JP4890313B2

JP4890313B2 - Plasma CVD equipment

Info

Publication number: JP4890313B2
Application number: JP2007086556A
Authority: JP
Inventors: 洋介神保; 智彦岡山; 謙次江藤; 貞次若松; 正志菊池
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2007-03-29
Filing date: 2007-03-29
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: JP2008244389A

Description

本発明は、真空処理装置内において基板を加熱する技術に関し、特に半導体装置・薄型ディスプレイ・太陽電池デバイス製造に使用されるプラズマＣＶＤによる膜形成プロセスにおける成膜基板の加熱技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for heating a substrate in a vacuum processing apparatus, and more particularly to a technique for heating a film formation substrate in a film formation process by plasma CVD used for manufacturing semiconductor devices, thin displays, and solar cell devices.

半導体装置・液晶ディスプレイ、プラズマテレビ、有機ＥＬ、電界放出型ディスプレイなど薄型ディスプレイ・薄膜シリコン太陽電池などのデバイスを製造する工程においては、各種薄膜を形成するプロセスがある。
このようなプロセスとしては、例えば、真空中で高周波電圧によってプラズマグロー放電を生成することで原料ガスを分解し基板表面に膜を堆積するプラズマＣＶＤ法がある（例えば、特許文献１〜３参照）。 In the process of manufacturing devices such as thin-film displays, thin film silicon solar cells such as semiconductor devices, liquid crystal displays, plasma televisions, organic ELs, field emission displays, etc., there are processes for forming various thin films.
As such a process, for example, there is a plasma CVD method in which a plasma glow discharge is generated by a high-frequency voltage in a vacuum to decompose a source gas and deposit a film on a substrate surface (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .

プラズマＣＶＤ法において成膜できる膜の種類は、使用する原料ガスの種類や組成によって様々のものが可能であるが、上述した半導体装置・薄型ディスプレイ、太陽電池等の技術分野で多く利用されているのは、アモルファスシリコン、窒化シリコン、酸化シリコンなどのシリコン化合物系の膜である。 Various types of films can be formed in the plasma CVD method depending on the type and composition of the source gas used, but are widely used in the technical fields such as the above-described semiconductor devices, thin displays, and solar cells. These are silicon compound films such as amorphous silicon, silicon nitride, and silicon oxide.

プラズマＣＶＤは、熱ＣＶＤに比べ低温で成膜が可能であるため、融点の低いガラス基板などを使用することができ、最近ではプラスティック系の材料を基板の材料に用いる試みもなされている。
プラズマＣＶＤで成膜する際の基板温度は材料にもよるが、５０〜５００℃の範囲とすることが一般的である。これは成膜する膜の分子結合や組成比を熱によって制御することにより膜特性を改善するのが目的である。 Since plasma CVD can form a film at a lower temperature than thermal CVD, a glass substrate having a low melting point can be used. Recently, an attempt has been made to use a plastic material as a substrate material.
The substrate temperature during film formation by plasma CVD depends on the material, but is generally in the range of 50 to 500 ° C. The purpose of this is to improve the film characteristics by controlling the molecular bonds and composition ratio of the film to be formed by heat.

プラズマＣＶＤのプロセスにおいては、基板に対するプラズマの照射だけでもわずかに基板温度は上昇するが、これだけでは成膜に必要な温度には足りないため、一般的には、温度制御可能なヒーターを有するサセプタ上に基板を載置することによって基板を所定温度に加熱する。 In the plasma CVD process, the substrate temperature slightly rises only by plasma irradiation on the substrate. However, this is not sufficient for the temperature required for film formation. Therefore, in general, a susceptor having a temperature-controllable heater is generally used. The substrate is heated to a predetermined temperature by placing the substrate thereon.

一般にプラズマＣＶＤは高電圧を利用してグロー放電を生成する。このためヒーターは同時に電極としての役割を兼ねる場合があり、その場合には、アルミニウム合金などの電気伝導の良い材料を使用する。 In general, plasma CVD uses a high voltage to generate glow discharge. For this reason, the heater may also serve as an electrode at the same time. In that case, a material having good electrical conductivity such as an aluminum alloy is used.

一方、ヒーターが電極の機能を必要としない場合には、ヒーターの材料としてセラミックなどの非導電材料を使用することができる。
ヒーターの発熱素線としてはニクロム線を使用し、このニクロム線に通電することでジュール熱によって発熱させる。 On the other hand, when the heater does not require the function of an electrode, a non-conductive material such as ceramic can be used as the heater material.
Nichrome wire is used as the heating element wire of the heater, and heat is generated by Joule heat by energizing the nichrome wire.

しかし、プラズマＣＶＤ装置では、前述したようにアルミニウム合金製のヒーターは高周波グロー放電の電極をも兼ねるため、アルミニウム材料とニクロム線はＤＣ絶縁する必要がある。 However, in the plasma CVD apparatus, since the aluminum alloy heater also serves as an electrode for high-frequency glow discharge as described above, the aluminum material and the nichrome wire must be DC-insulated.

図６（ａ）（ｂ）は、従来のアルミニウム合金製のヒーターの構成を示すものである。
従来のヒーター１００は、例えば、ニクロム線１０１を金属製鞘１０２（シース）の中に挿入し、ニクロム線１０１と金属製鞘１０２の間の空間にセラミック材料粉末１０３を充填し、金属製鞘１０２とニクロム線１０１をアルミニウム合金１０４からＤＣ絶縁するように構成している（このようなヒーター素線はシースヒーターと呼ばれる）。 6 (a) and 6 (b) show the configuration of a conventional aluminum alloy heater.
Conventional heater 100, for example, a nichrome wire 101 is inserted in a metal sheath 102 (sheath), filled with a ceramic material powder 103 into the space between the nichrome wire 101 and the metal sheath 102, the metal sheath 102 The nichrome wire 101 is DC-insulated from the aluminum alloy 104 (such a heater wire is called a sheath heater).

この場合、セラミック材料粉末１０３としては、酸化マグネシウムが使われることが多く、金属製鞘１０２の材料は、ステンレスやニッケル系耐熱合金やアルミニウム合金が使用される。ここで、鞘の材料に金属を用いる理由は、所望の形状に曲げたりすることができるためと、後述するように熱伝導を良くするためである。 In this case, magnesium oxide is often used as the ceramic material powder 103, and the material of the metal sheath 102 is stainless steel, nickel-based heat-resistant alloy, or aluminum alloy. Here, the reason for using a metal for the material of the sheath is that it can be bent into a desired shape and that heat conduction is improved as will be described later.

また、金属製鞘１０２の内部に発熱体となるニクロム線１０１とセラミック材料粉末１０３を充填せずに、外部の熱源によって加熱された流体、例えば水を流せば、使用流体の沸点以下の温度で金属製鞘１０２及びアルミニウム合金１０４を加熱することも可能である。 In addition, if a fluid heated by an external heat source, for example, water, is flowed without filling the inside of the metal sheath 102 with the nichrome wire 101 and the ceramic material powder 103 which are heating elements, the temperature is lower than the boiling point of the fluid used. It is also possible to heat the metal sheath 102 and the aluminum alloy 104.

ところで、金属製鞘１０２からの熱をアルミニウム合金１０４に効率良く伝達させるには、金属製鞘１０２の外周部分とアルミニウム合金１０４の間を隙間なく密着させる必要がある。これらの間に隙間ができると、熱伝導が悪くなって金属製鞘１０２内部で熱が篭ってしまい、ニクロム線１０１の温度がその融点を超えて断線してしまうなどの不良を発生させる。 Meanwhile, the heat from the metal sheath 102 to be efficiently transmitted to the aluminum alloy 104, it is necessary to contact without a gap between the outer peripheral portion and the aluminum alloy 104 metal sheath 102. If there is a gap between them, the heat conduction deteriorates, heat is generated inside the metal sheath 102, and a defect such as the temperature of the nichrome wire 101 exceeding its melting point is broken.

このように金属製鞘１０２の外周部分とアルミニウム合金１０４の密着性を確保することは信頼性を向上させるために極めて重要である。
従来、この密着性を良くするため、この種のヒーターでは、加熱環境下でアルミニウム合金をプレス処理する加熱プレス処理や、鋳造、摩擦撹拌接合などの技術を用いて製造されている。 It is very important to improve the reliability in this way to ensure adhesion of the outer peripheral portion and the aluminum alloy 104 metal sheath 102.
Conventionally, in order to improve the adhesion, this type of heater is manufactured by using a technique such as a heat press process in which an aluminum alloy is pressed in a heating environment, casting, friction stir welding, or the like.

その一方で、プラズマＣＶＤにおいて、成膜する膜の特性を基板成膜面全体で均一にするためには、成膜時の基板温度を全体的に均一にすることが重要である。
このため、従来技術では、基板の成膜面面積に対して充分大きな均一加熱面積を持ったヒーターを使用しており、例えば図７に示すように、基板１０５の成膜面面積より大きい加熱面積をもつヒーター１０６上に基板１０５を載置し接触させることによって基板１０５を加熱することが必須であった。 On the other hand, in plasma CVD, in order to make the characteristics of a film to be formed uniform over the entire surface of the substrate, it is important to make the substrate temperature uniform during film formation.
For this reason, in the prior art, a heater having a sufficiently large uniform heating area with respect to the film formation surface area of the substrate is used. For example, as shown in FIG. It was indispensable to heat the substrate 105 by placing the substrate 105 on the heater 106 having contact with the substrate and bringing it into contact therewith.

しかし、昨今、薄型ディスプレイの大型化や太陽電池の効率的生産のために、成膜する基板の面積増大が加速している。
液晶ディスプレイの製造では、短辺２ｍを超える長方形ガラス基板を使用した量産が開始され、現在では短辺３ｍ近い長方形ガラス基板の量産化が検討されている。
このため、従来、このような大型ガラス基板を加熱するためのヒーターも、このガラス基板の面積以上の大きさに製作する必要があった。 However, in recent years, the increase in the area of a substrate on which a film is formed has been accelerated in order to increase the size of a thin display and to efficiently produce solar cells.
In the manufacture of liquid crystal displays, mass production using a rectangular glass substrate with a short side of more than 2 m has started, and mass production of a rectangular glass substrate with a short side of about 3 m is currently under consideration.
For this reason, conventionally, a heater for heating such a large glass substrate also has to be manufactured in a size larger than the area of the glass substrate.

しかし、前述したような、シースヒーターの金属製鞘とアルミニウム合金の密着性向上の処理を行うためには、加熱式プレス炉や高圧炉などの大規模製造設備が必要であり、その結果、処理対象物の大きさと処理の特殊性から製造に必要なコストが大幅に上昇してしまうという問題があった。 However, in order to perform the treatment for improving the adhesion between the metal sheath of the sheath heater and the aluminum alloy as described above, a large-scale manufacturing facility such as a heating type press furnace or a high pressure furnace is required. There has been a problem that the cost required for manufacturing is significantly increased due to the size of the object and the particularity of processing.

また、アルミニウム合金など金属材料を加熱する際にはクリープ現象によって時間経過とともに形状が変形する問題があるが、基板が大型化すると、この現象が顕著にあらわれることがわかった。
さらに、大型基板を用い加熱しながら成膜等の種々の真空処理を行う装置においても、上述したような基板加熱時における加熱不均一及び製造コスト上昇等の問題が生じるようになってきている。
特許第３５６３０９２号公報特開平４−２３４１２１号公報特開平５−１６２９６号公報 Further, when a metal material such as an aluminum alloy is heated, there is a problem that the shape is deformed over time due to a creep phenomenon, but it has been found that this phenomenon becomes prominent when the substrate is enlarged.
Furthermore, even in an apparatus that performs various vacuum processes such as film formation while heating using a large substrate, problems such as heating non-uniformity and an increase in manufacturing cost as described above have arisen.
Japanese Patent No. 3563092 JP-A-4-234121 Japanese Patent Laid-Open No. 5-16296

本発明は上記従来技術の課題を考慮してなされたもので、その目的とするところは、矩形状の大型基板に対し、大型特殊設備を用いて製造される大型のヒーターを使用する必要がなく製造コスト削減が可能な真空処理技術を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、特に大型基板に対し、均一に加熱しつつ種々の真空処理を行うことが可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is that there is no need to use a large heater manufactured using a large special equipment for a rectangular large substrate. The object is to provide a vacuum processing technique capable of reducing the manufacturing cost.
Another object of the present invention is to provide a technique capable of performing various vacuum treatments while heating even a large substrate.

上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、真空槽内で矩形の基板に対してＣＶＤ法で成膜を行うプラズマＣＶＤ装置であって、前記真空槽内において上に前記基板を配置する基板配置部と、前記基板配置部に配置された基板全体を当該基板配置部を介して加熱する基板加熱手段とを備え、前記基板加熱手段が、前記基板配置部の基板配置領域より大きさの小さい複数のブロック状のヒーターがＸＹ方向に隣接するように配置構成されているものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板加熱手段が、前記基板配置部の基板配置領域より大きさが大きく、かつ、前記基板に対し全体的に密着して配置可能な金属製の基板配置加熱部材を有し、前記複数のヒーターによって前記基板配置加熱部材を全体的に加熱するように配置構成されているものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれか１項記載の発明において、前記複数のヒーターは、当該ヒーターの発熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されているものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の発明において、前記複数のヒーターは、当該ヒーターの位置を移動させることによって前記基板に対する加熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されているものである。
請求項５記載の発明は、請求項２乃至４のいずれか１項記載の発明において、前記複数のヒーターと前記基板配置加熱部材との間に絶縁性耐熱部が設けられているものである。
請求項６記載の発明は、請求項２乃至５のいずれか１項記載の発明において、前記基板配置部の前記基板配置加熱部材が、プラズマＣＶＤ装置の平行平板型の一対の放電電極のうち基板配置側の電極を兼用するように構成されているものである。
請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、原料ガスを導入可能な真空槽を有し、前記基板配置加熱部材に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加するように構成された電源供給部が設けられているものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a plasma CVD apparatus for forming a film on a rectangular substrate by a CVD method in a vacuum chamber, wherein the substrate is disposed on the substrate in the vacuum chamber. And a substrate heating unit that heats the entire substrate arranged in the substrate arrangement unit via the substrate arrangement unit, the substrate heating unit from the substrate arrangement region of the substrate arrangement unit A plurality of small block heaters are arranged and configured to be adjacent in the XY direction .
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the substrate heating means is larger in size than the substrate arrangement region of the substrate arrangement portion and can be arranged in close contact with the substrate. A substrate placement heating member made of metal and arranged and configured to heat the substrate placement heating member entirely by the plurality of heaters.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the plurality of heaters are configured such that the amount of heat generated by the heaters can be independently adjusted. .
According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the plurality of heaters can independently adjust a heating amount for the substrate by moving positions of the heaters. It is comprised as follows.
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 2 to 4, wherein an insulating heat-resistant portion is provided between the plurality of heaters and the substrate arrangement heating member.
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 2 to 5, wherein the substrate arrangement heating member of the substrate arrangement portion is a substrate among a pair of parallel plate type discharge electrodes of a plasma CVD apparatus. The arrangement side electrode is also used.
The invention according to claim 7 is the invention according to claim 6, further comprising a vacuum chamber into which the source gas can be introduced, and applying a low frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the substrate arrangement heating member. A configured power supply unit is provided.

本発明の場合、基板配置部の基板配置領域より大きさの小さい例えば分割ブロック状の複数のヒーターがＸＹ方向に隣接するように配置構成されていることから、大型一体状のヒーターを用いることなく、プラズマＣＶＤによる成膜時において、矩形状の大型基板の温度を全体的に均一にすることが可能になる。そして、本発明によれば、大型特殊設備を用いて製造される大型のヒーターを使用する必要がないので、種々の真空処理装置において製造コストを削減することができる。 In the case of the present invention, for example, a plurality of heaters in the form of divided blocks that are smaller in size than the substrate placement region of the substrate placement portion are arranged and configured adjacent to each other in the XY direction. , during film formation by flop plasma CVD, it is possible to entirely uniform temperature of rectangular large substrate. And according to this invention, since it is not necessary to use the large sized heater manufactured using a large special equipment, a manufacturing cost can be reduced in various vacuum processing apparatuses.

本発明において、基板加熱手段が、基板配置部の基板配置領域より大きさが大きく、かつ、基板を全体的に密着して配置可能な金属製の基板配置加熱部材を有し、複数のヒーターによって基板配置加熱部材を全体的に加熱するように配置構成すれば、隣り合う複数のヒーター同士の隙間や段差による温度格差を緩衝するとともに、基板配置加熱部材と基板との密着性を向上させて真空処理時の基板温度を全体的により均一にすることが可能になる。 In the present invention, the substrate heating means has a metal substrate arrangement heating member that is larger than the substrate arrangement area of the substrate arrangement portion and can be arranged in close contact with the substrate, and is provided by a plurality of heaters. if you arranged to heating the entire substrate disposed heating member, as well as cushioning the temperature difference due to gaps or steps of the plurality of heaters adjacent, to improve the adhesion to the substrate disposed heating member and the substrate vacuum The substrate temperature during processing can be made more uniform overall.

本発明において、複数のヒーターが、それぞれの発熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されている場合には、真空処理時の基板温度を全体的により均一にすることが可能になる。 In the present invention, when the plurality of heaters are configured so that the respective calorific values can be adjusted independently, the substrate temperature during vacuum processing can be made more uniform as a whole.

本発明において、当該ヒーターの位置を移動（例えば上下方向）させることによって基板に対する加熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されている場合には、基板配置加熱部材と各ヒーターとの密着性を向上させて真空処理時の基板温度を全体的により均一にすることが可能になる。 In the present invention, when the heating amount for the substrate can be adjusted independently by moving the position of the heater (for example, in the vertical direction), the adhesion between the substrate heating member and each heater is adjusted. As a result, the substrate temperature during vacuum processing can be made more uniform overall.

ところで、本発明者らは、前記基板配置部の前記基板配置加熱部材が、プラズマＣＶＤ装置の平行平板型の一対の放電電極のうち基板配置側の電極を兼用するように構成されている場合には、基板配置加熱部材に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加することによって、シャワープレートに高周波電圧をする従来技術と同等の成膜堆積が極めて効率的に可能になることを見出した。 By the way, the present inventors, when the substrate arrangement heating member of the substrate arrangement portion is configured to also serve as the electrode on the substrate arrangement side of the pair of parallel plate type discharge electrodes of the plasma CVD apparatus. Found that by applying a low-frequency AC voltage of 100 kHz or more and 1 MHz or less to the substrate arrangement heating member, film deposition equivalent to the conventional technique of applying a high-frequency voltage to the shower plate can be performed very efficiently. It was.

すなわち、従来技術では、放電電極間への印加電圧は１３．５６ＭＨｚなどの高周波であり、放電電極間距離が２０ｍｍ程度と間隔が狭く、両電極近傍の薄いシースを除き、電極間のほぼ全域でグロー放電が生成される。このためグロー放電で分解されたラジカル種は基板表面と対向電極表面にほぼ５０％ずつ堆積する。 That is, in the prior art, the applied voltage between the discharge electrodes is a high frequency such as 13.56 MHz, the distance between the discharge electrodes is as narrow as about 20 mm, and the gap between the electrodes is thin, except for a thin sheath near both electrodes. A glow discharge is generated. For this reason, radical species decomposed by glow discharge are deposited approximately 50% each on the substrate surface and the counter electrode surface.

一方、本発明のように、放電電極のうち基板配置電極への印加電圧を１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下にした場合、放電電極間の距離を広くすることによって、基板配置電極近傍にプラズマ放電が張り付く（偏在する）現象が見られる。その結果、本発明によれば、基板近傍のみにガス分解源であるプラズマが生成できるため、極めて効率的に基板表面に成膜材料の堆積を行うことができる。 On the other hand, when the applied voltage to the substrate arrangement electrode among the discharge electrodes is set to 100 kHz or more and 1 MHz or less as in the present invention, the plasma discharge sticks to the vicinity of the substrate arrangement electrode by increasing the distance between the discharge electrodes (unevenly distributed). Phenomenon). As a result, according to the present invention, plasma as a gas decomposition source can be generated only in the vicinity of the substrate, so that the film forming material can be deposited on the substrate surface very efficiently.

このように基板配置電極近傍にプラズマが張り付くのは、印加電圧の周波数が従来技術に比べて大幅に低いため放電電極間の距離が従来方式に比べ広くすることができること、また質量の大きいイオンも低周波数に追従して振動することが主な理由と考えている。 The reason why the plasma sticks in the vicinity of the substrate arrangement electrode in this way is that the frequency of the applied voltage is significantly lower than that of the conventional technology, so that the distance between the discharge electrodes can be made wider than that of the conventional method, and ions having a large mass can be obtained. The main reason is to vibrate following a low frequency.

さらに、印加電圧の周波数が従来の１３．５６ＭＨｚよりも１／１０以上低くなっていることから、定在波による電極面内電圧分布によるプラズマ不均一性の問題も皆無であり、放電電極間距離を広くすることができる。その結果、放電電極の物理的な歪みや僥みに対する許容値も従来技術と比較して大きくなり、最先端技術として３ｍ×３ｍサイズ以上の基板を用いるデバイス製造にも容易に対応が可能となる。 Furthermore, since the frequency of the applied voltage is 1/10 or more lower than the conventional 13.56 MHz, there is no problem of plasma nonuniformity due to the in-plane voltage distribution due to standing waves, and the distance between the discharge electrodes Can be widened. As a result, the allowable value for physical distortion and stagnation of the discharge electrode is larger than that of the prior art, and as a state-of-the-art technology, it is possible to easily cope with device manufacturing using a substrate of 3 m × 3 m size or more. .

本発明によれば、矩形状の大型基板に対し、大型特殊設備を用いて製造される大型のヒーターを使用する必要がなく製造コスト削減が可能な真空処理技術を提供することができる。
また、本発明によれば、特に大型基板に対し、均一に加熱しつつ種々の真空処理を行うことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is not necessary to use the large sized heater manufactured using a large special equipment with respect to a rectangular-shaped large board | substrate, and the vacuum processing technique which can reduce manufacturing cost can be provided.
In addition, according to the present invention, it is possible to perform various vacuum treatments while heating even a large substrate uniformly.

以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の実施の形態の概略断面構成図、図２は、本実施の形態におけるサセプタの構成を示す断面図である。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional configuration diagram of an embodiment of a plasma CVD apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional diagram illustrating a configuration of a susceptor in the present embodiment.

図１に示すように、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１は、真空排気系２０に接続され金属材料（アルミニウム等）から構成される真空槽２を有している。ここで、真空槽２は、接地電位となるようにその電位が設定されている。 1, the plasma CVD equipment 1 of this embodiment has a constructed vacuum chamber 2 from metallic material is connected to a vacuum exhaust system 20 (such as aluminum). Here, the potential of the vacuum chamber 2 is set to be the ground potential.

真空槽２内部の天井部分にはシャワーヘッド３が配置され、このシャワーヘッド３には、後述する真空槽２底部に設けられたサセプタ（基板配置部）５と対向するようにシャワープレート（放電電極）４が取り付けられている。このシャワープレート４には、多数の微細な放出口４ａが設けられている。 A shower head 3 is disposed on a ceiling portion inside the vacuum chamber 2, and a shower plate (discharge electrode) is disposed on the shower head 3 so as to face a susceptor (substrate arrangement portion) 5 provided at the bottom of the vacuum chamber 2 described later. ) 4 is attached. The shower plate 4 is provided with a number of fine discharge ports 4a.

なお、本実施の形態の場合、シャワープレート４は真空槽２に電気的に接続され接地電位に設定されるため、温水循環方式の他、電気的な加熱手段によって加熱するように構成することもできる。
そして、真空槽２は、その外部に設けられたガス供給系１１からシャワーヘッド３内部に原料ガス（例えば、ＳｉＨ₄）を供給するように構成されている。 In the case of the present embodiment, the shower plate 4 is electrically connected to the vacuum chamber 2 and set to the ground potential. Therefore, in addition to the hot water circulation method, the shower plate 4 may be configured to be heated by electric heating means. it can.
Then, the vacuum chamber 2, the outer shower from the gas supply system 11 provided in the head 3 inside the raw material gas (e.g., SiH ₄₎ is configured to supply.

なお、シャワーヘッド３内部には、同図に示すように、リフレクタ板１４が設けられている。
また、本実施の形態では、真空槽２の外部にフッ素ガス供給系１２と外部プラズマ源１３が設けられ、フッ素ガス供給系１２から供給されたフッ素ガスを外部プラズマ源１３で分解し、これによるフッ素ラジカルを、上述のシャワーヘッド３を介して真空槽２内の成膜空間に供給するように構成されている。 In addition, as shown in the figure, a reflector plate 14 is provided inside the shower head 3.
In the present embodiment, a fluorine gas supply system 12 and an external plasma source 13 are provided outside the vacuum chamber 2, and the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply system 12 is decomposed by the external plasma source 13. Fluorine radicals are configured to be supplied to the film forming space in the vacuum chamber 2 through the shower head 3 described above.

これは、シリコン系堆積物を昇華除去し、成膜空間の清浄性を保つためのものである。すなわち、この処理はシャワープレート４表面への堆積物が基板１０表面に剥がれ落ち、異物となることを防止することを主な目的としており、液晶ディスプレイの量産装置などにおいては、代表的には数枚〜１０数枚の基板を成膜処理する毎に行われる。
一方、真空槽２内部の底部には、基板１０を載置保持するサセプタ５が配置されている。 This is for removing the silicon-based deposits by sublimation and maintaining the cleanliness of the film formation space. That is, this treatment is mainly intended to prevent deposits on the surface of the shower plate 4 from being peeled off on the surface of the substrate 10 and becoming foreign matters. This is performed each time a film is formed on 10 to 10 or more substrates.
On the other hand, a susceptor 5 for placing and holding the substrate 10 is disposed at the bottom inside the vacuum chamber 2.

図２に示すように、本実施の形態のサセプタ５は、真空槽２の底面２ｂに設けられた基部６上に、基板配置領域より小さい分割型の複数（例えば、本例では、ＸＹ方向に３個づつ計９個に分割されている。）の分割ヒーター（ヒーター）７が設けられている。さらに、各分割ヒーター７上には、複数に配列された絶縁板（絶縁性耐圧部）８を介して、基板配置電極（放電電極の印加電極）を兼用する加熱ブロック（基板配置加熱部材）９が密着して設けられている。そして、これら分割ヒーター７、絶縁板８及び加熱ブロック９によって基板加熱手段７０が構成されている。 As shown in FIG. 2, the susceptor 5 of the present embodiment has a plurality of divided types smaller than the substrate arrangement region (for example, in the XY direction in this example) on the base 6 provided on the bottom surface 2b of the vacuum chamber 2. Divided heaters (heaters) 7 are provided. Further, a heating block (substrate arrangement heating member) 9 that also serves as a substrate arrangement electrode (application electrode for the discharge electrode) is provided on each divided heater 7 via a plurality of insulating plates (insulation pressure-resistant portions) 8. Are provided in close contact with each other. The divided heater 7, the insulating plate 8 and the heating block 9 constitute a substrate heating means 70.

本実施の形態の場合、各分割ヒーター７は、平板ブロック形状のシースヒーターからなり、アルミニウム合金からなる本体内にニクロム線７ａが配設されて構成されている。
そして、各分割ヒーター７に対しては例えば真空槽２外部に設けられた直流又は交流電源からなる電源３３から所定の電圧が供給され、それぞれ個別に温度調整が可能になっている。 In the case of the present embodiment, each divided heater 7 is composed of a flat block-shaped sheath heater, and is configured by disposing nichrome wire 7a in a main body made of an aluminum alloy.
A predetermined voltage is supplied to each of the divided heaters 7 from a power source 33 including a DC or AC power source provided outside the vacuum chamber 2, for example, and the temperature can be adjusted individually.

また、各分割ヒーター７を支持する基部６は、例えば真空槽２との間にシムなどの調整部材（図示せず）を介在させることにより、それぞれ高さが微調整できるように構成され、これにより各分割ヒーター７の上面の高さ位置が同一にできるようになっている。なお、分割ヒーター７同士は、加熱ブロック９で基板１０への伝達が均一化されるので若干の隙間があってもよい。 In addition, the base 6 that supports each of the divided heaters 7 is configured so that the height can be finely adjusted by interposing an adjusting member (not shown) such as a shim between the vacuum chamber 2 and the like, for example. Thus, the height position of the upper surface of each divided heater 7 can be made the same. It should be noted that the divided heaters 7 may have a slight gap since the transmission to the substrate 10 is made uniform by the heating block 9.

さらに、本実施の形態では、加熱ブロック９は、載置される基板１０の大きさより大きくなるように例えば矩形平板状に形成されている。この場合、加熱ブロック９の厚さは各領域において一定となるように構成され、その上面が平坦に形成されている。 Further, in the present embodiment, the heating block 9 is formed in, for example, a rectangular flat plate shape so as to be larger than the size of the substrate 10 to be placed. In this case, the thickness of the heating block 9 is configured to be constant in each region, and the upper surface thereof is formed flat.

本発明の場合、特に限定されることはないが、耐熱性、及び成膜材料に含有されるフッ素による腐食が少ない観点からは、絶縁板８の材料としては、例えば、アルミナ（酸化アルミニウム）や酸化イットリウムを用いることが好ましい。 In the case of the present invention, although not particularly limited, from the viewpoint of heat resistance and less corrosion due to fluorine contained in the film forming material, examples of the material of the insulating plate 8 include alumina (aluminum oxide) and It is preferable to use yttrium oxide.

この場合、基板１０の加熱温度との関係にもよるが、基板１０への熱伝導効率等を考慮すると、絶縁板８の厚さは、５〜１０ｍｍに設定することが好ましい。すなわち、絶縁板８の厚さが１０ｍｍより大きくなると、基板１０に対する熱伝導効率が悪くなるおそれがある。他方、絶縁板８の厚さが５ｍｍより薄くなると、静電容量の増大に起因する電力のロスの問題や、取り扱い時における破損の問題が発生するおそれがある。 In this case, although depending on the relationship with the heating temperature of the substrate 10, it is preferable to set the thickness of the insulating plate 8 to 5 to 10 mm in consideration of the heat conduction efficiency to the substrate 10 and the like. That is, when the thickness of the insulating plate 8 is greater than 10 mm, the heat conduction efficiency with respect to the substrate 10 may be deteriorated. On the other hand, when the thickness of the insulating plate 8 is less than 5 mm, there may be a problem of power loss due to an increase in capacitance and a problem of damage during handling.

また、本発明の場合、特に限定されることはないが、良好な熱伝導、低抵抗、高腐食耐性の観点からは、加熱ブロック９の材料としては、例えば、アルミニウム合金を用いることが好ましい。 In the present invention, although not particularly limited, it is preferable to use, for example, an aluminum alloy as the material of the heating block 9 from the viewpoint of good heat conduction, low resistance, and high corrosion resistance.

ところで、本実施の形態の場合、加熱ブロック９は、交流電源３１及びこれに対応する整合器３２の組み合わせからなる電源供給部３０に接続され、この電源供給部３０から加熱ブロック９に対して後述する低周波交流電圧を印加するようになっている。
そして、本実施の形態の場合、放電電極のうち電圧を印加する電極に対する電圧の周波数が従来のＭＨｚ帯からｋＨｚ帯に低下させるようにしており、これにより、従来技術に比べて放電電極間の距離は大きくなっている。 By the way, in the case of the present embodiment, the heating block 9 is connected to a power supply unit 30 comprising a combination of an AC power supply 31 and a matching unit 32 corresponding thereto, and the heating block 9 will be described later from the power supply unit 30. A low frequency alternating voltage is applied.
In the case of the present embodiment, the frequency of the voltage with respect to the electrode to which the voltage is applied among the discharge electrodes is decreased from the conventional MHz band to the kHz band. The distance is getting bigger.

この場合、特に限定されることはないが、後述する１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加する条件においては、放電電極であるシャワープレート４と加熱ブロック９とを、３０〜１５０ｍｍのほぼ平行間隔に設定することが好ましい。 In this case, although not particularly limited, the shower plate 4 that is the discharge electrode and the heating block 9 are approximately parallel to each other in the range of 30 to 150 mm under the condition of applying a low-frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz described later. It is preferable to set the interval.

このような構成を有する本実施の形態の成膜装置１を用いて基板１０表面に薄膜を形成するには、真空排気系２０を動作させ、真空槽２内を真空雰囲気にした後、この真空雰囲気を維持したまま以下に示すようにサセプタ５の加熱ブロック９上に基板１０を載置保持させる。
そして、ガス供給系１１からシャワーヘッド３の内部空間に原料ガスを供給し、シャワープレート４の放出口４ａから放出された原料ガス４０を基板１０に向って導くようにする。 In order to form a thin film on the surface of the substrate 10 using the film forming apparatus 1 of the present embodiment having such a configuration, the vacuum evacuation system 20 is operated and the vacuum chamber 2 is evacuated to a vacuum atmosphere. While maintaining the atmosphere, the substrate 10 is placed and held on the heating block 9 of the susceptor 5 as shown below.
Then, the source gas is supplied from the gas supply system 11 to the interior space of the shower head 3, and the source gas 40 discharged from the discharge port 4 a of the shower plate 4 is guided toward the substrate 10.

本発明の場合、特に限定されることはないが、アモルファスシリコン膜を形成する場合、汎用性の観点からは、シリコンを含有する原料ガスとしては、ＳｉＨ₄（モノシラン）ガス、Ｓｉ₂Ｈ₆（ジシラン）ガス、これらに水素（Ｈ₂）ガスを添加したガスを単独又は混合して用いることができる。 In the present invention, although not particularly limited, when an amorphous silicon film is formed, from the viewpoint of versatility, as a raw material gas containing silicon, SiH ₄ (monosilane) gas, Si ₂ H ₆ ( Disilane) gas, or gas obtained by adding hydrogen (H ₂ ) gas thereto can be used alone or in combination.

この他にも、シリコン窒化膜を形成する場合には、ＳｉＨ₄とＮＨ₃（アンモニア）、シリコン酸化膜を形成する場合には、ＳｉＨ₄とＮ₂Ｏ（二酸化窒素）若しくはＳｉＨ₄とＯ₂（酸素）若しくはＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）とＯ₂（酸素）を用いてことができる。 In addition, when a silicon nitride film is formed, SiH ₄ and NH ₃ (ammonia), and when a silicon oxide film is formed, SiH ₄ and N ₂ O (nitrogen dioxide) or SiH ₄ and O _{2 are used.} (Oxygen) or TEOS (tetraethoxysilane) and O ₂ (oxygen) can be used.

また、上述した原料ガスに希釈ガス（例えば、Ａｒ、Ｎ₂）を添加したガスを用いることもできる。
なお、モノシランガスに対する水素ガスの流量を十分に大きく（１０倍以上）すると、微結晶のシリコン薄膜を形成できることが本発明者らによって確認されている。 A gas obtained by adding a dilution gas (for example, Ar, N ₂ ) to the above-described source gas can also be used.
It has been confirmed by the present inventors that a microcrystalline silicon thin film can be formed by sufficiently increasing the flow rate of hydrogen gas relative to monosilane gas (10 times or more).

一方、本発明によって、ＳｉＨ₄とＨ₂から得られるアモルファスシリコン膜は、真性半導体の特性を示す。
このため、例えば、シリコン太陽電池を作成する場合等において、原料ガスにボロン（ホウ素）を添加すれば、ｐ型シリコン半導体層を形成することができる。
また、原料ガスにリンを添加すれば、ｎ型シリコン半導体層を形成することができる。 On the other hand, the amorphous silicon film obtained from SiH ₄ and H _{2 according} to the present invention exhibits intrinsic semiconductor characteristics.
Thus, for example, in a case such as to create a silicon solar cell, if added boron (boron) in the raw material gas, it is possible to form a p-type silicon semiconductor layer.
Also, if phosphorus is added to the raw material gas, it is possible to form the n-type silicon semiconductor layer.

本実施の形態の場合、特に限定されることはないが、放電安定性、及び得られる成膜速度向上の観点からは、原料ガス４０を導入した状態で、真空槽２内の圧力を、１０Ｐａ〜５００Ｐａに設定することが好ましく、より好ましくは、５０Ｐａ〜１３３Ｐａである。
そして、この雰囲気下で電源供給部３０を起動し、真空槽２内のシャワープレート４を接地電位に置いた状態で、加熱ブロック９に対して電源供給部３０から低周波交流電圧を印加する。 In the case of the present embodiment, although not particularly limited, from the viewpoint of improving the discharge stability and the obtained film formation rate, the pressure in the vacuum chamber 2 is set to 10 Pa with the source gas 40 being introduced. It is preferable to set to ˜500 Pa, and more preferably 50 Pa to 133 Pa.
And the power supply part 30 is started in this atmosphere, and the low frequency alternating voltage is applied from the power supply part 30 with respect to the heating block 9 in the state which put the shower plate 4 in the vacuum chamber 2 in ground potential.

本実施の形態では、上述したように、加熱ブロック９に対する印加電圧の周波数を１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下にする。
この場合、印加電圧の周波数が１００ｋＨｚより小さいと、放電電極間においてグロー放電が生成しにくくなる。 In the present embodiment, as described above, the frequency of the applied voltage to the heating block 9 is set to 100 kHz or more and 1 MHz or less.
In this case, if the frequency of the applied voltage is less than 100 kHz, it is difficult to generate glow discharge between the discharge electrodes.

他方、印加電圧の周波数が１ＭＨｚより大きいと、後述する加熱ブロック９近傍にプラズマ放電が張り付く（偏在する）現象が起こりにくくなる。
そして、このような電圧の印加により、シャワープレート４の放出口４ａから放出された原料ガス４０は、加熱ブロック９をカソードとしシャワープレート４をアノードとする容量結合方式（ＣＣＰ方式）のグロー放電現象が発生し、これにより真空槽２内の加熱ブロック９及びシャワープレート４間の空間において原料ガス４０が活性化する。 On the other hand, if the frequency of the applied voltage is higher than 1 MHz, a phenomenon in which plasma discharge sticks (is unevenly distributed) in the vicinity of the heating block 9 described later is less likely to occur.
The source gas 40 discharged from the discharge port 4a of the shower plate 4 by applying such a voltage causes a glow discharge phenomenon of a capacitive coupling method (CCP method) using the heating block 9 as a cathode and the shower plate 4 as an anode. As a result, the source gas 40 is activated in the space between the heating block 9 and the shower plate 4 in the vacuum chamber 2.

ここで、基板１０は、分割ヒーター７から絶縁板８及び加熱ブロック９を介して予め所定温度（２００〜４５０℃）に加熱されており、活性化した原料ガス４０が基板１０表面に到達すると、加熱によってこの原料ガス４０が反応し、基板１０表面に反応生成物が堆積する。 Here, the substrate 10 is heated to a predetermined temperature (200 to 450 ° C.) in advance from the split heater 7 through the insulating plate 8 and the heating block 9, and when the activated source gas 40 reaches the surface of the substrate 10, The source gas 40 reacts by heating, and a reaction product is deposited on the surface of the substrate 10.

そして、例えば原料ガス４０がシリコン含有ガス（例えば、ＳｉＨ₄）と希釈ガス（例えば、Ｈ₂）とを有する場合には、反応生成物として多量の水素を含有したシリコンが基板１０表面に堆積してアモルファスシリコン膜が形成される。 For example, when the source gas 40 includes a silicon-containing gas (for example, SiH ₄ ) and a dilution gas (for example, H ₂ ), silicon containing a large amount of hydrogen as a reaction product is deposited on the surface of the substrate 10. Thus, an amorphous silicon film is formed.

図３（ａ）（ｂ）は、本実施の形態の放電原理を示す説明図であり、図３（ａ）は、印加電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加した場合を示すもの、図３（ｂ）は、印加電極に１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波電圧を印加した場合を示すものである。 3A and 3B are explanatory views showing the discharge principle of the present embodiment, and FIG. 3A shows a case where a high frequency voltage of 13.56 MHz is applied to the application electrode. (B) shows the case where the low frequency voltage of 100 kHz or more and 1 MHz or less is applied to an application electrode.

図３（ａ）に示すように、印加電極である加熱ブロック９への印加電圧が高周波（１３．５６ＭＨｚ等）の場合は、加熱ブロック９と対向電極であるシャワープレート４間のほぼ全領域でグロー放電が生成される。このためグロー放電で分解されたラジカル種５０ａは基板１０の表面とシャワープレート４の表面にそれぞれほぼ同量である５０％程度の堆積がなされる。 As shown in FIG. 3A, when the applied voltage to the heating block 9 that is the application electrode is a high frequency (such as 13.56 MHz), in almost the entire region between the heating block 9 and the shower plate 4 that is the counter electrode. A glow discharge is generated. For this reason, the radical species 50a decomposed by the glow discharge is deposited on the surface of the substrate 10 and the surface of the shower plate 4 at approximately the same amount of about 50%.

一方、本実施の形態のように、印加電極である加熱ブロック９への印加電圧を低周波（１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下）にした場合には、加熱ブロック９近傍にグロー放電によるプラズマが加熱ブロック９側に偏在し、これにより、図３（ｂ）に示すように、加熱ブロック９近傍にラジカル種５０ｂが張り付く現象が見られる。 On the other hand, when the voltage applied to the heating block 9 that is the application electrode is set to a low frequency (100 kHz or more and 1 MHz or less) as in the present embodiment, plasma due to glow discharge is generated near the heating block 9 on the heating block 9 side. Thus, as shown in FIG. 3B, a phenomenon in which the radical species 50 b stick to the vicinity of the heating block 9 is observed.

このように印加電極である加熱ブロック９近傍にプラズマが偏在するのは、印加電圧の周波数が従来技術に比べて大幅に低いため放電電極間の距離が従来方式に比べ広くなること、また質量の大きいイオンも追従可能な低周波数でありイオンも振動すること等がその理由であると考えている。 The reason why the plasma is unevenly distributed in the vicinity of the heating block 9 as the application electrode is that the frequency of the applied voltage is significantly lower than that of the prior art, so that the distance between the discharge electrodes is wider than that of the conventional method, and the mass It is thought that the reason is that the ion is vibrated at a low frequency that large ions can follow.

このように、本実施の形態のように加熱ブロック９に低周波電圧を印加することにより、基板１０近傍のみにガス分解源であるプラズマが生成できるため、極めて効率的に基板１０表面に堆積を行うことができる。 As described above, by applying a low-frequency voltage to the heating block 9 as in the present embodiment, plasma as a gas decomposition source can be generated only in the vicinity of the substrate 10, so that deposition on the surface of the substrate 10 is extremely efficiently performed. It can be carried out.

また、本実施の形態によれば、加熱ブロック９近傍へのプラズマの張り付きにより、成膜材料の堆積が基板１０表面に対して積極的に行われることから、原料ガス４０噴出に起因する電極部分や真空槽２内壁への成膜材料の付着の削減が可能になる。 Further, according to the present embodiment, the deposition of the film forming material is actively performed on the surface of the substrate 10 due to the adhesion of the plasma in the vicinity of the heating block 9, so that the electrode portion resulting from the ejection of the source gas 40 In addition, it is possible to reduce adhesion of the film forming material to the inner wall of the vacuum chamber 2.

このため、デバイス量産装置で従来行われていたＮＦ₃など温暖化ガスを使用した内部クリーニング作業の時間及び温暖化ガスの消費量が大幅に削減でき、地球環境悪化防止への貢献及び装置の運転費用の削減につながる。 For this reason, the time required for internal cleaning using warming gas such as NF ₃ and the consumption of warming gas, which has been conventionally performed in device mass production equipment, can be greatly reduced, contributing to prevention of deterioration of the global environment and operation of the equipment. This leads to cost reduction.

さらに、印加電圧の周波数が従来の１３．５６ＭＨｚよりも１／１０以上低くなっていることから、定在波による電極面内電圧分布によるプラズマ不均一性の問題も皆無であり、上述したように、放電電極（加熱ブロック９とシャワープレート４）間の距離を広くすることができる。その結果、放電電極の物理的な歪みや僥みに対する許容値も従来技術と比較して大きくなり、最先端技術として３ｍ×３ｍサイズ以上の基板を用いるデバイス製造にも容易に対応が可能となる。 Furthermore, since the frequency of the applied voltage is 1/10 or more lower than the conventional 13.56 MHz, there is no problem of plasma nonuniformity due to the in-plane voltage distribution due to standing waves, as described above. The distance between the discharge electrodes (the heating block 9 and the shower plate 4) can be increased. As a result, the allowable value for physical distortion and stagnation of the discharge electrode is larger than that of the prior art, and as a state-of-the-art technology, it is possible to easily cope with device manufacturing using a substrate of 3 m × 3 m size or more. .

加えて、本実施の形態の場合、サセプタ５（加熱ブロック９）の基板配置領域より大きさの小さい分割型の複数の分割ヒーター７が隣接するように配置構成されていることから、大型のヒーターを用いることなく、プラズマＣＶＤによる成膜時に基板１０の温度を全体的に均一にすることが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、大型特殊設備を用いて製造される大型のヒーターを使用する必要がないので、装置の製造コストを削減することができる。 In addition, in the case of the present embodiment, since a plurality of split-type split heaters 7 smaller in size than the substrate layout region of the susceptor 5 (heating block 9) are arranged adjacent to each other, a large heater It is possible to make the temperature of the substrate 10 uniform throughout the film formation by plasma CVD without using. As a result, according to the present embodiment, it is not necessary to use a large heater manufactured using a large special facility, so that the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.

特に、本実施の形態では、基板加熱手段７０が、サセプタ５の基板配置領域より大きさが大きく、かつ、基板を全体的に密着して配置可能な金属製の加熱ブロック９を有し、複数の分割ヒーター７によって加熱ブロック９を全体的に加熱するように配置構成されているので、隣り合う複数の分割ヒーター７同士に隙間や段差による温度格差を緩衝するとともに、加熱ブロック９と基板１０との密着性を向上させて成膜時の基板１０の温度を全体的により均一にすることができる。 In particular, in the present embodiment, the substrate heating means 70 has a metal heating block 9 that is larger than the substrate arrangement region of the susceptor 5 and that can be placed in close contact with the substrate. Since the heating block 9 is arranged and configured to be entirely heated by the divided heater 7, a temperature difference due to a gap or a step is buffered between the adjacent divided heaters 7, and the heating block 9 and the substrate 10 are Thus, the temperature of the substrate 10 during film formation can be made more uniform as a whole.

また、本実施の形態では、複数の分割ヒーター７が、それぞれの発熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されているので、成膜時の基板１０の温度を全体的により均一にすることが可能になる。
さらに、本実施の形態では、分割ヒーター７の位置を上下方向に移動させることによって基板１０に対する加熱量をそれぞれ独立して微調整できるように構成されているので、加熱ブロック９と各分割ヒーター７との密着性を向上させて成膜時の基板１０の温度を全体的により均一にすることができる。 Further, in the present embodiment, the plurality of divided heaters 7 are configured so that the respective calorific values can be adjusted independently, so that the temperature of the substrate 10 during film formation is made more uniform overall. Is possible.
Furthermore, in the present embodiment, the heating block 9 and each of the divided heaters 7 are configured so that the heating amount for the substrate 10 can be finely adjusted independently by moving the position of the divided heater 7 in the vertical direction. The temperature of the substrate 10 during film formation can be made more uniform overall.

図４は、本発明に係る真空処理装置の他の実施の形態を示す概略断面構成図、図５は、同実施の形態におけるサセプタの構成を示す断面図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分については、同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the vacuum processing apparatus according to the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view showing the structure of the susceptor in the same embodiment. Corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

図４に示すように、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１Ａは、高周波電圧印加型のもので、真空フランジ２０ａと真空チャンバー２０ｂからなる真空槽２を有している。ここで、真空フランジ２０ａは、絶縁フランジ２０ｃによって接地電位に対してフローティング状態にされている。
真空槽２内部の天井部分にはシャワーヘッド３が配置されシャワーヘッド３にはシャワープレート４が取り付けられている。 As shown in FIG. 4, the plasma CVD apparatus 1A of the present embodiment is of a high frequency voltage application type and has a vacuum chamber 2 composed of a vacuum flange 20a and a vacuum chamber 20b. Here, the vacuum flange 20a is in a floating state with respect to the ground potential by the insulating flange 20c.
A shower head 3 is disposed on the ceiling portion inside the vacuum chamber 2, and a shower plate 4 is attached to the shower head 3.

一方、真空槽２内部の底部には、基板１０を載置保持するサセプタ５Ａが配置されている。なお、サセプタ５Ａには、上述した分割ヒーター７と加熱ブロック９が設けられている。
また、真空槽２の外部には、ガス供給系１１が配置され、このガス供給系１１からシャワーヘッド４内部に原料ガスを供給するように構成されている。 On the other hand, a susceptor 5 </ b> A for placing and holding the substrate 10 is disposed at the bottom inside the vacuum chamber 2. The susceptor 5A is provided with the above-described split heater 7 and heating block 9.
In addition, a gas supply system 11 is disposed outside the vacuum chamber 2 and is configured to supply a source gas from the gas supply system 11 into the shower head 4.

一方、本実施の形態では、高周波電源３２Ａ及びこれに対応する整合器３１Ａの組み合わせからなる電源供給部３０Ａが設けられている。この電源供給部３０Ａは、真空フランジ２０ａの本体の中心１点を介してシャワーヘッド３に接続され更にシャワープレート４に接続されている。 On the other hand, in the present embodiment, a power supply unit 30A comprising a combination of a high frequency power supply 32A and a matching unit 31A corresponding thereto is provided. The power supply unit 30A is connected to the shower head 3 through one central point of the main body of the vacuum flange 20a and is further connected to the shower plate 4.

さらに、図５に示すように、本実施の形態では、上述した絶縁板８は設けられておらず、基板配置電極（放電電極の印加電極）を兼用する加熱ブロック９が各分割ヒーター７上に密着して設けられている。
なお、本実施の形態では、シャワープレート４に高周波電圧を印加することから、シャワープレート４と加熱ブロック９との間の距離が１０〜３０ｍｍと狭くなるように構成されている。 Furthermore, as shown in FIG. 5, in the present embodiment, the insulating plate 8 described above is not provided, and a heating block 9 that also serves as a substrate arrangement electrode (an application electrode of a discharge electrode) is provided on each divided heater 7. It is closely attached.
In addition, in this Embodiment, since the high frequency voltage is applied to the shower plate 4, it is comprised so that the distance between the shower plate 4 and the heating block 9 may become narrow with 10-30 mm.

このプラズマＣＶＤ装置１Ａを用いて基板１０表面に薄膜を形成するには、真空排気系２０を動作させ、真空槽２内を真空雰囲気にした後、この真空雰囲気を維持したまま基板１０をサセプタ５Ａ上に保持させる。そして、上述したように、放出口４ａから放出された原料ガス４０を基板１０に向って放出する。
さらに、電源供給部３０Ａを起動し、加熱ブロック９と真空槽２とを接地電位に置いた状態で、真空フランジ２０ａを介してシャワープレート４に高周波電圧を印加する。 In order to form a thin film on the surface of the substrate 10 using this plasma CVD apparatus 1A, the evacuation system 20 is operated, the inside of the vacuum chamber 2 is made a vacuum atmosphere, and then the substrate 10 is held in the susceptor 5A while maintaining this vacuum atmosphere. Hold on. Then, as described above, the source gas 40 discharged from the discharge port 4 a is discharged toward the substrate 10.
Further, the power supply unit 30A is activated, and a high frequency voltage is applied to the shower plate 4 via the vacuum flange 20a with the heating block 9 and the vacuum chamber 2 placed at the ground potential.

この状態では、基板１０は加熱ブロック９によって予め所定温度に加熱されており、活性化した原料ガス４０が基板１０表面に到達すると、加熱によって原料ガス４０が反応し、基板１０表面に反応生成物が堆積する。 In this state, the substrate 10 is preheated to a predetermined temperature by the heating block 9, and when the activated source gas 40 reaches the surface of the substrate 10, the source gas 40 reacts by heating and a reaction product is formed on the surface of the substrate 10. Accumulates.

このような構成を有する本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様に、大型のヒーターを用いることなくプラズマＣＶＤによる成膜時に基板１０の温度を全体的に均一にすることが可能になるとともに、装置の製造コストを削減することができる。
その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。 Also in this embodiment having such a configuration, the temperature of the substrate 10 can be made uniform as a whole at the time of film formation by plasma CVD without using a large heater, as in the above-described embodiment. At the same time, the manufacturing cost of the apparatus can be reduced.
Since other configurations and operational effects are the same as those of the above-described embodiment, detailed description thereof is omitted.

なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、図４及び図５に示すシャワープレート４側に高周波電圧を印加する実施の形態においては、加熱ブロック９はグロー放電の接地電極であったため、分割ヒーター７上に直接加熱ブロック９を配置するようにしたが、加熱ブロック９を高電圧印加電極にする場合には、図１及び図２に示す低周波電圧を印加する実施の形態の同様に、加熱ブロック９と分割ヒーター７の間に上述した絶縁板８を介在させて加熱ブロック９と分割ヒーター７間をＤＣ絶縁すればよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made.
For example, in the embodiment in which a high-frequency voltage is applied to the shower plate 4 side shown in FIGS. 4 and 5, the heating block 9 is a glow discharge ground electrode, so the heating block 9 is directly disposed on the divided heater 7. However, in the case where the heating block 9 is used as a high voltage application electrode, the low frequency voltage shown in FIGS. 1 and 2 is applied between the heating block 9 and the divided heater 7 as described above. What is necessary is just to carry out DC insulation between the heating block 9 and the division | segmentation heater 7 by interposing the insulating board 8 which did.

また、上述の実施の形態では、放電電極を水平に配置するようにしたが、本発明はこれに限られず、放電電極を傾斜させたり鉛直方向に向けることも可能である。
さらに、本発明において「基板」とは、平板状のガラス基板のみを示すものではなく、種々の形状・材質の成膜対象物を意味するものである。 In the above-described embodiment, the discharge electrodes are arranged horizontally. However, the present invention is not limited to this, and the discharge electrodes can be inclined or directed in the vertical direction.
Further, in the present invention, the “substrate” does not indicate only a flat glass substrate, but means film formation objects having various shapes and materials.

さらにまた、本発明は太陽電池用のアモルファスシリコン膜の形成のみならず、種々の膜をプラズマＣＶＤによって形成する場合に適用することができるものである。
加えて、本発明は、プラズマＣＶＤのみならず、例えば、スパッタリング、エッチング等の種々の真空処理を行う場合にも適用することができるものである。 Furthermore, the present invention can be applied not only to the formation of an amorphous silicon film for solar cells but also to the formation of various films by plasma CVD.
In addition, the present invention can be applied not only to plasma CVD but also to various vacuum processes such as sputtering and etching.

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
ここでは、プラズマＣＶＤによる成膜において、面積２２００×２４００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板を加熱する場合を例にとって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
Here, a case where a glass substrate having an area of 2200 × 2400 mm and a thickness of 0.7 mm is heated in film formation by plasma CVD will be described as an example.

この面積の基板を加熱する場合、加熱面積は２４００×２６００ｍｍが必要である。
アルミニウム合金製のヒーターブロックは、加熱積に対し４分割となるように設計した。各々の面積は、６００×６５０ｍｍである。
また、加熱ブロックもアルミニウム合金性で作製し、面積２４００×２６００ｍｍ、厚み５０ｍｍとした。
そして、上述のヒーターブロック４台を加熱面がほぼ平坦になるように並べ、その上にアルミニウム合金からなる加熱ブロックを配置した。
各々のヒーターブロックには熱電対を取り付け、その熱電対で計測した温度をモニターしながら、基板加熱手段の出力を調整した。 When heating a substrate having this area, the heating area needs to be 2400 × 2600 mm.
The aluminum alloy heater block was designed to be divided into four parts for the heating product. Each area is 600 × 650 mm.
The heating block was also made of aluminum alloy and had an area of 2400 × 2600 mm and a thickness of 50 mm.
Then, the four heater blocks described above were arranged so that the heating surfaces were substantially flat, and a heating block made of an aluminum alloy was disposed thereon.
A thermocouple was attached to each heater block, and the output of the substrate heating means was adjusted while monitoring the temperature measured by the thermocouple.

このような構成において、成膜空間を真空状態とし、各ヒーターブロックの温度を３８０℃に調整した。このとき、加熱ブロックの表面温度は、３７０℃となり、ガラス基板の表面温度は３５０℃となった。 In such a configuration, the film formation space was evacuated and the temperature of each heater block was adjusted to 380 ° C. At this time, the surface temperature of the heating block was 370 ° C., and the surface temperature of the glass substrate was 350 ° C.

成膜空間にモノシランガスと水素ガスを導入し、成膜空間の圧力を１３０Ｐａに調整した。
このとき、ガラス基板温度は３６０℃まで上昇し、安定化した。
これは成膜空間の圧力が上がったことで、ヒーターブロック／加熱ブロック間、加熱ブロック間／ガラス基板間の熱伝導が向上して良好になったためである。 Monosilane gas and hydrogen gas were introduced into the film formation space, and the pressure in the film formation space was adjusted to 130 Pa.
At this time, the glass substrate temperature rose to 360 ° C. and stabilized.
This is because the heat conduction between the heater block / heating block and between the heating block / glass substrate is improved and improved due to the increased pressure in the film formation space.

その後、シャワープレート側の電極に高電圧を印加して、グロー放電を発生させ、基板上にプラズマＣＶＤによる成膜を行った。
得られたアモルファスシリコンは、ヒーターブロック分割の影響は全くなかった。 Thereafter, a high voltage was applied to the electrode on the shower plate side to generate glow discharge, and a film was formed on the substrate by plasma CVD.
The obtained amorphous silicon was not affected at all by the heater block division.

本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の実施の形態の概略断面構成図Schematic cross-sectional view of the form status of implementation of the plasma CVD apparatus according to the present invention 同実施の形態におけるサセプタの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the susceptor in the embodiment （ａ）（ｂ）：同実施の形態における放電原理を示す説明図(A) (b): Explanatory drawing which shows the discharge principle in the same embodiment 本発明に係る真空処理装置の他の実施の形態の概略断面構成図Schematic cross-sectional configuration diagram of another embodiment of a vacuum processing apparatus according to the present invention 同実施の形態におけるサセプタの構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of the susceptor in the embodiment シースヒーターの概略構成を示す横断面図Cross-sectional view showing schematic configuration of sheath heater シースヒーターの概略構成を示す縦断面図Longitudinal sectional view showing the schematic configuration of the sheath heater

１…プラズマＣＶＤ装置２…真空槽３…シャワーヘッド４…シャワープレート（放電電極）５…サセプタ（基板配置部）７…分割ヒーター（ヒーター）８…絶縁板（絶縁性耐圧部）９…加熱ブロック（放電電極、基板配置加熱部材）１１…ガス供給系３０…電源供給部３１…交流電源４０…原料ガス７０…基板加熱手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma CVD apparatus 2 ... Vacuum chamber 3 ... Shower head 4 ... Shower plate (discharge electrode) 5 ... Susceptor (substrate arrangement | positioning part) 7 ... Divided heater (heater) 8 ... Insulating plate (insulation pressure-resistant part) 9 ... Heating block (Discharge electrode, substrate arrangement heating member) 11 ... gas supply system 30 ... power supply unit 31 ... AC power supply 40 ... source gas 70 ... substrate heating means

Claims

真空槽内で矩形の基板に対してＣＶＤ法で成膜を行うプラズマＣＶＤ装置であって、
前記真空槽内において上に前記基板を配置する基板配置部と、
前記基板配置部に配置された基板全体を当該基板配置部を介して加熱する基板加熱手段とを備え、
前記基板加熱手段が、前記基板配置部の基板配置領域より大きさの小さい複数のブロック状のヒーターがＸＹ方向に隣接するように配置構成されているプラズマＣＶＤ装置。 A plasma CVD apparatus for forming a film by a CVD method on a rectangular substrate in a vacuum chamber,
A substrate placement section for placing the substrate thereon in the vacuum chamber;
A substrate heating means for heating the entire substrate disposed in the substrate placement section through the substrate placement section,
The plasma CVD apparatus in which the substrate heating means is arranged and configured such that a plurality of block heaters smaller in size than the substrate arrangement region of the substrate arrangement unit are adjacent in the XY direction .

前記基板加熱手段が、前記基板配置部の基板配置領域より大きさが大きく、かつ、前記基板に対し全体的に密着して配置可能な金属製の基板配置加熱部材を有し、前記複数のヒーターによって前記基板配置加熱部材を全体的に加熱するように配置構成されている請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。 The substrate heating means has a metal substrate arrangement heating member that is larger than the substrate arrangement area of the substrate arrangement portion and can be arranged in close contact with the substrate, and the plurality of heaters The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the plasma CVD apparatus is arranged and configured to heat the substrate arrangement heating member as a whole.

前記複数のヒーターは、当該ヒーターの発熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されている請求項１又は２のいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置。 3. The plasma CVD apparatus according to claim 1, wherein the plurality of heaters are configured so that the amount of heat generated by the heaters can be independently adjusted. 4.

前記複数のヒーターは、当該ヒーターの位置を移動させることによって前記基板に対する加熱量をそれぞれ独立して調整できるように構成されている請求項１乃至３のいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置。 The plasma CVD apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of heaters are configured such that a heating amount for the substrate can be independently adjusted by moving positions of the heaters.

前記複数のヒーターと前記基板配置加熱部材との間に絶縁性耐熱部が設けられている請求項２乃至４のいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置。 The plasma CVD apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein an insulating heat-resistant portion is provided between the plurality of heaters and the substrate arrangement heating member.

前記基板配置部の前記基板配置加熱部材が、プラズマＣＶＤ装置の平行平板型の一対の放電電極のうち基板配置側の電極を兼用するように構成されている請求項２乃至５のいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置。 6. The substrate placement heating member of the substrate placement portion is configured to also serve as a substrate placement side electrode of a pair of parallel plate type discharge electrodes of a plasma CVD apparatus. The plasma CVD apparatus as described.

原料ガスを導入可能な真空槽を有し、前記基板配置加熱部材に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加するように構成された電源供給部が設けられている請求項６記載のプラズマＣＶＤ装置。 7. The power supply unit according to claim 6, further comprising: a vacuum chamber capable of introducing a source gas, wherein a power supply unit configured to apply a low-frequency AC voltage of 100 kHz to 1 MHz to the substrate arrangement heating member. Plasma CVD equipment.