JP5225389B2 - プラズマcvd装置、半導体膜の製造方法、薄膜太陽電池の製造方法およびプラズマcvd装置のクリーニング方法 - Google Patents
プラズマcvd装置、半導体膜の製造方法、薄膜太陽電池の製造方法およびプラズマcvd装置のクリーニング方法 Download PDFInfo
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Description
図1は、本発明の実施の形態1にかかる微結晶シリコン膜の製造装置の断面構造を示す模式図である。図1では、微結晶シリコン膜の製造装置により微結晶シリコン膜を製膜している状態を示している。図1に示すように、略直方体形状を有する製膜室4の内部には、被処理基板である透光性絶縁基板2を保持する保持部材である基板ステージ1が設置されている。基板ステージ1は、接地されている。基板ステージ1上には、透光性絶縁基板2が、被製膜面が水平且つ上向きとなるように保持される。
図14は、実施の形態2にかかる微結晶シリコン膜の製造装置の断面構造を示す模式図である。図14では、微結晶シリコン膜の製造装置により微結晶シリコン膜を製膜している状態を示している。実施の形態2にかかる微結晶シリコン膜の製造装置は、図1に示した実施の形態1にかかる微結晶シリコン膜の製造装置において、シャッター9に負の直流バイアス電圧を印加する機能が追加されている。すなわち、図1に示した実施の形態1にかかる微結晶シリコン膜の製造装置において、シャッター9に負の直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部としてバイアス電圧印加用の配線41がシャッター9に接続されている。
図17−1〜図17−4は、実施の形態3にかかる微結晶シリコン膜の製膜方法を説明するための模式図である。実施の形態3にかかる微結晶シリコン膜の製膜方法では、実施の形態1にかかる微結晶シリコン膜の製造装置を用いた場合について説明する。
図19は、本発明の実施の形態4にかかる微結晶シリコン膜の製造装置で製膜室をクリーニングする方法を説明するための模式図であり、実施の形態4にかかる微結晶シリコン膜の製造装置の断面構造を示す模式図である。図19は、実施の形態4にかかる微結晶シリコン膜の製造装置で製膜室4をクリーニングしている状態を示している。実施の形態4にかかる微結晶シリコン膜の製造装置は、図14に示した実施の形態2にかかる微結晶シリコン膜の製造装置において、製膜室4の内部の壁及びシャワーヘッド5のクリーニングを行う機能が追加されている。
2 透光性絶縁基板
3 微結晶シリコン膜
4 製膜室
5 シャワーヘッド
6 配管
6a バルブ
7 製膜前駆体
8 ラジカル生成室
9 シャッター
10 配管
10a バルブ
11 電源
12 マイクロ波
13 窓部
14 マイクロ波プラズマ
15 水素ラジカル
16 電磁石
17 電源
18 排気管
21 モジュール
22 透光性絶縁基板
23 透明電極層
24 P型微結晶シリコン膜(μc−Si膜)
25 I型微結晶シリコン膜(μc−Si膜)
26 N型微結晶シリコン膜(μc−Si膜)
27 光電変換層
28 裏面電極層
31 モジュール
41 バイアス電圧印加用の配線
42 水素イオン
51 水素パッシベーション処理された微結晶シリコン初期膜
51a 微結晶シリコン初期膜
52 微結晶シリコンバルク部
53 水素パッシベーション処理が実施された微結晶シリコンバルク部
54 クリーニングガス供給配管
55 クリーニングガスプラズマ
56 フッ素原子ラジカル
57 製膜室の内壁に付着した残膜
58 シャワーヘッドに付着した残膜
59 シャッターへの直流バイアス印加電源
60 クリーニングガスイオン
61 シャッター上板
62 シャッター下板
63 穴
64 穴
65 シャッターオーリング
Claims (13)
- 製膜室と、
前記製膜室内に設置された被処理基板を保持する保持部材と、
前記製膜室内に設置され前記保持部材に対向して、原料ガスを供給するとともに前記原料ガスのプラズマを発生させるシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドに対して前記保持部材と反対側に設置されて処理ガスのラジカルを生成するラジカル生成室と、
前記シャワーヘッドと前記ラジカル生成室との間に設けられた開閉自在のシャッターと、
前記ラジカル生成室と前記シャワーヘッドとを仕切るとともに複数個の開口部を有する壁と、
前記複数個の開口部が全て前記シャッターにより開閉される機構と、
を備え、
前記複数個の開口部は前記壁において前記保持部材と同等以上のサイズの領域に分布し、
前記保持部材に保持された前記被処理基板の面方向において前記シャッターと前記シャワーヘッドの縦方向および横方向の寸法が前記保持部材の縦方向および横方向の寸法よりも大きいこと、
を特徴とするプラズマCVD装置。 - 前記ラジカル生成室のサイズが前記保持部材のサイズよりも大きいこと、
を特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装置。 - 前記シャッターに直流バイアス電圧を印加するバイアス電圧印加部を備えること、
を特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装置。 - 前記ラジカル生成室では、プラズマによりラジカル原料ガスを解離させて前記ラジカルを生成させること、
を特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装置。 - 前記シャッターを閉めた状態で前記製膜室内に原料ガスを供給し、前記原料ガスのプラズマを発生させて前記プラズマにより前記原料ガスを分解して前記被処理基板の表面に膜を堆積させて製膜を行った後、前記ラジカル生成室で生成したラジカルを前記シャッターを開いて前記製膜室に導入すること、
を特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装置。 - 前記製膜室内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記ラジカル生成室に供給するクリーニングガス供給部と、前記シャッターへの直流バイアス印加電源とを備え、
前記ラジカル生成室においてプラズマにより前記クリーニングガスを解離させてクリーニングガスのラジカルを生成させること、
を特徴とする請求項1に記載のプラズマCVD装置。 - 製膜室と、前記製膜室内に設置された被処理基板を保持する保持部材と、前記製膜室内に設置され前記保持部材に対向して、原料ガスを供給するとともに前記原料ガスのプラズマを発生させるシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに対して前記保持部材と反対側に設置されて処理ガスのラジカルを生成するラジカル生成室と、前記シャワーヘッドと前記ラジカル生成室との間に設けられた開閉自在のシャッターと、前記ラジカル生成室と前記シャワーヘッドとを仕切るとともに複数個の開口部を有する壁と、前記複数個の開口部が全て前記シャッターにより開閉される機構と、を備え、前記複数個の開口部は前記壁において前記保持部材と同等以上のサイズの領域に分布し、前記保持部材に保持された前記被処理基板の面方向において前記シャッターと前記シャワーヘッドの縦方向および横方向の寸法が前記保持部材の縦方向および横方向の寸法よりも大きいプラズマCVD装置を用いた半導体膜の製造方法であって、
真空雰囲気の前記製膜室内において前記保持部材に前記被処理基板を保持した状態で前記シャッターを閉じ、前記被処理基板の被製膜面に向けて前記原料ガスを供給しながら前記原料ガスのプラズマを発生させて前記プラズマにより前記原料ガスを分解して前記被製膜面に堆積させることで前記被製膜面に前記半導体膜を製膜する第1工程と、
前記ラジカル生成室にラジカル原料ガスを導入してプラズマによりラジカルを生成した後に前記シャッターを開き、前記ラジカルを前記シャワーヘッドを介して前記製膜室内に導入し、真空雰囲気において前記半導体膜の表面の全面に対して前記ラジカルを照射する第2工程と、
を含むことを特徴とする半導体膜の製造方法。 - 前記第2工程では、前記シャッターに直流バイアス電圧を印加した状態で前記ラジカルを前記シャワーヘッドを介して前記製膜室内に導入すること、
を特徴とする請求項7に記載の半導体膜の製造方法。 - 前記第1工程では、前記半導体膜として微結晶シリコン膜を製膜し、
前記第2工程では、前記ラジカルとして水素ラジカルを前記微結晶シリコン膜に照射してパッシベーション処理を実施すること、
を特徴とする請求項7に記載の半導体膜の製造方法。 - 前記第1工程の途中で前記微結晶シリコン膜の製膜を中断し、前記第2工程のパッシベーション処理を実施し、再度前記第1工程の前記微結晶シリコン膜の製膜を実施し、前記微結晶シリコン膜の製膜が終了した後に再度前記第2工程のパッシベーション処理を実施すること、
を特徴とする請求項9に記載の半導体膜の製造方法。 - 透光性絶縁基板上に、透明導電膜からなる第1の電極層と、P型微結晶シリコン膜とI型微結晶シリコン膜とN型微結晶シリコン膜とが積層されてなり光電変換を行う光電変換層と、光を反射する導電膜からなる第2の電極層と、がこの順で積層された薄膜太陽電池の製造方法であって、
前記透光性絶縁基板上に、第1の電極層を形成する第1工程と、
前記第1の電極層上に、前記P型微結晶シリコン膜と前記I型微結晶シリコン膜と前記N型微結晶シリコン膜とを順次製膜して前記光電変換層を形成する第2工程と、
前記光電変換層上に、前記第2の発電層を形成する第3工程と、
を含み、
前記第2工程では、
製膜室と、前記製膜室内に設置された被処理基板を保持する保持部材と、前記製膜室内に設置され前記保持部材に対向して、原料ガスを供給するとともに前記原料ガスのプラズマを発生させるシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに対して前記保持部材と反対側に設置されて処理ガスのラジカルを生成するラジカル生成室と、前記シャワーヘッドと前記ラジカル生成室との間に設けられた開閉自在のシャッターと、前記ラジカル生成室と前記シャワーヘッドとを仕切るとともに複数個の開口部を有する壁と、前記複数個の開口部が全て前記シャッターにより開閉される機構と、を備え、前記複数個の開口部は前記壁において前記保持部材と同等以上のサイズの領域に分布し、前記保持部材に保持された前記被処理基板の面方向において前記シャッターと前記シャワーヘッドの縦方向および横方向の寸法が前記保持部材の縦方向および横方向の寸法よりも大きいプラズマCVD装置を用いて、真空雰囲気中において前記シャワーヘッドを介して前記原料ガスを供給して前記I型微結晶シリコン膜を製膜した後に、引き続き真空雰囲気中において前記I型微結晶シリコン膜の上部から前記I型微結晶シリコン膜の全面に対して前記ラジカル生成室で生成した水素ラジカルを前記シャワーヘッドを介して照射してパッシベーション処理を実施すること、
を特徴とする薄膜太陽電池の製造方法。 - 前記I型微結晶シリコン膜の製膜を途中で中断して前記パッシベーション処理を実施した後、再度前記I型微結晶シリコン膜の製膜を実施し、前記I型微結晶シリコン膜の製膜が終了した後に再度前記パッシベーション処理を実施すること、
を特徴とする請求項11に記載の薄膜太陽電池の製造方法。 - 製膜室と、前記製膜室内に設置された被処理基板を保持する保持部材と、前記製膜室内に設置され前記保持部材に対向して、原料ガスを供給するとともに前記原料ガスのプラズマを発生させるシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに対して前記保持部材と反対側に設置されて処理ガスのラジカルを生成するラジカル生成室と、前記シャワーヘッドと前記ラジカル生成室との間に設けられた開閉自在のシャッターと、前記ラジカル生成室と前記シャワーヘッドとを仕切るとともに複数個の開口部を有する壁と、前記複数個の開口部が全て前記シャッターにより開閉される機構と、前記製膜室内をクリーニングするためのクリーニングガスを前記ラジカル生成室に供給するクリーニングガス供給部と、前記シャッターへの直流バイアス印加電源とを備え、前記複数個の開口部は前記壁において前記保持部材と同等以上のサイズの領域に分布し、前記保持部材に保持された前記被処理基板の面方向において前記シャッターと前記シャワーヘッドの縦方向および横方向の寸法が前記保持部材の縦方向および横方向の寸法よりも大きいプラズマCVD装置のクリーニング方法であって、
前記シャッターを閉じた状態で前記ラジカル生成室に前記クリーニングガスを供給してプラズマにより前記クリーニングガスを解離してクリーニングガスのラジカルを生成し、前記直流バイアス印加電源により前記シャッターに直流バイアス電圧を印加するとともに前記シャッターを開いて前記クリーニングガスのラジカルを前記シャワーヘッドを介して前記製膜室の内部に導入し、前記ラジカルにより前記製膜室の内部に付着した残膜を除去すること、
を特徴とするプラズマCVD装置のクリーニング方法。
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