等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法
【專利摘要】一種等離子體成膜裝置，具有與被成膜物相向的高頻電極以及與被成膜物連接的接地電極，使用在高頻電極與接地電極之間發(fā)生的等離子體對被成膜物進(jìn)行成膜，其中，高頻電極具有：第1高頻電極（101），與被成膜物（100）的第1被成膜面（113）相向；以及第2高頻電極（102），與被成膜物中的和第1被成膜面相反一側(cè)的第2被成膜面（114）相向，第1高頻電極、第2高頻電極以及接地電極（103）使得用于第1被成膜面的成膜的第1高頻電極以及接地電極之間的等離子體、和用于第2被成膜面的成膜的第2高頻電極以及接地電極之間的等離子體同時發(fā)生。
【專利說明】等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法，特別是涉及用于使用等離子體而使薄膜形成于基板的等離子體成膜裝置的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，在半導(dǎo)體裝置的制造中，例如廣泛實施利用等離子體CVD (chemical vapor deposition,化學(xué)氣相淀積)的手法進(jìn)行的薄膜形成。等離子體CVD具有不需要復(fù)雜的構(gòu)造的裝置并能夠在比較低的溫度下實現(xiàn)成膜的優(yōu)點。另外，等離子體CVD相比于真空蒸鍍、派射等PVD (physical vapor deposition,物理氣相沉積),覆蓋性更良好、能夠按照被成膜物的配置順序而一次處理許多被成膜物等，所以用于各種用途。
[0003]此處，說明當(dāng)前成為主流的等離子體CVD的過程的一個例子。被成膜物載置于通過真空泵來排氣的腔內(nèi)部的接地電極上。向腔內(nèi)導(dǎo)入反應(yīng)氣體。通過從與被成膜物相向的位置的電極施加高頻電力，對反應(yīng)氣體進(jìn)行激勵。通過被激勵的反應(yīng)氣體與被成膜物的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)行向被成膜物的成膜。根據(jù)該方法，能夠使成膜裝置成為比較簡易的結(jié)構(gòu)。另外， 通過使設(shè)備大型化，能夠?qū)崿F(xiàn)許多被成膜物的成膜處理。而且，無需固定被成膜物，所以還能夠?qū)崿F(xiàn)向被成膜物的整個上表面的成膜。
[0004]但是，在該方法的情況下，為了處理許多被成膜物，無法避免設(shè)備的大型化。另外， 通過采用使成膜從上方朝向下方的所謂沉積下降(deposition down)方式,在腔內(nèi)發(fā)生的微粒容易堆積到被成膜物上，易于引起由于微粒成為掩模而導(dǎo)致的成膜阻礙。為了避免這個問題，近年來，將高頻電極以及接地電極進(jìn)行縱向配置的結(jié)構(gòu)開始得到普及。在該構(gòu)造中，能夠在有限的設(shè)備內(nèi)載置大量的被成膜物，能夠使設(shè)備小型化。另外，在該構(gòu)造中，通過抑制微粒向被成膜面落下，從而能夠?qū)崿F(xiàn)維護的簡便化、設(shè)備的工作效率提高。
[0005]在利用等離子體CVD進(jìn)行的成膜中，作為對膜質(zhì)造成影響的因素，可以舉出等離子體輸出、高頻電極至被成膜面的距離、腔內(nèi)部的壓力、反應(yīng)氣體的流量等。其中，作為在一個腔內(nèi)使多個條件能夠成立的因素，符合的是等離子體輸出、高頻電極至被成膜面的距離。
[0006]關(guān)于當(dāng)前積極地進(jìn)行開發(fā)的太陽能電池單元，通過在基板兩面形成薄膜，從而期待大幅提高特性。以往廣泛普及的CVD裝置都是使被成膜物的單面成為被成膜面的裝置， 所以關(guān)于包括兩面成膜的設(shè)備，通過逐個單面進(jìn)行成膜從而制造工序增加，工藝變得復(fù)雜化。而且，在基板兩面形成膜厚相互不同的薄膜的情況下，在用于表面的成膜的設(shè)備和用于背面的成膜的設(shè)備中還無法實現(xiàn)制造條件的共用化。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開平10-319207號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在當(dāng)前普及的設(shè)備結(jié) 構(gòu)中，針對一個成膜工序，需要一個設(shè)備。因此，為了向基板兩面進(jìn)行成膜而使工藝增加，這直接關(guān)系到制造工序增加，導(dǎo)致生產(chǎn)性變差。
[0009]本發(fā)明是鑒于上述而完成的，其目的在于，得到能夠高效地實施向基板兩面的成膜的等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法。
[0010]為了解決上述課題并達(dá)成目的，本發(fā)明的等離子體成膜裝置具有與被成膜物相向的高頻電極以及與所述被成膜物連接的接地電極，使用在所述高頻電極與所述接地電極之間發(fā)生的等離子體對所述被成膜物進(jìn)行成膜，所述等離子體成膜裝置的特征在于，所述高頻電極具有:第I高頻電極，與所述被成膜物的第I被成膜面相向；以及第2高頻電極，與所述被成膜物中的和所述第I被成膜面相反一側(cè)的第2被成膜面相向，所述第I高頻電極、所述第2高頻電極以及所述接地電極使得用于所述第I被成膜面的成膜的所述第I高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體同時發(fā)生。
[0011]本發(fā)明的等離子體成膜裝置能夠通過一個成膜工序，對被成膜物的第I被成膜面和第2被成膜面同時進(jìn)行成膜。相比于逐個單面地實施被成膜物的成膜的情況，等離子體成膜裝置能夠更高效地實施向基板兩面的成膜。而且，通過應(yīng)用該等離子體成膜裝置，從而對于要求兩面成膜的設(shè)備，能夠減少制造工序，實現(xiàn)工藝的簡化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的等離子體成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0013]圖2是說明由位置調(diào)整機構(gòu)實施的被成膜物的位置調(diào)整的圖。
[0014]圖3是說明由位置調(diào)整機構(gòu)實施的被成膜物的位置調(diào)整的圖。
[0015]圖4是示出接地電極的結(jié)構(gòu)例的俯視圖。
[0016]圖5是示出本發(fā)明的實施方式2的等離子體成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0017](符號說明)
[0018]100:被成膜物；101:第I高頻電極；102:第2高頻電極；103:接地電極；104:腔； 105:真空泵；106:高頻電源；107:氣體供給口 ；108:排氣口 ;111:第I電極面；112:第2電極面；113:第I被成膜面；114:第2被成膜面；115:開口；116:位置調(diào)整機構(gòu)；117:沉孔部 (countersunk portion) ；201:第 I 高頻電源；202:第 2 高頻電源。
【具體實施方式】
[0019]以下，根據(jù)附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法的實施方式。另外，本發(fā)明不限于該實施方式。
[0020]實施方式1.[0021]圖1是示出本發(fā)明的實施方式I的等離子體成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。等離子體成膜裝置具有第I高頻電極101、第2高頻電極102、接地電極103、腔104、真空泵105、 高頻電源106以及位置調(diào)整機構(gòu)116。
[0022]腔104具備氣體供給口 107以及排氣口 108。排氣口 108與具備真空泵105的排氣路徑連接。真空泵105從腔104內(nèi)向排氣路徑進(jìn)行排氣。關(guān)于腔104內(nèi)，通過真空泵105 來控制真空度。氣體供給口 107與具備氣體供給源(圖示省略)的氣體供給路徑連接。氣體供給源向腔104內(nèi)供給成膜氣體。
[0023]第1高頻電極101、第2高頻電極102以及接地電極103設(shè)置于腔104內(nèi)部。第I 高頻電極101所具備的第1電極面111、和第2高頻電極102所具備的第2電極面112相互平行。另外，以使第I電極面111以及第2電極面112形成規(guī)定的間隔的方式，配置了第I 高頻電極101以及第2高頻電極102。高頻電源106對第I高頻電極101以及第2高頻電極102供給同等的高頻電力。
[0024]接地電極103配置于第I高頻電極101以及第2高頻電極102之間。在接地電極 103上，載置被成膜物100。被成膜物100例如為半導(dǎo)體基板。使第I被成膜面113與第I 電極面111相向地將被成膜物100配置到接地電極103上。
[0025]在接地電極103中，設(shè)置有開口 115。跨越開口 115而載置了被成膜物100。關(guān)于被成膜物100中的與第I被成膜面113相反一側(cè)的第2被成膜面114，開口 115內(nèi)的部分與第2電極面112相向。被成膜物100在第2被成膜面114中的開口 115以外的部分中與接地電極103接觸。
[0026]等離子體成膜裝置使用在等離子體發(fā)生工序中在第I高頻電極101以及接地電極 103之間發(fā)生的等離子體，對被成膜物100的第I被成膜面113進(jìn)行成膜。另外，等離子體成膜裝置使用在等離子體發(fā)生工序中在第2高頻電極102以及接地電極103之間發(fā)生的等離子體，對被成膜物100的第2被成膜面114進(jìn)行成膜。
[0027]第I高頻電極101、第2高頻電極102以及接地電極103使第I高頻電極101與接地電極103之間的等離子體、以及第2高頻電極102與接地電極103之間的等離子體同時發(fā)生。由此，等離子體成膜裝置同時進(jìn)行第I被成膜面113的成膜和第2被成膜面114的成膜。
[0028]位置調(diào)整機構(gòu)116在位置調(diào)整工序中，使接地電極103向作為與第I電極面111 以及第2電極面112垂直的方向的鉛直方向進(jìn)行移動。位置調(diào)整機構(gòu)116能夠通過接地電極103的移動，針對鉛直方向來調(diào)整保持被成膜物100的位置。
[0029]圖2以及圖3是說明由位置調(diào)整機構(gòu)實施的被成膜物的位置調(diào)整的圖。此處，省略了說明所需的結(jié)構(gòu)以外的結(jié)構(gòu)的圖示。dl是第I電極面111與第I被成膜面113之間的距離。d2是第2電極面112與第2被成膜面114之間的距離。
[0030]在使形成于第I被成膜面113的薄膜比形成于第2被成膜面114的薄膜更厚的情況下，如圖2所示,位置調(diào)整機構(gòu)116將保持被成膜物100的位置調(diào)整為成為dl〈d2的位置。 另外，在使形成于第2被成膜面114的薄膜比形成于第I被成膜面113的薄膜更厚的情況下，如圖3所示，位置調(diào)整機構(gòu)116將保持被成膜物100的位置調(diào)整為成為dl>d2的位置。
[0031]等離子體成膜裝置通過使第I高頻電極101以及接地電極103之間的等離子體、 和第2高頻電極102以及接地電極103之間的等離子體同時發(fā)生，能夠使被成膜物100的第I被成膜面113和第2被成膜面114同時成膜。等離子體成膜裝置能夠?qū)崿F(xiàn)被成膜物 100的兩面的同時成膜，從而相比于逐個單面地實施被成膜物100的成膜的情況，關(guān)于需要兩面成膜的設(shè)備，能夠減少制造工序，能夠?qū)崿F(xiàn)工藝的簡化。
[0032]等離子體成膜裝置能夠?qū)Ρ３直怀赡の?00的位置適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)整，從而在第I 被成膜面113和第2被成膜面114能夠一次形成相互不同的膜厚的薄膜。等離子體成膜裝置能夠通過一個成膜工序，在第I被成膜面113和第2被成膜面114的各個中形成期望的膜厚的薄膜。由此，等離子體成膜裝置能夠高效地實施向基板兩面的成膜。等離子體成膜裝置能夠匯總制造工序，從而能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的生產(chǎn)線的簡化、原材料成本的降低、消耗電力的降低。[0033]圖4是示出接地電極的結(jié)構(gòu)例的俯視圖。此處，示出了載置了被成膜物100的接地電極103的、第I被成膜面113側(cè)的平面結(jié)構(gòu)。各開口 115分別形成共同的矩形。在二維方向上矩陣狀地配置有開口 115。沿著各開口 115的外緣中的相互相向的兩邊而形成有沉孔部117。被成膜物100載置于沉孔部117。沉孔部117保持被成膜物100。沉孔部117 相當(dāng)于例如圖1所示的接地電極103中的、具有傾斜地示出的部分。
[0034]等離子體成膜裝置通過針對每個開口 115來載置被成膜物100，從而能夠通過一個成膜工序來實施多個被成膜物100的成膜。另外，關(guān)于被成膜物100，也可以將第I被成膜面113以及第2被成膜面114中的更希望避免膜的部分性的缺損的面配置為載置于接地電極103的一側(cè)、即下側(cè)。關(guān)于希望避免膜的缺損的面，能夠抑制由微粒的落下所致的成膜的阻礙，降低作為被成膜物100整體的微粒所致的影響。
[0035]另外，等離子體成膜裝置不限于將被成膜物100載置于接地電極103自身的情況， 例如，也可以在作為與接地電極103接觸的載置部件的基座等中載置被成膜物100。使用導(dǎo)電性構(gòu)件構(gòu)成了基座。在本實施方式中應(yīng)用的基座中形成有開口 115。另外，在該情況下， 位置調(diào)整機構(gòu)116調(diào)整該基座的位置。關(guān)于等離子體成膜裝置，在例如向接地電極103自身的被成膜物100的載置、接地電極103自身的位置調(diào)整或者開口 115的形成等困難的情況下，通過使用該基座，也能夠得到本實施方式的效果。
[0036]實施方式2.[0037]圖5是示出本發(fā)明的實施方式2的等離子體成膜裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖面圖。對與實施方式I相同的部分附加同一符號，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)的說明。等離子體成膜裝置具有第 I高頻電極101、第2高頻電極102、接地電極103、腔104、真空泵105、第I高頻電源201以及第2高頻電源202。
[0038]以在第I電極面111與第2電極面112之間的中央載置被成膜物100的方式，設(shè)置了接地電極103。第I高頻電源201向第I高頻電極101供給高頻電力。第2高頻電源 202向第2高頻電極102供給高頻電力。第I高頻電源201以及第2高頻電源202單獨地被控制所供給的高頻電力。
[0039]在使形成于第I被成膜面113的薄膜比形成于第2被成膜面114的薄膜更厚的情況下，等離子體成膜裝置進(jìn)行調(diào)整使得從第I高頻電源201供給的高頻電力變得比從第2 高頻電源202供給的高頻電力高。另外，在使形成于第2被成膜面114的薄膜比形成于第 I被成膜面113的薄膜更厚的情況下，等離子體成膜裝置進(jìn)行調(diào)整使得從第2高頻電源202 供給的高頻電力變得比從第I高頻電源201供給的高頻電力高。
[0040]關(guān)于等離子體成膜裝置，在本實施方式中也能夠?qū)崿F(xiàn)被成膜物100的兩面的同時成膜，從而能夠?qū)崿F(xiàn)制造工序的減少、工藝的簡化。另外，等離子體成膜裝置能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整對第I高頻電極101供給的高頻電力和對第2高頻電極102供給的高頻電力，從而能夠在第I被成膜面113和第2被成膜面114中一次形成相互不同的膜厚的薄膜。等離子體成膜裝置能夠通過一個成膜工序，在第I被成膜面113和第2被成膜面114的各自中形成期望的膜厚的薄膜。由此，等離子體成膜裝置能夠高效地實施向基板兩面的成膜。
[0041]另外，等離子體成膜裝置也可以將由實施方式I的位置調(diào)整機構(gòu)116 (參照圖1) 實施的接地電極103的位置調(diào)整與本實施方式的高頻電力的調(diào)整進(jìn)行組合。由此，等離子體成膜裝置能夠多樣地控制第I被成膜面113以及第2被成膜面114中形成的薄膜的膜厚。[0042]產(chǎn)業(yè)h的可利用件
[0043]本發(fā)明的等離子體成膜裝置以及等離子體成膜方法在對太陽能電池單元的非晶硅薄膜、晶硅薄膜等進(jìn)行成膜的情況下是有用的。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體成膜裝置，具有與被成膜物相向的高頻電極以及與所述被成膜物連接的接地電極，使用在所述高頻電極與所述接地電極之間發(fā)生的等離子體對所述被成膜物進(jìn)行成膜，所述等離子體成膜裝置的特征在于，所述聞頻電極具有:第I高頻電極，與所述被成膜物的第I被成膜面相向；以及第2高頻電極，與所述被成膜物中的和所述第I被成膜面相反一側(cè)的第2被成膜面相向，所述第I高頻電極、所述第2高頻電極以及所述接地電極使得用于所述第I被成膜面的成膜的所述第I高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體同時發(fā)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體成膜裝置，其特征在于，具有位置調(diào)整機構(gòu)，該位置調(diào)整機構(gòu)針對與所述第I高頻電極所具備的第I電極面以及所述第2高頻電極所具備的第2電極面垂直的方向，能夠調(diào)整保持所述被成膜物的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的等離子體成膜裝置，其特征在于，具有:第I高頻電源，向所述第I高頻電極供給高頻電力；以及第2高頻電源，向所述第2高頻電極供給高頻電力，所述第I高頻電源以及所述第2高頻電源能夠供給相互不同的電平的高頻電力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任意一項所述的等離子體成膜裝置，其特征在于，所述被成膜物載置于所述接地電極或者與所述接地電極連接的載置部件，在所述接地電極或者所述載置部件中，設(shè)置有用于使所述第2被成膜面與所述第2高頻電極相向的開口。
5.一種等離子體成膜方法，其特征在于，包括等離子體發(fā)生工序，在該等離子體發(fā)生工序中，在與被成膜物相向的高頻電極、和與所述被成膜物連接的接地電極之間發(fā)生等離子體，所述高頻電極包括:第I高頻電極，與所述被成膜物的第I被成膜面相向；以及第2高頻電極，與所述被成膜物中的和所述第I被成膜面相反一側(cè)的第2被成膜面相向，在所述等離子體發(fā)生工序中，使得用于所述第I被成膜面的成膜的所述第I高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高頻電極以及所述接地電極之間的等離子體同時發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體成膜方法，其特征在于，包括位置調(diào)整工序，在該位置調(diào)整工序中，針對與所述第I高頻電極所具備的第I電極面以及所述第2高頻電極所具備的第2電極面垂直的方向，調(diào)整保持所述被成膜物的位置。
7.根據(jù) 權(quán)利要求5或者6所述的等離子體成膜方法，其特征在于，向所述第I高頻電極和所述第2高頻電極，供給相互不同的電平的高頻電力。
【文檔編號】H01L21/205GK103597115SQ201180071560
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月30日
【發(fā)明者】浜篤郎 申請人:三菱電機株式會社