(57)【要約】【課題】電極を同一平面内に収めてバラツキをなくすことができ、且つ電極の給電部と接地部との間隔を一定に保持し得、放電ムラ等を防止し得る薄膜形成装置の電極支持構造を提供する。【解決手段】誘導結合型電極３の先端部に、並設される誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとをそれぞれの間隔Ｌを保持し且つ電極長手方向Ｙへスライド自在となるよう絶縁しつつ束ねる拘束手段１３を設ける。【選択図】        図１
2004363523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁を貫通して成膜室内へ延びる給電部と接地部とを有する電極を同一平面内に整列するよう複数並設し、基板表面を電極列と対向させ、該基板表面に薄膜を形成する薄膜形成装置の電極支持構造であって、
電極の先端部に、並設される電極の給電部と接地部とをそれぞれの間隔を保持し且つ電極長手方向へスライド自在となるよう絶縁しつつ束ねる拘束手段を設けたことを特徴とする薄膜形成装置の電極支持構造。
【請求項２】
拘束手段が、
電極列の両端部に位置する電極の先端部に嵌着されるストッパと、
電極列の両面側に電極整列方向へ延びるよう配設され且つ前記ストッパに支持されるレール部材と、
該レール部材間に掛け渡されるよう配設され且つ電極の給電部と接地部とを電極長手方向へスライド自在に支持する電極支持部材と、
互いに隣り合う電極支持部材間に嵌挿され且つ電極の給電部と接地部との間隔を保持するスペーサと
を備えてなる請求項１記載の薄膜形成装置の電極支持構造。
【請求項３】
電極支持部材を、レール部材の長手方向へ二分割された半割体で形成し、一方の半割体をレール部材間に固定し、他方の半割体をレール部材の長手方向へ摺動自在に配設し、互いに隣り合う電極支持部材間にスペーサを嵌挿することにより、前記一方の半割体に対し他方の半割体を一体化させ、電極を挟持するよう構成した請求項２記載の薄膜形成装置の電極支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にシリコン等の薄膜を均一に形成するプラズマＣＶＤによる薄膜形成装置の電極支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池はクリーンなエネルギー源として注目され期待されているが、その普及を図るためにはコストダウンが不可欠であり、そのために大型基板に均一膜厚のシリコン膜を高能率で形成でき、且つ一回の操作で複数の基板にシリコン膜を形成できて量産が可能な薄膜形成装置が強く望まれている。シリコン膜のような薄膜の形成には、平行平板型（容量結合型）のプラズマＣＶＤ装置が実用化されているが、通常一枚の基板しか処理できないために能率が低く、その一方、複数基板を同時処理しようとすると装置が極めて大型化してしまうという問題がある。又、基板の大型化と共に形成される薄膜の膜厚均一性が著しく低下してしまい、所望の特性の太陽電池が得られなくなるという問題がある。
【０００３】
膜厚均一性の高い薄膜作製を行うには、基板全体で均一密度のプラズマを形成する必要があり、このために様々な検討がなされてきた。しかし、平行平板型電極方式では、基板が大型化すると均一密度のプラズマを形成するのが容易ではない。即ち、平行平板型電極では、均一密度のプラズマを形成するには、基板全体に亘り二つの電極間距離を精度良く維持して配置する必要があるが、これが容易でなく、基板が大型化すると一層困難となる。又、平行平板型電極方式では、高周波を投入する電極と接地電位にある対向電極及び成膜室壁との間の放電により、電極に自己バイアス電位が発生し、このためプラズマ密度に分布が生じるという問題がある。更には、電極が大きくなると、その表面に定在波が発生してしまい、このためプラズマが分布してしまう場合がある。
【０００４】
そこで、プラズマ維持メカニズムが平行平板型電極方式とは全く異なり、上記平行平板型電極方式固有の電極間距離精度や電極の自己バイアス等の問題が起こることがなく、しかも高速成膜に有利なＶＨＦ帯の高周波を用いて高いプラズマ密度を発生できる誘導結合型電極を用いたプラズマＣＶＤ法が提案されている。
【０００５】
しかし、例えば、梯子形状やジグザグに折り曲げた形状を有する上記誘導結合型電極は、基板の大型化に対応して大きくなると、電流経路が均一となりにくく、又、予期できない場所に部分的に定在波が発生してしまう問題があり、これにより、プラズマ密度を均一にするのは難しく、従来の電極構造で大面積基板に対応するのは困難であった。
【０００６】
このため、装置を大型化することなく大型の基板への均一厚みのシリコン膜を能率的に形成できると共に、複数の基板に同時にシリコン膜を形成し生産性を向上できるようにした薄膜形成装置が開発されており、この薄膜形成装置は、図５及び図６に示される如く、成膜室１の隔壁２の内部に複数列（図６の例では三列）の誘導結合型電極群３Ａが配置されている（図５では六個の誘導結合型電極３から一列の誘導結合型電極群３Ａが構成される）。
【０００７】
前記各誘導結合型電極３は、給電部３ａと接地部３ｂとにより略Ｕ字状に形成されており、その略Ｕ字状の面が所要の間隔をあけて同一平面内に配置されるようにすることにより、基板４の幅に応じた電極列を形成している。
【０００８】
前記略Ｕ字状の各誘導結合型電極３の給電部３ａの先端は、成膜室１の上部の隔壁２に設けた給電側コネクタ５の給電内導体に接続され、該給電内導体は高周波電源６に接続された同軸ケーブル７の高周波電力を供給する芯体側に接続されている。又、各誘導結合型電極３の接地部３ｂの先端は、前記隔壁２に設けた接地側コネクタ８の接地導体により隔壁２に接地されている。更に、前記給電側コネクタ５の外導体が隔壁２に接地され、この外導体が前記同軸ケーブル７の芯体を被覆する外被体側に接続されることによりアース電位となって高周波電力のシールドアースを行うようになっている。このとき、隣り合う誘導結合型電極３，３の給電部３ａに逆位相の高周波を供給するために、給電側コネクタ５と高周波電源６との間にフェーズシフタ（図示せず）を配置し、更に、高周波電源６に波形発生器（図示せず）を連結して、高周波電源６から出力される高周波電力に所望のＡＭ変調を加えるようにしたものもある。
【０００９】
前記薄膜形成装置は、図５に示すように基板４の幅に対応して誘導結合型電極３を配列した電極列（誘導結合型電極群３Ａ）が、図６の如く所定の間隔を開けて複数列（図６の例では三列）配置され、各誘導結合型電極３の両側に基板４を配置した構成となっており、この構成により、多数の基板４（図６の例では六枚）上に同時に薄膜を形成することを可能にして生産性を向上できるようになっている。前記成膜室１の前壁２ａ（図５の左側壁）は開閉可能に構成されており、前壁２ａを開放することにより前記基板４を基板支持台９上に搬入したり、基板支持台９上から取り出せるようになっている。
【００１０】
更に、前記成膜室１の内部は真空吸引装置１０に接続されていて内部が真空吸引されるようになっており、このために前記成膜室１は気密に構成されている。
【００１１】
更に、前記接地側コネクタ８の外部にはガス供給源１１が接続されており、前記誘導結合型電極３のパイプからなる接地部３ｂの内部を通して成膜室１の内部にシラン等の成膜のための原料ガス１２が供給できるようになっている。
【００１２】
図５及び図６に示される薄膜形成装置においては、複数列配置した誘導結合型電極３の両側に基板４を配置し、真空吸引装置１０により成膜室１内を真空に保持し、且つガス供給源１１からシラン等の原料ガス１２を供給し、この状態で高周波電源６により高周波電力を誘導結合型電極３に供給して給電部３ａと接地部３ｂとの間にプラズマを発生させると、基板４の表面に均一なシリコンの薄膜が形成される。
【００１３】
尚、前述の如き薄膜形成装置を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００２−６９６５３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の如き従来の薄膜形成装置では、誘導結合型電極３の下端部は、単に垂下しているだけで支持されていないため、同一平面内に収まらずにバラツキが生じる一方、誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとの熱膨張差に伴うその長手方向への伸び差により変形が生じてそれぞれの間隔を保持することが困難となり、放電ムラ等につながるという不具合を有していた。
【００１６】
本発明は、斯かる実情に鑑み、電極を同一平面内に収めてバラツキをなくすことができ、且つ電極の給電部と接地部との間隔を一定に保持し得、放電ムラ等を防止し得る薄膜形成装置の電極支持構造を提供しようとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、隔壁を貫通して成膜室内へ延びる給電部と接地部とを有する電極を同一平面内に整列するよう複数並設し、基板表面を電極列と対向させ、該基板表面に薄膜を形成する薄膜形成装置の電極支持構造であって、
電極の先端部に、並設される電極の給電部と接地部とをそれぞれの間隔を保持し且つ電極長手方向へスライド自在となるよう絶縁しつつ束ねる拘束手段を設けたことを特徴とする薄膜形成装置の電極支持構造にかかるものである。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
前述の如く構成すると、誘導結合型電極の先端部は、単に垂下しているだけではなく、拘束手段によって支持される形となるため、同一平面内に収まってバラツキが生じなくなると共に、誘導結合型電極の給電部と接地部との熱膨張差に伴ってその電極長手方向へ伸び差が生じたとしても、無理な力を誘導結合型電極に作用させずにそれぞれの間隔を一定に保持することが可能となり、放電ムラ等を防ぐことが可能となる。
【００２０】
前記薄膜形成装置の電極支持構造においては、拘束手段が、電極列の両端部に位置する電極の先端部に嵌着されるストッパと、電極列の両面側に電極整列方向へ延びるよう配設され且つ前記ストッパに支持されるレール部材と、該レール部材間に掛け渡されるよう配設され且つ電極の給電部と接地部とを電極長手方向へスライド自在に支持する電極支持部材と、互いに隣り合う電極支持部材間に嵌挿され且つ電極の給電部と接地部との間隔を保持するスペーサとを備えてなるようにすることができ、更に、前記電極支持部材を、レール部材の長手方向へ二分割された半割体で形成し、一方の半割体をレール部材間に固定し、他方の半割体をレール部材の長手方向へ摺動自在に配設し、互いに隣り合う電極支持部材間にスペーサを嵌挿することにより、前記一方の半割体に対し他方の半割体を一体化させ、電極を挟持するよう構成することもできる。
【００２１】
このようにすると、特別な工具等を用いることなく、拘束手段の取付けや取外しを容易に行えるため、誘導結合型電極の保守点検等も行いやすくなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２３】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例であって、図中、図５及び図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図５及び図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図１〜図４に示す如く、誘導結合型電極３の先端部（下端部）に、並設される誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとをそれぞれの間隔Ｌを保持し且つ電極長手方向Ｙへスライド自在となるよう絶縁しつつ束ねる拘束手段１３を設けた点にある。
【００２４】
本図示例の場合、前記拘束手段１３は、電極列の両端部に位置する誘導結合型電極３の接地部３ｂの先端部に嵌着されるストッパ１４と、電極列の両面側に電極整列方向Ｘへ延びるよう配設され且つ前記ストッパ１４に支持されるレール部材１５と、該レール部材１５間に掛け渡されるよう配設され且つ誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとを電極長手方向Ｙへスライド自在に支持する電極支持部材１６と、互いに隣り合う電極支持部材１６間に嵌挿され且つ誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとの間隔Ｌを保持するスペーサ１７とを備えてなる構成を有している。
【００２５】
前記誘導結合型電極３の接地部３ｂの先端部には、図３に示す如く、電極整列方向Ｘと直角方向へ延びる角孔部１８を形成してあり、前記ストッパ１４は、前記角孔部１８に嵌入され且つ両端部上面に段部２２が形成された段付角棒形状の部材であって、該ストッパ１４を前記角孔部１８に嵌入させ、この状態で、図１及び図２に示す如く、前記ストッパ１４の上面にレール部材１５が載置され且つ段部２２にレール部材１５の下端縁部が係合するようにしてある。
【００２６】
又、前記電極支持部材１６は、図４に示す如く、レール部材１５の長手方向（電極整列方向Ｘ）へ二分割され且つ誘導結合型電極３先端部外周面に係合する溝部２３が凹設されたセラミックス等の半割体１６ａ，１６ｂで形成し、一方の半割体１６ａをレール部材１５間に掛け渡すようボルト・ナット等の締結部材２４にて固定し、他方の半割体１６ｂをレール部材１５の長手方向へ摺動自在に配設し、互いに隣り合う電極支持部材１６間にスペーサ１７を嵌挿することにより、前記一方の半割体１６ａに対し他方の半割体１６ｂを一体化させ、誘導結合型電極３先端部外周面を挟持するよう構成してある。
【００２７】
尚、前記スペーサ１７は、図１及び図４に示す如く、Ｔ型断面を有し、その先端部は、互いに隣り合う電極支持部材１６間に嵌挿しやすくするために、若干尖らせた形状とすると共に、前記電極支持部材１６の半割体１６ａ，１６ｂの上下の角部を面取りしてある。
【００２８】
又、前記電極支持部材１６の可動とした他方の半割体１６ｂが配置されるレール部材１５間の一方の開放端部（図１の例では右端）には、閉鎖部材２７をボルト・ナット等の締結部材２８にて取り付け、該閉鎖部材２７と前記電極支持部材１６の可動とした他方の半割体１６ｂとの間にスペーサ１７を嵌挿できるようにしてある。
【００２９】
更に又、前記誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂの各先端は、図１及び図２に示す如く、金属製の連結具２９によって電気的に接続してあり、該連結具２９は、給電部３ａに穿設された孔２５ａと接地部３ｂに穿設された孔２５ｂとに引っ掛けたりすることによって簡単に着脱できるようにした取付部３０と、該取付部３０の間を連結する可撓部３１とにより構成してある。
【００３０】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００３１】
誘導結合型電極３に対する拘束手段１３の取付け時には、先ず、図３に示す如く、段付角棒形状のストッパ１４を、電極列の両端部に位置する誘導結合型電極３の接地部３ｂの角孔部１８に嵌入させる。
【００３２】
続いて、図４に示す如く、各誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂの先端部外周面に電極支持部材１６の半割体１６ａ，１６ｂの溝部２３が係合するようにしつつ、電極列の両面側に電極整列方向Ｘへ延びるようレール部材１５を配し、一方の半割体１６ａをレール部材１５間に掛け渡すようボルト・ナット等の締結部材２４にて固定し、他方の半割体１６ｂがレール部材１５の長手方向へ摺動自在となるようにしておき、この状態で、レール部材１５が図１及び図２に示す如く前記ストッパ１４上に支持されるようにし、更に、前記電極支持部材１６の可動とした他方の半割体１６ｂが配置されるレール部材１５間の一方の開放端部（図１の例では右端）に、閉鎖部材２７をボルト・ナット等の締結部材２８にて取り付ける。尚、図２に示す如く、前記レール部材１５及び電極支持部材１６等の重量をストッパ１４に支持させることにより、レール部材１５及び電極支持部材１６は、成膜室１の上部の隔壁２から所定の深さ位置に保持されると共に、対向するレール部材１５の下端縁部がストッパ１４の段部２２に係合することにより、該ストッパ１４はレール部材１５に挟まれる状態となって脱落しない。
【００３３】
この後、Ｔ型断面のスペーサ１７を、互いに隣り合う電極支持部材１６の他方の半割体１６ｂと一方の半割体１６ａとの間、並びに前記レール部材１５の端部に位置する他方の半割体１６ｂと閉鎖部材２７との間に嵌挿すると、前記一方の半割体１６ａに対し他方の半割体１６ｂが一体化され、各誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂの先端部外周面がそれぞれ前記半割体１６ａ，１６ｂにて電極長手方向Ｙへスライド自在に挟持される形となる。
【００３４】
この結果、誘導結合型電極３の先端部は、単に垂下しているだけではなく、拘束手段１３によって支持される形となるため、同一平面内に収まってバラツキが生じなくなると共に、誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとの熱膨張差に伴ってその電極長手方向Ｙへ伸び差が生じたとしても、無理な力を誘導結合型電極３に作用させずにそれぞれの間隔Ｌを一定に保持することが可能となり、放電ムラ等を防ぐことが可能となる。
【００３５】
又、特別な工具等を用いることなく、拘束手段１３の取付けや取外しを容易に行えるため、誘導結合型電極３の保守点検等も行いやすくなる。
【００３６】
こうして、誘導結合型電極３を同一平面内に収めてバラツキをなくすことができ、且つ誘導結合型電極３の給電部３ａと接地部３ｂとの間隔Ｌを一定に保持し得、放電ムラ等を防止し得る。
【００３７】
尚、本発明の薄膜形成装置の電極支持構造は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の薄膜形成装置の電極支持構造によれば、電極を同一平面内に収めてバラツキをなくすことができ、且つ電極の給電部と接地部との間隔を一定に保持し得、放電ムラ等を防止し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例における拘束手段のストッパを示す斜視図である。
【図４】本発明を実施する形態の一例における拘束手段のレール部材と電極支持部材を示す斜視図である。
【図５】従来の薄膜形成装置の一例の側断面図である。
【図６】従来の薄膜形成装置の一例の正断面図であって、図５のＶＩ−ＶＩ矢視相当図である。
【符号の説明】
１        成膜室
２        隔壁
３        誘導結合型電極（電極）
３ａ    給電部
３ｂ    接地部
４        基板
１３        拘束手段
１４        ストッパ
１５        レール部材
１６        電極支持部材
１６ａ    半割体
１６ｂ    半割体
１７        スペーサ
２３        溝部
Ｌ        間隔
Ｘ        電極整列方向
Ｙ        電極長手方向
【図１】
2004363523.tif 000003
【図２】
2004363523.tif 000004
【図３】
2004363523.tif 000005
【図４】
2004363523.tif 000006
【図５】
2004363523.tif 000007
【図６】
2004363523.tif 000008