(57)【要約】【課題】簡易な装置で、多数の基板を均一に加熱することができるインライン型プラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】インライン型プラズマＣＶＤ装置の予備加熱チャンバ２内に、グラファイトカーボン製のプレート１１上に載置された複数個のＳｉ基板１２が装入され、基板１２の上方に配置された複数本の上部ランプヒータ１４と複数本の下部ランプヒータ１５とにより基板１２が加熱される。上部ランプヒータ１４は全てのランプヒータが同一の方向を向いて平行に配置され、下部ランプヒータ１５は全てのランプヒータが同一の方向を向いて平行に配置されている。そして、上部ランプヒータ１４と下部ランプヒータ１５とは相互に直交している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部の大気開放及び真空吸引が可能なロードチャンバ及びアンロードチャンバと、内部の装入物を真空状態で加熱する予備加熱チャンバと、内部の装入物に対し真空状態でプラズマＣＶＤにより成膜する成膜チャンバと、を有し、
複数個の基板を載置したプレートが、前記ロードチャンバで真空雰囲気にされた後、この真空状態を保持したまま、前記予備加熱チャンバに装入されて前記プレート上の基板が加熱され、次いで、真空状態を保持したまま、前記成膜チャンバに装入されて前記プレート上の基板にプラズマＣＶＤにより成膜され、前記アンロードチャンバで真空状態から大気に開放されて、前記プレート上の成膜後の基板が取り出されるインライン型プラズマＣＶＤ装置において、
前記加熱チャンバ内に、前記基板が載置されたプレートの上方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の上部ランプヒータと、前記プレートの下方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の下部ランプヒータとが設けられており、前記上部ランプヒータと前記下部ランプヒータとがその長手方向が相互に直交するように配置され、
前記上部ランプヒータは前記下部ランプヒータより密に配置されていることを特徴とするインライン型プラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記成膜チャンバは、２基が直列に配置されており、各成膜チャンバにて異なる種類の膜が成膜されることを特徴とする請求項１に記載のインライン型プラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記上部ランプヒータは、この上部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御され、前記下部ランプヒータは、この下部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載のインライン型プラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート上の多数の基板をプレートと共にロードチャンバに装入し、真空引きした後、予備加熱チャンバ、成膜チャンバ及びアンロードチャンバに順次移動させ、アンロードチャンバで大気雰囲気にした後、成膜後の基板を回収するインライン型プラズマＣＶＤ装置に関し、予備加熱チャンバにおける加熱の均一性を高めたインライン型プラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ（化学気相成長）装置は、Ｓｉ基板上にシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ膜）を形成して太陽電池用セルを製造する際、及びＳｉ基板上に種々の半導体層を形成して半導体素子を製造する際等において、多用されている。このプラズマＣＶＤ装置は、真空中において、基板を例えば５００℃に加熱した状態で、基板雰囲気に原料ガスを供給すると共に、電極と基板との間にプラズマ放電を生起して、前記原料ガスを電離した後、所定の成分を基板上に堆積させることにより、所望の膜を成膜する。このプラズマＣＶＤ装置として、基板を大気中から、ロードチャンバ内に装入し、このロードチャンバ内を真空吸引することにより、基板を真空雰囲気下にし、その後、真空を破ることなく、基板を、予備加熱チャンバから成膜チャンバに移動させ、成膜後の基板をアンロードチャンバに移してこのアンロードチャンバ内を大気下にすることにより、成膜後の基板を取り出すインライン型のプラズマＣＶＤ装置が提案されている（特許文献１）。このように、真空を破ることなく、基板の加熱と成膜とを一連の工程で実施できるので、インライン型のプラズマＣＶＤ装置は、スループットが高いという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５９４６３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、上記特許文献１に開示されたインライン型プラズマＣＶＤ装置は、以下に示す問題点がある。プラズマＣＶＤ膜の成膜品質は、成膜時の基板温度の均一性に強く依存する。例えば、太陽電池のセルを製造する際には、プレート上に多数のＳｉ基板（以下、基板という）を載置し、このプレートを予備加熱チャンバに装入して、基板を加熱する際に、プレート上の全ての基板の温度が一定になり、しかも各基板においても温度が均一になるように加熱することが必要である。そこで、上記特許文献１においては、予備加熱チャンバ内の基板の下方に平板状のヒータを上下動可能に配置し、基板の上方に、ランプヒータをチャンバ天井から垂下するように天井に固定して、基板の上下方向から基板を加熱している。このとき、下方の平板状のヒータは、基板トレー（プレート）の裏面面積と略同一の面積を有する抵抗加熱式の平板状ヒータを使用し、効率よく基板を加熱するために、この抵抗加熱式の平板状ヒータを上昇させて基板の裏面に接触させた状態で基板を加熱するようになっている。
【０００５】
このため、この特許文献１に開示されたプラズマＣＶＤ装置は、ヒータを上下動させる駆動手段が必要であり、装置が大がかりなものとなるという問題点がある。
【０００６】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、簡易な装置で、多数の基板を均一に加熱することができるインライン型プラズマＣＶＤ装置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】
【０００７】
本発明に係るインライン型プラズマＣＶＤ装置は、内部の大気開放及び真空吸引が可能なロードチャンバ及びアンロードチャンバと、内部の装入物を真空状態で加熱する予備加熱チャンバと、内部の装入物に対し真空状態でプラズマＣＶＤにより成膜する成膜チャンバと、を有し、
複数個の基板を載置したプレートが、前記ロードチャンバで真空雰囲気にされた後、この真空状態を保持したまま、前記予備加熱チャンバに装入されて前記プレート上の基板が加熱され、次いで、真空状態を保持したまま、前記成膜チャンバに装入されて前記プレート上の基板にプラズマＣＶＤにより成膜され、前記アンロードチャンバで真空状態から大気に開放されて、前記プレート上の成膜後の基板が取り出されるインライン型プラズマＣＶＤ装置において、
前記加熱チャンバ内に、前記基板が載置されたプレートの上方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の上部ランプヒータと、前記プレートの下方に全体として前記プレートに平行になるように相互に間隔をおいて平行に配置された複数本の直管状の下部ランプヒータとが設けられており、前記上部ランプヒータと前記下部ランプヒータとがその長手方向が相互に直交するように配置され、
前記上部ランプヒータは前記下部ランプヒータより密に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
この場合に、前記成膜チャンバは、２基が直列に配置されており、各成膜チャンバにて異なる種類の膜が成膜されるように構成することができる。
【０００９】
また、前記上部ランプヒータは、この上部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御され、前記下部ランプヒータは、この下部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に対し、複数群に分かれて各群毎に電流を調節して温度制御されるように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基板の上方及び下方の双方からランプヒータにより基板を加熱する。このように、ランプヒータにより基板を加熱するから、基板から離隔していても、その輻射熱により十分に基板を加熱することができ、ヒータをプレートに接触させるために上下動させるような大がかりの装置が不要である。
【００１１】
また、本発明においては、主として、基板の上方から基板を加熱する上部ランプヒータにより、プレート上の複数個の基板が加熱されるが、補助的に、基板の下方から下部ランプヒータにより基板を加熱することにより、基板の加熱の均一性を高める。即ち、上部ランプヒータのヒータ直下で高温になり、ヒータ間の位置で低温になるという温度分布のバラツキを、下部ランプヒータが解消する。このとき、基板の上方から基板を加熱する上部ランプヒータと、基板の下方から基板を加熱する下部ランプヒータとを、その長手方向が直交するように配置したので、上部ランプヒータの温度分布のバラツキは上部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に波を打つものとなるが、下部ランプヒータの温度分布のバラツキは下部ランプヒータの長手方向に垂直の方向に波を打つものとなり、これらの波が直交するため、相互に温度分布のバラツキを打ち消して、プレートを均一に加熱することができる。このため、プレート上の基板をそのプレート上の位置に拘わらず、均一に加熱することができ、後工程の成膜工程において、成膜品質の均一化に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態のインライン型プラズマＣＶＤ装置を示すブロック図である。
【図２】予備加熱チャンバの内部構成を示す図である。
【図３】ランプヒータの配置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、貼付の図面を参照して具体的に説明する。図１に示すように、インライン型プラズマＣＶＤ装置は、成膜対象物を、大気下でロードチャンバ１内に装入し、内部を密閉した後、ロードチャンバ１内を真空吸引して、成膜対象物を真空状態にする。その後、この成膜対象物を真空状態を破壊せずにそのまま予備加熱チャンバ２に移動させて装入し、予備加熱チャンバ２内で、成膜対象物を加熱し、Ｓｉ基板上にＳｉＮ膜を成膜する場合は、予備加熱チャンバ２内で基板を５００℃程度に加熱する。
【００１４】
その後、成膜対象物を成膜チャンバ２内に移動させて装入し、この成膜チャンバ３内で、チャンバ内に成膜ガスを供給すると共に、成膜対象物を加熱しつつ、成膜対象物と電極との間にプラズマ放電を生起して、成膜ガスを電離させる。これにより、所望の膜が基板等の成膜対象物上に堆積する。その後、真空状態を保持したまま、成膜後の成膜対象物を成膜チャンバ３からアンロードチャンバ４に移動させて装入し、アンロードチャンバ４と成膜チャンバ３との間を遮断した後、アンロードチャンバ４を大気圧に開放し、成膜後の成膜対象物を取り出す。このようにして、インライン型のプラズマＣＶＤ装置においては、真空を破ることなく、基板の加熱と成膜とを一連の工程で実施する。
【００１５】
予備加熱チャンバ２内において、図２に示すように、例えば、グラファイトカーボン製のプレート１１上に、例えば、太陽電池のセルを構成する複数個のＳｉ基板１２が載置されている。このプレート１１は、例えば、１５００ｍｍ×１１００ｍｍ程度の大きさを有し、このプレート１１の上に、例えば、１５６ｍｍ×１５６ｍｍの大きさのＳｉ基板１２が例えば６行９列等の行列位置に等間隔等の一定の規則の下に載置されている。
【００１６】
プレート１１はプーリ１３上で予備加熱チャンバ２内に搬送されてくる。そして、予備加熱チャンバ２内の所定の位置に停止したプレート１１の上方には、その長手方向が紙面に垂直の方向になるように配列された複数本の上部ランプヒータ１４が配置されており、プレート１１の下方には、その長手方向が紙面に平行の方向になるように配列された複数本の下部ランプヒータ１５が配置されている。これらの上部ランプヒータ１４と下部ランプヒータ１５と、プレート１１上の基板１２との間の距離は、例えば、４０乃至５０ｍｍである。また、ランプヒータ１４，１５は例えば赤外線ランプヒータであり、その直径は例えば１５ｍｍである。ランプヒータ１４，１５の長さは、予備加熱チャンバ２の内部の大きさ又はプレート１１の大きさにより決まるが、その配置密度は、上部ランプヒータ１４の方が、下部ランプヒータ１５よりも密である。上部ランプヒータ１４及び下部ランプヒータ１５の本数は、加熱の到達温度及びその温度分布の均一性のレベルにより異なり、適宜設定することができる。
【００１７】
図３には、上部ランプヒータ１４を実線で示し、下部ランプヒータ１５を破線にて示す。この図３に示すように、上部ランプヒータ１４は例えば３個の群（２点鎖線にて示す）に分かれて、各群毎に端子１６に並列に接続され、端子１６からリード１７により電源装置に接続されている。これにより、上部ランプヒータ１４は、３群に分かれて、各群毎に、電流を調節して温度制御される。また、下部ランプヒータ１５も、例えば３個の群（２点鎖線似て示す）に分かれて、各群毎に端子１８に並列に接続され、端子１８からリード１９により電源装置に接続されている。これにより、下部ランプヒータ１５は、３群に分かれて、各群毎に、電流を調節して温度制御される。これらの上部ランプヒータ１４及び下部ランプヒータ１５の温度制御は、プレート１１上で均一な温度分布が得られるように、各群毎に電流を調節、設定して行われる。
【００１８】
そして、例えば、４００乃至５００℃の所定の設定温度に均一に加熱されたプレート１１上の基板１２は、成膜チャンバ３に移送され、成膜チャンバ３内で、基板は更に加熱を受けてその温度を所定温度に保持しつつ、電極との間でプラズマ放電を生起して、成膜チャンバ３内に供給された原料ガスの電離により、基板上に例えばＳｉＮ膜が形成される。
【００１９】
次に、上述の如く構成されたインライン型プラズマＣＶＤ装置の動作について説明する。プラズマＣＶＤ装置において、成膜品質の向上は、基板温度の均一性によるところが大きい。本発明においては、予備加熱チャンバ２内で、プレート１１上の基板１２は、その上方から上部ランプヒータ１４により加熱され、その下方から下部ランプヒータ１５により加熱されるが、適長間隔をおいて配置されたランプヒータによる加熱は、プレートの表面に平行な方向に波状に変動することは回避できないものの、本発明においては、上部ランプヒータ１４による波状温度分布と、下部ランプヒータ１５により波状温度分布とは、その変化の方向が直交しているので、相互に、温度分布の変動を打ち消し合う。これにより、プレート１１上の基板１２は、プレート１１上の載置位置に拘わらず、均一な加熱を受け、基板１２間の温度変化は極めて小さい。また、各基板１２内における温度分布も極めて小さい。
【００２０】
従って、本発明により、予備加熱チャンバ２内で基板を均一に加熱することができ、後工程の成膜チャンバ３内で基板１２上にＳｉＮ膜等の所望の膜を均一に形成することができると共に、その成膜品質を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１：ロードチャンバ
２：予備加熱チャンバ
３：成膜チャンバ
４：アンロードチャンバ
１１：プレート（グラファイトカーボン製）
１２：基板（Ｓｉ基板）
１３：プーリ
１４；上部ランプヒータ
１５：下部ランプヒータ
１６，１８：端子
１７，１９：リード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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