JPWO2013038899A1 - Plasma processing apparatus and silicon thin film solar cell manufacturing method using the same - Google Patents
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Abstract
プラズマ処理装置は、チャンバと、チャンバ内において互いに離隔しつつ互いに平行に配置された複数の対向電極対とを備え、前記複数の対向電極対のうちの1つである電極対は、互いに平行になるように離隔して配置された第1電極(31)および第2電極(32)からなる。これらの電極は、互いに主表面(4)同士が対向するように配置されている。第1電極(31)は、ガス入口(7)に連なるように、突出する金属配管部(14)を備え、金属配管部(14)には原料ガス供給源から原料ガスを移送するための樹脂配管(13)がチャンバ内において接続されており、第1電極(31)と第2電極(32)とが対向することによって挟まれる空間(33)の端を基準として、金属配管部(14)が突出する長さLは、20mm以上である。The plasma processing apparatus includes a chamber and a plurality of counter electrode pairs arranged in parallel to each other while being separated from each other in the chamber, and the electrode pair which is one of the plurality of counter electrode pairs is parallel to each other It consists of the 1st electrode (31) and the 2nd electrode (32) which are arrange | positioned so that it may become. These electrodes are arranged so that the main surfaces (4) face each other. The first electrode (31) includes a protruding metal pipe part (14) so as to be continuous with the gas inlet (7), and the metal pipe part (14) is a resin for transferring the source gas from the source gas supply source. The pipe (13) is connected in the chamber, and the metal pipe part (14) is based on the end of the space (33) sandwiched by the first electrode (31) and the second electrode (32) facing each other. The length L protruding is 20 mm or more.
Description
本発明は、プラズマ処理装置およびこれを用いたシリコン薄膜太陽電池の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a method for producing a silicon thin film solar cell using the same.
プラズマ処理の一種の応用として、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いた成膜処理が行なわれる場合がある。このような成膜処理を行なうためのプラズマ処理装置においては、処理室が設けられ、処理室内の所望箇所に原料ガスを供給する管として、特開昭62−94922号公報(特許文献1)に記載されているようにテフロン(登録商標)チューブのような樹脂系材料からなる配管が用いられる場合がある。原料ガスを供給する配管がテフロン(登録商標)チューブであれば、安価で絶縁性があり、かつ柔軟性があるため加工しやすい。 As one kind of application of the plasma processing, there is a case where a film forming process using a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method is performed. In a plasma processing apparatus for performing such a film forming process, Japanese Patent Laid-Open No. 62-94922 (Patent Document 1) discloses a processing chamber provided as a pipe for supplying a source gas to a desired location in the processing chamber. As described, piping made of a resin material such as a Teflon (registered trademark) tube may be used. If the pipe for supplying the source gas is a Teflon (registered trademark) tube, it is inexpensive, insulative, and flexible, so that it can be easily processed.
しかし、熱負荷が大きい処理室内で使用する場合、耐熱性が低い樹脂系材料からなる配管(以下「樹脂配管」という。)では、熱によって破れてしまうおそれがある。配管が破れた場合には、原料ガスを所望箇所に導入することができなくなり、成膜などのプロセスに支障が出るばかりでなく、ガス漏洩問題を引き起こす可能性がある。 However, when used in a processing chamber with a large heat load, piping made of a resin material having low heat resistance (hereinafter referred to as “resin piping”) may be broken by heat. If the pipe is broken, the raw material gas cannot be introduced into a desired location, which may not only hinder a process such as film formation but also cause a gas leakage problem.
そこで、熱負荷の大きいプロセスにおいて樹脂配管を用いる場合は、特開平7−273038号公報(特許文献2)に記載されているように熱負荷の大きい部分には耐熱性の高いセラミック系絶縁管を用い、樹脂配管への熱負荷を軽減することが提案されている。 Therefore, when resin piping is used in a process with a large heat load, a ceramic insulating tube having high heat resistance is provided in a portion with a large heat load as described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-273038 (Patent Document 2). It has been proposed to reduce the thermal load on the resin piping.
保護材として特定部分にセラミック系材料を用いた場合、熱そのものへの対策は可能であるが、熱衝撃破壊を起こしやすいという欠点がある。すなわち、低温〜高温のサイクルを繰り返すプロセスを行なう場合、セラミック割れが発生しうる。また、セラミックと金属との接続部に熱が加わるとセラミックと金属との熱膨張係数の違いにより、接続点で応力が発生し、セラミック割れの原因となりうる。 When a ceramic material is used for a specific part as a protective material, measures against the heat itself can be taken, but there is a drawback that thermal shock breakdown is likely to occur. That is, when a process of repeating a low temperature to high temperature cycle is performed, ceramic cracks may occur. In addition, when heat is applied to the connection portion between the ceramic and the metal, stress is generated at the connection point due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic and the metal, which may cause a ceramic crack.
このような観点、そして製造コストから考えると、電極と樹脂配管との接続部はセラミック系保護材無しで金属材料のみで作られていることが望ましい。 Considering this point of view and manufacturing cost, it is desirable that the connecting portion between the electrode and the resin pipe is made of only a metal material without a ceramic protective material.
しかしながら、金属材料のみを用いて接続部が「金属配管」として形成されていると、電極と金属配管とは同電位となるので、接続部まで放電が広がるリスクが発生する。放電が接続部まで広がれば、電離気体起因の熱やイオンダメージにより素材の損耗が激しくなる。一般的にセラミック系材料が用いられるのはこのリスクを回避するためでもある。 However, when the connection part is formed as a “metal pipe” using only a metal material, the electrode and the metal pipe have the same potential, and thus there is a risk that the discharge spreads to the connection part. If the discharge spreads to the connection part, the wear of the material becomes severe due to heat and ion damage caused by the ionized gas. In general, ceramic materials are used to avoid this risk.
金属配管を用いた場合、金属配管そのものに放電が広がるというリスクは伴うが、金属配管付近の放電は電極間の放電に比べると弱く、金属配管に大きな損傷を与えるほどではない。しかし、このように金属配管に広がった放電は、樹脂配管には大きな損傷を与えうる。そこで、樹脂配管への熱負荷やイオン衝撃負荷を低減する何らかの措置が必要である。 When a metal pipe is used, there is a risk that the discharge spreads in the metal pipe itself, but the discharge in the vicinity of the metal pipe is weaker than the discharge between the electrodes, and does not cause much damage to the metal pipe. However, the discharge spreading over the metal pipe in this way can cause great damage to the resin pipe. Therefore, some measures for reducing the thermal load and ion bombardment load on the resin piping are necessary.
以上より、最も望ましいのは、電極への接続部に金属材料を用いた上で、実運用上問題ないレベルまで熱負荷やイオン衝撃負荷を低減するような構成である。 As described above, the most desirable configuration is to reduce the thermal load and ion bombardment load to a level where there is no problem in actual operation after using a metal material for the connection portion to the electrode.
このことは、1対のみの電極で構成されているプラズマ処理装置においては、容易に可能である。たとえば、図12に示すように、樹脂配管が接続される接続部を有する第1電極31と、樹脂配管が接続されない第2電極32とがあって互いに対向しているものとする。互いに対向する第1電極31および第2電極32が1つの電極対をなす。第1電極31と第2電極32とがそれぞれ陰極、陽極の役割を果たし、これらの間の空間に放電10が発生する。この場合、図13に示すように、第1電極31の2つの面のうち第2電極32とは反対側の面31uに金属製の接続部51を配置することとすればよい。
This is easily possible in a plasma processing apparatus composed of only one pair of electrodes. For example, as shown in FIG. 12, it is assumed that there are a
しかし、図14に示すように、複数対の電極が互いに離隔しつつ平行に重なる位置関係で配置されているプラズマ処理装置、すなわち、多段電極構成のプラズマ処理装置においては、そのような面に接続部51を突出させれば、図15に示すように接続部が隣りの対の電極対の第2電極32nに近接してしまうため、隣りの対の電極に影響を及ぼしてしまう。図15では、第1電極31と第2電極32とによる電極対のすぐ上側に第1電極31nと第2電極32nとによる電極対が配置されているが、陽極である第2電極32nは同じく陽極である第2電極32と同電位となる一方、接続部51は、陰極である第1電極31と同電位になるので、第2電極32nと第1電極31との間では、ちょうど第2電極32と第1電極31との間と同程度の電位差が生じることとなり、放電12が生じてしまう。したがって、このような構成は採用しにくい。
However, as shown in FIG. 14, in a plasma processing apparatus in which a plurality of pairs of electrodes are arranged in parallel with each other while being separated from each other, that is, in a plasma processing apparatus having a multi-stage electrode configuration, it is connected to such a surface. If the
そこで、本発明は、多段電極構成のプラズマ処理装置において、電極への接続部に金属材料を用いつつ、運用上問題ない構成のプラズマ処理装置およびこれを用いたシリコン薄膜太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a plasma processing apparatus having a configuration in which there is no problem in operation while using a metal material for a connection portion to an electrode in a plasma processing apparatus having a multistage electrode configuration, and a method of manufacturing a silicon thin film solar cell using the plasma processing apparatus. The purpose is to do.
上記目的を達成するため、本発明に基づくプラズマ処理装置は、内表面を有するチャンバと、上記チャンバの内部において互いに離隔しつつ互いに平行に配置された複数の対向電極対とを備える。上記複数の対向電極対のうちの1つである電極対は、互いに平行になるように離隔して配置された第1電極および第2電極からなる。上記第1電極および上記第2電極は、主表面と上記主表面の反対側の面である裏面とを有する板状であり、互いに上記主表面同士が対向するように配置されている。上記第1電極は、原料ガスを受け入れるためのガス入口を側方に有し、上記原料ガスを放出するためのガス出口を上記主表面に有し、上記ガス入口から上記ガス出口に至るガス流路を内部に有する。上記第1電極は、上記ガス入口に連なるように、突出する金属配管部を備える。上記金属配管部には原料ガス供給源から上記原料ガスを移送するための樹脂配管が上記チャンバ内において接続されている。上記第1電極と上記第2電極とが対向することによって挟まれる空間の端を基準として、上記金属配管部が突出する長さは、20mm以上である。 In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a chamber having an inner surface and a plurality of counter electrode pairs arranged in parallel to each other while being spaced apart from each other inside the chamber. The electrode pair, which is one of the plurality of counter electrode pairs, includes a first electrode and a second electrode that are spaced apart so as to be parallel to each other. The first electrode and the second electrode have a plate shape having a main surface and a back surface opposite to the main surface, and are arranged so that the main surfaces face each other. The first electrode has a gas inlet for receiving the source gas on the side, a gas outlet for discharging the source gas on the main surface, and a gas flow from the gas inlet to the gas outlet. Has a path inside. The first electrode includes a protruding metal pipe so as to be continuous with the gas inlet. A resin pipe for transferring the source gas from a source gas supply source is connected to the metal pipe part in the chamber. The length from which the metal pipe portion protrudes with reference to the end of the space sandwiched by the first electrode and the second electrode facing each other is 20 mm or more.
本発明によれば、樹脂配管の破れの発生確率を大幅に低減することができるので、電極への接続部に金属材料を用いつつ、運用上問題ない構成とすることができる。 According to the present invention, since the probability of occurrence of breakage of the resin pipe can be greatly reduced, it is possible to achieve a configuration that does not have any operational problems while using a metal material for the connection portion to the electrode.
(実施の形態1)
図1〜図4を参照して、本発明に基づく実施の形態1におけるプラズマ処理装置1について説明する。図1に示すように、本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、内表面2aを有するチャンバ2と、チャンバ2の内部において互いに離隔しつつ互いに平行に配置された複数の電極対とを備える。前記複数の電極対のうちの1つである電極対は、互いに平行になるように離隔して配置された第1電極31および第2電極32からなる。第1電極31および第2電極32は、主表面4と主表面4の反対側の面である裏面5とを有する板状である。第1電極31および第2電極32は、互いに主表面4同士が対向するように配置されている。1つの電極対を取り出して断面を図2に示す。図2に示すように、第1電極31は、原料ガスを受け入れるためのガス入口7を側方に有し、原料ガスを放出するためのガス出口8をいずれかの面に有し、ガス入口7からガス出口8に至るガス流路9を内部に有する。第1電極31は、ガス入口7に連なるように、突出する金属配管部14を備える。金属配管部14には原料ガス供給源15から原料ガスを移送するための樹脂配管13がチャンバ2内において接続されている。1つの電極対に属する2つの電極の各々を「対向電極」と呼ぶものとする。したがって、第1電極31および第2電極32はいずれも対向電極である。第1電極31と第2電極32との間の距離を「対向電極間距離」と呼ぶものとする。第1電極31と第2電極32とが対向することによって挟まれる空間33の端を基準として、金属配管部14が突出する長さLは、20mm以上である。(Embodiment 1)
With reference to FIGS. 1-4, the
図1に示した例では、プラズマ処理装置1が備える複数の電極対として4対の電極対が示されているが、対の数は4対に限らず、これより多くても少なくてもよい。たとえば8対の電極対を備えていてもよい。
In the example shown in FIG. 1, four electrode pairs are shown as a plurality of electrode pairs provided in the
図1ではチャンバ2は、説明の便宜のため、単なるフレームのように描かれているが、実際には、チャンバ2は、さらに延在し、複数の電極対を収容する容器状のものとなっている。図1において、原料ガス供給源15は、プラズマ処理装置1の一部とは限らない。
In FIG. 1, the
図2に示した例では、第1電極31は端面6を有しており、金属配管部14は端面6から突出する。図2に示した例では、ガス出口8は主表面4に配置されている。
In the example shown in FIG. 2, the
金属配管部14を分解したところを、金属配管部14の近傍の構成とともに図3に示す。この例では、金属配管部14は、ベース部14aと突出部14bとインナー部16とを備える。ベース部14aと突出部14bは一体的に形成されており、ベース部14aは、端面6に沿って長手形状となっている。端面6にはガス入口7の両側の合計2ヶ所にネジ穴が設けられている。第1電極31は、第1電極本体31aと金属配管部14とを含む。金属配管部14のベース部14aは、端面6に設けられたネジ穴を利用して公知技術により第1電極本体31aに取り付けられている。樹脂配管13は、たとえばテフロン(登録商標)チューブである。樹脂配管13の金属配管部14寄りの端部にはフロントフェルール17とバックフェルール18とが配置されている。金属配管部14の一部であるインナー部16は、金属製であり、突出部14bとは別体の部品である。インナー部16は、金属配管部14と樹脂配管13とが接続される際には樹脂配管13の内部に挿入される。
The place where the
さらに、平面視したところを図4に概念的に示す。
第1電極31の金属配管部14と原料ガス供給源15側の金属配管部19との間を樹脂配管13が接続している。原料ガス供給源15はチャンバ2の外側に設置されているものであり、金属配管部19はチャンバ2の壁を通過するように配置されている。金属配管部19と樹脂配管13との接続はチャンバ2の内部で行なわれている。図4では金属配管部19は簡略に表示されているが、実際には図1に例示されるように、金属配管部19は上下に延在するものであってもよい。この場合、上下方向に延在する幹部分と、幹部分から枝分かれしてそれぞれ樹脂配管13に接続する枝部分とを有してもよい。このような構成であれば、1つの金属配管部19から複数の電極対に向けて原料ガスの供給を一斉に行なうことができる。Further, the plan view is conceptually shown in FIG.
A
プラズマ処理に使用するRF電源(図示せず)は、第1電極31に接続されている。第2電極32はチャンバ2の内表面2aと略同電位である。金属配管部19も内表面2aと略同電位である。第1電極本体31aと金属配管部14とは略同電位である。なお、2点間の導通をとることを目的として、金属同士の接触などの一般的な方法を施した場合であっても、2点間に電圧降下が生じるが、その電圧降下の大きさ程度の電位の相違が2点間にある場合も、「略同電位」という概念に含まれるものとする。
An RF power source (not shown) used for the plasma processing is connected to the
プラズマ処理装置1を使用する際のRF電源の電力周波数は9MHz以上40MHz以下である。
The power frequency of the RF power source when using the
金属配管部14の配管方向に沿った長さは20mm以上であればよい。
ここでは、複数の電極対のうちの1つを代表的に取り上げて、第1電極31と第2電極32とからなるものとして説明したが、複数の電極対のうちのいずれの対も、RF電源に接続され、かつ、樹脂配管によって原料ガスを受け入れる第1電極と、チャンバ2の内表面2aと同電位であって原料ガスを受け入れない第2電極とを備える。各対の第1電極と第2電極とにおいては、同様のことがいえる。The length along the piping direction of the
Here, one of the plurality of electrode pairs is representatively taken up and described as being composed of the
本実施の形態におけるプラズマ処理装置1では、空間33の端を基準として金属配管部14が突出する長さ(以下「突出距離」という。図2参照。)Lが20mm以上となっているので、樹脂配管13の破れの発生確率を大幅に低減することができる。その結果、本実施の形態では、電極への接続部に金属材料を用いつつ、運用上問題ない構成とすることができる。
In the
金属配管部と第1電極とは、上述のように略同電位であることが好ましい。
本実施の形態では、金属配管部が突出する長さは、20mm以上としたが、20mm以上300mm以下であることが好ましい。この構成を採用することにより、加工が容易となり、その結果、低コストで作製可能となる。It is preferable that the metal pipe part and the first electrode have substantially the same potential as described above.
In this Embodiment, although the length which a metal piping part protrudes was 20 mm or more, it is preferable that it is 20 mm or more and 300 mm or less. By adopting this configuration, processing becomes easy, and as a result, it can be manufactured at low cost.
インナー部16の配管方向に沿った長さは、1mm以上200mm以下であることが好ましい。この構成を採用することにより、加工が容易となり、その結果、低コストで作製可能となる。さらに、インナー部16の長さが20mm以上70mm以下であれば、取付け、取外しなどの装置メンテナンス時の作業が容易となるので、より好ましい。
The length of the
本実施の形態で説明した効果を検証する実験の結果について、以下に詳しく述べる。
(実験1)
実験1としては、成膜工程とクリーニング工程との2通りの工程を設定し、これらの工程を交互に繰り返して行なうことによって樹脂配管13の破れ具合を検証した。配管破れは、従来は、金属配管部14の近傍で生じる傾向があるので、樹脂配管13の破れ具合の評価に当たっては、金属配管部14の近傍における樹脂配管13の厚みに注目することとした。The results of experiments verifying the effects described in this embodiment will be described in detail below.
(Experiment 1)
In
成膜工程の条件は、
電極間距離:12.5mm
印加RF電力:0.01W/mm2
圧力:1600Pa
ガス流量比:H2/SiH4=67
成膜温度:160℃
成膜時間:90分
とした。クリーニング工程の条件は、
電極間距離:25mm
印加RF電力:0.015W/mm2
圧力:150Pa
ガス流量比:Ar/NF3=1.0
放電時間:15分
印加RF周波数:11MHz
とした。The conditions for the film formation process are:
Distance between electrodes: 12.5mm
Applied RF power: 0.01 W / mm 2
Pressure: 1600Pa
Gas flow ratio: H 2 / SiH 4 = 67
Deposition temperature: 160 ° C
Film formation time: 90 minutes. The cleaning process conditions are:
Distance between electrodes: 25mm
Applied RF power: 0.015 W / mm 2
Pressure: 150Pa
Gas flow ratio: Ar / NF 3 = 1.0
Discharge time: 15 minutes Applied RF frequency: 11 MHz
It was.
上記2工程を含むサイクルを100回繰り返した。その後、金属配管部14近傍における樹脂配管13の厚みの変化を評価した。この実験は、金属配管部14の空間33の端からの主表面4に平行な方向の突出距離Lを5mmずつ変化させてそれぞれ行なった。樹脂配管の当初の厚みを1として一定数のサイクル終了後の樹脂配管13の厚みを当初の厚みに対する相対的な比率で表現した値を、以下「厚み相対値」というものとする。
The cycle including the above two steps was repeated 100 times. Then, the change of the thickness of the
実験1の結果を図5に示す。横軸は突出距離Lを示し、縦軸は樹脂配管13の100サイクル後の厚み相対値を示す。実験1の結果は、図5における「金属配管部を延長」と表示された折れ線によって示されている。
The result of
突出距離Lが10mm以下の場合はいずれもサイクルの100回目に到達する前に配管破れが発生した。そのため、図5ではこれらの場合の厚み相対値は0として表示している。以下の同様のグラフにおいても、サイクルの100回目に到達する前に配管破れが発生した場合は、厚み相対値は0として表示している。 In any case where the protrusion distance L was 10 mm or less, the pipe breakage occurred before reaching the 100th cycle. Therefore, in FIG. 5, the relative thickness values in these cases are displayed as zero. Also in the following similar graphs, when pipe breakage occurs before reaching the 100th cycle, the relative thickness value is displayed as 0.
突出距離Lが15mmの場合は100サイクルの実験では配管破れは発生しなかったが、100サイクル終了後の厚み相対値は約0.15であった。なお、さらに追加的にサイクルを繰り返したところ、121サイクル目で配管破れが発生した。 When the protrusion distance L was 15 mm, pipe breakage did not occur in the 100-cycle experiment, but the relative thickness after the 100th cycle was about 0.15. When the cycle was repeated additionally, pipe breakage occurred at the 121st cycle.
突出距離Lが20mmの場合、100サイクル後の厚みはL=15mmの場合と比較して5倍以上になり、厚み相対値は約0.83であった。すなわち当初の厚みのほとんどが残っていた。その後、追加的にサイクルを繰り返したところ、800サイクル目まで行なっても配管破れは発生しなかった。 When the protrusion distance L was 20 mm, the thickness after 100 cycles was more than 5 times that of L = 15 mm, and the relative thickness value was about 0.83. That is, most of the original thickness remained. Thereafter, when the cycle was additionally repeated, pipe breakage did not occur even after the 800th cycle.
突出距離Lを25mm、30mmと長くするにつれて、100サイクル後に測定される樹脂配管13の厚み相対値は徐々に増加した。
As the protrusion distance L was increased to 25 mm and 30 mm, the relative thickness of the
(実験2)
実験2としては、金属配管部14の樹脂配管13に覆われない部分の突出距離を19mmとして固定し、その先に延在するインナー部16の長さを変化させ、実験1と同様に100サイクルずつ繰り返す実験を行なった。(Experiment 2)
In
その結果を、図5に示す。実験2の結果は、図5における「インナー部を延長」と表示された折れ線によって示されている。実験2に関して、横軸は金属配管部14のインナー部16を含めた合計長さを示している。
The result is shown in FIG. The result of
図5において、実験1の結果と実験2の結果とを比較すればわかるように、金属配管部14の合計長さは同じであっても、インナー部を設けた方が、100サイクル後の樹脂配管厚みが大きくなるといえる。
In FIG. 5, as can be seen by comparing the results of
(実験3)
実験3としては、実験1と同様の検証を、図6に示すようにL字型に成型された樹脂配管13iを用いた構成においても行なった。実験3の結果は、図7における「L字成型」と表示された折れ線によって示されている。(Experiment 3)
In
図7に示すように、突出距離が10mm以下の場合は、100サイクルに到達する前に配管破れが発生したが、突出距離が15mmの場合の100サイクル後の厚み相対値は通常成型の樹脂配管13を使用して同じ突出距離で試した場合の約1.8倍であった。突出距離が20mm以上の場合の100サイクル後の厚み相対値は、通常成型の樹脂配管13を使用して同じ突出距離で試した場合よりも大きかった。
As shown in FIG. 7, when the projecting distance is 10 mm or less, pipe breakage occurred before reaching the 100th cycle, but the thickness relative value after 100 cycles when the projecting distance was 15 mm is a normally molded resin pipe. 13 was about 1.8 times when using the same protrusion distance. The relative thickness after 100 cycles when the protruding distance was 20 mm or more was larger than when the normal molded
このようにL字型に成形された樹脂配管13iが通常成形の樹脂配管13に比べて好ましい結果となった理由としては、以下のように考察される。通常成型品では樹脂配管全体で合計90°の方向転換を実現するように曲がりが発生するので、樹脂配管13のうち金属配管部14との接続部分においても成り行きでいくらかの曲がりが発生する。曲がりが発生した場合、曲がりの外径側の部位においては樹脂材が伸びるので結果的に厚みが薄くなる。したがって、曲がりの外形側の部位は破れに弱くなる。一方、L字成型では金属配管部14から十分に離れた箇所で集中的に曲げられた形状で成形されるので、金属配管部14の近傍では曲がりは起こらない。したがって、L字成型品としたことにより、曲がりによる薄肉化によって破れやすくなっていた部分がなくなったので、通常成形品に比べて破れにくくなったと考えられる。
The reason why the
(実験4)
実験4としては、実験1と同様の検証を、樹脂配管を2重配管にした構成において行なった。実験4の結果は、図7における「2重配管」と表示された折れ線によって示されている。突出距離が10mm以下の場合は、実験3までと同様に100サイクルに達する前に配管破れが生じた。突出距離が15mmの場合は、従来の1重配管の場合に比べて、100サイクル後の厚み相対値で3倍以上の値となった。突出距離が20mm以上の場合、厚み相対値はほとんど変化していなかった。(Experiment 4)
In
以上より、樹脂配管は通常成形品よりもL字成型品である方が100サイクル後の厚み相対値では上回っているといえる。言い換えれば、前記樹脂配管はL字成型されていることが好ましい。この構成を採用することにより、曲がりによる薄肉化が金属配管部の近傍で生じないようになるので、樹脂破れが生じにくくなるからである。 From the above, it can be said that the resin pipe is more L-shaped than the normal molded product in terms of the relative thickness after 100 cycles. In other words, the resin pipe is preferably L-shaped. By adopting this configuration, the thinning due to bending does not occur in the vicinity of the metal pipe portion, and therefore, resin breakage is less likely to occur.
さらに、樹脂配管がL字成型品でなおかつ2重配管としたものであれば、より好ましいといえる。言い換えれば、前記樹脂配管は、少なくとも前記金属配管部に接続される部分において二重構造となっていることが好ましい。 Furthermore, it is more preferable if the resin pipe is an L-shaped molded product and is a double pipe. In other words, it is preferable that the resin pipe has a double structure at least in a portion connected to the metal pipe part.
(実験5)
実験5としては、実験2と同様の構成で、樹脂配管をL字成型品とし、2重配管とした構成を用いて、検証を行なった。実験5の結果は、図7における「インナー部+L字成型+2重配管」と表示された折れ線によって示されている。図7に示すように100サイクル後の厚み相対値にはほとんど変化が見られなかった。(Experiment 5)
In
以上のいくつかの実験の結果より、対向電極同士が対向することによって挟まれる空間の端より金属配管部を20mm以上突出させることで実用上、問題ないレベルまでイオン衝撃負荷や熱負荷を低減できるといえる。ここでいう金属配管部の突出距離は、樹脂配管に接続したときに樹脂配管に覆われずに露出した部分だけでなく、樹脂配管の内部に挿入されるインナー部がある場合にはそのインナー部を含めた長さである。金属配管部を延長する場合、樹脂配管に覆われずに露出した部分ではなくインナー部を延長することとした方が、樹脂配管へのダメージをさらに軽減でき、好ましい。加えてコストや加工容易性の観点からも樹脂配管の外側の金属部よりもインナー部すなわち樹脂配管内部の金属部を延長した方が有利である。 As a result of the above several experiments, it is possible to reduce the ion impact load and the thermal load to practically no problem level by projecting the metal pipe part by 20 mm or more from the end of the space sandwiched by the opposing electrodes facing each other. It can be said. The protruding distance of the metal pipe section here refers not only to the portion exposed without being covered by the resin pipe when connected to the resin pipe, but also to the inner section when there is an inner section inserted into the resin pipe. It is the length including. When extending the metal pipe part, it is preferable to extend the inner part rather than the exposed part without being covered with the resin pipe, because damage to the resin pipe can be further reduced. In addition, it is more advantageous to extend the inner part, that is, the metal part inside the resin pipe than the metal part outside the resin pipe from the viewpoint of cost and processability.
言い換えれば、金属配管部14は、前記樹脂配管と接続する際に前記樹脂配管の内部に入り込んだ状態となる金属製のインナー部16を有することが好ましい。この構成を採用することにより、樹脂配管へのダメージを軽減できるからである。
In other words, it is preferable that the
インナー部16は、図8に示すように、金属配管部14のうち樹脂配管13の内部に入り込まない部分より長いことが好ましい。この構成を採用することにより、樹脂配管へのダメージを効率良く軽減できるからである。
As shown in FIG. 8, the
金属配管部14は、第1電極31のうちの金属配管部14以外の部分との間で着脱可能となっていることが好ましい。この構成を採用することにより、対向電極の交換などのメンテナンス作業時には、当該作業の妨げとなりがちな対向電極を取り外しておくことができるので、好ましい。対向電極の突出部である金属配管部を取り外すことができれば、対向電極を対称な形状とすることができるので、メンテナンス時に取扱いやすくなる。
It is preferable that the
ところで、金属配管部14を延長すれば、対向電極間の放電が金属配管側に広がることにより発生するイオン衝撃負荷や熱負荷の増加が原因となる樹脂配管破れは軽減できる。しかしながら、図9に示すように、金属配管部14を延長すればチャンバ2の内表面2aと金属配管部との間の距離Aが縮まり、内表面2aと金属配管部14との間の電位差により放電する可能性がある。場合によってはこれが異常放電となる可能性がある。なお、図9においては、樹脂配管は図示省略している。
By the way, if the
対向電極間距離yを固定し、金属配管部14とチャンバ2の内表面2aとの間の距離Aを変化させ、金属配管部14と内表面2aとの間での放電の有無を確認したところ、表1に示される結果となった。表1から明らかなように、放電が発生しない距離Aの最小値は、対向電極間距離yによって変化することがわかった。特に、金属配管部14と内表面2aとの距離Aが対向電極間距離yの1.5倍以上であれば、放電が発生しないことがわかった。
The distance y between the counter electrodes is fixed, the distance A between the
よって、金属配管部14と内表面2aとの間の距離が、第1電極31と第2電極32との間の距離の1.5倍より大きいことが好ましい。この構成を採用することにより、金属配管部とチャンバの内表面との間での放電を防ぐことができるからである。
Therefore, it is preferable that the distance between the
(イオンダメージや熱ダメージについて)
なお、放電により生じるイオンダメージや熱ダメージについて、さらに補充的に以下に説明する。(About ion damage and heat damage)
The ion damage and thermal damage caused by the discharge will be described below in a supplemental manner.
図10を参照して、本発明の基本的な構成について説明する。図10に示されるように金属配管部14は第1電極すなわち陰極と同電位であるが、金属配管部14の鉛直下方の空間には対向相手となる電極が存在しない。そのため、金属配管部14による電界が発生するのは対向する第2電極すなわち陽極の端の部位52との間であり、その距離L2は対向電極間距離yよりも大きいのは明らかである。金属配管部の合計長さL1を延長すれば、L2も増大する。
The basic configuration of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 10, the
ここで金属配管部14と陽極との間の距離L2が大きくなるとパッシェンの法則のうちのpd積が増加し、火花電圧すなわち放電開始電圧は増大していく。火花電圧が電極への印加電圧よりも高くなるほどL2が大きくなれば、図11に示すように、金属配管部14のうち、火花電圧が電極への印加電圧を初めて超える位置53よりも対向電極に近い側の領域54でしか放電が発生しない。また、この領域54にかかる電界は対向電極間における電界よりも小さいので、α作用で発生する電子−イオンの数も対向電極間における放電に比べると少なく、総イオンダメージは対向電極間に比べて小さくなる。
Here, as the distance L2 between the
位置53よりも樹脂配管13側の金属配管部14近傍では、領域54あるいは対向電極間の放電領域で発生した電子、イオンが拡散により存在するが、その数は距離と共に自然減衰する。
In the vicinity of the
これにより、金属配管14の長さを延ばしていけば樹脂配管13付近に存在する電子やイオンの数は減少していき、イオンダメージを低減することができる。
Thereby, if the length of the
(実施の形態2)
本発明に基づく実施の形態2におけるシリコン薄膜太陽電池の製造方法について説明する。本実施の形態におけるシリコン薄膜太陽電池の製造方法は、いずれかに記載のプラズマ処理装置を用いて成膜する工程を含む。(Embodiment 2)
A method for manufacturing the silicon thin-film solar cell in the second embodiment based on the present invention will be described. The method for manufacturing a silicon thin film solar cell in the present embodiment includes a step of forming a film using any of the plasma processing apparatuses.
この方法を採用することにより、樹脂破れの発生確率を大幅に低減することができ、効率良く成膜を行なうことができる。この方法では、プラズマ処理装置の電極への接続部に金属材料を用いつつ、運用上問題ない構成とすることができる。 By adopting this method, the probability of resin breakage can be greatly reduced, and film formation can be performed efficiently. In this method, a metal material can be used for the connection portion to the electrode of the plasma processing apparatus, and a configuration with no problem in operation can be achieved.
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、プラズマ処理装置およびこれを用いたシリコン薄膜太陽電池の製造方法に利用することができる。 The present invention can be used in a plasma processing apparatus and a method for manufacturing a silicon thin film solar cell using the same.
1 プラズマ処理装置、2 チャンバ、2a 内表面、4 主表面、5 裏面、6 端面、7 ガス入口、8 ガス出口、9 ガス流路、10,12 放電、13,13i 樹脂配管、14 金属配管部、14a ベース部、14b 突出部、15 原料ガス供給源、16 インナー部、17 フロントフェルール、18 バックフェルール、19 金属配管部、31,31n 第1電極、31a 第1電極本体、31u (第2電極とは反対側の)面、32,32n 第2電極、33 (挟まれる)空間、51 接続部、52 部位、53 位置、54 領域。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記チャンバの内部において互いに離隔しつつ互いに平行に配置された複数の対向電極対とを備え、
前記複数の対向電極対のうちの1つである電極対は、互いに平行になるように離隔して配置された第1電極(31,31n)および第2電極(32,32n)からなり、
前記第1電極および前記第2電極は、主表面(4)と前記主表面の反対側の面である裏面(5)とを有する板状であり、互いに前記主表面同士が対向するように配置されており、
前記第1電極は、原料ガスを受け入れるためのガス入口(7)を側方に有し、前記原料ガスを放出するためのガス出口(8)を前記主表面に有し、前記ガス入口から前記ガス出口に至るガス流路(9)を内部に有し、
前記第1電極は、前記ガス入口に連なるように、突出する金属配管部(14)を備え、
前記金属配管部には原料ガス供給源から前記原料ガスを移送するための樹脂配管(13,13i)が前記チャンバ内において接続されており、
前記第1電極と前記第2電極とが対向することによって挟まれる空間の端を基準として、前記金属配管部が突出する長さは、20mm以上である、プラズマ処理装置。A chamber (2) having an inner surface;
A plurality of counter electrode pairs disposed in parallel to each other while being spaced apart from each other inside the chamber;
The electrode pair that is one of the plurality of counter electrode pairs includes a first electrode (31, 31n) and a second electrode (32, 32n) that are spaced apart from each other in parallel.
The first electrode and the second electrode have a plate shape having a main surface (4) and a back surface (5) opposite to the main surface, and are arranged so that the main surfaces face each other. Has been
The first electrode has a gas inlet (7) for receiving a raw material gas on the side, a gas outlet (8) for discharging the raw material gas on the main surface, and Has a gas passage (9) leading to the gas outlet inside,
The first electrode includes a protruding metal pipe part (14) so as to be continuous with the gas inlet,
A resin pipe (13, 13i) for transferring the source gas from a source gas supply source is connected to the metal pipe part in the chamber.
The plasma processing apparatus, wherein a length from which the metal pipe portion protrudes is 20 mm or more with reference to an end of a space sandwiched by the first electrode and the second electrode facing each other.
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