(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、前記粒状基板の粒径よりも狭い幅で前記主面と平行に延伸する複数の溝が前記主面に形成されたプレートと、
前記粒状基板の一部分が前記溝に嵌ることによって前記粒状基板が前記主面上で転動を開始し、且つ前記主面の前記溝を形成された領域の残余の領域上で前記粒状基板が転動するように、前記プレートを前記主面と平行方向に振動させる振動機構と、
前記主面上の前記粒状基板の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構と
を備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記溝の断面形状が、前記溝に嵌った前記粒状基板が安定して静止する形状であることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記薄膜形成機構が、前記プレートの前記主面上において前記薄膜の原料ガスをプラズマ化して、前記粒状基板の前記表面に前記薄膜を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記溝が延伸する方向と垂直な方向に沿った前記溝の断面形状が、三角型であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記溝が前記主面上に同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、前記粒状基板の粒径よりも狭い幅で前記主面と平行に延伸する複数の溝が前記主面に形成されたプレートを用意するステップと、
前記プレートの前記主面上に前記粒状基板を搭載するステップと、
前記粒状基板の一部分が前記溝に嵌ることによって前記粒状基板が前記主面上で転動を開始し、且つ前記主面の前記溝を形成された領域の残余の領域上で前記粒状基板が転動するように、前記プレートを前記主面と平行方向に振動させるステップと、
前記主面上の前記粒状基板の露出した表面に薄膜を形成するステップと
を含み、前記プレートを振動させるステップと前記薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法。
【請求項７】
前記薄膜を形成するステップが、前記プレートの前記主面上において前記薄膜の原料ガスをプラズマ化して、前記粒状基板の前記表面に前記薄膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状基板の表面に膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板の表面に膜を形成するために、プラズマ化学気相成長（ＣＶＤ）法などの方法が使用されている。そして、球体形状などの粒状基板の表面全体に薄膜を形成するために、粒状基板を搭載したプレートを振動させて粒状基板を転動させながら、粒状基板の表面に成膜する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２２８０２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、粒状基板がプレート上で転がらず、横滑りしてしまう場合がある。成膜処理では粒状基板の上方からデポダウン形式で成膜を行うため、粒状基板がプレート上で横滑りする場合には、粒状基板の一定の上面のみしか膜が形成されず、プレートに面した領域などに膜が形成されない。このため、粒状基板の表面全体に均一に膜が形成されないという問題があった。
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、粒状基板の表面全体に均一に膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、（イ）成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、粒状基板の粒径よりも狭い幅で主面と平行に延伸する複数の溝が主面に形成されたプレートと、（ロ）粒状基板の一部分が溝に嵌ることによって粒状基板が主面上で転動を開始し、且つ主面の溝を形成された領域の残余の領域上で粒状基板が転動するように、プレートを主面と平行方向に振動させる振動機構と、（ハ）主面上の粒状基板の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構とを備える成膜装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、（イ）成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、粒状基板の粒径よりも狭い幅で主面と平行に延伸する複数の溝が主面に形成されたプレートを用意するステップと、（ロ）プレートの主面上に粒状基板を搭載するステップと、（ハ）粒状基板の一部分が溝に嵌ることによって粒状基板が主面上で転動を開始し、且つ主面の溝を形成された領域の残余の領域上で粒状基板が転動するように、プレートを主面と平行方向に振動させるステップと、（ニ）主面上の粒状基板の露出した表面に薄膜を形成するステップとを含み、プレートを振動させるステップと薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返す成膜方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粒状基板の表面全体に均一に膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る成膜装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る成膜装置のプレート上における粒状基板の状態の例を示す模式図である。
【図３】図３（ａ）及び図３（ｂ）は、本発明の実施形態に係る成膜装置のプレートの主面に形成される溝の断面形状の例を示す模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る成膜装置のプレートの主面に形成された溝のパターンを示す平面図である。
【図５】図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本発明の実施形態に係る成膜装置のプレートの主面に形成された溝の他のパターンを示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る成膜装置を高周波プラズマＣＶＤ装置として構成した例を示す模式図である。
【図７】比較例のプレート上における粒状基板の状態の例を示す模式図である。
【図８】比較例の成膜装置により形成された粒状基板の成膜エリアを示す模式図である。
【図９】本発明の実施形態に係る成膜装置により形成された粒状基板の成膜エリアを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
本発明の実施形態に係る成膜装置１は、粒状基板の表面に膜を形成する成膜装置である。成膜装置１は、図１に示すように、成膜処理対象の粒状基板５０が搭載される主面１１を有し、主面１１と平行に延伸する複数の溝１１０が主面１１に形成されたプレート１０と、プレート１０を主面１１と平行方向に振動させる振動機構２０と、主面１１上の粒状基板５０の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構３０とを備える。
【００１２】
プレート１０の主面１１に形成される溝の幅は、粒状基板５０の粒径よりも狭く設定されている。粒状基板５０は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板であり、粒径は１〜数ｍｍ程度である。
【００１３】
振動機構２０がプレート１０を振動させると、主面１１上に搭載された粒状基板５０の一部分が溝１１０に嵌ることにより、粒状基板５０が主面１１上で転動を開始する。
【００１４】
図２に、プレート１０の主面１１上で静止した状態の粒状基板５０の例を示す。図２では、粒状基板５０の形状がＤカット形状である例を示している。「Ｄカット形状」は、全体として略球体であるが平坦な面を有する形状である。
【００１５】
溝１１０が延伸する方向と垂直な方向に沿った溝１１０の断面形状（以下において、単に「断面形状」という。）は、粒状基板５０の形状に応じて適宜決定される。即ち、溝１１０の断面形状は、プレート１０が振動したときに粒状基板５０の一部分が溝１１０に引っ掛かり、粒状基板５０が転がるきっかけになればよい。
【００１６】
図２では、Ｄカット形状である粒状基板５０の形状に応じて、溝１１０の断面形状が三角型である例を示した。これにより、図２に示すように、プレート１０の主面１１上で静止した状態の粒状基板５０のＤカット面をランダムに配置することができる。また、断面形状が三角型の溝１１０は加工が容易である。
【００１７】
しかし、溝１１０の断面形状が三角型に限られない。例えば図３（ａ）に示すような四角型や、図３（ｂ）に示すような半円型も採用可能である。
【００１８】
なお、粒状基板５０がＤカット形状以外の、立方体形状などの多面体や球体であってもよいことはもちろんである。例えば図３（ｂ）に示すように、粒状基板５０が球体である場合に溝１１０の形状を粒状基板５０の外形に合わせた丸溝形状にすることにより、粒状基板５０を溝１１０に隙間なく密着させ、安定させることができる。
【００１９】
ただし、粒状基板５０の形状に対して溝１１０の形状は一意的に決まるものではない。即ち、粒状基板５０のサイズ、溝１１０の配置や間隔などの条件によって、溝１１０の最適な形状が選定される。
【００２０】
溝１１０の延伸方向に垂直な方向の開口部の幅は、溝１１０に嵌った粒状基板５０の表面の少なくとも一部がプレート１０の主面１１よりも上方にあるように設定される。このため、溝１１０の開口部の幅は、粒状基板５０の粒径よりも狭く、且つ、粒状基板５０が引っ掛かって転動を開始するきっかけになる程度の広さである。粒状基板５０の表面の露出した領域に、薄膜が形成される。
【００２１】
また、溝１１０同士の間隔は、例えば粒状基板５０の粒径と同程度以上に設定されることが好ましい。隣接する溝１１０にそれぞれ嵌った状態で静止した粒状基板５０間の間隔が狭いと、粒状基板５０の側面などに膜が形成されにくくなる。一方、溝１１０の間隔を粒状基板５０の粒径と同じくらい、或いはそれ以上にすることにより、粒状基板５０の露出した表面の全体に、膜を形成することができる。
【００２２】
図４に、プレート１０の主面１１を上方から見た図を示す。図４は、プレート１０の主面１１上に溝１１０が同心円状に配置された例を示している。溝１１０を同心円状に配置することにより、どの方向の振動に対しても粒状基板５０を均一に転動させることができる。また、プレート１０が小型の場合に、旋盤加工などにより容易に溝１１０を形成できる。
【００２３】
なお、例えば図５（ａ）に示すように、互いに並行するストライプ状に溝１１０を配置してもよい。図５（ａ）に示した溝１１０の配置によれば、プレート１０を一方向に振動させる場合に粒状基板５０を効果的に転動させることができる。また、溝１１０の加工が容易である。或いは、図５（ｂ）に示すように、格子状に溝１１０を配置してもよい。これにより、プレート１０を二方向に振動させる場合に、粒状基板５０を効果的に転動させることができる。
【００２４】
なお、プレート１０には、例えばカーボン、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックなどが採用可能である。
【００２５】
図６に、成膜装置１を高周波プラズマＣＶＤ装置として構成した例を示す。図６に示した成膜装置１においては、チャンバー３１内のプレート１０の主面１１上に処理対象の粒状基板５０を搭載する。排気装置３２によりチャンバー３１内を減圧して所定のガス圧にした後、導入口３３から原料ガス３００をチャンバー３１内に導入する。接地されたプレート１０と電極３４間に高周波電源３５から高周波電力を供給することにより、チャンバー３１内の原料ガス３００がプラズマ化される。形成されたプラズマに粒状基板５０を曝すことにより、粒状基板５０の露出した表面に膜が形成される。
【００２６】
高周波プラズマＣＶＤ装置以外の、例えば他の方式で粒状基板５０の表面に膜を成長させるＣＶＤ装置や、粒状基板５０の表面に膜を堆積させるスパッタ装置などの、半導体製造プロセスに使用される成膜装置として成膜装置１を構成することができる。
【００２７】
図１に示した成膜装置１を用いて粒状基板５０の表面に成膜する方法の例を、以下に説明する。
【００２８】
先ず、プレート１０の主面１１上に処理対象の粒状基板５０を搭載する。
【００２９】
次いで、振動機構２０によって、主面１１と平行方向にプレート１０を素早くスライドさせる。例えば、プレート１０を一往復乃至数往復させる。これにより、粒状基板５０が主面１１に形成された溝１１０に引っ掛かり、粒状基板５０は主面１１上で転動する。プレート１０の移動速度は、主面１１上で粒状基板５０が転動するように、粒状基板５０の形状や粒径などを考慮して適宜設定される。
【００３０】
プレート１０の往復運動を停止させると、主面１１上で粒状基板５０は様々な姿勢で静止する。なお、多数の粒状基板５０を同時に主面１１で転動させた場合、一部の粒状基板５０は溝１１０に嵌って停止し、他の粒状基板５０は溝１１０間で停止する。この状態で、デポダウン形式により粒状基板５０の露出した表面に、薄膜形成機構３０により膜を形成する。
【００３１】
一定時間成膜した後、薄膜形成機構３０による膜の形成を中断し、振動機構２０によってプレート１０を再度振動させる。これにより、表面の少なくとも一部に膜が形成された粒状基板５０を主面１１上で転動させる。その後、プレート１０の振動を停止させると、前回とは異なる姿勢で粒状基板５０が主面１１上で静止する。この状態で、粒状基板５０の新たに露出した表面に膜を形成する。
【００３２】
プレート１０を振動させるステップと粒状基板５０の表面に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返すことにより、粒状基板５０の表面全体に均一に膜が形成される。
【００３３】
例えば、粒状基板５０の表面に形成する膜の所望の膜厚が８０ｎｍであるときに、１回の薄膜形成工程によって数ｎｍの膜が形成される場合には、薄膜形成工程を２０〜３０回程度繰り返す。
【００３４】
なお、溝１１０の断面形状は、粒状基板５０の一部が溝１１０に嵌った状態で、粒状基板５０が安定して静止する形状にすることが好ましい。これにより、成膜工程において、粒状基板５０の表面に安定して膜が形成される。
【００３５】
上記の成膜方法に対して、図７に示すように粒状基板５０を載せたプレート１０Ａの主面１１Ａが平坦な場合には、粒状基板５０が主面１１Ａ上を横滑りして転がらない。このため、図８に破線で示すように、粒状基板５０の上面のみが成膜対象エリアである。
【００３６】
しかし、図１に示した成膜装置１を用いた場合には、プレート１０の主面１１上で粒状基板５０が転動する。このため、図９に破線で示したように、粒状基板５０の表面全体が成膜対象エリアである。
【００３７】
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る成膜装置１によれば、プレート１０の主面１１に溝１１０を形成することにより、プレート１０を振動させる毎に主面１１上で粒状基板５０が転動し、粒状基板５０の表面の異なる領域が主面１１上で露出する。このため、溝１１０に嵌って転動した粒状基板５０の露出した面に薄膜を形成する工程を繰り返すことによって、粒状基板５０の表面全体に均一に膜を形成できる。
【００３８】
成膜装置１を用いた成膜方法は、粒状基板５０の形状が、溝１１０が形成されていない平坦な主面のプレート上では転がりにくい形状である場合、例えば粒状基板５０がＤカット形状や立方体形状の場合に、粒状基板５０の表面全体に均一に膜を形成するために、特に有効である。近年、集光効率の高い太陽電池としてＤカット形状のＳｉ基板の研究が進められており、この分野での成膜装置などとしても成膜装置１は有望である。
【００３９】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００４０】
１…成膜装置
１０…プレート
１１…主面
２０…振動機構
３０…薄膜形成機構
３１…チャンバー
３２…排気装置
３３…導入口
３４…電極
３５…高周波電源
５０…粒状基板
１１０…溝
３００…原料ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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