JPH0436452B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はアモルフアスシリコン太陽電池など
を製造するにあたり使用するプラズマCVD装置
に関するものである。

この種のプラズマCVD装置は、一般に良質の
薄膜を短時間に効率よく得ることが望まれる。

この種の装置として、第１図，第２図，第３図
に示すような装置が公知である。

第１図において１は真空容器であり、その内部
に高圧電極２と基板電極３を相対向させて、水平
に配置してある。基板電極３は真空容器１の外部
よりヒータ４により加熱される。基板電極３の高
圧電極２に対向する側には、薄膜生成のための基
板５が取付けられる。

真空容器１に接続された生成反応ガス導入部６
より前記真空容器１内に生成反応ガスを導入しつ
つ真空容器１に接続された真空源７により真空容
器１内を0.1Torr〜15Torrの圧力に保持して前記
高圧電極２に電圧を印加すると、高圧電極２と基
板電極３との間にグロー放電を発生しプラズマ状
態となる。プラズマにより分解された反応生成物
は、基板電極３に取付けられた基板５上に堆積し
薄膜を形成する。また基板５だけでなく相対向し
て配置した高圧電極２や真空容器１の内壁面にも
堆積する。

この装置の欠点は、高圧電極２または真空容器
１の内壁面に付着した薄膜が、真空引きの作業時
または真空容器１の内壁面のクリーニングが充分
でないと薄膜生成中に剥離して飛散し、前記基板
５の表面に付着してピンホールなどの薄膜特性悪
化の要因となることである。

第１図と同一符号を付し、かつ容器１に関して
第１図を反転した構造をもつ第２図の装置は、高
圧電極２または真空容器１の内壁面に付着した薄
膜が剥離し飛散しても基板５の表面には付着しな
いという利点をもつ。しかし基板５を基板電極３
に取り付ける際の作業能率が悪いという欠点を持
つ。

第２図の装置の改善のために考案された装置を
第３図に示す。第３図の装置は直列につながる３
つの真空容器１１〜１３と、各真空容器に配設し
た真空源１４〜１６とを持つ。各真空容器１１〜
１３間および両端の容器１１，１３の外面には、
バルブ機構１７〜２０を配置してある。さらに真
空容器１１〜１３の内部には、基板電極２１を搬
送する搬送機構２２が設けられている。基板電極
２１を加熱するためのヒータを符号２３で真空容
器１２の内部に設けられた高圧電極を符号２４
で、生成反応ガス導入管を符号２５でそれぞれ示
す。

先ず、基板電極２１の片面に基板２６を装置の
外で取付け、バルブ機構１７を開放して前記基板
電極２１を予備加熱するための真空容器１１に装
填する。バルブ機構１７を閉じ、真空容器１１内
を真空源１４で排気しながら、前記真空容器１１
内に配置したヒータ２３により加熱する。所定の
時間が経過し、真空容器１１内にある基板電極２
１が所定の温度に達すると、真空容器１１内の圧
力と真空容器１２内の圧力を同一にした上でバル
ブ機構１８を開放し、真空容器１１内の前記搬送
機構２２により電極２１を真空容器１２内に搬送
する。つづいてバルブ機構１８を閉じ、真空容器
１２に付着した真空源１５により真空容器１２内
を排気する。これと同時に前記真空容器１１内に
は次の基板電極２１が装填される。

真空容器１２内にある基板電極２１は、真空容
器１２内に配置されたヒータ２３により加熱され
て所定の温度を保持する。真空容器１２に付着さ
れた生成反応ガス導入部２５により生成反応ガス
を導入しながら、真空源１５により所定の圧力に
保持し、前記高圧電極２４に電圧を印加すること
により、前記基板電極２１と高圧電極２４との間
にグロー放電を発生させ、プラズマ状態を保つ。
プラズマにより分解された反応生成物は、基板電
極２１に取付けた基板２６上に堆積し、薄膜を生
成する。薄膜生成処理の終了後、ガスと電圧の供
給をとめ、容器１３内の圧力を１２内のそれと同
一にした上でバルブ１９を開き、搬送機構２２に
より電極２１を容器１３内に移す。バルブ１９を
閉じ、所定の冷却時間を経た上で、バルブ２０を
開いて電極２１を外部に取り出す。

以上説明した三種類のプラズマCVD装置は、
それぞれに共通した欠点を有しており、薄膜の生
産性向上を図ろうとするとき、基板電極面積およ
び高圧電極面積が平面的に大きくなり、装置全体
が大型化し、かつ装置の価格が高くなる。

この発明は、上述の欠点を除去し、より高品質
な薄膜が得られると同時に、生産性に富んだ低価
格のプラズマCVD装置を提供することを目的と
する。

第４図および第４図のＡ−Ａ線に沿う断面を示
す第５図は、この発明の一実施例を示している。
（第４図は第５図のＢ−Ｂ断面を表わす） 真空源４１〜４５を接続した真空容器４６〜５
０を直列に配置し、各真空容器４６〜５０間には
各々バルブ機構５１〜５４を配置し、かつ真空容
器４６と真空容器５０には大気と密閉するための
バルブ機構５６，５７を配置してある。さらに真
空容器４７〜４９には、生成反応ガス導入部５８
〜６０が接続され、かつ真空容器４７〜４９の内
部には、鉛直に配置された高圧電極６１がある。
また真空容器４６〜５０には、基板６２を取付
け、かつ基板電極加熱ヒータ６３と基板電極温度
制御器６４を内蔵した基板電極６５を搬送する搬
送機構６６が配置され、この搬送機構６６の一部
は、真空容器４６〜５０の内部に延出し、基板電
極を吊り下げている。前記基板電極６５が真空容
器４７〜４９の内部を搬送機構６６により搬送さ
れるときは、前記真空容器４７〜４９の内部に鉛
直に配置した高圧電極６１に対して鉛直に相対向
して搬送される。

また、真空容器４６〜４９の内部には、前記基
板電極６５に内蔵した基板電極加熱ヒータ６３の
電力供給機構６７が基板電極６５の上部に配置さ
れており、基板電極６５は真空容器４６〜４９内
を搬送機構６６により搬送されている間加熱さ
れ、かつ基板電極６５に内蔵した基板電極温度制
御器６４により所定の温度に制御される。

このように構成されたプラズマCVD装置にお
いて、基板６２を、基板電極加熱用ヒータ６３と
基板電極温度制御器６４を内蔵した基板電極６５
の両面に取付け、バルブ機構５６を開いて基板電
極予備加熱のための真空容器４６内に装填し、所
定の温度になるまで前記基板電極６２を加熱す
る。真空容器４６内を真空源４１により真空に保
持しつつ、真空容器４６内と第１膜生成用真空容
器４７内との圧力を、真空容器４７に接続した真
空源４２により一定にし、真空容器４６，４７間
に配置されたバルブ機構５１を開放し、前記基板
電極６５を前記搬送機構６６により前記第１膜生
成用真空容器４７へ搬送する。つづいてバルブ機
構５１を閉じ、前記真空容器４７内を真空源４２
により真空に保持しつつ生成反応ガス導入管５８
より第１膜生成用反応ガスを導入する。ここで前
記高圧電極６１に電圧を印加すると、高圧電極６
１と基板電極６５との間にグロー放電が発生して
プラズマ状態となり、第１膜生成用生成反応ガス
が分解され、前記基板電極６５に取付けた基板６
２上に堆積し、第１膜が生成する。また、これと
同時に予備加熱のための真空容器４６には新しい
基板電極６５が装填され予備加熱状態となる。

上述と同様の手順を経て、基板６２上に第２膜
生成用真空容器４８、第３膜生成用真空容器４９
においてそれぞれ第２膜、第３膜を生成する。最
終段の冷却用真空容器５０において、基板電極６
５を所定の温度になるまで冷却した後、真空容器
５０内を大気圧力にし、バルブ機構５７を開放し
て外部に取出す。

第６図は上記実施例の変形例を示すもので、第
４図，第５図と異なるのは真空容器４７（４８，
４９についても同じ）の内部に高圧電極６１を３
枚配置するとともに、基板電極６５の搬送のため
の搬送機構６６ならびに基板電極加熱ヒータ６３
の電力供給機構６７も複数列に配置した点であ
り、この結果装置全体の大きさを小さく保ちなが
ら薄膜生成能力を倍増できる利点が得られる。

上記した二つの実施例においては、電力供給機
構６７は、搬送機構６６よりも上部に設置され、
且つプラズマ発生空間とは基板電極６５により実
質的に遮られているので、剥離したアモルフアス
シリコン膜が電力供給機構に付着して、もしくは
プラズマ発生によりアモルフアスシリコン膜が電
力供給機構自体に成膜され、絶縁状態となり、基
板電極６５への電力供給に支障を来すといつた問
題を防止することができる。

以上に述べたように、本発明によれば、プラズ
マCVD装置を、生成反応ガス導入管と真空源と
を配設した真空容器を複数個直列に配置し、該真
空容器には各真空容器間を密閉するためのバルブ
機構を、両端の真空容器には大気と密閉するため
のバルブ機構をそれぞれ具備し、前記真空容器内
には、基板電極加熱ヒータと基板電極温度制御器
とを内蔵し且つ両側面に基板が取付けられる基板
電極と、該基板電極の前記基板取付け位置より上
方に位置し該基板電極を吊り下げて搬送する搬送
機構の少なくとも一部と、前記搬送される基板電
極の上方に位置し前記基板電極に内蔵された前記
基板電極加熱ヒータに電力を供給する電力供給機
構と、鉛直に配置されて前記基板電極と対向し該
基板電極との間にプラズマ発生空間を形成する高
圧電極とを設け、該高圧電極に対して前記基板電
極を平行に相対向させて搬送するように構成した
ので、下記の効果を奏する。

基板電極の両側面に基板を取り付けたことに
より、基板電極の両面が利用可能となり、薄膜
の成膜能力が倍増する。

基板電極を鉛直に配置したことにより、高圧
電極あるいは真空容器の内壁面に付着した堆積
物が真空引きなどで剥離し飛散しても基板に付
着せず、高い品質の薄膜が得られる。

基板電極を搬送機構により吊り下げて搬送す
ることにより、成膜時に生ずるアモルフアスシ
リコン粉や剥離したアモルフアスシリコン膜が
堆積する真空容器底部は単なる空間であつて搬
送には係わらないので、真空容器底部に搬送機
構を設けた場合に考えられる搬送に伴う堆積物
の舞い上がりによつて、薄膜に欠陥（例えばピ
ンホール）が生じることもない。

基板電極のみを複数の真空容器間に順次搬送
することにより、基板電極と高圧電極との任意
の組合せにより、所望の数のプラズマ発生空間
をそれぞれの真空容器において形成することが
できるので、簡単な構成で基板上に異種の薄膜
を、生産能力を向上させて成膜することが可能
となる。

電力供給機構が基板電極の上方に位置してい
るので、真空容器内壁等から膜が剥離して付着
することによる絶縁状態の発生によつての、基
板電極への電力供給の支障といつた問題を防ぐ
ことができる。

この発明は、いままで説明したアモルフアスシ
リコン膜生成のほかに、半導体プロセスで使用さ
れているプラズマを利用した酸化膜、窒化膜生成
などに使用でき、またプラズマエツチング装置、
プラズマアツシング装置としても応用可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図，第２図および第３図はそれぞれ従来装
置を示す縦断面図、第４図は本発明一実施例の横
断面図、第５図は第４図のＡ−Ａ線に沿う縦断面
図、第６図は本発明の他の実施例を示す縦断面図
である。 ４６〜５０…真空容器、５１〜５７…バルブ機
構、５８〜６０…生成反応ガス導入管、６１…高
圧電極、６２…基板、６３…ヒータ、６４…温度
制御器、６５…基板電極、６６…搬送機構、６７
…電力供給機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ プラズマを利用したプラズマCVD装置にお
   いて、生成反応ガス導入管と真空源とを配設した
   真空容器を複数個直列に配置し、該真空容器には
   各真空容器間を密閉するためのバルブ機構を、両
   端の真空容器には大気と密閉するのためのバルブ
   機構をそれぞれ具備し、前記真空容器内には、基
   板電極加熱ヒータと基板電極温度制御器とを内蔵
   し且つ両側面に基板が取付けられる基板電極と、
   該基板電極の前記基板取付け位置より上方に位置
   し該基板電極を吊り下げて搬送する搬送機構の少
   なくとも一部と、前記搬送される基板電極の上方
   に位置し前記基板電極に内蔵された前記基板電極
   加熱用ヒータに電力を供給する電力供給機構と、
   鉛直に配置されて前記基板電極と対向し該基板電
   極との間にプラズマ発生空間を形成する高圧電極
   とを設け、該高圧電極に対して前記基板電極を平
   行に相対向させて搬送するようにして成ることを
   特徴とするプラズマCVD装置。