專利名稱：真空處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及真空處理裝置，尤其是涉及使用等離子體對基板進(jìn)行處理(也包括干式蝕刻)的真空處理裝置。
背景技術(shù)：
通常，為了提高薄膜太陽能電池的生產(chǎn)性，重要的是高速且大面積地制成高品質(zhì)的硅薄膜。作為這種進(jìn)行高速且大面積的成膜的方法，已知有利用等離子體CVD (化學(xué)氣相沉積)法的成膜方法。例如作為薄膜硅太陽能電池的基本的材料的非晶硅膜是以SiH4氣體或SiH4氣體和氫氣的混合氣體為原料，通過等離子體CVD法制作的。有時(shí)單層地使用非晶硅膜，并且也作為與微晶硅的2層串聯(lián)、進(jìn)而3層化構(gòu)造使用。因此，認(rèn)為非晶硅膜的性能對層疊型的薄膜硅太陽能電池整體的性能有很大影響。另一方面，已知有具有非晶硅膜的太陽能電池(下面標(biāo)記為“a-Si太陽能電池”。) 會產(chǎn)生光老化導(dǎo)致的性能降低。進(jìn)而，由于在高速地制成非晶硅膜的情況下，光老化的程度增大，所以光老化導(dǎo)致的性能降低后的a-Si太陽能電池的穩(wěn)定化性能大幅降低。因該問題，出現(xiàn)了難以提升a-Si太陽能電池的非晶硅膜的成膜速度的問題。作為光老化發(fā)生的原因之一，報(bào)告有過量分解SiH4而生成的多分子Si (Si納米團(tuán)簇)混入非晶硅膜的情況。作為防止多分子Si混入非晶硅膜的方法之一，已知有將用于等離子體的生成的頻率從現(xiàn)有的RF帶(13MHz)變更為VHF帶(數(shù)十MHz)的方法。通過使用VHF帶的頻率生成等離子體，非晶硅膜的成膜速度提高，并且實(shí)現(xiàn)抑制光老化。然而，使用了 VHF帶的頻率的非晶硅膜的成膜時(shí)，雖然能夠抑制光老化，但是并不充分，在a-Si太陽能電池中會出現(xiàn)超過允許范圍的性能降低。另一方面，提案了一種a-Si太陽能電池的制造方法，利用認(rèn)為是Si納米團(tuán)簇的基的SiH2自由基的壽命短、即與母氣體的反應(yīng)性高的情況，抑制了性能的降低(例如，參照專利文獻(xiàn)1。)。具體而言，在作為平行平板電極的陰極和網(wǎng)狀的電極之間生成等離子體，將生成有該等離子體的區(qū)域作為氣體分解區(qū)域，在遠(yuǎn)離網(wǎng)狀的電極的位置上配置有基板。由此，SiH2自由基和母氣體反應(yīng)一直到SiH2自由基擴(kuò)散到基板為止，Si納米團(tuán)簇難于混入非晶硅膜中。其結(jié)果，在通過該制造方法制造的非晶單電池中，實(shí)現(xiàn)了光老化后的穩(wěn)定化率為 9. 3%的極高性能。進(jìn)而，提案有利用母氣體等的氣流而抑制性能的降低的a-Si太陽能電池的制造方法(例如，參照非專利文獻(xiàn)1及2。)。具體而言，在筒形的筐體的內(nèi)部配置空心電極型的等離子體生成部，在筐體的一端部配置有朝向等離子體生成部噴出母氣體的氣體供給部。另一方面，殼體的另一端部與真空泵連接而進(jìn)行抽真空?；迮渲糜诨迮c等離子體生成部一同將氣體供給部夾在中間的位置。由此，由氣體供給部供給的母氣體經(jīng)由等離子體生成部被真空泵吸引。于是，在等離子體生成部生成的Si納米團(tuán)簇也同樣地被真空泵吸引。因此，Si納米團(tuán)簇難于混入基板上的非晶硅膜中。專利文獻(xiàn)1 (日本)特開2006-19593號公報(bào)非專利文獻(xiàn)1 古閑一憲、佐藤宙、中村誠William、宮原弘臣、松崎秀文、白谷正治著、「*，口一放電f用a-Si:H堆積 水素希釈効果」、第25回「7°，0 口七〉> 夕.'研究會」7° 口〉一 r 4、m ,2008 年 1 月 23 日、p. 93-94非專禾Ij 文獻(xiàn) 2 M. Nakamura, D. Shimokawa, H. Miyahara, K. Koga, and Μ. Shiratani, Spatial Profile of Deposition Rate of a~Si:HFiIms in Multi-Hollow Discharge Plasma Chemical Vapor Deposition, Transactions of the Materials Research Society of Japan，32[2]，2007，p.469-47
發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述專利文獻(xiàn)1中記載的技術(shù)中，由于成膜速度緩慢，所以存在難以用于現(xiàn)實(shí)的a-Si太陽能電池的制造的問題。在上述非專利文獻(xiàn)1及2中記載的技術(shù)中，存在難以實(shí)現(xiàn)實(shí)施成膜處理的基板的面積的大型化的問題。這是由于，在向開設(shè)有多個(gè)孔的電極施加60MHz的超高頻而在孔部引起空心放電的方法中，因?yàn)槭褂贸哳l，所以受駐波的影響而電極上的電場不均勻，另外，即便出現(xiàn)均勻的電場，也難以在多個(gè)孔中維持穩(wěn)定、均勻的空心放電。本發(fā)明是為了解決上述的課題而做出的，其目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)制成的膜的高品質(zhì)化并且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積化及成膜速度的高速化的真空處理裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供以下手段。本發(fā)明第一方面提供一種真空處理裝置，設(shè)置有放電室，由脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，該脊形波導(dǎo)管具有彼此相對配置且其間生成等離子體的一對脊形電極；氣體供給部，朝向所述一對脊形電極供給用于形成所述等離子體的母氣體；基板，被實(shí)施基于所述等離子體的處理；減壓容器，內(nèi)部至少收容有所述放電室、所述氣體供給部及所述基板；及排氣部，連通于該排氣部與該減壓容器中的所述基板一同將所述放電室夾在中間的位置，使所述減壓容器內(nèi)部的壓力降低，在所述放電室，通過所述氣體供給部及所述排氣部，形成朝向遠(yuǎn)離所述基板的方向的氣流。根據(jù)上述方式，由于從氣體供給部朝向一對脊形電極供給母氣體，并且通過排氣部將減壓容器內(nèi)的流體排出，因此，在放電室的內(nèi)部，作為整體形成遠(yuǎn)離基板的氣流。因此， 在一對脊形電極之間生成等離子體的同時(shí)所生成的異物(在母氣體為SiH4氣體的情況下， 為Si納米團(tuán)簇等)通過該氣流而從減壓容器流入排氣部。另一方面，由于生成的壽命長的自由基通過擴(kuò)散而朝向基板移動，所以對基板實(shí)施處理。進(jìn)而，由于脊形波導(dǎo)管的特性，在一對脊形電極之間，電場強(qiáng)度分布變得均勻。進(jìn)
4而，通過使用脊形波導(dǎo)管，能夠容易地使電場強(qiáng)度分布均勻化的區(qū)域大面積化。因此，能夠?qū)τ诨逶诖蟮姆秶删鶆虻牡入x子體。在上述方式中，優(yōu)選的是，還設(shè)置有電源，向所述放電室供給高頻電力；同軸線路，由內(nèi)部導(dǎo)體及外部導(dǎo)體構(gòu)成，將所述高頻電力從所述電源導(dǎo)向所述放電室；及變換部， 由具有一對脊形部的脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，在所述放電室延伸的方向相鄰配置，將所述高頻電力從所述同軸線路導(dǎo)向所述放電室，在所述減壓容器的內(nèi)部還收容有所述變換部。根據(jù)上述方式，由于放電室及與放電室相鄰的變換部的整體配置于減壓容器的內(nèi)部，因此，放電室及變換部自身不需要具備耐壓力差的強(qiáng)度。因此，與放電室及變換部自身具備耐該壓力差的強(qiáng)度的情況相比，能夠精簡放電室及變換部的構(gòu)成，構(gòu)成的自由度變高。在上述方式中，優(yōu)選的是，還設(shè)置有電源，向所述放電室供給高頻電力；同軸線路，由內(nèi)部導(dǎo)體及外部導(dǎo)體構(gòu)成，將所述高頻電力從所述電源導(dǎo)向所述放電室；及變換部， 由具有一對脊形部的脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，在所述放電室延伸的方向相鄰配置，將所述高頻電力從所述同軸線路導(dǎo)向所述放電室，所述變換部配置于所述減壓容器的外部，在所述放電室和所述變換部之間設(shè)置有保持所述減壓容器的內(nèi)部的減壓狀態(tài)的窗部。根據(jù)上述方式，由于放電室配置于減壓容器的內(nèi)部，因此，放電室自身不需要具備耐壓力差的強(qiáng)度。因此，與放電室自身具備耐該壓力差的強(qiáng)度的情況相比，能夠精簡放電室的構(gòu)成，構(gòu)成的自由度變高。進(jìn)而，與將放電室及變換部整體配置于減壓容器的內(nèi)部的情況相比，能夠減小減壓容器的容積。因此，容易維持減壓容器的內(nèi)部的減壓狀態(tài)。另一方面，由于變換部置于大氣壓狀態(tài)下，因此，與置于減壓狀態(tài)之下的放電室相比，難于發(fā)生放電。因此，容易僅在生成等離子體的一對脊形電極之間產(chǎn)生放電。在上述方式中，優(yōu)選的是，所述減壓容器配置成使所述基板可相對移動，并且設(shè)置有使所述基板出入上述減壓容器的一對開口部。根據(jù)上述方式，能夠?qū)⒒鍙囊粚﹂_口部的一方搬入一對脊形電極之間，能夠?qū)鍖?shí)施等離子體處理。進(jìn)而，能夠從一對開口部的另一方搬出實(shí)施了等離子體處理的基板。由此，能夠連續(xù)地進(jìn)行基板的搬入、對基板的等離子體處理、基板的搬出。因此， 能夠?qū)哂斜纫粚剐坞姌O面積大的基板連續(xù)地實(shí)施等離子體處理，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)性的提
尚ο進(jìn)而，即便等離子體的分布不均勻，通過一邊移動基板一邊實(shí)施等離子體處理，也對基板實(shí)施均勻的等離子體處理。另一方面，由于形成等離子體的放電室的內(nèi)部與基板移動的區(qū)域分離，所以不會產(chǎn)生基板的移動導(dǎo)致的等離子體的紊亂。在上述方式中，優(yōu)選的是，在所述減壓容器的內(nèi)部的所述放電室和與所述排氣部連通的開口之間設(shè)置有對向所述排氣部排出的流體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)部。根據(jù)上述方式，通過調(diào)節(jié)部，將減壓容器的內(nèi)部分為配置有放電室、氣體供給部及基板的區(qū)域和與排氣部連通的區(qū)域。而且，通過調(diào)節(jié)部調(diào)節(jié)從配置有放電室等的區(qū)域向與排氣部連通的區(qū)域流入的流體的流量。其結(jié)果，配置有對基板進(jìn)行等離子體處理的放電室等的區(qū)域上的減壓狀態(tài)通過排氣部及調(diào)節(jié)部保持均勻。根據(jù)本發(fā)明的真空處理裝置，基板、氣體供給部及放電室按照該順序配置于減壓容器的內(nèi)部，在與減壓容器中的氣體供給部一同將放電室夾在中間的位置連通有排氣部， 因此，能夠起到實(shí)現(xiàn)制成的膜的高品質(zhì)化，并實(shí)現(xiàn)大面積化及成膜速度的高速化的效果。


圖1是說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的成膜裝置的概略構(gòu)成的示意圖；圖2是說明圖1的工藝室的構(gòu)成的局部剖視圖；圖3是說明圖1的第一變換器及第二變換器的構(gòu)成的示意圖；圖4是說明圖1的成膜裝置的其它實(shí)施例的示意圖；圖5是說明圖1的成膜裝置的進(jìn)而其它實(shí)施例的示意圖；圖6是說明本發(fā)明第二實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖；圖7是說明本發(fā)明第三實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖；圖8是說明本發(fā)明第四實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖。
具體實(shí)施例方式<第一實(shí)施方式>下面，參照圖1 圖3對本發(fā)明第一實(shí)施方式的成膜裝置進(jìn)行說明。圖1是說明本實(shí)施方式的成膜裝置的概略構(gòu)成的示意圖。圖2是說明圖1的工藝室的構(gòu)成的局部剖視圖。本實(shí)施方式中，說明將本發(fā)明適用于可以對面積為Im2以上的大面積的基板進(jìn)行非晶太陽能電池或微晶太陽能電池或液晶顯示器用TFT (Thin Film Transistor 薄膜晶體管)等所使用的由非晶質(zhì)硅、微晶硅等結(jié)晶硅、氮化硅等構(gòu)成的膜的成膜處理的成膜裝置 (真空處理裝置)1的情況。在成膜裝置1中，如圖1所示，主要設(shè)有工藝室(放電室)2、第一變換器(變換部)3A、第二變換器(變換部)3B、第一同軸線(同軸線路)4A、第一電源(電源)5A、第一匹配器6A、第二同軸線(同軸線路)4B、第二電源(電源)5B、第二匹配器6B、真空容器(減壓容器)7、排氣部9、及氣體供給部10。如圖1所示，工藝室2為對配置于內(nèi)部的基板S實(shí)施等離子體處理的部分。工藝室2為由鋁或鋁合金材料等具有導(dǎo)電性且具有非磁性或弱磁性的材料形成的部件，即形成所謂雙脊形波導(dǎo)管狀的部件。如圖2所示，在工藝室2內(nèi)設(shè)有一對脊形電極21、21。一對脊形電極21、21構(gòu)成作為雙脊形波導(dǎo)管的工藝室2中的脊形部的部分，一方的脊形電極21與另一方的脊形電極21相對配置。進(jìn)而，在脊形電極21上，如篩網(wǎng)或沖孔金屬那樣地形成有多個(gè)貫通孔。貫通孔的開口面積優(yōu)選為按照將等離子體封入一對脊形電極21、21之間的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在此，設(shè)工藝室2延長的方向?yàn)長方向(圖1中的左右方向)，設(shè)與一對脊形電極 21,21正交的方向、磁力線延長的方向?yàn)镋方向(圖1中的上下方向)，設(shè)沿著一對脊形電極21、21的方向、與E方向正交的方向?yàn)镠方向(在圖1中與紙面正交的方向)。作為基板S，可例示透光性玻璃基板，例如可以列舉縱橫的大小為1. 4mX 1. lm，厚度為3. Omm 4. 5mm的基板。如圖1所示，第一變換器3A及第二變換器:3B分別為導(dǎo)入自第一電源5A及第二電源5B供給的高頻電力的部分、即將供給的高頻電力輸送到工藝室2的部分。第一變換器3A及第二變換器;3B利用脊形波導(dǎo)管的特性將高頻電力的輸送模式轉(zhuǎn)換成平行平板模式。圖3為說明圖1的第一變換器及第二變換器的構(gòu)成的示意圖。在一對脊形部31、31的一方、例如在圖3中的下側(cè)的脊形部31電連接有第一同軸線4A中的內(nèi)部導(dǎo)體41。在一對脊形部31、31的另一方、例如在圖3中的上側(cè)的脊形部31 電連接有第一同軸線4A中的外部導(dǎo)體42。如圖1所示，第一同軸線4A及第二同軸線4B分別將自第一電源5A及第二電源5B 供給的高頻電力導(dǎo)向第一變換器3A及第二變換器:3B。在第一同軸線4A上電連接第一電源5A及第一匹配器6A而進(jìn)行設(shè)置。另一方面， 在第二同軸線4B上電連接第二電源5B及第二匹配器6B而進(jìn)行設(shè)置。如圖3所示，在第一同軸線4A及第二同軸線4B設(shè)有內(nèi)部導(dǎo)體41和外部導(dǎo)體42。內(nèi)部導(dǎo)體41由棒狀或線狀延伸的金屬等導(dǎo)電體形成。外部導(dǎo)體42由在內(nèi)部配置有內(nèi)部導(dǎo)體41的圓筒狀地形成的金屬等導(dǎo)電體形成。在內(nèi)部導(dǎo)體41和外部導(dǎo)體42之間配置有感應(yīng)體(未圖示)。作為第一同軸線4A及第二同軸線4B的構(gòu)成，可以采用公知的構(gòu)成，無特別限定。如圖1所示，第一電源5A及第二電源5B向工藝室2輸送高頻電力。供給例如頻率為13. 56MHz以上、優(yōu)選為30MHz 400MHz (從VHF帶到UHF帶)的高頻電力，分別能夠調(diào)節(jié)供給的高頻電力的相位。與采用現(xiàn)有的同軸線的供電方法相比，由于在13. 56MHz下雙脊形波導(dǎo)管的尺寸變大，所以為了更加靈活運(yùn)用本發(fā)明的特征，優(yōu)選30MHz以上。另一方面，隨著變?yōu)楦叩念l率，在工藝室2延伸的方向上產(chǎn)生的駐波的影響變得顯著，所以優(yōu)選為400MHz以下。第一電源5A與第一同軸線4A電連接，經(jīng)由匹配器和第一同軸線4A向第一變換器 3A供給高頻電力。另一方面，第二電源5B與第二同軸線4B電連接，經(jīng)由第二同軸線4B向第二變換器3B供給高頻電力。向第一變換器3A及第二變換器;3B供給的高頻電力在將輸送模式轉(zhuǎn)換為平行平板模式后向工藝室2輸送。作為電源5，可以采用周知的高頻電源，無特別限定。如圖1所示，真空容器7在內(nèi)部收容有工藝室2、第一變換器3A、第二變換器!3B、后述的氣體導(dǎo)入管10B、及基板S等。真空容器7設(shè)定為能夠耐壓力差的構(gòu)造。例如可使用由不銹鋼(JIS規(guī)格中的SUS 材料)、一般構(gòu)造用軋制材料(JIS規(guī)格中的SS材料)等形成的構(gòu)成、用加強(qiáng)筋部件等加強(qiáng)的構(gòu)成。將排氣部9連接到真空容器7。因此，通過排氣部9使真空容器7的內(nèi)部、工藝室 2、第一變換器3A及第二變換器:3B的內(nèi)部為0. IkPa IOkPa左右的真空狀態(tài)。
在真空容器7的內(nèi)部設(shè)置配置有基板S的基板支承臺71。如圖1所示，基板支承臺71配置在真空容器7的壁面、與形成有開口 72的壁面相對的壁面(圖1中下側(cè)的壁面)， 其中，所述開口 72與后述的排氣部9相連通?；逯С信_71調(diào)節(jié)所配置的基板S的溫度及溫度分布。即，基板支承臺71通過在內(nèi)部循環(huán)進(jìn)行了溫度控制的熱介質(zhì)、或組裝進(jìn)行了溫度控制的加熱器，從而控制自身的溫度，具有整體大致均勻的溫度，且具有將接觸的相對電極3的溫度均勻化為規(guī)定的溫度的功能。上述的熱介質(zhì)為非導(dǎo)電性介質(zhì)，氫或氦等高熱傳導(dǎo)性氣體、氟類不活潑液體、不活潑油、及純水等能夠作為熱介質(zhì)使用。其中，在150°C 250°C的范圍內(nèi)壓力也不上升而容易控制，因此，優(yōu)選使用氟類不活潑液體(例如商品名力>、F05等)。如圖1所示，排氣部9通過從工藝室2、第一變換器3A及第二變換器的內(nèi)部排出氣體而減壓到真空狀態(tài)。排氣部9與形成于真空容器7的壁面的開口 72連通。作為排氣部9可采用周知的真空泵等，并無特別限定。如圖1及圖2所示，氣體供給部10向一對脊形電極21、21之間供給包含用于生成等離子體的在基板S表面進(jìn)行成膜的原料氣體的母氣體(例如SiH4氣體等)。在氣體供給部10設(shè)有氣體供給源10A、及氣體導(dǎo)入管IOB。氣體供給源IOA配置于遠(yuǎn)離工藝室2等的位置，經(jīng)由氣體導(dǎo)入管IOB向一對脊形電極21、21之間供給母氣體。氣體導(dǎo)入管IOB與氣體供給源IOA連接，并且配置于真空容器壁402A的內(nèi)部中的基板支承臺71和工藝室2之間。進(jìn)而，氣體導(dǎo)入管IOB朝向工藝室2的一對脊形電極21、 21噴出母氣體。接著，說明對由上述的構(gòu)成組成的成膜裝置1中的基板S的等離子體處理即成膜處理。如圖1所示，基板S配置于真空容器7的內(nèi)部的基板支承臺71上。其后，從真空容器7的內(nèi)部向排氣部9排出空氣等氣體。由于真空容器7的內(nèi)部和工藝室2、第一變換器 3A及第二變換器:3B的內(nèi)部經(jīng)由形成于一對脊形部31、31的貫通孔相通，所以也從工藝室2 等的內(nèi)部將氣體排出。從第一電源5A及第二電源5B向工藝室2的脊形電極21供給頻率為13. 56MHz以上、優(yōu)選為30MHz 400MHz的高頻電力，并且，從氣體供給部10向一對脊形電極21、21之間供給例如SiH4氣體等母氣體。此時(shí)，控制排氣部的排氣量，將工藝室2等的內(nèi)部、換言之一對脊形電極21、21之間保持為0. IkPa IOkPa左右的真空狀態(tài)。從第一電源5A供給的高頻電力由第一同軸線4A經(jīng)由第一匹配器6A輸送到第一變換器3A。在第一匹配器6A調(diào)節(jié)輸送高頻電力的系統(tǒng)中的阻抗等的值。在第一變換器3A 將高頻電力的輸送模式變換為平行平板模式。將向第一變換器3A供給的高頻電力輸送到工藝室2，在一對脊形電極21、21之間形成電場。從第二電源5B供給的高頻電力與從第一電源5A供給的高頻電力同樣地，輸送到第二變換器3B，將輸送模式變換成平行平板模式。將供給到第二變換器:3B的高頻電力輸送到工藝室2，在一對脊形電極21、21之間形成電場。在工藝室2，由從第一電源5A供給的高頻電力和從第二電源5B供給的高頻電力形成駐波。此時(shí)，如果將從第一電源5A及第二電源5B供給的高頻電力的相位固定，則駐波的位置(相位)得以固定，在一對脊形電極21、21中的L方向的電場強(qiáng)度的分布上產(chǎn)生偏差。因此，通過調(diào)節(jié)從第一電源5A及第二電源5B中的至少一方供給的高頻電力的相位，進(jìn)行形成于工藝室2的駐波的位置的調(diào)節(jié)。由此，在時(shí)間上將一對脊形電極21、21的L 方向的電場強(qiáng)度的分布均勻化。具體而言，調(diào)節(jié)從第一電源5A及第二電源5B供給的高頻電力的相位，以使駐波的位置隨著時(shí)間的推移沿L方向正弦波(Sin波)狀、三角波狀、階梯(階段)狀地移動。駐波移動的范圍、使駐波移動的方式(正弦波狀、三角波狀、階梯狀等)、相位調(diào)整的周期的適當(dāng)化是基于電力的分布、來自等離子體的發(fā)光的分布、等離子體密度的分布、涉及成膜的膜的特性的分布等進(jìn)行的。作為涉及膜的特性可以列舉膜厚、膜質(zhì)、作為太陽能電池等半導(dǎo)體的特性等。從氣體供給部10的氣體供給源IOA供給的母氣體從氣體導(dǎo)入管IOB向工藝室2 噴出。母氣體經(jīng)由形成于脊形電極21的貫通孔流入一對脊形電極21、21之間。在一對脊形電極21、21之間，電離母氣體而形成等離子體。電離母氣體形成的成膜種從一對脊形電極21、21之間經(jīng)由貫通孔堆積到基板S上，制成非晶硅層或結(jié)晶硅層等的膜。另一方面，通過排氣部9將在一對脊形電極21、21之間形成的Si納米團(tuán)簇等使制成的膜的品質(zhì)降低的物質(zhì)、或成膜中不需要的氣體從真空容器7的內(nèi)部排出。換言之，通過基于排氣部9的排氣、及基于氣體導(dǎo)入管IOB的母氣體的噴出，形成從氣體導(dǎo)入管IOB經(jīng)由工藝室2朝向排氣部9的氣體流。由等離子體生成的Si納米團(tuán)簇等憑借此氣體流從真空容器7排出。另一方面，由等離子體生成的成膜種與氣體流無關(guān)地， 通過擴(kuò)散而向基板S堆積。接著，對由上述的構(gòu)成組成的成膜裝置1進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行說明。成膜裝置1進(jìn)行的非晶硅(a-Si)層的成膜在如下的條件下進(jìn)行。S卩，向成膜裝置1供給的母氣體為100%的SiH4,母氣體按10SLM (標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘) 的流量供給。真空容器7的內(nèi)部的壓力保持為10Pa，從第一電源5A及第二電源5B向一對脊形電極21、21供給60MHz的高頻電力?；錝通過基板支承臺71保持為220°C的溫度。通過在上述的條件下進(jìn)行的a-Si層的成膜試驗(yàn)，得到0. 7nm/s的成膜速度。利用CPM(恒定光電流法)測定的a-Si缺陷密度在成膜緊后的初始階段中，為 2 X IO15個(gè)/cc，在光老化后的階段中成為7 X IO15個(gè)/cc。下面對具有上述的a-Si層的a-Si太陽能電池的單電池效率進(jìn)行說明。在此，a-Si太陽能電池構(gòu)造為玻璃/TCO/p層(B-摻雜a_SiC:H)/緩沖層 (a-SiC:H)/i 層(a-Si，250nm/n 層(P-摻雜 Pc-Si)/背面電極(ZnO/Ag)。a-Si太陽能電池剛剛制造后的單電池效率即初始效率為10. 1%，光老化后的效率為9.4%。
根據(jù)上述的構(gòu)成，由于從氣體供給部10的氣體導(dǎo)入管IOB朝向一對脊形電極21、 21供給母氣體，并且通過排氣部9將真空容器7內(nèi)的氣體排出，所以，在真空容器7的內(nèi)部， 作為整體形成從基板S朝向工藝室2的氣流。因此，在一對脊形電極21、21之間生成等離子體的同時(shí)所生成的Si納米團(tuán)簇等的異物通過該氣流從真空容器7流入排氣部9。另一方面，生成的等離子體會由于電位差朝向基板S移動，由此對基板S實(shí)施等離子體處理。其結(jié)果，通過仔細(xì)研究母氣體氣流的方向，能夠制成高品質(zhì)的膜。由于脊形波導(dǎo)管的特性，從而在一對脊形電極21、21之間，電場強(qiáng)度分布均勻。通過使用脊形波導(dǎo)管，能夠容易地將電場強(qiáng)度分布均勻化的區(qū)域大面積化。因此，能夠在大的范圍內(nèi)生成相對于基板S均勻的等離子體，能夠大面積地制成高品質(zhì)的膜，并且能夠高速地成膜。在上述的實(shí)施方式中，適用于在真空容器7內(nèi)沿水平方向(圖1的左右方向)延伸配置基板S的例子而進(jìn)行了說明，但是也可以沿垂直方向或傾斜方向配置基板S，并沒有特別限定。圖4為說明圖1的成膜裝置的其它實(shí)施例的示意圖。如圖1及圖2所示，氣體導(dǎo)入管IOB的配置位置可以在基板S和脊形電極21之間， 如圖4所示，也可以在第一變換器3A和基板S之間、及第二變換器:3B和基板S之間，并沒有特別限定。在氣體導(dǎo)入管IOB配置于這樣的位置的情況下，從氣體導(dǎo)入管IOB分別朝向脊形電極2噴出的母氣體流入脊形電極2之間。在氣體供給源IOB的朝向脊形電極2的面上， 沿H方向設(shè)有多個(gè)用于氣體供給的噴出孔。此后，與上述的實(shí)施方式相同，Si納米團(tuán)簇等從形成于脊形電極21的貫通孔通過排氣部9從真空容器7的內(nèi)部排出，成膜種通過擴(kuò)散而朝向基板S，在基板S上形成非晶質(zhì)硅或結(jié)晶硅薄膜。圖5為說明圖1的成膜裝置的其它實(shí)施例的示意圖。如圖5所示，氣體導(dǎo)入管IOB也可以為配置于第一變換器3A的內(nèi)部、及第二變換器3B的內(nèi)部且朝向一對脊形電極2之間噴出母氣體的構(gòu)成，并沒有特別限定。該情況下，優(yōu)選在第一變換器3A和基板S之間、及第二變換器:3B和基板S之間配置有將從輸送氣體供給部IOC供給的輸送氣體分別朝向脊形電極2噴出的輸送氣體導(dǎo)入管 10D。由此，從輸送氣體導(dǎo)入管IOD噴出的輸送氣體憑借朝向排氣部9的氣體流而流入脊形電極2之間。同時(shí)，從氣體導(dǎo)入管IOB噴出的母氣體流入脊形電極2之間。之后，與上述的實(shí)施方式同樣，Si納米團(tuán)簇等從形成于脊形電極21的貫通孔通過排氣部9自真空容器7的內(nèi)部排出，成膜種通過擴(kuò)散而朝向基板S，在基板S上形成非晶質(zhì)硅或結(jié)晶硅薄膜。(第二實(shí)施方式)下面，參照圖6對本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的成膜裝置的基本構(gòu)成與第一實(shí)施方式同樣，但與第一實(shí)施方式的不同之處在于工藝室、第一變換器及第二變換器的構(gòu)成。因此，在本實(shí)施方式中，使用圖6僅對工藝室等的周邊進(jìn)行說明，省略其它構(gòu)成要素等的說明。圖6是說明本實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖。對于與第一實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同標(biāo)號，省略其說明。如圖6所示，在成膜裝置(真空處理裝置)101主要設(shè)有工藝室2、第一變換器(變換部)103A、第二變換器(變換部)103B、第一同軸線4A、第一電源5A、第一匹配器6A、第二同軸線4B、第二電源5B、第二匹配器6B、真空容器(減壓容器)107、排氣部9、及氣體供給部 10。如圖6所示，第一變換器103A及第二變換器1(X3B分別為導(dǎo)入從第一電源5A及第二電源5B供給的高頻電力的部分，將供給的高頻電力輸送到工藝室2。第一變換器103A及第二變換器10 利用脊形波導(dǎo)管的特性將高頻電力的輸送模式變換成平行平板模式。第一變換器103A及第二變換器10 與第一實(shí)施方式的第一變換器3A及第二變換器3B相比較，在配置于真空容器107的外側(cè)這一點(diǎn)及其內(nèi)部未減壓而成為大氣壓這一點(diǎn)上不同。在第一變換器103A和工藝室2之間、及第二變換器10 和工藝室2之間配置有真空窗(窗部)104。真空窗104為保持工藝室2的內(nèi)部的真空狀態(tài)并且不阻礙第一變換器103A和工藝室2之間、及第二變換器10 和工藝室2之間的高頻電力的輸送的構(gòu)造。作為形成真空窗104的材料可采用石英玻璃等一般作為真空窗采用的材料形成的材料，并無特別限定。如圖6所示，真空容器107在內(nèi)部收容有工藝室2、氣體導(dǎo)入管10B、及基板S等。 即，在不收容第一變換器103A及第二變換器1(X3B這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式中的真空容器 7不同。真空容器107為可以承受真空容器107的內(nèi)部和外部的壓力差的構(gòu)造。例如可使用從不銹鋼(JIS規(guī)格的SUS材料)、一般構(gòu)造用軋制材料(JIS規(guī)格的SS材料)等形成的構(gòu)成、用加強(qiáng)筋部件等加強(qiáng)的構(gòu)成。在真空容器107上設(shè)有與排氣部9連接的開口 72。因此，通過排氣部9將真空容器107的內(nèi)部、工藝室2的內(nèi)部設(shè)為0. IkPa IOkI3a程度的真空狀態(tài)。關(guān)于由上述的構(gòu)成組成的成膜裝置101的對基板S的等離子體處理即成膜處理， 因與第一實(shí)施方式同樣，所以省略其說明。根據(jù)上述的構(gòu)成，由于工藝室2配置于真空容器107的內(nèi)部，所以工藝室2自身沒有必要具備耐壓力差的強(qiáng)度。因此，與工藝室2自身具備耐該壓力差的強(qiáng)度的情況相比，能夠簡化工藝室2的構(gòu)成，能夠提高工藝室2的構(gòu)成的自由度。與將工藝室2、第一變換器103A及第二變換器10 的整體配置于真空容器107的內(nèi)部的情況相比，能夠減小真空容器107的容積。因此，維持真空容器107的內(nèi)部的真空狀態(tài)變得容易。另一方面，由于第一變換器103A及第二變換器1(X3B置于大氣壓狀態(tài)下，所以與置于真空狀態(tài)下的工藝室2相比，不易發(fā)生放電。因此，僅在生成等離子體的一對脊形電極 21、21之間容易發(fā)生放電。
11
(第三實(shí)施方式)下面，參照圖7對本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的成膜裝置的基本構(gòu)成與第二實(shí)施方式同樣，但與第二實(shí)施方式的不同之處在于真空容器的構(gòu)成。因此，在本實(shí)施方式中，使用圖7僅說明真空容器的構(gòu)成，省略其它構(gòu)成要素等的說明。圖7為說明本實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖。對與第二實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同標(biāo)號，省略其說明。如圖7所示，在成膜裝置(真空處理裝置)201主要設(shè)有工藝室2、第一變換器 103A、第二變換器1(X3B、第一同軸線4A、第一電源5A、第一匹配器6A、第二同軸線4B、第二電源5B、第二匹配器6B、真空容器(減壓容器)207、排氣部9、及氣體供給部10。如圖7所示，真空容器207在內(nèi)部收容有工藝室2、氣體導(dǎo)入管IOB及基板S等。真空容器207為可以耐壓力差的構(gòu)造。例如可采用由不銹鋼(JIS規(guī)格中的SUS 材料)、一般構(gòu)造用軋制材料(JIS規(guī)格中的SS材料)等形成的構(gòu)成、用加強(qiáng)筋部件等加強(qiáng)的構(gòu)成。在真空容器207上設(shè)有與排氣部9連接的開口 72，并且設(shè)有排氣調(diào)整板(調(diào)節(jié)部)209。排氣調(diào)整板209使真空容器207的配置工藝室2或基板S的區(qū)域的壓力條件均勻。排氣調(diào)整板209為形成有多個(gè)貫通孔的板狀的部件，例如作為排氣調(diào)整板209可采用沖孔金屬或篩網(wǎng)等。排氣調(diào)整板209配置于工藝室2和開口 72之間。由此，將真空容器207的內(nèi)部分割成與開口 72連通的區(qū)域(圖7中上側(cè)的區(qū)域)和配置工藝室2或基板S的區(qū)域(圖7 中下側(cè)的區(qū)域)。關(guān)于由上述的構(gòu)成組成的成膜裝置201的對基板S的等離子體處理即成膜處理， 由于與第二實(shí)施方式同樣，所以省略其說明。根據(jù)上述構(gòu)成，通過排氣調(diào)整板209將真空容器207的內(nèi)部分成配置有工藝室2、 氣體導(dǎo)入管10B、及基板S等的區(qū)域、及與排氣部9連通的區(qū)域。而且，從配置有工藝室2等的區(qū)域向與排氣部9連通的區(qū)域流入的母氣體等的流量由排氣調(diào)整板209進(jìn)行調(diào)節(jié)。這樣， 將配置有工藝室2等的區(qū)域的壓力分布均勻化。其結(jié)果，配置有對基板S進(jìn)行等離子體處理的工藝室2等的區(qū)域的真空狀態(tài)可通過排氣部9及排氣調(diào)整板209保持均勻。(第四實(shí)施方式)下面，參照圖8對本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。本實(shí)施方式的成膜裝置的基本構(gòu)成與第二實(shí)施方式相同，但與第二實(shí)施方式的不同之處在于與基板的搬入搬出相關(guān)的構(gòu)成。因此，在本實(shí)施方式中，使用圖8僅對與基板的搬入搬出相關(guān)的構(gòu)成進(jìn)行說明，省略其它構(gòu)成要素等的說明。圖8是說明本實(shí)施方式的成膜裝置的構(gòu)成的概略圖。對于與第二實(shí)施方式相同的構(gòu)成要素標(biāo)注相同標(biāo)號，省略其說明。如圖8所示，在成膜裝置(真空處理裝置)301主要設(shè)有工藝室2、第一變換器 103A、第二變換器1(X3B、第一同軸線4A、第一電源5A、第一匹配器6A、第二同軸線4B、第二電源5B、第二匹配器6B、真空容器(減壓容器)307、排氣部9、及氣體供給部10。如圖8所示，真空容器307在內(nèi)部收容有工藝室2、氣體導(dǎo)入管10B、及基板S等。真空容器307為可耐壓力差的構(gòu)造。例如可采用不銹鋼(JIS規(guī)格的SUS材料)、 由一般構(gòu)造用軋制材料(JIS規(guī)格的SS材料)等形成的構(gòu)成、用加強(qiáng)筋部件等加強(qiáng)的構(gòu)成。在真空容器307的壁面、與基板S延伸的方向(H方向)交叉的部分，設(shè)有將基板 S搬入真空容器307、或從真空容器307搬出的一對狹縫(開口部)308、308。一對狹縫308、308為大致長方形狀地形成于真空容器307的壁面的貫通孔、為將基板S搬入或搬出的孔。在本實(shí)施方式中，可采用與第一實(shí)施方式同樣的基板S或進(jìn)一步形成為長條狀的基板S。作為基板S的材料，除透光性玻璃基板之外，能夠使用可卷取的具有柔軟性的材料。該情況下，可使用本實(shí)施方式的成膜裝置301進(jìn)行卷對卷(roll to roll)方式的成膜處理。關(guān)于由上述的構(gòu)成組成的成膜裝置301的對基板S進(jìn)行等離子體處理即成膜處理，與第二實(shí)施方式同樣，所以略去其說明。根據(jù)上述構(gòu)成，能夠從一對狹縫308、308的一方向一對脊形電極21、21之間搬入基板S，對基板S實(shí)施成膜處理等的等離子體處理。進(jìn)而，能夠從一對狹縫308、308的另一方搬出實(shí)施了成膜處理的基板S。由此，能夠連續(xù)進(jìn)行基板S的搬入、對基板S的成膜處理、基板S的搬出。因此，能夠?qū)哂斜纫粚剐坞姌O21、21面積更大的基板S連續(xù)地實(shí)施成膜處理，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)性的提高。即便形成于一對脊形電極21、21之間的等離子體的分布不均勻，通過一邊移動基板S —邊進(jìn)行成膜處理，也能夠?qū)錝實(shí)施均勻的成膜處理，制成均勻的膜。另一方面，由于形成等離子體的一對脊形電極21、21之間和基板S移動的區(qū)域相分離，所以不會產(chǎn)生基板S的移動導(dǎo)致的等離子體的紊亂。因此，能夠?qū)錝實(shí)施均勻的成膜處理。本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于上述實(shí)施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)，可以施加各種變更。例如，在上述實(shí)施方式中，將本發(fā)明適用于利用等離子體CVD法的成膜裝置而進(jìn)行說明，但是本發(fā)明并不限定于成膜裝置，也可以適用于進(jìn)行等離子體蝕刻等的等離子體處理的裝置等其它各種裝置。標(biāo)號說明1、101、201、301成膜裝置(真空處理裝置)2工藝室(放電室)3A、103A第一變換器(變換部)3BU03B第二變換器(變換部)4A第一同軸線(同軸線路)4B第二同軸線(同軸線路)5A第一電源(電源)
5B第二電源(電源)7、107、207、307真空容器(減壓容器)21脊形電極41內(nèi)部導(dǎo)體42外部導(dǎo)體104真空窗(窗部)209排氣調(diào)整板(調(diào)節(jié)部)308 —對狹縫(開口部)S 基板
權(quán)利要求
1.一種真空處理裝置，設(shè)置有放電室，由脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，所述脊形波導(dǎo)管具有彼此相對配置且其間生成等離子體的脊形電極；氣體供給部，朝向所述脊形電極供給用于形成所述等離子體的母氣體； 基板，被實(shí)施基于所述等離子體的處理；減壓容器，內(nèi)部至少收容有所述放電室、所述氣體供給部及所述基板；及排氣部，連通于該排氣部與該減壓容器中的所述基板一同將所述放電室夾在中間的位置，使所述減壓容器內(nèi)部的壓力降低，在所述放電室，通過所述氣體供給部及所述排氣部，形成朝向遠(yuǎn)離所述基板的方向的氣流。
2.如權(quán)利要求1所述的真空處理裝置，其中，還設(shè)置有 電源，向所述放電室供給高頻電力；同軸線路，由內(nèi)部導(dǎo)體及外部導(dǎo)體構(gòu)成，將所述高頻電力從所述電源導(dǎo)向所述放電室；及變換部，由具有脊形部的脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，在所述放電室延伸的方向相鄰配置，將所述高頻電力從所述同軸線路導(dǎo)向所述放電室，在所述減壓容器的內(nèi)部還收容有所述變換部。
3.如權(quán)利要求1所述的真空處理裝置，其中，還設(shè)置有 電源，向所述放電室供給高頻電力；同軸線路，由內(nèi)部導(dǎo)體及外部導(dǎo)體構(gòu)成，將所述高頻電力從所述電源導(dǎo)向所述放電室；及變換部，由具有脊形部的脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，在所述放電室延伸的方向相鄰配置，將所述高頻電力從所述同軸線路導(dǎo)向所述放電室，所述變換部配置于所述減壓容器的外部，在所述放電室和所述變換部之間設(shè)置有保持所述減壓容器的內(nèi)部的減壓狀態(tài)的窗部。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的真空處理裝置，其中，所述減壓容器配置成使所述基板可相對移動，并且設(shè)置有使所述基板出入所述減壓容器的一對開口部。
5.如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的真空處理裝置，其中，在所述減壓容器的內(nèi)部的所述放電室和與所述排氣部連通的開口之間設(shè)置有對向所述排氣部排出的流體的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)部。
全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)制成的膜的高品質(zhì)化并且能夠?qū)崿F(xiàn)大面積化及成膜速度的高速化的真空處理裝置。設(shè)置有放電室(2)，由脊形波導(dǎo)管構(gòu)成，該脊形波導(dǎo)管具有彼此相對配置且其間生成等離子體的脊形電極；氣體供給部(10)，與放電室(2)相鄰配置，朝向脊形電極供給用于形成等離子體的母氣體；基板(S)，配置于在基板(S)與放電室(2)之間夾著氣體供給部(10)的位置，實(shí)施基于等離子體的處理；減壓容器(7)，內(nèi)部至少收容有放電室(2)、氣體供給部(10)及基板(S)；及排氣部(9)，連通于與減壓容器(7)中的氣體供給部(10)之間夾著放電室(2)的位置，使減壓容器(7)內(nèi)部的壓力降低。
文檔編號H01L31/04GK102356452SQ20108001237
公開日2012年2月15日 申請日期2010年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月8日
發(fā)明者中尾禎子, 宮原弘臣, 竹內(nèi)良昭, 西宮立享 申請人:三菱重工業(yè)株式會社