JPH0365653B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には改良光電池デバイスの製
造装置に係り、より詳細には、 (1) ガスゲート通路でのスイープガスの乱流を実
質的に低減し、 (2) 未使用プロセスガス又はプラズマがデポジシ
ヨンチヤンバの壁に接触したときに形成される
シラン粉が基板に付着することを実質的に阻止
する ためのスイープガス導入システムに係る。 本発明は、少くとも２つの隣り合うデポジシヨ
ンチヤンバの各々に於いて連続的アモルフアスシ
リコン合金半導体層をデポジツトして基板上に光
電池デバイスを連続的に製造するための装置に係
る。各アモルフアス層の組成は、デポジシヨンチ
ヤンバの各々に導入される個々のプロセスガスに
依存する。第１デポジシヨンチヤンバに導入され
るガスは慎重に制御され隣接デポジシヨンチヤン
バに導入されるガスから隔離される。より詳細に
は、複数のデポジシヨンチヤンバは比較的狭いガ
スゲート通路によつて作動的に接続されており、
該ガスゲート通路は、 (1) 基板材料ウエブを通過せしめ、 (2) 第１チヤンバに導入されるプロセスガスを隣
接デポジシヨンチヤンバに導入されるプロセス
ガスから隔離するように構成されている。 当業界で公知の如く、ガスゲート通路がが比較
的小さい寸法を有するにもかかわらず、１つのチ
ヤンバに導入されたガスの或る程度が隣接チヤン
バ内に逆拡散し、これにより、該隣接チヤンバで
デポジツトされた層を汚染する。プロセスガスの
逆拡散を更に減少させるために、従来技術では、
不活性ガスが高速でガスゲート通路を通るように
不活性ガス導入用の供給管をガスゲートの高圧側
に組込んでいる。ガスゲート通路での逆拡散を更
に減少させるための不活性スイープガスの使用は
有効ではあつたが、該通路での該スイープガスの
進行速度が高いためしばしば乱流パターンが生じ
る。これによりプロセスガスの逆流即ち逆拡散の
部分的増加が生じ易く、製造された光電池デバイ
スの効率が低下する。 更に、各デポジシヨンチヤンバはプラズマ領域
の近傍に未使用プロセスガス及びノンデポジツト
プラズマを導出するための排出ポートを有する
が、これらのプロセスガス及びプラズマは完全に
排出されるまでにデポジシヨンチヤンバの壁に接
触する恐れがある。チヤンバ壁と接触したプロセ
スガス及びプラズマはシラン粉を形成し該シラン
粉は基板にデポジツトされた半導体層に付着す
る。半導体デバイスの層間で粉末が形成される
と、該デバイスの効率は甚しく低下するか又は該
デバイスが無効になる。 本発明の目的は、 (1) ガスゲート通路でのスイープガスの乱流を実
質的に低減し、 (2) 未使用プロセスガス及びノンデポジツトプラ
ズマがデポジシヨンチヤンバの壁と接触して生
じる半導体層間の粉末形成を低減する ことである。 近年、比較的広い領域をカバーし得且つｐ形及
びｎ形材料を形成すべくドープし得るアモルフア
ス半導体合金をデポジツトせしめるシステムの開
発に多大な努力が払われてきた。これらｐ形及び
ｎ形材料は、作動面で結晶性デバイスと実質的に
等価であるｐ−ｉ−ｎ形デバイスを製造するため
のものである。 現在ではグロー放電技術によりアモルフアスシ
リコン合金を製造することが可能である。この合
金は(1)容認し得るエネルギギヤツプ内局在状態密
度と(2)秀れた電子的性質とを有する。このような
技術は1980年10月７日付のStanford R.
Ovshinsky及びArun Madan名義米国特許第
4226898号“Amorphous Semiconductors
Equivalent to Semiconductors”に詳しく記載
されている。該合金はまた、1980年８月12日付で
Stanford R.Ovshinsky及びMasatsugu Izuに与
えられた同一名称の米国特許第4217374号に詳細
に記載されている蒸着法によつても製造し得る。
これらの特許に開示されているように、アモルフ
アスシリコン半導体層内に導入されたフツ素はこ
れら層内の局在状態密度を実質的に減少させるべ
く作用して、ゲルマニウムの如き別の合金材料の
添加を容易にする。 光電池デバイスの効率を向上させるのに多重電
池（multiple cells）を使用するという構想は既
に1955年にはE.D.Jacksonによつて論じられてい
た。これは1960年８月６日付米国特許第2949498
号に開示されている。この特許で提案された多重
セル構造はｐ−ｎ接合結晶半導体デバイスを使用
するものであつた。この構想の本質は太陽スペク
トルの種々の部分をより効果的に集めて開路電圧
（Voc.）を増大させるべく、種々のバンドギヤツ
プデバイス（band gap devices）を使用するこ
とにある。タンデム電池デバイスは２個以上の電
池を有しており、光が各電池を順次通過し、バン
ドギヤツプの大きい材料とこれに続くバンドギヤ
ツプの小さい材料とが第１電池を通過した光を吸
収する。各電池から発生した電流を実質的に整合
させれば各電池の開路電圧を全て加算し得、その
結果この半導体デバイスを通過する光エネルギを
最大限に使用し得ることになる。 アモルフアス光電池デバイスを大量生産し得る
ことは営利上重要な意味をもつ。太陽電池製造の
場合はバツチ生産するしかない結晶シリコンと異
なり、アモルフアスシリコン合金は面積の広い基
板上に多層状にデポジツトされ得るため、太陽電
池を連続的大量処理システムにより生産できる。
この種の連続的処理システムでは、夫々特定の材
料のデポジシヨンに使用される一連のデポジシヨ
ンチヤンバを基板が順次通過し得る。ｐ−ｉ−ｎ
形構造の太陽電池を製造する場合は、第１チヤン
バ内でｐ形アモルフアスシリコン合金をデポジツ
トし、第２チヤンバ内で真性アモルフアスシリコ
ン合金をデポジツトし、第３チヤンバでｎ形アモ
ルフアスシリコン合金をデポジツトする。デポジ
ツトした各合金、特に真性合金は純度が高くなけ
ればならないため、真性デポジシヨンチヤンバ内
のデポジシヨン環境を他チヤンバ内のドーピング
成分から隔臨して、該真性チヤンバ内へのドーピ
ング成分逆拡散（back diffusion）を防止する。
主として光電池の製造に係る前述のシステムで
は、チヤンバ間の隔離がガスゲート（gas gate）
により実現される。即ちこのガスゲートを介して
ガスが単一方向に流され且つ不活性ガスが基板材
料ウエブの周りに導入されるのである。 (1)小さなガスゲート通路を介して真性デポジシ
ヨンチヤンバから隣接ドーパントチヤンバ
（dopant chambers）へと実質的に単一方向のガ
スの流れを確立すること、(2)層の形成されない基
板面を前記通路の一壁面方向に引き寄せる磁性ア
センブリを用いることによりこれら通路の大きさ
を縮小すること、及び(3)不活性スイープガスをガ
スゲートの高圧側から低圧側に向つて案内するこ
との組合せは、ガスゲート通路でのドーパントプ
ロセスガスの逆拡散を実質的に減少せしめこれに
より真性半導体層の汚染を低減すべく有効ではあ
るが、流れを層状態に維持するためには通路を通
る不活性スイープガスの速度を慎重に制御しなけ
ればならないことが知見された。流れが乱流にな
ると、プロセスガスの逆拡散の程度を計算するこ
とが不可能になり逆拡散の割合は実際には増加す
るであろう。従つて本発明の１つの目的は、ガス
ゲート通路でのスイープガスの流れが乱流になる
ことを阻止する装置を提供することである。 デポジシヨンチヤンバのプラズマ領域は、基板
にデポジツトされるプラズマを生ずべくプロセス
ガスの解離が行なわれるカソードと基板との間の
領域として定義される。プロセスガスは、プラズ
マ領域の近傍でデポジシヨンチヤンバに導入さ
れ、カソードの上面に引寄せられ、ノンデポジツ
トプラズマと共にカソード底面に配設されたポー
トから排出される。従来技術の装置は、プラズマ
領域の近傍でプロセスガスとプラズマとの導入及
び導出を行なうことによつてプロセスガスとプラ
ズマとがデポジシヨンチヤンバの壁に接触するこ
とを阻止すべく構成されている。しかし乍らプロ
セスガスとプラズマとの全部が直ちに排出される
のではないことが判明した。その結果、直ちに排
出されないプロセスガスとプラズマとはプラズマ
領域から自由に脱出しデポジシヨンチヤンバの壁
に接触する。デポジシヨンチヤンバ壁に接触した
プロセスガスとプラズマとはシラン粉を形成し、
該シラン粉は、基板にデポジツトされた半導体層
間に沈降し得る。該粉末は、（特にｐ及びｎ形半
導体層間の真性デポジシヨンチヤンバで形成され
た場合）半導体層によつて製造される光電池デバ
イスの深刻な機能低下即ち短絡を生じさせる。従
つて本発明の別の目的は、未使用プロセスガスと
ノンデポジツトプラズマとがチヤンバ壁に接触す
ることを実質的に阻止すべく不活性スイープガス
流を真性デポジシヨンチヤンバ内に案内すること
である。 本発明によれば、少くとも２つの隔離されたデ
ポジシヨンチヤンバを有しておりこれらのデポジ
シヨンチヤンバがガスゲートによつて作動的に接
続されており前記ガスゲートが各対のデポジシヨ
ンチヤンバについて１つのチヤンバから隣接チヤ
ンバに向う単一方向ガス流を成立せしむべく構成
されたデポジシヨン装置に於いて使用するための
バフルシステムが開示されている。バフルシステ
ムは、ガスゲート通路での不活性スイープガスの
乱流を実質的に除去し、これによりプロセスガス
の逆拡散の増加を阻止するように設計されてい
る。 ガスゲートは比較的狭い通路を有しており、該
通路を介して基板は隣り合うデポジシヨンチヤン
バに対して、第１のアモルフアス半導体層を基板
にデポジツトするための第１のデポジシヨンチヤ
ンバから、異なる配合のプロセスガスにより第１
層の上に第２のアモルフアス半導体層をデポジツ
トする第２のチヤンバに移動する。第２のデポジ
シヨンチヤンバは更に、ガスゲート通路の入口
に、水素及びアルゴンの如き不活性ガスの導入管
を備える。第１デポジシヨンチヤンバから隣接デ
ポジシヨンチヤンバへのプロセスガスの逆拡散を
実質的に阻止すべく不活性ガスは比較的高速でガ
スゲート通路を進行させられる。本文及び特許請
求の範囲に記載のバフルシステムは、ガスゲート
通路に流入する前に不活性ガスを必ず通過せしめ
る一連のジグザグ形バフルプレートを含む。スイ
ープガスが強制的にジグザグ形バフルプレートを
通過させられるため、乱流が実質的に除去され、
これによりプロセスガスの逆拡散が減少する。ま
た、このように一連のバフルプレートを通るスイ
ープガス流を発生させると、スイープガスの層流
が維持され易い。従つて、逆拡散の問題がコント
ロールされる。 本発明によれば更に、シリコン層のデポジツト
に使用されるプロセスガスとプラズマとがデポジ
シヨンチヤンバの壁に接触し得たとき生じるシラ
ン粉の形成を低減するための装置が開示されてい
る。即ち、ガスゲート通路の入口で約250標準立
方センチメートル／分（SCCM）の不活性スイー
プガスが導入される。この不活性ガスの約
215SCCMはドーパントチヤンバからのガスの逆
拡散を阻止すべくドーパントデポジシヨンチヤン
バの方向に案内され該チヤンバ内に吸引される。
残りの35SCCMは真性デポジシヨンチヤンバに入
り、プラズマ領域の未使用プロセスガスとノンデ
ポジツトプラズマとが該領域から逃げないように
プラズマ領域に吸引される。このようにしてプロ
セスガスとプラズマとがデポジシヨンチヤンバ壁
と接触してシラン粉を形成することは実質的に阻
止される。 本発明の別の目的及び利点は、図面、特許請求
の範囲及び以下の詳細な記載より明らかにされる
であろう。 従つて、本発明の第１の目的は、ガスゲート通
路により作動的に接続された少くとも２つの隣り
合うチヤンバを含んでおり、チヤンバ内を進行す
る基板に半導体層をデポジツトすべく第１チヤン
バに少くとも１種類のプロセスガスが導入され、
基板のデポジツト層の上に第２の半導体層をデポ
ジツトすべく第２チヤンバに少くとも１種類の別
のプロセスガスが導入されており、更に、ガスゲ
ート通路の第１チヤンバ側に隣接の不活性スイー
プガス導入手段と、第１チヤンバから第２チヤン
バに向つて単一方向スイープガス流を成立せしむ
べく構成された手段とを含んでおり、前記導入手
段はスイープガスを基板の少くとも層デポジツト
面の幅に亘つて案内すべく構成されて成るグロー
放電デポジシヨン装置に於いて、導入手段からガ
スゲート通路内に進行するスイープガスの乱流を
実質的に阻止し、これにより、スイープガスの乱
流によるプロセスガスの逆拡散を実質的に阻止す
べく構成された手段が組合せられていることを特
徴とする改良を提供することである。 本発明の第２の目的は、ガスゲート通路によつ
て互いに作動的に連結されておりプロセスガスが
プラズマに解離すべく導入され内部を進行中の基
板にデポジツトされるプラズマ領域を各々が含む
少くとも２つの隣り合うチヤンバと、各チヤンバ
のプラズマ領域の近傍で各チヤンバからノンデポ
ジツトプロセスガスプラズマを排出する手段と、
ガスゲート通路の第１チヤンバ側の近傍に不活性
スイープガスを導入する手段と、第１チヤンバか
ら第２チヤンバに向つて単一方向スイープガス流
を成立せしむべく構成された手段と、を含むグロ
ー放電デポジシヨン装置に於いて、ガスゲートの
第１チヤンバ側の近傍に通路を通り得るよりも多
い量のスイープガスを導入すべく構成されたスイ
ープガス導入手段が組合せられており、通路を通
らないスイープガスがプラズマ領域内で排出手段
に向つて流動し、これにより未使用プロセスガス
とノンデポジツトプラズマとがプラズマ領域を離
れデポジシヨンチヤンバ壁と接触してシラン粉を
形成することが実質的に阻止されることを特徴と
する改良を提供することである。 添付図面に示す好ましい具体例を例として本発
明を以下に説明する。 光電池 第１図は全体が符号１０で示される光電池を示
している。この電池は複数の連続的ｐ−ｉ−ｎ層
で形成されており、好ましい具体例では各層にア
モルフアス半導体合金が含まれている。本発明の
バフルシステムは、一連の単離したデポジシヨン
チヤンバ内で基板に均一なアモルフアス合金層を
連続的にデポジツトすることによりこの種のデバ
イスを製造すべく開発されたものである。 より特定的に言えば、第１図は別個のｐ−ｉ−
ｎ形電池１２ａ，１２ｂ及び１２ｃから成る太陽
電池の如きｐ−ｉ−ｎ形光電池デバイス１０を示
している。最下部の電池１２ａの下は基板である
が、該基板は透明であるか又はステンレススチー
ル、アルミニウム、タンタル、モリブデンもしく
はクロムの如き金属材料製であつてよい。用途に
よつてはアモルフアス材料に先立ち酸化物薄膜及
び／又は一連のベースコンタクト（base
contacts）の付着を必要とする場合もあるが、こ
の用途を考慮して「基板」なる用語は可撓性フイ
ルムのみでなく、予処理によつて添加されたエレ
メント全てをも含むものとする。 電池１２ａ，１２ｂ，１２ｃはいずれも、少く
とも一種類のシリコン合金を含むアモルフアス合
金ボデイから成つている。この合金ボデイはいず
れもｐ形伝導性領域即ち層１６ａ，１６ｂ及び１
６ｃと、真性領域即ち層１８ａ，１８ｂ及び１８
ｃと、ｎ形伝導性領域即ち層２０ａ，２０ｂ及び
２０ｃとを含んでいる。第１図から明らかなよう
に、電池１２ｂは中間電池であるが、更に別の中
間電池を図面に示されている電池の上に積み重ね
てもよく、このような構造も本発明の範囲内に含
まれる。また、ここではｐ−ｉ−ｎ形電池を示し
たが、本発明のバフルシステムは単一又は多重ｎ
−ｉ−ｐ電池の製造装置にも使用し得る。 半導体合金層のデポジシヨンに続き、更に別の
デポジシヨン処理を別個の環境下で又は連続工程
の一部として実施し得ることにも留意されたい。
このステツプではTCO（transparent conductive
oxide＝透明伝導性酸化物）層２２が付加され
る。電池の面積が十分広い場合、又は該TCO層
２２の伝導性が不十分な場合には、デバイスに電
極グリツド２４を付加してもよい。このグリツド
２４はキヤリア通路を短縮して伝導効率を高める
機能を果たす。 多重形グロー放電デポジシヨンチヤンバ 第２図は光電池を連続的に製造するための多重
チヤンバ式グロー放電デポジシヨン装置の線図を
示している。この装置は全体が符号２６で示され
る。該装置２６は複数の単離したデポジシヨン用
チヤンバ２８，３０，３２を備えており、これら
チヤンバは(1)スイープガスと(2)プロセスガスと(3)
基板材料ウエブ１１とを単一方向に通過させるよ
う構成されたガスゲート４２により互に接続され
ている。 この装置２６は、連続的に送り出される基板材
料１１のデポジシヨン面上に形成されたｐ−ｉ−
ｎ形構造をもつ面積の広いアモルフアス光電池を
量産すべく構成されている。 多重ｐ−ｉ−ｎ層電池の製造に必要なアモルフ
アス合金層をデポジツトするために該装置２６は
３つのデポジシヨンチヤンバ２８，３０及び３２
から成るチヤンバグループを少くとも１組備えて
いる。各チヤンバグループは、通過して行く基板
１１のデポジシヨン面上にｐ形伝導性アモルフア
ス合金層をデポジツトするための第１デポジシヨ
ンチヤンバ２８と、該基板１１の移動に伴い前記
ｐ形合金層の上に真性アモルフアス合金層をデポ
ジツトするための第２デポジシヨンチヤンバ３０
と、該基板１１の移動に伴い前記真性層の上にｎ
形伝導性合金層をデポジツトするための第３チヤ
ンバ３２とで構成されている。勿論、(1)ここでは
デポジシヨンチヤンバグループを１組しか示さな
かつたが、任意の数のアモルフアスｐ−ｉ−ｎ形
層をもつ光電池を製造する能力を機能に与えるべ
く、更に別のチヤンバグループ又は更に別の個別
チヤンバを該装置に加え得ることと、(2)本発明の
バフルシステムがチヤンバ間のガス逆拡散を阻止
すべくガスゲートによつて隔離された孤立チヤン
バを有するいかなる装置にも使用し得ることと、
(3)基板操り出しコア１１ａ及び基板巻取りコア１
１ｂを夫々デポジシヨンチヤンバ２８及び３２内
に示したのは説明の便宜のためだけで、実際には
これらコア１１ａ及び１１ｂがデポジシヨンチヤ
ンバと作動的に接続された別個のチヤンバ内に収
納されることと、(4)ここに示したグロー放電装置
２６はr.f.電源をもつカソードを使用するが、他
のグロー放電技術、例えばマイクロ波周波数カソ
ードを使用する技術も本発明の範囲内で使用し得
ることとは明白であろう。 チヤンバグループの各デポジシヨンチヤンバ２
８，３０，３２は、グロー放電デポジシヨンによ
つて磁性基板１１に１種類のアモルフアスシリコ
ン合金をデポジツトすべく構成されている。この
ために各デポジシヨンチヤンバ２８，３０，３２
は、カソード３４と、各カソード３４の周囲に配
置されたシールド３５と、プロセスガス供給管３
６と無線周波発生器３８と、プロセスガス及びプ
ラズマの排出管４１と、横断方向に伸びる複数個
の磁性素子５０と、第２図に符号４０で概略的に
示される複数個の輻射加熱素子４０と、真性デポ
ジシヨンチヤンバ３０をドーパントチヤンバ２
８，３２の各々に作動的に接続するガスゲート４
２とを含む。不活性スイープガス供給管３７はカ
ソード３４の両側でガスゲート４２に隣接して真
性デポジシヨンチヤンバ内に配置されている。 供給管３６は各デポジシヨンチヤンバ毎にカソ
ード３４と基板１１との間に発生したプラズマ領
域にプロセスガス混合気を導入すべく各の対応カ
ソード３４と作動的に接続されている。カソード
シールド３５はデポジシヨンチヤンバのカソード
領域内にプラズマを実質的に閉じ込めるべく基板
材料ウエブ１１と排管４１とに協働するよう構成
されている。 無線周波数発生器３８はデポジシヨンチヤンバ
に導入される基本的プロセスガスをデポジツトす
べき種に解離することによりプラズマを形成すべ
くカソード３４、輻射加熱素子４０及び接地基板
１１と協働する。このようにして得られた種はそ
の後基板底面にデポジツトされてアモルフアス半
導体層を形成する。基板１１は、普通の状態で移
動する時の垂れ下がりを回避すべくこれを上方に
引きつける誘引力を作用させる複数の磁性素子列
５０によりほぼ平らに維持される。 効率の高い光電池デバイス１０を製造するため
には、磁性基板１１の表面にデポジツトされる合
金層の各々特に真性層が高純度を有することが重
要である。従つて、ドーパートチヤンバ２８，３
２から真性デポジシヨンチヤンバ３０へのプロセ
スガスの逆拡散を実質的に阻止する必要がある。
また、未使用ガスとノンデポジツトプラズマとが
プラズマ領域を離れてチヤンバ壁に接触すること
を阻止する。即ち、半導体層間にシラン粉薄膜が
付着する危険を阻止することも必要である。 公知の逆拡散抑制技術 逆拡散を阻止しこれにより真性デポジシヨンチ
ヤンバ３０内の真性プロセスガスをドーパントデ
ポジシヨンチヤンバ２８，３２内のドーパントプ
ロセスガスから隔離するために出願人が設計した
従来技術のデバイスに於いては、真性デポジシヨ
ンチヤンバ３０からドーパントデポジシヨンチヤ
ンバ２８，３２内に矢印４４の方向の単一方向ガ
ス流を成立させた。第２図から明らかな如く、真
性デポジシヨンチヤンバ３０はガスゲート４２に
よつてドーパントデポジシヨンチヤンバ２８，３
２と作動的に連通している。ガスゲート４２は第
２図にスロツトとして概略的に示されている。ガ
スゲート４２の寸法は、基板１１が繰出コア１１
ａからデポジシヨンチヤンバを経由して巻取コア
１１ｂまで連続的に移動するとき該基板１１が通
路４３を通り得るような大きさを有する。ガスゲ
ート通路４３の規格的な高さは、ドーパントプロ
セスガスの逆拡散を阻止するためにできるだけ小
さい値に選択されるが、層デポジツト基板１１が
通路４３の表面の１つと接触及び摩擦を生じるこ
となく該通路を通過し得るに十分な大きさを有し
ていなければならない。 従来技術のデバイスはまた、アルゴンの如き不
活性ガスを極めて高速でガスゲート通路４３に案
内することによつて逆拡散の低減を図つた。スイ
ープガスが層流として流れるときはスイープガス
の使用によつて逆拡散の低減が達成されるが、乱
流になると逆拡散が実際に増加するであろう。本
発明の１つの特徴は、ガスゲート通路４３での不
活性スイープガスの乱流を阻止するように該通路
内で該ガスを案内するための改良が装置に加えら
れたことである。本発明の別の特徴は、スイープ
ガス管から放出されたスイープガスの一部を真性
チヤンバに計画的に案内するという新規な概念が
導入されたことである。後述する如くこれによ
り、プロセスガスとプロズマとがカソード領域か
ら離れデポジシヨンチヤンバの壁に接触して粉末
を形成しこの粉末が基板にデポジツトされた半導
体層間に沈降することが阻止される。 逆拡散を阻止するために、ガスゲート４２を介
して真性デポジシヨンチヤンバ３０からドーパン
トチヤンバ２８，３２に向う単一方向のスイープ
ガス流を成立させるには、ドーパントチヤンバ２
８，３２を真性デポジシヨンチヤンバ３０よりも
低い内圧に維持する。このため各デポジシヨンチ
ヤンバ２８，３０，３２は、（図示しない）自動
絞り弁、ポンプ及び圧力計を備え得る。各絞り弁
は、余剰及び使用済のデポジシヨン成分をデポジ
シヨンチヤンバから排出すべく夫々のデポジシヨ
ンチヤンバ及び夫々のポンプに作動的に接続され
ている。絶対圧力計の各々は、前記デポジシヨン
チヤンバ内の圧力を制御すべく夫々のデポジシヨ
ンチヤンバと夫々の絞り弁とに作動的に接続され
ている。従つて、隣り合うチヤンバ間に一定の差
圧が成立維持される。 未使用プロセスガスとノンデポジツトプラズマ
とをカソード領域に閉込めるために（本文中のカ
ソード領域は基板１１とシールド３５とによつて
限定される領域を意味する）、従来のデバイスで
は、デポジシヨンチヤンバ２８，３０，３２の各
カソード領域に排出管４１が配設されている。排
出管４１は、プロセスガスとプラズマとがチヤン
バ２８，３０，３２の壁に接触してシラン粉を形
成しないうちに排出されるように構成されてい
る。 次に第３図は、溝付の磁性ガスゲート４２を示
す。ガスゲート４２は、下部ブロツク４４と上部
ブロツク４６とを含む。下部ガスゲートブロツク
４４の上面と上部ガスゲートブロツク４６の切欠
部即ち凹部６４との間に比較的狭い貫通通路４３
が形成されている。真性デポジシヨンチヤンバか
ら隣接ドーパントチヤンバに向かう不活性スイー
プガスの単一方向流は通路４３を介して成立す
る。プロセスガスとプラズマとがカソード領域に
配置された排出管から完全に排出されることが極
めて望ましいが、実際には或る程度のプロセスガ
スとプラズマとがガスゲート通路４３の方へ漏出
して移動し得ることに注目されたい。 ガスゲート通路４３は、上部壁４３ａと上部壁
の対面の下部壁４３ｂと互いに対向する側壁４３
ｃとにより形成される。ガスゲート４２の磁性ア
センブリは、後述する如く、上部ブロツク４６の
凹部６４内に固定されており、基板１１を押圧し
て上部ガスゲート通路壁４３ａと摺動接触せしむ
べく構成されている。より詳細には、アルミニウ
ムプレート６６とステンレススチールケース６８
とが凹部６４内に順次配置されている。比較的薄
い１対の細長スペーサ７０が、通路４３の側壁４
３ｃを形成すること及び通路開口の寸法を決定す
ることの双方の機能を果す。ステンレススチール
ケース６８の内部には複数個の磁性セラミツク素
子７２が配置されており、これらのセラミツク素
子は、ほぼ平坦で細長い複数個の非磁性セパレー
タ７４によつて複数の行及び列として配置されて
いる。 ガスゲート４２の下部ブロツク４４の上面は通
路４３の下部壁４３ｂを形成している。下部ブロ
ツク４４と上部ブロツク４６とは、隣り合うデポ
ジシヨンチヤンバ間にガスゲート４２を装着する
ための取付プレート８０ａ，８０ｂの夫々に設け
られた複数個符開孔７８を備える。更に、磁性ア
センブリの挿入後に凹部６４から排気が可能であ
るように、上部ブロツク４６とアルミニウムプレ
ート６６とを凹部６４と連通せしめる（図示しな
い）ポートが備えられている。 基板材料ウエブ１１は、磁性ガスゲートの通路
開口４３を比較的狭い上部スリツトと比較的広い
下部スリツトとに分割する。本来粘性の不活性ガ
スが（基板材料ウエブ１１とガスゲート通路４３
の上部壁４３ａとにより限定される）比較的狭い
上部スリツトを通るとき、プロセスガスの逆拡散
を抑制又は実質的に阻止するに十分な速度で流れ
るようにガスゲート通路４３の上部壁４３ａにほ
ぼ平行な複数個の細長溝８６が形成されている。
溝８６は、１端でドーパントデポジシヨンチヤン
バ２８，３２と作動的に連通し他端で真性デポジ
シヨンチヤンバ３０と作動的に連通すべく約20cm
のガスゲート通路４３の全長に伸びている。平行
溝８６の各々は、対向側壁８６ａと上部壁８６ｂ
とによつて形成されている。 スイープガス流及びバフルシステム 本発明の好ましい具体例には、水素、アルゴン
又は他の不活性ガス混合物のようなガス又はガス
配合物を、ガスゲート４２の真性チヤンバ側に加
圧下で導入する。更に詳細には、これらの不活性
「スイープ」ガスは、ガスゲート４２の真性チヤ
ンバ側に配置された供給管３７から、圧倒的にガ
スゲート通路４３を経由してこのガスゲートのド
ーパントチヤンバ側へ向流するべく誘導される。
この場合「圧倒的な」という形容が必要なわけ
は、(1)スイープガスガスをゲート４２のドーパン
トチヤンバに向かわせる圧力差が存在すること及
び(2)スイープガスがガスゲート通路４３に入る際
に高速であること、という事実にもかかわらず、
ほぼ35SCCMのスイープガスを各々の供給管３７
から真性チヤンバのカソード領域へ確実に流入さ
せる（全量で約70SCCM）べく充分な量のスイー
プガス（約250SCCM）が導入されるからである。 特に第４図及び第５図を参照すれば、個別の供
給管３７は、事実上立て方向の管３７ａと、一般
的に水平方向に配置された、開口をつけた管３７
ｂよりなる。但しこの場合ガスの供給は、図示さ
れているチヤンバの側壁もしくは頂部壁を介して
装置内に誘導されることが確実である。管３７ａ
がどのように配置されているかにかかわりなく、
開口付きの管３７ｂは好ましくは、(1)基板１１の
平面と並行な面内に配向され、さらに(2)事実上ガ
スゲート通路４３の横断幅全体を横切つて伸びる
であろう。水平に配置された管３７ｂはその横断
長に沿つて離間させた複数の開口３９を有してお
り、この開口を介してスイープガスはガスゲート
通路４３か真性デポジシヨンチヤンバかのどちら
かにかなりの速度で出入する。 上記の通り、スイープガスが管３７から排出す
る際に高い速度は、これらのスイープガスに、ド
ーパントチヤンバからのプロセスガスの逆拡散を
実際に増加させることになる乱流を開始せしめる
かも知れない。スイープガスの乱流を実際的にと
り除くため、符号５２により図に一般的に示し
た、水平に配置した開口付きの管３７ｂをバフル
マニホルド内に内蔵させる。このマニホルド５２
は一般に断面形状がほぼ長方形の細長い部材であ
つて、真性デポジシヨンチヤンバ内に固定され
て、スイープガスがガスゲート通路４３に隣接し
たこのチヤンバから排出するべく適合されてい
る。マニホルド５２は基板１１の横断長を横切つ
て伸びる複数の細長い千鳥形のバフルプレート５
４ａ−５４ｃにより複数個の中間チヤンバ５６ａ
−５６ｃに分割される。更に詳細には、水平に配
置された管３７ａは細長いバフルチヤンバ５６ａ
内に内蔵されており、従つてこのチヤンバから排
出されるスイープガスは、ガスゲート通路に流入
しさらに半導体層と接触するのに先立つて、バフ
ルチヤンバ５６ｂを通つてバフルプレート５４ａ
に沿つて進行回路を横切り、バフルチヤンバ５６
ｃを通つてバフルプレート５４ｂに沿い、さらに
バフルプレート５４ｃに沿つて進行回路を横切る
はずである。このようにしてスイープガスの層流
が確保される。 寸法的には、バフルマニホルド５２は概略的に
12mm幅、6.5cm幅及び38cm深さを有する。マニホ
ルド５２の頂部面は基板１１の下側におよそ３mm
離間されている。水平配向管３７ｂ内の開口３９
は直径ほぼ30ミルを有し、２cmごとに離間されて
いる。ほぼ215SCCMのスイープガスが各々のド
ーパントデポジシヨンチヤンバ内に流入し、ほぼ
70SCCMのスイープガスが真性デポジシヨンチヤ
バ内に流入する。ガスゲート通路４３を通過する
スイープガスの層流は、その流量が215SCCMあ
ればドーパントプロセスガスが真性チヤンバ内に
逆拡散するのを実質的に充分防ぐことができ、ま
た真性チヤンバ内へのスイープガスの層流の流量
は70SCCMあれば、カソード領域に隣接した非排
気プラズマ及びプロセスガスが真性チヤンバ壁に
接触しさらにシラン粉を形成するのを実質的に充
分防ぐことができる。 さらに好ましくは（例えば例として特に真性デ
ポジシヨンチヤンバ３０を参照して）、プロセス
ガスは供給管３６を介して真性デポジシヨンチヤ
ンバ３０のカソード領域に誘導される。 (1) プロセスガスをカソード３４の上面に隣接し
て導入し、 (2) 排気管４１をカソード３４の下面に隣接して
配置し、 (3) 排気管４１をカソード領域より低い圧力に維
持し、さらに (4) シールド３５をカソード領域に沿つて位置決
めするという手順を経て、プロセスガスは真性
チヤンバ３０のカソード領域内に事実上局限さ
れる。 しかしながら、シールド３５は、カソード領域
の上側の境界を形成する基板１１の積層面に接触
しなければ、真性チヤンバ３０のカソード領域を
残りの領域から完全に絶縁することはできない。
従つて真性チヤンバ３０のカソード領域へ導入さ
れるプロセスガスは同様にガスゲート通路４３の
方へ引きよせられ、通路内の圧力は真性チヤンバ
３０からドーパントデポジシヨンチヤンバ２８，
３２へ向かうスイープガスの単向流を形成するべ
く維持される。プロセスガスがカソード領域から
漏れるようなことがあれば、これらのガスはガス
ゲートに向かつて移動しつつ真性デポジシヨンチ
ヤンバ３０の壁面に接触するであろう。さらにこ
れらのプロセスガスがチヤンバの壁面に接触すれ
ば、基板材料１１の膜がデポジシヨンチヤンバ３
０を通過するにつれてシラン粉が形成され、真性
半導体層１８ａ−１８ｃ上に堆積するであろう。 プロセスガスがデポジシヨンチヤンバ３０の壁
面に接触し、さらにシラン粉を形成するのを防ぐ
ため、およそ250SCCMの不活性スイープガスを、
各々のスイープガス管３７を介して真性デポジシ
ヨンチヤンバ３０に導入する。各々のガスゲート
通路４３を介して除去されるスイープガスの流量
はおよそ215SCCMにすぎないから、各々の管３
７から排気される残りのほぼ35SCCMのスイープ
ガスは代替を持たず、デポジシヨンチヤンバ３０
のカソード領域に流入し、そして未使用のプロセ
スガス及びノンデポジツトプラズマと共に排気管
４１を介して排出する。スイープガスはカソード
領域へ向かう単向流を形成するから、未使用のプ
ロセスガス及びノンデポジツトプラズマは事実上
このカソード領域から漏洩することができる。以
上のような方法で、プロセスガス及びプラズマが
カソード領域から漏洩し、チヤンバの壁面に接触
する時に生じる有害なシラン粉の形成は実質的に
予防される。 本発明は以上説明した具体例の細部構造に限定
されない。以上の説明の対象をなす具体例は本発
明を非限定的に説明することを意図したものであ
ると理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数個のpin形電池を含んでおり電
池の各層がアモルフアス半導体合金から形成され
ているタンデム形光電池デバイスの部分断面図、
第２図は、第１図の電池の如き光電池デバイスの
連続製造のために使用すべく構成されたマルチブ
ルチヤンバグロー放電デポジシヨンシステムの概
略説明図、第３図は、隣り合うデポジシヨンチヤ
ンバの一方から他方へのガスの逆拡散を実質的に
低減すべく使用される溝付磁性ガスゲートの拡大
部分斜視図、第４図は、従来技術の供給管から放
出される不活性スイープガスの高速流を示す拡大
部分斜視図、第５図は、スイープガス供給管に作
動的に連結された本発明のバフルシステムを示す
別の拡大部分斜視図である。 １０……光電池、１１……基板材料ウエブ、２
６……マルチブルチヤンバグロー放電デポジシヨ
ン装置、２８，３０，３２……デポジシヨンチヤ
ンバ、３４……カソード、３５……シールド、３
６……プロセスガス供給管、３７……スイープガ
ス供給管、３８……無線周波発生器、４０……輻
射加熱素子、４１……排出管、４２……ガスゲー
ト、４３……ガスゲート通路、４４……上部ブロ
ツク、４６……下部ブロツク、６８……ステンレ
ススチールケース、７０……スペーサ、７２……
磁性セラミツク素子、７４……セパレータ、５２
……バフルマニホルド、５４ａ，５４ｃ……バフ
ルプレート、５６ａ，５６ｂ……バフルチヤン
バ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガスゲート通路により作動的に接続されてい
   る少くとも２つの隣り合つたチヤンバと、スイー
   プ用の不活性ガスを導入するための手段と、スイ
   ープガスの一方向流を形成すべく構成された手段
   とからなり、前記チヤンバは、該チヤンバを通つ
   て移動する基板に半導体層がデポジツトされるよ
   うに該チヤンバのうちの第１チヤンバに少くとも
   １種類のプロセスガスが導入され、第１チヤンバ
   のプロセスガスとは異なる種類の少くとも１種類
   の別のプロセスガスが第２チヤンバに導入される
   ように構成されており、前記スイープガス導入手
   段がガスゲート通路の第１チヤンバ側に隣接して
   設けられており、前記一方向流形成手段が第１チ
   ヤンバから第２チヤンバに向かうスイープガス流
   を形成すべく構成されており、前記導入手段は更
   にスイープガスを基板の少くとも積層表面を横切
   つて流すように構成されたグロー放電デポジシヨ
   ン装置であつて、スイープガスの乱流によるプロ
   セスガスの逆拡散を実質的に阻止するために、導
   入手段からガスゲート通路を通つて流れるスイー
   プガスの乱流を実質的に阻止すべく構成された手
   段が組合せられているグロー放電デポジシヨン装
   置。 ２ 乱流阻止手段がバフルマニホルドを含んでお
   り、前記バフルマニホルドは、ガスゲート通路に
   流入する以前にスイープガスを通過せしめる複数
   個のジグザグ形バフルプレートを含む特許請求の
   範囲第１項に記載の装置。 ３ 更に、スイープガス導入手段が、バフルマニ
   ホルドに内蔵された開孔付き管を含む特許請求の
   範囲第２項に記載の装置。 ４ ガスゲート通路によつて作動的に連結されて
   おりプロセスガスがプラズマに解離すべく導入さ
   れ内部を進行中の基板にデポジツトされるプラズ
   マ領域を各々が含む少くとも２つの隣り合うチヤ
   ンバと、各チヤンバのプラズマ領域の近傍で各チ
   ヤンバからノンデポジツトプロセスガスプラズマ
   を排出する手段と、ガスゲート通路の第１チヤン
   バ側の近傍に不活性スイープガスを導入する手段
   と、第１チヤンバから第２チヤンバに向つて単一
   方向スイープガス流を成立せしむべく構成された
   手段とを含むグロー放電デポジシヨン装置に於い
   て、更に、ガスゲートの第１チヤンバ側の近傍に
   通路を通り得るよりも多い量のスイープガスを導
   入すべく構成されたスイープガス導入手段が組合
   せられており、通路を通らないスイープガスがプ
   ラズマ領域内で排出手段に向つて流動し、これに
   より、未使用プロセスガスとノンデポジツトプラ
   ズマとがプラズマ領域を離れデポジシヨンチヤン
   バ壁と接触してシラン粉を形成することが実質的
   に阻止されるグロー放電デポジシヨン装置。 ５ 更に、スイープガス手段が、ガスゲート通路
   の近傍に約250SCCM（標準立方センチメートル／
   分）の不活性スイープガスを導入し、約
   215SCCMのスイープガスがガスゲート通路を通
   り、約35SCCMのスイープガスがプラズマ領域に
   入るように構成されている特許請求の範囲第４項
   に記載の装置。