JP2005158982A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＲＦ電極等の取り外しが容易であり、メンテナンスが簡単であって生産性の高いＣＶＤ装置を開発する。
【解決手段】 ＲＦ電極３は、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。ＣＶＤ装置をメンテナンスする場合は、フランジ３０のネジを外し、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、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。成膜室内では、多数のＲＦ電極３とヒータが平行に配置されているが、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が隣接するヒータ等と干渉することがない。
【選択図】 図７

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、グロー放電又はアーク放電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。

特許文献１，２，３に開示されたＣＶＤ装置は、いずれも板状のＲＦ電極（Radio Frequency 電極 高周波電極) を備え、当該ＲＦ電極はその両面が放電面として機能する。そして特許文献１，２，３に開示されたＣＶＤ装置では、ＲＦ電極の両面に基体たるガラス基板が配置され、当該ガラス基板に所定の薄膜が成膜される。

また特許文献２，３に記載のＣＶＤ装置では、成膜室内に２列にＲＦ電極が配され、その両側にガラス基板が配されて成膜が行われる。すなわち特許文献２，３に記載のプラズマＣＶＤ装置では、成膜室内に基板が４列に配され、４列の基板が同時に成膜される。
特開平５−２８３３４３号公報 特開昭６１−１５３２１号公報 特開昭６３−２４７３７３号公報

前記した様に、太陽電池は数々の優れた特長を持つため、近年では一般家庭の屋根に取り付けるといった一般家庭用の物が開発され、需要が極めて旺盛である。そのため当業者の間では、太陽電池の生産性を向上させる技術手段の開発要求が強い。

そこで当業者の間では、より大きな基体に成膜することができ、且つ一度に多数の基体に対して成膜することができるＣＶＤ装置の開発が嘱望されている。

すなわち従来技術においては、成膜室内に１列又は２列にＲＦ電極を配し、その両側に基体を配して２列又は４列の基体に対して同時に成膜していたが、これをさらに改良し、成膜室内に３列以上のＲＦ電極を配してその両側に基体を配し、６列以上の基体に同時に成膜する構成の装置が望まれている。

そこで本発明者らは成膜室内に３列以上のＲＦ電極が配置された構造のＣＶＤ装置を検討したが、この装置は、従来技術に無かった新たな問題点を有することが判明した。

すなわちＣＶＤ装置は、基体に対して成膜を行うことを目的としているが、実際上、成膜作業を行うと、基体ばかりではなく、ＲＦ電極にも薄膜と類似組成の生成物が付着する。ＲＦ電極に付着した生成物は、これが小さいうちは成膜品質に影響しないが、これが大きくなると基板の成膜品質を損なう原因となる。

そこでＣＶＤ装置では、ＲＦ電極を定期的に清掃又は取り替えるといったメンテナンスが必要がある。そのため、例えば成膜室の側面（ＲＦ電極の表面に面した部位）に扉を設け、当該扉を開いてＲＦ電極の取り替え作業や清掃作業を行っていた。

また成膜室内に２列にＲＦ電極を配した構成を採用する場合は、成膜室の左右側面（いずれもＲＦ電極の表面に面した部位）に扉を設け、両扉を開いてそれぞれの開口から一つづつＲＦ電極の取り替え作業や清掃作業を行っていた。

しかしながら、成膜室内に３列以上、ＲＦ電極を並列的に並べた場合、上記したように成膜室の側面に扉を設ける構成によると、中間部に位置するＲＦ電極は、側面の扉を開いても扉近傍側のＲＦ電極が邪魔になって直接目視することも触れることもできない。そのため中間部に位置するＲＦ電極の取り替えや清掃が困難である。

もちろん、扉側に設置されたＲＦ電極を外し、次いで奥の電極、さらにその奥と言うように順次ＲＦ電極を取り外すことは可能ではあるが、これは極めて面倒な作業である。特に、特許文献２，３の様にＲＦ電極とヒータが互い違いに配された構造を採用する場合には、奥の電極はヒータに囲まれた位置にあり、ヒータを取り除かなければ電極を外部に取り出すことができない。

また近年、太陽電池における市場の要求としてセルサイズの大判化が求められており、１メートル四方を越える大きさの太陽電池が作られている。

先行文献記載の方法により、この様な大型サイズの基板に対して成膜処理するには、ＲＦ電極のサイズおよび加熱または保温するヒータも比例的に大きくする必要があり、ＲＦ電極やヒータ自体の重量も相当なものとなる。この結果、人手によるＲＦ電極やヒータの取り付け・取り外し作業は困難であり、一つの成膜室内に２つ以上の大判サイズのＲＦ電極を設置することは、実質上困難であった。

これらの事情から、従来技術のＣＶＤ装置を使用して大型サイズの基体に成膜する場合は、一つの成膜室で２つの基板までしか成膜処理をすることができず、生産性の低いものであった。

そこで本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、ＲＦ電極等の取り外しが容易であり、メンテナンスが簡単であって生産性の高いＣＶＤ装置の開発を課題とするものである。

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、基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置であって、高周波電力が供給されてグロー放電を発生させる電極と、基体を加熱又は保温するヒータと、前記電極及びヒータが設置され基体を収納して基体に成膜を行う成膜室を有するＣＶＤ装置において、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは面状であり、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは成膜室に設置された状態から前記面に沿った方向に移動可能であり、成膜室を構成する壁面の一部であって電極又はヒータの移動方向の位置に開閉可能な開口部が設けられ、前記電極又はヒータの少なくともいずれかを面に沿った方向に移動させて前記開口部から成膜室の外部に取り出し可能であることを特徴とするＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では、電極又はヒータが面状であり、電極等は成膜室に設置された状態から、電極等の面に沿った方向に移動可能である。すなわち本発明のＣＶＤ装置では、取り出すべき電極やヒータを面に沿った方向にスライド移動させることができる。本発明のＣＶＤ装置では、複数の電極等が平行に配されていても、これらを面に沿った方向にスライド移動させるので、電極等を取り出すために電極等を移動させたとき、取り出すべき電極が隣接する電極等と干渉しない。

そして本発明のＣＶＤ装置では、成膜室を構成する壁面の一部であって電極又はヒータが移動する方向の位置に開閉可能な開口部が設けられており、電極等をスライド移動させて開口部からこれを外部に取り出すことができる。

本発明のＣＶＤ装置では、上記した様に電極等を面に沿った方向にスライド移動させて外部に取り出すので、電極が並列的に配されていても隣接した電極等とは無関係に中間部の電極を取り出すことができる。

また同様の課題を解決するための請求項２に記載の発明は、基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置であって、高周波電力が供給されてグロー放電を発生させる電極と、基体を加熱又は保温するヒータと、前記電極及びヒータが設置され基体を収納して基体に成膜を行う成膜室を有するＣＶＤ装置において、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは略板状であり、成膜室を構成する壁面の一部であって前記電極又はヒータの少なくともいずれかの周端の一部と対向する位置に開閉可能な開口部が設けられ、前記電極又はヒータの少なくともいずれかを前記開口部から成膜室の外部に取り出し可能であることを特徴とするＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では電極等が略板状であり、成膜室の壁面の一部であって電極等の周端の一部と対向する位置に開閉可能な開口部が設けられている。そのため本発明のＣＶＤ装置では開口部を開いて電極等を抜き出す際に、電極等が隣接する電極等と干渉しない。そのため電極が並列的に配されていても隣接した電極等とは無関係に中間部の電極を取り出すことができる。

また請求項３に記載の発明は、成膜室には基体を出し入れする成膜室出入口が有り、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは前記成膜室出入口以外から取り出され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。

すなわち本発明のＣＶＤ装置は、基体の出入り口とは別に開口部が設けられ、当該開口部から電極等が出し入れされる。

また請求項４に記載の発明は、前記開閉可能な開口部には蓋体が設けられ、当該蓋体を取り外すことによって開口部を開放可能であり、電極又はヒータは前記蓋体に取り付けられ、蓋体の取り外しに伴って電極又はヒータが成膜室から取り出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置では、蓋体によって開口部を閉塞している。そして電極等は蓋体に取り付けられているから、蓋体を取り外すことによって成膜室から電極等を抜き出すことができる。

ここで蓋体はフランジ状であることが望ましく、蓋体を閉じることによって成膜室の気密性を保持させる構成が推奨される（請求項５）。

前記した「開閉可能な開口部」は、成膜室の天面、底面、および成膜室出入口に対する裏面のいずれに設けても良いが、成膜室の天面に設けることが推奨される（請求項６）。

上記した発明は、成膜室に設置された電極が一列又は２列の場合でも採用可能であるが、３列以上の電極を有する場合に特に効果的である。この点を明らかにした請求項７に記載の発明は、成膜室に設置された電極及びヒータはいずれも複数であ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。

また電極は板状であり、その両面が放電面として機能し、電極の両側に放電領域が形成され、各放電領域に基体が設置されることが推奨され（請求項８）、さらに望ましい態様は、電極は板状であり、成膜室内に複数の電極が設置され、各電極にはそれぞれ個別の一つの高周波電源から個別のマッチング回路を介して高周波電力が供給され、各電極の両面が放電面として機能し、各電極の両側に放電領域が形成され、各放電領域に基体が設置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のＣＶＤ装置である。

本発明のＣＶＤ装置は、開口部を開いて電極等を抜き出す際に、電極等が隣接する電極等と干渉せず、電極等が並列的に配されていても隣接した電極等とは無関係に中間部の電極を取り出すことができる。そのため本発明のＣＶＤ装置は、電極等の取り出しが容易であり、電極等の取り替えや清掃等のメンテナンスが容易である。

また本発明のＣＶＤ装置によると、成膜室内に大判サイズのＲＦ電極を複数設置することもできる。

そのため本発明によると、メートルサイズ以上の大判サイズにおいても、一つのチャンバ内で多数枚の基板を処理することが可能となり、一度に多数枚の基板の製膜が可能となることから、非常に生産性の高い装置とする事が可能となる。

その結果、本発明のＣＶＤ装置は、メンテナンに要する設備休止時間が短く、かつ大型の基体を複数、一度に成膜処理することができ、生産性が高いという効果がある。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態のブラズマＣＶＤ装置の外観図である。図２は、図１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３は、図１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４は、ＲＦ電極単体の断面図である。図５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６は、本発明の実施形態のブラズマ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７は、図１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８は、図１に示すブラズマＣＶＤ装置の側面断面図である。図９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１０は、図１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１１は、図１に示すブラズマＣＶＤ装置の平面断面図である。

図１において、１は本発明の実施形態のプラズマＣＶＤ装置（以下 単にＣＶＤ装置）を示す。本実施形態のＣＶＤ装置１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の外観形状は、図１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１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２の様に幅の広い長穴状の開口部２１と、幅の狭い長穴状の開口部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２に示すように９列の長穴状開口部２１，２２が設けられている。また開口部は、各列、それぞれ二本の長穴状開口部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７、図９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。

本実施形態では、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２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７、図８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１１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１１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１１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３、図４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。

本実施形態に特有の構成として、ＲＦ電極３は、図３，図７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５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。

そして本実施形態に特有の構成として、前記したＲＦ電極３は、図３、図７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６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る。ここで本実施形態では、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。すなわち本実施形態では、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。本実施形態では、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。

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。

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３、図５、図７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。

本実施形態では、電気・ガス供給ユニット４５とＲＦ電極３の間は、図３、図７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。ここで本実施形態では、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１０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。なお本実施形態では、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１１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１２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４、図９）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６）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。

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１３は、本発明の実施形態で使用する基体キャリア７２の斜視図である。図１４は、図１３の基体キャリア７２の分解斜視図である。図１５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１３，１４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１４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。

次に本実施形態のＣＶＤ装置１の機能について説明する。

本実施形態の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１１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１５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９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。

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。すなわち本実施形態では、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、本実施形態の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。

すなわち本実施形態の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、本実施形態では、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１６は、成膜室２からＲＦ電極３を抜き出す際の様子を図１のＡ方向から見た概念図であり、図１７は、成膜室２からＲＦ電極３を抜き出す際の様子を図１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。

そのため本実施形態の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、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。

ここで本実施形態の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形態の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。

すなわち本実施形態では、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。

また本実施形態では、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。

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。

以上説明した実施形態は、成膜室内にＲＦ電極３が５列１０基設けられた構成を例示したが、ＲＦ電極３の数や列数は任意である。しかしながらＲＦ電極３の数が３列以上の時に特に本発明の効果が顕著である。また本実施形態では、ＲＦ電極３の他にヒータ５についてもフランジ６０と一体化して抜き出し可能とした構成を例示したが、ＲＦ電極３だけを抜き出し可能とした構成や、ヒータ５だけを抜き出し可能とする構成も可能である。

また本実施形態では、成膜室２の天面２３側に開口部２１，２２を設け、当該開口部からＲＦ電極３等を取り出す構成を例示したが、開口部２１，２２を成膜室２の底面１１側に設けて底面１１側にＲＦ電極３を抜き出す構成とすることも可能である。同様に、成膜室２の裏面１５側に開口部を設けることも可能である。

しかしながら、前者の底面１１側に開口部を設ける構成は、天面１０側に開口部を設ける構成に比べて、ＲＦ電極３等の抜き出ししろを確保することが難しい。また後者の裏面１５側に開口部を設ける場合は、本実施形態の様にＲＦ電極３等が直列に並べて配置されている場合には不向きである。すなわち裏面１５側に開口部を設けた場合、本実施形態の様にＲＦ電極３が２基、直列に並べられていると、手前側のＲＦ電極３を抜き出さなければ奥側にＲＦ電極３を取り出すことができないという不便がある。

また変形例としてフランジ３０，６０に吊り下げ用のフック等を設ける構成が考えられる。

本発明の実施形態のブラズマＣＶＤ装置の外観図である。 図１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１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。 本発明の実施形態のブラズマ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１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１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１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１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。 本発明の実施形態で使用する基体キャリアの斜視図である。 図１３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１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１のＢ方向から見た概念図である。

符号の説明

１ プラズマＣＶＤ装置
２ 成膜室
３ ＲＦ電極
５ ヒータ
１０ 天面
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
４４ 上部側周端
４５ 電気・ガス供給ユニット
４６ 電力供給部
４７ ガス供給部
４８ 高周波電源（ＲＦ電源）
５０ 直流電源
５２ マッチング回路
６０ フランジ

Claims (9)

1. 基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置であって、高周波電力が供給されてグロー放電を発生させる電極と、基体を加熱又は保温するヒータと、前記電極及びヒータが設置され基体を収納して基体に成膜を行う成膜室を有するＣＶＤ装置において、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは面状であり、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは成膜室に設置された状態から前記面に沿った方向に移動可能であり、成膜室を構成する壁面の一部であって電極又はヒータの移動方向の位置に開閉可能な開口部が設けられ、前記電極又はヒータの少なくともいずれかを面に沿った方向に移動させて前記開口部から成膜室の外部に取り出し可能であることを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 基体に対して薄膜を成膜するＣＶＤ装置であって、高周波電力が供給されてグロー放電を発生させる電極と、基体を加熱又は保温するヒータと、前記電極及びヒータが設置され基体を収納して基体に成膜を行う成膜室を有するＣＶＤ装置において、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは略板状であり、成膜室を構成する壁面の一部であって前記電極又はヒータの少なくともいずれかの周端の一部と対向する位置に開閉可能な開口部が設けられ、前記電極又はヒータの少なくともいずれかを前記開口部から成膜室の外部に取り出し可能であることを特徴とするＣＶＤ装置。
3. 成膜室には基体を出し入れする成膜室出入口が有り、前記電極又はヒータの少なくともいずれかは前記成膜室出入口以外から取り出されることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置。
4. 前記開閉可能な開口部には蓋体が設けられ、当該蓋体を取り外すことによって開口部を開放可能であり、電極又はヒータは前記蓋体に取り付けられ、蓋体の取り外しに伴って電極又はヒータが成膜室から取り出されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
5. 蓋体はフランジ状であり、当該蓋体を閉じることによって成膜室の気密性が保持されることを特徴とする請求項４に記載のＣＶＤ装置。
6. 前記開閉可能な開口部は成膜室の天面部に設けら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. 成膜室に設置された電極及びヒータはいずれも複数であ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。
8. 電極は板状であり、その両面が放電面として機能し、電極の両側に放電領域が形成され、各放電領域に基体が設置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
9. 電極は板状であり、成膜室内に複数の電極が設置され、各電極にはそれぞれ個別の一つの高周波電源から個別のマッチング回路を介して高周波電力が供給され、各電極の両面が放電面として機能し、各電極の両側に放電領域が形成され、各放電領域に基体が設置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のＣＶＤ装置。
   

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