JP2021048161A - Substrate holder and film depositing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板ホルダ及び該基板ホルダを備える成膜装置に関する。 The present invention relates to a substrate holder and a film forming apparatus including the substrate holder.
従来、太陽電池の光吸収層として、銅・インジウム・ガリウム・セレンを主原料とする化合物半導体（以下、「ＣＩＧＳ」という）が用いられており、ＣＩＧＳ膜を用いた発電システムが実用化されている。 Conventionally, a compound semiconductor (hereinafter referred to as "CIGS") containing copper, indium, gallium, and selenium as main raw materials has been used as a light absorption layer of a solar cell, and a power generation system using a CIGS film has been put into practical use. There is.
更に、ＣＩＧＳ膜は撮像素子の光電変換部としても実用化されている。特に、高い光吸収特性と、約１．０×１０7Ｖ／ｍの比較的低い電界を印加することにより膜内でアバランシェ増倍現象を生じる特性を持っているため、極めて高い感度が得られる可能性を秘めている。そこで、ＣＩＧＳ膜を光電変換膜（光を電気信号に変換する膜）として固体撮像素子上に積層した積層型固体撮像素子が実現できれば、４Ｋ、８Ｋ等の高精細テレビ方式用の撮像デバイスの高感度化に活かすことができる。 Further, the CIGS film has been put into practical use as a photoelectric conversion unit of an image sensor. In particular, because it has a high light absorption properties, the properties resulting in the avalanche multiplication phenomenon within the membrane by applying a relatively low electric field of about 1.0 × 10 7 V / m, very high sensitivity can be obtained It has potential. Therefore, if a laminated solid-state image sensor in which a CIGS film is laminated on a solid-state image sensor as a photoelectric conversion film (a film that converts light into an electric signal) can be realized, the height of an image sensor for high-definition television systems such as 4K and 8K will be high. It can be used for sensitivity.
ここで、ＣＩＧＳ膜のような高融点金属からなる化合物半導体膜は、真空中にて、３００〜６００℃程度まで基板を加熱し、加熱した基板上に各材料の蒸着を施して化合物化させることで作製される（例えば、特許文献１及び２参照）。
Here, in a compound semiconductor film made of a refractory metal such as a CIGS film, a substrate is heated to about 300 to 600 ° C. in a vacuum, and each material is vapor-deposited on the heated substrate to be compounded. (See, for example,
ところで、光電変換膜の特性ムラは、ＣＩＧＳを代表とする膜を構成する化合物半導体の結晶状態、組成比率及び膜厚等の物性ムラに起因し、撮像素子の性能に大きな影響を及ぼす。そのため、上述のような積層型固体撮像素子を得るためには、特性にムラがなく面内均一性に優れた光電変換膜が求められる。 By the way, the characteristic unevenness of the photoelectric conversion film is caused by the physical characteristic unevenness such as the crystal state, composition ratio and film thickness of the compound semiconductor constituting the film represented by CIGS, and has a great influence on the performance of the image sensor. Therefore, in order to obtain the above-mentioned laminated solid-state image sensor, a photoelectric conversion film having no unevenness in characteristics and excellent in-plane uniformity is required.
ここで、上述の光電変換膜等の製造に用いられる成膜装置では、基板ホルダで基板を保持した状態で、真空槽内にてヒータの輻射熱等によって、当該基板の加熱処理をした状態で、蒸着又はスパッタ等の成膜処理を実行する。成膜処理に際しては、基板を回転する場合等もあるため、振動や衝撃による基板の落下等を防止する目的で、基板ホルダに基板を固定する必要がある。 Here, in the film forming apparatus used for manufacturing the above-mentioned photoelectric conversion film or the like, the substrate is held by the substrate holder and heat-treated by the radiant heat of the heater in the vacuum chamber. A film forming process such as vapor deposition or sputtering is performed. Since the substrate may be rotated during the film forming process, it is necessary to fix the substrate to the substrate holder in order to prevent the substrate from falling due to vibration or impact.
特に、成膜装置の中でもロードロックシステムを使用した装置は、基板ホルダに基板を載置した状態で、まずはこれを投入室と呼ばれる真空容器内に挿入する。挿入後、一定の真空度に到達するまで排気処理が実行された後、基板が載置された基板ホルダは、高真空（１×１０−５Ｐａ程度）に保たれた成膜室に搬送される。そのため、基板が載置された基板ホルダは、投入室及び、成膜室の間の搬送時の振動等によって生じる、基板の落下等を防止する目的で、基板ホルダに基板を十分に固定する必要がある。 In particular, among the film forming devices, the device using the load lock system first inserts the substrate into a vacuum container called a charging chamber with the substrate placed on the substrate holder. After insertion, the exhaust treatment is executed until a certain degree of vacuum is reached, and then the substrate holder on which the substrate is placed is transported to a film forming chamber maintained in a high vacuum (about 1 × 10-5 Pa). To. Therefore, the substrate holder on which the substrate is placed needs to be sufficiently fixed to the substrate holder for the purpose of preventing the substrate from falling due to vibration during transportation between the charging chamber and the film forming chamber. There is.
図４は、従来の基板ホルダ３０の平面図である。図４に示すように、従来の基板ホルダ３０では、平面視円形で平板状のホルダ本体２に、基板１を収容可能な貫通穴部５が形成されており、基板１は、この貫通穴部５に収容配置される。また、貫通穴部５に収容配置された基板１の外周部１１の表面に基板固定用ワッシャ６が直接接触することで、基板１はホルダ本体２に固定される。そして、この状態で、基板１に対して加熱処理、蒸着又はスパッタ等の成膜処理が実行される。
FIG. 4 is a plan view of the
しかしながら、基板固定用ワッシャ６によって基板１を固定した状態で、加熱処理、蒸着又はスパッタ等の成膜処理を実行すると、基板１と基板固定用ワッシャ６との接触部分から、熱が著しく逃げてしまっていた。その結果、基板１上に作製される膜には、面内特性にムラが生じ、面内均一性に優れた膜が得られなかった。
However, when the
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、面内均一性に優れた光電変換膜等の膜の作製が可能な基板ホルダ及び該基板ホルダを備える成膜装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a substrate holder capable of producing a film such as a photoelectric conversion film having excellent in-plane uniformity, and a film forming apparatus including the substrate holder. There is.
（１） 上記目的を達成するため、本発明は、基板（例えば、後述の基板１）を加熱して前記基板の表面に膜を形成する成膜装置用の基板ホルダ（例えば、後述の基板ホルダ１０，２０）であって、前記基板が収容配置される貫通穴部（例えば、後述の貫通穴部５）を有する平板状のホルダ本体（例えば、後述のホルダ本体２）と、前記貫通穴部の外周に固定配置された固定部（例えば、後述の固定部３１）と、前記貫通穴部に収容配置された前記基板の外周部（例えば、後述の外周部１１）の表面の少なくとも一部を覆うように突出する蓋部（例えば、後述の蓋部３２）と、を有するカバー（例えば、後述のカバー３）と、を備え、前記貫通穴部は、内壁面から突出して前記基板の外周部の裏面側から前記基板を支持する支持部（例えば、後述の支持部５１）を有し、前記カバーは、前記貫通穴部に収容配置された前記基板に接触しない、基板ホルダを提供する。
(1) In order to achieve the above object, the present invention has a substrate holder for a film forming apparatus (for example, a substrate holder described later) that heats a substrate (for example,
（２） （１）の基板ホルダにおいて、前記基板の厚みＤｓｕｂと、前記貫通穴部の前記支持部までの深さＤ１とが、下記式（１）の関係にあるとき、前記ホルダ本体の表面から前記蓋部までの距離Ｄ２は、前記基板の厚みＤｓｕｂ、前記貫通穴部の前記支持部までの深さＤ１及び前記基板の表面から前記蓋部までの距離Ｄ３を用いて、下記式（２）により表されてもよい。
［数１］
Ｄｓｕｂ＞Ｄ１ ・・・式（１）
Ｄ２＝Ｄｓｕｂ−Ｄ１＋Ｄ３ ・・・式（２）
(2) In the substrate holder of (1), when the thickness Dsub of the substrate and the depth D1 of the through hole portion to the support portion have the relationship of the following formula (1), the surface of the holder body. The distance D2 from the substrate to the lid is calculated by the following equation (2) using the thickness Dsub of the substrate, the depth D1 of the through hole to the support, and the distance D3 from the surface of the substrate to the lid. ) May be represented.
[Number 1]
Dsub> D1 ・ ・ ・ Equation (1)
D2 = Dsub-D1 + D3 ... Equation (2)
（３） （１）の基板ホルダにおいて、前記基板の厚みＤｓｕｂと、前記貫通穴部の前記支持部までの深さＤ１とが、下記式（３）の関係にあるとき、前記ホルダ本体の表面から前記蓋部までの距離Ｄ２は、前記基板の厚みＤｓｕｂ、前記貫通穴部の前記支持部までの深さＤ１及び前記基板の表面から前記蓋部までの距離Ｄ３を用いて、下記式（４）により表されてもよい。
［数２］
Ｄｓｕｂ≦Ｄ１ ・・・式（３）
Ｄ２＝Ｄ１−Ｄｓｕｂ−Ｄ３ ・・・式（４）
(3) In the substrate holder of (1), when the thickness Dsub of the substrate and the depth D1 of the through hole portion to the support portion have the relationship of the following formula (3), the surface of the holder body. The distance D2 from the substrate to the lid is calculated by the following equation (4) using the thickness Dsub of the substrate, the depth D1 of the through hole to the support, and the distance D3 from the surface of the substrate to the lid. ) May be represented.
[Number 2]
Dsub ≤ D1 ... Equation (3)
D2 = D1-Dsub-D3 ... Equation (4)
（４） （１）〜（３）いずれかの基板ホルダにおいて、前記膜は、光電変換膜であってもよい。 (4) In any of the substrate holders (1) to (3), the film may be a photoelectric conversion film.
（５） （１）〜（４）いずれかの基板ホルダにおいて、前記膜は、ＣＩＧＳ膜であってもよい。 (5) In any of the substrate holders (1) to (4), the film may be a CIGS film.
（６） また、本発明は、（１）〜（５）いずれかの基板ホルダを備える成膜装置を提供する。 (6) Further, the present invention provides a film forming apparatus including the substrate holder according to any one of (1) to (5).
本発明によれば、面内均一性に優れた光電変換膜等の膜の作製が可能な基板ホルダ及び該基板ホルダを備える成膜装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a substrate holder capable of producing a film such as a photoelectric conversion film having excellent in-plane uniformity, and a film forming apparatus including the substrate holder.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the second embodiment, the same reference numerals are given to the configurations common to those of the first embodiment, and the description thereof will be omitted.
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る基板ホルダ１０の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。本実施形態に係る基板ホルダ１０は、基板１を加熱して基板１の表面に膜を形成する成膜装置用の基板ホルダである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view of the
図１に示されるように、基板ホルダ１０は、ホルダ本体２と、カバー３と、固定部材４と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
ホルダ本体２は、基板１を保持するものである。ホルダ本体２は、平面視円形の平板状、すなわち円柱状の部材で構成される。ただし、形状は円柱状に限定されず、平面視矩形等の平板状でもよい。
The
ホルダ本体２は、金属部材で構成される。例えば、モリブデン、ステンレス（ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４又はＳＵＳ４００番台）等が用いられる。
The
ホルダ本体２は、基板１が収容配置される貫通穴部５を有する。図１に示されるように、例えば本実施形態のホルダ本体２は、三つの貫通穴部５を有し、三つの基板１を収容可能である。
The
貫通穴部５の形状は、図１に示すように、例えば平面視矩形状である。ただし、貫通穴部５の形状は矩形状に限定されず、収容配置される基板１の形状に応じて適宜設定される。貫通穴部５の大きさは、収容配置される基板１の外形より若干大きく設定される。これにより、貫通穴部５に収容配置された基板１と貫通穴部５の内壁面との間には、若干のクリアランスが確保される。
As shown in FIG. 1, the shape of the through
図２に示されるように、貫通穴部５は、貫通穴部５の内壁面から突出して基板１の外周部１１の裏面側から基板１を支持する支持部５１を有する。この支持部５１により、貫通穴部５内に挿入された基板１の支持が可能となり、基板１を貫通穴部５内に収容配置可能となっている。
As shown in FIG. 2, the through
支持部５１は、矩形状の貫通穴部５の四周に連続して配置される。ただし、これに限定されず、支持部５１は、貫通穴部５の四周のうちの互いに対向する二つの周に一対形成されてもよく、あるいは貫通穴部５の四周に間欠的に複数配置されてもよい。
The
本実施形態では、支持部５１は、貫通穴部５を構成する、内寸が大きい第１穴部５２と、該第１穴部５２よりも内寸が小さい第２穴部５３と、の境界の段差により形成される。第１穴部５２は、基板１の挿入側、すなわちカバー３が配置されてヒータが配置される側（上側）に形成される。第２穴部５３は、基板１の挿入側とは反対側、すなわち図２に示されるように蒸着源（あるいはスパッタ源）が配置される側（下側）に形成される。
In the present embodiment, the
支持部５１としては、上述の構成以外にも、例えば貫通穴部５の内壁面から突出する突起によって形成されてもよい。かかる突起は、内周全体に亘って連続して設けられてもよく、周方向に間欠的に複数設けられてもよい。
The
本実施形態のカバー３は、貫通穴部５に収容配置された基板１に接触しないことを特徴とする。すなわち、従来の基板ホルダのように、ホルダ本体に収容配置された基板の表面に基板固定用ワッシャ等が直接接触することがないように構成されている。
The
カバー３は、例えば金属部材で構成される。具体的には、ホルダ本体２と同様の材料で構成される。
The
図１に示されるように、本実施形態のカバー３は、ホルダ本体２に形成された三つの貫通穴部５にそれぞれ収容配置される基板１の、互いに対向する一対の外周部１１に沿って、一対、対向配置される。ただし、これに限定されず、カバー３は、各基板１の四周の外周部１１に沿って四周に四つ配置されてもよい。
As shown in FIG. 1, the
カバー３は、固定部３１と、蓋部３２と、を有する。より詳しくは、本実施形態の一対のカバー３は、それぞれ２つの固定部３１と、これら二つの固定部３１を連結する一つの蓋部３２と、を有する。すなわち、蓋部３２は、三つの基板１の外周部１１に跨って連続して延設される。
The
固定部３１は、貫通穴部５の外周に固定配置される。図１及び図２に示されるように、固定部３１は、平板状であり、後述する固定部材４により、ホルダ本体２上に固定される。
The fixing
図２に示されるように、蓋部３２は、起立部３２１と、突出部３２２と、を有する。
起立部３２１は、上述の固定部３１の端部から起立し、ホルダ本体２の表面に対して垂直に上側に延設される。突出部３２２は、起立部３２１の先端から、貫通穴部５に収容配置された基板１の外周部１１の表面の少なくとも一部を覆うように、基板１の表面に沿って突出して設けられる。
As shown in FIG. 2, the
The
上述の突出部３２２により、貫通穴部５内に収容配置された基板１の飛び出しが防止される。すなわち、基板ホルダ１０に振動等の外力が加わった場合であっても、カバー３の蓋部３２を構成する突出部３２２によって、基板１の基板ホルダ１０からの脱落が回避される。
The
上述の通り、カバー３は、貫通穴部５に収容配置された基板１に接触しない。すなわち、カバー３の突出部３２２と、貫通穴部５に収容配置された基板１の表面との間には、隙間が確保されている。これについては、後段で詳述する。
As described above, the
固定部材４は、カバー３の固定部３１を、ホルダ本体２に固定するための固定部材である。固定部材４は、例えば固定ネジで構成される。固定部材４は、上述の固定部３１に対応して配置される。
The fixing member 4 is a fixing member for fixing the fixing
基板１は、平面視矩形状の四角柱状である。ただし、これに限定されず、貫通穴部５の形状に応じて適宜設定される。また、基板１の表面に形成される膜としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、ガリウム砒素リン、ＡｌＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｌＰ、ＩｎＧａＮ、ＺｎＯ、ＩｎＰ、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム、窒化インジウム、ＣＩＧＳ等の膜が挙げられる。中でも、撮像素子に適用できることから、光電変換機能を有する光電変換膜が好ましく、膜内でアバランシェ増倍現象を生じることから、ＣＩＧＳが特に好ましい。
The
次に、本実施形態に係る基板ホルダ１０の特徴について詳述する。
本実施形態に係る基板ホルダ１０は、基板１の厚みＤｓｕｂと、貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１とが、下記式（１）の関係にある。すなわち、図２に示されるように、基板１の厚みＤｓｕｂが貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１よりも大きいため、基板１の上側部分は、貫通穴部５内に収まらずに突出した状態である。
［数３］
Ｄｓｕｂ＞Ｄ１ ・・・式（１）
Next, the features of the
In the
[Number 3]
Dsub> D1 ・ ・ ・ Equation (1)
また、本実施形態に係る基板ホルダ１０は、ホルダ本体２の表面から蓋部３２（具体的には、突出部３２２）の基板１側の面（下面）までの距離Ｄ２は、基板１の厚みＤｓｕｂ、貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１及び基板１の表面から蓋部３２（具体的には、突出部３２２）の基板１側の面（下面）までの距離Ｄ３を用いて、下記式（２）により表される。
［数４］
Ｄ２＝Ｄｓｕｂ−Ｄ１＋Ｄ３ ・・・式（２）
Further, in the
[Number 4]
D2 = Dsub-D1 + D3 ... Equation (2)
すなわち、上記式（２）及び図２から明らかであるように、本実施形態に係る基板ホルダ１０では、基板１は、ホルダ本体２の貫通穴部５に収容配置されたときに、カバー３の蓋部３２（突出部３２２）が基板１に接触しない状態で固定される。したがって、基板１の表面から蓋部３２（具体的には、突出部３２２）の基板１側の面（下面）までの距離Ｄ３が、基板１と蓋部３２の突出部３２２との間の隙間として存在する。これにより、カバー３の蓋部３２が基板１の表面に接触することがないため、熱逃げが回避できるようになっている。
That is, as is clear from the above formula (2) and FIG. 2, in the
以上の構成を備える基板ホルダ１０は、従来公知の成膜装置に用いられる。成膜装置としては、蒸着装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等の成膜装置が挙げられる。
The
基板ホルダ１０を成膜装置に用いたときの動作及び効果について、蒸着装置に用いたときを例に挙げて説明する。
先ず、基板ホルダ１０の貫通穴部５に基板１を挿入して収容配置した後、固定部材４によりカバー３をホルダ本体２に固定する。次いで、基板１が収容配置された基板ホルダ１０を、蒸着装置内に投入する。このとき、カバー３の蓋部３２が基板１の外周を覆うように配置されているため、振動等により基板１が基板ホルダ１０から脱落することはない。
The operation and effect when the
First, the
次いで、蒸着装置内を真空状態にした後、カバー３側（すなわち、基板ホルダ１０の上側）に設置されたヒータによって、基板ホルダ１０を上側から加熱する。このとき、基板１がカバー３の蓋部３２に接触していないため、ヒータからの輻射熱を基板１に直接的に与えることができる。加えて、カバー３の蓋部３２が基板１の表面に接触していないため、基板１に付加された熱エネルギが逃げるのを回避できる。
Next, after the inside of the vapor deposition apparatus is evacuated, the
次いで、ホルダ本体２に固定されたカバー３とは反対側（すなわち、ヒータにより加熱される面とは逆の面側）に設置された蒸着源によって、ホルダ本体２に設けられた貫通穴部５を通して、基板１への蒸着が実行される。その結果、本実施形態の基板ホルダ１０によれば、特性ムラがなく面内均一性に優れた光電変換膜を成膜することができる。
Next, the through-
また、本実施形態に係る基板ホルダ１０を用いることによって得られる光電変換膜は、特性ムラがなく面内均一性に優れることから、これを適用した撮像デバイスによれば、局所的な光電変換効率のムラがない、安定した撮像特性が得られる。したがって、かかる撮像デバイスを、４Ｋ、８Ｋ等の高精細テレビ方式用の撮像デバイスに好適に用いることができる。
Further, since the photoelectric conversion film obtained by using the
＜第２実施形態＞
図３は、第２実施形態に係る基板ホルダ２０の断面図である。本実施形態に係る基板ホルダ２０は、基板１Ａの厚みが第１実施形態と相違し、これに応じてカバー３Ａの構成が第１実施形態と相違している以外は、第１実施形態と同様の構成である。
<Second Embodiment>
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
図３に示されるように、基板ホルダ２０は、基板１Ａの厚みＤｓｕｂと、貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１との関係が、第１実施形態と相違する。具体的には、本実施形態に係る基板ホルダ２０では、基板１の厚みＤｓｕｂと、貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１とが、下記式（３）の関係にある。すなわち、図３に示されるように、基板１Ａの厚みＤｓｕｂが貫通穴部５の支持部５１までの深さＤ１よりも小さいため、基板１Ａは貫通穴部５内に完全に収まった状態である。
［数５］
Ｄｓｕｂ≦Ｄ１ ・・・式（３）
As shown in FIG. 3, the
[Number 5]
Dsub ≤ D1 ... Equation (3)
また、ホルダ本体２の表面から蓋部３２Ａまでの距離Ｄ２は、０である。すなわち、本実施形態に係る蓋部３２は、固定部３１からそのまま真っすぐ連続して延び、貫通穴部５内に収容配置された基板１Ａの外周部を覆うように突出して設けられる。このとき、ホルダ本体２の表面から蓋部３２Ａまでの距離Ｄ２は、基板の厚みＤｓｕｂ、貫通穴部の支持部までの深さＤ１及び基板の表面から蓋部までの距離Ｄ３を用いて、下記式（４）により表される。
［数６］
Ｄ２＝Ｄ１−Ｄｓｕｂ−Ｄ３ ・・・式（４）
The distance D2 from the surface of the
[Number 6]
D2 = D1-Dsub-D3 ... Equation (4)
すなわち、上記式（４）及び図３から明らかであるように、本実施形態に係る基板ホルダ２０では、基板１Ａは、ホルダ本体２の貫通穴部５に収容配置されたときに、カバー３Ａの蓋部３２Ａが基板１Ａに接触しない状態で固定される。したがって、基板１Ａの表面から蓋部３２Ａの基板１Ａ側の面（下面）までの距離Ｄ３が、基板１Ａと蓋部３２Ａとの間の隙間として存在する。これにより、カバー３Ａの蓋部３２Ａが基板１Ａの表面に接触することがないため、熱逃げが回避できるようになっている。
That is, as is clear from the above formula (4) and FIG. 3, in the
本実施形態では、カバー３Ａの蓋部３２Ａを、固定部３１から真っすぐ連続して延びるものとしたが、これに限定されない。例えば、固定部３１の端部から貫通穴部５内に収容配置された基板１Ａの表面に向かって垂下する垂下部と、該垂下部の先端から基板１Ａの表面に沿って突出する突出部と、から構成してもよい。この場合にも、上述の式（４）を満足するように構成される。
In the present embodiment, the
以上の構成を備える基板ホルダ２０は、第１実施形態に係る基板ホルダ１０と同様に、従来公知の成膜装置に用いることができる。また、本実施形態に係る基板ホルダ２０によれば、第１実施形態に係る基板ホルダ１０と同様の動作及び効果が奏される。
The
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例等に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples and the like.
＜実施例１＞
実施例１では、図１及び図２に示される第１実施形態の基板ホルダを作成し、蒸着装置により、基板の一面にＣＩＧＳ膜を形成した。本実施例では、基板ホルダのホルダ本体及びカバーは、モリブデンで形成した。なお、ヒータによる基板の加熱温度は、５３０℃とした。
<Example 1>
In the first embodiment, the substrate holders of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 were prepared, and a CIGS film was formed on one surface of the substrate by a thin-film deposition apparatus. In this embodiment, the holder body and cover of the substrate holder are made of molybdenum. The heating temperature of the substrate by the heater was 530 ° C.
より詳しくは、実施例１の基板ホルダでは、基板の厚みＤｓｕｂが１．８ｍｍ、貫通穴部の支持部までの深さＤ１が１．０ｍｍ、基板の表面から蓋部までの距離Ｄ３が０．１ｍｍ、ホルダ本体の表面から蓋部までの距離Ｄ２が０．９ｍｍであった。これらの数値は、上述の式（２）の関係を満たすものであった。 More specifically, in the substrate holder of Example 1, the thickness Dsub of the substrate is 1.8 mm, the depth D1 to the support portion of the through hole portion is 1.0 mm, and the distance D3 from the surface of the substrate to the lid portion is 0. The distance D2 from the surface of the holder body to the lid was 0.9 mm. These numerical values satisfy the relationship of the above equation (2).
＜比較例１＞
比較例１では、図３に示される従来の基板ホルダを作成し、蒸着装置により、実施例１と同様の条件で基板の一面にＣＩＧＳ膜を形成した。
<Comparative example 1>
In Comparative Example 1, the conventional substrate holder shown in FIG. 3 was prepared, and a CIGS film was formed on one surface of the substrate by a vapor deposition apparatus under the same conditions as in Example 1.
＜評価＞
実施例１で得られたＣＩＧＳ膜について、平面観察を実施した。図５は、実施例１で得られたＣＩＧＳ膜を示す平面写真である。図５に示されるように、実施例１の基板ホルダを用いて成膜したＣＩＧＳ膜には、ムラが生じていないことが確認された。
<Evaluation>
The CIGS film obtained in Example 1 was subjected to planar observation. FIG. 5 is a plan photograph showing the CIGS film obtained in Example 1. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the CIGS film formed by using the substrate holder of Example 1 had no unevenness.
同様に、比較例１で得られたＣＩＧＳ膜について、平面観察を実施した。図６は、比較例１で得られたＣＩＧＳ膜を示す平面写真である。図６に示されるように、基板固定用ワッシャが存在する付近のＣＩＧＳ膜には、大きなムラが生じていることが確認された。 Similarly, the CIGS film obtained in Comparative Example 1 was subjected to planar observation. FIG. 6 is a plan photograph showing the CIGS film obtained in Comparative Example 1. As shown in FIG. 6, it was confirmed that the CIGS film in the vicinity of the substrate fixing washer had large unevenness.
実施例１で得られたＣＩＧＳ膜について、電流−電圧特性を測定した。図７は、電流−電圧特性を測定するための積層体の断面図である。図７に示されるように、先ず、ガラス基板上に、厚さ１００ｎｍのモリブデン電極、実施例１で得られたＣＩＧＳ膜、厚さ１００ｎｍのＧａ２Ｏ３層、厚さ３０ｎｍのＩＴＯ電極を順次配置した積層体を作製した。次いで、ＩＴＯ電極側から、受光面積０．１４ｃｍ２（２．０ｍｍ×７．０ｍｍ）で光を入射（入射光５５０ｎｍ／５０μＷ）させて、入射側のＩＴＯ電極に正、逆側のモリブデン電極に負の電圧を供給したときの、光応答により生じる電流（Ｉｓ：信号電流）及び光を入射しなくとも生じる偽信号（Ｉｄ：暗電流）の特性を評価した。 The current-voltage characteristics of the CIGS film obtained in Example 1 were measured. FIG. 7 is a cross-sectional view of the laminated body for measuring the current-voltage characteristic. As shown in FIG. 7, first, a molybdenum electrode having a thickness of 100 nm, a CIGS film obtained in Example 1, a Ga 2 O 3 layer having a thickness of 100 nm, and an ITO electrode having a thickness of 30 nm are sequentially placed on a glass substrate. The arranged laminate was prepared. Next, light is incident (incident light 550 nm / 50 μW) from the ITO electrode side with a light receiving area of 0.14 cm 2 (2.0 mm × 7.0 mm), and is applied to the ITO electrode on the incident side and the molybdenum electrode on the opposite side. The characteristics of the current (Is: signal current) generated by the optical response and the false signal (Id: dark current) generated without light incident were evaluated when a negative voltage was supplied.
図８は、実施例１に係る基板ホルダを用いて得られた光電変換膜（ＣＩＧＳ膜）の電流−電圧特性を示す図である。図８に示されるように、実施例１による本発明の基板ホルダを用いて成膜したＣＩＧＳ膜は、電圧の上昇とともにＩｓ−Ｉｄ曲線が上昇していることが分かり、良好な光応答を生じていることが確認できた。すなわち、本発明の基板ホルダによれば、良好な光応答特性を有するＣＩＧＳ膜が得られることが確認できた。 FIG. 8 is a diagram showing the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion film (CIGS film) obtained by using the substrate holder according to the first embodiment. As shown in FIG. 8, in the CIGS film formed by using the substrate holder of the present invention according to Example 1, it was found that the Is-Id curve increased as the voltage increased, and a good optical response was generated. I was able to confirm that. That is, according to the substrate holder of the present invention, it was confirmed that a CIGS film having good optical response characteristics can be obtained.
一方、図９は、比較例１に係る基板ホルダを用いて得られた光電変換膜（ＣＩＧＳ膜）の電流−電圧特性を示す図である。図９に示されるように、比較例１による従来の基板ホルダを用いて成膜したＣＩＧＳ膜は、電圧が上昇してもＩｓ−Ｉｄ曲線は上昇せず変化がないことが分かり、光に対する応答がないことが確認できた。 On the other hand, FIG. 9 is a diagram showing the current-voltage characteristics of the photoelectric conversion film (CIGS film) obtained by using the substrate holder according to Comparative Example 1. As shown in FIG. 9, it was found that the CIGS film formed by using the conventional substrate holder according to Comparative Example 1 did not increase the Is-Id curve even when the voltage increased and did not change, and responded to light. It was confirmed that there was no.
１，１Ａ 基板
２ ホルダ本体
３，３Ａ カバー
４ 固定部材
５ 貫通穴部
１０，２０ 基板ホルダ
３１ 固定部
３２，３２Ａ 蓋部
５１ 支持部
Ｄｓｕｂ 基板の厚み
Ｄ１ 貫通穴部の支持部までの深さ
Ｄ２ ホルダ本体の表面から蓋部までの距離
Ｄ３ 基板の表面から蓋部までの距離
1,
Claims (6)
前記基板が収容配置される貫通穴部を有する平板状のホルダ本体と、
前記貫通穴部の外周に固定配置された固定部と、前記貫通穴部に収容配置された前記基板の外周部の表面の少なくとも一部を覆うように突出する蓋部と、を有するカバーと、を備え、
前記貫通穴部は、内壁面から突出して前記基板の外周部の裏面側から前記基板を支持する支持部を有し、
前記カバーは、前記貫通穴部に収容配置された前記基板に接触しない、基板ホルダ。 A substrate holder for a film forming apparatus that heats a substrate to form a film on the surface of the substrate.
A flat plate-shaped holder body having a through hole for accommodating and arranging the substrate, and
A cover having a fixed portion fixedly arranged on the outer periphery of the through hole portion and a lid portion protruding so as to cover at least a part of the surface of the outer peripheral portion of the substrate accommodated and arranged in the through hole portion. With
The through hole portion has a support portion that projects from the inner wall surface and supports the substrate from the back surface side of the outer peripheral portion of the substrate.
The cover is a substrate holder that does not come into contact with the substrate accommodated and arranged in the through hole portion.
［数１］
Ｄｓｕｂ＞Ｄ１ ・・・式（１）
Ｄ２＝Ｄｓｕｂ−Ｄ１＋Ｄ３ ・・・式（２） When the thickness Dsub of the substrate and the depth D1 of the through hole portion to the support portion are in the relationship of the following formula (1), the distance D2 from the surface of the holder body to the lid portion is the said. The first aspect of the present invention, which is represented by the following formula (2), using the thickness Dsub of the substrate, the depth D1 of the through hole portion to the support portion, and the distance D3 from the surface of the substrate to the lid portion. Board holder.
[Number 1]
Dsub> D1 ・ ・ ・ Equation (1)
D2 = Dsub-D1 + D3 ... Equation (2)
［数２］
Ｄｓｕｂ≦Ｄ１ ・・・式（３）
Ｄ２＝Ｄ１−Ｄｓｕｂ−Ｄ３ ・・・式（４） When the thickness Dsub of the substrate and the depth D1 of the through hole portion to the support portion are in the relationship of the following formula (3), the distance D2 from the surface of the holder body to the lid portion is the said. The first aspect of the present invention, which is represented by the following formula (4), using the thickness Dsub of the substrate, the depth D1 of the through hole portion to the support portion, and the distance D3 from the surface of the substrate to the lid portion. Board holder.
[Number 2]
Dsub ≤ D1 ... Equation (3)
D2 = D1-Dsub-D3 ... Equation (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019168199A JP2021048161A (en) | 2019-09-17 | 2019-09-17 | Substrate holder and film depositing apparatus |
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