JPH09279351A

JPH09279351A - プラズマｃｖｄ法による堆積膜形成方法及び装置

Info

Publication number: JPH09279351A
Application number: JP8118508A
Authority: JP
Inventors: Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Akira Sakai; 明酒井; Yuzo Koda; 勇蔵幸田; Sunao Yoshisato; 直芳里; Tomonori Nishimoto; 智紀西元; Takahiro Yajima; 孝博矢島
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1996-04-16
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、プラズマＣＶＤ法におけるＣＶＤ副
生成物が排気配管やコンダクタンス調整バルブに付着、
堆積することによる、排気コンダクタンスの低下や、コ
ンダクタンス調整バルブの動作不良を解消または、改善
し、特に、ドライエッチングを好まない堆積膜形成方法
及び装置に適用し、高品位な非晶質及びマイクロクリス
タル半導体を作製できるプラズマＣＶＤ法による堆積膜
形成方法及び装置を提供することを目的としている。【解決手段】本発明は、堆積膜形成チャンバーから排気
ポンプに至る排気配管上に設けたコンダクタンス調整バ
ルブにより、前記堆積膜形成チャンバーの圧力を調整し
ながら機能性堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ法による
堆積膜形成方法または装置において、堆積膜形成終了後
または堆積膜形成の過程で、前記堆積膜形成チャンバー
から排気ポンプに至る排気配管に不活性ガスを導入し
て、堆積膜形成時に形成された排気配管及びコンダクタ
ンス調整バルブに付着したＣＶＤ副生成物である粉体
を、前記排気配管から分岐した配管上に設けた集塵機に
吸引し除去することを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法
による機能性堆積膜、特に非晶質半導体またはマイクロ
クリスタル半導体を形成する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ法は、非晶質半導体薄膜
やマイクロクリスタル半導体薄膜の作製方法として一般
的な方法である。プラズマＣＶＤ法は、チャンバーに原
材料ガスを導入し、また、排気ポンプにより減圧にし
て、直流電力または、高周波、マイクロ波電力を印加し
て原材料ガスをプラズマ様に電離、解離、励起させて、
基板上に堆積膜を形成させるものである。シリコン系非
晶質または、マイクロクリスタル半導体薄膜を形成する
場合には、原材料ガスとしては、ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、
ＳｉＦ4、Ｓｉ2Ｆ6、Ｈ2などが使われている。ドーピン
グガスとしては、ＢＦ3、Ｂ2Ｈ6、ＰＨ3、などが使われ
ている。また、シリコンゲルマニウム系非晶質または、
マイクロクリスタル半導体薄膜の形成には、前記ガスに
加えて、原材料ガスとして、ＧｅＨ4ガスが良く使われ
る。チャンバー内の（プラズマ）圧力は直流から高周波
までの電力供給の場合には１０^-1Ｔｏｒｒから１０Ｔｏ
ｒｒ程度である。マイクロ波電力を供給する場合には、
１０^-3Ｔｏｒｒから１Ｔｏｒｒ程度である。基板温度は
２００〜４００℃に加熱する。

【０００３】ここで、一般的なプラズマＣＶＤ法による
非晶質半導体薄膜の作製例を図２に記載した代表的なプ
ラズマＣＶＤ装置を用いて説明する。図において、１は
チャンバー、２は排気ポンプ（ロータリー、およびメカ
ニカルブースターポンプ）、３は排気配管、４はバル
ブ、５はコンダクタンス調整バルブ、６はコンダクタン
ス調整バルブのコントローラーである。７は高周波電
極、８は高周波電源、９は整合器、１０は高周波導入
部、１１は基板ホルダー、１２は基板、１３はヒータ
ー、１４はヒーターコントローラー、１５はヒーター電
源である。１６はガスボンベ、１７はガス流量コントロ
ーラー、１８はガス導入部である。１９は圧力計、２０
は放電（プラズマ）領域である。

【０００４】次に、非晶質シリコン半導体膜を例にして
作製手順（動作）を説明する。基板ホルダー１１に基板
１２を固定したら、チャンバー１の基板出し入れ口（不
図示）を閉じて、排気ポンプ２により減圧に排気する。
基板１２は基板ホルダー１１に固定されたヒーターによ
って堆積膜形成条件の温度に加熱する。チャンバー１内
の放電領域には、ガスボンベ１６からガス流量コントロ
ーラー１７を介して流量を制御された複数の堆積膜形成
用原材料ガス（ＳｉＨ4、Ｓｉ2Ｈ6、Ｈ2、ドーピングガ
ス）が混合されてガス導入部１８を通して供給される。
カソード電極７に高周波電源８から高周波（１３．５６
ＭＨｚ）を印加し、カソード電極７に対向する基板１２
及び基板ホルダー１１をアノード電極として両電極の間
の放電領域２０に放電を生起させる。放電は整合器９に
よって調整される。チャンバー内のガスは排気ポンプ２
により、排気管３をとおして排気され、つねにあらたに
供給されるガスと入れ替わっている。放電領域２０の圧
力は圧力計１９によりモニターされる。その圧力信号
は、排気配管３に設けられたコンダクタンスバルブ５の
コントローラー６に送られ、コンダクタンス調整バルブ
５の開度を調整して放電領域２０内の圧力を一定に制御
する。堆積膜形成用原材料ガスは放電領域２０内のプラ
ズマ中で解離、電離、励起され、基板上に堆積膜を形成
する。コンダクタンス調整バルブ５は、原材料ガスの流
量によらず、所望の圧力に調整するのに有用である。コ
ンダクタンス調整バルブは排気配管の断面積を可変する
ことで排気コンダクタンスを増減するものである。機能
性堆積膜の延べ形成時間が長くなると、排気配管内にＣ
ＶＤ副生成物が形成され、コンダクタンスがしだいに小
さくなるために、コンダクタンス調整バルブを調整して
放電領域の圧力を常に一定にしておくことができる。堆
積膜形成終了後は、原材料ガスの供給を停止し、新たに
パージガス（Ｈｅ、Ａｒ等）を導入して、チャンバー内
やポンプに残留した原材料ガスを充分に置換する。パー
ジ終了後、チャンバーが冷えるのを待って、大気圧に戻
して、基板を取り出す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマＣ
ＶＤ法においては、プラズマ中で発生し、基板以外に付
着堆積する前記ＣＶＤ副生成物の、堆積膜への混入によ
る膜質への影響、排気配管や、バルブに付着することに
よる装置メンテナンス上の取り扱いが問題となってい
る。ここで言うところのＣＶＤ副生成物とは、ＳｉＨ4
系のガスを使用する場合、放電条件（圧力、ガス流量、
電力値）によってプラズマ中で発生し、電極上や、基板
ホルダー、チャンバー壁、排気配管壁、バルブ表面に、
壁面温度によって、付着または堆積するポリ状物質のこ
とである。チャンバー内に付着したＣＶＤ副生成物は、
ガスを吸着したり、チャンバー内に舞い上がり、ダス
ト、コンタミネーションとして、基板上の堆積膜に取り
込まれ、堆積膜の諸特性に悪影響を与える恐れがある。
また、ＣＶＤ副生成物は、排気ポンプにまで運ばれて、
ロータリーポンプオイルの粘度を著しく大きくしたり、
メカニカルブースターポンプのローターに付着してロー
ター同志が接触して動作不良の原因となることがある。
また、前述の通りに、排気配管壁やバルブに付着したＣ
ＶＤ副生成物が、成長し、排気配管やバルブの有効断面
積がしだいに小さくなると、排気コンダクタンスがしだ
いに小さくなり、チャンバーにおける所望の放電圧力
（堆積膜形成条件）が得られなくなる恐れがある。さら
には、コンダクタンスバルブの動作不良を起こす事が問
題となっていた。ポンプに到達するＣＶＤ副生成物を減
らす方法としては、堆積膜形成チャンバーから排気ポン
プにいたる排気管上にフィルターを設け、ＣＶＤ副生成
物を漉し落とす方法が知られている。

【０００６】排気配管中に付着したＣＶＤ副生成物の除
去方法としては、ドライエッチングが知られている。ド
ライエッチングは、堆積膜形成チャンバー内で放電し、
寿命の長いエッチングガスのラジカルによって排気配管
中のＣＶＤ副生成物をエッチングする方法や、排気配管
内で放電を生起させて、エッチングをする方法がある。
しかしエッチングをするには、チャンバー部材、排気配
管材、ポンプの耐食性を考慮しなければならず、また、
エッチング残渣物や副生成物が堆積膜形成時に与えるコ
ンタミとしての影響を配慮しなければならない。また、
排気配管壁を２５０℃以上に加熱して硬質な堆積膜を壁
面に付着させる方法が知られているが、これも排気配管
を高温にすることによる真空シール維持に対する不安、
安全性などの懸念があった。

【０００７】そこで、本発明は、上記従来技術における
課題を解決し、プラズマＣＶＤ法におけるＣＶＤ副生成
物が排気配管やコンダクタンス調整バルブに付着、堆積
することによる、排気コンダクタンスの低下や、コンダ
クタンス調整バルブの動作不良を解消または、改善し、
特に、ドライエッチングを好まない堆積膜形成方法及び
装置に適用し、高品位な非晶質及びマイクロクリスタル
半導体を作製できるプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成
方法及び装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、プラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法及
び装置を、つぎのように構成したものである。すなわ
ち、本発明の堆積膜形成方法は、堆積膜形成チャンバー
から排気ポンプに至る排気配管上に設けたコンダクタン
ス調整バルブにより、前記堆積膜形成チャンバーの圧力
を調整しながら機能性堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成方法において、堆積膜形成終了後ま
たは堆積膜形成の過程で、前記堆積膜形成チャンバーか
ら排気ポンプに至る排気配管に不活性ガスを導入して、
堆積膜形成時に形成された排気配管及びコンダクタンス
調整バルブに付着したＣＶＤ副生成物である粉体を、前
記排気配管から分岐した配管上に設けた集塵機に吸引し
除去することを特徴としている。本発明の方法において
は、前記不活性ガスを導入した排気配管は、その内圧が
０．５気圧以上とすることが好ましい。また、前記不活
性ガスは、堆積膜形成チャンバー側から排気ポンプ方向
に向かって流れるようにすることが好ましい。また、本
発明は、複数の堆積膜形成チャンバーを一つの排気ポン
プによって排気する排気系を有する堆積膜形成装置に適
用してもよく、また、帯状部材を長手方向に連続的に移
動させ、ガスゲートによって接続された複数の堆積膜形
成チャンバーを通過させて堆積膜の形成を行う装置に適
用してもよい。また、本発明の堆積膜形成装置は、堆積
膜形成チャンバーから排気ポンプに至る排気配管に堆積
膜形成チャンバーの圧力を調整するためのコンダクタン
ス調整バルブを備えたプラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成装置において、堆積膜形成炉から排気ポンプに至る排
気配管上に不活性ガス導入手段と、該排気配管から分岐
した配管上に設けられた集塵機とを有することを特徴と
している。本発明の上記装置においては、不活性ガス導
入手段は、コンダクタンス調整バルブよりも堆積膜形成
チャンバー寄りに設けることが好ましい。また、その排
気配管から分岐した集塵機への配管の分岐点は、排気ポ
ンプの近傍にあることが好ましい。そして、本発明の上
記装置においては、堆積膜形成チャンバーと不活性ガス
導入手段との間と、集塵機への配管の分岐点と排気ポン
プの間と、該集塵機への配管の分岐点と集塵機の間と
に、それぞれ該排気配管上にバルブを設けた構成を採る
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、上記構成により、前述
した本発明の目的を達成するものであるが、それは、本
発明者らの鋭意研究を重ねた結果による、排気配管とコ
ンダクタンス調整バルブを、大気圧程度の圧力におい
て、不活性ガス（たとえば窒素）を流すことで、排気配
管およびコンダクタンス調整バルブに付着した粉体状の
ＣＶＤ副生成物を効率よく剥して除去することができる
という知見に基づくものであり、本発明は、このような
知見に基づきさらに検討を重ねた結果完成に至ったもの
である。すなわち、本発明はプラズマＣＶＤ法による機
能性堆積膜形成の終了後または堆積膜形成の過程におい
て、排気配管中に、大気圧程度の圧力において、ガス
（たとえば窒素；以下パージガスと記す場合もあり）を
導入して、該排気配管から分岐した配管上に設けられた
集塵機に向けて流すことで、排気配管およびコンダクタ
ンス調整バルブに付着したＣＶＤ副生成物を剥して除去
することができるものである。また、パージガスを導入
した排気配管中の圧力を大気圧程度にすることによっ
て、排気配管中のガスの流れは乱流となり、排気配管壁
や、コンダクタンス調整バルブ上に付着したＣＶＤ副生
成物を効率良く剥して流し取ることができる。本発明に
おいて排気配管中に流す前記パージガスは不活性ガスが
好ましい。ＣＶＤ副生成物は、ＳｉＨ4系のガスを原材
料ガスとして使用する場合には、可燃性のポリ状物質と
なる。発火や粉体爆発を防止するためには、不活性ガス
の使用が適している。

【００１０】排気配管内は排気ポンプに近い程、ポンプ
からのオイルの逆拡散に汚染されている可能性が高くな
る。オイルやオイルを含んだＣＶＤ副生成物の粉体が、
さらに堆積膜形成チャンバー近くまで拡散することを防
止するために、パージガスの排気配管上での導入位置
は、コンダクタンス調整バルブよりも堆積膜形チャンバ
ー寄りとし、堆積膜形成チャンバー側から排気ポンプ方
向にむかってパージガスの流れを作ることが望ましい。
すなわち、排気配管上の、集塵機への配管の分岐点は排
気ポンプの近傍が良い。排気配管上の堆積膜形成チャン
バーとパージガス導入位置のあいだにバルブを設け、前
記パージガスを流すときには、該バルブを閉じて、剥離
したＣＶＤ副生成物がチャンバーに逆流することを防止
しなければならない。また、排気配管上の集塵機への分
岐点と排気ポンプの間にバルブを設け、前記パージガス
を流すときには、該バルブを閉じて、剥離したＣＶＤ副
生成物がポンプに流入することを防止しなければならな
い。排気配管上の集塵機への配管の分岐点と、集塵機の
間の配管上にバルブを設け、堆積膜形成チャンバーで機
能性堆積膜を形成中には、該バルブを閉じておかなけれ
ばならない。集塵機は、吸引ポンプ（ファン）と集塵部
から構成される。吸引したガスは、フィルターを通して
ＣＶＤ副生成物と分離されて、集塵機外部に排出され
る。集められたＣＶＤ副生成物は、発火防止のために、
水シャワーにより吸湿させることが望ましい。排気配管
や排気配管中に設けられたコンダクタンスバルブに付着
するＣＶＤ副生成物は、ＣＶＤ実施中にチャンバーから
活性種やポリ状物質が飛来してそれが付着したものと、
一旦付着したＣＶＤ副生成物が、チャンバーを大気圧か
ら減圧に排気する場合の様に、排気管中の圧力が高く、
乱流状態の時にチャンバー内やチャンバーに近い排気配
管壁から剥れて飛散した際付着したものである。チャン
バーから遠く離れた排気配管壁や、バルブに付着した
り、排気ポンプに到達するＣＶＤ副生成物のなかには、
チャンバーや、チャンバー近傍の排気配管に一旦付着し
たＣＶＤ副生成物の飛来物も多く含まれているものと考
えられる。故に、排気配管内壁に付着するＣＶＤ副生成
物が厚く成長するまえに除去することが、排気ポンプも
含めてＣＶＤ副生成物の弊害を少なくするためには重要
なことである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。［実施例１］図１は本発における実施例１を示すもので
あり、本発明の特徴を最も良く表すプラズマＣＶＤ法に
よる機能性堆積膜の形成装置である。同図において、２
１はコンダクタンスバルブ及び排気配管をパージする不
活性ガスのボンベ、２２は圧力および流量調整器、２３
は排気配管への不活性ガスの供給手段である。２４は集
塵機、２５は排気配管から分岐した集塵機に至る配管、
２６、２７はバルブである。

【００１２】上記構成において、コンダクタンスバルブ
及び排気配管に付着したＣＶＤ副生成物の除去は以下の
ように行なわれる。堆積膜形成チャンバー１でプラズマ
ＣＶＤにより機能性堆積膜を形成し、充分に堆積膜形成
チャンバーや排気配管３、排気ポンプ２を堆積膜形成チ
ャンバー１から導入した不活性ガスにより充分にパージ
した後、排気配管３上に設置されたバルブ２７、及び４
を閉じた。次に、バルブ２６を開いて、排気配管３と集
塵機２４を繋いだ。集塵機２４を作動させながら、ガス
供給手段２３から不活性ガスを排気配管３に供給して、
コンダクタンスバルブ５および排気配管３の壁面上に付
着したＣＶＤ副生成物を吹き飛ばして集塵機２４に吸引
し、回収した。排気配管３中の圧力は大気圧程度とし
た。

【００１３】図１の装置を用いて、非晶質シリコン半導
体膜を３０ｃｍ角の硝子基板上に１ミクロン形成した。
堆積膜形成用原材料ガスはＳｉＨ4とＨ2を使用した。圧
力１ＴｏｒｒのもとＲＦにより放電を生起した。この１
回の堆積膜形成時間が１時間であった。この堆積膜形成
１０回ごとに上記ＣＶＤ副生成物の除去作業を１０分間
行なった。さらに、このサイクルを１００回繰り返した
が、堆積膜形成時の圧力調整に問題は無く、コンダクタ
ンス調整バルブの動作不良は発生しなかった。排気ポン
プもノントラブルであった。比較のために上記と同様の
工程をＣＶＤ副生成物の除去作業無しで行なった場合に
は、２５サイクル目でコンダクタンス調整バルブが動作
不能となり、また、２０サイクル目でメカニカルブース
ターポンプが動作不能となった。

【００１４】［実施例２］図３は、本発明の実施例２を
示したプラズマＣＶＤ法による機能性堆積膜の形成装置
である。本実施例は、複数のチャンバーをひとつの排気
ポンプによって排気する排気系を有するプラズマＣＶＤ
法による機能性堆積膜形成装置に、本発明を適用したも
のである。図３の機能性堆積膜形成装置においては、３
つの堆積膜形成チャンバー１を有する。３つの堆積膜形
成チャンバー１はそれぞれが、前記図１に示したと同様
の原材料ガス供給系、高周波電力供給系、排気系機構を
有し、堆積膜形成条件を独立して設定することができ
る。

【００１５】排気系においては、排気ポンプがひとつに
集約されている。それぞれの堆積膜形成チャンバーに分
岐して至る排気配管３上にコンダクタンス調整バルブ５
が設けられている。コンダクタンス調整バルブ５は各堆
積膜形成チャンバーの圧力を制御する役割を担う。この
コンダクタンス調整バルブを調整することにより、それ
ぞれの堆積膜形成チャンバーの圧力を独立に制御するこ
とができる。すなわち、３つの堆積膜形成チャンバーの
圧力を揃えることができ、また異なった圧力に制御する
こともできる。排気配管３やコンダクタンスバルブに付
着するＣＶＤ副生成物は、排気配管のコンダクタンを低
下させ、必要な圧力を得られなくなったり、各チャンバ
ーで均等な圧力が得られなくなる可能性があった。ま
た、コンダクタンス調整バルブの動作を困難にすること
があった。

【００１６】本実施例においては、集塵機２４は排気配
管３が１本に合流した部分から分岐した配管２５の末端
に設置される。不活性ガス供給手段２３は、３つの堆積
膜形成チャンバーに至る排気配管３それぞれに設けら
る。集塵時には、バルブ４、２７、を閉じて、これらす
べての不活性ガス供給手段からガスが供給され、あるチ
ャンバーの排気配管３の内壁から吹き飛ばされたＣＶＤ
副生成物が他の排気配管や堆積膜形成チャンバー１に逆
流したり、排気ポンプに流れ込んだり、配管に溜ること
は無い。排気配管およびコンダクタンスバルブへの不活
性ガスの吹きつけによる集塵作業は、堆積膜形成後のメ
ンテナンスとして実施した。堆積膜形成とメンテナンス
を交互に行なうことで、高品質な堆積膜形成を繰り返
し、再現性良く行なうことができるようになった。

【００１７】［実施例３］図４は、本発明の実施例３を
示したプラズマＣＶＤ法による機能性堆積膜の形成装置
である。本実施例は、複数のチャンバーがガスゲートを
介して連なったロール・ツー・ロール方式のプラズマＣ
ＶＤ法による機能性堆積膜の形成装置に、本発明を適用
したものである。ロール・ツー・ロール方式プラズマＣ
ＶＤ法とは、長尺の帯状部材を基板として、該基板を連
続的に繰り出して搬送しながら複数の堆積膜形成チャン
バーに供給し、堆積膜を順次積層し、巻き取るものであ
る。

【００１８】図４のロール・ツー・ロール方式プラズマ
ＣＶＤ法による機能性堆積膜の形成装置においての各部
名称と機能を説明する。ボビン３７に巻かれた基板（帯
状部材）３８を収納し連続的に繰り出す繰り出しチャン
バー２８と、堆積膜が形成された帯状部材３８をボビン
３９に巻き取る巻き取りチャンバー２９の間に複数の堆
積膜形成チャンバー３０、３１、３２、３３、３４が直
線上に配置されている。隣接するチャンバーは、ガスゲ
ート３５を介して接続されている。各成膜チャンバー３
０、３１、３２、３３、３４には不図示ではあるが、放
電電力供給機構、原材料ガス供給機構が設置されてい
る。ガスゲート３５には、ゲートガスがゲートガス導入
手段３６から導入され、隣接する堆積膜形成チャンバー
間のガスの相互拡散を防止し、堆積膜形成条件の独立性
を維持している。また、各チャンバーは独立した排気機
構を有する。排気配管３上に設けられたコンダクタンス
調整バルブ５は、各堆積膜形成チャンバーの圧力を制御
する役割を担う。このコンダクタンス調整バルブを調整
することにより、それぞれの堆積膜形成チャンバーの圧
力を独立に制御することができる。即ち、すべての堆積
膜形成チャンバーの圧力を揃えることができ、また異な
った圧力に制御することもできる。本実施例において
は、各チャンバーから排気ポンプ２に至る排気配管３上
に不活性ガス導入手段２３が設けられる。集塵機２４は
前記各チャンバーからの排気配管３から分岐した配管を
合流した先に設けた。

【００１９】堆積膜形成の動作を（ｎｉｐ型非晶質半導
体）光起電力素子の作製を例に説明する。あらかじめ、
バックリフレクター（裏面光反射層）を形成してボビン
に巻きつけた長尺のステンレス製帯状部材（基板）を繰
り出しチャンバー２８に装着する。該帯状部材を、繰り
出しチャンバーから堆積膜形成用チャンバーやガスゲー
トを通して、巻き取りチャンバーのボビンに固定し、テ
ンションを掛けて張り渡す。次に、各チャンバーに付随
する排気手段により１０Ｅ−３トール台まで減圧に排気
される。チャンバーを一旦不活性ガス雰囲気にして堆積
膜形成チャンバーの放電炉を堆積膜形成条件に加熱す
る。充分に加熱した後、堆積膜形成用チャンバーの堆積
膜形成条件の独立性を維持するために、ガスゲートに水
素ガスをゲートガスとしてゲートガス導入手段１から導
入する。堆積膜形成用チャンバーには、堆積膜形成用原
材料ガスをガス供給手段により導入する。チャンバー内
の圧力を一定にコンダクタンス調整バルブで制御しつ
つ、ＲＦ電力、または、μＷ電力を堆積膜形成チャンバ
ー内の放電領域に供給し放電を生起、維持し、堆積膜形
成用原材料ガスを分解して、連続して移動供給される帯
状部材上に機能性堆積膜を形成する。連続的に一定速度
で繰り出しチャンバーから供給される帯状部材（基板）
上には、堆積膜形成チャンバーを移動しつつ順次異なっ
たｎ型半導体層、ｉ型半導体（バッファ）層、ｉ型半導
体層、ｉ型半導体（バッファ）層、ｐ型半導体層が積層
されて形成され、最終的に巻き取りチャンバーのボビン
に巻き取られる。帯状部材１ロールに堆積膜の形成が終
了したら、チャンバー及び排気配管、ポンプをチャンバ
ーから流して不活性ガスで残留する原材料ガスを充分に
パージしたうえで、チャンバーを大気圧に戻す。巻き取
りチャンバーから取り出した帯状部材は、さらに上部電
極及びモジュール化工程をへて光起電力素子となる。

【００２０】排気配管およびコンダクタンスバルブに付
着したＣＶＤ副生成物の除去は、帯状部材（基板）１ロ
ールに堆積膜を形成（１０時間）後にメンテナンスとし
て実施した。ＣＶＤ副生成物の収集は、二通りの手順が
選択できる。ひとつはすべての堆積膜形成チャンバーに
付随する排気配管およびコンダクタンス調整バルブに付
着するＣＶＤ副生成物を一斉に除去することである。す
べての堆積膜形成チャンバーのバルブ４、２７を閉じ
て、不活性ガス供給手段からガスを供給し、排気配管内
を集塵機まで流す。排気配管内の圧力は大気圧程度にす
る。排気配管内壁および、コンダクタンスバルブに付着
していたＣＶＤ副生成物は、不活性ガスとともに集塵機
まで流されて、収集される。もうひとつは、ひとつのチ
ャンバーの排気配管系統ごとに順次除去することであ
る。たとえば、まず堆積膜形成チャンバー３０に付随す
る排気配管系統でＣＶＤ副生成物の除去をとり行なう。
該排気配管系統のバルブ２６を開け、かつ不活性ガスを
流して除去作業を行なう。このとき他の堆積膜形成チャ
ンバーの排気配管系統のバルブ２６は閉めて置く。堆積
膜形成チャンバー３０に付随する排気配管系統の作業が
終了したら、不活性ガスの供給を停止し、バルブ２６を
閉じる。同様にして、堆積膜形成チャンバー３１、３
２、３３、３４に付随する排気配管系統のＣＶＤ副生成
物の除去作業を順次行なうものである。

【００２１】ひとつの排気配管系統の内壁やコンダクタ
ンス調整バルブから吹き飛ばされたＣＶＤ副生成物が他
の排気配管系統に拡散しないためには、後者の手順が望
ましい。いずれの手順においてもＣＶＤ副生成物が堆積
膜形成チャンバーに逆流したり、排気ポンプに流れ込ん
だり、配管内に溜ることは無い。１ロール５００（ｍ）
帯状部材（基板）上に１０時間をかけて堆積膜形成を行
ないそのあとにメンテナンスを行なう（１サイクル）こ
とを、百サイクルにわたり繰り返し行なったが、各堆積
膜形成チャンバーの堆積膜形成条件（放電条件）は毎回
再現性良く、作製した光起電力素子の諸特性（光電変換
効率、フィルファクター等）も高性能で、再現性も従来
以上であった。メンテナンスに要する時間は１０分程度
で、次のサイクルに堆積膜を形成する基板を巻いたボビ
ンを繰り出しチャンバーに装着する間に作業は終了して
しまう為に、タクトタイムの増大とはなり得なかった。
排気配管やコンダクタンス調整バルブに付着しているＣ
ＶＤ副生成物の総量が従来より少ないために、チャンバ
ーの大気圧力から減圧への排気操作時に排気配管内から
ポンプに飛散して到達するＣＶＤ副生成物の総量が減少
するために、ポンプのオイル交換及びオーバーホールが
必要になるまでの期間を大幅に伸ばす（オイル交換やオ
ーバーホールの頻度を減らす）ことができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明は、以上の構成により、堆積膜形
成チャンバーから排気ポンプに至る排気配管上に設けた
コンダクタンス調整バルブにより、前記堆積膜形成チャ
ンバーの圧力を調整しながら機能性堆積膜を形成するに
際して、プラズマＣＶＤを実施していない時に、堆積膜
形成炉から排気ポンプに至る排気配管に窒素等の不活性
ガスを流して、排気配管及びコンダクタンスバルブに付
着したＣＶＤ副生成物である粉体を除去することが可能
となり、ＣＶＤ副生成物が排気配管やコンダクタンスバ
ルブに付着、堆積することによる、排気コンダクタンス
の低下や、コンダクタンスバルブの動作不良を解消また
は、改善することができる。また、高品位な非晶質及び
マイクロクリスタル半導体を作製できるＣＶＤ条件をチ
ャンバー内に作り出すことができ、高品位な非晶質及び
マイクロクリスタル半導体を再現性良く作製できるプラ
ズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法及び装置を提供する
ことができる。さらには、本発明においては、排気ポン
プに流れ込むＣＶＤ副生成物の量を大幅に減らすことが
可能となり、排気ポンプのメンテナンスサイクルの大幅
な引き伸ばしを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すものであり、本発明の
特徴を最も良く表す高周波プラズマＣＶＤ法による機能
性堆積膜形成装置を示した図である。

【図２】従来の高周波プラズマＣＶＤ法による機能性堆
積膜形成装置を示した図である。

【図３】本発明の実施例２のプラズマＣＶＤ法による機
能性堆積膜形成装置を示した図である。

【図４】本発明の実施例３を示すものであり、本発明を
ロール・ツー・ロール方式プラズマＣＶＤ法による機能
性堆積膜形成装置に適用した例を示した図である。

【符号の説明】

１：堆積膜形成チャンバー２：排気ポンプ３：排気配管４：バルブ５：コンダクタンス調整バルブ６：コンダクタンス調整バルブのコントローラー７：高周波電極８：高周波電源９：整合器１０：高周波導入部１１：基板ホルダー１２：基板１３：ヒーター１４：ヒーターコントローラー１５：ヒーター電源１６：ガスボンベ１７：ガス流量コントローラー１８：ガス導入部１９：圧力計２０：放電（プラズマ）領域２１：不活性ガスのボンベ２２：圧力及び流量調整器２３：不活性ガスの供給手段２４：集塵機２５：配管２６：バルブ２７：バルブ２８：繰り出しチャンバー２９：巻き取りチャンバー３０：ｎ型半導体層形成チャンバー３１：ｉ型半導体バッファ層形成チャンバー３２：ｉ型半導体層形成チャンバー３３：ｉ型半導体バッファ層形成チャンバー３４：ｐ型半導体層形成チャンバー３５：ガスゲート３６：ゲートガス導入手段３７：ボビン３８：帯状部材（基板）３９：ボビン４０：ロール・ツー・ロール方式プラズマＣＶＤ法によ
る機能性堆積膜形成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芳里直東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者西元智紀東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者矢島孝博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】堆積膜形成チャンバーから排気ポンプに至
る排気配管上に設けたコンダクタンス調整バルブによ
り、前記堆積膜形成チャンバーの圧力を調整しながら機
能性堆積膜を形成するプラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成方法において、堆積膜形成終了後または堆積膜形成の
過程で、前記堆積膜形成チャンバーから排気ポンプに至
る排気配管に不活性ガスを導入して、堆積膜形成時に形
成された排気配管及びコンダクタンス調整バルブに付着
したＣＶＤ副生成物である粉体を、前記排気配管から分
岐した配管上に設けた集塵機に吸引し除去することを特
徴とするプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法。
【請求項２】前記不活性ガスを導入した排気配管は、そ
の内圧が０．５気圧以上であることを特徴とする請求項
１に記載のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法。
【請求項３】前記不活性ガスが、堆積膜形成チャンバー
側から排気ポンプ方向に向かって流れるようにしたこと
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ
ＣＶＤ法による堆積膜形成方法。
【請求項４】前記機能性堆積膜の形成が、複数の堆積膜
形成チャンバーを一つの排気ポンプによって排気する排
気系により行われることを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ法による堆積
膜形成方法。
【請求項５】前記機能性堆積膜の形成が、帯状部材を長
手方向に連続的に移動させ、ガスゲートによって接続さ
れた複数の堆積膜形成チャンバーを通過させて行われる
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に
記載のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成方法。
【請求項６】堆積膜形成チャンバーから排気ポンプに至
る排気配管に堆積膜形成チャンバーの圧力を調整するた
めのコンダクタンス調整バルブを備えたプラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成装置において、堆積膜形成炉から排
気ポンプに至る排気配管上に不活性ガス導入手段と、該
排気配管から分岐した配管上に設けられた集塵機とを有
することを特徴とするプラズマＣＶＤ法による堆積膜形
成装置。
【請求項７】不活性ガス導入手段は、コンダクタンス調
整バルブよりも堆積膜形成チャンバー寄りに設けられて
いることを特徴とする請求項６に記載のプラズマＣＶＤ
法による堆積膜形成装置。
【請求項８】前記排気配管から分岐した集塵機への配管
は、その分岐点が排気ポンプの近傍にあることを特徴と
する請求項６または請求項７に記載のプラズマＣＶＤ法
による堆積膜形成装置。
【請求項９】前記排気配管は、堆積膜形成チャンバーと
不活性ガス導入手段との間と、集塵機への配管の分岐点
と排気ポンプの間と、該集塵機への配管の分岐点と集塵
機の間とに、それぞれ該排気配管上にバルブが設けられ
ていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか
１項に記載のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置。
【請求項１０】前記装置は、複数の堆積膜形成チャンバ
ーを一つの排気ポンプによって排気する排気系を有する
ことを特徴とする請求項６〜請求項９のいずれか１項に
記載のプラズマＣＶＤ法による堆積膜形成装置。
【請求項１１】前記装置は、複数の堆積膜形成チャンバ
ーがガスゲートによって接続され、堆積膜の形成が帯状
部材を長手方向に連続的に移動させ該ガスゲートによっ
て接続された複数の堆積膜形成チャンバーを通過させて
行われるように構成されていることを特徴とする請求項
６〜請求項９のいずれか１項に記載のプラズマＣＶＤ法
による堆積膜形成装置。