(57)【要約】【課題】本発明は、基板搬送機構部と成膜機構部とを具備した薄膜形成装置において、成膜機構部を任意に取り外し交換可能な機構を備えることで、不純物混入を極力抑えた、非常にシンプルで、安価な、且つメンテナンスが容易な構造である薄膜形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】基板搬送機構部と該基板に成膜を行う成膜機構部を具備した薄膜形成装置において、前記成膜機構部が、任意に取り外せる構造からなり、該成膜機構部が手動又は自動で着脱交換可能なことを特徴とする薄膜形成装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送機構部と該基板に成膜を行う成膜機構部を具備した薄膜形成装置において、
前記成膜機構部が、任意に取り外せる構造からなり、該成膜機構部が手動又は自動で着脱交換可能なことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記基板搬送機構部が、フレキシブル基板を双方向搬送可能な巻き取り駆動構造を具備し、巻き取りながら連続して成膜可能であることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成膜機構部が脱着交換可能であって、複数の多層成膜する際、複数の成膜機構部を必要とせず、一つの成膜部を交換することで、不純物の混入を防止した、装置の構造が簡単で、メンテナンスも容易な薄膜形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、半導体機能性薄膜の主な形成方法としてプラズマＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が一般に用いられている。プラズマＣＶＤ法とは堆積膜の原料となるガスを１種もしくは２種以上成膜室に導入し電力や光などのエネルギーを加えることでガスを分解、相互反応させ基板に薄膜を堆積させる方法である。半導体は、ｎ型半導体（ｎｅｇａｔｉｖｅ型半導体）、ｐ型半導体（ｐｏｓｉｔｉｖｅ型半導体）、ｉ型半導体（ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ半導体もしくは真性半導体）の３つに分類することができる。トランジスタやダイオード、薄膜太陽電池などはこれら半導体を積層することによりその特性を得ている。例えば、太陽電池の光電変換層の場合、基板上にｐ型半導体、ｉ型半導体、ｎ型半導体と順に積層し構成される。
【０００３】
通常、各半導体の成膜室は、膜中に目的膜以外の原料ガスや成膜室内に付着した汚染物の混入などを防止するため各膜種ごとに独立した成膜室で構成される。任意の成膜室で成膜を行った後、完全に仕切られた別の成膜室に基板は運ばれ不純物の混入が極力少なくなるよう考慮され連続的に成膜が行われる。
【０００４】
ガラス基板上にｐ層、ｉ層、ｎ層を積層させる成膜方法を以下に示す。ｐ層、ｉ層、ｎ層はそれぞれ独立した成膜室から構成され各成膜室には目的の原料ガス導入系が取り付けられている。基板は各成膜室間を自由に移動させることが可能な機構になっているが、成膜室間はバルブで完全に仕切られており成膜中は常に閉じられている。成膜終了後、成膜室を十分排気した後バルブを開け次の成膜室に基板を搬送し成膜を行う。
【０００５】
このように膜の種類別に完全に独立した成膜室を用いることで、例えばｎ層成膜室の内部はｎ層形成に用いられるガスのみが使用され常に層内は同一の付着物で覆われることになる。これにより目的膜以外の生成物が膜中に混入することを防止している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法では、必要な膜種類分、あるいは積層数分の成膜室を用意しなければならず装置が大型化、高価格化になる。また、枚葉式で行うガラス基板では、成膜室をバルブで閉じ独立させることが可能であるがプラスチックフィルムなどのような連続した長尺なフレキシブル基板を用いた場合、バルブで完全に閉じることが困難となり隣接する真空槽からの不純物混入が問題となっている。
【０００７】
さらに、プラスチックフィルムに代表されるフレキシブル基板を用いた巻取り方式での成膜の場合、その巻取り制御機構を各成膜室で備えなければならず、複雑化を招きプロセス構築が困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、基板搬送機構部と成膜機構部とを具備した薄膜形成装置において、成膜機構部を任意に取り外し交換可能な機構を備えることで、不純物混入を極力抑えた、非常にシンプルで、安価な、且つメンテナンスが容易な構造である薄膜形成装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、基板搬送機構部と該基板に成膜を行う成膜機構部を具備した薄膜形成装置において、
前記成膜機構部が、任意に取り外せる構造からなり、該成膜機構部が手動又は自動で着脱交換可能なことを特徴とする薄膜形成装置である。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、前記基板搬送機構部が、フレキシブル基板を双方向搬送可能な巻き取り駆動構造を具備し、巻き取りながら連続して成膜可能であることを特徴とする請求項１記載の薄膜形成装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい一実施態様について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の成膜形成装置の一例を示す概略図である。図２は、本発明の成膜形成装置により成膜形成された積層膜の構成の一例を示す断面図である
【００１２】
本発明の成膜形成装置は、成膜機構部が、任意に取り外せる構造からなり、該成膜機構部が手動又は自動で着脱交換可能なことを特徴とし、基板搬送機構部は、ガラス基板や厚いプラスチック基板を用いた毎回交換する枚葉式タイプであり、成膜機構部は蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法などいずれの場合であっても良い。成膜機構部１５は、基板搬送機構部１６と完全に分離、着脱可能な構造であり、自動着脱、手動着脱ともに可能で目的の膜に応じた成膜原料ガス導入部１４を具備し、基板搬送機構部１６とは、例えばＯリングなど真空用シール部材Ａ−Ａなどで分離、着脱可能な一体型となる構造を備えている。そして、図２に示すように、成膜機構部１５と、基板搬送機構部１６とを分離し、成膜機構部１５と一体となっている原料を成膜機構部とともに交換することで連続して多種多様の膜を不純物混入の少ない状態で堆積させることが可能である。このように一つの独立した成膜部に一種類の原料を入れることでその独立した成膜部には一種類の膜質のものしか堆積されない。また、基板以外に付着する堆積物の除去を容易にするため基板以外の部分は成膜機構部と共に取り外し可能な組み立て構造であることが望ましい。さらに、より不純物混入に敏感な膜を積層させる場合、これら基板搬送機構部と成膜機構部を全て真空中もしくは清浄な環境下に設置することが望ましい。膜の積層化を行う場合は新たな原料系を搭載した成膜部を取り付けて行うため、他の成膜時に発生した堆積膜による汚染を防止することが可能となる。ある成膜中においてその成膜雰囲気は必ず一種類の原料で行われる。
【００１３】
また、本発明の薄膜形成装置は、基板搬送機構部が、フレキシブル基板を双方向搬送可能な巻き取り駆動構造を具備し、巻き取りながら連続して成膜可能であることを特徴とし、基板搬送機構部１６が、例えばプラスチックフィルムのようなフレキシブル性に富む基板１２を巻き取り可能である構造を備えている。基板１２はフレキシブル性を備えたものであればよく、アルミニウム箔や銅箔などの金属であっても巻き取ることが可能であればよい。そしてフレキシブル基板１２を巻き取りながら成膜できる。成膜機構部と一体となっている原料を成膜機構部とともに交換することで連続して多種多様の膜を不純物の少ない状態で堆積させることが可能である。
【００１４】
プラスチック基板を双方向に巻き取ることが可能な機構を備えた基板搬送機構部に着脱可能な第１層目の薄膜原料ガス導入系を備えた成膜機構部を取り付け成膜可能な圧力まで排気を行う。成膜条件を整え第１層目の成膜を行う。成膜後は成膜部が覆われるまで基板を巻取り膜面の露出を避けることが望ましい。成膜終了後、適切な順序で成膜機構部を取り外せる状態まで移行し第１層目の成膜機構部を取り外し第２層目の薄膜原料ガス導入系を備えた成膜機構部に交換し積層化を行った。同様の手順で第３層目の成膜を行い３種類の膜を積層した。
【００１５】
【実施例】
以下、さらに具体例を挙げて本発明を説明する。
双方向の巻き取りが可能な基板搬送機構部に厚さ１００ｕｍのプラスチックフィルム基板を使用し、ＳｉＨ４とＢ２Ｈ６ガス導入系を備えた第一層目の成膜機構部を取り付け基板を巻取りながら３０ｍ成膜を行った。プラスチック基板は成膜部が覆われるまで巻き取り膜面の露出を避けた。次に積層化のためＳｉＨ４ガス導入系を備えた第二層目の成膜機構部を取り付け第一層目と逆方向に巻取りながら成膜を行った。さらに積層化のためＳｉＨ４とＰＨ３ガス導入系を備えた第三層目の成膜機構部を取り付け第一層目と同一方向に巻取りながら成膜を行った。各成膜終了後、成膜機構部交換の際は十分な排気を行い取り外し可能な状態まで移行させた。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、基板搬送機構部と成膜機構部とを具備する薄膜形成装置において、成膜機構部が任意に取り外せる構造を備え、手動又は自動で着脱交換可能な、不純物混入を極力抑えた、非常にシンプルで、安価な、且つメンテナンスが容易な構造である薄膜形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の成膜形成装置において、成膜機構部を分離、脱着した例を示す概略図である。
【図３】本発明の成膜形成装置により成膜形成された積層膜の構成の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・成膜形成装置
２・・・積層膜
１１・・・巻き取り駆動装置
１２・・・基材
１３・・・成膜ロール
１４・・・ガス導入部
１５・・・成膜機構部
１６・・・基板搬送機構部
１７・・・電極
２１・・・基材層
２２・・・ｐ層
２３・・・ｉ層
２４・・・ｎ層
Ａ−Ａ・・・取り外し部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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