JP5303973B2 - Thin film manufacturing apparatus and thin film manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は薄膜製造装置および薄膜製造方法に関し、特に、薄膜光電変換素子などの製造方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method, and is particularly suitable when applied to a manufacturing method of a thin film photoelectric conversion element or the like.
薄膜光電変換素子を生産性よく製造する方法として、長尺の高分子材料あるいはステンレス鋼などの金属からなる可撓性基板上に、a−Siを主材料とした光電変換層を含む各層を形成する方法がある。ここで、長尺の可撓性基板上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動する可撓性基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室内で停止させた可撓性基板上に成膜した後、成膜の終わった可撓性基板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式とがある。 As a method for producing a thin film photoelectric conversion element with high productivity, each layer including a photoelectric conversion layer mainly composed of a-Si is formed on a flexible substrate made of a long polymer material or a metal such as stainless steel. There is a way to do it. Here, as a method of forming a plurality of layers on a long flexible substrate, a roll-to-roll method of forming a film on a flexible substrate moving in each film formation chamber, and a stop in the film formation chamber are used. There is a stepping roll method in which after forming a film on a flexible substrate, the flexible substrate portion after film formation is sent out of the film formation chamber.
従来のこの種の成膜装置では、可撓性基板面を水平にして搬送が行われるが、装置の設置スペースを節減するために、可撓性基板面を鉛直にして搬送する方法が提案されている。さらに、一つの薄膜光電変換素子製造装置での成膜効率を上げるために、複数の可撓性基板を並行して搬送し、それぞれの可撓性基板面上に成膜することも知られている。
ここで、可撓性基板面上にa−Siを効率よく成膜する方法として、プラズマCVDを用いる方法がある。このプラズマCVDでは、チャンバ内を排気しながら、チャンバ内に原料ガスを導入し、電極間に高周波電圧を印加することにより、チャンバ内にプラズマを発生させ、チャンバ内の可撓性基板の面上にa−Si系の薄膜を形成することができる。
In this type of conventional film forming apparatus, the transfer is performed with the flexible substrate surface horizontal, but in order to save the installation space of the apparatus, a method of transferring the substrate with the flexible substrate surface vertical has been proposed. ing. Furthermore, in order to increase the film formation efficiency in one thin film photoelectric conversion element manufacturing apparatus, it is also known that a plurality of flexible substrates are transported in parallel and formed on each flexible substrate surface. Yes.
Here, as a method for efficiently forming a-Si on the flexible substrate surface, there is a method using plasma CVD. In this plasma CVD, a raw material gas is introduced into the chamber while evacuating the chamber, and a high-frequency voltage is applied between the electrodes to generate plasma in the chamber, on the surface of the flexible substrate in the chamber. In addition, an a-Si-based thin film can be formed.
また、特許文献1には、サセプタと対向する部分の反応管内壁に不所望な反応生成物が堆積し、反応生成物がフレーク状となった場合、熱膨張係数の差による膨張/収縮のストレスで反応生成物が剥れてGaAs基板が汚染されるのを防止するために、反応管周囲に配置してサセプタを電磁誘導により加熱する高周波コイルを設ける方法が開示されている。
しかしながら、プラズマCVDでは、原料ガスが排気ポートを介して排気される時に冷やされ、チャンバ内壁に不所望な反応生成物が付着する。そして、チャンバ内壁に付着した反応生成物が剥離すると、チャンバの底に落下して反応生成物が堆積することから、原料ガスの排気経路が反応生成物にて撹乱され、可撓性基板の面上に形成される薄膜の膜厚均一性が悪化するという問題があった。 However, in plasma CVD, when the source gas is exhausted through the exhaust port, it is cooled, and unwanted reaction products adhere to the inner wall of the chamber. When the reaction product attached to the inner wall of the chamber peels off, it falls to the bottom of the chamber and deposits the reaction product, so that the exhaust path of the source gas is disturbed by the reaction product and the surface of the flexible substrate There has been a problem that the film thickness uniformity of the thin film formed thereon deteriorates.
一方、特許文献1に開示された方法では、サセプタと対向する部分の反応管内壁に不所望な反応生成物が堆積するのを防止するため、電磁誘導によりサセプタを加熱することから、プラズマCVD装置に適用した場合、プラズマを発生させる電極に高周波ノイズが重畳され、チャンバ内で発生されたプラズマが不安定になるという問題があった。
そこで、本発明の目的は、チャンバ内で発生されたプラズマに悪影響を及ぼすことなく、チャンバの底に堆積する反応生成物を減らすことが可能な薄膜製造装置および薄膜製造方法を提供することである。
On the other hand, in the method disclosed in Patent Document 1, since the susceptor is heated by electromagnetic induction in order to prevent unwanted reaction products from being deposited on the inner wall of the reaction tube facing the susceptor, a plasma CVD apparatus is used. When applied to the above, there is a problem that high-frequency noise is superimposed on an electrode for generating plasma, and the plasma generated in the chamber becomes unstable.
Therefore, an object of the present invention is to provide a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method capable of reducing reaction products deposited on the bottom of the chamber without adversely affecting the plasma generated in the chamber. .
上述した課題を解決するために、請求項1記載の薄膜製造装置によれば、内部を外界と隔離するチャンバと、前記チャンバ内を排気する排気ポートと、前記チャンバ内に原料ガスを導入するガス導入管と、前記チャンバ内にプラズマを発生させる電極と、前記チャンバの排気側の内壁または底部に設けられ、前記チャンバの排気側の内壁から剥離した反応生成物を受ける反応生成物受けとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, according to the thin film manufacturing apparatus of claim 1, a chamber that isolates the interior from the outside, an exhaust port that exhausts the interior of the chamber, and a gas that introduces a source gas into the chamber An introduction pipe, an electrode for generating plasma in the chamber, and a reaction product receiver that is provided on an inner wall or bottom of the exhaust side of the chamber and receives a reaction product separated from the inner wall of the exhaust side of the chamber. It is characterized by that.
また、請求項3記載の薄膜製造方法によれば、内部を外界と隔離するチャンバ内に可撓性基板を搬送する工程と、前記チャンバ内に原料ガスを導入しながら、前記チャンバ内にプラズマを発生させるとともに、前記チャンバの排気側の内壁から剥離した反応生成物を、前記チャンバの排気側の内壁または底部に設けられた反応生成物受けで受ながら、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程とを備えることを特徴とする。 According to the thin film manufacturing method of claim 3, the step of transporting the flexible substrate into a chamber that isolates the interior from the outside, and the introduction of a source gas into the chamber while plasma is introduced into the chamber. The reaction product that is generated and peeled from the inner wall on the exhaust side of the chamber is received by the reaction product receiver provided on the inner wall or bottom of the exhaust side of the chamber, and is formed on the film formation surface of the flexible substrate. And a step of forming a film.
以上説明したように、本発明によれば、チャンバ内壁に付着した反応生成物が成膜中に剥離した場合においても、その反応生成物を反応生成物受けにて受けることが可能となる。また、反応生成物受けの許容量を超えた場合には、反応生成物を排気ポートに排出することが可能となる。このため、原料ガスが排気される時に冷やされ、チャンバ内壁に不所望な反応生成物が付着した場合においても、チャンバの底に堆積する反応生成物を減らすことが可能となり、チャンバの底に堆積した反応生成物にて原料ガスの排気経路が撹乱されるのを抑制することが可能となることから、可撓性基板の面上に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。 As described above, according to the present invention, even when the reaction product adhering to the inner wall of the chamber is peeled off during film formation, the reaction product can be received by the reaction product receiver. In addition, when the allowable amount of the reaction product is exceeded, the reaction product can be discharged to the exhaust port. For this reason, even when an undesired reaction product adheres to the inner wall of the chamber because it is cooled when the source gas is exhausted, it is possible to reduce the reaction product that accumulates on the bottom of the chamber, and deposits on the bottom of the chamber Since it is possible to suppress the disturbance of the exhaust path of the source gas by the reaction product, it is possible to improve the film thickness uniformity of the thin film formed on the surface of the flexible substrate It becomes.
以下、本発明の実施形態に係る薄膜製造装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る薄膜製造装置の概略構成を示す断面図である。
図1において、チャンバ11には、チャンバ11内にプラズマを発生させる高電圧電極13および接地電極17が対向配置され、高電圧電極13および接地電極17は支持部材19、20をそれぞれ介してチャンバ11内に支持され、高電圧電極13は高周波電圧を発生させる高周波電源16に接続されている。また、チャンバ11には、チャンバ11内を排気する排気ポート12が設けられるとともに、チャンバ11内に原料ガスを導入するガス導入管15が設けられている。なお、高電圧電極13は、ガス導入管15を介して導入された原料ガスをチャンバ11内に噴出するシャワー電極を用いることができる。また、接地電極17には、接地電極17を加熱するヒータ18が内蔵されている。なお、成膜時には、基板21が接地電極17と接触して加熱されるようになっている。
Hereinafter, a thin film manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a thin film manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, a
また、チャンバ11の排気側の内壁には、チャンバ11の排気側の内壁から剥離した反応生成物22を受ける反応生成物受け14が設けられている。ここで、反応生成物受け14は、反応生成物22の付着量の多い部分の直下に設けることが好ましく、例えば、排気ポート12の周囲などに重点的に配置することができる。また、反応生成物受け14は、チャンバ11から脱着自在に取り付けられるようにすることが好ましい。
A
そして、可撓性基板21の面上にa−Si系の薄膜を形成する場合、可撓性基板21をチャンバ11内に搬送する。そして、排気ポート12を介してチャンバ11内を排気しながら、ガス導入管15を介してチャンバ11内に原料ガスを導入し、高電圧電極13に高周波電圧を印加することにより、高電圧電極13と接地電極17との間にプラズマを発生させ、チャンバ11内の可撓性基板21の面上にa−Si系の薄膜を形成することができる。なお、可撓性基板21としては、例えば、ポリイミドフィルムやポリエチレンフィルムなどを用いることができる。
Then, when forming a thin film of a-Si based on the surface of the
ここで、排気ポート12を介してチャンバ11内を排気すると、原料ガスが排気される時に冷やされ、チャンバ11の内壁に不所望な反応生成物22が付着する。例えば、可撓性基板21の面上にa−Si系の薄膜を形成する場合、反応生成物22としてシリコンパウダーがチャンバ11の内壁に付着する。そして、チャンバ11の内壁に付着した反応生成物22が成膜中に剥離すると、その反応生成物22は反応生成物受け14に溜まり、反応生成物受け14に溜まった反応生成物22は成膜終了に廃棄することができる。このため、チャンバ11の底に堆積する反応生成物22を減らすことができ、チャンバ11の底に堆積した反応生成物22にて原料ガスの排気経路が撹乱されるのを抑制することが可能となることから、可撓性基板21の面上に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
Here, when the inside of the
図2は、本発明の第2実施形態に係る薄膜製造装置の概略構成を示す断面図である。なお、図1の構成と同一部分については同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
図2において、チャンバ11の排気側の底面には、チャンバ11の排気側の内壁から剥離した反応生成物22を受ける反応生成物受け24が設けられている。ここで、反応生成物受け24は、反応生成物22の付着量の多い部分の直下に設けることが好ましい。また、反応生成物受け24は、チャンバ11から脱着自在に取り付けられるようにすることが好ましい。さらに、反応生成物受け24をチャンバ11の底に取り付ける場合、原料ガスの排気の妨げにならないように、経路反応生成物22を通過させる穴をチャンバ11の底に形成し、その穴の下に反応生成物受け24を配置することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a thin film manufacturing apparatus according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same part as the structure of FIG. 1, and detailed description is abbreviate | omitted.
In FIG. 2, a
そして、チャンバ11の内壁に付着した反応生成物22が成膜中に剥離すると、その反応生成物22は反応生成物受け24に溜まり、反応生成物受け24に溜まった反応生成物22は成膜終了に廃棄することができる。このため、チャンバ11の底に堆積する反応生成物22を減らすことができ、チャンバ11の底に堆積した反応生成物22にて原料ガスの排気経路が撹乱されるのを抑制することが可能となることから、可撓性基板21の面上に形成される薄膜の膜質を向上させることが可能となる。
When the
なお、図示はしないが、反応生成物受けの形状としては、例えば、パチンコで用いられるチューリップのような形状とすることにより、広範囲に渡って付着した反応生成物を排気ポートに誘導することができる。 Contact name, although not shown, as the reaction products accepted shape, for example, by shaped like a tulip used in pachinko, induces the reaction product adhering extensively exhaust port be able to.
そして、チャンバの排気側の内壁から剥離した反応生成物を、反応生成物受けを介して排気ポートに誘導させながら、可撓性基板の成膜面に成膜を行うことができる。
これにより、反応生成物受けで反応生成物を受けることが可能な許容量を超えた場合には、反応生成物を排気ポートに排出することが可能となり、チャンバの底に堆積した反応生成物にて原料ガスの排気経路が撹乱されるのを抑制することが可能となることから、可撓性基板の面上に形成される薄膜の膜厚均一性を向上させることが可能となる。
Then, the reaction product was peeled from the inner wall of the exhaust side of Chang bar, while inducing the exhaust port through the reaction product accepted, it is possible to form a film on the deposition surface of the flexible base plate .
Thus, when it exceeds an allowable amount that can undergo a reaction product in the reaction products accepted, it becomes possible to discharge the reaction product in the exhaust port, and deposited on the bottom of Chang Ba reaction since the exhaust passage of the raw material gas can be suppressed from being disturbed Te to the product, and can improve the film thickness uniformity of the thin film formed on a surface of the flexible base plate Become.
本発明の薄膜製造装置は、a−Siなどの薄膜光電変換素子の製造方法に好適に利用することができ、特に、長尺の可撓性基板上に複数の層が形成される薄膜素子の製造方法に広く用いることができる。 The thin film manufacturing apparatus of the present invention can be suitably used for a manufacturing method of a thin film photoelectric conversion element such as a-Si, and in particular, a thin film element in which a plurality of layers are formed on a long flexible substrate. It can be widely used in manufacturing methods.
11 チャンバ
12 排気ポート
13 高電圧電極
14、24、25 反応生成物受け
15 ガス導入管
16 高周波電源
17 接地電極
18 ヒータ
19、20 支持部材
21 可撓性基板
22 反応生成物
11
Claims (3)
内部を外界と隔離するチャンバと、
鉛直方向に配置した可撓性基板の表面に対向する前記チャンバの内壁において前記内部と連通するように貫通され、前記チャンバ内を排気する排気ポートと、
前記チャンバ内に原料ガスを導入するガス導入管と、
前記チャンバ内にプラズマを発生させる電極と、
前記チャンバの内壁または、前記チャンバの底部に設けられ、前記チャンバの排気側の内壁から剥離した反応生成物を受ける反応生成物受けとを備えることを特徴とする薄膜製造装置。 A thin film manufacturing apparatus for forming a thin film on the surface of a flexible substrate arranged in a vertical direction,
A chamber that isolates the interior from the outside,
An exhaust port that passes through the inner wall of the chamber facing the surface of the flexible substrate disposed in the vertical direction so as to communicate with the interior, and exhausts the interior of the chamber;
A gas introduction pipe for introducing a source gas into the chamber;
An electrode for generating plasma in the chamber;
A thin film manufacturing apparatus comprising: a reaction product receiver provided on an inner wall of the chamber or a bottom portion of the chamber and receiving a reaction product separated from an inner wall on the exhaust side of the chamber.
前記チャンバ内に原料ガスを導入しながら、前記チャンバ内にプラズマを発生させるとともに、前記可撓性基板の表面に対向する内壁から剥離した反応生成物を、前記チャンバの内壁、または底部に設けられた反応生成物受けで受けながら、前記可撓性基板の成膜面に成膜を行う工程とを備えることを特徴とする薄膜製造方法。 Transporting a flexible substrate disposed vertically in a chamber that isolates the interior from the outside;
While introducing a source gas into the chamber, plasma is generated in the chamber, and a reaction product separated from an inner wall facing the surface of the flexible substrate is provided on the inner wall or bottom of the chamber. And a step of forming a film on the film forming surface of the flexible substrate while receiving the reaction product.
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