JPH076953A - プラズマcvd法およびプラズマcvd装置 - Google Patents

プラズマcvd法およびプラズマcvd装置

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JPH076953A
JPH076953A JP5144105A JP14410593A JPH076953A JP H076953 A JPH076953 A JP H076953A JP 5144105 A JP5144105 A JP 5144105A JP 14410593 A JP14410593 A JP 14410593A JP H076953 A JPH076953 A JP H076953A
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plasma cvd
film forming
cvd apparatus
chamber
substrate
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JP5144105A
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Takashi Yoshida
吉田  隆
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均 清水
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Abstract

(57)【要約】 【目的】プラズマCVD装置の高周波電極の背面側で装
置壁面との間に起こる放電を防止し、放電の不均一やパ
ウダリングをなくする。 【構成】平行平板電極と側壁によって成膜室を構成し、
この成膜室と可とう性基板の送り出しロール、巻き取り
ロールを一つの真空室内に収容する。そうすれば、高周
波電極の背面を1×10-3Torr以下の真空あるいは直接大
気に接触させることができ、放電はおきない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラスチックフィルム
のような長尺基板上に薄膜形成を行うプラズマCVD法
およびプラズマCVD装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD法とは、真空槽内で反応
ガス中に高周波電界によりグロー放電を発生させ、その
電気的エネルギーを利用してガスを活性化し、プラズマ
反応によりガスを分解して基板上に薄膜を形成する方法
で、半導体薄膜、窒化シリコン薄膜、酸化シリコン薄膜
などの成膜を行う方法である。プラスチックフィルムの
ような可とう性の長尺基板上に成膜するには、平行に対
向する一対の平板電極を備えた成膜室に一方のロールか
ら他方のロールへ巻き取られる基板を通し、真空槽中に
反応ガスを導入し、電極間に電圧を印加してプラズマC
VDを行うが、その際、基板を移動させながら行うロー
ルツーロール方式と、基板を停止させて行うステップロ
ール方式とがある。基板には、通常一面上だけに成膜す
るので、その一面が放電空間に面するように、基板は一
方の電極に近接させて通される。また、例えばpin構
造をもつ半導体薄膜を成膜するには、基板を異なる反応
ガスが導入される複数の成膜室を通す必要がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のような方法で成
膜する場合、平行平板電極の一方の接地電極に対向する
高電圧電極と背後の成膜室壁との間で放電が発生すると
接地電極との間に放電を発生させるための電力が小さく
なり、電極の端部での放電の不均一が生ずるおそれがあ
る。また、放電によって分解した生成物が成膜室壁面に
付着し、粉末として基板上の薄膜面に落下して膜質を損
なうことがある。このような電極背後の放電を防止する
ためには、成膜室の容積を大きくする必要があり、装置
のコンパクト化ができないという問題点があった。一
方、複数の成膜室を通して長尺の基板に成膜する場合に
は、成膜室間にゲートを設けて基板を通す必要があり、
ロールツーロール方式の場合はガスの混合を防ぐために
成膜室間にバッファ真空室を設ける必要があるため、装
置が複雑になるという問題点があった。
【0004】本発明の目的は、高電圧電極背後の放電の
ないプラズマCVD法およびプラズマCVD装置を提供
すること、さらには複数の成膜室を有するが構造の簡単
なプラズマCVD装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、互いに平行に対向する二つの平板電極
の一方に高周波電圧を印加し、他方を接地して両電極間
の反応室間内にプラズマを発生させ、反応ガスを分解し
て基板上に薄膜を堆積させるプラズマCVD法におい
て、反応空間を平行平板電極と側壁とによって囲み、高
周波電極の反反応空間側を1×10-3Torr以下の真空に接
触させるものとする。あるいは高周波電極の反反応空間
側を大気に接触させるものとする。また、本発明のプラ
ズマCVD装置は、互いに対向する二つの平板電極と側
壁によって気密に形成され、ガス導入管およびガス排気
管が接続された成膜室が真空室内に設置され、その成膜
室を一方の電極に近接して貫通する可とう性基板の送り
出し機構および巻き取り機構もその真空室内に存在する
ものとする。その場合、高周波電極の真空室内部空間に
露出する面に対向して接地電位のシールド材を備えても
よい。二つの平板電極のうちの高周波電極の外面が大気
中に露出することもよく、その場合も高周波電極の大気
中に露出する面に対向して接地電位のシールド材を備え
たことが有効である。成膜室の側壁は導電性であり、高
周波電極と絶縁されるか、あるいは絶縁性であることが
考えられる。成膜室の側壁内面上に着脱可能の防着板を
備えたこともよい。さらに、成膜室が複数であってもよ
く、その場合、各二つの成膜室が側壁を共通にして隣接
することも有効である。
【0006】
【作用】高周波電極に接するふん囲気が10-1Torrないし
20Torrの間にあれば放電が起こり得るが、1×10-3Torr
以下の真空あるいは大気に高周波電極が接しておれば放
電は起きない。従って、1×10-3Torr以下の真空室内に
平行平板電極と側壁とで形成された成膜室内を反応空間
とし、あるいはその高周波電極の外面のみを大気中に露
出させ、その成膜室にガス導入管とガス排気管を連結す
れば、反応ガスは成膜室だけに供給され、放電はその内
部に封じ込めることができる。そして成膜室を通す可と
う性基板の送り出し機構および巻き取り機構も成膜室を
囲む真空室内におけば、基板面および形成された膜面の
汚損が防止される。複数段階の成膜を行うときには一つ
の真空室内に複数の成膜室をおき、さらにそれらの成膜
室を側壁を共通にして隣接させればコンパクトで構造が
簡単なプラズマCVD装置が得られる。
【0007】
【実施例】以下、共通の部分に同一の符号を付した図を
引用して本発明のいくつかの実施例について述べる。図
1に示す実施例では、真空排気管42から真空排気できる
真空室1内に三つの一辺10cmないし2mの方形の成膜室
21、22、23が配置され、各成膜室は、ヒータを内蔵する
接地電極3と背面にはガス導入管41が連結される中空の
高周波電極4とが約3cmの間隔で対向している。高周波
電極4の接地電極3との対向面には、ガス放出のための
穴40が明いている。各成膜室21、22、23は、平行平板電
極3、4と、高周波電極4に絶縁物51で絶縁されてい
る、金属、例えばステンレス鋼あるいはアルミニウムか
らなる接地された導電性側壁6とで囲まれた内部空間を
反応空間として有する。そして各導電性側壁6にはガス
排気管43が開口している。可とう性基板であるプラスチ
ックフィルム7は、送り出しローラ71から巻き取りロー
ラ72の間に張られ、各成膜室21、22、23を接地電極3に
近接して通されるが、接地電極3の縁部では、導電性側
壁6にOリングを用いる真空シール材52を介して接地電
極に押し付けられ、成膜室の気密が保たれる。成膜室の
気密は、それ以外の個所では、真空シール材52、絶縁物
51によって保たれる。
【0008】このプラズマCVD装置を稼働するには、
真空排気管42からの排気により真空室1の内部を1×10
-3Torr以下の圧力に保ち、各成膜室には、それぞれ異な
る反応ガス、あるいは同一の反応ガスを導入し、図示し
ない圧力表示装置および圧力制御系を用いて真空室1内
とは別の圧力状態に制御する。従って、各成膜室21、2
2、23の気密性は、大気圧に囲まれる真空室の気密性と
異なり、反応空間の圧力さえ維持できる程度でよい。両
電極3、4間に電圧を印加し、静止した基板1上にそれ
ぞれ成膜を行ったのち、接地電極3をA方向に移動さ
せ、基板1から離す。これにより、基板1に加わってい
た押圧がなくなるため、基板1は真空シール材52からも
離れた状態になる。この状態で所定の長さだけ基板1を
巻き取りロール72に巻き取り、接地電極をB方向に動か
してシール状態を再現し、次のステップの成膜を行う。
なお、接地電極3を移動させないで、高周波電極4およ
び側壁6を動かして基板1を浮かしてもよい。
【0009】本実施例によれば、高周波電極4の背面と
真空室1の壁面との間の空間が10-3Torr以下の高真空で
あるため放電が起きない。また、送り出しロール71や巻
き取りロール72のような可とう性基板7の搬送系が反応
空間外にあるため、放電やあるいは成膜室で発生した微
粉末により汚染されることを防止することが可能とな
る。また、本実施例によれば、放電が起きる反応空間内
部の体積が小さく、ガスが効率良く流れることにより、
成膜室内部にガスが滞留微粉末を発生することを防ぐこ
とが出来る。同時に、ガスが効率よく使えるためガスの
収率が向上すると共に、膜質の向上も期待することが出
来る。なお、成膜室の導電性側壁6の内面上に交換可能
な防着板を設置すれば、側壁6上に膜が形成されるのを
防ぐことができる。 図2に示す実施例では、高周波電
極4の真空室1の壁面に面する部分をこれと非接触で設
置電位にあるシールド材8により覆って、高周波相互誘
導により他の成膜室のプラズマ状態が変動するのを防止
している。
【0010】図3に示す実施例では、接地電極3がステ
ップロール方式で成膜を行う各成膜室21、22、23に共通
であり、各成膜室は接地導電性側壁6をはさんで隣接し
ている。高周波電極4と側壁6とは絶縁物51により絶縁
されている。また、真空室1内の圧力を確実に10-3Torr
以下に保つために、側壁6には成膜室外で連通孔44が明
けられている。本実施例によれば各成膜室21、22、23が
厚さ5〜20mmの側壁を隔てて隣接しているため、真空室
1の寸法の成膜室の寸法に対する倍率が小さくてすみ、
装置がコンパクトになる。なお、側壁6を2枚構造と
し、基板7とのシール材52による真空シールも2個所と
し、中間空間を真空室1の内部空間につなげることは、
隣接成膜室の反応ガスの混合を防ぐのに有効である。
【0011】図4に示す実施例では、図2と同様な構造
が接地電極3の両側に設けられており、約2倍の量産性
を持つ。この図は上面から見た断面図で、基板1の面は
鉛直面内にあり、成膜室21、22、23の天井から落下した
微粉末の基板面への付着が防止される。他の実施例では
同様に基板面が鉛直面内にあるようにすることが有効で
ある。
【0012】図5に示す実施例では、各成膜室21、22、
23の高周波電極4の外面が大気中に露出し、真空室1の
一方の壁面を形成している。これにより真空室1の寸法
を小さくすることができる。大気圧下では、この装置に
用いる領域の印加電圧によって放電が起きず、成膜室内
のみで放電が起きる。この高周波電極4の大気に接する
面には、電磁波の放出を防ぐために、高周波電極4に非
接触かあるいは絶縁物を介して結合された接地電位のシ
ールド材8が設けられている。一方、各成膜室21、22、
23の接地導電性側壁6の壁面を絶縁物51が覆っている。
この絶縁物51上に高周波電極4を延長したり、あるいは
浮遊電位の防着板を着脱可能に備えることにより、壁面
への膜の付着を取り去る際の作業が容易になる。また、
この絶縁物51が各成膜室21、22、23の高周波電極4の連
結体を兼ねている。
【0013】以上の各実施例では、各成膜室21、22、23
の側壁を金属で形成し、接地しているが、側壁全体を絶
縁物で置き換えてもよい。また、基板7を接地電極3に
近接して通しているが、高周波電極4に近接して通して
もよい。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、高周波電極の背面を10
-3Torr以下の真空あるいは大気圧に接触させることによ
り、高周波電極背面での放電を防ぎ、放電の均一性が得
られて膜質を向上させることができた。また一つの真空
室内に放電を封じ込めた成膜室を複数置き、真空室内で
送り出し、巻き取りの行われる可とう性基板上に順次成
膜すれば、ロールツーロール方式の装置のようにバッフ
ァ真空室を設ける必要がなく、装置全体のコンパクト
化、軽量化を図ることができると共に、大幅な製造コス
トの低減が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のプラズマCVD装置の断面
【図2】本発明の異なる実施例のプラズマCVD装置の
断面図
【図3】本発明の異なる実施例のプラズマCVD装置の
断面図
【図4】本発明の異なる実施例のプラズマCVD装置の
断面図
【図5】本発明の異なる実施例のプラズマCVD装置の
断面図
【符号の説明】
1 真空室 21、22、23 成膜室 3 接地電極 4 高周波電極 41 ガス導入管 42 真空排気管 43 ガス排気管 51 絶縁物 52 真空シール材 6 導電性側壁 7 プラスチックフィルム 71 送り出しロール 72 巻き取りロール 8 シールド材

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに平行に対向する二つの平板電極の一
    方に高周波電圧を印加し、他方を接地して両電極間の反
    応室間内にプラズマを発生させ、反応ガスを分解して基
    板上に薄膜を堆積させるプラズマCVD法において、反
    応空間を平行平板電極と側壁とによって囲み、高周波電
    極の反反応空間側を1×10-3Torr以下の真空に接触させ
    ることを特徴とするプラズマCVD法。
  2. 【請求項2】互いに平行に対向する二つの平板電極の一
    方に高周波電圧を印加し、他方を接地して両電極間の反
    応室間内にプラズマを発生させ、反応ガスを分解して基
    板上に薄膜を堆積させるプラズマCVD法において、反
    応空間を平行平板電極と側壁とによって囲み、高周波電
    極の反反応空間側を大気に接触させることを特徴とする
    プラズマCVD法。
  3. 【請求項3】互いに対向する二つの平板電極と側壁によ
    って気密に形成され、ガス導入管およびガス排気管が接
    続された成膜室が真空室内に設置され、その成膜室を一
    方の電極に近接して貫通する可とう性基板の送り出し機
    構および巻き取り機構もその真空室内に存在することを
    特徴とするプラズマCVD装置。
  4. 【請求項4】高周波電極の真空室内部空間に露出する面
    に対向して接地電位のシールド材を備えた請求項3記載
    のプラズマCVD装置。
  5. 【請求項5】二つの平板電極のうちの高周波電極の外面
    が大気中に露出した請求項3記載のプラズマCVD装
    置。
  6. 【請求項6】高周波電極の大気中に露出する面に対向し
    て接地電位のシールド材を備えた請求項5記載のプラズ
    マCVD装置。
  7. 【請求項7】成膜室の側壁が導電性であり、高周波電極
    と絶縁されて接地された請求項3ないし6のいずれかに
    記載のプラズマCVD装置。
  8. 【請求項8】成膜室の側壁が絶縁性である請求項3ない
    し6のいずれかに記載のプラズマCVD装置。
  9. 【請求項9】成膜室の側壁内面上に着脱可能の防着板を
    備えた請求項3ないし8のいずれかに記載のプラズマC
    VD装置。
  10. 【請求項10】成膜室が複数である請求項3ないし9のい
    ずれかに記載のプラズマCVD装置。
  11. 【請求項11】各二つの成膜室が側壁を共通にして隣接す
    る請求項10記載のプラズマCVD装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153378A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 真空処理装置
JP2009076690A (ja) * 2007-09-20 2009-04-09 Fuji Electric Systems Co Ltd 薄膜製造装置及び薄膜製造方法
JP2012256637A (ja) * 2011-06-07 2012-12-27 Philtech Inc 膜成長装置および太陽電池の製造装置

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