JPS63283017A - 多室連続成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基板の搬送経路に沿って複数の成膜室が設
けられて、複数の所要の膜を基板に積層形成するように
した多室連続成膜装置に関する。

〔従来の技術〕

プラズマＣＶＤ法または光ＣＶＤ法等を用いて半導体基
板に薄膜を形成する際、供給ガスを選択することにより
所要の性質を有する薄膜が形成されるが、薄膜形成時に
不純物ガスが微量でも混入するとその膜特性が大きく変
化してしまう。このため、例えばアモルファス太陽電池
のように、基板上にｐ層、ｉ層、ｎ層等の複数種の薄膜
を積層形成する場合には、個々の薄膜はそれぞれ独立化
した専用の成膜室で成膜する必要がある。

第３図はアモルファス太陽電池の製造に広く使用される
従来の多室連続成膜装置（特開昭５９−２０１４１２号
公報に開示）の概略構成図である。

同図に示すように、ｎ層成膜室１．１層成膜室２゜ｎ層
成膜室３には各々ガス供給口４，４．４および真空排気
口５．５．５が設けられる。また、ガス供給口４．４．
４には、それぞれバイブロ、６゜６を介して０層成膜用
ガス供給装置７，１層成膜用ガス供給装置８．ｎ層成膜
用ガス供給装置９に連結され、真空排気口５，５．５は
それぞれ図示しない真空排気装置に接続される。更に、
各成膜室１，２．３内にはそれぞれ放電電極（アノード
）１０、放電電極（カソード）１１が対向して配置され
る。第４図に第３図の一点鎖線で囲まれる部分の拡大断
面図を示す。同図に示すように、ｎ層成膜室１と１層成
膜室２の間にはゲート収容室１２が設けられる。このゲ
ート収容室１２のゲート収容凹部１２ａを有する上壁１
２ｂと下壁１２ＣはそれぞれＯリング１２ｄを介して画
成膜室１゜２間に取付けられる。また、ゲート収容室１
２内には、ｎ層成膜室１との連通部１ａにｎ層成膜室１
とゲート収容室１２との雰囲気を分離するための分離ゲ
ート１３が設けられる。この分離ゲート１３の連通部１
ａ側には連通部１ａの外周に沿うように○リング１４が
設けられるとともに、分離ゲート１３の上端はゲート開
閉シリンダ１，５に連結されて、このゲート開閉シリン
ダ１５が上下することによって分離ゲート１３は連通部
１ａを同図の実線と仮想線で示すように、開閉自在どな
っている。また、図示されていないが、ｉ層成膜室２と
ｎ層成膜室３間も同様に構成されている。更に、ｎ層成
膜室１およびｎ層成膜室３の端部に設けられる基板搬入
口１ｂおよび基板搬出口３ｂにも、外部との雰囲気を分
離するための分離ゲート１６．１７が上記と同様な構成
で開閉自在に設けられている。

この多室連続成膜装置によって基板に０１０層の膜を積
層形成するには、まず分離ゲート１６を開成し、基板搬
入口１ｂより基板をｎ層成膜室１内に搬入する。その後
分離ゲート１６で基板搬入口１ｂを閉成するとともに、
連通部１ａを分離ゲート１３で閉成した状態で、ｎ層成
膜室１内へ０層成膜用ガス供給装置７より０層成膜用ガ
スを供給するとともに、両放電電極１０．１１間にプラ
ズマを発生させて、その分解作用によって基板にｐ層膜
を形成する。次に、真空排気口５を介してｎ層成膜室１
内の真空排気を行ない、ゲート開閉シリンダ１５によっ
て分離ゲート１３を開成し、ｐ層の成膜された基板を連
通部１ａ、２ａを通して１層成膜室２内へ搬送する。つ
づいて、分離ゲート１３で連通部２ａを閉成し、ｉ層成
膜室２内へ１層成膜用ガス供給装置８より１層成膜用ガ
スを供給し、ｐ層成膜時と同様にしてｉ層膜を形成する
。以下、同様にして、ｐ、ｉ層の成膜された基板を連通
部２ａ、３ａを通して０層成膜室３内へ搬送し、ｎ層成
膜室３内でｎ層を形成する。この場合、成膜時のガス圧
力は数十ミリトールから数トールの間に設定される。こ
のようにして順次合成膜室１．２．３に基板が搬送され
て、ｐｉｎ層の薄膜が積層形成される。

ところで、１層形成時の微量不純物のドーピングはデバ
イス特性に大きな影響を及ぼすことが知られており、特
に１層膜中にドープされる微量な不純物（Ｂ２Ｈ６）の
量およびドーピングプロファイルは重要である。下記表
１に成膜時の代表的なガス流量の一例を示し、第５図に
アモルファス太陽電池として好ましいドーピングプロフ
、アイルの一例を示す。ただし第５図では、１層膜中の
電界分布を均一にするために、１層膜中に含まれるＢ２
Ｈ６の濃度を膜厚方向に均一な割合で増加させて、最大
濃度を０５０層ｍとした場合の例を示している。もつと
も上記最大濃度は、０．１〜１　、　ｏｐｐｍの範囲に
設定可能である。

表　　１ 〔発明が解決しようとする問題点〕 第３図に示す従来の多室連続成膜装置では、例えば第４
図のｐ層成膜室１と１層成膜室２の境界部に位置するゲ
ート部に着目すると、ｐ層成膜室１で基板にｐ層膜を形
成した後、その基板をｐ層成膜室１からｉ層成膜室２へ
移動するたびに分離ゲート１３の開閉操作が行なわれる
。通常、このようなプラズマＣＶＤ法等の薄膜形成方法
においては、ｐ層成膜室１内で発生した膜の粉がゲート
収容室１２に浮遊したり、基板の移動時にも基板ととも
にその粉が移動したりしているので、成膜作業と分離ゲ
ート１３の開閉作業を繰り返しているうちに、その粉が
分離ゲート１３のＯリング丁４の表面に付着するように
なる。こうしてＯリング１４へ多数の粉が付着すると、
分離ゲート１３によりｐ層成膜室１の連通部１ａを閉じ
ても、Ｏリング１４とｐ層成膜室１との対接部に隙間が
生じて画成膜室１．２の雰囲気を完全に分離できなくな
る。前述の第５図に示したように、１層成膜時のＢ２Ｈ
６のドープは０．１〜１．０　ｐｐｍと微量である一方
、ｐ層成膜時のＢ２Ｈ６のドープは１％と高い。したが
って、０リング１４への粉の付着によって分離ゲート１
３による画成膜室１，２間の雰囲気の分離が不完全とな
ると、ｐ層成膜室１のガスがＯリング１４とｐ層成膜室
１の間に生じた隙間を通してゲート収容室１２から１層
成膜室２内へと混入し、１層膜中への微量な８２日。ド
ープの制御が不可能となる。そのため、分離ゲート１３
の部分で漏れが発生すると直ちにＯリング１４へ付着し
た粉を除去、つまりＯリング１４のクリーニングを行な
う必要が生じる。

しかしなから、従来の多室連続成膜装置によると、分離
ゲート１３のＯリング１４をクリーニングするには、ゲ
ート収容室１２とともに画成膜室１．２内を大気リーク
してゲート収容室１２の上壁１２ｂまたは下壁１２ｃを
外してから行なわなければならない。成膜室１，２内を
大気リークすると大気中のＯ，Ｎ、Ｈ２Ｏ等が成膜室１
．２の内壁へ付着するため、Ｏリング１４のクリーニン
グ後この成膜室１，２によって形成される膜の膜特性が
悪化するという問題がある。

また、第６図に改良された従来の多室連続成膜装置の概
略構成図を示す。この多室連続成膜装置は、ゲート収容
室１２．１２内における成膜室１゜２．３との連通部１
ａ、２ａ、２ａ、３ａに第１の分離ゲート１３ａと第２
の分離ゲート１３ｂをそれぞれ設けるとともに、ゲート
収容室１２，１２内を真空排気するための真空排気口１
８を形成したもので、第１の分離ゲート１３ａまたは第
２の分離ゲート１３ｂＴ−０リングへの粉の付着により
漏れが発生した場合でもゲート収容室１２，１２内を真
空排気することにより、成膜室１，２゜３間でのガスの
相互混入を抑制しようとするものである。しかしながら
、この多室連続成膜装置でも分離ゲート１３ａ、１３ｂ
のＯリング１４のクリーニングや、Ｏリング１４の劣化
によるその取替等、分離ゲート１３ａ、１３ｂの修復作
業が必要な場合には、成膜ｆｆ１，２．３のうちいずれ
かは大気リークする必要があり、上記第４図の従来例と
同様な問題か生じる。

この発明は、上記従来技術の問題を解消し、成膜室内を
大気リークせずにＯリングのクリーニングや取替等の分
離ゲートの修復作業が行なえる多室連続成膜装置を提供
することを目的とする。

（目的を達成するための手段） この発明は、基板の搬送経路に沿って複数の成膜室が設
けられ、隣接する成膜室間にゲート収容室が設けられる
とともに、前記ゲート収容室内における前記成膜室との
連通部に、前記成膜室と前記ゲート収容室との雰囲気を
分離するための第１の分離ゲートおよび第２の分離ゲー
トがそれぞれ開閉自在に設けられた多室連続成膜装置で
あって、上記目的を達成するため、前記第１の分離ゲー
トまたは第２の分離ゲートの少なくとも一方が前記連通
部を開成した状態でその連通部を閉成しうする補助ゲー
トを設けている。

〔作用〕

この発明における多室連続成膜装置によれば、成膜室と
ゲート収容室との雰囲気を分離するための分離ゲートを
開成した状態で、その分離ゲートに代わり成膜室とゲー
ト収容室との連通部を閉成しうる補助ゲートを設けてい
るため、補助ゲートで連通部を閉成して成膜室内を外部
と遮断しながら、ゲート収容室内のみを大気リークして
、開成状態にある分離ゲートの修復作業が行なえる。

〔実施例〕

第１図はこの発明の一実施例である多室連続成膜装置の
要部断面図である。同図に示すように、ｐ層成膜室１と
ｉ層成膜室２間にゲート収容室１９が設けられる。この
ゲート収容室１９の土壁１９ａは断面概略ハツト状を形
成し、そのゲート収容凹部１９ｂは分離ゲートを縦方向
に２個並べて収容できる程度の大きさに仕上げられると
ともに、大気リークするための大気リーク口２０および
図示しない真空排気ポンプに導かれる真空排気口２１が
形成される。そして、上壁１９ａの下端が、０リング２
２を介して画成膜室１．２間の上部に取付けられる。ま
た、ゲート収容室１９の下壁１９Ｃは、断面概略逆ハツ
ト状を形成し、分離ゲートを縦方向に１個収容できる程
度の大きさにグート収容凹部１９ｄが仕上げられる。こ
の下壁１９Ｃの上端が、Ｏリング２２を介して画成膜室
１゜２間の下部に取付けられる。

また、第１のゲート開閉シリンダ２３および第２のゲー
ト開閉シリンダ２４が、基板の搬送経路に直交する上下
方向に沿って）習動自在となるようにゲート収容室１９
の土壁１９ａを貫通してそれぞれ設けられる。このゲー
ト開閉シリンダ２３゜２４のゲート収容室１９内におけ
る下端には、そレソレ連通部１ａ、２ａ側にＯリ−ング
２５ａ、２６ａの設けられた第１の分離ゲート２５およ
び第２の分離ゲート２６が取付けられる。更に、第１の
ゲート開閉シリンダ２３には、第１の分離ゲート２５と
縦方向に並んでＯリング２７ａの設けられた補助ゲート
２７が取付けられる。そして、ゲート開閉シリンダ２３
を上下駆動することによって、第１の分離ゲート２５ま
たは補助ゲート２７による連通部１ａの開閉を行うとと
もに、ゲート開閉シリンダ２４を上下駆動することによ
って、第２の分離ゲート２６による連通部２ａの開閉を
行うように構成されている。その他の構成は上記第３図
、第４図または第６図の従来の多室連続成膜装置と同様
であるため、同一部分に同一符号を付してその説明を省
略する。

この多室連続成膜装置において、成膜作業時におけるｐ
層成膜室１の連通部１ａの開閉は、第１の分離ゲート２
５により行なわれる。すなわち、ゲート開閉シリンダ２
３により分離ゲート２５を連通部１ａに対応する位置に
位置させて連通部１ａを閉成し、その位置から分離ゲー
ト２５をゲート開閉シリンダ２３により上方へ移動させ
て、連通部１ａを開成する。

この多室連続成膜装置において、基板の搬送や第１の分
離ゲート２５の開閉操作を繰り返しているうちに、ｐ層
成膜室１で形成される膜の粉がＯリング２５ａに多数付
着してＯリング２５ａのクリーニングが必要な場合には
、第１のゲート開閉シリンダ２３によって第１の分離ゲ
ート２５が下壁１９Ｃのゲート収容凹部１９ｄに収容さ
れるようにしながら補助ゲート２７で連通部１ａを閉成
し、ゲート収容室１９と成膜室１の雰囲気を分離する。

次に、成膜室１．２を真空排気口５，５（第３図参照）
を介して真空排気するとともに、ゲート収容室１９の真
空排気を真空排気口２１を介して行なう。この後、第２
のゲート開閉シリンダ２４を作動させて、第２の分離ゲ
ート２６により連通部２ａを閉成し、ゲート収容室１つ
と成膜室２の雰囲気を分離する。つづいて、ゲート収容
室１９の大気リーク口２０を介しゲート収容室１つ内の
みを大気リークする。次にゲート収容室１９の下壁１９
ｃを外して、第１の分離ゲート２５のＯリング２５ａの
クリーニングを行なう。Ｏリング２５のクリーニングを
終了すれば、下壁１９Ｃを再び装着してゲート収容室１
９を真空排気機構により真空にし、第２の分離ゲート２
６を第２のゲート開閉シリンダ２４によって開成する。

以上のように、この多室連続成膜装置によれば、分離ゲ
ート２５に代わり連通部１ａを閉成しうる補助ゲート２
７を設けているため、補助ゲート２７、第２の分離ゲー
ト２６により連通部１ａ、２ａを閉成して成膜室１，２
を外部と遮断した状態で、ゲート収容室１９内のみを大
気リークして第１の分離ゲート２５のＯリング２５をク
リーニングすることができる。したがって、成膜室１，
２の内壁に大気中のＯ，Ｎ、Ｈ２Ｃなどが付着するのを
防止して、成膜室１，２で形成される膜の特性の劣化を
未然に防止できる。また、補助ゲート２７の修復作業が
必要となった場合には、補助ゲート２７が上壁１９ａの
ゲート収容凹部１９ｂ内に収容されるようにして第１の
分離ゲート２５で連通部１ａを開成し、その他は上記Ｏ
リング２５ａのクリーニングの場合と同様の手順で上壁
１９ａ側を外すことにより、Ｏリング２７ａの修復作業
が可能になる。しかも、これらの修復作業は、成膜室１
，２にガスを供給して基板に膜を形成する成膜作業と並
列して行なえる。

なお、第２図にこの発明の他の実施例である多室連続成
膜装置の要部断面図を示す。この多室連続成膜装置は、
第１の分離ゲート２５と５個の補助ゲート２７とでそれ
ぞれ各辺を構成する断面圧六角形の回転体２８を構成し
、その回転体２８のいずれかのゲート２５．２７が連通
部１ａを閉成しうるように回転自在に保持しながらも、
回転体２８がゲート開閉シリンダ２３により基板の搬送
経路と垂直方向に進退自在となるように構成されている
。その他の構成は上記第１図の多室連続成膜装置と同様
であるため、同一部分に同一符号を付してその説明を省
略する。

この多室連続成膜装置において、第１の分離ゲート２５
のＯリング２５ａの修復作業が必要となった場合には、
回転体２８を同図の矢符に示す方向に回転させて、第１
の分離ゲート２５を開成状態にしながら、補助ゲート２
７のいずれかで連通部１ａを閉成するとともに、第２の
分離ゲート２６で連通部２ａを開成した状態にして、成
膜室１゜２とゲート収容室１９とを遮断する。そして、
ゲート収容室１９内のみを大気リーク口２０を介して大
気リークし、下壁１９ｃあるいは上壁１９ａを取外すこ
とにより行なえる。

この多室連続成膜装置によれば、−個の連通部１ａに対
し、その連通部１ａを閉成するためのゲートを複数個設
けているため、つまりゲートに支障が生じた際に予備が
多数存在するため、ゲートの使用寿命が延長される。

ところで、上記実施例においては、第１の分離ゲート２
５に対応する補助ゲート２７を備えた場合を例に挙げて
説明したが、その他の分離ゲート例えば第２の分離ゲー
ト２６に対応する補助ゲートを設けても良い。また、補
助ゲートの数も限定されることはない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の多室連続成膜装置によれば、
ゲート収容室における成膜室への連通部を開閉するため
の分離ゲートが連通部を開成した状態で、その連通部を
閉成しうる補助ゲートを設けているため、分離ゲートの
修復作業が必要な場合には、補助ゲートで連通部を閉成
して成膜室とゲート収容室の雰囲気を分離しながら、成
膜室を外部と遮断した状態でグー１〜収容室のみを大気
リークして開成状態の分離ゲートを修復することができ
る。その結果、修復作業時に成膜室の内壁に大気中の０
．Ｎ、Ｈ２０等が付着するのを防止して、成膜室で形成
される膜の特性の劣化を未然に防止できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である多室連続成膜装置の
要部断面図、第２図はこの発明の他の実施例である多室
連続成膜装置の要部断面図、第３図は従来の多室連続成
膜装置の概略構成図、第４図は第３図の一点鎖線で囲ま
れた部分の拡大断面図、第５図はアモルファス太陽電池
における各層中への８，２　Ｈ６ドーピングプロファイ
ルの一例を示す図、第６図は従来の多室連続成膜装置の
概略構成図である。 図において、１はｎ層成膜室、１ａは連通部、２は１層
成膜室、２ａは連通部、３はｎ層成膜室、３ａは連通部
、１９はゲート収容室、２０は大気リーク口、２１は真
空排気口、２３．２４はゲート開閉シリンダ、２５は第
１の分離ゲート、２６は第２の分離ゲート、２７は補助
ゲート、２８は回転体である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板の搬送経路に沿って複数の成膜室が設けられ
   、隣接する成膜室間にゲート収容室が設けられるととも
   に、前記ゲート収容室内における前記成膜室との連通部
   に、前記成膜室と前記ゲート収容室との雰囲気を分離す
   るための第１の分離ゲートおよび第２の分離ゲートがそ
   れぞれ開閉自在に設けられた多室連続成膜装置において
   、前記第１の分離ゲートまたは第２の分離ゲートの少な
   くとも一方が前記連通部を開成した状態でその連通部を
   閉成しうる補助ゲートを設けたことを特徴とする多室連
   続成膜装置。
2. （２）前記第１の分離ゲートおよび第２の分離ゲートが
   、ゲート開閉シリンダにより前記搬送経路と垂直方向に
   進退自在に保持され、そのゲート開閉シリンダに前記補
   助ゲートが取付けられている特許請求の範囲第１項記載
   の多室連続成膜装置。
3. （３）前記第１の分離ゲートおよび第２の分離ゲートの
   いずれか一方と複数の前記補助ゲートとを円周上に配列
   して回転体を構成し、その回転体を、いずれか一つのゲ
   ートが前記連通部を閉成しうる回転位置に保った状態で
   、ゲート開閉シリンダにより前記搬送経路と垂直方向に
   進退自在に保持した特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の多室連続成膜装置。
4. （４）前記ゲート収容室を真空排気するための真空排気
   機構と大気リークするための大気リーク機構とを備えた
   特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の
   多室連続成膜装置。