JP2005158980A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高周波電力の送電ロスが少なく、且つ大径の同軸ケーブルを要しないＣＶＤ装置を開発する。
【解決手段】 一つの成膜室３０１に複数のＲＦ電極３０２が内蔵され、成膜室３０１内の各ＲＦ電極３０２に対応する数の高周波電源３０３とマッチング回路３０５を備えている。高周波電源３０３とマッチング回路３０５はユニット化され、一つの筐体内に収納されている。ＲＦ電極３０２とユニット３１１は、一体化されており、これらを一体化したままの状態で、他の部材とは独立して成膜室３０１から抜き出すことができる。各ユニットに対する給電は、直流によって行われる。本発明のＣＶＤ装置は、高周波電力の送電距離が短いので、送電ロスが少なく、エネルギー効率が高い。また同軸ケーブルを要しないので、設備の製作コストも低い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 装置に関するものである。本発明のＣＶＤ装置は、太陽電池等の光電変換装置を製造する場合に好適である。

無尽蔵に降り注ぐ太陽エネルギーを使用して発電することができ、且つ排気ガスを排出することなくクリーンであり、さらに放射能を放出するといった危険がなく安全であることから、太陽電池が注目を集めている。

太陽電池は、ガラス基板（基体）の上に半導体層を積層したものであり、具体例としてガラス基板上にシリコン系のｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜して積層したものが知られている。

またこれらのシリコン系半導体層の成膜には、プラズマＣＶＤ法が活用されることが多い。

ここでプラズマＣＶＤ法とは、成膜室を高真空に減圧し、原料ガスを成膜室に供給した後、グロー放電等によって原料ガスを分解し、成膜室内に設置された基板上に薄膜を形成させる技術である。

プラズマＣＶＤ装置（以下 単にＣＶＤ装置）は、下記の特許文献に開示がある。

ＣＶＤ装置は、基体を収納して成膜する成膜室を備え、この成膜室の中にグロー放電を発生させるためのＲＦ電極（Radio Frequency 電極 高周波電極) や、基体を加熱するヒータが内蔵されている。

ＣＶＤ装置では、前記した様に電極によってグロー放電を発生させるので、電極に対して高周波電力を供給する必要がある。そのためＣＶＤ装置には、高周波電源（ＲＦ電源）が付属する。また高周波電源が発生させる高周波電力を効率良く電極側に伝えるため、電源側と電極側の整合を図るマッチング回路が必要である。

前記した特許文献１の図１，２には、複数の独立した成膜室を備えたＣＶＤ装置が開示されており、各成膜室にはそれぞれ１基づつＲＦ電極が内蔵されている。

また特許文献１の図１，２に開示されたＣＶＤ装置では、各成膜室に対応してそれぞれ１台ずつ、高周波電源とマッチング回路が設けられている。そして特許文献１の図１に開示されたＣＶＤ装置では、高周波電源は成膜室から離れた位置にあり、マッチング回路は成膜室に固定されている。

一方、特許文献２の図２，４には、一つの成膜室に複数のＲＦ電極が内蔵されたＣＶＤ装置が開示されている。

特許文献２の図２，４に開示されたＣＶＤ装置では、成膜室内の各ＲＦ電極に対応する数の高周波電源とマッチング回路を備えている。そして特許文献２に開示されたＣＶＤ装置では、高周波電源及びマッチング回路は、いずれも成膜室から離れた位置にある。
特開昭６０−６３３７６号公報 特開昭６０−２０２９２９号公報

特許文献１に開示されたＣＶＤ装置を概念図で表すと図２２の通りである。

すなわち特許文献１に開示されたＣＶＤ装置１００は、前記した様に、独立した複数の成膜室１０１を備え、各成膜室１０１にはそれぞれ１基づつＲＦ電極１０２が内蔵され、各成膜室１０１に対応してそれぞれ１台ずつ、高周波電源１０３とマッチング回路１０５が設けられている。そして高周波電源１０３は成膜室１０１から離れた位置にあり、マッチング回路１０５は成膜室１０１に固定されている。

また特許文献２に開示されたＣＶＤ装置を概念図で表すと図２３の通りである。

すなわち特許文献２に開示されたＣＶＤ装置２００では、一つの成膜室２０１に複数のＲＦ電極２０２が内蔵され、成膜室２０１内の各ＲＦ電極２０２に対応する数の高周波電源２０３とマッチング回路２０５を備えている。そして特許文献２に開示されたＣＶＤ装置２００では、高周波電源２０３及びマッチング回路２０５は、いずれも成膜室２０１から離れた位置にある。

ところで直流や、商用電力の様な低周波の交流は、通常の電線や導板等によって送電される。しかし、ＣＶＤ装置等で使用する様な高周波電力は、送電経路における浮遊容量（Stray Capacity) や配線のインダクタンス成分の影響が大きい。すなわち送電線の敷設状況や送電線の種類によって、負荷側へ供給される電力が大きく変動する。そのため、ＣＶＤ装置で使用する高周波電力は、インピーダンス変動の少ない同軸ケーブルによって送電される。

すなわち通常の電線等で送電すると送電ロスが大きく、必要とする電力を負荷側に供給することができないので、ＣＶＤ装置で使用する高周波電力は、同軸ケーブルによって送電される。また更に、送電経路を含む負荷側との整合をとるマッチング回路（整合回路）が必須となる。

従来技術のＣＶＤ装置１００，２００の説明に戻ると、特許文献１に開示されたＣＶＤ装置１００では、高周波電源１０３からＲＦ電極１０２に至る間（図２２の矢印の範囲）が高周波電力が送電される領域である。また特許文献２に開示されたＣＶＤ装置２００についても、高周波電源２０３からＲＦ電極２０２に至る間（図２３の矢印の範囲）が高周波電力が送電される領域である。したがってこれらの領域の送電には、同軸ケーブルを使用しなければならない。

しかしながら特許文献１に開示されたＣＶＤ装置１００では、高周波電源１０３はマッチング回路１０５から離れた位置にあり、高周波電源１０３とマッチング回路１０５との距離が長い。そのため特許文献１に開示されたＣＶＤ装置１００では、同軸ケーブルを使用してもこの間の送電ロスが大きい。

逆に送電ロスを少なくするためには大径の同軸ケーブルを使用する必要があり、送電ロスを更に減少させるためには、芯線と被覆線の間を真空に保った真空同軸ケーブルなどを使用しなければならないこともある。そのため設備コストが嵩む他、同軸ケーブルの敷設も困難である。

また特許文献２に開示されたＣＶＤ装置２００では、マッチング回路２０５と成膜室２０１との距離が長く、この間の送電ロスが大きい。そして送電ロスを少なくするためには大径の同軸ケーブルを使用する必要があり、設備の製作費が高いものとなる。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、高周波電力の送電ロスが少なく、且つ大径の同軸ケーブルを要しないＣＶＤ装置を開発するものである。

そして上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、複数の電極を内蔵する成膜室を備えた本体部と、前記電極に高周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波電源側と前記電極側とのマッチングを図るマッチング回路を有し、成膜室内に複数の基体を配して前記基体に薄膜を成膜するＣＶＤ装置において、前記高周波電源とマッチング回路が本体部に対して一体的に取り付けられていることを特徴とするＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では、高周波電源とマッチング回路が本体部に対して一体的に取り付けられている。そのため本発明のＣＶＤ装置では、高周波電力の送電の起点となる高周波電源から、終端たる電極に至るまでの距離が短い。したがって本発明のＣＶＤ装置は、高周波電力の送電ロスが小さい。

また請求項２に記載の発明は、複数の高周波電源及び複数のマッチング回路を備え、１台の高周波電源と１のマッチング回路が一つの組となり、複数の電極の中の各１基の電極、又は複数の電極が複数にグループ分けされた１グループの電極に対し、高周波電源及びマッチング回路の組が１対１の関係にあり、一組の高周波電源とマッチング回路から１基の電極又は１グループの電極に対して高周波電力が供給されることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では、複数の高周波電源を備え、これらの高周波電源によって発生された高周波電力が各電極に供給される。本発明のＣＶＤ装置では、複数の高周波電源によって高周波電力を発生させるので、各高周波電力の大きさは小さい。そのため高周波電源の本体部への取付けが容易である。

また請求項３に記載の発明は、１台の高周波電源と１又は２以上のマッチング回路の組がユニット化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では、１台の高周波電源と１又は２以上のマッチング回路の組がユニット化されている。そのため部品の互換性が高く、例えば高周波電源が故障した際やメンテナンスの際の対応が容易である。また装置の量産性も高い。

また請求項４に記載の発明は、ユニットは電極と一体化可能であることを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置である。

また請求項５に記載の発明は、ユニットは電極と一体化可能であり、本体部からこれらだけを独立して取り外し可能であることを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置である。

請求項４，５に記載の発明では、高周波電源とマッチング回路のユニットを電極と一体化することができる。そのため本発明のＣＶＤ装置はメンテナンスが容易である。

すなわち従来技術においては、電極を取り替える際には、電極に接続された電線等を外したり接続したりしなければならず、これらの作業を、狭い成膜室内で行わなければならなかった。これに対して本発明のＣＶＤ装置では、高周波電源やマッチング回路と電極を一体的に取り出すことができるので、これらの作業を、十分に広い作業場で行うことができる。

また各部材の規格化が容易であり、装置の量産に適する。

上記した各発明において、１台の高周波電源と１又は２以上のマッチング回路の組は、一つの筐体内に収納されていることが望ましい（請求項６）。

また請求項７に記載の発明は、本体部以外の場所に直流電源が設けられ、当該直流電源から複数の本体部に設けられた高周波電源に対して給電されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置である。

本発明では、複数のＣＶＤ装置が共通の直流電源から給電されるので、設備コストが低い。

本発明のＣＶＤ装置は、高周波電力の送電距離が短いので、送電ロスが少ない。そのため本発明のＣＶＤ装置は、エネルギー効率が高い。また本発明のＣＶＤ装置は、大径の同軸ケーブルを要しないので、設備の製作コストが低いという効果もある。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態を示すプラズマＣＶＤ装置の概念図である。図２は、図１のプラズマＣＶＤ装置のユニット化された高周波電源及びマッチング回路と、ＲＦ電極を示す概念図である。

本実施形態のＣＶＤ装置３００では、一つの成膜室３０１に、複数のＲＦ電極３０２が内蔵されている。また本実施形態のＣＶＤ装置３００では、成膜室３０１内の各ＲＦ電極３０２に対応する数の高周波電源３０３とマッチング回路３０５を備えている。ここで本実施形態では、高周波電源３０３は公知の発振回路と増幅回路を有し、直流の入力を受けて高周波電力を出力するものである。またマッチング回路３０５は、高周波電源３０３側とＲＦ電極３０２側のマッチングを図るものである。

本実施形態のＣＶＤ装置では、図２の様に高周波電源３０３とマッチング回路３０５はユニット化され、一つの筐体３１０内に収納されている。ユニット３１１内における高周波電源３０３とマッチング回路３０５間の送電は、送電距離が極めて短いので、通常の被覆電線や、裸電線、銅板（導板）等を使用することが可能であり、同軸ケーブルは必要ではない。

また本実施形態では、ユニット３１１は、ＣＶＤ装置３００の本体に取り付けられている。より詳細には、ユニット３１１は、成膜室３０１の上部に取り付けられている。

また図２に示すようにＲＦ電極３０２とユニット３１１は、一体化されており、これらを一体化したままの状態で、他の部材とは独立して成膜室３０１から抜き出すことができる。

各ユニット３１１に対する給電は、直流によって行われる。

すなわち本実施形態のＣＶＤ装置３００は、本体（図では成膜室３０１）とは離れた位置に直流電源３２０が設けられている。直流電源３２０は、商用電源３２１から電力供給を受けて商用電源３２１の交流を直流に変換するものである。

そして本実施形態では、直流電源３２０から各ユニット３１１に並列に送電線３２２が配され、当該送電線３２２によって各ユニット３１１に直流電力が供給される。本実施形態では、送電線３２２は、通常の被覆電線や、銅板（導板）等が使用され、同軸ケーブルは必要ではない。

本実施形態のＣＶＤ装置３００は、高周波電力の送電距離が短いので、送電ロスが少なく、エネルギー効率が高い。また同軸ケーブルを要しないので、設備の製作コストも低い。

上記した実施形態では、成膜室３０１内のＲＦ電極３０２の基数と、高周波電源３０３の台数及びマッチング回路３０５の回路数が一致するものを例示したが、これらは必ずしも一致しなくてもよい。

図３、図４は本発明の他の実施形態を示し、図３は、本発明の他の実施形態のプラズマＣＶＤ装置の概念図であり、図４は、図３のプラズマＣＶＤ装置のユニット化された高周波電源及びマッチング回路の概念図である。

図３に示すＣＶＤ装置４００についても、一つの成膜室４０１に複数のＲＦ電極４０２が内蔵されているが、電気的に各ＲＦ電極４０２は２基づつが一組となっており、３つの組にグループ分けされている。

そして各グループに対して１台のユニット４１１が取り付けられている。すなわち本実施形態では、２基のＲＦ電極４０２に対して１台のユニット４１１から給電を行う。

各ユニット４１１は、前記した実施形態のユニット３１１と同様に高周波電源４０３及びマッチング回路４０５を内蔵するものであるが、本実施形態では、マッチング回路４０５の下流側に分配回路４２１が設けられている。マッチング回路４０５は可変コンデンサーが並列に並べられたものであり、ユニット４１１が担当するＲＦ電極４０２と同じ数だけ出力線がある。すなわち本実施形態では、各ユニット４１１は、一台の高周波電源４０３と一つマッチング回路４０５と分配回路４２１を内蔵する。

本実施形態においても、各ユニット４１１に対する給電は、直流によって行われ、直流電源４２０から送電線４２２によって各ユニット４１１に直流電力が供給される。本実施形態においても、送電線４２２は、通常の被覆電線や、銅板（導板）等が使用され、同軸ケーブルは必要ではない。

本実施形態では、ＲＦ電極４０２を２基づづ一つのグループとしたが、もちろんもっと多数のＲＦ電極４０２を一つのグループとしてもよい。

次に、本発明のより実態に則した実施例について説明する。

図５は、本発明の実施例のブラズマＣＶＤ装置の外観図である。図６は、図５のブラズマＣＶＤ装置の成膜室の天面を示す成膜室の平面図である。図７は、図５のブラズマＣＶＤ装置で使用するＲＦ電極およびこれと一体のフランジの斜視図である。図８は、ＲＦ電極単体の断面図である。図９は、ＲＦ電極と一体のフランジを底側から見た斜視図である。図１０は、本発明の実施例のブラズマＣＶＤ装置で使用する電気・ガス供給ユニットの概念図である。図１１は、図５に示すブラズマＣＶＤ装置からＲＦ電極を抜き出す際の状態を示す要部の断面斜視図である。図１２は、図５に示すブラズマＣＶＤ装置の側面断面図である。図１３は、フランジとＣＶＤ装置の天面との接合部分の要部拡大断面斜視図である。図１４は、図５のブラズマＣＶＤ装置で使用するヒータおよびこれと一体のフランジの斜視図であり、ヒータを抜き出す際の状態を示す。図１５は、図５に示すブラズマＣＶＤ装置の平面断面図である。

図５において、１は本発明の実施例のプラズマＣＶＤ装置（以下 単にＣＶＤ装置）を示す。本実施例のＣＶＤ装置１は、本体部４を有し、本体部４は、外形が大型の箱状であり、その内部に成膜室２が設けられている。そして成膜室２の内部にＲＦ電極３及びヒータ５が内蔵されたものである。

すなわちＣＶＤ装置１の本体部４の外観形状は、図５に示すように天面１０、底面１１、左右側面１２，１３、裏面１５の５面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の成膜室出入口１６が設けられている。

成膜室出入口１６には、気密性を備えたシャッター１８が設けられている。

シャッター１８は、スライド型ゲートバルブと称されるものが採用されており、図５の矢印に示すように扉状の部材２０が矢印の方向にスライドする。

シャッター１８の構造は限定されるものではなく、仕切り弁型のシャッターの他、バタフライ弁型のシャッター等が採用可能である。

またＣＶＤ装置１の天面１０（成膜室２の天面でもある）には、図６の様に幅の広い長孔状の開口部２１と、幅の狭い長孔状の開口部２２がそれぞれ多数設けられている。すなわちＣＶＤ装置１の天面１０には、図６に示すように９列の長孔状開口部２１，２２が設けられている。また開口部は、各列、それぞれ二本の長孔状開口部２１又は２２が長手方向に直列に配されている。

このなかで幅が広い開口部２１はＲＦ電極３を出し入れするための開口部であり、幅の狭い開口部２２は、ヒータを出し入れするための開口部である。以下、幅が広い開口部２１を電極用開口部２１と称し、幅が狭い開口部２２をヒータ用開口部２２と称する。

幅の広い電極用開口部２１の開口端の一方には、図１１、図１３に示すように小孔２５が設けられている。そして同図に示すように、成膜室２の天井壁の内部で前記小孔２５は横方向に延長され、さらに上部側に延長されて外部に開放されている。言い換えると電極用開口部２１の開口端の一方には、「Ｕ」字状の導通孔２６が設けられており、電極用開口部２１の開口端の小孔２５と、これに近接する小孔２７は連通している。小孔２７には配管継手２８が取り付けられている。

本実施例では、５列の電極用開口部２１と４列のヒータ用開口部２２が設けられているが、この配置は図６の通りである。すなわちＣＶＤ装置１の左右の側面１２，１３に近接した部位に幅の広い電極用開口部２１があり、これに隣接して幅の狭いヒータ用開口部２２があり、以下、幅の広い電極用開口部２１と幅の狭いヒータ用開口部２２が互い違いに設けられている。

成膜室２の内部においては、図１１、図１２に示すように、電極用開口部２１の下部にガイド部材２４が２個設けられている。ガイド部材２４は、成膜室２の内部の天面２３から垂下されたものであり、末端部分に「コ」の字状のガイド部２９が設けられている。そして前記した「コ」の字状の部分が互いに対向する様に設置されている。

成膜室２の内部は、図１５に示すようにプラズマＣＶＤ法によって基体７０に成膜するキャビティとなっている。そしてその内部には、図１５に示すように６列１２基のヒータ５と、５列１０基のＲＦ電極３が設けられている。すなわち図１５で細長方形として図示されているのがヒータ５であり、太い長方形として図示されているのがＲＦ電極３である。

ＲＦ電極３そのものは、図７、図８に示すように正面側から見て正方形の枠体３３を有し、その両面にシャワープレート３５が取り付けられたものである。ＲＦ電極３そのものは全体として板状であり、面状であるとも言える。

枠体３３にはガスパイプ３６が接続されており、後記する電気・ガス供給ユニット４５に接続されている。

本実施例に特有の構成として、ＲＦ電極３は、図７，図１１に示すようにフランジ３０に一体的に取り付けられている。

フランジ３０は、前記した成膜室２の電極用開口部２１を覆う蓋体として機能するものであり、長方形の板体である。

フランジ３０の底面には、図９に示すように２個の環状溝３１，３２が設けられている。すなわち一つの環状溝３１は、フランジ３０の大部分の面積を囲うものである。これに対してもう一つの環状溝３２は、フランジ３０の一方の端部よりにあり、前記した環状溝３１に囲まれる空間内にあってその囲う面積は小さい。

そして前記した大小の環状溝３１，３２内には、それぞれオーリング３４，３７が設けられている。

フランジ３０の中央部には孔３８が設けられ、小さい方の環状溝３２に囲まれる領域内にも孔４０が設けられている。中央部に設けられた孔３８は、ＲＦ電極３にガス及び高周波電力を供給するための孔であり、前記したガスパイプ３６が挿通される。一方、小さい環状溝３２に囲まれた孔４０は、後記する電気・ガス供給ユニット４５に対してガスを供給するための孔である。

またフランジ３０の周端近傍には複数のバカ孔４１が設けられている。当該バカ孔４１は、フランジ３０を成膜室２に取り付けるための孔である。

そして本実施例に特有の構成として、前記したＲＦ電極３は、図７、図１１の様に二つの吊り金具４３によってフランジ３０の下部に垂下され、ＲＦ電極３と、フランジ３０は二つの吊り金具４３によって一体化されている。

またフランジ３０の上部には、電気・ガス供給ユニット４５が載置されている。

電気・ガス供給ユニット４５は、図１０に示すように電力供給部４６とガス供給部４７が一つのユニットとなったものであり、これらが単一の筐体内に収納されている。ここで本実施例では、電気・ガス供給ユニット４５は、電力供給部４６に高周波電源（ＲＦ電源）４８を内蔵している。すなわち本実施例では、各ＲＦ電極３と一体のフランジ３０にぞれぞれ個別に高周波電源４８が搭載されている。

ここで高周波電源４８とは、交流の商用電源あるいは直流電源から電力の供給を受けて高周波電流を発生させるものであり、公知の高周波発振回路を含むものである。本実施例では、高周波電源４８は、外部に設けられた直流電源５０から電力が供給される。また直流電源５０は整流回路であり、商用電源５１から電力の供給を受けて直流にするものである。

直流電源５０と高周波電源４８の間は、通常の被覆電線によって結ばれており、通常の被覆電線によって直流電源５０から高周波電源４８に電力が供給される。

さらに電気・ガス供給ユニット４５には、マッチング回路５２も内蔵されている。マッチング回路は、公知のそれと変わるものではなく、固定コンデンサーと可変コンデンサーが並列に組み合わされたものが一組となり、その回路がさらに二組並列接続された回路を含む。そして一方の組がＲＦ電極３に接続され、他方の組はアースされている。

高周波電源４８とマッチング回路５２は、共に単一の筐体内に収納されており、両者の間の距離が短いので、通常の電線によって結ばれている。

また電気・ガス供給ユニット４５のガス供給部４７は、ガス流量を制御するガスコントロール弁５５を内蔵するものである。

ガス供給部４７の上流側は、図７、図９、図１１に示すようにフランジ３０の小さい方の環状溝３２に囲まれる領域に設けられた孔４０に配管５６によって接続されている。

本実施例では、電気・ガス供給ユニット４５とＲＦ電極３の間は、図７、図１１に示すようにガスパイプ３６及び図示しない電気ケーブルによって接続されており、電気・ガス供給ユニット４５からＲＦ電極３に対してガスパイプ３６を介してガス（原料ガス及びクリーニングガス）が供給される。また電気ガス供給ユニット４５から枠体３３に高周波交流が印加される。

ＲＦ電極３は、これと一体となったフランジ３０を電極用開口部２１に装着することによって成膜室２の内部に設置される。

より具体的には、ＲＦ電極３は、成膜室２の天面２３（箱体の天面１０）に設けられた電極用開口部２１から成膜室２内に挿入され、成膜室２の内部ではＲＦ電極３の左右側面部分がガイド部材２４の「コ」の字状のガイド部２９と係合する。そのためＲＦ電極３は、フランジ３０から垂下されて縦置きされた状態となっており、ＲＦ電極３の左右側面部分がガイド部材２４に支持されて触れ止めされている。

またフランジ３０の下面側の周端近傍は、電極用開口部２１の開口周部に密接する。ここで本実施例では、フランジ３０にオーリング３４が設けられているので、フランジ３０を装着することによって電極用開口部２１は気密的に封鎖される。

さらにフランジ３０が電極用開口部２１に装着された状態においては、フランジ３０の小さい環状溝３２に囲まれた孔４０が、成膜室２の天井壁に設けられた小孔２５に合致する。

小孔２５からは原料ガス等が供給されるが、小孔２５は前記した様に小さい環状溝３２に囲まれ、さらに当該環状溝３２はオーリング３７が装着されているから、孔４０及び小孔２５の部位は気密性を有している。そのため孔４０及び小孔２５の周辺部から原料ガス等が洩れることはない。

なおフランジ３０は、多数のバカ孔４１に図示しないネジが挿通されてＣＶＤ装置１の天面１０に取り付けられる。

ＲＦ電極３は前記した様に正方形の板状であるが、ＲＦ電極３が成膜室２に取り付けられた状態におけるＲＦ電極３と電極用開口部２１との関係は次の通りである。すなわち成膜室２を構成する６面の中で天面２３（箱体の天面１０）に相当する位置に電極用開口部２１が存在し、さらに電極用開口部２１はＲＦ電極３の上部側周端４４と対向する位置にある。

ヒータ５は、いずれも板状の面ヒータであるが、その内部構造は、公知のプラズマＣＶＤ装置に使用されるものと同一であり、たとえば板体の内部にシーズヒータが埋め込まれたものや、板面状のセラミックヒータ、或いはハロゲンランプが面状に配置されたもの等を採用することができる。

１２基のヒータ５の内、両端部の２列４基のヒータ（５ａ列、５ｆ列の４基）は、成膜室２の側面の内壁５７，５８に取り付けられている。他のヒータ５（５ｂ列、５ｃ列、５ｄ列、５ｅの４列８基）は、図１４に示すようにフランジ６０に吊り金具６１によって一体的に固定され、フランジ６０を成膜室２のヒータ用開口部２２に取付けることによって成膜室２内に垂下されている。フランジ６０の形状等は前記したＲＦ電極３のそれと略同様であり、下面には図示しないオーリングが装着されている。

フランジ６０にも多数のバカ孔（図示せず）が設けられ、図示しないネジが挿通されてＣＶＤ装置１の天面１０に取り付けられる。

ヒータ５とヒータ用開口部２２との関係についても前記したＲＦ電極３と電極用開口部２１との関係と同様であり、成膜室２を構成する６面の中で天面２３（箱体の天面１０）に相当する位置にヒータ用開口部２２が存在し、さらにヒータ用開口部２２はヒータ５の上部側周端６２と対向する位置にある。

またヒータ用開口部２２の下部にガイド部材６３が２個設けられ、ヒータ５の姿勢を保持している。

成膜室２の内部においては、５列１０基のＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは前記した６列１２基のヒータ５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に平行に縦置きされている。なお本実施例では、各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、いずれも成膜室２の天面２３から垂下されて縦置きされており、成膜室２の底面と各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの間には隙間がある。

前記したように、５列１０基のＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが６列１２基のヒータ５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に縦設された結果、成膜室２の内部は、図１５に示す様に、側面のヒータ５ａ、ＲＦ電極３ａ、ヒータ５ｂ，ＲＦ電極３ｂ，ヒータ５ｃ，ＲＦ電極３ｃ，ヒータ５ｄ，ＲＦ電極３ｄ，ヒータ５ｅ，ＲＦ電極３ｅ及び対向側面のヒータ５ｆが順に平行に立設された状態となっている。

その他、成膜室２の内部には、基体移動装置６５が設けられている。図１６は、基体移動装置６５の一例を示す斜視図である。基体移動装置６５は、高さの低いリブ６６が平行に２本延びており、その間にガイド溝６７が形成されている。またガイド溝６７の中にはピニオンギア６８が一定間隔をあけて複数設けられている。ピニオンギア６８は、図示しない動力によって回転する。

成膜室２の内部では、各基体移動装置６５のガイド溝６７内にＲＦ電極３ａ〜３ｅが位置する。

成膜室２には図示しない真空ポンプが接続されている。

また成膜室２の外部には、原料ガスやクリーニングガスのボンベ６４（図８、図１３）が設置され、ＣＶＤ装置１の天面１０に設けられた小孔２７（配管継手２８）にはこれら原料ガスやクリーニングガスのボンベ６４が接続される。さらに成膜室２の外部には、直流電源５０（図１０）が設置され、電気・ガス供給ユニット４５に、直流電源５０が接続される。

なお前記した様に、直流電源５０と電気・ガス供給ユニット４５の間は、通常の被覆電線によって結合され、この間に同軸ケーブルは使われない。

次に、基体７０を運搬する基体キャリア７２について説明する。図１７は、本発明の実施例で使用する基体キャリア７２の斜視図である。図１８は、図１７の基体キャリア７２の分解斜視図である。図１９は、成膜室２に基体キャリア７２を挿入する際の様子を示す概念図である。

基体キャリア７２は、細長い台車に二枚の枠体７７を対向して立設した様な形状をしている。すなわち基体キャリア７２は、直方体のキャリアベース７３を有し、その両側に合計８個の車輪７５が設けられている。またキャリアベース７３の底面には、ラック７６が取り付けられている。

キャリアベース７３の上面側の長辺部には、二枚の枠体７７が平行に対向して設けられている。枠体７７どうしの間は空隙７４となっている。すなわちキャリアベース７３と二枚の枠体７７によって上向きの「コ」の字形状をなしている。

枠体７７は、図１７，１８の様に、正方形の開口７８が２個設けられたものであり、当該開口７８の周囲にクリップ８０が多数設けられている。

基体キャリア７２の枠体７７には、図１８に示すように基体７０たるガラス基板と背板８２が取り付けられ、この二者をクリップ８０が押さえている。

したがって、基体７０たるガラス基板８２の露出面は、対向する枠体７７の内側を向いている。

次に本実施例のＣＶＤ装置１の機能について説明する。

本実施例のＣＶＤ装置１を使用して成膜作業を行う場合の手順は、次の通りである。すなわち最初の工程としてＣＶＤ装置１内に基体７０を挿入する。基体７０の挿入は、ＣＶＤ装置１の成膜室出入口１６に設けられたシャッター１８を開き、基体キャリア７２によって基体７０を搬入することによって行われる。

より好ましくは、真空機能と加熱機能を備えた移動用チャンバー（図示せず）を装備し、予め移動用チャンバー内を真空にした状態で基体７０を加熱しておき、昇温状態の基体７０をＣＶＤ装置１の成膜室２に搬入する。

この様な移動用チャンバーを使用する場合には成膜室２内を予め真空状態としておき、この状態で、真空状態の移動用チャンバーから真空状態の成膜室２に基体キャリアー７２を移す。

成膜室２内に基体キャリアー７２を搬入する際には、基体キャリア７２のラック７６を、成膜室内のピニオンギア６８と係合させ、ピニオンギア６８を回転して基体キャリア７２を成膜室２内に引き込む。

成膜室２内は、図１５に示すようにプラズマＣＶＤ法によって基体７０に成膜する成膜室２となっており、前記した様に６列１２基のヒータ５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、５列１０基のＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられている。成膜室２の内部では、各基体移動装置６５のガイド溝６７内にＲＦ電極３が位置する。そして前記した様にＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは成膜室２の天面２３から垂下されて縦置きされており、成膜室２の底面と各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの間には隙間がある。

基体キャリア７２のラック７６は、基体移動装置６５のピニオンギア６８と係合するから、基体キャリア７２は成膜室２内に引き込まれ、基体キャリア７２の車輪は、ガイド溝６７内を走行して成膜室２に進入するが、このとき基体キャリア７２の長方形のキャリアベース７３は、各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの下部に設けられた隙間に入り込み、基体キャリア７２の枠体７７は、図１９の様に各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの両脇に入り込む。

また成膜室２の内部には６基のヒータ５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがあり、各ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとヒータ５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは互い違いに配されているから、各基体７０は、いずれもヒータ５とＲＦ電極３の間に挿入される。

その後、成膜室出入口１６に設けられたシャッター１８を閉じ、成膜室２内において、基体キャリア７２の基体７０にシリコン半導体を成膜する。

すなわちＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの枠体３３内に原料ガスを供給すると共にＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに高周波交流を印加し、ＲＦ電極３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと基体キャリア７２の間にグロー放電を発生させて原料ガスを分解し、縦置きされた基体７０の表面上に薄膜を形成させる。

具体的に説明すると、図１３の様に原料ガスボンベ６４はＣＶＤ装置１の天面１０に設けられた小孔２７に接続されており、さらに小孔２５は、「Ｕ」字状の導通孔２６を介してフランジ３０の下部に位置する小孔２５に連通し、小孔２５はこれと接するフランジ３０の孔４０に合致している。さらにフランジ３０の孔４０は配管５６によって電気・ガス供給ユニット４５のガス供給部４７の上流側と接続されている。

したがって原料ガスボンベ６４は小孔２７、導通孔２６、小孔、フランジ３０の小孔２５及び配管５６を経由して電気・ガス供給ユニット４５のガス供給部４７に供給され、ガスコントロール弁５５によって流量制御され、さらにガスパイプ３６を経てＲＦ電極３の枠体３３内に供給される。そして枠体３３の両面に設けられたシャワープレート３５から基体７０側に向かって放出される。

一方、前記した様に、成膜室２の外部に設けられた直流電源５０から電気・ガス供給ユニット４５に、直流電力が供給され、電気・ガス供給ユニット４５に内蔵された高周波電源４８によって高周波電力を発生させ、電気・ガス供給ユニット４５内のマッチング回路５２を経てＲＦ電極３に高周波電力が供給される。

ここで本実施例のＣＶＤ装置１では、本体部４の外部からの直流による電力供給を受け、ＣＶＤ装置１の本体部４に固定された電気・ガス供給ユニット４５内で高周波電力を作る。そして電気・ガス供給ユニット４５から本体部４内のＲＦ電極３に高周波電力を供給する。そのため本実施例のＣＶＤ装置１では、高周波電力を伝導する距離が短く、高周波電力の送電ロスが少ない。したがって本実施例のＣＶＤ装置１は電力効率が高い。

そしてＲＦ電極３の両脇に配置された基体キャリア７２の間にグロー放電を発生させ、原料ガスを分解し、成膜室２内に設置された基板７０上に薄膜を形成させる。すなわち本実施例では、各ＲＦ電極３は板状であり、各電極３にはそれぞれ個別の一つの高周波電源４８から個別のマッチング回路５２を介して高周波電力が供給される。また各ＲＦ電極３の両面が放電面として機能し、各電極３の両側に放電領域が形成され、各放電領域に基体７０が設置される。

そして成膜が完了すると成膜室出入口１６に設けられたシャッター１８を開いて成膜後の基体７０を取り出し、代わって成膜前の基体７０を成膜室２に挿入して新たに成膜を行う。

こうして基体７０に対する成膜を繰り返す内に、ＲＦ電極３やヒータ５に生成物が付着し、この生成物５が次第に成長する。

そしてこれらの生成物がある限度を越えたとき、あるいは所定回数成膜を行い、経験則上、生成物の除去が必要となった時、本実施例のＣＶＤ装置１では、ＲＦ電極３等を取り出してＲＦ電極３もしくはシャワープレート３５を取り替える。

すなわち本実施例のＣＶＤ装置１をメンテナンスする場合は、成膜室２の天面側にネジ止めされたフランジ３０，６０を取り外し、このフランジ３０，６０に一体化されたＲＦ電極３又はヒータ５を成膜室２の外部に抜き出す。

例えばＲＦ電極３を抜き出す場合であれば、フランジ３０のネジを外し、図示しないクレーン等によってフランジ部分を引き上げる。その結果、成膜室２の内部では、ＲＦ電極３はその面に沿ってスライド移動し、フランジ３０の上昇に伴ってＲＦ電極３が電極用開口部２１から取り出される。

前記した様に、成膜室２内では、多数のＲＦ電極３とヒータ５が平行に配置されているが、本実施例では、ＲＦ電極３を面方向に移動させて抜き出すので、ＲＦ電極３を抜き出す際に抜き出されるＲＦ電極３が隣接するヒータ５やＲＦ電極３と干渉することがない。すなわち図２０は、成膜室２からＲＦ電極３を抜き出す際の様子を図５のＡ方向から見た概念図であり、図２１は、成膜室２からＲＦ電極３を抜き出す際の様子を図５のＢ方向から見た概念図であるが、いずれの方向から見てもＲＦ電極３を抜き出す際に抜き出されるＲＦ電極３は、他の部材と干渉しない。

そのため本実施例のＣＶＤ装置１は、中間部に設けられたＲＦ電極３だけを抜き出すことが容易である。

抜き出されたＲＦ電極３は、抜き出されたＲＦ電極３は、シャワープレート３５が取り替えられて成膜室２内に収める。また年単位で行われるフルメンテナンスでは、新たなＲＦ電極３をフランジ３０に装着して成膜室２内に収める。

ここで本実施例のＣＶＤ装置１の利点として、ＲＦ電極３を取り出す際にＲＦ電極３に供給されるガスの配管を外す必要がない点が挙げられる。すなわちＣＶＤ装置では、ＲＦ電極３から原料ガスやクリーニングガスが放出されるので、ＲＦ電極３に対してガスを供給する配管が必須である。そのため従来技術においては、ＲＦ電極３を取り出す際にガスの配管を取り外す必要があった。また新たなＲＦ電極３を成膜室２内に設置する場合には、これらの配管を取り付けなければならない。この様な配管の付け外し作業は、相当に面倒であり、時間のかかるものであった。

また原料ガスは、一般に毒性があり、爆発性を有するものもある。そのため原料ガスの洩れは重大事故に繋がる。そのため配管の取付け作業は、慎重を要し、取り付け後の点検にも時間がかかる。

これに対して本実施例のＣＶＤ装置１では、フランジ３０上に電気・ガス供給ユニット４５が載置され、フランジ３０の小孔４０から電気・ガス供給ユニット４５に至る配管についてもユニット４５の一部となり、ＲＦ電極３の取り出しに際してこれらを外す必要はない。

すなわち本実施例では、フランジ３０を外すだけの作業で、ＲＦ電極３に対する管路が縁切りされる。ＲＦ電極３を成膜室２に装着する際も同様であり、フランジ３０を取り付けるだけでＲＦ電極３に対するガス流路が接続される。

また本実施例では、フランジ３０の孔４０と装置天面１０の小孔２５を合致させることによって、成膜室２側の流路とＲＦ電極３側の流路を接続するが、両者の孔４０，２５は、二つのオーリング３４，３７によって二重に気密保持されている。そのため両者の合わせ面からガスが洩れる心配はない。

通常のメンテナンスでは、ＲＦ電極３のシャワープレート３５だけを取り替えるが、年単位のフルメンテナンスでは、ＲＦ電極３をフランジ３０から取り外してＲＦ電極３の全部を取り替える。あるいはＲＦ電極３を取り外して洗浄する。

ＲＦ電極３をフランジ３０から取り外してＲＦ電極３を取り替える場合は、フランジ３０とＲＦ電極３間のガスパイプ３６を付け外しする必要があるが、これらの作業は、十分に広い作業場で行うことができ、困難性は少ない。またこれらの部位から万が一原料ガスが洩れても、洩れたガスは成膜室２内に広がるだけであって外部に漏出する危険はない。

また本実施例のＣＶＤ装置１は、電気的な接続についても、同様の利点がある。すなわち従来技術においては、ＲＦ電極３を取り替える際には、ＲＦ電極３に接続された電線等を外したり接続したりしなければならず、これらの作業を、狭い成膜室２内で行わなければならなかった。これに対して本実施例のＣＶＤ装置１では、高周波電源４８やマッチング回路５２とＲＦ電極３を一体的に取り出すことができるので、これらの作業を、十分に広い作業場で行うことができ、困難性が少ない。

以上は、ＲＦ電極３を取り出す場合について説明したが、ヒータ５を取り出す場合も同様であり、フランジ６０を図示しないクレーン等で吊り上げ、ヒータ５を面方向にスライド移動させてヒータ用開口部２２からヒータ５を取り出す。この場合においても、抜き出されるヒータ５が隣接するＲＦ電極３やヒータ５と干渉することはない。

本実施例では、ＣＶＤ装置１の本体部４の上部側にフランジ３０を設け、当該フランジ３０に電気・ガス供給ユニット４５を載置したが、電気・ガス供給ユニット４５を他の部位に取り付けてもよい。

また上記した実施例では、電気・ガス供給ユニット４５をＲＦ電極３と共に本体部４から取り外す場合を説明したが、電気・ガス供給ユニット４５だけを取り外すこともできる。

本発明の実施形態のプラズマＣＶＤ装置の概念図である。 図１のプラズマＣＶＤ装置のユニット化された高周波電源及びマッチング回路と、ＲＦ電極を示す概念図である。 本発明の他の実施形態のプラズマＣＶＤ装置の概念図である。 図３のプラズマＣＶＤ装置のユニット化された高周波電源及びマッチング回路の概念図である。 本発明の実施例のブラズマＣＶＤ装置の外観図である。 図５のブラズマＣＶＤ装置の成膜室の天面を示す成膜室の平面図である。 図５のブラズマＣＶＤ装置で使用するＲＦ電極およびこれと一体のフランジの斜視図である。 ＲＦ電極単体の断面図である。 ＲＦ電極と一体のフランジを底側から見た斜視図である。 本発明の実施例のブラズマＣＶＤ装置で使用する電気・ガス供給ユニットの概念図である。 図５に示すブラズマＣＶＤ装置からＲＦ電極を抜き出す際の状態を示す要部の断面斜視図である。 図５に示すブラズマＣＶＤ装置の側面断面図である。 フランジとＣＶＤ装置の天面との接合部分の要部拡大断面斜視図である。 図５のブラズマＣＶＤ装置で使用するヒータおよびこれと一体のフランジの斜視図であり、ヒータを抜き出す際の状態を示す。 図５に示すブラズマＣＶＤ装置の平面断面図である。 基体移動装置の一例を示す斜視図である。 本発明の実施例で使用する基体キャリアの斜視図である。 図１７の基体キャリアの分解斜視図である。 成膜室に基体キャリアを挿入する際の様子を示す概念図である。 成膜室からＲＦ電極を抜き出す際の様子を図５のＡ方向から見た概念図である。 成膜室からＲＦ電極を抜き出す際の様子を図５のＢ方向から見た概念図である。 従来技術のブラズマＣＶＤ装置の概念図である。 他の従来技術のブラズマＣＶＤ装置の概念図である。

符号の説明

１，３００，４００ プラズマＣＶＤ装置
２，３０１，４０１ 成膜室
３，３０２，４０２ ＲＦ電極
５ ヒータ
２１ 電極用開口部
２２ ヒータ用開口部
２４ ガイド部材
３０ フランジ
４３ 吊り金具
４５ 電気・ガス供給ユニット
４６ 電力供給部
４７ ガス供給部
４８，３０５，４０５ 高周波電源（ＲＦ電源）
５０，３２０，４２０ 直流電源
５２，３０５，４０５ マッチング回路
３１０ 筐体
３１１，４１１ ユニット

Claims (7)

1. 複数の電極を内蔵する成膜室を備えた本体部と、前記電極に高周波電力を供給する高周波電源と、前記高周波電源側と前記電極側とのマッチングを図るマッチング回路を有し、成膜室内に複数の基体を配して前記基体に薄膜を成膜するＣＶＤ装置において、前記高周波電源とマッチング回路が本体部に対して一体的に取り付けられていることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 複数の高周波電源及び複数のマッチング回路を備え、１台の高周波電源と１のマッチング回路が一つの組となり、複数の電極の中の各１基の電極、又は複数の電極が複数にグループ分けされた１グループの電極に対し、高周波電源及びマッチング回路の組が１対１の関係にあり、一組の高周波電源とマッチング回路から１基の電極又は１グループの電極に対して高周波電力が供給されることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
3. １台の高周波電源と１又は２以上のマッチング回路の組がユニット化されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置。
4. ユニットは電極と一体化可能であることを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置。
5. ユニットは電極と一体化可能であり、本体部からこれらだけを独立して取り外し可能であることを特徴とする請求項３に記載のＣＶＤ装置。
6. １台の高周波電源と１のマッチング回路の組が一つの筐体内に収納されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
7. 本体部以外の場所に直流電源が設けられ、当該直流電源から複数の本体部に設けられた高周波電源に対して給電されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
   
   
   
   

Images