CN103597115A - 等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法 - Google Patents
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Abstract
一种等离子体成膜装置，具有与被成膜物相向的高频电极以及与被成膜物连接的接地电极，使用在高频电极与接地电极之间发生的等离子体对被成膜物进行成膜，其中，高频电极具有：第1高频电极（101），与被成膜物（100）的第1被成膜面（113）相向；以及第2高频电极（102），与被成膜物中的和第1被成膜面相反一侧的第2被成膜面（114）相向，第1高频电极、第2高频电极以及接地电极（103）使得用于第1被成膜面的成膜的第1高频电极以及接地电极之间的等离子体、和用于第2被成膜面的成膜的第2高频电极以及接地电极之间的等离子体同时发生。
Description
技术领域
本发明涉及等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法，特别是涉及用于使用等离子体而使薄膜形成于基板的等离子体成膜装置的技术。
背景技术
近年来，在半导体装置的制造中，例如广泛实施利用等离子体CVD（chemical vapor deposition，化学气相淀积）的手法进行的薄膜形成。等离子体CVD具有不需要复杂的构造的装置并能够在比较低的温度下实现成膜的优点。另外，等离子体CVD相比于真空蒸镀、溅射等PVD（physical vapor deposition，物理气相沉积），覆盖性更良好、能够按照被成膜物的配置顺序而一次处理许多被成膜物等，所以用于各种用途。
此处，说明当前成为主流的等离子体CVD的过程的一个例子。被成膜物载置于通过真空泵来排气的腔内部的接地电极上。向腔内导入反应气体。通过从与被成膜物相向的位置的电极施加高频电力，对反应气体进行激励。通过被激励的反应气体与被成膜物的化学反应，进行向被成膜物的成膜。根据该方法，能够使成膜装置成为比较简易的结构。另外，通过使设备大型化，能够实现许多被成膜物的成膜处理。而且，无需固定被成膜物，所以还能够实现向被成膜物的整个上表面的成膜。
但是，在该方法的情况下，为了处理许多被成膜物，无法避免设备的大型化。另外，通过采用使成膜从上方朝向下方的所谓沉积下降（deposition down）方式，在腔内发生的微粒容易堆积到被成膜物上，易于引起由于微粒成为掩模而导致的成膜阻碍。为了避免这个问题，近年来，将高频电极以及接地电极进行纵向配置的结构开始得到普及。在该构造中，能够在有限的设备内载置大量的被成膜物，能够使设备小型化。另外，在该构造中，通过抑制微粒向被成膜面落下，从而能够实现维护的简便化、设备的工作效率提高。
在利用等离子体CVD进行的成膜中，作为对膜质造成影响的因素，可以举出等离子体输出、高频电极至被成膜面的距离、腔内部的压力、反应气体的流量等。其中，作为在一个腔内使多个条件能够成立的因素，符合的是等离子体输出、高频电极至被成膜面的距离。
关于当前积极地进行开发的太阳能电池单元，通过在基板两面形成薄膜，从而期待大幅提高特性。以往广泛普及的CVD装置都是使被成膜物的单面成为被成膜面的装置，所以关于包括两面成膜的设备，通过逐个单面进行成膜从而制造工序增加，工艺变得复杂化。而且，在基板两面形成膜厚相互不同的薄膜的情况下，在用于表面的成膜的设备和用于背面的成膜的设备中还无法实现制造条件的共用化。
专利文献1：日本特开平10-319207号公报
发明内容
在当前普及的设备结构中，针对一个成膜工序，需要一个设备。因此，为了向基板两面进行成膜而使工艺增加，这直接关系到制造工序增加，导致生产性变差。
本发明是鉴于上述而完成的，其目的在于，得到能够高效地实施向基板两面的成膜的等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法。
为了解决上述课题并达成目的，本发明的等离子体成膜装置具有与被成膜物相向的高频电极以及与所述被成膜物连接的接地电极，使用在所述高频电极与所述接地电极之间发生的等离子体对所述被成膜物进行成膜，所述等离子体成膜装置的特征在于，所述高频电极具有：第1高频电极，与所述被成膜物的第1被成膜面相向；以及第2高频电极，与所述被成膜物中的和所述第1被成膜面相反一侧的第2被成膜面相向，所述第1高频电极、所述第2高频电极以及所述接地电极使得用于所述第1被成膜面的成膜的所述第1高频电极以及所述接地电极之间的等离子体、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高频电极以及所述接地电极之间的等离子体同时发生。
本发明的等离子体成膜装置能够通过一个成膜工序，对被成膜物的第1被成膜面和第2被成膜面同时进行成膜。相比于逐个单面地实施被成膜物的成膜的情况，等离子体成膜装置能够更高效地实施向基板两面的成膜。而且，通过应用该等离子体成膜装置，从而对于要求两面成膜的设备，能够减少制造工序，实现工艺的简化。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的等离子体成膜装置的概要结构的剖面图。
图2是说明由位置调整机构实施的被成膜物的位置调整的图。
图3是说明由位置调整机构实施的被成膜物的位置调整的图。
图4是示出接地电极的结构例的俯视图。
图5是示出本发明的实施方式2的等离子体成膜装置的概要结构的剖面图。
（符号说明）
100：被成膜物；101：第1高频电极；102：第2高频电极；103：接地电极；104：腔；105：真空泵；106：高频电源；107：气体供给口；108：排气口；111：第1电极面；112：第2电极面；113：第1被成膜面；114：第2被成膜面；115：开口；116：位置调整机构；117：沉孔部（countersunk portion）；201：第1高频电源；202：第2高频电源。
具体实施方式
以下，根据附图，详细说明本发明的等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法的实施方式。另外，本发明不限于该实施方式。
实施方式1.
图1是示出本发明的实施方式1的等离子体成膜装置的概要结构的剖面图。等离子体成膜装置具有第1高频电极101、第2高频电极102、接地电极103、腔104、真空泵105、高频电源106以及位置调整机构116。
腔104具备气体供给口107以及排气口108。排气口108与具备真空泵105的排气路径连接。真空泵105从腔104内向排气路径进行排气。关于腔104内，通过真空泵105来控制真空度。气体供给口107与具备气体供给源（图示省略）的气体供给路径连接。气体供给源向腔104内供给成膜气体。
第1高频电极101、第2高频电极102以及接地电极103设置于腔104内部。第1高频电极101所具备的第1电极面111、和第2高频电极102所具备的第2电极面112相互平行。另外，以使第1电极面111以及第2电极面112形成规定的间隔的方式，配置了第1高频电极101以及第2高频电极102。高频电源106对第1高频电极101以及第2高频电极102供给同等的高频电力。
接地电极103配置于第1高频电极101以及第2高频电极102之间。在接地电极103上，载置被成膜物100。被成膜物100例如为半导体基板。使第1被成膜面113与第1电极面111相向地将被成膜物100配置到接地电极103上。
在接地电极103中，设置有开口115。跨越开口115而载置了被成膜物100。关于被成膜物100中的与第1被成膜面113相反一侧的第2被成膜面114，开口115内的部分与第2电极面112相向。被成膜物100在第2被成膜面114中的开口115以外的部分中与接地电极103接触。
等离子体成膜装置使用在等离子体发生工序中在第1高频电极101以及接地电极103之间发生的等离子体，对被成膜物100的第1被成膜面113进行成膜。另外，等离子体成膜装置使用在等离子体发生工序中在第2高频电极102以及接地电极103之间发生的等离子体，对被成膜物100的第2被成膜面114进行成膜。
第1高频电极101、第2高频电极102以及接地电极103使第1高频电极101与接地电极103之间的等离子体、以及第2高频电极102与接地电极103之间的等离子体同时发生。由此，等离子体成膜装置同时进行第1被成膜面113的成膜和第2被成膜面114的成膜。
位置调整机构116在位置调整工序中，使接地电极103向作为与第1电极面111以及第2电极面112垂直的方向的铅直方向进行移动。位置调整机构116能够通过接地电极103的移动，针对铅直方向来调整保持被成膜物100的位置。
图2以及图3是说明由位置调整机构实施的被成膜物的位置调整的图。此处，省略了说明所需的结构以外的结构的图示。d1是第1电极面111与第1被成膜面113之间的距离。d2是第2电极面112与第2被成膜面114之间的距离。
在使形成于第1被成膜面113的薄膜比形成于第2被成膜面114的薄膜更厚的情况下，如图2所示，位置调整机构116将保持被成膜物100的位置调整为成为d1<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1被成膜面113的薄膜更厚的情况下，如图3所示，位置调整机构116将保持被成膜物100的位置调整为成为d1>d2的位置。
等离子体成膜装置通过使第1高频电极101以及接地电极103之间的等离子体、和第2高频电极102以及接地电极103之间的等离子体同时发生，能够使被成膜物100的第1被成膜面113和第2被成膜面114同时成膜。等离子体成膜装置能够实现被成膜物100的两面的同时成膜，从而相比于逐个单面地实施被成膜物100的成膜的情况，关于需要两面成膜的设备，能够减少制造工序，能够实现工艺的简化。
等离子体成膜装置能够对保持被成膜物100的位置适当地进行调整，从而在第1被成膜面113和第2被成膜面114能够一次形成相互不同的膜厚的薄膜。等离子体成膜装置能够通过一个成膜工序，在第1被成膜面113和第2被成膜面114的各个中形成期望的膜厚的薄膜。由此，等离子体成膜装置能够高效地实施向基板两面的成膜。等离子体成膜装置能够汇总制造工序，从而能够实现设备的生产线的简化、原材料成本的降低、消耗电力的降低。
图4是示出接地电极的结构例的俯视图。此处，示出了载置了被成膜物100的接地电极103的、第1被成膜面113侧的平面结构。各开口115分别形成共同的矩形。在二维方向上矩阵状地配置有开口115。沿着各开口115的外缘中的相互相向的两边而形成有沉孔部117。被成膜物100载置于沉孔部117。沉孔部117保持被成膜物100。沉孔部117相当于例如图1所示的接地电极103中的、具有倾斜地示出的部分。
等离子体成膜装置通过针对每个开口115来载置被成膜物100，从而能够通过一个成膜工序来实施多个被成膜物100的成膜。另外，关于被成膜物100，也可以将第1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损的面配置为载置于接地电极103的一侧、即下侧。关于希望避免膜的缺损的面，能够抑制由微粒的落下所致的成膜的阻碍，降低作为被成膜物100整体的微粒所致的影响。
另外，等离子体成膜装置不限于将被成膜物100载置于接地电极103自身的情况，例如，也可以在作为与接地电极103接触的载置部件的基座等中载置被成膜物100。使用导电性构件构成了基座。在本实施方式中应用的基座中形成有开口115。另外，在该情况下，位置调整机构116调整该基座的位置。关于等离子体成膜装置，在例如向接地电极103自身的被成膜物100的载置、接地电极103自身的位置调整或者开口115的形成等困难的情况下，通过使用该基座，也能够得到本实施方式的效果。
实施方式2.
图5是示出本发明的实施方式2的等离子体成膜装置的概要结构的剖面图。对与实施方式1相同的部分附加同一符号，适当地省略重复的说明。等离子体成膜装置具有第1高频电极101、第2高频电极102、接地电极103、腔104、真空泵105、第1高频电源201以及第2高频电源202。
以在第1电极面111与第2电极面112之间的中央载置被成膜物100的方式，设置了接地电极103。第1高频电源201向第1高频电极101供给高频电力。第2高频电源202向第2高频电极102供给高频电力。第1高频电源201以及第2高频电源202单独地被控制所供给的高频电力。
在使形成于第1被成膜面113的薄膜比形成于第2被成膜面114的薄膜更厚的情况下，等离子体成膜装置进行调整使得从第1高频电源201供给的高频电力变得比从第2高频电源202供给的高频电力高。另外，在使形成于第2被成膜面114的薄膜比形成于第1被成膜面113的薄膜更厚的情况下，等离子体成膜装置进行调整使得从第2高频电源202供给的高频电力变得比从第1高频电源201供给的高频电力高。
关于等离子体成膜装置，在本实施方式中也能够实现被成膜物100的两面的同时成膜，从而能够实现制造工序的减少、工艺的简化。另外，等离子体成膜装置能够适当地调整对第1高频电极101供给的高频电力和对第2高频电极102供给的高频电力，从而能够在第1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。等离子体成膜装置能够通过一个成膜工序，在第1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，等离子体成膜装置能够高效地实施向基板两面的成膜。
另外，等离子体成膜装置也可以将由实施方式1的位置调整机构116（参照图1）实施的接地电极103的位置调整与本实施方式的高频电力的调整进行组合。由此，等离子体成膜装置能够多样地控制第1被成膜面113以及第2被成膜面114中形成的薄膜的膜厚。
产业上的可利用性
本发明的等离子体成膜装置以及等离子体成膜方法在对太阳能电池单元的非晶硅薄膜、微晶硅薄膜等进行成膜的情况下是有用的。
Claims (7)
1.一种等离子体成膜装置，具有与被成膜物相向的高频电极以及与所述被成膜物连接的接地电极，使用在所述高频电极与所述接地电极之间发生的等离子体对所述被成膜物进行成膜，所述等离子体成膜装置的特征在于，
所述高频电极具有：
第1高频电极，与所述被成膜物的第1被成膜面相向；以及
第2高频电极，与所述被成膜物中的和所述第1被成膜面相反一侧的第2被成膜面相向，
所述第1高频电极、所述第2高频电极以及所述接地电极使得用于所述第1被成膜面的成膜的所述第1高频电极以及所述接地电极之间的等离子体、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高频电极以及所述接地电极之间的等离子体同时发生。
2.根据权利要求1所述的等离子体成膜装置，其特征在于，
具有位置调整机构，该位置调整机构针对与所述第1高频电极所具备的第1电极面以及所述第2高频电极所具备的第2电极面垂直的方向，能够调整保持所述被成膜物的位置。
3.根据权利要求1或者2所述的等离子体成膜装置，其特征在于，具有：
第1高频电源，向所述第1高频电极供给高频电力；以及
第2高频电源，向所述第2高频电极供给高频电力，
所述第1高频电源以及所述第2高频电源能够供给相互不同的电平的高频电力。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的等离子体成膜装置，其特征在于，
所述被成膜物载置于所述接地电极或者与所述接地电极连接的载置部件，
在所述接地电极或者所述载置部件中，设置有用于使所述第2被成膜面与所述第2高频电极相向的开口。
5.一种等离子体成膜方法，其特征在于，
包括等离子体发生工序，在该等离子体发生工序中，在与被成膜物相向的高频电极、和与所述被成膜物连接的接地电极之间发生等离子体，
所述高频电极包括：
第1高频电极，与所述被成膜物的第1被成膜面相向；以及
第2高频电极，与所述被成膜物中的和所述第1被成膜面相反一侧的第2被成膜面相向，
在所述等离子体发生工序中，使得用于所述第1被成膜面的成膜的所述第1高频电极以及所述接地电极之间的等离子体、和用于所述第2被成膜面的成膜的所述第2高频电极以及所述接地电极之间的等离子体同时发生。
6.根据权利要求5所述的等离子体成膜方法，其特征在于，
包括位置调整工序，在该位置调整工序中，针对与所述第1高频电极所具备的第1电极面以及所述第2高频电极所具备的第2电极面垂直的方向，调整保持所述被成膜物的位置。
7.根据权利要求5或者6所述的等离子体成膜方法，其特征在于，
向所述第1高频电极和所述第2高频电极，供给相互不同的电平的高频电力。
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