JP2007211292A - 薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】製膜室6と放電電極3と対向電極2と高周波電源60と整合器13と電極インピーダンス調整部40とを具備する薄膜製造装置を用いる。放電電極3は製膜室6内に設けられている。対向電極2は放電電極3に対向するように接地されて設けられ、基板8を保持可能である。高周波電源60は放電電極の給電点53、54に伝送線路12、14を介して高周波電力を供給する。整合器13は伝送線路12、14の途中に接続され、高周波電源60と放電電極3とのインピーダンスを整合する。電極インピーダンス調整部40は放電電極3に電気的に接続され、放電電極3のインピーダンスを調整する。
【選択図】図5
Description
本発明において、放電電極(3)上の電圧分布の大きい位置に電極インピーダンス調整部(40)を電気的に接続するという容易な方法により、放電電極(3)のインピーダンスを調整することができ、それにより、電圧分布を均一に改善することができる。その電圧分布の均一化により、放電電極(3)と対向電極(2)との間に形成されるプラズマ(10)が均一になり、膜厚(膜質)分布の均一な薄膜を形成することが可能となる。
本発明において、放電電極(3)の電圧分布を均一化するようにインダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一つを選択し、その値を設定することで、放電電極(3)のインピーダンスの調整を容易に行うことができる。
本発明において、防着板(4)に電極インピーダンス調整部(40)を接続することで、他の配線を新たに設けることなく接地に接続することができ、放電電極(3)のインピーダンスの調整が容易となる。
本発明において、電極インピーダンス調整部(40)の一部を製膜室(6)の外側に出し、調整可能に可変にすることで、製膜室(6)を大気開放せずに、放電電極(3)のインピーダンスの調整を容易に行うことができる。
本発明において、補助横電極(46)は一本で複数の縦電極(21)に接続するので、一本の補助横電極(46)で放電電極(3)の広い領域のインピーダンスの調整を行うことができる。
本発明において、補助横電極(46)は一本で全ての縦電極(21)に接続するので、一本の補助横電極(46)で放電電極(3)の横方向全体に渡ってインピーダンスの調整を行うことができる。
本発明において、給電点(53、54)の位置や数を変更することで、高周波電源(60)から見た放電電極(3)のインピーダンスを調整することができる。
まず、本発明の薄膜製造装置の第1の実施の形態の構成について説明する。図1は、本発明の薄膜製造装置の第1の実施の形態の構成を示す概略斜視図である。薄膜製造装置1は、製膜室6、製膜ユニット9、対向電極(ヒータカバー)2、ヒータ5、放電電極3、防着板4を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成及び高周波電力供給に関する構成は省略している。
図3(a)は、本発明の薄膜製造装置の第1の実施の形態における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。薄膜製造装置1は、高周波電力の供給に関する構成として、放電電極3の横電極20a側の給電点53に、電源部60a、高周波給電伝送路14a、整合器13a、及び高周波給電伝送路12aが、それぞれ設けられている。同様に、高周波電力の供給に関する構成として、放電電極3の横電極20b側の給電点54に、電源部60b、高周波給電伝送路14b、整合器13b、及び高周波給電伝送路12bが、それぞれ設けられている。本発明では、それに加えて、電極インピーダンス調整部40が放電電極3に電気的に接続するように設けられている。
(2)製膜用のガスを、原料ガス配管、放電電極3の横電極20のガス流通路、縦電極21のガス流通路及びガス吹き出し孔22を介して放電電極3と基板8との間に供給する。アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、ガスは、例えば、H2+SiH4(SiH4分圧:2〜20%)である。ただし、p層膜厚を形成する場合にはドーパントとしてジボラン(B2H6)を所定の濃度添加する。なお、p層は、アモルファスSiCであってもよい。n層を形成する場合にはドーパントとしてホスフィン(PH3)を所定の濃度添加する。製膜圧力の範囲は、例えば、アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、20〜600Paである。ガスは、放電電極3の縦電極21のガス流通路の複数のガス吹き出し孔22を介して供給され、縦電極21同士の隙間から排出される。
(3)整合器13の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、出力側に接続された高周波給電伝送路12を介して放電電極3へ所定の高周波電力を供給する。これにより、放電電極3と対向電極2との間にガスのプラズマが発生し、基板8上にシリコン薄膜が製膜される。アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、高周波電力及び基板温度と膜厚は、例えば、0.05W/cm2及び200℃と約300nmである。このとき、図5のような電極インピーダンス調整部40aを放電電極3に接続しているので、電圧分布を均一にすることができる。したがって、プラズマ10を均一に形成することができ、膜厚分布の抑制された薄膜を形成することができる。特に、p層のような極薄膜についても、膜厚分布を±5%程度と非常に小さく抑えることができる。
(4)p層シリコン薄膜(10〜30nm)、i層シリコン薄膜(250〜300nm)、及びn層シリコン薄膜(30〜50nm)のそれぞれについて、上記の(1)から(3)を繰り返す。なお、p層とi層との間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
(5)その後、n層上に銀やアルミニウムによる裏面導電膜をスパッタリング装置で形成して、太陽電池が製造される。なお、タンデム型太陽電池の場合、アモルファスシリコンp層、i層、n層の上に、更に、透明導電膜、微結晶シリコンp層、i層、n層を積層した上で、裏面導電膜をスパッタリング装置で形成する。
本発明の薄膜製造装置の第2の実施の形態の構成について説明する。図1及び図2の薄膜製造装置の構成、図3及び図4のプラズマ分布(膜厚分布)の発生を抑制する考え方及び高周波電力の供給に関する構成については、前述の電極インピーダンス調整部40aに替えて電極インピーダンス調整部40b(後述)を用いているほかは、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
本発明の薄膜製造装置の第2の実施の形態の構成について説明する。図1及び図2の薄膜製造装置の構成、図3及び図4のプラズマ分布(膜厚分布)の発生を抑制する考え方及び高周波電力の供給に関する構成については、前述の電極インピーダンス調整部40a、40bに加えて、クロスバー46(後述)を用いている点、及び放電電極3は梯子型電極に限る点以外は、第1の実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。
2 対向電極
3 放電電極
4 防着板
5 ヒータ
6 製膜室
8 基板
9 製膜ユニット
10 プラズマ
12、12a、12b 高周波給電伝送路
13、13a、13b 整合器
14、14a、14b 高周波給電伝送路
20、20a、20b 横電極
21 縦電極
22 ガス吹き出し孔
40、40a、40b 電極インピーダンス調整部
40b1 伝送線路
40b2 可変コイル
40b3 可変コンデンサ
46 クロスバー
53、54 給電点
60、60a、60b 電源部
Claims (14)
- 製膜室と、
前記製膜室内に設けられた放電電極と、
前記放電電極に対向するように接地されて設けられ、基板を保持可能な対向電極と、
前記放電電極の給電点に伝送線路を介して高周波電力を供給する高周波電源と、
前記伝送線路の途中に接続され、前記高周波電源と前記放電電極とのインピーダンスを整合する整合器と、
前記放電電極に電気的に接続され、前記放電電極のインピーダンスを調整する電極インピーダンス調整部と
を具備する
薄膜製造装置。 - 請求項1に記載の薄膜製造装置において、
前記電極インピーダンス調整部は、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一つである
薄膜製造装置。 - 請求項2に記載の薄膜製造装置において、
前記放電電極に対して前記対向電極と反対の側に設けられ、接地された防着板を更に具備し、
前記電極インピーダンス調整部は、一端を前記放電電極に、他端を前記防着板に電気的に接続されている
薄膜製造装置。 - 請求項2に記載の薄膜製造装置において、
前記電極インピーダンス調整部は、一端が前記放電電極に電気的に接続され、他端が前記製膜室の外側で接地され、
前記インダクタンス素子及び前記キャパシタンス素子のうちの前記製膜室の外側にあるものはインピーダンスが可変である
薄膜製造装置。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の薄膜製造装置において、
前記放電電極は、
互いに略平行に第1方向へ伸びる二本の横電極と、
前記二本の横電極の間に設けられ、互いに略平行に前記第1方向に略垂直な第2方向へ伸びる複数の縦電極と、
前記二本の横電極の間に設けられ、前記複数の縦電極のうちの少なくとも二本を電気的に接続する補助横電極と
を備える
薄膜製造装置。 - 請求項5に記載の薄膜製造装置において、
前記補助横電極は、前記第1方向へ伸び、前記複数の縦電極を電気的に接続する
薄膜製造装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の薄膜製造装置において、
前記高周波電力が供給される前記放電電極の給電点の位置は変更可能である
薄膜製造装置。 - 薄膜製造装置を用いた太陽電池の製造方法であって、
ここで、前記薄膜製造装置は、
製膜室と、
前記製膜室内に設けられた放電電極と、
前記放電電極に対向するように接地されて設けられ、基板を保持可能な対向電極と、
前記放電電極の給電点に伝送線路を介して高周波電力を供給する高周波電源と、
前記伝送線路の途中に接続され、前記高周波電源と前記放電電極とのインピーダンスを整合する整合器と、
前記放電電極に電気的に接続され、前記放電電極のインピーダンスを調整する電極インピーダンス調整部と
を備え、
前記太陽電池の製造方法は、
(a)前記対向電極に基板を保持する工程と、
(b)前記製膜室内に前記供給ガスを導入する工程と、
(c)前記供給ガスを導入しつつ、前記電極インピーダンス調整部によりインピーダンスが調整された前記放電電極と前記対向電極との間に、前記整合器により前記高周波電源と前記放電電極とのインピーダンスの整合をしながら前記高周波電力を印加して、前記供給ガスの前記プラズマを形成し、前記基板上に太陽電池用の薄膜を形成する工程と
を具備する
太陽電池の製造方法。 - 請求項8に記載の太陽電池の製造方法において、
前記電極インピーダンス調整部は、インダクタンス素子及びキャパシタンス素子の少なくとも一つである
太陽電池の製造方法。 - 請求項9に記載の太陽電池の製造方法において、
前記放電電極に対して前記対向電極と反対の側に設けられ、接地された防着板を更に具備し、
前記電極インピーダンス調整部は、一端を前記放電電極に、他端を前記防着板に電気的に接続されている
太陽電池の製造方法。 - 請求項9に記載の太陽電池の製造方法において、
前記電極インピーダンス調整部は、一端が前記放電電極に電気的に接続され、他端が前記製膜室の外側で接地され、
前記インダクタンス素子及び前記キャパシタンス素子のうちの前記製膜室の外側にあるものはインピーダンスが可変であり、
前記(c)工程は、
(c1)前記インダクタンス素子、前記キャパシタンス素子及び前記スタブのうちのインピーダンスが可変なものを用いて、前記放電電極のインピーダンスを調整する工程を備える
太陽電池の製造方法。 - 請求項8乃至11のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法において、
前記放電電極は、
互いに略平行に第1方向へ伸びる二本の横電極と、
前記二本の横電極の間に設けられ、互いに略平行に前記第1方向に略垂直な第2方向へ伸びる複数の縦電極と、
前記二本の横電極の間に設けられ、前記複数の縦電極のうちの少なくとも二本を電気的に接続する補助横電極と
を備える
太陽電池の製造方法。 - 請求項12に記載の太陽電池の製造方法において、
前記補助横電極は、前記第1方向へ伸び、前記複数の縦電極を電気的に接続する
太陽電池の製造方法。 - 請求項8乃至13のいずれか一項に記載の太陽電池の製造方法において、
(d)前記高周波電力が供給される前記放電電極の給電点の位置を変更する工程を更に具備する
太陽電池の製造方法。
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