JPH0573327B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、真空室内て高周波電極と対向して配
置された基板電極との間にプラズマを発生させ
て、容器内に導入される反応ガスを分解し、前記
基板電極に取り付けられた基板上に薄膜を形成さ
せるプラズマCVD装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図および第３図は従来装置の概略断面図で
あり、第２図は第３図のＢ−Ｂ線に沿つた矢視方
向の全体的な水平断面図、第３図は第２図のＡ−
Ａ矢視方向の側断面図であり、多層構造からなる
薄膜素子たとえばpin構造の非晶質シリコン層を
有する光起電力素子などの薄膜生成装置に使用さ
れているものである。図において、真空扉３１を
備えた真空前室２１と真空扉３６を備えた出口側
の真空後室２５との間にはそれぞれ真空仕切弁３
２〜３５を備えた隔壁により気密に区画された
CVD処理室２２，２３，２４が設けられ各室は
それぞれ真空源４１に接続されて真空状態を保持
できるよう構成されるとともに、CVD処理室２
２〜２４には、それぞれ成膜反応ガス導入管４２
および電極面が鉛直になるよう器壁に絶縁支持さ
れた高周波電極５が設けられている。また高周波
電極５と対向して、対向する側の面に基板１を保
持し、ヒータ等の加熱手段６１および温度制御器
６２を内蔵した基板電極６が配置されている。さ
らに、第３図に示すように、高周波電極５と基板
１とが互いに平行にかつ所定の間隔Ｇを保持した
状態で真空前室２１からCVD処理室２２，２３，
２４を経て真空後室２５へと搬送する搬送機構６
３と、基板電極の加熱手段６１に移動中にも常に
電力が供給して基板電極６を所定温度に加熱する
電力供給機構部６４とが備えられている。

上述のように構成されたプラズマCVD装置に
おいて、真空扉３１を開いて真空前室２１に挿入
された複数の基板１を保持した基板電極６を、真
空状態に保持された真空前室２１内で所定温度に
加熱したのち、第一のCVD処理室２２を同様に
排気した状態で真空仕切弁３２を開き、搬送機構
６３を操作することにより基板電極６を第一の
CVD処理室２２に搬送し、真空仕切弁３２を閉
じる。ついで、処理室２１の真空を保持しつつ成
膜反応ガス導入管４２から第一膜生成用の反応ガ
スを導入し、高周波電極５に電圧を印加すると、
高周波電極５と基板電極６との間の間隔Ｇの空間
中にグロー放電が発生してプラズマ状態となり、
第一膜生成用の反応ガスが分解されて基板電極６
に装着した基板１の表面に反応生成物が堆積し、
第一膜を生成することができる。またこれと併行
して真空前室２１には新たな基板電極６が挿入さ
れ予備加熱に行われる。また第二のCVD処理室
２３、第三のCVD処理室２４における操作も同
様である。このようにして３層の薄膜が形成され
た基板１を保持した基板電極６を出口側の真空後
室２５に移し、所定の温度になるまで冷却したの
ち、真空後室２５を大気圧状態に戻し、真空扉３
１を開放することにより外部に取出す。

しかし、非晶質シリコン光起電力素子のための
プラズマCVD装置の成膜工程においては、第二
のCVD処理室２３における第二膜の厚いｉ膜生
成の時間が長く必要なため生産性が上がらないと
いう問題があつた。この問題を解決した装置とし
て、第４図に示したように第二のCVD処理室２
３を大きくし、基板電極６を複数組収納し、第二
膜の生成を一度に行う装置が知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第４図に示したような一つのCVD処理室に複
数の基板電極６を収納した場合、各基板電極に対
向配置された高周波電極５は、各々の給電部５３
を導体５４で結合して電源５５に接続される。し
かし、この場合各基板電極６の高周波電極５の間
の間隙の部分ではプラズマ反応が行われないた
め、プラズマ発生状態が均一にならず、基板１上
に生成される膜の膜厚分布が不均一になるという
問題があつた。また各高周波電極５の間に電位差
が生じ、あるいは各高周波電極５と基板電極６と
の間隔に不同が生じ、プラズマ反応の制御が不安
定となる問題があつた。この問題の対策として
は、高周波電極を１枚としてプラズマの均一化を
図ることが考えられるが、電極寸法が大きくなり
取扱い上不便となる欠点がある。また複数の高周
波電極を密着させて配置することは、処理中の温
度上昇による熱膨張によつて電極が湾曲し、その
ためにプラズマの不均一が起こるという欠点があ
る。

本発明の目的は、上述の問題を解決し、一つの
CVD処理室に収納された基板装置電極と広い面
積で対向する高周波電極との間に均一なプラズマ
を発生させ、各基板上に均一な膜厚の成膜を行う
ことのできるプラズマCVD装置を提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、一つの真空室内に、基板が装
着される基板装着電極と、この基板装着電極に対
向して配置され高周波電源に接続される複数の高
周波電極と、を備えたプラズマCVD装置におい
て、前記複数の高周波電極を、その電極面を一平
面内に揃えて配置すると共に、各々の隣接する高
周波電極の表面に当接する平面を有し且つこの隣
接する高周波電極間の前記一平面内における間隔
を可変とする連続体により電気的に接続して成る
ことものとする。

〔作用〕

隣接高周波電極間にそれと等電位の接続体が存
在するため、接続体部分と基板電極との間にもプ
ラズマが発生し、また高周波電極の一面に当接す
る平面を有する接続体により隣接電極の表面が同
一平面となるため、基板電極と高周波電極との間
隔も均一になるため、基板電極と高周波電極およ
び接続体との間に均一なプラズマが発生し、基板
面上の成膜厚さが均一となる。さらに、接続体は
隣接高周波電極を電極間隔を可変にして結合する
ため、高周波電極が熱膨張してもその膨張が吸収
され、変形することがない。

〔実施例〕

以下図を引用して本発明の実施例について説明
する。第２，３，４図を含め各図において共通の
部分には同一の符号が付される。

第１図において、三つの高周波電極５は、第二
のCVD処理室２３の中で搬送機構によつて真空
仕切弁３３を介して移送された基板１を保持する
基板電極６と対向して配置される。高周波電極５
の数は、第二のCVD処理室２３で処理しようと
する基板１の数量、寸法より決定される。このよ
うな構成において、隣接高周波電極は接続体であ
る接続板を介してボルト７１によつて接続されて
一つの高周波電極を形成している。これにより第
二のCVD処理室２３に搬送機構によつて真空仕
切弁３３を介して移送された３組の基板電極６に
装着される基板１上への膜生成は、高周波電極５
間の隙間による電位差の影響がなくなり、また高
周波電極５と基板電極６との間隔が一定するた
め、安定したプラズマ反応が膜厚分布の均一な薄
膜を生成することができる。さらに、接続板７の
ボルト７１のためのボルト穴を高周波電極５の配
列方向の長穴とすることにより、処理中の高周波
電極の熱膨張を吸収できる。

第５図は、本発明の他の実施例の部分詳細図を
示し、第１図で説明した接続機構を変形したもの
である。すなわち、隣接高周波電極５の間隙にば
ね７２によつて引つぱられる２枚の接続板７によ
つて高周波電極５をはさみ込み接続した。これに
より安定したプラズマ反応が得られ膜厚分布の均
一な薄膜を生成することができる。高周波電極５
はばね力で接続板７間に挟着されているので、洗
浄、補修作業時の分解、組立が容易となり、かつ
温度上昇による熱膨張にも対応でき、大きな面積
の一つの高周波電極として働く。

第６図は、本発明のさらに別の実施例を示し、
第７図はその動作説明図である。

第６図において各高周波電極５１，５２は、そ
れぞれステンレス鋼製で接地される処理室扉８１
に絶縁して固定され、CVD処理室２３の中で、
搬送機構によつて真空仕切弁３３を介して移送さ
れた基板装着電極６と対向して配置される。しか
し、各高周波電極５１，５２は処理室扉８１と共
に処理室壁８２に固定された第一回転軸９１およ
び第一回転軸９１に固定された第二回転軸９２の
周りにヒンジ９３を介して回転可能である。一方
の高周波電極５２の一面の端部に接続板７が固定
され、その接続板にさらに接触ばね板７３が固定
される。接続板７が他方の高周波電極５１の一面
の端部に接触すると共に、ばね板７３が高周波電
極５１の側面に接触することにより、両高周波電
極５１，５２が接続されている。

次に第７図を引用してこの装置の高周波電極の
組立方法を説明する。第７図ａは高周波電極５２
が既に基板装着電極６と対向する位置にあり、高
周波電極５１はCVD処理室扉８１と共に処理室
２３の外にあることを示す。第７図ｂにおいて
は、高周波電極５１を固定した処理室扉８１がヒ
ンジ９３を介して第一回転軸９１を中心にCVD
処理室２３に向けて回転し、図示しないストツパ
により処理室壁８２と間隔Ｆを保つ位置まで移動
する。次いでストツパを外すことにより、処理室
扉８１および高周波電極５１を第二回転軸９２を
中心にヒンジ９３を介して回転させる。その結
果、第７図ｃに示すように処理室扉８１は処理室
壁８２に接触して処理室を閉塞し、同時に高周波
電極５１は第７図ｂに矢印１０で示すように移動
して高周波電極５２に固定された接続板７に接触
し、基板電極６に近接した位置に達する。その
際、高周波電極５１の側面はばね板７３を押しな
がら接触する。このあと両高周波電極５１，５２
から引き出された給電部５３と高周波で電源を導
体５４により接続する。このようにして接続板７
および接触ばね板７３により接続された二つの高
周波電極５１，５２よりなる大面積の高周波電極
が形成される。三つの基板装置電極６に一定の間
隔を保つて対向するため、均一なプラズマが発生
し、安定したプラズマ反応により膜厚分布の均一
な薄膜が生成できる。そして処理中の高周波電極
の熱膨張はばね板７３の変形により吸収される。
また、高周波電極および処理室扉を二つの回転軸
により回転移動することにより回転半径を小さく
することができ、CVD処理室を小型化できて設
備費の低減および原料ガスの節約を図ることがで
きる。さらに高周波電極および処理室扉の回転移
動により、CVD処理室の清掃、補修が容易とな
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、上記の構成を採用した結果、
高周波電極間の電位差がなくなり、各高周波電極
面と基板装着電極との間〓も一定となり、さらに
高周波電極の熱膨張が吸収されるので、広い範囲
に安定したプラズマ反応が制御でき、均一な薄膜
を生成することができる。さらには、大面積基板
への均一な薄膜生成にも有効に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の要部水平断面図、
第２図、第３図は従来のプラズマCVD装置を示
し、第２図は第３図のＢ−Ｂ線矢視断面図、第３
図は第２図のＡ−Ａ線矢視断面図、第４図は従来
装置の異なる例の要部水平断面図、第５図は本発
明の別の実施例の高周波電極断面図、第６図はさ
らに別の実施例の要部水平断面図、第７図ａ〜ｃ
は第６図の装置の組立工程を順次示す水平断面図
である。 １：成膜基板、２２，２３，２４：CVD処理
室、５，５１，５２：高周波電極、６：基板装着
電極、７：接続板、７１：ボルト、７２：ばね、
７３：接触ばね板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一つの真空室内に、基板が装着される基板装
   着電極と、この基板装着電極に対向して配置され
   高周波電源に接続される複数の高周波電極と、を
   備えたプラズマCVD装置において、前記複数の
   高周波電極を、その電極面を一平面内に揃えて配
   置すると共に、各々の隣接する高周波電極の表面
   に当接する平面を有し且つこの隣接する高周波電
   極間の前記一平面内における間隔を可変とする接
   続体により電気的に接続して成ることを特徴とす
   るプラズマCVD装置。