(57)【要約】多結晶シリコンおよび単結晶シリコン太陽電池のシリコン窒化膜を形成するＣＶＤ装置であって、真空チャンバー内に、ＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にＳｉＮ反射膜を形成する成膜室と、この成膜室の上流側に配置する予備加熱室とを備える。加熱機構は、予備加熱室内において、搬入されたトレイと対向する位置にワークコイルを配置する。ワークコイルは、誘電体で覆った平面螺旋状とする高周波誘導加熱ヒータとする。真空チャンバー内での加熱を高周波誘導加熱ヒータによって行うことで、基板を載置するトレイを加熱して周辺部分の加熱を抑制することで熱容量を低減し、ワークコイルとトレイとの間に電界シールドを配置することによってグロー放電の発生を抑制する。これにより、基板温度を応答性よく精細に制御し、真空中において、高周波誘導加熱ヒータを用いた加熱を可能とし、基板温度を応答性よく精細に制御する。
2009057185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多結晶シリコンおよび単結晶シリコン太陽電池のシリコン窒化膜を形成するＣＶＤ装置であって、
それぞれ真空チャンバーを含む、
ＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にシリコン窒化膜を形成する成膜室と、
前記成膜室の上流側に配置する予備加熱室とを備え、
前記予備加熱室は、カーボンを主成分とする矩形平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構を有し、
前記加熱機構は、
予備加熱室内に搬入されたトレイと対向する位置に配置された、誘電体で覆った平面螺旋状のワークコイルと、
前記ワークコイルと前記トレイの間に設置した電界シールドとを備える高周波誘導加熱ヒータであって、前記トレイと前記電界シールドとを接地し、
前記加熱機構は、シリコン窒化膜を形成する成膜工程の直前において、多結晶シリコン基板を３８０℃から５００℃の範囲で前記トレイを加熱することでトレイ上に載置されるシリコン基板の温度を制御することを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
多結晶シリコンおよび単結晶シリコン太陽電池のシリコン窒化膜を形成するＣＶＤ装置であって、
真空チャンバーを含む、
ＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にシリコン窒化膜を形成する成膜室を備え、
前記成膜室は、カーボンを主成分とする矩形平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構を有し、
前記加熱機構は、
前記成膜室内に搬入されたトレイと対向する位置に配置された、誘電体で覆った平面螺旋状のワークコイルと、
前記ワークコイルと前記トレイの間に設置した電界シールドとを備える高周波誘導加熱ヒータであって、前記トレイと前記電界シールドとを接地し、
前記加熱機構は、シリコン窒化膜を形成する成膜工程中において、多結晶シリコン基板を３８０℃から５００℃の範囲で前記トレイを加熱することでトレイ上に載置されるシリコン基板の温度を制御することを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項３】
多結晶シリコンおよび単結晶シリコン太陽電池のシリコン窒化膜を形成するＣＶＤ装置であって、
それぞれ真空チャンバーを含む、
ＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にシリコン窒化膜を形成する成膜室と、
前記成膜室の上流側に配置する予備加熱室とを備え、
前記予備加熱室および前記成膜室は、カーボンを主成分とする矩形平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構を有し、
前記各加熱機構は、
各室内に搬入されたトレイと対向する位置に配置された、誘電体で覆った平面螺旋状のワークコイルと、
前記ワークコイルと前記トレイの間に設置した電界シールドとを備える高周波誘導加熱ヒータであって、前記トレイと前記電界シールドとを接地し、
前記加熱機構は、シリコン窒化膜を形成する成膜工程の直前および成膜工程中において、多結晶シリコン基板を３８０℃から５００℃の範囲で前記トレイを加熱することでトレイ上に載置されるシリコン基板の温度を制御することを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記予備加熱室は、室内にヘリウムガスを導入する導入機構を備えることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記予備加熱室は、室内に水素ガスを導入する導入機構を備えることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に成膜を行って薄膜等を製造する成膜装置が知られている。このような成膜装置として、プラズマＣＶＤ装置があり、太陽電池用薄膜、感光ドラム、液晶ディスプレイ等に用いられるＴＦＴアレイ等の種々の半導体製造に使用されている。【０００３】
インライン式のプラズマＣＶＤ装置では、ロード室、反応室、アンロード室を備え、トレイ等のサセプタに載置された基板をこれらロード室、反応室、およびアンロード室に順に移動させながら処理を施すことで薄膜形成を行っている。ロード室にはランプヒータ等が設けられ、基板をトレイに載せた状態で加熱して真空チャンバー内に搬入、さらに反応室内に搬入する。反応室では、薄膜材料を構成する元素からなる一種又は複数種の化学物ガスを導入しながら、高周波電極によるグロー放電で発生されたプラズマによって基板上に薄膜を形成する。薄膜が形成された基板は、アンロード室から搬出される。【０００４】
このようなプラズマＣＶＤ装置において、基板を所定温度まで加熱させる昇温時間を短縮し、かつ装置を小型化するために、基板を予備加熱する大気加熱炉と、大気加熱炉から搬出された基板を真空中で所定温度まで加熱するロード室と、基板表面に膜形成を行う反応室と、基板の冷却を行うアンロード室とを連続して配置した構成が提案されている（特許文献１参照）。【０００５】
また、大気側の加熱室に代えて、真空チャンバー内に加熱室を備える構成例も知られている。【０００６】
図３は、真空チャンバー内に成膜室および加熱室を備えるＣＶＤ装置の一構成例を示す。図３に示すＣＶＤ装置１０１は、予備加熱室１０２（１０２ａ，１０２ｂ）と成膜室１０３（１０３ａ，１０３ｂ）とアンロード室１０４をインラインに配列し、トレイ１０９上に載置した基板１２０を搬送しながら予備加熱した後に成膜を施す構成である。【０００７】
アンロード室１０４から搬出されたトレイ１０９は、成膜済みの基板１２０を移動した後、トレイリターンベルト１０６によって基板移載装置１０５に戻して、未成膜の基板１１０を載置した後、予備加熱室１０２ａ内に搬入する。【０００８】
予備加熱室１０２ａ，１０２ｂにはランプヒータ１１０ａ，１１０ｂが設けられ、成膜室１０３ａ，１０３ｂにはシーズヒータ１１１ａ，１１１ｂが設けられる。【０００９】
この構成のプラズマＣＶＤ装置によれば、基板をロード室に導入する前にある程度まで予備的に加熱することで、基板の加熱温度条件が高く、また、ロード室での基板の加熱時間が短時間の場合であっても、基板を所定温度まで十分に加熱することができる。【００１０】
多結晶シリコン太陽電池の反射防止膜を形成するＣＶＤ装置では、太陽電池表面での光の入射損を低減させるために、表面反射を抑制するシリコン窒化膜が形成されている。この薄膜形成工程では、光反射防止のための薄膜形成と同時に多結晶シリコンの水素パッシベーション効果が確認されている。この水素パッシベーションによれば、結晶内部のダングリングボンドを水素で終端し、また、粒界の不純物を水素終端することで太陽電池の発電効率を上げる効果があることが知られている（非特許文献１）。【００１１】
多結晶シリコン太陽電池の反射防止膜形成用ＣＶＤ装置では、主に水素パッシベーションが効果的に行われるようにＣＶＤプロセス温度を設定している。このときの基板温度は、４００℃から５００℃が水素パッシベーションに好適であるとされている。【００１２】
また、高周波誘導加熱を用いたバッチ式の熱ＣＶＤ装置が知られている（特許文献２〜特許文献４）。特許文献２、３に示されるＣＶＤ装置は、基板を収納する反応管の大気側にワークコイルを配置する構成である。また、特許文献４に示されるＣＶＤ装置は、減圧容器内にワークコイルを配置する構成である。【００１３】
【特許文献１】特許第３２１１２５６号
【特許文献２】特開平１０−１２３６４号
【特許文献３】特開２００３−８６５１８号
【特許文献４】特開平６−５３１３９号
【非特許文献１】“太陽電池”、濱川佳弘著  コロナ社  76,77頁  4.3多結晶シリコン太陽電池の高効率化技術
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記したように、多結晶シリコン太陽電池の反射防止膜としてシリコン窒化膜が用いられ、反射防止のための光学的な特性と同時に多結晶シリコン基板の水素パッシベーション効果により太陽電池の発電効率が向上することが知られている。水素パッシベーション効果は、ＣＶＤ製膜時の基板温度が影響することが知られており、基板温度を応答性よく精細に制御できないと、高効率の多結晶シリコン太陽電池が実現できない。【００１５】
ランプヒータやシーズヒータを用いた加熱では、エネルギー変換効率が２０％から３５％程度と低効率であるため急速加熱が困難であり、また、被加熱物以外のチャンバーなどの温度上昇が避けられず、大きな熱容量を持つシステムとなるためチャンバーを冷却する水冷機構や熱反射板が必要となる他、高速で応答性よく精細な温度制御をすることは困難である。特にランプヒータでは、大面積被加熱物（トレイ）の温度を均一性に調整することが困難である。【００１６】
また、真空中の加熱では、周囲温度が上昇してシステム全般に熱が渡るため、耐熱対策が必要となり、装置価格の上昇や信頼性の低下につながる他、メンテナンス時は上昇した周囲温度が十分に下がるまでに長時間が必要となる。また、システムの立ち上げ時には、周囲温度が一定になって装置が安定するまでに予備加熱を長時間行う必要であり、装置利用効率が悪いという問題もある。【００１７】
また、真空中において、ランプヒータ加熱で急速加熱をする場合には大電力を投入する必要があり、電圧が例えば６０Ｖを越えると、異常放電（アーキング）が発生する場合がある。【００１８】
一方、高周波誘導加熱ヒータを用いた加熱では、ＣＶＤ装置への適用において種々の問題がある。例えば、特許文献２に示される構成では、大面積の誘導加熱を行うことが困難である。特に、トレイ（サセプタ）の端部と中央とで誘導電流が不均一になることが予想されるため、大面積で均一な加熱を行うことは困難である。特許文献３に示される構成ではグロー放電の抑制の困難性が予想される。【００１９】
また、特許文献２，３の構成はチャンバー外部にワークコイルを配置するため、チャンバー材料は、石英やアルミナセラミックスのような高強度の誘電体に限られ、大面積のサセプタを挿入可能なチャンバーを製作することは技術的にも、コスト的にも困難である。特許文献４に示される構成においても、グロー放電の抑制の困難性が予想される。【００２０】
そこで、本発明は上記課題を解決して、基板温度を応答性よく精細に制御することを目的とする。また、真空中において、高周波誘導加熱ヒータを用いた加熱を可能とし、これにより基板温度を応答性よく精細に制御することを目的とする。【００２１】
さらに、ＣＶＤ成膜において、基板温度を応答性よく精細に制御することで、水素パッシベーションの効果を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明は、真空チャンバー内での加熱を高周波誘導加熱ヒータによって行うことで、基板を載置するトレイを加熱して周辺部分の加熱を抑制することで熱容量を低減し、さらに、この高周波誘導加熱ヒータによる加熱において、ワークコイルとトレイとの間に電界シールドを配置することによってグロー放電の発生を抑制し、これによって、基板の温度制御を応答性良く、かつ、精細に行うものである。【００２３】
また、基板の温度制御の応答性や精細性を高めることによって、水素パッシベーションを効果的なものとし、太陽電池の発電効率を向上させることができる。【００２４】
本発明のＣＶＤ装置は、高周波誘導加熱ヒータを用いて、成膜工程前の段階で基板を所定温度に加熱する予備加熱を行う他、成膜中の基板の温度を所定温度に維持することができる。高周波誘導加熱ヒータは、例えば、１５０ｋHzから５００ｋHz程度の高周波電力を供給することで駆動する。【００２５】
本発明のＣＶＤ装置は、 多結晶シリコンおよび単結晶シリコン太陽電池のシリコン窒化膜を形成するＣＶＤ装置であって、真空チャンバー内に、ＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にＳｉＮ反射膜（窒化シリコン反射膜）を形成する成膜室と、この成膜室の上流側に配置する予備加熱室とを備える。【００２６】
本発明のＣＶＤ装置の一態様は、成膜工程前の段階で基板を所定温度に加熱する予備加熱に高周波誘導加熱を適用する態様である。予備加熱室は、カーボンを主成分とする平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構を有する。【００２７】
本発明のＣＶＤ装置の他の態様は、成膜中の基板を所定温度に維持するための加熱に高周波誘導加熱を適用する態様である。成膜室は、カーボンを主成分とする平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構を有する。【００２８】
本発明のＣＶＤ装置のさらに別の態様は、成膜工程前の段階で基板を所定温度に加熱する予備加熱に高周波誘導加熱を適用すると共に、成膜中の基板を所定温度に維持するための加熱に高周波誘導加熱を適用する態様である。予備加熱室と成膜室は、カーボンを主成分とする平面板状の基板搬送用のトレイを加熱する加熱機構をそれぞれ有する。【００２９】
本発明の各態様において、加熱機構は、予備加熱室内において、搬入されたトレイと対向する位置にワークコイルを配置する。ワークコイルは、誘電体で覆った平面螺旋状とする高周波誘導加熱ヒータとする。ワークコイルを平面螺旋状とすることによって、平面板状のトレイとの距離を近接して接地することができ、効率的で均一な加熱が可能となる。【００３０】
減圧下においてランプヒータやシーズヒータを用いて加熱する場合には、放射伝達による熱伝達によってトレイ等の被加熱物を加熱する。熱伝達による加熱はエネルギーの伝達効率が悪く、周囲の温度の影響が大きく影響する。また、大型の装置の場合には、ランプヒータやシーズヒータを設置した場所の周囲まで温度が上昇する。この温度上昇を抑えるには、局所空調などの温度管理システムを付加しなければならない。【００３１】
また、ランプヒータやシーズヒータでは断線による部品寿命が避けられない。特に、ランプヒータの加熱では、通常、複数のランプを同時に点灯するため、一部分のランプが断線した場合に故障を特定することが困難であり、また、各ランプの寿命予想も不可能であるため、装置の信頼性に問題がある。【００３２】
これに対して、高周波誘導による加熱ではトレイは誘導電磁波により直接結合し、内部に発生する渦電流による直接抵抗加熱であるため、エネルギー変換効率が改善され、高温、急速加熱が可能となり、同時に周囲の温度の影響は前者に比較して非常に小さい。【００３３】
また、高周波誘導による加熱では、高温、急速加熱が可能となり装置の生産性を向上することができ、エネルギー変換効率が向上し、装置運転費用を低減することができる。【００３４】
また、高周波誘導による加熱では、ワークコイルと近接するトレイに対して加熱エネルギーが選択的に投入されるため、トレイ以外の周囲部材の温度上昇を抑制することができる。そのため、チャンバーを冷却する水冷装置や、周囲の部材からの輻射熱を抑制する熱反射板等を不要とすることができる。特にトレイや基板搬送機構に対して耐熱対策が不要となるため、機構の簡略化が可能となり、熱負荷の低減により信頼性が向上し、コストも低減できる。また、周囲温度が常温であるため、高温プロセスの場合でも安全に作業できる。【００３５】
また、高周波誘導加熱によれば、消耗による部品寿命は無視することができ、故障の特定や寿命予想が可能であるため、装置の信頼性を向上させることができる。【００３６】
一般に、高周波誘導加熱では、１００ｋHzから５００ｋHｚ程度の周波数を使用することで損失の少ない効率的な誘導加熱が可能となるが、周波数が高くなるに従ってワークコイルは高電位となり、コイル電圧が高い場合には、高周波誘導による電界成分によってトレイや周辺部材との間で容量結合が発生し、グロー放電が発生し易くなる。グロー放電が発生すると、トレイに十分な誘導電流を供給することができず、良好な加熱が困難となるという問題が生じる。【００３７】
本発明の加熱機構は、高周波誘導加熱を行うことで上記した効果を奏することができることに加えて、ワークコイルを誘電体で覆うと共に、ワークコイルとトレイの間に電界シールド設置し、さらに、ワークコイルとトレイとを接地することによって、ワークコイルとトレイとの間の電位差を無くしてグロー放電の発生を抑制し、加熱効率を向上させることができる。【００３８】
本発明の加熱機構は、シリコン窒化膜を形成する成膜工程の直前や成膜中において、多結晶シリコン基板を３８０℃から５００℃の範囲でトレイを加熱する。この加熱温度の範囲は、水素パッシベーションに好適な基板温度の温度範囲（例えば、４００℃から５００℃）を含むものである。【００３９】
また、予備加熱室や成膜室は、室内にヘリウムガスを導入する導入機構を備える構成としても良い。ヘリウムガス等の希ガスを導入することで、基板を冷却して温度制御を行う。また、成膜室では、プラズマの生成に導入したヘリウムガスを用いても良い。【００４０】
また、予備加熱室や成膜室は、室内に水素ガスを導入する導入機構を備える構成としても良い。加熱処理中に熱伝導率の良い水素ガスを導入することによって、加熱効率を向上させ、処理時間を短縮するとともに、加熱装置の簡略化を図ることができる。【００４１】
また、加熱室の水素分圧を上げることによって、この加熱による水素パッシベーション効果の低減を防ぐ。水素パッシベーションは、基板の粒界および界面、薄膜内部に残る未結合の水素基の反応を促進し、水素終端率を向上させ、これによって形成される太陽電池の発電効率を向上させる。【００４２】
本発明の加熱機構は、高周波誘導加熱ヒータを用いることによって、真空中の加熱においてエネルギー変換効率が良好となり、急速加熱が可能である。また、真空中で、周囲温度が上昇しないため、システム全般に対する耐熱対策が不要となり、装置価格の低減、信頼性の向上につながる。また、真空中で周囲温度が上昇しないため、メンテナンス時は周囲温度が十分に下がるまで長い時間を必要することがない。一方、立ち上げ時は、装置が安定するような周囲温度が一定になるまで長い時間予備加熱を必要としないため、装置利用効率が良い。【００４３】
太陽電池用の多結晶シリコン基板は通常矩形である。トレイ形状を平板状で矩形形状とすることで、矩形のシリコン基板を複数並べることが可能となる。また、トレイのサイズを、所定個数の矩形のシリコン基板を複数並べるのに必要な最小限の面積とし、基板の加熱に寄与しない余分なトレイ面積を減少させる。これによって、トレイ加熱時の必要熱容量を最小に抑制し、効率的に加熱することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、基板温度を応答性よく精細に制御することができる。【００４５】
また、真空中において、高周波誘導加熱ヒータを用いた加熱を可能とし、これにより基板温度を応答性よく精細に制御することができる。さらに、ＣＶＤ成膜において、基板温度を応答性よく精細に制御することで、水素パッシベーションの効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明のＣＶＤ装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明のＣＶＤ装置が備える高周波誘導加熱ヒータの構成例を示す図である。
【図３】従来のＣＶＤ装置の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  ＣＶＤ装置
２，２ａ，２ｂ  予備加熱室
３，３ａ，３ｂ…成膜室
４  アンロード室
５  基板移載装置
６  トレイリターンコンベア
７  真空チャンバー
８  電極
９  トレイ
１０  高周波誘導加熱ヒータ
１１  ワークコイル
１２  誘電体ベース
１３  誘電体箱（シールドケース）
１４  ポッテイング部
１５  スペーサ
１６  ガラス板
１７  電界シールド
１８  アダプタフランジ
１９  フールドスルー
２０  基板
２１，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ  Ｏリング
２４  Ｏリング押させ板
３０  冷却管
１０１  ＣＶＤ装置
１０２，１０２ａ，１０２ｂ  予備加熱室
１０３，１０３ａ，１０３ｂ  成膜室
１０４  アンロード室
１０５  基板移載装置
１０６  トレイリターンコンベア
１０７  真空チャンバー
１０８  電極
１０９  トレイ
１１０ａ，１１０ｂ  ランプヒータ
１１１ａ，１１１ｂ  シーズヒータ
１２０  基板。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。【００４９】
図１は本発明のＣＶＤ装置の概略構成を説明するための図であり、図２は本発明のＣＶＤ装置が備える高周波誘導加熱ヒータの構成例を説明するための図である。【００５０】
図１はインライン式のＣＶＤ装置の構成例を示している。図１に示すＣＶＤ装置１は、予備加熱室２（２ａ，２ｂ）と成膜室３（３ａ，３ｂ）とアンロード室４をインラインに配列し、トレイ９上に載置した基板２０を搬送しながら予備加熱した後に成膜を施す。アンロード室４から搬出されたトレイ９は、成膜済みの基板２０を移動した後、トレイリターンベルト６によって基板移載装置５に戻して、未成膜の基板２０を載置した後、予備加熱室２ａ内に搬入する。【００５１】
未処理の基板２０は、基板移載装置５によって、カーボンを主成分とするトレイ９（レセプタ）上に載置され、予備加熱室２に導入される。図１に示す構成例では、予備加熱室２は２つの予備加熱室２ａ，予備加熱室２ｂを従属接続して構成される。予備加熱室２ａは真空チャンバー７内に高周波誘導加熱ヒータ１０ａを備え、予備加熱室２ｂは真空チャンバー７内に高周波誘導加熱ヒータ１０ａを備える。【００５２】
予備加熱室２ａ，２ｂに導入されたトレイ９は、高周波誘導加熱ヒータ１０ａ，１０ｂによって加熱され、成膜室３で行うＣＶＤ処理に適した温度に制御される。高周波誘導加熱ヒータ１０ａと高周波誘導加熱ヒータ１０ｂの２段で加熱することによって、温度制御の調整を容易とすることができる。例えば、高周波誘導加熱ヒータ１０ａによって高速に温度上昇させた後、高周波誘導加熱ヒータ１０ｂによって所定温度に温度調整を行うことができる。【００５３】
また、予備加熱室２ａ，２ｂには、真空チャンバー７内に水素ガスあるいはヘリウムガス等を導入する導入機構（図示していない）を設けることができる。【００５４】
予備加熱室２ａ，２ｂ内に、加熱処理中に熱伝導率の良い水素ガスを導入することによって、加熱効率を向上させ、処理時間を短縮するとともに、加熱装置の簡略化を図ることができる。また、予備加熱室２ａ，２ｂ内にヘリウムガス等を導入することによって温度制御を行う。【００５５】
予備加熱室２で加熱されたトレイ９および基板２０を、成膜室１０内に導入する。図１に示す構成例では、成膜室３は２つの成膜室３ａ，成膜室３ｂを従属接続して構成される。成膜室３ａは真空チャンバー７内に高周波誘導加熱ヒータ１０ｃを備え、成膜室３ｂは真空チャンバー７内に高周波誘導加熱ヒータ１０ｄを備える。【００５６】
成膜室３ａ，３ｂは電極８を備え、取り込んだ基板にＣＶＤによるＳｉＮ薄膜の形成によって、多結晶シリコン基板上にＳｉＮ反射膜（窒化シリコン反射膜）を形成する。高周波誘導加熱ヒータ１０ｃ，１０ｄは、ＣＶＤのプロセス温度に維持する。【００５７】
また、成膜室３ａ，３ｂには、真空チャンバー７内に水素ガスあるいはヘリウムガス等を導入する導入機構（図示していない）を設けることができる。【００５８】
成膜室３ａ，３ｂ内に、加熱処理中に熱伝導率の良い水素ガスを導入することによって、加熱効率を向上させ、処理時間を短縮するとともに、加熱装置の簡略化を図ることができる。また、成膜室３ａ，３ｂ熱室の水素分圧を上げることによって、この加熱による水素パッシベーション効果の低減を防ぐことができる。また、成膜室３ａ，３ｂ内にヘリウムガス等を導入することによって温度制御を行う。【００５９】
なお、成膜室３ａ，３ｂは、必要に応じた成膜処理を行うことができる。例えば、成膜室３ａ，３ｂにおいてそれぞれ異なる薄膜の成膜処理を行う態様や、成膜室３ａ，３ｂにおいて同種の薄膜を２段階で成膜処理を行う態様などに用いることができる。【００６０】
図１では、予備加熱室および成膜室がそれぞれ２室の例を示しているが、それぞれ１室とする構成の他、３室以上の複数室とする構成としてもよい。【００６１】
図２は高周波誘導加熱ヒータ１０の概略断面図である。図２は高周波誘導加熱ヒータ１０の単体を示しているが、ＣＶＤ装置１の真空チャンバー７内に設置される。真空チャンバー７は、図示していない排気装置によって真空チャンバー７内を低圧環境とし、低圧環境下においてトレイ９上に載置した基板２０を加熱する。【００６２】
高周波誘導加熱ヒータ１０は、ワークコイル１１に高周波電流を供給することによってトレイ（図示していない）に誘導電流を発生させ、この誘導電流によってトレイを加熱することによって、トレイ上に載置する基板（図示していない）を加熱する。高周波誘導加熱装置１は例えば１０００Ｐａ以下の減圧環境で使用される。【００６３】
ワークコイル１１は、外部に設けた高周波電源（図示していない）から、マッチングボックス（図示していない）内に設けたマッチング回路（図示していない）によってインピーダンス整合された後、高周波電力の供給を受ける。【００６４】
マッチング回路は、高周波電源とワークコイル１１との間の入力インピーダンス及び出力インピーダンスを整合して、高周波電源からワークコイル１１への高周波電流の供給効率を向上させる。なお、高周波電源は、例えば、商用電源等の交流電源から取り込む電力を制限する電力制限回路、取り込んだ電力の周波数を例えば、１００ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波に高める高周波発生回路により構成することができる。【００６５】
このワークコイル１１は、その周囲部分が誘電体ベース１２によって覆われ、誘電体ベース１２とワークコイル１１との隙間はポティング部１４で充填される。さらに、誘電体ベース１２の外側の外装部分のコールド側は接地される。【００６６】
ワークコイル１１は平面螺旋状に形成され、螺旋形状の隣接するコイル部分の隙間はスペーサ１５によって所定間隔の保持されている。また、ワークコイル１１のトレイ（図２には示していない）と対向する面には、ガラス板１６が設けられる。このガラス板１６の裏面側（ワークコイル１１側）には、電界シールドが設けられている。【００６７】
ワークコイル１１の外装部分は冷却管３０によって覆われ、冷却管３０の内部に冷却水を流すことによってワークコイル１１の発熱を冷却することができる。このとき、冷却管３０はフィールドスルー１９を介して誘電体ベース１２内に導入する。【００６８】
ワークコイル１１を囲む誘電体ベース１２は、接地されたアルミニウム等の導電体箱（シールドボックス）１３によって外周を覆われ、誘電体の周囲でのグロー放電の発生を抑制する。この導電体箱（シールドボックス）１３はワークコイル１１が誘起する磁界による誘導加熱作用が起こらない位置に配置される。【００６９】
また、誘電体ベース１２の表面に、電界シールドアンテナ（図示していない）を設けてもよい。この電界シールドアンテナは、誘電体ベース１２の表面上に形成する構成とする他、シート上に形成した電界シールドアンテナを誘電体ベース１２に貼り付ける構成としてもよい。【００７０】
高周波誘導加熱ヒータ１０は、ワークコイル１１に高周波電流を供給し、高周波誘導によってトレイ（図示していない）に誘導電流を誘導させて加熱する。ワークコイル１１に対してトレイや基板と反対側にある、誘電体ベース１２の外周部を導電体箱１３や電界シールドアンテナで覆い、これらを接地して接地電位で囲むことによって、グロー放電の発生を抑制する。【００７１】
高周波誘導加熱ヒータ１０の真空チャンバー７への取り付けは、アダプタフランジ１８１によって行われ、Ｏリング１，３ａ，３ｂで気密状態にシールドされる。また、ワークコイル１１はフィールドスルー１９を通し、Ｏリング２ａ，２ｂを設けると共にＯリング押させ板２４で保持することによって外部との間を気密状態に保持する。【００７２】
導電体箱（シールドケース）１３へのワークコイル１１の取付けは、導電体箱（シールドケース）１３内のポティング部１４を介して誘電体ベース１２によって行う。導電体箱（シールドケース）１３の深さは、ワークコイル１１を流れる高周波電磁界の周波数と電圧に応じて定めることができ、導電体箱（シールドケース）１３はワークコイル１１の漏洩磁界により発生する渦電流により加熱されないような離れた位置に設置する。【００７３】
誘電体ベース１２は、アルミナセラミックス、ＰＥＴ、テフロン（登録商標）、ＰＥＥＫなどの絶縁性エンジニアリングプラスチック、ガラスなど）を用いることができる。【００７４】
電界シールドアンテナの配線パターンは、アルミニウム、銀、金、銅又はそれらの複合材料の薄板または箔の導電性材を、高分子材料のシート上に粘着剤によって貼り付けて形成する他に、導電性ペーストを塗布またはシルク印刷し、焼成して形成することができる。導電性ペーストをシルク印刷して焼成することによって電界シールドのパターンを形成する場合には、導電性ペーストは、アルミニウム、銀、銅、カーボンまたはそれらの複合材料から選択することができ、例えば、銀または銀カーボンをエポキシなどの溶剤と混ぜた材料を用いることができ、７０℃から２００℃程度の低温で焼成が可能である。このとき、高分子材料のシートとしては、ＰＥＴなどの安価な材料を用いることができる。【００７５】
また、電界シールドアンテナを誘電体ベース上に設けるには、電界シールドアンテナを設けた高分子材料のシートを誘電体ベースに貼り付ける他、電界シールドアンテナを誘電体ベースの表面に直接形成してもよい。電界シールドアンテナを誘電体ベースの表面に形成する場合には、電界シールドアンテナの配線は高分子材料のシート上に形成する場合と同様に、導電性材を誘電体上に粘着剤によって貼り付けて形成する他、導電性ペーストを塗布またはシルク印刷し焼成して形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、太陽電池用薄膜に限らず、基板上に異なる膜厚を生成する成膜処理に適用することができ、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、エッチング装置、ＭＢＥ装置、蒸着装置などに適用することができる。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【国際調査報告】
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