JP2010185105A - Thin-film-forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、成膜室内に配置した接地電極と高周波電極との間でプラズマ放電を発生させることにより基板上に薄膜太陽電池や半導体等で用いられる薄膜を形成するように構成された薄膜形成装置に関する。 The present invention relates to a thin film forming apparatus configured to form a thin film used in a thin film solar cell, a semiconductor, or the like on a substrate by generating a plasma discharge between a ground electrode and a high frequency electrode arranged in the film forming chamber. About.
薄膜太陽電池は、薄型・軽量であるとともに、低コストで且つ大面積化も容易であるため、今後の太陽電池の主流になると考えられている。薄膜太陽電池は、その内部に各種薄膜を積層しており、通常、これらの薄膜は、薄膜形成装置(例えば、CVD装置)を用いて形成される。 Thin-film solar cells are thin and lightweight, are low-cost, and can be easily increased in area, and are considered to become the mainstream of future solar cells. A thin film solar cell has various thin films laminated therein, and these thin films are usually formed using a thin film forming apparatus (for example, a CVD apparatus).
現在、薄膜形成装置としては、ロールツーロール方式又はステッピングロール方式がある。両方式とも複数のロールからなる搬送手段を備えており、ロールツーロール方式は、各成膜室内を連続的に移動する基板上に連続的に薄膜を成膜する方式であり、ステッピングロール方式は、各成膜室内で同時に停止させた基板上に薄膜を成膜し、成膜の終わった部分を次の成膜室へ送り出す方式である。
このうち、ステッピングロール方式の薄膜形成装置は、隣接する成膜室間のガス相互拡散を防止できるため、各薄膜の特性が安定して得られる点で優れている。
Currently, as a thin film forming apparatus, there are a roll-to-roll system or a stepping roll system. Both types have transport means consisting of a plurality of rolls, and the roll-to-roll method is a method in which a thin film is continuously formed on a substrate that moves continuously in each film forming chamber. In this method, a thin film is formed on a substrate that is simultaneously stopped in each film formation chamber, and the film-formed portion is sent to the next film formation chamber.
Among these, the stepping roll type thin film forming apparatus is excellent in that the characteristics of each thin film can be stably obtained because gas diffusion between adjacent film forming chambers can be prevented.
図3は、従来のステッピングロール方式の薄膜形成装置1を示した図である。
図3に示すように、薄膜形成装置1は、基板2を挟むように配置された2つの箱形状の成膜室壁体3A,3Bからなる成膜室3と、一方の成膜室壁体3Aに配置された高周波電極4と、他方の成膜室壁体3Bに配置された接地電極5とを備えている。
FIG. 3 is a view showing a conventional stepping roll type thin
As shown in FIG. 3, the thin
図3に示すように、高周波電極4は、内部に反応ガスを導入するように中空形状で形成されており、電圧を印加するために高周波電源6に接続されている。
また、高周波電極4が配置される成膜室壁体3Aは、矩形枠構造のブロック部7と、ブロック部7に対して基板2側に配置されたチャンバ部8と、チャンバ部8に対して基板2側に配置された枠体(フレーム)9とを備え、高周波電極4は、チャンバ部7の内部に配設されている。さらに、枠体9は、高周波電極4の外周囲を囲むように配置され、ボルト10(図4参照)でチャンバ部8上に固定されている。ここで、ボルト10は、ブロック部7まで届くような長さで形成されており、枠体9に流れた電流をブロック部7へ逃がすようになっている。
この薄膜形成装置1では、高周波電極4を介して反応ガスを成膜室3内に導入するとともに高周波電極4に電圧を印加した状態で高周波電極4と接地電極5との間にプラズマ放電を行うことにより基板2上に薄膜が形成されるようになっている。
As shown in FIG. 3, the high-
Further, the film
In this thin
一方、特許文献1にも同様に、2つの成膜室枠体10a,10bからなる成膜室1を備えた薄膜形成装置が開示されている。
特許文献1の薄膜形成装置では、一方の成膜室枠体10aに接地電極3を配置するとともに、成膜室枠体10bに高周波電源に接続された高周波電極4を配置している。これにより、特許文献1の薄膜形成装置は、高周波電極4と接地電極3との間にプラズマ放電を発生させることにより基板上に薄膜を形成するようになっている。
On the other hand,
In the thin film forming apparatus of
図4は、図3の薄膜形成装置1における成膜室壁体3Aを上方(基板2側)から見た平面図である。
従来の薄膜形成装置1において高周波電極4に電圧を印加した場合、電流は基板2上において電位の低い方へ向かって流れるので、矢印A,B,C,D,E,F,G,Hに示すように、電流は電位の低い枠体9に向かって流れることになる。そして、枠体9に向かって流れた電流は、ボルト10を介してブロック部7へ流れることになる。
FIG. 4 is a plan view of the film forming
When a voltage is applied to the high-
ここで、従来の薄膜形成装置1では、電流は、電位の低い枠体9に対して最短距離で流れると考えられるため、特に矢印A,B,E,Fの部分に多くの電流が流れる。このように、基板2上において電流が矢印A,B,E,Fの部分に集中すると、基板2上の電流が不均一になるので、基板2の膜厚が均一に形成されない可能性があった。
Here, in the conventional thin
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、高周波電極に電圧を印加した場合において、基板上の電流が不均一になるのを防止することが可能な薄膜形成装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to form a thin film capable of preventing current on a substrate from becoming non-uniform when a voltage is applied to a high-frequency electrode. Is to provide a device.
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の実施態様によれば、基板を挟むように配置された2つの箱形状の成膜室壁体からなる成膜室と、一方の成膜室壁体に配置されるとともに高周波電源に接続された高周波電極と、他方の成膜室壁体に配置されるとともに前記高周波電極と対向するように配置された接地電極とを備え、反応ガスを前記成膜室内に導入するとともに前記高周波電極に電圧を印加した状態で前記高周波電極と前記接地電極との間にプラズマ放電を行うことにより前記基板上に薄膜を形成するように構成された薄膜形成装置において、前記一方の成膜室壁体が、ブロック部と、該ブロック部に対して基板側に配置されたチャンバ部と、該チャンバ部に対して基板側に配置された枠体とを備え、前記チャンバ部は、前記高周波電極を内部に有しており、前記枠体は、前記高周波電極の外周囲を囲んでおり、前記枠体と前記ブロック部とが導電部材で接続されている。 In order to solve the above-described problems of the prior art, according to an embodiment of the present invention, a film formation chamber composed of two box-shaped film formation chamber walls arranged so as to sandwich a substrate, and one film formation A high-frequency electrode disposed on the chamber wall and connected to a high-frequency power source; and a ground electrode disposed on the other film-forming chamber wall and disposed so as to face the high-frequency electrode. Thin film formation configured to form a thin film on the substrate by introducing a plasma discharge between the high frequency electrode and the ground electrode with the voltage applied to the high frequency electrode while being introduced into the film forming chamber. In the apparatus, the one film formation chamber wall includes a block, a chamber disposed on the substrate side with respect to the block, and a frame disposed on the substrate with respect to the chamber. The chamber section is Serial high-frequency electrode has inside, the frame body, the surrounds the outer periphery of the high-frequency electrode, the frame body and said block portion is connected with the conductive member.
また、本発明の別の実施態様によれば、前記導電部材の枠体側の端部が、前記枠体の側面にネジで固定され、前記導電部材のブロック部側の端部が、前記ブロック部の側面にネジで固定されている。 According to another embodiment of the present invention, the frame-side end of the conductive member is fixed to the side surface of the frame with screws, and the block-side end of the conductive member is the block portion. It is fixed with screws on the sides.
また、本発明の別の実施態様によれば、前記導電部材の前記枠体側の端部の上端が、前記高周波電極側に延出するように形成され、この延出部が、弾性を有するように湾曲して形成されている。 According to another embodiment of the present invention, the upper end of the frame member side end portion of the conductive member is formed to extend to the high frequency electrode side, and the extension portion has elasticity. It is formed to be curved.
上述の如く、本発明に係る薄膜形成装置によれば、基板を挟むように配置された2つの箱形状の成膜室壁体からなる成膜室と、一方の成膜室壁体に配置されるとともに高周波電源に接続された高周波電極と、他方の成膜室壁体に配置されるとともに前記高周波電極と対向するように配置された接地電極とを備え、反応ガスを前記成膜室内に導入するとともに前記高周波電極に電圧を印加した状態で前記高周波電極と前記接地電極との間にプラズマ放電を行うことにより前記基板上に薄膜を形成するように構成された薄膜形成装置において、前記一方の成膜室壁体が、箱形状のブロック部と、該ブロック部上に配置されたチャンバ部と、該チャンバ部上に配置された枠体とを備え、前記チャンバ部は、前記高周波電極を内部に有しており、前記枠体は、前記高周波電極の外周囲を囲んでおり、前記枠体と前記ブロック部とが導電部材で接続されているので、高周波電極に電圧を印加した場合、電流が電位の低い枠体へ向かって流れると、電流が導電部材を通ってブロック部へ逃がされることになる。このように、枠体上のボルト等だけでなく、導電部材でも電流を逃がすことができるので、基板から枠体に向かって電流が流れるときに、ボルト等に向かう部分に電流が集中せず、基板上に流れる電流を均一にすることができる。これにより、基板上の薄膜の膜厚分布を均一に保つことができる。 As described above, according to the thin film forming apparatus of the present invention, the film forming chamber composed of two box-shaped film forming chamber walls arranged so as to sandwich the substrate, and one film forming chamber wall body are arranged. A high-frequency electrode connected to a high-frequency power source, and a ground electrode disposed on the other film-forming chamber wall and opposite to the high-frequency electrode, and introducing a reaction gas into the film-forming chamber In the thin film forming apparatus configured to form a thin film on the substrate by performing plasma discharge between the high frequency electrode and the ground electrode in a state where a voltage is applied to the high frequency electrode, The film forming chamber wall includes a box-shaped block, a chamber disposed on the block, and a frame disposed on the chamber. The chamber includes the high-frequency electrode. And said The body surrounds the outer periphery of the high-frequency electrode, and the frame body and the block portion are connected by a conductive member. Therefore, when a voltage is applied to the high-frequency electrode, the current flows toward the frame body having a low potential. Current flows through the conductive member to the block portion. Thus, not only the bolts on the frame, etc., but also the conductive member can release the current, so when the current flows from the substrate toward the frame, the current does not concentrate on the part toward the bolts, The current flowing on the substrate can be made uniform. Thereby, the film thickness distribution of the thin film on the substrate can be kept uniform.
また、本発明に係る薄膜形成装置によれば、前記導電部材の枠体側の端部が、前記枠体の側面にネジで固定され、前記導電部材のブロック部側の端部が、前記ブロック部の側面にネジで固定されているので、導電部材の枠体側の端部が枠体に確実に接触するとともに導電部材のブロック側の端部もブロック部に確実に接触することになる。これにより、枠体に向かって流れた電流をより確実に導電部材に流すことができる。 According to the thin film forming apparatus of the present invention, the end of the conductive member on the frame side is fixed to the side surface of the frame with screws, and the end of the conductive member on the block portion side is the block portion. Since the end of the conductive member on the frame body side reliably contacts the frame body, the end of the conductive member on the block side also reliably contacts the block portion. Thereby, the electric current that has flowed toward the frame can be more reliably passed through the conductive member.
また、本発明に係る薄膜形成装置によれば、前記導電部材の前記枠体側の端部の上端が、前記高周波電極側に延出するように形成され、この延出部が、弾性を有するように湾曲して形成されているので、薄膜形成装置を繰り返し使用した場合、熱によって導電部材に伸びが生じたとしても、延出部の弾性により導電部材と枠体との接触状態が保持されることになり、その結果、枠体に向かって流れた電流をより確実に導電部材に流すことができる。 Further, according to the thin film forming apparatus of the present invention, the upper end of the end portion on the frame side of the conductive member is formed to extend to the high-frequency electrode side, and the extending portion has elasticity. When the thin film forming apparatus is used repeatedly, even if the conductive member is stretched due to heat, the contact state between the conductive member and the frame is maintained by the elasticity of the extending portion. As a result, the current flowing toward the frame can be more reliably passed through the conductive member.
以下、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置1の断面図であり、図2は、図1の薄膜形成装置の一方の成膜室枠体を上方から見た平面図である。なお、図1及び図2において,図3に示した従来の構成と同じものについては同じ番号を付している。
Hereinafter, a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a thin
図1に示すように、本実施形態の薄膜形成装置1は、断続的に搬送されてくる基板2上に薄膜を形成する装置であり、成膜処理を行うための成膜室3を備えている。成膜室3は、基板2の一方の表面側に配置された第1の成膜室壁体3Aと、基板2を挟んで第1の成膜室壁体3Aと対向するように配置された第2の成膜室壁体3Bとを備えている。
As shown in FIG. 1, a thin
図1に示すように、成膜室3の第1の成膜室壁体3Aの内側には、中空形状の高周波電極4が配設されており、高周波電極4は、電圧を印加するために高周波電源6に接続されている。一方、成膜室3の第2の成膜室壁体3Bの内側には、基板2を挟んで高周波電極4と対向するように接地電極5が配設されている。
As shown in FIG. 1, a hollow high-
図1及び図2に示すように、高周波電極4が配置される第1の成膜室壁体3Aは、矩形枠構造のブロック部7と、ブロック部7に対して基板2側に配置されたチャンバ部8と、チャンバ部8に対して基板2側に配置された枠体(フレーム)9とを備えている。ここで、高周波電極4は、チャンバ部8の内部に配設されており、枠体9は、高周波電極4の外周囲を囲むようにチャンバ部8上に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the first film
図1に示すように、チャンバ部8と枠体9との間には、絶縁体11が配置されており、チャンバ部8と枠体9との間が電気的に絶縁されるようになっている。一方、ブロック部7とチャンバ部8との間にも、スペーサ12が配置されており、ブロック部7とチャンバ部8とが電気的に絶縁されるようになっている。
As shown in FIG. 1, an insulator 11 is disposed between the
図1及び図2に示すように、枠体9は、複数のボルト10でチャンバ部8に固定されており、このボルト10は、チャンバ部8を通ってブロック部7まで到達するような長さで形成されている。ここで、ボルト10のネジ部10aとチャンバ部8との間には、筒状の絶縁体(図示せず)が配置されており、チャンバ部8と枠体9との間の絶縁状態及びブロック部7とチャンバ部8との間の絶縁状態が保持されるようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1に示すように、本実施形態では、枠体9の長辺部9aとブロック部7とが、銅で形成された導電板材13で接続されている。また、図1には図示されていないが、枠体9の長辺部9bとブロック部7も同様に、銅で形成された導電板材で接続されている。なお、以下では、枠体9の長辺部9a側の導電板材13を例として説明する。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
図1及び図2に示すように、導電板材13は、枠体9の長辺部9aにわたる長さを有しており、チャンバ部8と接触しないようにチャンバ部8に対して反対側に矩形に延出して形成されている。
また、導電板材13の枠体側端部14は、ネジ15により枠体9の外側側面9cに固定され、導電板材13のブロック部側端部16は、ネジ17によりブロック部7の外側側面7aに固定されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Further, the frame side end 14 of the
さらに、図1及び図2に示すように、導電板材13の枠体側端部14の上端は、高周波電極部4へ向かって延びる延出部18を有している。この延出部18は、枠体9の長辺部9aにわたる長さを有するとともに、くし歯形状に形成されている。また、この延出部18は、弾性を有するように枠体9の上面9dに向かって湾曲して形成されおり、延出部18は、弾性を保ちながら枠体9の上面9dに接触している。
なお、ここでは、枠体9の長辺部9a側の導電板材13を例として説明したが、図2に示すように、枠体9の長辺部9b側の導電板材も延出部18を有するような同様の構成になっている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, the upper end of the frame-
Here, the
次に、本実施形態の薄膜形成装置1において、高周波電極4に電圧を印加した際の電流の流れについて説明する。
薄膜形成装置1において高周波電極4に電圧を印加した場合、電流は電位の低い方へ向かって流れるので、電流は電位の低い枠体9に向かって流れることになる。この際、電流は、電位の低い枠体9に対して最短距離で流れると考えられるため、例えば、枠体9の長辺部9a,9bに向かって電流が流れることになる。ここで、本実施形態では、枠体9の長辺部9a,9bとブロック部7とが導電板材13で接続されているので、枠体9の長辺部9a,9bに流れてきた電流が導電板材13を通ってブロック部7へ流れることになる。
以上により、電流が枠体9の長辺部9a,9bに流れた場合でも導電部材13により電流をブロック部7へ逃がすことができる。
Next, the flow of current when a voltage is applied to the high-
When a voltage is applied to the high-
As described above, even when a current flows through the
このように、本実施形態の薄膜形成装置1によれば、第1の成膜室壁体3Aが、箱形状のブロック部7と、ブロック部7上に配置されたチャンバ部8と、チャンバ部8上に配置された枠体9とを備え、チャンバ部8は、高周波電極4を内部に有しており、枠体9は、高周波電極4の外周囲を囲んでおり、枠体9の長辺部9a,9bとブロック部7とが導電部材13で接続されているので、高周波電極4に電圧を印加した場合、電流が電位の低い枠体9へ向かって流れると、電流が導電板材13によってブロック部7へ逃がされることになる。このように、枠体9上のボルト10だけでなく、導電部材13でも電流を逃がすことができるので、基板2から枠体9に向かって電流が流れるときに、ボルト10に向かう部分に電流が集中せず、基板2上に流れる電流を均一にすることができる。これにより、基板2上の薄膜の膜厚分布を均一に保つことができる。
Thus, according to the thin
また、本実施形態の薄膜形成装置1によれば、導電板材13の枠体側端部14が、枠体9の側面9aにネジ15で固定され、導電板材13のブロック部側端部16が、ブロック部7の側面7aにネジ17で固定されているので、導電板材13の枠体側端部14が枠体9に確実に接触するとともに導電板材13のブロック側端部16もブロック部7に確実に接触することになる。これにより、枠体9に向かって流れた電流をより確実に導電板材13に流すことができる。
Further, according to the thin
また、本実施形態の薄膜形成装置1によれば、導電板材13の枠体側端部14の上端が、高周波電極4側に延出するように形成され、延出部18が、弾性を有するように湾曲して形成されているので、薄膜形成装置1を繰り返し使用して、熱により導電板材13の延出部18に伸びが生じたとしても、延出部18の弾性により導電板材13と枠体9の長辺部9aとの接触状態が保持されることになり、その結果、枠体9に向かって流れた電流をより確実に導電板材13に流すことができる。
Further, according to the thin
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention.
上述の実施形態では、図1に示すように薄膜形成装置1を横置きにした構成となっているが、この構成に限定されず、薄膜形成装置1を縦置きにした構成としてもよい。なお、この場合、チャンバ部8や枠体9はブロック部7に対して前面側(基板2側)に配置されることになる。
In the above-described embodiment, the thin
上述の実施形態では、導電板材13を銅により形成しているが、他の導電性を有する金属としてもよい。
In the above-described embodiment, the
上述の実施形態では、ブロック部7は矩形枠構造で形成されているが、この構造に限定されず、チャンバ部を支持するとともに成膜室3の壁を形成するようになっていればよく、他の形状又は構造としてもよい。
In the above-described embodiment, the
1 薄膜形成装置
2 基板
3 成膜室
3A,3B 成膜室壁体
4 高周波電極
5 接地電極
6 高周波電源
7 ブロック部
8 チャンバ部
9 枠体
9a,9b 枠体の長辺部
9c 枠体の側面
9d 枠体の上面
10 ボルト
10a ボルトのネジ部
11 絶縁体
12 スペーサ
13 導電板材
14 導電板材の枠体側端部
15,17 ネジ
16 導電板材のブロック部側端部
18 導電板材の延出部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記一方の成膜室壁体が、ブロック部と、該ブロック部に対して基板側に配置されたチャンバ部と、該チャンバ部に対して基板側に配置された枠体とを備え、前記チャンバ部は、前記高周波電極を内部に有しており、前記枠体は、前記高周波電極の外周囲を囲んでおり、前記枠体と前記ブロック部とが導電部材で接続されていることを特徴とする薄膜形成装置。 A film forming chamber composed of two box-shaped film forming chamber walls disposed so as to sandwich the substrate, a high frequency electrode disposed on one film forming chamber wall and connected to a high frequency power source, and the other component A ground electrode disposed on the wall of the film chamber and disposed to face the high-frequency electrode, and the reactive electrode is introduced into the film-forming chamber and a voltage is applied to the high-frequency electrode. In a thin film forming apparatus configured to form a thin film on the substrate by performing a plasma discharge between the ground electrode and the ground electrode,
The one film formation chamber wall body includes a block portion, a chamber portion disposed on the substrate side with respect to the block portion, and a frame body disposed on the substrate side with respect to the chamber portion, The portion has the high-frequency electrode therein, the frame surrounds the outer periphery of the high-frequency electrode, and the frame and the block portion are connected by a conductive member. Thin film forming apparatus.
An upper end of an end portion of the conductive member on the frame body side is formed so as to extend toward the high frequency electrode side, and the extending portion is formed to be curved so as to have elasticity. The thin film forming apparatus according to claim 1 or 2.
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