JP2010199309A - Plasma processing device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device capable of suppressing adverse effect on a substrate, and sufficiently confining plasma. <P>SOLUTION: A gas to be made into plasma is supplied between a pair of electrodes 54 and 56 across which a high frequency voltage is applied, and the substrate 2 is arranged along the surface of one electrode 54. A plasma confining portion 65 is provided on a flow channel of the gas discharged from between the electrodes 54 and 56. The plasma confining portion 65 has a pair of magnet portions 60 wherein S-poles 58S and N-poles 58N are alternately arranged in a row in the direction crossing to a gas flow A on the surface. In the pair of magnet portions 60, the S-poles 58S and the N-poles 58N are arranged opposite to each other so that the gas flows between the pair of magnet portions 60. The plasma confining portion 65 further includes a block 59 preventing circulation of gas between a boundary of the S-pole 58S and the N-pole 58N of one magnet portion 60 and a boundary of the S-pole 58S and the N-pole 58N of the other magnet portion 60. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明はプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus.

従来より、高周波電圧が印加される一対の電極間にプラズマ化されるべきガスが供給され、このプラズマによって一方の電極の表面に沿って配置された基板を処理するプラズマ処理装置が知られている。このようなプラズマ処理装置においては、ガスとしてCVD原料ガスを用いることによって基板上に反応生成物を析出させたり、ガスとしてエッチャント原料ガスを用いることにより基板上の材料をエッチングしたりすることができる。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a plasma processing apparatus in which a gas to be converted into plasma is supplied between a pair of electrodes to which a high-frequency voltage is applied, and a substrate disposed along the surface of one electrode is processed by this plasma. . In such a plasma processing apparatus, a reaction product can be deposited on the substrate by using a CVD source gas as a gas, or a material on the substrate can be etched by using an etchant source gas as a gas. .

そして、このようなプラズマ処理装置では、電極間から処理後のガスを外部に排出する必要があるが、この際にプラズマを排出させずに電極間に閉じ込める必要がある。これを実現するプラズマ閉込部として、特許文献1、2のように、ガスの排出流路に静電スリットを配置することや、特許文献3のようにパンチングメタルや金属メッシュを用いることが開示されている。   In such a plasma processing apparatus, it is necessary to discharge the processed gas from between the electrodes to the outside. At this time, it is necessary to confine between the electrodes without discharging the plasma. As a plasma confinement part that realizes this, it is disclosed that an electrostatic slit is arranged in a gas discharge channel as in Patent Documents 1 and 2, or a punching metal or a metal mesh is used as in Patent Document 3. Has been.

特開2008−184662号公報JP 2008-184661 A 特開2002−064064号公報JP 2002-066404 A 特開2001−335948号公報JP 2001-335948 A

しかしながら、上述のプラズマ閉込部では、スリット間隔や穴の間隔をかなり小さくしなければならないことが多く、プラズマ処理に伴って生成する粉体によりプラズマ閉込部が目詰まりしてこの粉体がうまく排出されず、この粉体がプラズマ処理された基板の特性を悪化させる場合がある。   However, in the above-mentioned plasma confinement part, it is often necessary to make the slit interval and the hole interval considerably small, and the powder confinement is clogged by the powder generated by the plasma treatment, and this powder is The powder may not be discharged well, and this powder may deteriorate the characteristics of the plasma-treated substrate.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、基板に対する悪影響を抑制でき、かつ、十分にプラズマを閉じ込めることができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing adverse effects on a substrate and sufficiently confining plasma.

本発明にかかるプラズマ処理装置は、高周波電圧が印加される一対の電極間にプラズマ化されるガスが供給されると共に、一方の前記電極の表面に沿って基板が配置されるプラズマ処理装置であって、電極間から排出されるガスの流路にプラズマ閉込部を備える。そして、プラズマ閉込部は、表面にS極及びN極がガスの流れと交差する方向に一列に交互に配置された磁石部を一対有する。ここで、一対の磁石部はS極とN極とが互いに対向し、かつ、一対の磁石部間にガスが流れるように対向配置されている。また、プラズマ閉込部は、さらに、一方の磁石部のS極及びN極の境界部と、他方の磁石部のS極及びN極の境界部との間に、ガスの流通を妨げるブロックを有している。   The plasma processing apparatus according to the present invention is a plasma processing apparatus in which a gas to be converted into plasma is supplied between a pair of electrodes to which a high-frequency voltage is applied, and a substrate is disposed along the surface of one of the electrodes. Thus, a plasma confining portion is provided in the flow path of the gas discharged from between the electrodes. And a plasma confinement part has a pair of magnet part by which the south pole and the north pole were alternately arrange | positioned in a line in the direction which cross | intersects the flow of gas on the surface. Here, the pair of magnet parts are arranged so that the S pole and the N pole face each other, and the gas flows between the pair of magnet parts. In addition, the plasma confinement unit further includes a block that prevents gas flow between the boundary between the S pole and the N pole of one magnet unit and the boundary between the S and N poles of the other magnet unit. Have.

本発明によれば、排出されるガスが、互いに対向する一対の磁石部のS極及びN極間を通ることにより、このガスに対してガスの流れに交差する方向の磁界が印加され、排出されるガス中のプラズマが閉じ込められる。また、各磁石部においてS極とN極とが交互に配置されているので、外部へ漏洩する磁束を小さくすることができ、意図しない場所での異常放電(マイクロ放電)が抑制される。さらに、一方の磁石部のS極及びN極の境界部と、他方の磁石部のS極及びN極の境界部との間においては、両方の磁極からの磁束によってガス流れに対して交差する方向の磁界が弱くなりプラズマの閉じ込めが難しいが、この部分にブロックを有することによりプラズマの閉込をより効率よく行なえる。さらに、従来のようにスリットや網をプラズマ閉込部とした場合に比して、プラズマ閉込部における開口幅を大きくできるので、プラズマ閉込部の流路内におけるパーティクルの堆積が抑制される。したがって、外部へのパーティクルの排出が長時間安定して可能となり、膜に対するパーティクルの混入を長時間にわたって安定して抑制することが可能となる。   According to the present invention, the discharged gas passes between the south pole and the north pole of a pair of magnet portions facing each other, so that a magnetic field in a direction crossing the gas flow is applied to the gas, and the exhaust gas is discharged. The plasma in the gas to be trapped is confined. Further, since the S pole and the N pole are alternately arranged in each magnet portion, the magnetic flux leaking to the outside can be reduced, and abnormal discharge (micro discharge) in an unintended place is suppressed. Furthermore, between the S pole and N pole boundary part of one magnet part and the S pole and N pole boundary part of the other magnet part, the gas flow is crossed by the magnetic flux from both magnetic poles. Although the magnetic field in the direction becomes weak and it is difficult to confine the plasma, the plasma can be confined more efficiently by having a block in this part. Furthermore, since the opening width in the plasma confinement portion can be increased as compared with the conventional case where slits or nets are used as the plasma confinement portion, the accumulation of particles in the flow path of the plasma confinement portion is suppressed. . Accordingly, it is possible to stably discharge the particles to the outside for a long time, and it is possible to stably prevent the particles from being mixed into the film for a long time.

ここで、基板は長尺な可撓性基板であって、一方の電極の表面に沿って前記可撓性基板の長手方向に供給され、可撓性基板と磁石部との間に磁気シールドをさらに備えることが好ましい。   Here, the substrate is a long flexible substrate, and is supplied in the longitudinal direction of the flexible substrate along the surface of one of the electrodes, and a magnetic shield is provided between the flexible substrate and the magnet portion. It is preferable to further provide.

これにより、基板に印加される磁界を低減でき、異常放電により基板等に形成されるピンホールをより低減できる。   Thereby, the magnetic field applied to a board | substrate can be reduced and the pinhole formed in a board | substrate etc. by abnormal discharge can be reduced more.

また、ガスはCVDの原料ガスであり、基板上に反応生成物が析出されることが好ましい。   The gas is a CVD source gas, and it is preferable that the reaction product is deposited on the substrate.

本発明によれば、基板に対する悪影響を抑制でき、かつ、十分にプラズマを閉じ込めることができるプラズマ処理装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plasma processing apparatus which can suppress the bad influence with respect to a board | substrate and can fully confine | separate plasma can be provided.

図1は、本発明にかかる成膜システムの全体構成を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a film forming system according to the present invention. 図2は、図1のN室、I室、P室の概略断面図(実施例1に対応)である。FIG. 2 is a schematic sectional view (corresponding to Example 1) of the N chamber, the I chamber, and the P chamber of FIG. 図3は、図2のIII−III矢視図である。3 is a view taken in the direction of arrows III-III in FIG. 図4は、図3の変形例(実施例2に対応)である。FIG. 4 is a modification of FIG. 3 (corresponding to Example 2). 図5は、太陽電池の一実施例を示す概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of a solar cell. 図6は、実施例1のプラズマ閉込部について、図2のIII−III線における磁束密度の分布である。FIG. 6 is a distribution of magnetic flux density along line III-III in FIG. 2 for the plasma confinement portion of the first embodiment. 図7は、実施例1のプラズマ閉込部について、図2のVから見た基板2の直上における磁束密度の分布である。FIG. 7 shows the distribution of magnetic flux density immediately above the substrate 2 as seen from V in FIG. 図8は、比較例1のプラズマ閉込部について、図2のIII−III矢視図である。8 is a view taken along the line III-III of FIG. 2 with respect to the plasma confinement portion of Comparative Example 1. FIG. 図9は、比較例1のプラズマ閉込部について、図2のIII−III線における磁束密度の分布である。FIG. 9 is a distribution of magnetic flux density along the line III-III in FIG. 2 for the plasma confinement portion of Comparative Example 1. 図10は、比較例のプラズマ閉込部について、図2のVから見た基板2の直上における磁束密度の分布である。FIG. 10 is a magnetic flux density distribution immediately above the substrate 2 as viewed from V in FIG. 2 for the plasma confinement portion of the comparative example. 図11は、比較例2のN室、I室、P室の概略断面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the N chamber, I chamber, and P chamber of Comparative Example 2. 図12は、比較例3のN室、I室、P室の概略断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of the N chamber, I chamber, and P chamber of Comparative Example 3. 図13は、実施例1及び比較例1〜3について、各成膜距離でサンプリングした太陽電池の開放電圧を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the open circuit voltage of the solar cell sampled at each film formation distance for Example 1 and Comparative Examples 1 to 3.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as necessary. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

(第1実施形態)
図1は、プラズマCVD装置(プラズマ処理装置)としてのN室50a、I室50b、P室50cを含む成膜システム100の概略構成図である。本実施形態における成膜システム100は、いわゆるアモルファスシリコン型薄膜太陽電池の製造において、可撓性基板2上にアモルファスシリコン膜をいわゆるロールツーロール方式により形成するために用いられるものである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a film forming system 100 including an N chamber 50a, an I chamber 50b, and a P chamber 50c as a plasma CVD apparatus (plasma processing apparatus). The film forming system 100 in the present embodiment is used for forming an amorphous silicon film on a flexible substrate 2 by a so-called roll-to-roll method in manufacturing a so-called amorphous silicon thin film solar cell.

この成膜システム100は、繰出室10、前処理室12、N室50a、I室50b、P室50c、後処理室13、及び、巻取室20を主として備えている。   The film forming system 100 mainly includes a feeding chamber 10, a pretreatment chamber 12, an N chamber 50 a, an I chamber 50 b, a P chamber 50 c, a post treatment chamber 13, and a winding chamber 20.

繰出室10では、ボビン1にロール状にあらかじめ巻き取られていた可撓性基板2を繰出す。繰出室10から繰出された可撓性基板2は、前処理室12、N室50a、I室50b、P室50c、後処理室13内を通過した後に巻取室20に供給され、巻取室20内のボビン1にロール状に巻き取られる。   In the feeding chamber 10, the flexible substrate 2 that has been previously wound in a roll shape around the bobbin 1 is fed out. The flexible substrate 2 fed from the feeding chamber 10 is supplied to the winding chamber 20 after passing through the pretreatment chamber 12, the N chamber 50a, the I chamber 50b, the P chamber 50c, and the posttreatment chamber 13, and is wound up. The bobbin 1 in the chamber 20 is wound up in a roll shape.

前処理室12には、電極14、及び高周波電源18に接続された電極16が配置されており、可撓性基板の放電洗浄処理を行う。   In the pretreatment chamber 12, an electrode 14 and an electrode 16 connected to a high frequency power source 18 are disposed, and a discharge cleaning process is performed on the flexible substrate.

N室50a、I室50b、P室50cは、それぞれ、n型アモルファスシリコン薄膜、i型アモルファスシリコン薄膜、p型アモルファスシリコン薄膜を可撓性基板2上に成膜するプラズマCVD装置(プラズマ処理装置)であり、それぞれ、接地された電極54、及び、高周波電源19が接続された電極56が配置されている。可撓性基板2は、それぞれ、電極54と電極56との間を可撓性基板2の長手方向に通り抜けるようにされており、特に、可撓性基板2が、一方の電極54の表面に沿って移動するようにされている。   The N chamber 50a, the I chamber 50b, and the P chamber 50c are respectively a plasma CVD apparatus (plasma processing apparatus) for forming an n-type amorphous silicon thin film, an i-type amorphous silicon thin film, and a p-type amorphous silicon thin film on the flexible substrate 2. ), And a grounded electrode 54 and an electrode 56 to which the high-frequency power source 19 is connected are disposed. The flexible substrate 2 is configured to pass between the electrode 54 and the electrode 56 in the longitudinal direction of the flexible substrate 2. In particular, the flexible substrate 2 is disposed on the surface of one electrode 54. It is supposed to move along.

前処理室12とN室50aとの間、N室50aとI室50bとの間、I室50bとP室50cとの間、P室50cと後処理室13との間には、バッファ室30がそれぞれ配置されている。バッファ室30は、各室間でのガスの混合を抑制するための部屋であり、不活性ガス源INから不活性ガスが微量供給され、各部屋からのガスが流入しないようにされている。なお、バッファ室30に不活性ガスを供給せず、バッファ室30内のガスを高真空排気することによって各室間でのガスの混合を抑制することも可能である。また、繰出室10から巻取室20までの空間は、ポンプ15により減圧状態に維持されている。   A buffer chamber is provided between the pretreatment chamber 12 and the N chamber 50a, between the N chamber 50a and the I chamber 50b, between the I chamber 50b and the P chamber 50c, and between the P chamber 50c and the posttreatment chamber 13. 30 are arranged respectively. The buffer chamber 30 is a chamber for suppressing gas mixing between the chambers, and a small amount of inert gas is supplied from the inert gas source IN so that gas from each chamber does not flow. It is also possible to suppress gas mixing between the respective chambers by supplying high vacuum evacuation of the gas in the buffer chamber 30 without supplying the inert gas to the buffer chamber 30. The space from the feeding chamber 10 to the winding chamber 20 is maintained in a reduced pressure state by the pump 15.

N室50aにはCVD反応用の原料ガスとして、例えば、SiH及びドーパントとなる例えばホスフィン(PH)を含むガスが、I室50bにはSiHを含むガスが、P室50cにはSiH及びドーパントとなるジボラン(B)を含むガスが、各ガス源GIから供給される。また、N室50a、I室50b、P室50cにおける反応後のガスは、ガス回収装置GOにより各室から系外に排出される。 As the raw material gas for CVD reaction is N chamber 50a, for example, a gas containing a SiH 4 and dopant example phosphine (PH 3) is, in the I chamber 50b is gas including SiH 4, SiH the P chamber 50c 4 and a gas containing diborane (B 2 H 6 ) serving as a dopant are supplied from each gas source GI. Further, the gas after reaction in the N chamber 50a, the I chamber 50b, and the P chamber 50c is discharged out of the system from each chamber by the gas recovery device GO.

後処理室13には、電極14、及び高周波電源18に接続された電極16が配置されており、成膜面の放電処理を行う。   In the post-processing chamber 13, an electrode 14 and an electrode 16 connected to a high-frequency power source 18 are disposed, and a discharge process is performed on the film formation surface.

続いて、プラズマCVD装置であるN室50a、I室50b、P室50cの詳細について、図2及び図3を参照して詳細に説明する。ここでは、N室50aを例に挙げて説明するが、I室50b、P室50cもN室50a同様である。   Next, details of the N chamber 50a, the I chamber 50b, and the P chamber 50c, which are plasma CVD apparatuses, will be described in detail with reference to FIGS. Here, the N chamber 50a will be described as an example, but the I chamber 50b and the P chamber 50c are the same as the N chamber 50a.

N室50aは、減圧容器51内に、アノード側として機能する接地された電極54と、カソード側として機能し高周波電源19と接続された電極56、原料ガスを供給する供給管52、及び、反応後のガスを排出する排出管53を主として備える。   The N chamber 50a includes a grounded electrode 54 functioning as an anode side, an electrode 56 functioning as a cathode side and connected to the high frequency power source 19, a supply pipe 52 for supplying a source gas, and a reaction in the decompression vessel 51. It mainly includes a discharge pipe 53 for discharging the subsequent gas.

電極54及び電極56は、それぞれ平板状をなし、互いに対向するように水平に配置されている。前述のように、可撓性基板2は一方の電極である電極54に沿って、その長手方向に搬送される。すなわち、可撓性基板2は、電極54及び電極56間において、電極54に近い位置を通過することとなる。   The electrode 54 and the electrode 56 each have a flat plate shape and are disposed horizontally so as to face each other. As described above, the flexible substrate 2 is transported in the longitudinal direction along the electrode 54 that is one of the electrodes. That is, the flexible substrate 2 passes through a position close to the electrode 54 between the electrode 54 and the electrode 56.

電極54と可撓性基板2との距離は特に限定されないが、例えば、1mm〜5mm程度とすることができる。   Although the distance of the electrode 54 and the flexible substrate 2 is not specifically limited, For example, it can be set as about 1 mm-5 mm.

供給管52は、可撓性基板2の搬送方向(図2の左から右方向)の上流側に配置され、ガス源GIからのガスを、電極54及び電極56間に、かつ、可撓性基板2の搬送方向に流す。   The supply pipe 52 is disposed on the upstream side in the conveyance direction of the flexible substrate 2 (from left to right in FIG. 2), and gas from the gas source GI is passed between the electrode 54 and the electrode 56 and is flexible. The substrate 2 is fed in the transport direction.

供給管52のガス排出口には、ガス分散板57が設けられている。ガス分散板57は、原料ガスを供給管52から電極間のプラズマ形成領域Pまで水平方向に分散させるスリット57bを複数有する。スリット57bの幅は特に限定されないが、プラズマ形成領域Pからプラズマが供給管52内に漏れ出さないようにすべく、スリット57bのガス出口57d近傍に存在するプラズマのデバイ長さλ以下とすることが好ましい。また、ガス分散板57は、多数の孔を形成したものでもよい。 A gas dispersion plate 57 is provided at the gas outlet of the supply pipe 52. The gas dispersion plate 57 has a plurality of slits 57b for horizontally dispersing the source gas from the supply pipe 52 to the plasma formation region P between the electrodes. The width of the slit 57b is not particularly limited. However, in order to prevent the plasma from leaking from the plasma forming region P into the supply pipe 52, the width is set to be equal to or smaller than the Debye length λ D of the plasma existing in the vicinity of the gas outlet 57d of the slit 57b. It is preferable. The gas dispersion plate 57 may be formed with a large number of holes.

また、排出管53は、図2に示すように、可撓性基板2の搬送方向に配置され、電極54及び電極56間のガスを外部、すなわち減圧容器51の外へ排出する。排出管53の下流側には、パーティクルを回収するパーティクル回収装置GOが接続されている。   Further, as shown in FIG. 2, the discharge pipe 53 is arranged in the conveyance direction of the flexible substrate 2 and discharges the gas between the electrode 54 and the electrode 56 to the outside, that is, outside the decompression vessel 51. A particle collection device GO for collecting particles is connected to the downstream side of the discharge pipe 53.

この排出管53は、後述するプラズマ閉込部65を通過したガスを捕集してしばらく水平方向にガスを導いた後、下方に向かってガスを導くように形成されている。   The exhaust pipe 53 is formed so as to collect gas that has passed through a plasma confining portion 65 (to be described later), guide the gas in the horizontal direction for a while, and then guide the gas downward.

プラズマ閉込部65は、図2及び図3に示すように、一対の磁石部60、ブロック59、及び、磁気シールド62を主として備えている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the plasma confining portion 65 mainly includes a pair of magnet portions 60, a block 59, and a magnetic shield 62.

図3に示すように、磁石部60は、それぞれ複数の磁石58を有している。各磁石部60において、複数の磁石58は、磁石部60の表面に各磁石58のS極58S及びN極58Nがガスの流れ方向(Z方向)と交差する方向(ここでは、さらに基板2と水平な方向)に一列に交互に並ぶように配置されている。そして、この一対の磁石部60は、S極58SとN極58Nとが互いに対向し、かつ、一対の磁石部60間にガスが流れる流路FPが形成されるように対向配置されている。   As shown in FIG. 3, each magnet unit 60 has a plurality of magnets 58. In each magnet part 60, a plurality of magnets 58 are arranged on the surface of the magnet part 60 in a direction in which the S pole 58 S and the N pole 58 N of each magnet 58 intersect the gas flow direction (Z direction) (here, further with the substrate 2. (Horizontal direction) are alternately arranged in a line. The pair of magnet parts 60 are disposed so that the S pole 58S and the N pole 58N face each other, and a flow path FP through which a gas flows is formed between the pair of magnet parts 60.

磁石58は特に限定されないが、例えば、フェライト磁石、サマリウム・コバルト(SmCo)系磁石、ネオジム(Nd)系磁石等を使用できる。ここで、磁石部60間に形成される磁束密度は、完全磁化プラズマ条件、すなわち、電子が磁力線の周りを一周する間に中性ガスと衝突しない条件となるほどの強さBzである必要はない。磁束密度は、完全磁化プラズマ条件となる磁束密度Bzの1/10以上であることが好ましい。例えば、圧力が133Paでは、完全磁化プラズマ条件となる磁束密度Bzは約10kGである。   The magnet 58 is not particularly limited. For example, a ferrite magnet, a samarium-cobalt (SmCo) -based magnet, a neodymium (Nd) -based magnet, or the like can be used. Here, the magnetic flux density formed between the magnet parts 60 does not have to be such a strength Bz that the fully magnetized plasma condition, that is, the condition in which the electrons do not collide with the neutral gas while making a round of the magnetic field lines. . The magnetic flux density is preferably 1/10 or more of the magnetic flux density Bz that is a fully magnetized plasma condition. For example, when the pressure is 133 Pa, the magnetic flux density Bz that is a fully magnetized plasma condition is about 10 kG.

また、各磁石58の形態は特に限定されないが、図3に示すように、厚み方向(Y方向)に磁化された板状の磁石を用いることが好ましい。   The form of each magnet 58 is not particularly limited, but it is preferable to use a plate-like magnet magnetized in the thickness direction (Y direction) as shown in FIG.

磁石58のサイズは特に限定されない。図2における磁石58のガス流れ方向(Z方向)の長さは、プラズマを十分に閉じ込めることができる長さに調節すればよく、例えば、圧力100−200Paでは40mmとすればよい。磁石58のX方向(フィルム巾方向)の長さは、及び、磁石部60間の間隔(Y方向)は、プラズマ形成によって生成するパーティクルの堆積による流路FPの閉塞を長時間防ぐことを意図して設定すればよく、この長さを、例えば、8mm以上、好ましくは20mmとすることができる。   The size of the magnet 58 is not particularly limited. The length of the magnet 58 in FIG. 2 in the gas flow direction (Z direction) may be adjusted to a length that can sufficiently confine the plasma, for example, 40 mm at a pressure of 100 to 200 Pa. The length of the magnet 58 in the X direction (film width direction) and the interval between the magnet parts 60 (Y direction) are intended to prevent the flow path FP from being blocked due to accumulation of particles generated by plasma formation for a long time. The length can be set to, for example, 8 mm or more, preferably 20 mm.

図3に戻って、ブロック59は、一方の磁石部60のS極58S及びN極58Nの境界部と、他方の磁石部60のS極58S及びN極58Nの境界部との間に設けられており、この境界部間におけるガスの流通を妨げる。ブロック59の材質は非磁性材料であれば特に限定されず、十分な剛性を有していればよい。具体的には、非磁性のステンレス鋼が挙げられる。   Returning to FIG. 3, the block 59 is provided between the boundary portion between the S pole 58S and the N pole 58N of one magnet portion 60 and the boundary portion between the S pole 58S and the N pole 58N of the other magnet portion 60. The flow of gas between the boundaries. The material of the block 59 is not particularly limited as long as it is a nonmagnetic material, and may have sufficient rigidity. Specifically, nonmagnetic stainless steel is mentioned.

ブロック59のサイズは特に限定されないが、完全磁化プラズマ条件となる磁束密度Bzの1/10未満となる部分を覆うこと、例えば、圧力が133Paであれば磁束密度が750G未満となる部分を覆うようにすることが好ましい。例えば、圧力100−200Paでは、ブロック59のX方向(フィルム巾方向)の長さは、例えば、13mmとすることができる。また、ブロック59のY方向の高さは磁石部60間の間隔と同じとすることが好ましい。また、図2におけるブロック59のガス流れ方向(Z方向)の長さは、磁石58の長さ以上とすることが好ましい。   The size of the block 59 is not particularly limited, but covers a portion that is less than 1/10 of the magnetic flux density Bz, which is a fully magnetized plasma condition. For example, if the pressure is 133 Pa, the portion where the magnetic flux density is less than 750 G is covered. It is preferable to make it. For example, at a pressure of 100 to 200 Pa, the length of the block 59 in the X direction (film width direction) can be set to 13 mm, for example. The height of the block 59 in the Y direction is preferably the same as the interval between the magnet parts 60. Also, the length of the block 59 in FIG. 2 in the gas flow direction (Z direction) is preferably equal to or longer than the length of the magnet 58.

磁気シールド62は、磁石部60及びブロック59を、Z軸方向の周りに取り囲むように設けられており、磁石部60から外への磁束の漏れ、特に、磁石部から基板2の方向への磁束の漏れを抑制するものである。磁気シールドの材質は、軟磁性材料であればよく、例えば、純鉄が挙げられる。磁気シールド62の厚みは特に限定されないが、基板上での漏洩磁束が40G以下、より好ましくは30G以下となる厚みとすることが好ましい。   The magnetic shield 62 is provided so as to surround the magnet portion 60 and the block 59 around the Z-axis direction, and leakage of magnetic flux from the magnet portion 60 to the outside, in particular, magnetic flux from the magnet portion toward the substrate 2. This suppresses the leakage. The material of the magnetic shield may be a soft magnetic material, for example, pure iron. Although the thickness of the magnetic shield 62 is not particularly limited, it is preferable that the magnetic flux leakage on the substrate is 40 G or less, more preferably 30 G or less.

ガス分散板57の材料は特に限定されない。例えば、アルミナ等のセラミック材料、石英、ガラス材料、フッ素樹脂等の樹脂材料が挙げられる。フッ素樹脂としては、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)、ポリ三フッ化クロルエチレン(PCTFE)、ポリビニリデンフロライド(PVDF)、フッ化エチレンプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)等が挙げられる。   The material of the gas dispersion plate 57 is not particularly limited. For example, a ceramic material such as alumina, a resin material such as quartz, a glass material, and a fluororesin can be used. Fluoropolymers include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), fluorinated ethylene propylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene perfluoroalkyl And vinyl ether copolymer (PFA).

続いて、このようなプラズマCVD装置を含む成膜システム100における作用について説明する。   Next, the operation of the film forming system 100 including such a plasma CVD apparatus will be described.

まず、図1に示すように、ボビン1から、PEN等の樹脂基材上にアルミニウム等の下部反射電極が予め形成された可撓性基板2を、繰出室10ボビン1から巻取室20のボビン1まで長手方向に搬送する。この際に、N室50a、I室50b、P室50cにおいて、それぞれ、可撓性基板2上に、n型アモルファスシリコン薄膜、i型アモルファスシリコン薄膜、p型アモルファスシリコン薄膜をそれぞれプラズマCVD法によって成膜する。   First, as shown in FIG. 1, a flexible substrate 2 in which a lower reflective electrode such as aluminum is formed in advance on a resin base material such as PEN from a bobbin 1 is transferred from a feeding chamber 10 to a winding chamber 20. It is conveyed to the bobbin 1 in the longitudinal direction. At this time, in the N chamber 50a, the I chamber 50b, and the P chamber 50c, an n-type amorphous silicon thin film, an i-type amorphous silicon thin film, and a p-type amorphous silicon thin film are respectively formed on the flexible substrate 2 by plasma CVD. Form a film.

具体的には、図2において、電極54と電極56との間に供給管52からCVD原料ガスを供給すると共に、電極54と電極56との間に所定の高周波、例えば、13.56MHzの高周波電圧を印加する。そうすると、電極54と電極56との間のプラズマ形成領域PにCVD原料ガスのプラズマが発生し、可撓性基板2上にアモルファスシリコン薄膜が形成する。この成膜工程は、通常可撓性基板2を所定速度で搬送しながら連続的に行われる。   Specifically, in FIG. 2, a CVD source gas is supplied from the supply pipe 52 between the electrode 54 and the electrode 56, and a predetermined high frequency, for example, a high frequency of 13.56 MHz is provided between the electrode 54 and the electrode 56. Apply voltage. Then, plasma of the CVD source gas is generated in the plasma forming region P between the electrode 54 and the electrode 56, and an amorphous silicon thin film is formed on the flexible substrate 2. This film forming process is normally performed continuously while the flexible substrate 2 is conveyed at a predetermined speed.

そして、反応後のガスは、可撓性基板2の搬送方向に流れ、排出管53を介して外部に排出される。   Then, the gas after the reaction flows in the conveyance direction of the flexible substrate 2 and is discharged to the outside through the discharge pipe 53.

ところで、プラズマ形成領域Pにおいては、原料ガスのプラズマが形成されることに伴い、不可避的にパーティクルが発生する。このようなパーティクルはその粒径が例えば0.01〜数μm程度と小さく、通常、ガスの流れに乗って排出管53を通ってプラズマ形成領域Pから排出される。   By the way, in the plasma formation region P, particles are inevitably generated as the source gas plasma is formed. Such particles have a small particle size of about 0.01 to several μm, for example, and are usually discharged from the plasma formation region P through the discharge pipe 53 along the gas flow.

ここで、本実施形態においては、排出管53の入口にプラズマ閉込部65が設けられており、一対の磁石部60によりガスの流れ方向と交差する方向(Y方向)に、排出されるガスに対して磁場が印加される。したがって、プラズマ中の荷電粒子がこの磁力線に巻きつくためプラズマが閉じ込められ、プラズマ形成領域Pに形成するプラズマが排出管53に漏れることが抑制される。したがって、排出管53において余計なパーティクルの発生や排出管53内での成膜等が抑制され、原料ガスの無駄や長時間運転時の注入電力変動の原因や電力の無駄が低減する。   Here, in the present embodiment, a plasma confining portion 65 is provided at the inlet of the discharge pipe 53, and the gas discharged in a direction (Y direction) intersecting the gas flow direction by the pair of magnet portions 60. Is applied with a magnetic field. Therefore, the charged particles in the plasma are wound around the magnetic field lines, so that the plasma is confined and the plasma formed in the plasma formation region P is prevented from leaking to the discharge pipe 53. Accordingly, generation of extra particles in the discharge pipe 53 and film formation in the discharge pipe 53 are suppressed, and the cause of waste of raw material gas, fluctuation of injected power during long-time operation, and waste of power are reduced.

また、各磁石部60の裏面(シールド62側)においてS極58SとN極58Nとが交互に配置されているので、外部へ漏洩する磁束を極めて小さくすることができ、意図しない場所、特に、基板2の近傍における異常放電(マイクロ放電)が抑制される。これにより、析出する膜へのピンホールの発生が抑制され、析出膜の特性が向上する。   Further, since the S poles 58S and the N poles 58N are alternately arranged on the back surface (shield 62 side) of each magnet portion 60, the magnetic flux leaking to the outside can be extremely reduced, and an unintended location, particularly, Abnormal discharge (micro discharge) in the vicinity of the substrate 2 is suppressed. Thereby, generation | occurrence | production of the pinhole to the film | membrane to precipitate is suppressed and the characteristic of a deposit film improves.

さらに、一方の磁石部60の表面(流路FP側)のS極58S及びN極58Nの境界部と、他方の磁石部の表面(流路FP側)のS極58S及びN極58Nの境界部との間においては、両側の磁極からの磁束によってガス流れに対して交差する方向(Y方向)の磁界が弱くなりプラズマの閉じ込めが難しいが、この部分にブロック59を有することによりプラズマの閉込をより効率よく行なえる。   Further, the boundary between the S pole 58S and the N pole 58N on the surface (flow path FP side) of one magnet portion 60 and the boundary between the S pole 58S and the N pole 58N on the surface of the other magnet portion (flow path FP side). The magnetic field in the direction intersecting the gas flow (Y direction) is weakened by the magnetic flux from the magnetic poles on both sides, making it difficult to confine the plasma. Can be performed more efficiently.

また、従来のようにスリットや網をプラズマ閉込部とした場合に比して、プラズマ閉込部65における開口幅を大きくできるので、プラズマ閉込部65の流路FP内におけるパーティクルの堆積が抑制される。したがって、プラズマ形成領域Pから外部へのパーティクルの排出が長時間安定して可能となる。したがって、可撓性基板2に形成される膜に対するパーティクルの混入を長時間にわたって安定して抑制することが可能となる。   In addition, since the opening width in the plasma confinement portion 65 can be increased as compared with the conventional case where slits or nets are used as the plasma confinement portion, particle deposition in the flow path FP of the plasma confinement portion 65 is prevented. It is suppressed. Therefore, it is possible to stably discharge particles from the plasma forming region P to the outside for a long time. Therefore, it is possible to stably suppress the mixing of particles into the film formed on the flexible substrate 2 for a long time.

そして、これらの相乗効果によって、プラズマCVDによる欠陥の少ない成膜を極めて長時間にわたって連続して低コストに行うことができる。   And by these synergistic effects, the film formation with few defects by plasma CVD can be performed continuously for a very long time at low cost.

なお、本発明は上記実施形態に限られずさまざまな変形態様が可能である。   In addition, this invention is not restricted to the said embodiment, A various deformation | transformation aspect is possible.

例えば、上記実施形態では、電極54、56が鉛直方向に対向配置されているが、例えば、電極54、56が水平方向に対向配置されているものとしても実施は可能である。   For example, in the above-described embodiment, the electrodes 54 and 56 are arranged to face each other in the vertical direction. However, for example, the present invention can be implemented even if the electrodes 54 and 56 are arranged to face each other in the horizontal direction.

また、上記実施形態では、プラズマ閉込部65が排出管53の上流側に配置されているが、排出管53の内部に設けられていても良い。排出管53の内部でも入口側(電極側)に配置されることが、プラズマの漏れを抑制する観点から好ましい。また、排出管53の形態も特に限定されない。   Further, in the above embodiment, the plasma confining portion 65 is disposed on the upstream side of the discharge pipe 53, but may be provided inside the discharge pipe 53. It is preferable from the viewpoint of suppressing plasma leakage to be disposed inside the discharge pipe 53 also on the inlet side (electrode side). Further, the form of the discharge pipe 53 is not particularly limited.

また、上記実施形態では、磁石部60からの磁束の漏れを抑制すべく磁気シールド62を設けているが、磁気シールド62の形状も特に限定されず、磁気シールド62がなくても実施は可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the magnetic shield 62 is provided in order to suppress the leakage of the magnetic flux from the magnet part 60, the shape of the magnetic shield 62 is not specifically limited, It can implement even without the magnetic shield 62. is there.

また、上記実施形態では、厚み方向(Y方向)に磁化された板状の磁石58を用いているが、例えば、X方向に磁化された磁石をX方向に並べても実施は可能である。   Moreover, in the said embodiment, although the plate-shaped magnet 58 magnetized by the thickness direction (Y direction) is used, even if it arrange | positions the magnet magnetized by the X direction in the X direction, for example, it is possible.

また、上記実施形態では、可撓性基板2が電極54に沿って搬送されているが、電極56に沿って搬送されても良い。また、可撓性基板2でなく、硬い基板でもよく、また、長尺な基板で連続成膜せず、短尺な基板でバッチ式に成膜を行なっても本発明の実施は可能である。   In the above embodiment, the flexible substrate 2 is transported along the electrode 54, but may be transported along the electrode 56. Further, the present invention can be implemented even if the substrate is not a flexible substrate 2 but may be a hard substrate, and a continuous film is not formed on a long substrate but is formed in a batch manner on a short substrate.

また、上記実施形態では、ガスを流す方向が基板の搬送方向と同一方向であるが、基板の搬送方向と逆方向であっても良い。   In the above embodiment, the gas flow direction is the same direction as the substrate transport direction, but it may be the opposite direction to the substrate transport direction.

また、上記実施形態では、NIP型の光電変換膜を製造しているが、例えば、PIN型、タンデム型等の他の形態の光電変換膜を上述のようにプラズマCVDにより製造してもよいことは言うまでも無い。   Moreover, in the said embodiment, although the NIP type photoelectric conversion film is manufactured, you may manufacture the photoelectric conversion film of other forms, such as PIN type and a tandem type, by plasma CVD as mentioned above. Needless to say.

また、上述のプラズマCVD装置は、太陽電池用のアモルファスシリコン薄膜の製造のみならず、TFT(薄膜トランジスタ)等の他のプラズマCVD用途にも転用可能である。   The plasma CVD apparatus described above can be used not only for the production of amorphous silicon thin films for solar cells but also for other plasma CVD applications such as TFTs (thin film transistors).

さらに、本発明は、プラズマCVD装置に限られず、供給されたガスのプラズマを形成して基板を処理する装置であればよく、例えば、原料ガスをエッチャント原料ガス(例えば、NF等)とすることにより、プラズマエッチングを行う装置であっても実施可能である。 Furthermore, the present invention is not limited to a plasma CVD apparatus, and any apparatus that forms a plasma of a supplied gas and processes a substrate may be used. For example, the source gas is an etchant source gas (for example, NF 3 or the like). Thus, even an apparatus that performs plasma etching can be implemented.

さらに、図4に示すように、プラズマ閉込部65は、流路FPにおいて磁界が比較的弱い部分の磁界強度を強化する補助磁石158を備えていてもよい。補助磁石158は、磁石58の流路FP側の表面のX方向の両端部にそれぞれ配置された、板状磁石であり、Y方向に磁化されており、流路FPを挟んで互いに対向している。補助磁石158の流路FP側の表面の極性は、それぞれ、その補助磁石158が設けられた磁石58の流路FP側の面の極性と同じとなるようにされ、磁界強度を増加させる。補助磁石158を設けることにより、磁石58の両端部付近における磁界強度の弱い部分を少なくすることができ、ブロック59のX方向の幅をより狭くすることができ、これにより、通気抵抗をより小さくすることができ、パーティクルがよりスムーズに排出される。補助磁石158の材質としては、磁石58よりも磁束密度が高くなるものが好ましい。なお、補助磁石158は、磁石58の両端部に埋め込まれていてもよい。   Furthermore, as shown in FIG. 4, the plasma confining portion 65 may include an auxiliary magnet 158 that reinforces the magnetic field strength of a portion where the magnetic field is relatively weak in the flow path FP. The auxiliary magnets 158 are plate-shaped magnets that are respectively disposed at both ends in the X direction on the surface of the magnet 58 on the flow path FP side, are magnetized in the Y direction, and face each other across the flow path FP. Yes. The polarity of the surface on the flow path FP side of the auxiliary magnet 158 is made to be the same as the polarity of the surface on the flow path FP side of the magnet 58 provided with the auxiliary magnet 158, thereby increasing the magnetic field strength. Providing the auxiliary magnet 158 can reduce the portion with weak magnetic field strength in the vicinity of both ends of the magnet 58, and can further reduce the width of the block 59 in the X direction, thereby reducing the ventilation resistance. And particles are discharged more smoothly. The auxiliary magnet 158 is preferably made of a material having a higher magnetic flux density than the magnet 58. The auxiliary magnet 158 may be embedded at both ends of the magnet 58.

続いて、上述の装置によりにより製造される太陽電池の一例について簡単に説明する。図5に示すように、可撓性基板2は、基材2f上に下部反射電極2gが成膜されたものである。基材2fの材料としては、例えば、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PI(ポリイミド)等の樹脂フィルムが挙げられる。   Then, an example of the solar cell manufactured with the above-mentioned apparatus is demonstrated easily. As shown in FIG. 5, the flexible substrate 2 is obtained by forming a lower reflective electrode 2g on a base material 2f. Examples of the material of the substrate 2f include resin films such as PEN (polyethylene naphthalate) and PI (polyimide).

下部反射電極2gの材料としては、アルミニウム、チタン、銀等の金属が挙げられる。   Examples of the material of the lower reflective electrode 2g include metals such as aluminum, titanium, and silver.

下部反射電極2g上に、n型アモルファスシリコン薄膜3n、i型アモルファスシリコン薄膜3i、p型アモルファスシリコン薄膜3pがこの順に成膜されており、これら3つが光電変換層3を構成している。この光電変換層3を上述の成膜システムで成膜することができる。   An n-type amorphous silicon thin film 3n, an i-type amorphous silicon thin film 3i, and a p-type amorphous silicon thin film 3p are formed in this order on the lower reflective electrode 2g, and these three constitute the photoelectric conversion layer 3. This photoelectric conversion layer 3 can be formed by the above-described film formation system.

光電変換層3の上には、例えばITO等の透明な上部電極膜4が形成されている。また、光電変換層3及び下部反射電極2gは、エポキシ樹脂等の絶縁材料層6によって、積層方向と直交する方向に複数の領域に分割されている。また、これに対応して、上部電極膜4も開口7によって複数の領域に分割され、各領域は、2つの光電変換層3を跨ぐように形成されている。さらに、上部電極膜4と、下部反射電極2gとを導通する銀ペースト等から形成された導通部8が各領域に設けられ、各光電変換層3が直列に接続されている。   On the photoelectric conversion layer 3, a transparent upper electrode film 4 such as ITO is formed. The photoelectric conversion layer 3 and the lower reflective electrode 2g are divided into a plurality of regions in a direction orthogonal to the stacking direction by an insulating material layer 6 such as an epoxy resin. Correspondingly, the upper electrode film 4 is also divided into a plurality of regions by the openings 7, and each region is formed so as to straddle the two photoelectric conversion layers 3. Furthermore, a conductive portion 8 made of silver paste or the like that conducts the upper electrode film 4 and the lower reflective electrode 2g is provided in each region, and the photoelectric conversion layers 3 are connected in series.

例えば、絶縁材料層6はレーザによる穴あけ後に樹脂を印刷等により塗布することにより形成でき、開口7もレーザにより形成でき、導通部8は導電材料を印刷法等により塗布した後にレーザを照射することにより、ロールツーロールやバッチ式等により形成できる。これらの工程は、集積化工程とも呼ばれる。   For example, the insulating material layer 6 can be formed by applying a resin by printing after drilling with a laser, the opening 7 can also be formed by laser, and the conductive portion 8 is irradiated with a laser after applying a conductive material by a printing method or the like. Therefore, it can be formed by roll-to-roll, batch type or the like. These processes are also called integration processes.

(実施例1)
長尺な可撓性基板として、PENフィルム上にDCスパッタリング法により下地電極としてのアルミニウムを300nm成膜したものを用いた。この可撓性基板の下地電極上に、上述のプラズマCVD装置を用いて、アモルファスシリコンによるNIP接合膜からなる光電変換層を約700nm成膜した。
Example 1
As a long flexible substrate, an aluminum film having a thickness of 300 nm as a base electrode was formed on a PEN film by a DC sputtering method. On the base electrode of the flexible substrate, a photoelectric conversion layer made of an NIP bonding film made of amorphous silicon was formed to a thickness of about 700 nm using the plasma CVD apparatus described above.

成膜条件は、SiH:H=100sccm:1000sccm、圧力133Pa、投入電力140Wとした。各層の厚みは、N/I/P=20nm/700nm/15nmとした。このとき、プラズマ閉込部65の磁石部58として、Y方向の高さ5mm、ガス流れと直交する方向(図2のX方向)の幅56mm、ガス流れ方向(図1、2のZ方向)の幅40mmの直方体形状を有し、Y方向に磁化された磁石(フェライト磁石)をX方向にS極、N極を交互に6つ並べたものを用い、この磁石部60を18mmのギャップで対向配置した。また、S極とN極との境界部間に、X方向の幅が11mm、Y方向の高さが18mm、Z方向の長さが40mmのSUS304製ブロック59をそれぞれ配置した。また、磁気シールド62として、厚さ5mmの純鉄板を用いた。 The film formation conditions were SiH 4 : H 2 = 100 sccm: 1000 sccm, pressure 133 Pa, and input power 140 W. The thickness of each layer was N / I / P = 20 nm / 700 nm / 15 nm. At this time, the magnet portion 58 of the plasma confining portion 65 has a height of 5 mm in the Y direction, a width of 56 mm in the direction orthogonal to the gas flow (X direction in FIG. 2), and the gas flow direction (Z direction in FIGS. 1 and 2). A magnet having a rectangular parallelepiped shape with a width of 40 mm and magnets (ferrite magnets) magnetized in the Y direction, in which six S poles and N poles are arranged alternately in the X direction, this magnet portion 60 is formed with a gap of 18 mm. Opposed. Further, a SUS304 block 59 having a width in the X direction of 11 mm, a height in the Y direction of 18 mm, and a length in the Z direction of 40 mm was disposed between the boundary portions between the S pole and the N pole. Further, as the magnetic shield 62, a pure iron plate having a thickness of 5 mm was used.

このプラズマ閉込部65を図2のV方向から見た場合の入口部の磁場の強度分布を図6に示す。また、このプラズマ閉込部65の直上の基板2における磁場の強度分布を図2のVI方向から見た分布を図7に示す。これらの結果は、シミュレーション結果である。   FIG. 6 shows the intensity distribution of the magnetic field at the entrance when the plasma confining portion 65 is viewed from the direction V in FIG. Further, FIG. 7 shows a distribution of the magnetic field intensity distribution in the substrate 2 immediately above the plasma confining portion 65 viewed from the VI direction of FIG. These results are simulation results.

このようなプラズマCVD装置により光電変換層を連続的に成膜したのち、光電変換層上に透明上部電極としてのITO層を60nm成膜し、その後、レーザ加工による穴あけ及び導電性樹脂の印刷塗布等により、太陽電池セルを電気的に直列に接続し、最後に、絶縁性樹脂により封止をおこなった。   After the photoelectric conversion layer is continuously formed by such a plasma CVD apparatus, an ITO layer as a transparent upper electrode is formed on the photoelectric conversion layer to a thickness of 60 nm, and then drilling by laser processing and printing application of a conductive resin are performed. The solar cells were electrically connected in series with each other, and finally sealed with an insulating resin.

連続成膜のスタート地点から一定距離ごとに太陽電池をサンプリングし、開放電圧Vocを測定した。   The solar cell was sampled at regular intervals from the starting point of continuous film formation, and the open circuit voltage Voc was measured.

(実施例2)
図4に示すように、磁石58の両端部にそれぞれ補助磁石(サマリウム・コバルト系磁石(REC32(TDK社製)、X方向の長さが12mm、厚さが2mm)158を設けたプラズマ閉込部を用いた。また、補助磁石の採用により、750G未満の磁束密度BzとなるX方向の幅が11mmから6mmとなったので、ブロック59のX方向の幅を6mmとした。これら以外は、実施例1と同様にした。
(Example 2)
As shown in FIG. 4, plasma confinement in which auxiliary magnets (samarium / cobalt magnets (REC32 (manufactured by TDK), length in the X direction is 12 mm, thickness is 2 mm)) 158 are provided at both ends of the magnet 58. In addition, by adopting the auxiliary magnet, the width in the X direction that gives a magnetic flux density Bz of less than 750 G is changed from 11 mm to 6 mm, so the width in the X direction of the block 59 is set to 6 mm. Same as Example 1.

(比較例1)
プラズマ閉込部65を図8のようにする、すなわち、一方の磁石部58及び他方の磁石部58をそれぞれ単一の磁石とした以外は、実施例と同様にした。
(Comparative Example 1)
The plasma confining portion 65 is as shown in FIG. 8, that is, the same as the embodiment except that one magnet portion 58 and the other magnet portion 58 are each a single magnet.

このプラズマ閉込部65を図2のV方向から見た場合の入口部の磁場の強度分布を図9に示す。また、このプラズマ閉込部65の直上の基板2における磁場の強度分布を図2のVI方向から見た分布を図10に示す。これらの結果は、シミュレーション結果である。   FIG. 9 shows the intensity distribution of the magnetic field at the entrance when the plasma confining portion 65 is viewed from the direction V in FIG. FIG. 10 shows a distribution of the magnetic field intensity distribution in the substrate 2 immediately above the plasma confining portion 65 as viewed from the VI direction of FIG. These results are simulation results.

(比較例2)
図11に示すように、磁石ではなく、スリット58bによりプラズマを閉じ込めるプラズマ閉込部材58を用いる以外は実施例1と同様にした。ここでは、複数の水平方向に延びる板58aを、互いに上下方向(Y方向)に離間して設けることによって横方向(X方向)に延びる複数のスリット58bを形成した。板58aとして、PTFE製のものを用い、スリット幅D58を5mmとし、板58aのガスの流れ方向上流側の端部58cを結んだ直線58dの傾斜角度θを20°とし、スリットの流路の長さL58は30mmとした。
(Comparative Example 2)
As shown in FIG. 11, the same procedure as in Example 1 was used except that a plasma confining member 58 that confined plasma by a slit 58b was used instead of a magnet. Here, a plurality of slits 58b extending in the lateral direction (X direction) are formed by providing a plurality of horizontally extending plates 58a apart from each other in the vertical direction (Y direction). The plate 58a is made of PTFE, the slit width D58 is 5 mm, the inclination angle θ of the straight line 58d connecting the upstream end 58c of the gas flow direction of the plate 58a is 20 °, and the slit flow path The length L58 was 30 mm.

(比較例3)
図12に示すように、垂直方向(Y方向)に配置した板58aを互いに水平方向(X方向)に離間して並べ、垂直方向(Y方向)に延びる複数のスリットを複数形成する以外は比較例2と同様にした。スリット幅(X方向となる)は比較例2と同様とした。また、各板58aのガス流れ上流側は、2枚の斜面58cにより形成されていて上流側に向かって尖っており、X−Z面断面における2枚の斜面の58cのなす角は40°である。また、水平方向(X方向)から見て板58aの先端部58dにより形成される斜面の、ガスの流れ方向とのなす傾斜角度θは20°である。
(Comparative Example 3)
As shown in FIG. 12, the plates 58a arranged in the vertical direction (Y direction) are arranged apart from each other in the horizontal direction (X direction), and a plurality of slits extending in the vertical direction (Y direction) are formed. Same as Example 2. The slit width (in the X direction) was the same as in Comparative Example 2. Further, the gas flow upstream side of each plate 58a is formed by two inclined surfaces 58c and is pointed toward the upstream side, and the angle formed by the two inclined surfaces 58c in the XZ plane cross section is 40 °. is there. Further, the inclination angle θ formed by the gas flow direction of the slope formed by the front end portion 58d of the plate 58a when viewed from the horizontal direction (X direction) is 20 °.

(評価)
連続成膜のスタート地点からの距離(以下、成膜距離とする)を所定距離で無次元化して横軸とし、開放電圧Vocを所定電圧で無次元した値を縦軸としたグラフを、実施例1、比較例1,2,3について図13に示す。縦軸の開放電圧Vocは、0.95以上であることが必要とされる。なお、比較例2、比較例3については、開放電圧が低下する前のデータについては省略している。
(Evaluation)
Implemented a graph in which the distance from the start point of continuous film formation (hereinafter referred to as film formation distance) is made dimensionless by a predetermined distance and the horizontal axis is plotted, and the value obtained by dimensioning the open circuit voltage Voc by a predetermined voltage is plotted by the vertical axis. Example 1 and Comparative Examples 1, 2, and 3 are shown in FIG. The open-circuit voltage Voc on the vertical axis is required to be 0.95 or more. In addition, about the comparative example 2 and the comparative example 3, it is abbreviate | omitting about the data before an open circuit voltage falls.

比較例1は、成膜距離が少し進んだ時点(成膜長〜0.1)で、実施例1に比べてすぐに開放電圧が低下した。これは、比較例1では、単一磁石同士を対向させているので、漏洩磁界が大きくなり、漏洩磁束が基板と磁気シールドとの間に存在する自由電子をローレンツ力により捕捉するために放電確率が増加し、局所的なマイクロ放電すなわち異常放電が発生する。その結果、負に帯電した基板表面のa−Si膜にピンホールがあくために、Vocが直ぐに低下するものと考えられる。   In Comparative Example 1, the open-circuit voltage decreased immediately compared to Example 1 at the time when the film formation distance slightly advanced (film formation length to 0.1). In Comparative Example 1, since single magnets are opposed to each other, the leakage magnetic field becomes large, and the leakage flux captures free electrons existing between the substrate and the magnetic shield by Lorentz force. Increases, and local micro discharge, that is, abnormal discharge occurs. As a result, it is considered that Voc immediately decreases because a pinhole is formed in the a-Si film on the negatively charged substrate surface.

また、比較例2では2.1程度、比較例3では2.2程度の成膜距離で開放電圧が90%程度にまで劣化したのに対して、実施例1では、3.3程度の成膜距離に到達するまで開放電圧が初期値の90%以上を維持した。開放電圧が経時的に劣化するのは、主として、アモルファスシリコン膜へのパーティクルの取り込みに起因すると考えられる。すなわち、プラズマCVDにより、電極間にはシリコンのパーティクルが発生し、大部分はガス回収装置GO側に排出されるが、一部が、プラズマ閉込部材の流路等に堆積し、堆積量が大きくなると目詰まりが起こってパーティクルが膜中に取り込まれやすくなると考えられる。そして、磁石によりプラズマを閉じ込める実施例1では、スリットによりプラズマを閉じ込める比較例2,3に比べて開口を広く取れるので、プラズマ閉込部材が目詰まりし難くなり、実施例1は比較例2,3に比べて目詰まりし難いと考えられる。   In addition, the open circuit voltage deteriorated to about 90% at the film formation distance of about 2.1 in Comparative Example 2 and about 2.2 in Comparative Example 3, whereas it was about 3.3% in Example 1. The open circuit voltage maintained 90% or more of the initial value until the membrane distance was reached. It is considered that the open-circuit voltage deteriorates with time mainly due to the incorporation of particles into the amorphous silicon film. That is, silicon particles are generated between the electrodes by plasma CVD, and most of the silicon particles are discharged to the gas recovery device GO side. When it becomes larger, it is considered that clogging occurs and particles are easily taken into the film. In Example 1 in which the plasma is confined by the magnet, the opening can be made wider than in Comparative Examples 2 and 3 in which the plasma is confined by the slit, so that the plasma confining member is not easily clogged. It is thought that clogging is difficult compared to 3.

なお、実施例2についても、成膜距離3.5を超えるまで、開放電圧が0.95以上であることを確認した。   In Example 2, it was confirmed that the open circuit voltage was 0.95 or more until the film formation distance exceeded 3.5.

2…可撓性基板(基板)、50a…N室(プラズマ処理装置)、50b…I室(プラズマ処理装置)、50c…P室(プラズマ処理装置)、53…排出管、54…電極、56…電極、58…磁石、58S…S極、58N…N極、59…ブロック、60…磁石部、62…磁気シールド、65…プラズマ閉込部。   2 ... Flexible substrate (substrate), 50a ... N chamber (plasma processing apparatus), 50b ... I chamber (plasma processing apparatus), 50c ... P chamber (plasma processing apparatus), 53 ... Discharge pipe, 54 ... Electrode, 56 ... Electrode, 58 ... Magnet, 58S ... S pole, 58N ... N pole, 59 ... Block, 60 ... Magnet part, 62 ... Magnetic shield, 65 ... Plasma confinement part.

Claims (3)

高周波電圧が印加される一対の電極間にプラズマ化されるガスが供給されると共に、一方の前記電極の表面に沿って基板が配置されるプラズマ処理装置であって、
前記電極間から排出されるガスの流路にプラズマ閉込部を備え、
前記プラズマ閉込部は、表面にS極及びN極が前記ガスの流れと交差する方向に一列に交互に配置された磁石部を一対有し、前記一対の磁石部は前記S極と前記N極とが互いに対向し、かつ、前記一対の磁石部間に前記ガスが流れるように対向配置され、
前記プラズマ閉込部は、さらに、一方の前記磁石部の前記S極及び前記N極の境界部と、他方の前記磁石部の前記S極及び前記N極の境界部との間に、ガスの流通を妨げるブロックを有する、プラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus in which a gas to be converted into plasma is supplied between a pair of electrodes to which a high-frequency voltage is applied, and a substrate is disposed along the surface of one of the electrodes,
A plasma confining portion is provided in the flow path of the gas discharged from between the electrodes,
The plasma confining portion has a pair of magnet portions on the surface of which S poles and N poles are alternately arranged in a line in a direction intersecting the gas flow, and the pair of magnet portions are the S pole and the N pole. The poles are opposed to each other, and are arranged so that the gas flows between the pair of magnet parts,
The plasma confinement part further includes gas between a boundary part of the S pole and the N pole of one of the magnet parts and a boundary part of the S and N poles of the other magnet part. A plasma processing apparatus having a block that hinders distribution.
前記基板は長尺な可撓性基板であって、一方の前記電極の表面に沿って前記可撓性基板の長手方向に供給され、前記可撓性基板と前記磁石部との間に磁気シールドをさらに備えた請求項1記載のプラズマ処理装置。   The substrate is a long flexible substrate, and is supplied in the longitudinal direction of the flexible substrate along the surface of one of the electrodes, and a magnetic shield is provided between the flexible substrate and the magnet unit. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising: 前記ガスはCVDの原料ガスであり、前記基板上に反応生成物が析出される請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas is a CVD source gas, and a reaction product is deposited on the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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