JPS5968925A - グロ−放電デポジシヨン装置のバフルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的には改良光電池デバイスの製造装置に
係り、より詳細には、 （１）　　ガスゲート通路でのスィーブガスの乱流を実
質的に低減し、 （２）　　未使用プロセスガス又はプラズマがデポジシ
ョンチャンバの壁に接触したときに形成されるシラン粉
が基板に付着することを実質的に阻止する ためのスイープガス導入システムに係る。

本発明は、少くとも２つの隣り合うデポジションチャン
バの各々に於いて連続的アモルファスシリコン合金半導
体層をデポジットして基板上に光電池デバイスを連続的
に製造するための装置に係る。各アモルファス層の組成
は、デポジションチャンバの各々に導入される個々のプ
ロセスガスに依存する。第１デポジシヨンチヤンバに導
入されるガスは慎重に制御され隣接デポジションチャン
バに導入されるガスから隔離される。より詳細にハ、後
数のデポジションチャンバは比較的狭いガスゲート通路
によって作動的に接続されており、該ガスゲート通路は
、 （１１基板材料ウェブな通過せしめ、 （２）　　第１チヤンバに導入されるプロセスガスを隣
接デポジションチャンバに導入されるプロセスガスから
隔隔するように構成されている。

当業界で公知の如く、ガスゲート通路が比較的小さい寸
法を有するにもかかわらず、１つのチャンバに導入され
たガスの成る程度が隣接チャンバ内に逆拡散し、これに
より、該＠接チャンバでデポジットされた層を汚染する
。プロセスガスノ逆拡散を更に減少させるために、従来
技術では、不活性ガスが高速でガスゲート通路を通るよ
うに不活性ガス導入用の供給管をガスゲートの高圧側に
組込んでいる１、ガスゲート通路での逆拡散を更に減少
させるための不活性スィーブガスの使用は有効ではあっ
たが、該通路での該スィーブガスの進行速度が高いため
しばしば乱流パターンが生じる。

これによりプロセスガスの逆流即ち逆拡散の部分的増加
が生じ易く、製造された光電池デバイスの効率が低下す
る。

更に、各デポジションチャンバはプラズマ領域の近傍に
未使用プロセスガス及びノンデポジットプラズマを導出
するだめの排出ボートを有するが、これらのプロセスガ
ス及びプラズマは完全に排出されるまでにデポジション
チャンバの壁に＆Ｊｔｔル恐れがある。チャンバ壁と接
触したプロセスガス及びプラズマはシラン粉を形成し該
シラン粉は基板にデポジットされた半導体層に付着する
。半導体デバイスの層間で粉末が形成されると、該デバ
イスの効率は甚しく低下するか又は該デバイスが無効に
なる。

本発明の目的は、 （１）　　ガスゲート通路でのスイープガスの乱流を実
質的に低減し、 （２）未使用プロセスガス及びノンデポジットプラズマ
がデポジションチャンバの壁と接触して生じる半導体層
間の粉末形成を低減する ことである・ 近年、比較的広い領域をカバーし得且つｐ形及びｎ形材
料を形成すべくドープし得るアモルファス半導体合金を
デポジットせしめるシステムの開発に多大な努力が払わ
れてきた。これらｐ形及びｎ形材料は、作動面で結晶性
デバイスと実質的に等価であるｐ−１−ｎ形デバイスを
製造するためのものである。

現在ではグロー放電技術によりアモルファスシリコン合
金を製造することが可能である。この合金は（１）容認
し得るエネルギギャップ内局在状態密度と（２）秀れた
電子的性質とを有する。このような技術は１９８０年１
０月７日付の５ｔａｎｆｏｒｄＲ，０ｖｓｈｉｎｓｋｙ
及びＡｒｕｎ　Ｍａｄａｎ　　名義米国特許第４，２２
６，６９８号”Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄ
ｕｃｔｏｒｓＥｑｕｉｖａｌｅｎｔ　ｔｏ　Ｓｅｍ１ｃ
ｏｎｄｕｃｔｏｒｓ”に詳しく記載されている。該合金
はまた、１９８０年８月１２日付で８ｔａｎｆｏｒｄ　
Ｒ，０ｖａｈ１ｎｓｋｙ及びＭａｓａｔｓｕｇｕ　Ｉｚ
ｕに与えられた同一名称の米国特許第４，２１７，３７
４号に詳細に記載されている蒸着法によっても製造し得
る。これらの特許に開示されているように、アモルファ
スシリコン半導体層内に導入されたフッ素はこれら層内
の局在状態密度を実質的に減少させるべく作用して、ゲ
ルマニウムの如き別の合金材料の添加を容易にする。

光電池デバイスの効率を向上させるのに多重電池（ｍｕ
ｌｔｉｐｌｅ　ｃｅｌｌｇ　）を使用するという構想は
既に１９５５年にはＥ、Ｄ、Ｊａａｋｓｏｎによって論
じられていた。これは１９６０年８月６日付米ｌＴｉ！
ｌ特許第２，９４９，４９８号に開示されている。この
特許で提案された多重セル構造はｐ−ｎ接合結晶半導体
テバイスを使用するものであった。この構想の本質は太
陽スペクトルの種々の部分をより効果的に集めて開路電
圧（Ｖｏｃ、）を増大させるべく、種々のバンドギャッ
プデバイス（ｂａｎｄ　ｇａｐ　ｄｅｖｉｃｅｓ）を使
用することにある。タンデム電池デバイスは２個以上の
電池を有しており、光が各電池を順次通過し、バンドギ
ャップの大きい材料とこれに続くバンドギャップの小さ
い材料とが第１電池を通過した光を吸収する。各電池か
ら発生した電流を実質的に整合させれば各電池の開路電
圧を全て加算し得、その結果この半導体デ六イスを通過
する光エネルギを最大限に使用し得ることになる。

アモルファス光電池デバイスを大量生産し得ることは営
利上重要な意味をもつ。太陽電池製造の場合はバッチ生
産、するしかない結晶シリコンと異なり、アモルファス
シリコン合金は面積の広い基板上に多層状にデポジット
され得るため、太陽電池を連続的大量処理システムによ
り生産できる。

この種の連続的処理システムでは、夫々特定の材料のデ
ポジションに使用される一連のデポジションチャンバを
基板が順次通過し得る。ｐ−１−ｎ形構造の太陽電池を
製造する場合は、第１チヤンバ内でｐ形アモルファスシ
リコン合金をデポジション、第２チヤンバ内で真性アモ
ルファスシリコン合金をデポジットし、第３チヤンバで
ｎ形アモルファスシリコン合金をデポジットする。デポ
ジットした各合金、特に真性合金は純度が高くなければ
ならないため、真性デポジションチャンバ内のデポジシ
ョン環境を他チャンバ内のドーピング成分から隔晩して
、該兵法チャンバ内へのドーピング成分逆拡散（ｂａｃ
ｋ　ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ　）を防止する。

主として光電池の製造に係る前述のシステムでは、チャ
ンバ間の隔離がガスゲート（ｇａｇ　ｇａｔ＠）により
冥現される。即ちこのガスゲートを介してガスが単一方
向に流され且つ不活性ガスが基板材料ウェブの周りに尋
人されるのである。

（１）小さなガスゲート通路を介して真性デポジション
チャンバから隣接ドーパントチャンバ（ｄｏｐａｎｔ　
ｃｈａｍｂｅｒｓ　）　ヘと実質的に単一方向のガスの
流れを確立すること、（２）層の形成されない基板回を
前記通路の一壁面方向に引き寄せる磁性アセンブリを用
いることによりこれら通路の大きさを縮小すること、及
び（３）不活性スイープガスなカスゲートの高圧側から
低圧側に向って案内することの組合せは、ガスゲート通
路でのドーパントプロセスガスの逆拡散を実質的に減少
せしめこれにより真性半導体層の汚染を低減すべく有効
ではあるが、流れを層秋郭に維持するためには通路を通
る不活性スイープガスの速度を慎重に制御しなければな
らないことが知見された。流れが乱流になると、プロセ
スガスの逆拡散の心変を計算することが不可能になり逆
拡散の割合は実際には増加するであろう。従って本発明
の１つの目的は、ガスゲート通路でのスイープガスの流
れが乱流になることを阻止する装置を提供することであ
る。

デポジションチャンバのプラズマ領域は、基板にデポジ
ットされるプラズマを生ずべくプロセスガスの解離が行
なわれるカソードと基板との間の領域として定義される
。プロセスガスは、プラズマ領域の近傍でデポジション
チャンバに導入すれ。

カソードの上面に引寄せられ、ノンデポジットプラズマ
と共にカソード底面に配設されたボートから排出される
。従来技術の装置は、プラズマ領域の近傍でプロセスガ
スとプラズマとの導入及び導出を行なうことによってプ
ロセスガスとプラズマとがデポジションチャンバの壁に
接触することを阻止すべぐ構成されている。しかし乍ら
プロセスガスとプラズマとの全部が直ちに排出されるの
ではないことが判明した。その結果、直ちに排出されな
いプロセスガスとプラズマとはプラズマ領域から自由に
脱出しデポジションチャンバの壁ニ接触する。デボジン
ヨンチャンパ壁に接触したプロセスガスとプラズマとは
シラン粉を形成し、該シラン粉は、基板にデポジットさ
れた半導体層間に沈降し得る。該粉末は、（特にｐ及び
ｎ形半導体層間の真性デポジションチャンバで形成され
た場合）半導体層によって製造される光電池デノくイス
の深刻な機能低下即ち短絡を生じさせる。従って本発明
の別の目的は、未使用プロセスガスとノンデポジットプ
ラズマとがチャンバ壁に接触することを実質的に阻止す
べく不活性スイープガス流を真性デポジションチャンバ
内に案内することである。

本発明によれば、少くとも２つの隔離されたデポジショ
ンチャンバを有しておりこれらのデポジションチャンバ
がガスゲートによって作動的に接続されており前記ガス
ゲートが６対のデポジションチャンバについて１つのチ
ャンバから隣接チャンバに向う単一方向ガス流を成立せ
しむべく構成されたデポジション装置に於いて使用する
ためのバブルシステムカ開示すれている。バブルシステ
ムは、ガスゲート通路での不活性スイープガスの乱流を
実質的に除去し、これによりプロセスガスの逆拡散の増
加を阻止するように設計されている。

ガスゲートは比較的狭い通路を有しており、該通路を介
して基板は隣り合うデポジションチャンバに対して、第
１のアモルファス半導体層を基板にデポジットするため
の第１のデポジションチャンバかう、異なる配合のプロ
セスガスにより第１層の上に第２のアモルファス半導体
層をデポジットする第２のチャンバに移動する。第２の
デポジションチャンバは更に、ガスゲート通路の入口に
、水素及びアルゴンの如き不活性ガスの導入管を備える
。第１デポジシヨンチヤンバから隣接デポジションチャ
ンバへのプロセスガスの逆拡散を実質的に阻止すべく不
活性ガスは比較的高速でガスゲート通路を進行させられ
る。本文及び特Ｂ′「請求のＱ　ｉ（］に記載のバフル
システムは、ガスゲート通路に流入する前に不活性ガス
を必ず通過せしめる一連のジグザグ形バフルプレートを
含む。スイープガスが強制的にジグザグ形バブルプレー
トを通過させられるため、乱流が実質的に除去され、こ
れによりプロセスガスの逆拡散が減少する。また、この
ように一連のバブルプレートを通るスィーブガス流を発
生させると、スィーブガスの層流が維持され易い。従っ
て、逆拡散の問題がコントロールされる。

本発明によれば更に、シリコン層のデポジットに使用さ
れるプロセスガスとプラズマとがデポジションチャンバ
の壁に接触し得たとき生じるシラン粉の形成を低減する
ための装置が開示されている。即ち、ガスゲート通路の
入口で約２５０標準立方センナメートル／分（ＳＣＣＭ
）　　の不活性スイープガスが導入される。この不活性
ガスの約２１５８ＣＣＭ　　はドーパントチャンバから
のガスの逆拡散を阻止すべくドーパントデポジションチ
ャンバの方向に案内され該チャンバ内に吸引される。残
りの３５８ＣＣＭ　　は真性デポジションチャンバに入
り、プラズマ領域の未使用プロセスガスとノンデポジッ
トプラズマとが該領域から逃げないようにプラズマ領域
に吸引される。このようにしてプロセスガスとプラズマ
とがデポジションチャンバ壁と接触してシラン粉を形成
することは実質的に阻止されろ。

本発明の別の目的及び利点は、１面、特許請求の範囲及
び以下の詳細な記載より明らかにされるであろう、。

従って、本発明の第１の目的は、ガスゲート通路により
作動的に接続された少くとも２つの隣り合うチャンバを
含んでおり、チャンバ内を進行する基板に半導体層をデ
ポジツｂすべく第１チヤンバに少くとも１種類のプロセ
スガスが導入され、基板のデポジット層の上に第２の半
導体層をデポジットすべく第２チヤンバに少くともｌｉ
類の別のプロセスガスが導入されており、更に、ガスゲ
ート通路の第１チヤンバ側に隣接の不活性スィーブガス
導入手段と、第１チヤンバから第２チヤンバに向って単
一方向スィーブガス流を成立せしむべく構成された手段
とを含んでおり、前記導入手段はスイープガスを基板の
少くとも層デポジット面の幅に亘って案内すべく構成ぼ
れて成るグロー放電デポジション装置に於いて、導入手
段からガスゲート通路内に進行するスィーブガスの乱流
を実質的に阻止し、これにより、スイープガスの乱流に
よるプロセスガスの逆拡散を実質的に阻止すべく構成さ
れた手段が組合せられていることを特徴とする改良を提
供することである。

本発明の第２の目的は、ガスゲート通路によって互いに
作動的に連結されておりプロセスガスがプラズマに解離
すべ（導入され内部を進行中の基板にデポジットされる
プラズマ領域を各々が含む少くとも２つの隣り合うチャ
ンノくと、各チャンノくのプラズマ領域の逓倍で各チャ
ンバからノンデポジットプロセスガスプラズマ乞排出す
る手段と。

ガスゲート通路の第１チヤンバ側の近傍に不活性スイー
プガスを導入する手段と、第１チヤンノ（から第２チヤ
ンバに向つ【単一方向スイープガス流を成立せしむべく
構成された手段と、を含むグロー放電デポジション装置
に於いて、ガスゲートの第１チヤンバ側の近傍に通路を
通り得るよりも多い量のスィーブガスを導入すべく構成
されたスィーブガス導入手段が組合せられており、通路
を通らないスィーブガスがプラズマ領域内で排出手段に
向って流動し、これにより未使用プロセスガスとノンデ
ポジットプラズマとがプラズマ領域を離れデポジション
チャンバ唸と接触してシラン粉を形成することが実質的
に阻止されることを特徴どする改良を提供することであ
る・ 添付図面に示す好ましい具体例を例として本発明を以下
に説明する。

■光電池 第１図は全体が符号１０で示される光電池を示している
。この電池は複数の連続的ｐ−１−ｎ層で形成されてお
り、好ましい具体例では各層にアモルファス半導体合金
が含まれている。本発明のバフルシステムは、一連の単
離したデポジションチャンバ内で基板に均一なアモルフ
ァス合金層を連続的にデポジットすることによりこの種
のデバイスを製造すべく開発されたものである。

より特定的に官えば、第１図は別個のｐ−１−ｎ形電池
１２ａ、１２ｂ及び１２ｃから成る太陽電池の如きｐ−
１−ｎ形光電池デバイス１０を示している。最下部の電
池１２ａの下は基板であるが、該基板は透明であるか又
はステンレススチール、アルミニウム、タンタル、モリ
ブデンもしくはクロムの如き金属材料製であってよい。

用途によってはアモルファス材料に先立ち酸化物薄膜及
び／又は一連のベースコンタクト（ｂａｓｅ　ｃｏｎｔ
ａｃｔｓ　）の付着を必要とする場合もあるが、この用
途を考慮して「基板」なる用語は可繞性フィルムのみで
１：ｃ　（、予処理によって添加されたエレメント全て
をも含むものとする。

電池１２ａ、１２ｂ、１２ｃはいずれも、少くとも一種
類のシリコン合金を含むアモルファス合金ボディから成
っている。この合金ボディはいずれもｐ形伝導性領域即
ち層１５　ａ　、　］、　Ｇ　ｂ及び１６ｃと、真性領
域即ち層１８　ａ　＋　１４１　ｂ及び１８ｃと、ｎ形
伝導性領域即ち層２０ａ、２０ｂ及び２０ｃとを含んで
いろ。第１図から１！ＩＪらかたように、電池１２ｂは
中間電池であるが、更に別の中間電池を図面に示されて
いる電池の上に積み重ねてもよく、このような構造も本
発明の範囲内に含まれる。また、ここではｐ−１−ｎ形
電池を示したが、本発明のバブルシステムは単−又は多
重ｎ−１−ｐ電池の製造装置にも使用し得ろ。

半導体合金層のデポジションに続き、更に別のデポジシ
ョン処理を別個の環境下で又は連続工程の一部として実
施し得ることにも留意されたい。

このステップではＴ　ＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔＣ
ｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　ｏｘｉｄｅ　＝透明伝導性酸化物
）層２２が付加される。電池の面積が十分広い場合、又
は該Ｔｅ３層２２の伝導性が不十分な場合には、デバイ
スに電極グリッド２４を付加してもよい。

このグリッド２４はキャリア通路を短縮して伝導効率を
高める機能を果たす。

夏■多重形グロー放電デポジションチャンバ第２図は光
電池を連続的に製造するための多重チャンバ式グロー放
電デポジション装置の線図な示している。この装置は全
体が符号２６で示される。該装置２６は複数の単離した
デポジション用チャンバ２Ｂ、３０．３２を備えており
、これらチャンバは（１）スイープガスと（２）プロセ
スガスと（３１基板材料ウエブ１１とを単一方向に通過
させるよう構成されたガスゲート４２により互に接続さ
れている。

この装置２６は、連続的に送り出される基板材料１１の
デポジション面上に形成されたｐ−ｔ−ｎ形構造をもつ
面積の広いアモルファス光電池を量産すべ（構成されて
いる。

多重ｐ−＋−ｎ層電池の製造に必要なアモルファス合金
層をデポジットするために該装置２６は３つのデポジシ
ョンチャンバ２８．３０及び３２から成るチャンバグル
ープを少くとも１組備えている。各チャンバグループは
、通過して行く基板１１のデポジション面上にｐ形伝導
性アモルファス合金層をデポジットするための第１デポ
ジシヨンチヤンバ２８と、該基板１１の移動に伴い前記
ｐ彫金金層の上に真性アモルファス合金層をデポジット
するための第２デポジシヨンチヤンバ３０と、該基板１
１の移動に伴い前記真性層の上にｎ形伝導性合金層をデ
ポジットするための第３チヤンバ３２とで構成されてい
る。勿論、（１）ここではデポジションチャンバグルー
プを１組しか示さなかったが、任意の数のアモルファス
ｐ−１−ｎ形層ンもつ光電池を製造する能力を機械に与
えるべく、更に別のチャンバグループ又は更に別の個別
チャンバを該装置に加え得ることと、（２）本発明のバ
フルシステムがチャ１３間のガス逆拡散を阻止すべ（ガ
スゲートによって隔離された孤立チャンバを有するいか
なる装置にも使用し得ることと、（３）基板操り出しコ
アＩＩＦＩ及びノ、（板巻取りコア１１ｂを夫々デポジ
ションチャンバ２８及び３２内に示したのは説ワ］の便
宜のためだけで、実際にはこれらコア１１　ａ及びｌｌ
ｂがデポジションチャンバと作動的に接続された別個の
チャンバ内に収納されることと、（４）ここに示したグ
ロー放電装置１ｉ２６はｒ、ｆ　、電源なもつカソード
を使用するが、他のグロー放電技術、例えばマイクロ波
周波数カソードを使用する技術も本発明の範囲内で使用
し得ることとは明白であろう。

チャンバグループの各デポジションチャンバ２８．３０
．３２は、グロー放電デポジションによって磁性基板１
１に１；？！１１類のアモルファスシリコン合金をデポ
ジットすべく構成されている。このために各デポジショ
ンチャンバ２８，３０　。

３２は、カソード３４と、各カソード３４の周囲に配置
されたシールド３５と、プロセスガス供給管３６と無線
周波発生器３８と、プロセスガス及びプラズマの排出管
４１と、横断方向に伸びろ琶′７ｙ、個の磁性素子５０
と、第２図に符号４０で概略的に示される複数個の輻射
加熱素子４０と、真性デポジションチャンバ３０をドー
パントチャンバ２８．３２の各々に作動的に接続するガ
スゲート４２と７含む。不活性スィーブガス供給管３７
はカソード３４の両側でガスゲート４２に隣接して真性
デポジションチャンバ内に配置されている。

供給管３６は各デポジションチャンバ毎にカソード３４
と基板１１との間に発生したプラズマ領域にプロセスガ
ス混合気を導入すべ（各の対応力ンード３４と作動的に
接続されている。カソードシールド３５はデポジション
チャンバのカソード領域内にプラズマを実質的に閉じ込
めるべ（基板材料ウェブ１１と排管４１とに協働するよ
う構成されている。

無線周波数発生器３８はデポジションチャンバに導入さ
れる基本的プロセスガスなデポジットすべき種に解離す
ることによりプラズマを形成すべ（カソード３４、輻射
加熱素子４０及び接地基板１１と協働する。このように
して得られた種はその後基板底面にデポジットされてア
モルファス半導体層を形成する。基板１１は、普通の状
態で移動する時の垂れ下がりを回避すべくこれを上方に
引ぎつげろ誘引力を作用させる復数の磁性素子列５０に
より？１ぼ平らに維持される。

効率の高い光電池デバイス１０を製造するためには、磁
性基板１１０表面にデポジットされる合金層の各々特に
真性層が高純度を有することが重要である。従って、ド
ーパントチャンバ２８゜３２から真性デポジションチャ
ンバ３０へのプロセスガスの逆拡散を実質的に阻止する
必要がある。

また、未使用ガスとノンデポジットプラズマとがプラズ
マ領域を離れてチャンバ壁に接触することを阻止する。

即ち、半導体層間に７ラン粉薄膜が付着する危険を阻止
することも必要である。

■盈刈五見北１Ｕ■町え肛 逆拡散を阻止しこれにより真性デポジションチャンバ３
０内の真性プロセスガスなドーパントデポジションチャ
ンバ２８．３２内の）”−パントプロセスガスから隔離
するために出願人が設計した従来技術のデバイスに於い
ては、真性デポジションチャンバ３０からドーパントデ
ポジションチャンバ２８．３２内に矢＠］４４の方向の
単一方向ガス流を成立させた。第２因から明らかな如く
、真性デポジションチャンバ３０はガスゲート４２によ
ってドーパントデポジションチャンバ２８゜３２と作動
的に連通している。ガスゲート４２は第２図にスロット
として概略的に示されている。

ガスゲート４２０寸法は、基板１１が繰出コア１１ａか
らデポジションチャンバを経由して巻取コアｌｌｂまで
連続的に移動するとき該基板工１が通路４３を通り得る
ような大きさを有する。ガスゲート通路４３の規格的な
高さは、ドーパントプロセスガスの逆拡散を阻止するた
めにできるだけ小さい値に選択されシ）が、層デポジッ
ト基板１１が通路４３０表面の１つと接触及び摩擦を生
じることなく該通路を通過し得るに十分な大きさを有し
ていなげればならない。

従来技術のデバイスはまた、アルゴンの如き不活性ガス
を極めて高速でガスゲート通路４３に案内することによ
って逆拡散の低減を図った。スイープガスが層流として
流れるときはスィーブガスの使用によって逆拡散の低減
が達成されるが、乱流になると逆拡散が実際に増加する
であろう。本発明の１つの特徴は、ガスゲート通路４３
での不活性スイープガスの乱流を阻止するように該通路
内で該ガスを案内するための改良が装置に加えられたこ
とである。本発明の別の特・徴は、スイープガス管から
放出されたスィーブガスの一部を真性チャンバに計画的
に案内するという新規な概念が導入されたことである。

後述する如くこれにより、プロセスガスとプラズマとが
カソード領域から離れデポジションチャンバの壁に接触
して粉末を形成しこの粉末が基板にデポジットされた半
導体層間に沈降することが阻止される。

逆拡散を阻止するために、ガスゲート４２を介して真性
デポジションチャンバ３０からドーノ（ントチャンバ２
８，３２に向う単一方向のスイープガス流を成立させる
には、ドーパントチャンバ２Ｂ、ａｚｔｇ真性デポジシ
ョンチャンバ３０よりも低い内圧に維持する。このため
に各デポジションチャンバ２Ｂ、３０．３２は、（図示
しない）自動絞り弁、ポンプ及び圧力計ｔｔ備え得る。

各絞り弁は、余剰及び使用済のデポジション成分をデポ
ジションチャンバから排出すべく夫々のデポジションチ
ャンバ及び夫々のポンプに作動的に接続されている。絶
対圧力計の各々は、前記デポジションチャンバ内の圧力
を制御すべ（夫々のデポジションチャンバと夫々の絞り
弁とに作動的に接続されている。従って、障り合うチャ
ンバ間に一定の差圧が成立維持される。

未使用プロセスガスとノンデポジットプラズマとをカソ
ード領域に閉込めるために（本文中のカソード領域は基
板１１とシールド３５とによって限定される領域を意味
する）、従来のデバイスでは、デポジションチャンバ２
８，３０，３２の各カソード領域に排出管４１が配設さ
れている。排出管４１は、プロセスガスとプラズマとが
チャンバ２Ｂ、３０，３２の壁に接融してシラン粉を形
成しないうちに排出されるように構成されている。

次に第３図は、溝付の磁性ガスゲート４２を示す。ガス
ゲート４２は、下部ブロック４４と上部ブロック４６と
７含む。下部ガスゲートブロック４４の上面と上部ガス
ゲートブロック４６の切欠部即ち凹部６４との間に比較
的狭い貫通通路４３が形成されている。真性デポジショ
ンチャンバから隣接ドーパントチャンバに向かう不活性
スイープガスの単一方向流は通路４３を介して成立する
。

プロセスガスとプラズマとがカソード領域に配置された
排出管から完全に排出されることが極めて望ましいが、
実際には成る程度のプロセスガスとプラズマとがガスゲ
ート通路４３の方へ製出して移動し得ることに注目され
たい。

ガスゲート通路４３は、上部壁４３ａと上部壁の対面の
下部壁４３ｂと互いに対向する側壁４３ｃとにより形成
される。ガスゲート４２の磁性アセンブリは、後述する
如く、上部ブロック４６の四部６４内に固定されており
、基板１１を押圧して上部ガスゲート通路壁４３ａと摺
動接触せしむべく構成されている。より詳細には、アル
ミニウムプレート６６とステンレススチールケース６８
とが凹部６４内に順次配置されている。比較的薄い１対
の細長スペーサ７０が、通路４３の側壁４３ｃを形成す
ること及び通路開口の寸法を決定するととの双方の機能
を果す。ステンレススチールケース６８の内部には複数
個の磁性セラミック素子７２が配置されており、これら
のセラミック素子は、はぼ平坦で細長い複数個の非磁性
セパレータ７４によって複数の行及び列として配置され
ている。

ガスゲート４２の下部ブロック４４の上面は通路４３の
下部壁４３ｂを形成している。下部ブロック４゛４と上
部ブロック４６とは、隣り合うデポジションチャンバ間
にガスゲート４２を装着するための取付プレー）　８０
　ａ　＊　８０　ｂの夫々に設けられた複数個符開孔７
８を向える。更に、磁性アセンブリの挿入後に四部６４
から排気が可能であるように、上部ブロック４６とアル
ミニウムプレート６６とを凹部６４と連通せしめる（図
示しない）ボートが備えられている。

基板材料ウェブ１１は、磁性ガスゲートの通路開口４３
を比較的狭い上部スリットと比較的広い下部スリットと
に分割する。本来粘性の不活性ガスが（基板材刺ウェブ
１１とガスゲート通路４３の上ＶＳｕ　璧４３　ａとに
より限定される）比較的狭い上部スリットを通るとき、
プロセスガスの逆拡散乞抑制又は実質的に阻止するに十
分な速度で流れろようにガスゲート通路４３の上部壁４
３ａにほぼ平行な複数個の細長溝８６が形成されている
。

港８６は、１端でドーパントデポジションチャンバ２８
．３２と作動的に連通し他端で真性デポジションチャン
バ３０と作動的に連通すべく約２０ののガスゲート通路
４３の全長に伸びている。平行溝８Ｇの各々は、対向側
壁８６ａと上部壁８６ｂとによって形成されている・ ■スイープガス流及ヒバフルシステム 本発明の好ましい具体例には、水素、アルゴン又は他の
不活性ガス混合物のようなガス又はガス配合物を、ガス
ゲート４２の真性チャンバ側に加圧下で導入する。更に
詳細には、これらの不活性「スイープ」ガスは、ガスゲ
ート４２の真性チャンバ側に配置された供給管３７から
、圧倒的にノＪスゲート通路４３を経由してこのガスゲ
ートのドーパントチャンバ側へ向流するべく誘導される
。

この場合「圧倒的な」という形容が必要なわけは。

（１１スイープガスをガスゲート４２のドーパントチャ
ンバに向かわせる圧力差が存在すること及び（２）スィ
ーブガスがガスゲート通路４３に入る際に高速であるこ
と、という事実にもかかわらず、ｔ’ｔｔｘ３５ＳＣＣ
Ｍのスィーブガスを各々の供給管３７から真性チャンバ
のカソード領域へ確実に流入させる（余計で約−ｔ　０
８００Ｍ）べく充分な量のスィーブガス（約ｚ　５０８
ＣＣＭ）が導入されるからである。

特に第４図及び第５図を参照すれば、個別の供給管３７
は、事実１立て方向の管３７見と、一般的に水平方向に
配置された、開口をつげた管３７とよりなる。但しこの
場合ガスの供給は、図示されているチャンバの側壁もし
くは頂部壁を介して装置内に誘導されることが確実であ
る。管３７二がどのように配置されているかにかかわり
なく、開口付きの管３７リエ好ましくは、（１１基板１
１の平面と並行な面内に配向され、さらに＋２１　＠突
上ガスゲート通路４３の横断幅全体を横切って伸びるで
あろう。水平に配置された管３７互はその横断長に沿っ
て離間させた複数の開口３９を有しており、この開口を
介してスィーブガスはガスゲート通路４３か真性デポジ
ションチャンバかのトチラかにかなりの速度で出入する
。

上記の通り、スイープガスが管３７から排出する際の高
い速度は、これらのスィーブガスに、ドーパントチャン
バからのプロセスガスの逆拡散を実際に増加させること
になる乱流を開始せしめるかも知れない。スィーブガス
の乱流を実際的にとり除くため、符号５２により図に一
般的に示した、水平に配（ｕした開口付きの管３７ｂを
バフルマニホルド内に内蔵させる。このマニホルド５２
は一般に断面形状がほぼ長方形の細長い部材であって、
真性デポジションチャンバ内に固定されて、スィーブガ
スがガスゲート通路４３に隣接したこのチャンバから排
出するべく適合されている。マニホルド５２は基板１１
の横断長を横切って伸びる複数の細長い千鳥形のバフル
ブレー）５４　ａ−５４仝により複数個の中間チャンバ
５６ａ−５６ｃに公開される。更に詳細には、水平に配
置された管３７王は細長いバフルチャンバ５６見内に内
蔵すれており、従ってこのチャンバから排出されろスィ
ーブガスは、ガスゲート通路に流入しさらに半導体層と
接触するのに先立って、バフルチャンバ５６±を通って
バフルプレート５４見に沿って進行回路を横切り、バフ
ルチャンバ５６旦を通ってバブルプレート５４互に沿い
、さらにバフルブレー）５４ｃに沿って進行回路馨横切
るはずである。

このようにしてスイープガスの層流が確保される。

寸法的には、バフルマニホルド５２は概略的に１２１ｉ
・１′小、６．５ｃＴＬ％及びａｓ（ｍ深さを有する。

マニホルド５２０頂部面は基板１１の下側におよそ３ｍ
ｍ’ｆｒ（１間されている。水平配向管３７ｂ内の開口
３９は直径はぼ３０ミルを有し、２ｃｍごとに離間され
ている。はぼ２１５　ＳＣＣＭのスィーブガスが各々の
ドーパントデポジションチャンバ内に流入し、はぼ７０
ＳＣＣＭのスィーブガスが真性デポジションチャンバ内
に流入する。ガスゲート通路４３を通過するスィーブガ
スの層流は、その流量力２１５５ｃｃｈｘあればドーパ
ントプロセスガスが真性チャンバ内に逆拡散するのを実
質的に充分防ぐことができ、また真性チャンバ内へのス
ィーブガスの層流の流計は７０　ＳＣＣＭあれば、カソ
ード領域に＠接した非排気プラズマ及びプロセスガスが
真性チャンバ壁に接触しさらにシラン粉を形成するのを
実質的に充分防ぐことができる。

さらに好ましくは（例えば例として特に真性デポジショ
ンチャンバ３０を参照して）、プロセスガスは供給管３
６を介して真性デポジションチャンバ３００カソード領
域に誘導されろ。

（１）　　プロセスガスなカソード３４の上面に隣接し
て導入し、 （２）排気管４１をカソード３４の下面に隣接して配置
し、 （３）排気管４１をカソード領域より低い圧力に維持し
、さらに （４）　　シールド３５ビカソード領域に沿って位置決
めするという手順を経て、プロセスガスは真性チャンバ
３００カソード領域内に事笑止局限されろ。

しかしながら、シールド３５は、カソード領域の上側の
境界を形成する基板１工の積層面に接触しなければ、真
性チャンバ３０のカソード領域を残りの領域から完全に
絶縁することはできない。

従って真性チャンバ３０のカソード領域へ導入されろプ
ロセスガスは同様にガスゲート通路４３の方へ引きませ
られ、通路内の圧力は真性チャンノく３０からドーパン
トデポジションチャンノく２８゜３２へ向かうスィーブ
ガスの単向流を形成するべく雑持される。プロセスガス
がカソード領域から漏れるようなことがあれば、これら
のガスはガスゲートに向かって移動しつつ真性デポジシ
ョンチャンバ３０の吹回に接触するであろう。さらにこ
れらのプロセスガスがチャンバの壁面に接触すれば、基
板材料１１の膜がデポジションチャンバ３０を通過する
につれてシラン粉が形成され、真性半導体層１８ａ−１
８ａ上に堆積するであろうＯプロセスガスがデポジショ
ンチャン／＜３０の壁面に接触し、さらにシラン粉を形
成するのを防ぐため、およそ２５０　ＳＣＣＭの不活性
スィーブガスを、各々のスィーブガス管３７を介して真
性デポジションチャンバ３０に導入する。各々のガスゲ
ート通路４３を介して除去されるスイープガスの前置は
およそ２１５ＳＣＣＭにすぎないから、各々の管３７か
ら排気される残りのほぼ３５　ＳＣＣＭのスィーブガス
は代替を持たず、デポジションチャンバ３００カソード
領域に流入し、そして未使用のプロセスガス及びノンデ
ポジットプラズマと共に排気管４１乞介して排出する。

スィーブガスはカソード領域へ向かう単陶流な形成する
から、未（ｆｆｉ用のプロセスガス及びノンデポジット
プラズマは事実上このカソード領域から漏洩することが
できる。以上のような方法で、プロセスガス及びプラス
でがカソード領域から漏洩し、チャンバの壁面に接触す
る時に生じる有害なシラン粉の形成は実質的に予防され
る。

本発明は以上説明した具体例の細部構造に限定されない
。以上の説明の対象をなす具体例は本発明を非限定的に
説明すること乞意図したものであると理解されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複数個のｐｉｎ形電池を含んでおり電池の各
層がアモルファス半導体合金から形成されているタンデ
ム形光電池デバイスの部分断面図、第２図は、第１図の
電池の如き光電池デバイスの連続製造のために使用すべ
（構成されたマルチフルチャンバクロー放電テポジショ
ンシステムの概略説明図、 第３図は、隣り合うデポジションチャンバの一方から他
方へのガスの逆拡散を実質的に低減すべ（使用される溝
付磁性ガスゲートの拡大部分斜視図、 第４図は、従来技術の供給管から放出される不活性スィ
ーブガスの高速流を示す拡大部分斜視図。 第５図は、スイープガス供給管に作動的に連結された本
発明のバフルシステムを示す別の拡大部分斜視図である
。 １０・・・光電池、１１・・・基板材料ウェブ、２６・
・・マルチプルチャンバグロー放電デポジション装置、
２８．３０．３２・・・デポジションチャンバ、３４・
・・カソード、　　　　３５・°・シールド、３６・・
・プロセスガス供給管、 ３７パ・スイープガス供給管、 ３８・・・熱線周波発生器、 ４０・・・輻射加熱素子、　４１・・・排出管、４２・
・・ガスゲート、　　４３・・・ガスゲート通路、４４
・・・上部ブロック、　４６・・・下部ブロック。 ６８・・・ステンレススチールケース、７０・・・スペ
ーサ、 ７２・・・磁性セラミック素子。 ７４・・・セパレータ、５２・・・バフルマニホルド。 ５４ａ、５４ｃ・・・バフルプレート、５（ｉｌｌ、５
６ｂ・・・バフルチャンバ。 代工世人九瑛士今　　　利　　　　元 手わ■ン市正τ！シ １．＝Ｊｉイ１１の表小　　　昭和５８年特Ｒ’ｆ願第
１６８０１１　／ｌｌコシ、発明の名称　　　グ［１−
放電デポジション装置のパフルシスデム ３、補正をする者 事イ′１どの関係　　特〃Ｙ出願人 名　称　　　　１ナージー・コンバージョン・デバイセ
ス・インコーホレーデラド ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル（郵便番号１６０）電話（０３）　　３５
４−８（ｉ２３６、補正により増加する発明の数 Ｅ３．７市止の内マ） （１）　Ｍ＋　？！：中、出願人の代表者を別紙の通り
補充づる。 （２）　ｊＴ　ｊ、’ｃ図面を別紙の通り補充りる１、
（内容に変更なし） （３）委任状及び同訳文を別紙の通り補充づる。 尚、同日（＝Ｊにて本願に関するの先権主張証明書を１
ニア出致しました。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　ガスゲート通路により作動的に接続されてい
   る少（とも２つの隣り合ったチャンバと、スィーブ用の
   不活性ガスを導入するための手段と、スイープガスの一
   方向流を形成すべ（構成された手段とからなり、前記チ
   ャンバは、該チャンバを通って移動する基板に半導体層
   がデポジットされるように該チャンバのうちの第１チヤ
   ンバに少くとも１種類のプロセスガスが導入され、第１
   チヤンバのプロセスガスとは異なる種類の少くとも１種
   類の別のプロセスガスが第２チヤンバに導入されるよう
   に構成されており、前記スイープガス導入手段がガスゲ
   ート通路の第１チヤンバ側に隣接して設けられており、
   前記一方向流形成手段が第１チヤンバから第２チヤンバ
   に向かうスイープガス流を形成すべく構成されており、
   前記導入手段は更にスイープガスを基板の少くとも積層
   表面を横切って流すように構成されたグロー放電デポジ
   ション装置であって、スイープガスの乱流によるプロセ
   スガスの逆拡散を実質的に阻止するために、導入手段か
   らガスゲート通路を通って流れるスィーブガスの乱流を
   実質的に阻止すべく構成された手段が組合せられている
   グロー放電デポジション装置・
2. （２）乱流阻止手段がバフルマニホルドを含んでおり、
   前記バフルマニホルドは、ガスゲート通路に流入する以
   前にスイープガスを通過せしめる複数個のジグザグ形バ
   フルプレートを含む特許請求の範囲第１項に記載の装置
   。
3. （３）　　更に、スイープガス導入手段が、バフルマニ
   ホルドに内蔵された開孔付き管を含む特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。
4. （４）　　ガスゲート通路によって作動的に連結されて
   おりプロセスガスがプラズマに解離スヘク導入され内部
   を進行中の基板にデポジットされるプラズマ領域を各々
   が含む少くとも２つの瞬り合うチャンバと、各チャンバ
   のプラズマ領域の近傍で各チャンバからノンデポジット
   プロセスガスプラズマを排出する手段と、ガスゲート通
   路の第１チヤンバ側の近傍に不活性スイープガスを導入
   する手段と、第１チヤンバから第２チヤンバに向って単
   一方向スイープガス流を成立せしむべく構成された手段
   とを含むグロー放電デボジンヨン装置に於いて、更に、
   ガスゲートの第１チヤンバ側の近傍に通路を通り得るよ
   りも多い量のスィーブガスを導入すべく構成されたスィ
   ーブガス導入手段が組合せられており、通路を通らない
   スィーブガスがプラズマ領域内で排出手段に向って流動
   し、これにより、未使用プロセスガスとノンデポジット
   プラズマとがプラズマ領域を離れデポジションチャンバ
   壁ト接触してシラン粉を形成することが実質的に阻止さ
   れるグロー放電デポジション装置。
5. （５）更に、スィーブガス手段が、ガスゲート通路の近
   傍に約２５０８ＣＣＭ（標準立方センナメートル７分）
   の不活性スィーブガスを導入し、約２１５　ＳＣＣＭの
   スィーブガスがガスゲート通路を通り、約ｊ５８ＣＣＭ
   のスイープガスがプラズマ領域に入るように構成されて
   いる特許請求の範囲第４項に記載の装置。