JP2008261010A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を容易に出し入れすることができ、また、生産効率を向上することができる成膜装置を提供する。
【解決手段】成膜材料ガスを導入可能なチャンバ１１と、チャンバ１１内に設けられた、基板１３を配置可能な基板配置電極１４と基板配置電極１４に略平行に対向配置された対向電極２１とからなる一対の放電電極と、を備えた成膜装置１０において、チャンバ１１内に、基板配置電極１４と対向電極２１とが交互に複数配置され、対向電極２１が接地電極として構成されるとともに、基板配置電極１４に対して１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置に関するものである。

従来から、プラズマを用いて成膜材料ガスを分解し、基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このプラズマＣＶＤ装置により、例えば基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）膜を形成することができる。そして、プラズマＣＶＤ装置においては、プラズマを発生させるために、一対の放電電極が備えられており、基板側を接地電極とし、成膜材料ガス供給側を対向電極として電圧を印加することが一般的であった。

ここで、プラズマＣＶＤ法では通常１３．５６ＭＨｚを発振周波数とする高周波電源を使用することが一般的である。また、プラズマＣＶＤ装置で量産に対応できる成膜速度を得るには、成膜空間の圧力を１００Ｐａ〜３００Ｐａにすることが多い。そして、この圧力条件においては電圧が印加される対向電極と接地電極との間の電極間距離は、１５〜２５ｍｍ程度にすることが一般的である。
特許第３５６３０９２号公報

ところで、上述の成膜装置では、電極間の距離が短く、このような狭い空間内で基板の出し入れを行うことは困難であり、特に基板の大型化が進んでいる現状においては、さらに基板の出し入れの困難さは増している。また、従来の成膜装置では基板を１枚ずつしか載置（成膜）することができず、生産効率が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、基板を容易に出し入れすることができ、また、生産効率を向上することができる成膜装置を提供するものである。

請求項１に記載した発明は、成膜材料ガスを導入可能なチャンバと、該チャンバ内に設けられた、基板を配置可能な基板配置電極と該基板配置電極に略平行に対向配置された対向電極とからなる一対の放電電極と、を備えた成膜装置において、前記チャンバ内に、前記基板配置電極と前記対向電極とが交互に複数配置され、前記対向電極が接地電極として構成されるとともに、前記基板配置電極に対して１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加可能に構成されていることを特徴としている。

このように、基板配置電極へ１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加し、対向電極を接地電極とすることで、確実に基板配置電極近傍にプラズマ放電が張り付く現象が見られるため、基板近傍のみに成膜材料ガスの分解源であるプラズマを生成し、効率的に基板表面に成膜させることができる。

また、基板配置電極への印加電圧の周波数を１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下と従来よりも低くしたため、定在波による電極面内の電圧分布によるプラズマ不均一性の問題がなくなるとともに、プラズマを基板配置電極近傍のみに生成することができ、放電電極間の距離を長くすることができる。したがって、基板の出し入れを容易にすることができる効果がある。また、チャンバ内に基板配置電極と対向電極とを複数設けたため、複数枚の基板を同時に成膜することができ、したがって、生産効率を向上することができる効果がある。さらに、放電電極間の距離を長くできることで、放電電極の経年劣化による物理的な歪みや撓みに対する許容値も大きくなり、例えば３ｍ×３ｍ以上の大きさの基板を用いるデバイス製造にも容易に対応することができる効果がある。

また、基板配置電極近傍のみにプラズマが生成されることにより、成膜材料が積極的に基板表面へ成膜されることとなる。つまり、従来のようにプラズマが基板配置電極と対向電極間の略全域に生成される場合と比較して、成膜材料ガスをチャンバ内に噴出することに起因する対向電極やチャンバ内壁への成膜材料の付着量を削減することができる。したがって、メンテナンス頻度を低減することができるため、基板の生産効率を向上することができる効果がある。

請求項２に記載した発明は、隣接する前記基板配置電極同士が連接され、前記チャンバに対して一体的に出し入れ自在に構成されていることを特徴としている。

このように構成することで、一体に連接された基板配置電極を、チャンバから１回の出し入れ動作をするだけで全ての基板を入れ替えることができる。つまり、基板の入れ替えをチャンバ外で容易にすることができる効果がある。また、基板配置電極をチャンバから出し入れすることができるため、基板配置電極のメンテナンスを容易にすることができる効果がある。さらに、チャンバ内に設けられた複数の基板配置電極が一体化されるため、一つの電源から全ての基板配置電極に電圧を印加することができ、装置の簡略化を図ることができる効果がある。

請求項３に記載した発明は、前記基板配置電極は、その両面に前記基板を搭載可能とされていることを特徴としている。

このように構成することで、基板配置電極の個数を減少することができ、チャンバの省スペース化を図ることができるとともに、費用をかけずに成膜装置を製造することができる効果がある。

請求項４に記載した発明は、前記対向電極が、前記基板配置電極に向かって前記成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口を備えていることを特徴としている。

このように構成することで、成膜材料ガスをガス噴出口から基板が載置されている基板配置電極に対して略均一に噴出することができるため、成膜材料ガスを基板近傍に生成されたプラズマに確実に供給することができる。したがって、プラズマにて成膜材料ガスを分解して、確実に基板に成膜させることができる効果がある。

請求項５に記載した発明は、前記対向電極が、その両側に配置された前記基板配置電極に向かって前記成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口を備えていることを特徴としている。

このように構成することで、成膜材料ガスを対向電極の両側に配置されたガス噴出口から基板が載置されている基板配置電極に対して略均一に噴出することができるため、成膜材料ガスを基板近傍に生成されたプラズマに確実に供給することができる。したがって、プラズマにて成膜材料ガスを分解して、確実に基板に成膜させることができる効果がある。また、対向電極の個数を減少することができ、チャンバの省スペース化を図ることができるとともに、費用をかけずに成膜装置を製造することができる効果がある。

本発明によれば、基板配置電極へ１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加し、対向電極を接地電極とすることで、基板配置電極と対向電極との間の距離を長くすることができるため、基板を容易に出し入れすることができる。
また、チャンバ内に基板配置電極と対向電極とを複数設け、複数の基板を同時に成膜することができるように構成したため、生産効率を向上することができる。

（第一実施形態）
（成膜装置）
次に、本発明の第一実施形態を図１に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図１に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置１０は、箱型形状の真空チャンバ１１を有している。真空チャンバ１１は、接地されており、接地電位を保持できるように構成されている。また、真空チャンバ１１は、箱型のいずれかの面が開閉可能に構成されており、基板テーブル１４を出し入れ可能に構成されている。

真空チャンバ１１内には、基板１３が載置可能な導電材からなる基板テーブル１４が設けられている。ここで、基板テーブル１４は真空チャンバ１１内に複数設けられている（本実施形態においては、４個）。また、基板テーブル１４の両面に基板１３が載置可能に構成されている。つまり、真空チャンバ１１内に、基板１３を同時に複数配置可能に構成されている（本実施形態においては、８枚）。基板テーブル１４に基板１３を載置する際に、図示しないストッパ部材で基板１３を基板テーブル１４に保持できるように構成されている。

さらに、複数の基板テーブル１４には、隣接する基板テーブル１４同士を連接する連接部１５が形成されている。したがって、複数の基板テーブル１４は連接部１５によって櫛歯状に一体化されている。また、複数の基板テーブル１４は、真空チャンバ１１から出し入れできるように構成されている。

そして、基板テーブル１４には電源線１７が接続されている。電源線１７は、真空チャンバ１１の内部から外部へと導かれており、真空チャンバ１１の外部側の先端には、ＲＦ電源１８が設けられている。つまり、ＲＦ電源１８により基板テーブル１４に対して電圧を印加可能に構成されており、基板テーブル１４が基板配置電極として機能する。なお、電源線１７が真空チャンバ１１の壁部を貫通する箇所においては、電源線１７と真空チャンバ１１の壁部とは図示しない絶縁部材にて絶縁されている。

また、真空チャンバ１１には、導電材で形成された対向電極が設けられている。ここで、対向電極は、成膜ガスを基板１３表面に対して供給するためのガス供給部１９としての機能を併有している。ガス供給部１９は、平行配置された一対の平板（対向電極）と、一対の平板間に形成された空間部とで構成されている。この空間部は成膜ガスの流路として構成されている。ガス供給部１９は真空チャンバ１１内に複数設けられており、複数の基板１３に対向する位置に設けられている（本実施形態では、５箇所）。つまり、ガス供給部１９は、隣接する基板テーブル１４の中間位置に基板テーブル１４と平行に設けられている。

ガス供給部１９の基板１３に対向する位置には、基板１３に対して成膜ガスを噴出可能なシャワープレート（平板）２１が設けられている。シャワープレート２１は、複数の基板１３に対向する位置にそれぞれ設けられている（本実施形態では、８箇所）。シャワープレート２１には、多数のガス噴出口２２が形成されており、成膜ガスを基板１３に対して噴出可能に構成されている。

ここで、ガス供給部１９には、隣接するガス供給部１９同士を連接する連接部２３が形成されている。したがって、複数のガス供給部１９は連接部２３によって櫛歯状に一体化されている。そして、ガス供給部１９にはガス導入管２５が接続されている。ガス導入管２５は、真空チャンバ１１の壁部を貫通して内部から外部へと導かれており、真空チャンバ１１の外部側の先端には、成膜ガス供給部２６が設けられている。つまり、成膜ガス供給部２６によりガス供給部１９に対して成膜ガスを供給可能に構成されている。

なお、ガス供給部１９、シャワープレート２１、連接部２３およびガス導入管２５は、導電材で構成されている。つまり、真空チャンバ１１が接地電位に保持されており、ガス供給部１９、シャワープレート２１、連接部２３およびガス導入管２５は、真空チャンバ１１と電気的に接続されるため、ガス供給部１９、シャワープレート２１、連接部２３およびガス導入管２５も接地電位に保持されるように構成されている。

また、シャワープレート２１と基板テーブル１４との間は、３０〜１５０ｍｍの距離が確保され、お互いが略平行に配置されるように構成されている。したがって、隣接する基板テーブル１４同士は、少なくとも６０ｍｍ以上の間隔が形成されることとなる。

また、真空チャンバ１１にはクリーニングガス導入管３１が接続されている。クリーニングガス導入管３１にはフッ素ガス供給部３２とラジカル源３３とが設けられており、フッ素ガス供給部３２から供給されたフッ素ガスをラジカル源３３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ１１内の成膜空間に供給するように構成されている。

さらに、真空チャンバ１１には、排気管３５が接続され、その先端には、真空ポンプ３６が設けられおり、真空チャンバ１１内を減圧状態にすることができるように構成されている。

そして、真空チャンバ１１の外壁面に沿うように、図示しないヒータが設けられている。ヒータは、真空チャンバ１１の外部にて図示しない電源と接続され、真空チャンバ１１内の温度調節ができるように構成されている。
また、真空チャンバ１１の内壁面を覆うように壁面部材３８が形成されている。壁面部材３８は、例えばアルミナなどで形成されており、真空チャンバ１１内が成膜ガスやクリーニングガスにより腐食されにくい構造となっている。

（作用）
次に、成膜装置１０を用いて基板１３に成膜する場合の作用について説明する。
上記構成の成膜装置１０を用いて基板１３の表面に薄膜を成膜するには、まず、基板テーブル１４を真空チャンバ１１から取り出して、真空チャンバ１１外で基板テーブル１４に基板１３を載置する。このとき、隣接する基板テーブル１４同士の間は、ガス供給部１９が配置可能な距離が確保されているため、基板１３を容易に基板テーブル１４に載置することができる。基板１３を基板テーブル１４に載置した後に、基板テーブル１４を真空チャンバ１１内に戻し、基板１３を適正な位置に配置させる。

真空チャンバ１１内に基板１３がセットされると、真空ポンプ３６で真空チャンバ１１内を排気して、真空チャンバ１１内を減圧状態に保持する。その後、成膜ガス供給部２６より成膜ガスをガス導入管２５に導入し、ガス導入管２５からガス供給部１９を通過した成膜ガスが、シャワープレート２１のガス噴出口２２から真空チャンバ１１内の基板１３に成膜ガスを噴出させる。

ここで、真空チャンバ１１を接地電位に接続した状態、つまり、真空チャンバ１１と電気的に接続されているガス供給部１９のシャワープレート２１も接地電位に保持された状態で、ＲＦ電源１８を起動して基板テーブル１４に低周波交流電圧を印加する。

このように構成することで、基板配置電極として基板テーブル１４が機能するとともに、対向電極（接地電極）としてシャワープレート２１（ガス供給部１９）が機能する。基板テーブル１４に印加する電圧は、１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下としている。印加電圧の周波数が１００ｋＨｚより小さいと、放電電極間においてグロー放電が生成しにくくなるため好ましくない。一方、印加電圧の周波数が２ＭＨｚより大きいと、基板テーブル（基板配置電極）１４近傍にプラズマ放電が張り付く現象が起こりにくくなるため好ましくない。

図２は、本発明の原理を示す説明図であり、図２（ａ）は、印加電圧に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加した場合を示すもの（従来法）、図２（ｂ）は、印加電圧に１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波電圧を印加した場合を示すもの（本発明）である。

図２（ａ）に示すように、印加電極であるシャワープレート２１への印加電圧が高周波の場合は、基板配置電極である基板テーブル１４と対向電極であるシャワープレート２１間の略全領域でグロー放電が生成される。このため、グロー放電で分解されたラジカル種４０ａは基板１３の表面とシャワープレート２１の表面にそれぞれ略同量である５０％程度の堆積がなされる。

一方、図２（ｂ）に示すように、印加電極である基板テーブル１４への印加電圧を低周波にした場合は、基板テーブル１４近傍にグロー放電によるプラズマが偏在し、これにより、基板テーブル１４近傍にラジカル種４０ｂが張り付く現象が見られる。

つまり、このような低周波交流電圧を基板テーブル１４に印加することにより、シャワープレート２１のガス噴出口２２から噴出された成膜ガスは、基板テーブル（基板配置電極）１４をカソードとし、シャワープレート（対向電極）２１をアノードとする容量結合方式（ＣＣＰ方式）のグロー放電現象が発生し、これにより真空チャンバ１１内の基板テーブル１４およびシャワープレート２１間の空間において成膜ガスが活性化する。

そして、基板１３は真空チャンバ１１のヒータによって予め所定温度（２００〜４５０℃）に加熱されており、活性化した成膜ガスが基板１３表面に到達すると、加熱によってこの成膜ガスが反応し、基板１３表面に反応生成物が堆積する。また、放電安定性および成膜速度を考慮すると、成膜ガスを導入した状態で、真空チャンバ１１内の圧力を、１０Ｐａ〜５００Ｐａに設定することが好ましい。

このように、印加電極である基板テーブル（基板配置電極）１４への印加電圧を低周波交流電圧にすると、基板テーブル１４近傍にグロー放電によるプラズマが基板テーブル１４側に偏在するため、効率的に基板１３を成膜することができる。
さらに、本実施形態においては、真空チャンバ１１内に基板テーブル１４を複数設けるとともに、基板テーブル１４の両面に基板１３を載置可能に構成したため、同時に複数枚の基板１３を成膜することができ、さらに効率的に基板１３を成膜することができる。

また、基板１３への成膜が何度か繰り返されると、真空チャンバ１１の内壁面などに成膜材料が付着するため、真空チャンバ１１内を定期的にクリーニングすることとなる。真空チャンバ１１内のクリーニングは、クリーニングガス導入管３１に設けられたフッ素ガス供給部３２からフッ素ガスをラジカル源３３に供給する。ラジカル源３３でフッ素ガスを分解し、これによるフッ素ラジカルを、真空チャンバ１１内の成膜空間に供給し、化学反応させることにより付着物を除去する。

本実施形態によれば、成膜材料ガスを導入可能な真空チャンバ１１と、真空チャンバ１１内に設けられた、基板１３を配置可能な基板テーブル（基板配置電極）１４と基板テーブル１４に略平行に対向配置されたシャワープレート（対向電極）２１とからなる一対の放電電極と、を備えた成膜装置１０において、真空チャンバ１１内に、基板テーブル１４とシャワープレート２１とを交互に複数配置し、シャワープレート２１が接地電極となるように構成するとともに、基板テーブル１４に対して１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加可能に構成した。

このように、基板テーブル（基板配置電極）１４へ１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加し、シャワープレート（対向電極）２１を接地電極とすることで、確実に基板テーブル１４近傍にプラズマ放電が張り付く現象が見られるため、基板１３近傍のみに成膜材料ガスの分解源であるプラズマを生成し、効率的に基板１３表面に成膜させることができる。

また、基板テーブル１４への印加電圧の周波数を１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下と従来よりも低くしたため、定在波による電極面内の電圧分布によるプラズマ不均一性の問題がなくなるとともに、プラズマを基板テーブル１４近傍のみに生成することができ、基板テーブル１４とシャワープレート２１とで構成される放電電極間の距離を長くすることができる。したがって、基板１３の出し入れを容易にすることができる。また、真空チャンバ１１内に基板テーブル１４とシャワープレート２１とを複数設けたため、複数枚の基板１３を同時に成膜することができ、したがって、生産効率を向上することができる。さらに、放電電極間の距離を長くできることで、放電電極の経年劣化による物理的な歪みや撓みに対する許容値も大きくなり、例えば３ｍ×３ｍ以上の大きさの基板を用いるデバイス製造にも容易に対応することができる。

また、基板テーブル１４近傍のみにプラズマが生成されることにより、成膜材料が積極的に基板１３表面へ成膜されることとなる。つまり、従来のようにプラズマが基板テーブル（基板配置電極）１４とシャワープレート（対向電極）２１間の略全域に生成される場合と比較して、成膜材料ガスを真空チャンバ１１内に噴出することに起因するシャワープレート２１や真空チャンバ１１の内壁への成膜材料の付着量を削減することができる。したがって、メンテナンス頻度を低減することができるため、基板１３の生産効率を向上することができる。

また、隣接する基板テーブル１４同士を連接し、真空チャンバ１１に対して一体的に出し入れ自在に構成した。

このように構成したため、一体に連接された基板テーブル１４を、真空チャンバ１１から１回の出し入れ動作をするだけで全ての基板１３を入れ替えることができる。つまり、基板１３の入れ替えを真空チャンバ１１外で容易にすることができる。また、基板テーブル１４を真空チャンバ１１から出し入れすることができるため、基板テーブル１４のメンテナンスを容易にすることができる。さらに、真空チャンバ１１内に設けられた複数の基板テーブル１４が一体化されるため、一つのＲＦ電源１８から全ての基板テーブル１４に電圧を印加することができ、成膜装置１０の簡略化を図ることができる。

また、基板テーブル１４の両面に基板１３を搭載可能とした。
このように構成したため、基板テーブル１４の個数を減少することができ、真空チャンバ１１の省スペース化を図ることができるとともに、費用をかけずに成膜装置１０を製造することができる。

さらに、ガス供給部１９のシャワープレート２１に、基板テーブル１４に向かって成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口２２を形成した。

このように構成したため、成膜材料ガスをガス噴出口２２から基板１３が載置されている基板テーブル１４に対して略均一に噴出することができるため、成膜材料ガスを基板１３近傍に生成されたプラズマに確実に供給することができる。したがって、プラズマにて成膜材料ガスを分解して、確実に基板１３に成膜させることができる。

そして、ガス供給部１９に一対のシャワープレート２１を設け、その両側に配置された基板テーブル１４に向かって成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口２２をシャワープレート２１に形成した。
このように構成したため、成膜材料ガスを、ガス供給部１９を構成する一対のシャワープレート２１に形成されたガス噴出口２２から基板１３が載置されている基板テーブル１４に対して略均一に噴出することができる。したがって、成膜材料ガスを基板１３近傍に生成されたプラズマに確実に供給することができるため、プラズマにて成膜材料ガスを分解して、確実に基板１３に成膜させることができる。また、ガス供給部１９の個数を減少することができ、真空チャンバ１１の省スペース化を図ることができるとともに、費用をかけずに成膜装置１０を製造することができる。

（第二実施形態）
（成膜装置）
次に、本発明の第二実施形態を図３に基づいて説明する。なお、本実施形態の構成は、第一実施形態と成膜ガスの供給構造が異なるのみで、その他は略同一の構成であるため、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図３は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図３に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置５０は、箱型形状の真空チャンバ１１を有している。真空チャンバ１１は、接地されており、接地電位を保持できるように構成されている。

真空チャンバ１１には、基板１３表面に対向する位置に導電材からなる平板状の対向電極部５１が設けられている。対向電極部５１は複数設けられており、複数の基板１３に対向する位置にそれぞれ設けられている（本実施形態では、５箇所）。つまり、対向電極部５１は、隣接する基板テーブル１４の中間位置に基板テーブル１４と平行に設けられている。

また、対向電極部５１は、隣接する対向電極部５１同士を連接する導電材からなる連接部５２が形成されている。したがって、複数の対向電極部５１は連接部５２によって櫛歯状に一体化されている。そして、対向電極部５１が一箇所にまとめられ、導電材からなる接地接続部５３が形成されている。接地接続部５３は、真空チャンバ１１の壁部を貫通して内部から外部へと導かれており、真空チャンバ１１の外部側の先端は、接地されている。つまり、接地接続部５３により対向電極部５１は、接地電極として機能するように構成されている。

また、真空チャンバ１１にはガス導入管２５が接続されている。ガス導入管２５は、真空チャンバ１１の壁部を貫通して内部から外部へと導かれており、真空チャンバ１１の外部側の先端には、成膜ガス供給部２６が設けられている。つまり、成膜ガス供給部２６により真空チャンバ１１内部に成膜ガスを供給可能に構成されている。なお、ガス導入管２５は、真空チャンバ１１の任意の壁部を貫通していてもよいし、基板テーブル１４と対向電極部５１との間に対応する壁部を貫通して複数設けるようにしてもよい。

（作用）
次に、成膜装置５０を用いて基板１３に成膜する場合の作用について説明する。
上記構成の成膜装置５０を用いて基板１３の表面に薄膜を成膜するには、まず、基板１３を基板テーブル１４の適正な位置に配置させる。成膜ガス供給部２６より成膜ガスをガス導入管２５に導入し、真空チャンバ１１内に成膜ガスを噴出する。

ここで、真空チャンバ１１および対向電極部５１を接地電位に接続した状態で、ＲＦ電源１８を起動して基板テーブル１４に低周波交流電圧を印加する。このように構成することで、基板テーブル１４が基板配置電極として機能するとともに、対向電極部５１が接地電極として機能する。

そして、低周波交流電圧を基板テーブル１４に印加することにより、真空チャンバ１１内に供給された成膜ガスは、基板テーブル１４および対向電極部５１間の空間において活性化し、基板１３表面に反応生成物が堆積する。

本実施形態によれば、成膜装置５０に対向電極部５１を複数設け、対向電極部５１を接地電極として機能するように構成し、成膜ガスのガス導入管２５を真空チャンバ１１の壁部に接続して真空チャンバ１１内に成膜ガスを供給できるように構成した。

このように構成したため、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、これに加えて、成膜ガスの供給構造を簡略化することができるため、装置をより簡略化することができる。

（第三実施形態）
（成膜装置）
次に、本発明の第三実施形態を図４に基づいて説明する。なお、本実施形態の構成は、第一実施形態と基板載置構造などが異なるのみで、その他は略同一の構成であるため、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図４は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図４に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置６０は、筐体形状の真空チャンバ１１を有している。真空チャンバ１１は、接地されており、接地電位を保持できるように構成されている。

真空チャンバ１１内には、導電材からなる基板テーブル１４が設けられている。基板テーブル１４は真空チャンバ１１内に複数設けられている（本実施形態においては、３個）。また、基板テーブル１４の両面に基板１３が載置可能に構成されている。つまり、真空チャンバ１１内に、基板１３を同時に複数配置可能に構成されている（本実施形態においては、４枚）。

ここで、真空チャンバ１１の内壁には絶縁材からなる取付部材６１が設けられている。基板テーブル１４は、その周縁が取付部材６１に係合されて真空チャンバ１１に取り付けられている。つまり、取付部材６１は、基板テーブル１４を一枚ずつ所定位置に保持可能に構成されている。また、複数の基板テーブル１４は、取付部材６１から着脱可能に構成されており、真空チャンバ１１から出し入れできるように構成されている。そして、基板テーブル１４には電源線１７が接続されている。電源線１７には、ＲＦ電源１８が設けられている。

また、真空チャンバ１１には、成膜ガスを基板１３表面に対して供給するためのガス供給部１９が設けられている。ガス供給部１９は複数設けられており、複数の基板１３に対向する位置にそれぞれ設けられている（本実施形態では、２箇所）。

ガス供給部１９の基板１３に対向する位置には、シャワープレート２１が複数設けられている（本実施形態では、４個）。シャワープレート２１には、多数のガス噴出口２２が形成されている。また、ガス供給部１９は、真空チャンバ１１の壁部に連接するように形成されている。

ガス供給部１９には、それぞれガス導入管２５が接続されている。ガス導入管２５には、成膜ガス供給部２６が設けられている。つまり、成膜ガス供給部２６によりガス供給部１９に対して成膜ガスを供給可能に構成されている。

ここで、ガス供給部１９のシャワープレート２１は、導電材で構成されている。つまり、真空チャンバ１１が接地電位に保持されると、ガス供給部１９のシャワープレート２１も接地電位に保持されるように構成されている。

また、真空チャンバ１１にはクリーニングガス導入管３１が接続されている。クリーニングガス導入管３１にはフッ素ガス供給部３２とラジカル源３３とが設けられている。
さらに、真空チャンバ２には、排気管３５が接続され、その先端には、真空ポンプ３６が設けられている。
そして、真空チャンバ１１の外壁面に沿うように、図示しないヒータが設けられている。

（作用）
次に、成膜装置６０を用いて基板１３に成膜する場合の作用について説明する。
上記構成の成膜装置６０を用いて基板１３の表面に薄膜を成膜するには、まず、基板テーブル１４に基板１３を載置する。このとき、基板テーブル１４は、一枚ずつ真空チャンバ１１外へ取り出し可能であるため、基板１３を容易に基板テーブル１４に載置することができる。基板１３を基板テーブル１４に載置した後に、基板テーブル１４を真空チャンバ１１内に戻し、取付部材６１に装着する。これにより、基板１３を適正な位置に配置させる。

真空ポンプ３６で真空チャンバ１１内を排気した後、成膜ガスをシャワープレート２１のガス噴出口２２から真空チャンバ１１内の基板１３に向かって噴出する。

ここで、真空チャンバ１１を接地電位に接続した状態、つまり、真空チャンバ１１と電気的に接続されているガス供給部１９のシャワープレート２１も接地電位に保持された状態で、ＲＦ電源１８を起動して基板テーブル１４に低周波交流電圧を印加する。

そして、低周波交流電圧を基板テーブル１４に印加することにより、真空チャンバ１１内に供給された成膜ガスは、基板テーブル１４およびシャワープレート２１間の空間において活性化し、基板１３表面に反応生成物が堆積する。

本実施形態によれば、成膜装置６０に絶縁材からなる取付部材６１を複数設け、取付部材６１に基板テーブル１４を着脱自在に取り付けるように構成し、基板テーブル１４に低周波電圧を印加可能にするとともに、基板１３に対向する位置に配置されているシャワーテーブル２１を接地電極として機能するように構成した。

このように構成したため、第一実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、これに加えて、基板テーブル１４を一枚ずつ真空チャンバ１１から出し入れすることができる。したがって、基板テーブル１４へ基板１３をさらに容易に着脱することができ、特に大型基板の着脱にはより効果がある。

（第四実施形態）
（成膜装置）
次に、本発明の第四実施形態を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態の構成は、第三実施形態と成膜ガスの供給構造が異なるのみで、その他は略同一の構成であるため、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

図５は、本実施形態における成膜装置の概略構成図である。
図５に示すように、プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置７０は、筐体形状の真空チャンバ１１を有している。真空チャンバ１１は、接地されており、接地電位を保持できるように構成されている。

真空チャンバ１１には、基板１３表面に対向する位置に導電材からなる平板状の対向電極部７１が設けられている。対向電極部７１は複数設けられており、複数の基板１３に対向する位置にそれぞれ設けられている（本実施形態では、２箇所）。つまり、対向電極部７１は、隣接する基板テーブル１４の中間位置に基板テーブル１４と平行に設けられている。

対向電極部７１は、真空チャンバ１１の壁部に連接するように設けられている。つまり、真空チャンバ１１が接地電位に保持されると、対向電極部７１は、真空チャンバ１１と電気的に接続されているため、対向電極部７１も接地電位に保持されるように構成されている。

また、真空チャンバ１１にはガス導入管２５が接続されている。ガス導入管２５は、真空チャンバ１１の壁部を貫通して内部から外部へと導かれており、真空チャンバ１１の外部側の先端には、成膜ガス供給部２６が設けられている。つまり、成膜ガス供給部２６により真空チャンバ１１内部に成膜ガスを供給可能に構成されている。なお、ガス導入管２５は、基板１３の設置可能枚数と同じ数だけ真空チャンバ１１の壁部に接続されており（本実施形態では、４箇所）、対向電極部７１と基板テーブル１４との間に対応する壁部に接続されている。つまり、ガス導入管２５は、対向電極部７１で真空チャンバ１１内の空間を区切るように配置されても各空間に成膜ガスを供給することができるように構成されている。

（作用）
次に、成膜装置７０を用いて基板１３に成膜する場合の作用について説明する。
上記構成の成膜装置７０を用いて基板１３の表面に薄膜を成膜するには、まず、基板１３を基板テーブル１４の適正な位置に配置させる。

真空チャンバ１１内に基板１３がセットされると、真空チャンバ１１内を排気した後、成膜ガスを真空チャンバ１１内に噴出する。
ここで、真空チャンバ１１および対向電極部７１を接地電位に保持した状態で、基板テーブル１４に低周波交流電圧を印加する。

そして、低周波交流電圧を基板テーブル１４に印加することにより、真空チャンバ１１内に供給された成膜ガスは、基板テーブル１４および対向電極部７１間の空間において活性化し、基板１３表面に反応生成物が堆積する。

本実施形態によれば、成膜装置７０に対向電極部７１を複数設け、対向電極部７１を接地電極として機能するように構成し、成膜ガスのガス導入管２５を真空チャンバ１１の壁部に接続して真空チャンバ１１内に成膜ガスを供給できるように構成した。

このように構成したため、第三実施形態と略同等の効果を奏することができる。また、これに加えて、成膜ガスの供給方法を簡略化することができるため、装置をより簡略化することができる。

（実施例１）
上記成膜装置１０により、基板サイズ２２００ｍｍ×２４００ｍｍのガラス基板へアモルファスシリコン膜を形成する場合について説明する。
基板配置電極へのＲＦ印加電圧は、４８００Ｗとした。また、成膜ガスとしては、ＳｉＨ_４（モノシラン）を、流量３０ｓｌｍの条件で使用した。また、放電電極間の距離は５０ｍｍとした。
さらに、成膜温度を２００〜３００℃、印加電圧の周波数を１００〜２ＭＨｚとした。
本実施例において、原料ガスがＳｉＨ_４のみを用いて放電した場合、印加電圧の周波数が２ＭＨｚを越えると、本発明の特徴である印加電極である基板配置電極側へのプラズマ貼り付き現象が見られなくなった。このため、周波数は２ＭＨｚ以下にする必要があると思われる。

一方、印加電圧の周波数を１００ｋＨｚより低くすると、電源パワーと放電負荷の整合が困難になり、放電現象が見られなくなった。
周波数１００ｋＨｚ〜２ＭＨｚの範囲で放電を行うと、アモルファスシリコン性能の目安である光照射時伝導度と非光照射時伝導度との比率は、略一定値を示した。この値は、印加電圧の周波数が高周波である１３．５６ＭＨｚの場合と、略同等の値であり、本実施例により本発明の効果を確認することができた。

なお、成膜温度が２００℃より低い場合は、アモルファスシリコンが不均一な膜になってしまい、評価することができなかった。
一方、成膜温度が３００℃以上の場合は、温度を高くするほど性能の向上が確認できたが、基板加熱機能の性能制限上、それ以上の温度での性能評価ができなかった。

（実施例２）
次に、ＰＩＮ型太陽電池を以下の手順で作成した。
基板としてガラス基板を使用し、基板表面温度を２００℃に制御した。
また、この基板上には、別の成膜装置を使用して透明導電膜としてＩＴＯ膜を成膜した。なお、ＩＴＯ膜のほかにＺｎＯ膜などその他の透明な酸化系導電膜を成膜してもよい。

本発明による方法により上述の基板上にモノシランおよびジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）を用いてｐ層を成膜し、次にモノシランを用いてｉ層を成膜し、さらに、モノシランおよびホスフィン（ＰＨ_３）を用いてｎ層を成膜積層した。
この場合、膜厚は、ｐ層２０ｎｍ、ｉ層３００ｎｍ、ｎ層５０ｎｍとした。
この成膜後、電極形成のため別の成膜装置を用いてアルミニウムからなるパターン電極を形成した。
このようにして製作したＰＩＮ型太陽電池デバイスに光照射したところ、電極間に電圧が発生し、太陽電池として機能することを確認した。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、ヒータを真空チャンバの外壁面を沿うように配置した場合の説明をしたが、ヒータを基板テーブルに内蔵してもよい。このようにすることで、確実かつ容易に基板を加熱することができる。

本発明の第一実施形態における成膜装置の概略構成図である。 本発明と従来の成膜原理を示す説明図であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明の説明図である。 本発明の第二実施形態における成膜装置の概略構成図である。 本発明の第三実施形態における成膜装置の概略構成図である。 本発明の第四実施形態における成膜装置の概略構成図である。

符号の説明

１０，５０，６０，７０…成膜装置 １１…真空チャンバ（チャンバ） １３…基板 １４…基板テーブル（基板配置電極） ２１…シャワープレート（対向電極） ２２…ガス噴出口 ５１，７１…対向電極部（対向電極）

Claims (5)

1. 成膜材料ガスを導入可能なチャンバと、
   該チャンバ内に設けられた、基板を配置可能な基板配置電極と該基板配置電極に略平行に対向配置された対向電極とからなる一対の放電電極と、を備えた成膜装置において、
   前記チャンバ内に、前記基板配置電極と前記対向電極とが交互に複数配置され、
   前記対向電極が接地電極として構成されるとともに、前記基板配置電極に対して１００ｋＨｚ以上２ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加可能に構成されていることを特徴とする成膜装置。
2. 隣接する前記基板配置電極同士が連接され、前記チャンバに対して一体的に出し入れ自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記基板配置電極は、その両面に前記基板を搭載可能とされていることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
4. 前記対向電極が、前記基板配置電極に向かって前記成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の成膜装置。
5. 前記対向電極が、その両側に配置された前記基板配置電極に向かって前記成膜材料ガスを噴出可能に構成されたガス噴出口を備えていることを特徴とする請求項４に記載の成膜装置。

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