JP5517509B2 - 真空処理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、本発明は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて基板に処理(ドライエッチングも含む)を行う真空処理装置に関する。
一般的に、薄膜太陽電池の生産性を向上させるためには、高品質なシリコン薄膜を、高速に、かつ、大面積で製膜することが重要である。このような高速かつ大面積な製膜を行う方法としては、プラズマCVD(化学気相成長)法による製膜方法が知られている。
例えば、薄膜シリコン太陽電池の基本的な材料であるアモルファスシリコン膜は、SiHガス、又は、SiHガスと、水素ガスとの混合気体を原料として、プラズマCVD法により製作されている。アモルファスシリコン膜は単層で用いられる場合があるとともに、微結晶シリコンとの2層タンデムとして、さらには、3層化構造としても用いられるものである。そのため、アモルファスシリコン膜の性能は、積層型の薄膜シリコン太陽電池全体の性能に大きな影響を与えると考えられている。
その一方で、アモルファスシリコン膜を有する太陽電池(以下、「a−Si太陽電池」と表記する。)には、光劣化による性能低下が生じることが知られている。さらに、アモルファスシリコン膜を高速に製膜した場合には光劣化の程度が増大するため、光劣化による性能低下後におけるa−Si太陽電池の安定化性能は、大幅に低下していた。
この問題により、a−Si太陽電池におけるアモルファスシリコン膜の製膜速度を上げることが難しいという問題があった。
光劣化が発生する原因の一つとして、SiHが過剰分解されることにより生成された多分子Si(Siナノクラスター)がアモルファスシリコン膜に混入することが報告されている。
アモルファスシリコン膜への多分子Siの混入を防止する方法の一つとして、プラズマの生成に用いられる周波数を、従来のRF帯(13MHz)からVHF帯(数十MHz)に変更する方法が知られている。VHF帯の周波数を用いてプラズマを生成することにより、アモルファスシリコン膜の製膜速度が向上されるとともに、光劣化の抑制が図られる。
しかしながら、VHF帯の周波数を用いたアモルファスシリコン膜の製膜では、光劣化を抑制できるものの十分ではなく、a−Si太陽電池において許容範囲を超える性能低下が起きていた。
その一方で、Siナノクラスターの基と考えられるSiHラジカルの寿命が短い、すなわち母ガスとの反応性が高いことを利用し、性能低下を抑制したa−Si太陽電池の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
具体的には、平行平板電極であるカソードと、メッシュ状の電極との間にプラズマが生成され、そのプラズマが生成された領域をガス分解領域として、メッシュ状の電極から離れた位置に基板が配置されている。
このようにすることで、SiHラジカルが基板に拡散するまでに、SiHラジカルと母ガスとが反応し、Siナノクラスターがアモルファスシリコン膜に混入しにくくなる。
その結果、当該製造方法により製造されたアモルファスシングルセルにおいて、光劣化後の安定化効率が9.3%になるという極めて高い性能が実現されている。
さらに、母ガスなどの流れを利用して、性能低下を抑制したa−Si太陽電池の製造方法の提案されている(例えば、非特許文献1および2参照。)。
具体的には、筒型の筐体の内部にホロー電極型のプラズマ生成部が配置され、筐体の一方の端部には、プラズマ生成部に向って母ガスを噴出させるガス供給部が配置されている。その一方で、筐体の他方の端部は、真空ポンプと接続され真空引きが行われている。基板は、プラズマ生成部とともにガス供給部を間に挟む位置に配置されている。
このようにすることで、ガス供給部から供給された母ガスは、プラズマ生成部を介して真空ポンプに吸引される。すると、プラズマ生成部において生成されたSiナノクラスターも、同様に真空ポンプに吸引される。そのため、Siナノクラスターが基板上のアモルファスシリコン膜に混入しにくくなる。
特開2006−19593号公報
古閑一憲,佐藤宙,中村誠William,宮原弘臣,松崎秀文,白谷正治著、「シランホロー放電を用いたa−Si:H堆積への水素希釈の効果」、第25回「プラズマプロセシング研究会」プロシーディングス、2008年1月23日、p.93−94 W.M.Nakamura,D.Shimokawa,H.Miyahara,K.Koga,and M.Shiratani,Spatial Profile of Deposition Rate of a−Si:H Films in Multi−Hollow Discharge Plasma Chemical Vapor Deposition,Transactions of the Materials Research Society of Japan,32[2],2007,p.469−472
しかしながら、上述の特許文献1に記載の技術では製膜速度が遅いため、現実のa−Si太陽電池の製造に用いることは困難であるという問題があった。
上述の非特許文献1および2に記載の技術では、製膜処理が施される基板の面積の大型化を図りにくいという問題があった。
これは、孔を多数開けた電極に60MHzの超高周波数を印加して孔部にホロー放電を起こさせる方法では、超高周波を用いるがために定在波の影響で電極上の電界が不均一になり、また均一な電界が出来たとしても多数の孔の中で安定して均一なホロー放電を維持することは非常に困難なためである。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製膜される膜の高品質化を図るとともに、大面積化および製膜速度の高速化を図ることができる真空処理装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の真空処理装置は、互いに対向して配置され、間にプラズマを生成するリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、前記リッジ電極に向かって前記プラズマの形成に用いられる母ガスを供給するガス供給部と、前記プラズマによる処理が施される基板を載置する基板支持台と、少なくとも前記放電室、前記ガス供給部および前記基板支持台を内部に収納する減圧容器と、記減圧容器内部の圧力を低減させる排気部と、を有し、前記減圧容器には、前記排気部と連通する開口が設けられ、前記放電室が前記基板支持台と前記開口との間に挟まれ、前記放電室には、前記ガス供給部および前記排気部により、前記基板から遠ざかる方向への流れが形成されることを特徴とする。
本発明によれば、ガス供給部から一対のリッジ電極に向って母ガスが供給されるとともに、排気部により減圧容器内の流体が排気されるため、放電室の内部には、全体として、基板から遠ざかる流れが形成される。そのため、一対のリッジ電極の間でプラズマが生成されると同時に生成される異物(母ガスがSiHガスの場合には、Siナノクラスターなど)は、当該流れによって、減圧容器から排気部に流入する。
その一方で、生成された寿命の長いラジカルは拡散により基板に向かって移動するため、基板に処理が施される。
さらに、リッジ導波管の特性により、一対のリッジ電極の間では電界強度分布が均一になる。さらに、リッジ導波管を用いることにより、電界強度分布が均一化された領域を容易に大面積化できる。
そのため、基板に対して均一なプラズマを広い範囲に生成することができる。
上記発明においては、高周波電力を前記放電室に供給する電源と、内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、がさらに設けられ、前記減圧容器の内部には前記変換部も収納されていることが望ましい。
本発明によれば、放電室および放電室と隣接する変換部の全体が減圧容器の内部に配置されているため、放電室および変換部自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、放電室および変換部自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、放電室および変換部の構成を簡素にすることができ、構成の自由度が高くなる。
上記発明においては、高周波電力を前記放電室に供給する電源と、内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、がさらに設けられ、前記変換部は前記減圧容器の外部に配置され、前記放電室と前記変換部との間には、前記減圧容器の内部の減圧状態を保つ窓部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、放電室が減圧容器の内部に配置されているため、放電室自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、放電室自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、放電室の構成を簡素にすることができ、構成の自由度が高くなる。
さらに、放電室および変換部の全体を減圧容器の内部に配置した場合と比較して、減圧容器の容積を小さくできる。そのため、減圧容器の内部における減圧状態の維持が容易となる。
その一方で、変換部は大気圧状態の下に置かれるため、減圧状態の下に置かれる放電室と比較して放電が発生しにくくなる。そのため、プラズマを生成する一対のリッジ電極の間でのみ放電を発生させやすくなる。
上記発明においては、前記減圧容器は、前記基板を相対移動可能に配置するとともに、前記基板を前記減圧容器に出入りさせる一対の開口部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、一対の開口部の一方から、一対のリッジ電極の間に基板を搬入させて、基板に対してプラズマ処理を施すことができる。さらに、プラズマ処理が施された基板を一対の開口部の他方から搬出させることができる。
これにより、基板の搬入、基板へのプラズマ処理、基板の搬出を連続して行うことができる。そのため、一対のリッジ電極よりも大きな面積を有する基板に対して連続してプラズマ処理を施すことができ、生産性の向上を図ることができる。
さらに、プラズマの分布が不均一であっても、基板を移動させながらプラズマ処理を施すことにより、基板には均一なプラズマ処理が施されることになる。
その一方で、プラズマが形成される放電室の内部と、基板が移動する領域とは離れているため、基板の移動によるプラズマの乱れが生じることがない。
上記発明においては、前記減圧容器の内部における、前記放電室と、前記排気部と連通する前記開口と、の間には、前記排気部に排気される流体の流量を調節する調節部が設けられていることが望ましい。
本発明によれば、減圧容器の内部は、調節部によって、放電室、ガス供給部、および、基板が配置された領域と、排気部と連通された領域とに分けられる。そして、放電室等が配置された領域から、排気部と連通された領域に流入する流体の流量は、調節部によって調節される。
その結果、基板に対するプラズマ処理が行われる放電室等が配置された領域における減圧状態は、排気部および調節部により均一に保たれる。
本発明の真空処理装置によれば、減圧容器の内部に、基板、ガス供給部および放電室がこの順に配置され、減圧容器におけるガス供給部とともに放電室を間に挟む位置において排気部が連通されているため、製膜される膜の高品質化を図るとともに、大面積化および製膜速度の高速化を図ることができるという効果を奏する。
本発明の第1の実施形態に係る製膜装置の概略構成を説明する模式図である。 図1のプロセス室の構成を説明する部分断面視図である。 図1の第1変換器および第2変換器の構成を説明する模式図である。 図1の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。 図1の製膜装置のさらに別の実施例を説明する模式図である。 本発明の第2の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。 本発明の第3の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。 本発明の第4の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
〔第1の実施形態〕
以下、本発明の第1の実施形態に係る製膜装置ついて図1から図3を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を説明する模式図である。図2は、図1のプロセス室の構成を説明する部分断面視図である。
本実施形態においては、本発明を、面積が1m2以上の大面積な基板に対して、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用TFT(Thin Film Transistor)などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコンなどの結晶質シリコン、窒化シリコン等からなる膜の製膜処理を行うことが可能な製膜装置(真空処理装置)1に適用する場合について説明する。
製膜装置1には、図1に示すように、プロセス室(放電室)2と、第1変換器(変換部)3Aと、第2変換器(変換部)3Bと、第1同軸線(同軸線路)4Aと、第1電源(電源)5Aと、第1整合器6Aと、第2同軸線(同軸線路)4Bと、第2電源(電源)5Bと、第2整合器6Bと、真空容器(減圧容器)7と、排気部9と、ガス供給部10と、が主に設けられている。
プロセス室2は、図1に示すように、内部に配置された基板Sに対してプラズマ処理を施す部分である。
プロセス室2は、アルミニウムやアルミニウム合金材料などの導電性を有し非磁性または弱磁性を有する材料から形成された部品であって、いわゆるダブルリッジ導波管状に形成されたものである。
プロセス室2には、図2に示すように、一対のリッジ電極21,21が設けられている。
一対のリッジ電極21,21は、ダブルリッジ導波管であるプロセス室2におけるリッジ部を構成するものであって、一方のリッジ電極21は他方のリッジ電極21と対向して配置されている。さらに、リッジ電極21には、メッシュやパンチングメタルのように複数の貫通孔が形成されている。
なお、貫通孔の開口面積は、一対のリッジ電極21,21の間にプラズマが閉じ込められるように設計されていることが望ましい。
ここで、プロセス室2が延びる方向をL方向(図1における左右方向)、一対のリッジ電極21,21に直交する方向であって、磁力線が延びる方向をE方向(図1における上下方向)、一対のリッジ電極21,21に沿う方向であって、E方向と直交する方向をH方向(図1における紙面に対して直交する方向)とする。
基板Sとしては透光性ガラス基板を例示することができ、例えば、縦横の大きさが1.4m×1.1mであり、厚さが3.0mmから4.5mmのものを挙げることができる。
第1変換器3Aおよび第2変換器3Bは、図1に示すように、それぞれ、第1電源5Aおよび第2電源5Bから供給された高周波電力が導入される部分であって、供給された高周波電力をプロセス室2に伝送するものである。
さらに、第1変換器3Aおよび第2変換器3Bは、リッジ導波管の特性を利用して、高周波電力の伝送モードを平行平板モードに変換するものである。
図3は、図1の第1変換器および第2変換器の構成を説明する模式図である。
一対のリッジ部31,31の一方、例えば図3における下側のリッジ部31には、第1同軸線4Aにおける内部導体41が電気的に接続されている。一対のリッジ部31,31の他方、例えば図3における上側のリッジ部31には、第1同軸線4Aにおける外部導体42が電気的に接続されている。
第1同軸線4Aおよび第2同軸線4Bは、図1に示すように、それぞれ、第1電源5Aおよび第2電源5Bから供給された高周波電力を、第1変換器3Aおよび第2変換器3Bに導くものである。
第1同軸線4Aには、第1電源5Aおよび第1整合器6Aが電気的に接続して設けられている。その一方で、第2同軸線4Bには、第2電源5Bおよび第2整合器6Bが電気的に接続して設けられている。
第1同軸線4Aおよび第2同軸線4Bには、図3に示すように、内部導体41と、外部導体42とが設けられている。
内部導体41は、棒状または線状に延びる金属などの導電体から形成されたものである。外部導体42は、内部に内部導体41が配置された円筒状に形成された金属などの導電体から形成されたものである。内部導体41と外部導体42との間には、誘導体(図示せず)が配置されている。
なお、第1同軸線4Aおよび第2同軸線4Bの構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
第1電源5Aおよび第2電源5Bは、図1に示すように、プロセス室2に高周波電力を伝送するものである。例えば、周波数が13.56MHz以上、好ましくは30MHzから400MHz(VHF帯からUHF帯)の高周波電力を供給するものであり、それぞれ、供給する高周波電力の位相を調節できるものである。
従来の同軸線を用いた給電方法と比較して、13.56MHzではダブルリッジ導波管のサイズが大きくなるため、本発明の特徴をより活用するには30MHz以上が好ましい。一方、更に高い周波数になるに従い、プロセス室2が延びる方向に生じる定在波の影響が顕著になるため、400MHz以下が好ましい。
第1電源5Aは、第1同軸線4Aと電気的に接続され、整合器と第1同軸線4Aを介して第1変換器3Aに高周波電力を供給するものである。その一方で、第2電源5Bは、第2同軸線4Bと電気的に接続され、第2同軸線4Bを介して第2変換器3Bに高周波電力を供給するものである。
第1変換器3Aおよび第2変換器3Bに供給された高周波電力は、伝送モードが平行平板モードに変換された後にプロセス室2に伝送される。
なお、電源5としては、公知の高周波電源を用いることができ、特に限定するものではない。
真空容器7は、図1に示すように、内部にプロセス室2、第1変換器3A、第2変換器3B、後述するガス導入管10B、および、基板Sなどが収納されるものである。
真空容器7は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼(JIS規格におけるSUS材)や、一般構造用圧延材(JIS規格におけるSS材)などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
真空容器7には排気部9が接続されている。そのため、真空容器7の内部や、プロセス室2、第1変換器3Aおよび第2変換器3Bの内部は、排気部9により0.1kPaから10kPa程度の真空状態とされる。
真空容器7の内部には、基板Sが配置される基板支持台71が設けられている。基板支持台71は、図1に示すように、真空容器7の壁面であって、後述する排気部9と連通する開口72が形成された壁面と対向する壁面(図1の下側の壁面)に配置されている。
さらに、基板支持台71は、配置された基板Sの温度および温度分布を調節するものでもある。つまり、基板支持台71は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒータを組み込んだりすることで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極3の温度を所定の温度に均一化する機能を有する。
上述の熱媒体は非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が熱媒体として使用できる。中でも150℃から250℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体(例えば商品名:ガルデン、F05など)の使用が好適である。
排気部9は、図1に示すように、プロセス室2、第1変換器3Aおよび第2変換器3Bの内部から気体を排気することにより、真空状態にまで減圧するものである。排気部9は、真空容器7の壁面に形成された開口72と連通されている。
なお、排気部9としては、公知の真空ポンプなどを用いることができ、特に限定するものではない。
ガス供給部10は、図1および図2に示すように、プラズマの生成に用いられる基板S表面に製膜する原料ガスを含む母ガス(例えば、SiHガスなど)を、一対のリッジ電極21,21の間に供給するものである。
ガス供給部10には、ガス供給源10Aと、ガス導入管10Bと、が設けられている。
ガス供給源10Aは、プロセス室2等から離れた位置に配置され、ガス導入管10Bを介して一対のリッジ電極21,21の間に母ガスを供給するものである。
ガス導入管10Bは、ガス供給源10Aと接続されているとともに、真空容器壁402Aの内部における基板支持台71とプロセス室2との間に配置されたものである。さらに、ガス導入管10Bは、プロセス室2の一対のリッジ電極21,21に向けて母ガスを噴出させるものでもある。
次に、上記の構成からなる製膜装置1における基板Sに対するプラズマ処理である製膜処理について説明する。
基板Sは、図1に示すように、真空容器7の内部における基板支持台71の上に配置される。その後、排気部9に真空容器7の内部から空気などの気体が排気される。真空容器7の内部と、プロセス室2、第1変換器3Aおよび第2変換器3Bの内部とは、一対のリッジ部31,31に形成された貫通孔を介して通じているため、プロセス室2等の内部からも気体が排気される。
さらに、第1電源5Aおよび第2電源5Bから周波数が13.56MHz以上、好ましくは30MHzから400MHzの高周波電力がプロセス室2のリッジ電極21に供給されるとともに、ガス供給部10から一対のリッジ電極21,21の間に、例えばSiHガスなどの母ガスが供給される。
このとき、排気部の排気量を制御して、プロセス室2等の内部、言い換えると、一対のリッジ電極21,21の間は、0.1kPaから10kPa程度の真空状態に保たれている。
第1電源5Aから供給された高周波電力は、第1同軸線4Aによって第1整合器6Aを介して第1変換器3Aに伝送される。第1整合器6Aでは高周波電力を伝送する系統におけるインピーダンスなどの値が調節される。第1変換器3Aでは、高周波電力の伝送モードが平行平板モードに変換される。
第1変換器3Aに供給された高周波電力はプロセス室2に伝送され、一対のリッジ電極21,21の間に電界が形成される。
第2電源5Bから供給された高周波電力は、第1電源5Aから供給された高周波電力と同様に、第2変換器3Bに伝送されて、伝送モードが平行平板モードに変換される。第2変換器3Bに供給された高周波電力はプロセス室2に伝送されて、一対のリッジ電極21,21の間に電界を形成する。
プロセス室2には、第1電源5Aから供給された高周波電力と、第2電源5Bから供給された高周波電力により、定在波が形成される。このとき、第1電源5Aおよび第2電源5Bから供給される高周波電力の位相が固定されていると、定在波の位置(位相)が固定され、一対のリッジ電極21,21におけるL方向の電界強度の分布に偏りが生じる。
そこで、第1電源5Aおよび第2電源5Bの少なくとも一方から供給される高周波電力の位相を調節することにより、プロセス室2に形成される定在波の位置の調節が行われる。これにより、一対のリッジ電極21,21におけるL方向の電界強度の分布が時間的に均一化される。
具体的には、定在波の位置が、時間の経過に伴いL方向に、Sin波状や、三角波状や、階段(ステップ)状に移動するように第1電源5Aおよび第2電源5Bから供給される高周波電力の位相が調節される。
定在波が移動する範囲や、定在波を移動させる方式(Sin波状、三角波状、階段状等)や位相調整の周期の適正化は、電力の分布や、プラズマからの発光の分布や、プラズマ密度の分布や、製膜された膜に係る特性の分布等に基づいて行われる。膜に係る特性としては、膜厚や、膜質や、太陽電池等の半導体としての特性などを挙げることができる。
また、ガス供給部10のガス供給源10Aから供給された母ガスは、ガス導入管10Bからプロセス室2に向って噴出される。母ガスは、リッジ電極21に形成された貫通孔を介して、一対のリッジ電極21,21の間に流入する。
一対のリッジ電極21,21の間で母ガスが電離されてプラズマが形成される。母ガスが電離されて形成された製膜種は、一対のリッジ電極21,21の間から、貫通孔を介して基板Sに堆積され、アモルファスシリコン層や結晶質シリコン層などの膜が製膜される。
その一方で、一対のリッジ電極21,21の間で形成されたSiナノクラスターなど、製膜された膜の品質を低下させるものや、製膜に不要なものは、排気部9により真空容器7の内部から排気される。
言い換えると、排気部9による排気、および、ガス導入管10Bによる母ガスの噴出により、ガス導入管10Bからプロセス室2を介して排気部9に向う気体の流れが形成される。プラズマにより生成されたSiナノクラスターなどは、この気体の流れに乗って真空容器7から排気される。その一方で、プラズマにより生成された製膜種は、気体の流れに関わらず拡散により基板Sに堆積される。
次に、上記の構成からなる製膜装置1による試験結果について説明する。
製膜装置1によるアモルファスシリコン(a−Si)層の製膜は、以下の条件の下で行われた。
つまり、製膜装置1に供給される母ガスは100%のSiHであり、母ガスは10SLM(standard liter/min)の流量で供給されている。
真空容器7の内部の圧力は10Paに保たれ、第1電源5Aおよび第2電源5Bから60MHzの高周波電力が一対のリッジ電極21,21に供給されている。
基板Sは、基板支持台71により220℃の温度に保たれている。
上述の条件の下で行われたa−Si層の製膜試験より、0.7nm/sの製膜速度が得られた。
さらに、CPM(一定光電流法)測定によるa−Si欠陥密度は、製膜直後の初期段階では、2×1015個/ccであり、光劣化後の段階では7×1015個/ccとなった。
次に、上述のa−Si層を有するa−Si太陽電池のシングルセル効率について説明する。
ここで、a−Si太陽電池構造は、ガラス/TCO/p層(B−doped a−SiC:H)/バッファー層(a−SiC:H)/i層(a−Si,250nm/n層(P−doped μc−Si)/裏面電極(ZnO/Ag)である。
a−Si太陽電池の製造直後におけるシングルセル効率である初期効率は10.1%であり、光劣化後の効率は9.4%である。
上記の構成によれば、ガス供給部10のガス導入管10Bから一対のリッジ電極21,21に向って母ガスが供給されるとともに、排気部9により真空容器7内の気体が排気されるため、真空容器7の内部には、全体として、基板Sからプロセス室2に向う流れが形成される。そのため、一対のリッジ電極21,21の間でプラズマが生成されると同時に生成されるSiナノクラスターなどの異物は、当該流れによって、真空容器7から排気部9に流入する。
その一方で、生成されたプラズマは電位差により基板Sに向かって移動するため、基板Sにプラズマ処理が施される。
その結果、母ガス流れの方向を工夫することにより、高品質な膜を製膜することができる。
さらに、リッジ導波管の特性により、一対のリッジ電極21,21の間では電界強度分布が均一になる。さらに、リッジ導波管を用いることにより、電界強度分布が均一化された領域を容易に大面積化できる。
そのため、基板Sに対して均一なプラズマを広い範囲に生成することができ、高品質な膜を大面積で製膜することができるとともに、高速で製膜することができる。
なお、上述の実施形態では、真空容器7内で基板Sが水平方向(図1の左右方向)に延びて配置される例に適用して説明したが、基板Sは垂直方向や、斜め方向に延びて配置されていてもよく、特に限定するものではない。
図4は、図1の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。
なお、ガス導入管10Bの配置位置は、図1および図2に示すように、基板Sとリッジ電極21の間であってもよいし、図4に示すように、第1変換器3Aと基板Sとの間、および、第2変換器3Bと基板Sとの間であってもよく、特に限定するものではない。
このような位置にガス導入管10Bが配置されている場合には、ガス導入管10Bからそれぞれリッジ電極2に向けて噴出された母ガスは、リッジ電極2の間に流入する。ガス供給源10Bのリッジ電極2に向う面には、ガス供給のための噴出孔がH方向に沿って複数設けられている。
その後は、上述の実施形態と同様に、Siナノクラスターなどは、リッジ電極21に形成された貫通孔から排気部9により真空容器7の内部から排気され、製膜種は拡散により基板Sへ向かい、基板S上に非晶質シリコンや結晶質シリコン薄膜が形成される。
図5は、図1の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。
さらに、ガス導入管10Bは、図5に示すように、第1変換器3Aの内部、および、第2変換器3Bの内部に配置され、一対のリッジ電極2の間に向けて母ガスが噴出される構成であってもよく、特に限定するものではない。
この場合、第1変換器3Aと基板Sとの間、および、第2変換器3Bと基板Sとの間にキャリアガス供給部10Cから供給されたキャリアガスを、それぞれリッジ電極2に向って噴出させるキャリアガス導入管10Dが配置されていることが望ましい。
このようにすることで、キャリアガス導入管10Dから噴出されたキャリアガスは、排気部9に向うガス流れにのってリッジ電極2の間に流入する。同時に、ガス導入管10Bから噴出された母ガスは、リッジ電極2の間に流入する。
その後は、上述の実施形態と同様に、Siナノクラスターなどは、リッジ電極21に形成された貫通孔から排気部9により真空容器7の内部から排気され、製膜種は拡散により基板Sへ向かい、基板S上に非晶質シリコンや結晶質シリコン薄膜が形成される。
〔第2の実施形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図6を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第1の実施形態と同様であるが、第1の実施形態とは、プロセス室、第1変換器および第2変換器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図6を用いてプロセス室などの周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第1の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
製膜装置(真空処理装置)101には、図6に示すように、プロセス室2と、第1変換器(変換部)103Aと、第2変換器(変換部)103Bと、第1同軸線4Aと、第1電源5Aと、第1整合器6Aと、第2同軸線4Bと、第2電源5Bと、第2整合器6Bと、真空容器(減圧容器)107と、排気部9と、ガス供給部10と、が主に設けられている。
第1変換器103Aおよび第2変換器103Bは、図6に示すように、それぞれ、第1電源5Aおよび第2電源5Bから供給された高周波電力が導入される部分であって、供給された高周波電力をプロセス室2に伝送するものである。
さらに、第1変換器103Aおよび第2変換器103Bは、リッジ導波管の特性を利用して、高周波電力の伝送モードを平行平板モードに変換するものである。
第1変換器103Aおよび第2変換器103Bは、第1の実施形態の第1変換器3Aおよび第2変換器3Bと比較して、真空容器107の外側に配置されている点や、その内部が減圧されず大気圧となっている点が異なっている。
さらに、第1変換器103Aとプロセス室2との間、および、第2変換器103Bとプロセス室2との間には、真空窓(窓部)104が配置されている。
真空窓104は、プロセス室2の内部における真空状態を保つとともに、第1変換器103Aとプロセス室2との間、および、第2変換器103Bとプロセス室2との間における高周波電力の伝送を阻害しないものである。
真空窓104を形成する材料としては石英ガラスなど、真空窓として一般的に用いられる材料から形成されたものを用いることができ、特に限定するものではない。
真空容器107は、図6に示すように、内部にプロセス室2、ガス導入管10B、および、基板Sなどが収納されるものである。つまり、第1変換器103Aおよび第2変換器103Bが収納されていない点で第1の実施形態における真空容器7と異なっている。
真空容器107は真空容器107の内部と外部の圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼(JIS規格におけるSUS材)や、一般構造用圧延材(JIS規格におけるSS材)などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
真空容器107には排気部9と接続される開口72が設けられている。そのため、真空容器107の内部や、プロセス室2の内部は、排気部9により0.1kPaから10kPa程度の真空状態とされる。
上記の構成からなる製膜装置101における基板Sに対するプラズマ処理である製膜処理については、第1の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
上記の構成によれば、プロセス室2が真空容器107の内部に配置されているため、プロセス室2自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、プロセス室2自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、プロセス室2の構成を簡素にすることができ、プロセス室2の構成の自由度を高くすることができる。
さらに、プロセス室2、第1変換器103Aおよび第2変換器103Bの全体を真空容器107の内部に配置した場合と比較して、真空容器107の容積を小さくできる。そのため、真空容器107の内部における真空状態の維持が容易となる。
その一方で、第1変換器103Aおよび第2変換器103Bは大気圧状態の下に置かれるため、真空状態の下に置かれるプロセス室2と比較して放電が発生しにくくなる。そのため、プラズマを生成する一対のリッジ電極21,21の間でのみ放電を発生させやすくなる。
〔第3の実施形態〕
次に、本発明の第3の実施形態について図7を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、真空容器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図7を用いて真空容器の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図7は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
製膜装置(真空処理装置)201には、図7に示すように、プロセス室2と、第1変換器103Aと、第2変換器103Bと、第1同軸線4Aと、第1電源5Aと、第1整合器6Aと、第2同軸線4Bと、第2電源5Bと、第2整合器6Bと、真空容器(減圧容器)207と、排気部9と、ガス供給部10と、が主に設けられている。
真空容器207は、図7に示すように、内部にプロセス室2、ガス導入管10B、および、基板Sなどが収納されるものである。
真空容器207は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼(JIS規格におけるSUS材)や、一般構造用圧延材(JIS規格におけるSS材)などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
真空容器207には排気部9と接続される開口72が設けられているとともに、排気調整板(調節部)209が設けられている。
排気調整板209は、真空容器207におけるプロセス室2や基板Sが配置されている領域の圧力条件を均一にするものである。
排気調整板209は複数の貫通孔が形成された板状の部材であり、例えば、パンチングメタルやメッシュなどを排気調整板209として用いることができる。
排気調整板209は、プロセス室2と開口72との間に配置されている。これにより、真空容器207の内部は、開口72と連通する領域(図7の上側の領域)と、プロセス室2や基板Sが配置される領域(図7の下側の領域)とに分割されている。
上記の構成からなる製膜装置201における基板Sに対するプラズマ処理である製膜処理については、第2の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
上記の構成によれば、排気調整板209によって、真空容器207の内部は、プロセス室2、ガス導入管10B、および、基板Sなどが配置された領域と、排気部9と連通された領域とに分けられる。そして、プロセス室2等が配置された領域から、排気部9と連通された領域に流入する母ガス等の流量は、排気調整板209によって調節される。すると、プロセス室2等が配置された領域における圧力分布が均一化される。
その結果、基板Sに対するプラズマ処理が行われるプロセス室2等が配置された領域における真空状態は、排気部9および排気調整板209により均一に保つことができる。
〔第4の実施形態〕
次に、本発明の第4の実施形態について図8を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第2の実施形態と同様であるが、第2の実施形態とは、基板の搬入搬出に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図8を用いて基板の搬入搬出に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図8は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第2の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
製膜装置(真空処理装置)301には、図8に示すように、プロセス室2と、第1変換器103Aと、第2変換器103Bと、第1同軸線4Aと、第1電源5Aと、第1整合器6Aと、第2同軸線4Bと、第2電源5Bと、第2整合器6Bと、真空容器(減圧容器)307と、排気部9と、ガス供給部10と、が主に設けられている。
真空容器307は、図8に示すように、内部にプロセス室2、ガス導入管10B、および、基板Sなどが収納されるものである。
真空容器307は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼(JIS規格におけるSUS材)や、一般構造用圧延材(JIS規格におけるSS材)などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
真空容器307の壁面であって、基板Sが延びる方向(H方向)と交差する部分には、基板Sが真空容器307に搬入、または、真空容器307から搬出される一対のスリット(開口部)308,308が設けられている。
一対のスリット308,308は、真空容器307の壁面に略長方形状に形成された貫通孔であって、基板Sが搬入または搬出される孔である。
本実施形態では、第1の実施形態と同様な基板Sや、さらに長尺に形成された基板Sを用いることができる。
さらに、基板Sの材料として透光性ガラス基板の他に、巻き取りが可能な柔軟性を有する材料を用いることができる。この場合には、本実施形態の製膜装置301を用いてロール・ツー・ロール方式の製膜処理を行うことができる。
上記の構成からなる製膜装置301における基板Sに対するプラズマ処理である製膜処理については、第2の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
上記の構成によれば、一対のスリット308,308の一方から、一対のリッジ電極21,21の間に基板Sを搬入させて、基板Sに対して製膜処理などのプラズマ処理を施すことができる。さらに、製膜処理が施された基板Sを一対のスリット308,308の他方から搬出させることができる。
これにより、基板Sの搬入、基板Sへの製膜処理、基板Sの搬出を連続して行うことができる。そのため、一対のリッジ電極21,21よりも大きな面積を有する基板Sに対して連続して製膜処理を施すことができ、生産性の向上を図ることができる。
さらに、一対のリッジ電極21,21の間に形成されたプラズマの分布が不均一であっても、基板Sを移動させながら製膜処理を行うにより、基板Sには均一な製膜処理が施され、均一な膜が製膜されることになる。
その一方で、プラズマが形成される一対のリッジ電極21,21の間と、基板Sが移動する領域とは分離されているため、基板Sの移動のよるプラズマの乱れが生じることがない。そのため、基板Sに対して均一な製膜処理を施すことができる。
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をプラズマCVD法による製膜装置に適用して説明したが、この発明は製膜装置に限られることなく、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を行う装置など、その他各種の装置に適用できるものである。
1,101,201,301 製膜装置(真空処理装置)
2 プロセス室(放電室)
3A,103A 第1変換器(変換部)
3B,103B 第2変換器(変換部)
4A 第1同軸線(同軸線路)
4B 第2同軸線(同軸線路)
5A 第1電源(電源)
5B 第2電源(電源)
7,107,207,307 真空容器(減圧容器)
21 リッジ電極
41 内部導体
42 外部導体
104 真空窓(窓部)
209 排気調整板(調節部)
308 一対のスリット(開口部)
S 基板

Claims (5)

  1. 互いに対向して配置され、間にプラズマを生成するリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、
    前記リッジ電極に向かって前記プラズマの形成に用いられる母ガスを供給するガス供給部と、
    前記プラズマによる処理が施される基板を載置する基板支持台と、
    少なくとも前記放電室、前記ガス供給部および前記基板支持台を内部に収納する減圧容器と、
    記減圧容器内部の圧力を低減させる排気部と、を有し、
    前記減圧容器には、前記排気部と連通する開口が設けられ、前記放電室が前記基板支持台と前記開口との間に挟まれ、
    前記放電室には、前記ガス供給部および前記排気部により、前記基板から遠ざかる方向への流れが形成されることを特徴とする真空処理装置。
  2. 高周波電力を前記放電室に供給する電源と、
    内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、
    リッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、
    がさらに設けられ、
    前記減圧容器の内部には前記変換部も収納されていることを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
  3. 高周波電力を前記放電室に供給する電源と、
    内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、
    リッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、
    がさらに設けられ、
    前記変換部は前記減圧容器の外部に配置され、前記放電室と前記変換部との間には、前記減圧容器の内部の減圧状態を保つ窓部が設けられていることを特徴とする請求項1記載の真空処理装置。
  4. 前記減圧容器は、前記基板を相対移動可能に配置するとともに、前記基板を前記減圧容器に出入りさせる一対の開口部が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の真空処理装置。
  5. 前記減圧容器の内部における、前記放電室と、前記排気部と連通する前記開口と、の間には、前記排気部に排気される流体の流量を調節する調節部が設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の真空処理装置。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9170440B2 (en) 2008-07-01 2015-10-27 Duke University Polymer optical isolator
US8009942B2 (en) * 2008-07-01 2011-08-30 Duke University Optical isolator
WO2012017717A1 (ja) * 2010-08-06 2012-02-09 三菱重工業株式会社 真空処理装置及びプラズマ処理方法
JP5517826B2 (ja) * 2010-08-17 2014-06-11 三菱重工業株式会社 真空処理装置およびプラズマ処理方法
JP5517827B2 (ja) * 2010-08-17 2014-06-11 三菱重工業株式会社 真空処理装置およびプラズマ処理方法
JP5839937B2 (ja) * 2011-10-31 2016-01-06 三菱重工業株式会社 真空処理装置
JP5822658B2 (ja) * 2011-10-31 2015-11-24 三菱重工業株式会社 真空処理装置
JP5432395B1 (ja) * 2013-02-28 2014-03-05 三井造船株式会社 成膜装置及び成膜方法
JP7184254B2 (ja) * 2018-12-06 2022-12-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN113675547A (zh) * 2021-08-18 2021-11-19 电子科技大学 一种紧凑型双脊波导窗

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1550853A (en) * 1975-10-06 1979-08-22 Hitachi Ltd Apparatus and process for plasma treatment
DE3918256A1 (de) * 1989-06-05 1990-12-06 Standard Elektrik Lorenz Ag Vorrichtung zur abscheidung von dielektrischen schichten
JPH0329555A (ja) * 1989-06-27 1991-02-07 Nec Corp 議事内容蓄積方式
JP3249356B2 (ja) * 1995-10-26 2002-01-21 三菱重工業株式会社 プラズマ化学蒸着装置
DE19540543A1 (de) * 1995-10-31 1997-05-07 Leybold Ag Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats mit Hilfe des Chemical-Vapor-Deposition-Verfahrens
JP2961103B1 (ja) * 1998-04-28 1999-10-12 三菱重工業株式会社 プラズマ化学蒸着装置
US6250250B1 (en) * 1999-03-18 2001-06-26 Yuri Maishev Multiple-cell source of uniform plasma
JP4371543B2 (ja) * 2000-06-29 2009-11-25 日本電気株式会社 リモートプラズマcvd装置及び膜形成方法
KR101229385B1 (ko) * 2003-02-06 2013-02-05 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 반도체 제조장치
JP4393844B2 (ja) * 2003-11-19 2010-01-06 東京エレクトロン株式会社 プラズマ成膜装置及びプラズマ成膜方法
JP2006019593A (ja) * 2004-07-02 2006-01-19 Mitsubishi Heavy Ind Ltd アモルファス太陽電池の成膜装置、及び、その製造方法
US20060162661A1 (en) * 2005-01-22 2006-07-27 Applied Materials, Inc. Mixing energized and non-energized gases for silicon nitride deposition
KR100688837B1 (ko) * 2005-05-12 2007-03-02 삼성에스디아이 주식회사 결정질 실리콘 증착을 위한 화학기상증착장치
JP4859472B2 (ja) * 2006-02-08 2012-01-25 独立行政法人物質・材料研究機構 プラズマプロセス装置
WO2012017717A1 (ja) * 2010-08-06 2012-02-09 三菱重工業株式会社 真空処理装置及びプラズマ処理方法

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