JP5630387B2 - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents
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Description
本発明は、粒状基板の表面に膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method for forming a film on a surface of a granular substrate.
基板の表面に膜を形成するために、プラズマ化学気相成長(CVD)法などの方法が使用されている。そして、球体形状などの粒状基板の表面全体に薄膜を形成するために、粒状基板を搭載したプレートを振動させて粒状基板を転動させながら、粒状基板の表面に成膜する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 In order to form a film on the surface of a substrate, a method such as a plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) method is used. Then, in order to form a thin film on the entire surface of the granular substrate such as a spherical shape, a method of forming a film on the surface of the granular substrate while vibrating the granular substrate by vibrating a plate on which the granular substrate is mounted has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1).
しかしながら、粒状基板がプレート上で転がらず、横滑りしてしまう場合がある。成膜処理では粒状基板の上方からデポダウン形式で成膜を行うため、粒状基板がプレート上で横滑りする場合には、粒状基板の一定の上面のみしか膜が形成されず、プレートに面した領域などに膜が形成されない。このため、粒状基板の表面全体に均一に膜が形成されないという問題があった。 However, there are cases where the granular substrate does not roll on the plate and slides sideways. In the film formation process, film formation is performed in a deposition manner from above the granular substrate. Therefore, when the granular substrate slides on the plate, the film is formed only on a certain upper surface of the granular substrate, the region facing the plate, etc. No film is formed. For this reason, there has been a problem that a film is not uniformly formed on the entire surface of the granular substrate.
上記問題点に鑑み、本発明は、粒状基板の表面全体に均一に膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of forming a film uniformly on the entire surface of a granular substrate.
本発明の一態様によれば、(イ)成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、粒状基板の粒径よりも狭い幅で主面と平行に延伸する複数の溝が主面に形成されたプレートと、(ロ)粒状基板の一部分が溝に嵌ることによって粒状基板が主面上で転動を開始し、且つ主面の溝を形成された領域の残余の領域上で粒状基板が転動するように、プレートを主面と平行方向に振動させる振動機構と、(ハ)主面上の粒状基板の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構とを備える成膜装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, (a) a plurality of grooves having a main surface on which a granular substrate to be deposited is mounted and extending in parallel with the main surface with a narrower width than the particle size of the granular substrate. The plate formed on the main surface and (b) the granular substrate starts rolling on the main surface when a part of the granular substrate fits into the groove, and on the remaining region of the region where the groove on the main surface is formed (C) A film forming mechanism including a vibration mechanism that vibrates the plate in a direction parallel to the main surface so that the granular substrate rolls , and (c) a thin film forming mechanism that forms a thin film on the exposed surface of the granular substrate on the main surface. An apparatus is provided.
本発明の他の態様によれば、(イ)成膜処理対象の粒状基板が搭載される主面を有し、粒状基板の粒径よりも狭い幅で主面と平行に延伸する複数の溝が主面に形成されたプレートを用意するステップと、(ロ)プレートの主面上に粒状基板を搭載するステップと、(ハ)粒状基板の一部分が溝に嵌ることによって粒状基板が主面上で転動を開始し、且つ主面の溝を形成された領域の残余の領域上で粒状基板が転動するように、プレートを主面と平行方向に振動させるステップと、(ニ)主面上の粒状基板の露出した表面に薄膜を形成するステップとを含み、プレートを振動させるステップと薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返す成膜方法が提供される。
According to another aspect of the present invention, (a) a plurality of grooves having a main surface on which a granular substrate to be deposited is mounted and extending parallel to the main surface with a width narrower than the particle size of the granular substrate. (B) a step of mounting the granular substrate on the main surface of the plate, and (c) a portion of the granular substrate fitted in the groove so that the granular substrate is on the main surface. Oscillating the plate in a direction parallel to the main surface so that the granular substrate rolls on the remaining region of the region where the grooves on the main surface are formed , and (d) the main surface Forming a thin film on the exposed surface of the upper granular substrate, and providing a film forming method in which a thin film forming process including the step of vibrating the plate and the step of forming the thin film is repeated a plurality of times.
本発明によれば、粒状基板の表面全体に均一に膜を形成できる成膜装置及び成膜方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the film-forming apparatus and the film-forming method which can form a film | membrane uniformly over the whole surface of a granular substrate can be provided.
図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであることに留意すべきである。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の実施形態は、構成部品の構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic. Further, the embodiment described below exemplifies an apparatus and a method for embodying the technical idea of the present invention, and the embodiment of the present invention has the following structure and arrangement of components. It is not something specific. The embodiment of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.
本発明の実施形態に係る成膜装置1は、粒状基板の表面に膜を形成する成膜装置である。成膜装置1は、図1に示すように、成膜処理対象の粒状基板50が搭載される主面11を有し、主面11と平行に延伸する複数の溝110が主面11に形成されたプレート10と、プレート10を主面11と平行方向に振動させる振動機構20と、主面11上の粒状基板50の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構30とを備える。
A film forming apparatus 1 according to an embodiment of the present invention is a film forming apparatus that forms a film on the surface of a granular substrate. As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 1 has a
プレート10の主面11に形成される溝の幅は、粒状基板50の粒径よりも狭く設定されている。粒状基板50は、例えばシリコン(Si)基板であり、粒径は1〜数mm程度である。
The width of the groove formed in the
振動機構20がプレート10を振動させると、主面11上に搭載された粒状基板50の一部分が溝110に嵌ることにより、粒状基板50が主面11上で転動を開始する。
When the
図2に、プレート10の主面11上で静止した状態の粒状基板50の例を示す。図2では、粒状基板50の形状がDカット形状である例を示している。「Dカット形状」は、全体として略球体であるが平坦な面を有する形状である。
FIG. 2 shows an example of the
溝110が延伸する方向と垂直な方向に沿った溝110の断面形状(以下において、単に「断面形状」という。)は、粒状基板50の形状に応じて適宜決定される。即ち、溝110の断面形状は、プレート10が振動したときに粒状基板50の一部分が溝110に引っ掛かり、粒状基板50が転がるきっかけになればよい。
The cross-sectional shape of the
図2では、Dカット形状である粒状基板50の形状に応じて、溝110の断面形状が三角型である例を示した。これにより、図2に示すように、プレート10の主面11上で静止した状態の粒状基板50のDカット面をランダムに配置することができる。また、断面形状が三角型の溝110は加工が容易である。
FIG. 2 shows an example in which the cross-sectional shape of the
しかし、溝110の断面形状が三角型に限られない。例えば図3(a)に示すような四角型や、図3(b)に示すような半円型も採用可能である。
However, the cross-sectional shape of the
なお、粒状基板50がDカット形状以外の、立方体形状などの多面体や球体であってもよいことはもちろんである。例えば図3(b)に示すように、粒状基板50が球体である場合に溝110の形状を粒状基板50の外形に合わせた丸溝形状にすることにより、粒状基板50を溝110に隙間なく密着させ、安定させることができる。
Needless to say, the
ただし、粒状基板50の形状に対して溝110の形状は一意的に決まるものではない。即ち、粒状基板50のサイズ、溝110の配置や間隔などの条件によって、溝110の最適な形状が選定される。
However, the shape of the
溝110の延伸方向に垂直な方向の開口部の幅は、溝110に嵌った粒状基板50の表面の少なくとも一部がプレート10の主面11よりも上方にあるように設定される。このため、溝110の開口部の幅は、粒状基板50の粒径よりも狭く、且つ、粒状基板50が引っ掛かって転動を開始するきっかけになる程度の広さである。粒状基板50の表面の露出した領域に、薄膜が形成される。
The width of the opening in the direction perpendicular to the extending direction of the
また、溝110同士の間隔は、例えば粒状基板50の粒径と同程度以上に設定されることが好ましい。隣接する溝110にそれぞれ嵌った状態で静止した粒状基板50間の間隔が狭いと、粒状基板50の側面などに膜が形成されにくくなる。一方、溝110の間隔を粒状基板50の粒径と同じくらい、或いはそれ以上にすることにより、粒状基板50の露出した表面の全体に、膜を形成することができる。
Moreover, it is preferable that the space | interval of the groove |
図4に、プレート10の主面11を上方から見た図を示す。図4は、プレート10の主面11上に溝110が同心円状に配置された例を示している。溝110を同心円状に配置することにより、どの方向の振動に対しても粒状基板50を均一に転動させることができる。また、プレート10が小型の場合に、旋盤加工などにより容易に溝110を形成できる。
In FIG. 4, the figure which looked at the
なお、例えば図5(a)に示すように、互いに並行するストライプ状に溝110を配置してもよい。図5(a)に示した溝110の配置によれば、プレート10を一方向に振動させる場合に粒状基板50を効果的に転動させることができる。また、溝110の加工が容易である。或いは、図5(b)に示すように、格子状に溝110を配置してもよい。これにより、プレート10を二方向に振動させる場合に、粒状基板50を効果的に転動させることができる。
For example, as shown in FIG. 5A, the
なお、プレート10には、例えばカーボン、ステンレス鋼、アルミニウム、セラミックなどが採用可能である。
For the
図6に、成膜装置1を高周波プラズマCVD装置として構成した例を示す。図6に示した成膜装置1においては、チャンバー31内のプレート10の主面11上に処理対象の粒状基板50を搭載する。排気装置32によりチャンバー31内を減圧して所定のガス圧にした後、導入口33から原料ガス300をチャンバー31内に導入する。接地されたプレート10と電極34間に高周波電源35から高周波電力を供給することにより、チャンバー31内の原料ガス300がプラズマ化される。形成されたプラズマに粒状基板50を曝すことにより、粒状基板50の露出した表面に膜が形成される。
FIG. 6 shows an example in which the film forming apparatus 1 is configured as a high-frequency plasma CVD apparatus. In the film forming apparatus 1 shown in FIG. 6, the
高周波プラズマCVD装置以外の、例えば他の方式で粒状基板50の表面に膜を成長させるCVD装置や、粒状基板50の表面に膜を堆積させるスパッタ装置などの、半導体製造プロセスに使用される成膜装置として成膜装置1を構成することができる。
Other than the high-frequency plasma CVD apparatus, for example, a CVD apparatus that grows a film on the surface of the
図1に示した成膜装置1を用いて粒状基板50の表面に成膜する方法の例を、以下に説明する。
An example of a method for forming a film on the surface of the
先ず、プレート10の主面11上に処理対象の粒状基板50を搭載する。
First, the
次いで、振動機構20によって、主面11と平行方向にプレート10を素早くスライドさせる。例えば、プレート10を一往復乃至数往復させる。これにより、粒状基板50が主面11に形成された溝110に引っ掛かり、粒状基板50は主面11上で転動する。プレート10の移動速度は、主面11上で粒状基板50が転動するように、粒状基板50の形状や粒径などを考慮して適宜設定される。
Next, the
プレート10の往復運動を停止させると、主面11上で粒状基板50は様々な姿勢で静止する。なお、多数の粒状基板50を同時に主面11で転動させた場合、一部の粒状基板50は溝110に嵌って停止し、他の粒状基板50は溝110間で停止する。この状態で、デポダウン形式により粒状基板50の露出した表面に、薄膜形成機構30により膜を形成する。
When the reciprocating motion of the
一定時間成膜した後、薄膜形成機構30による膜の形成を中断し、振動機構20によってプレート10を再度振動させる。これにより、表面の少なくとも一部に膜が形成された粒状基板50を主面11上で転動させる。その後、プレート10の振動を停止させると、前回とは異なる姿勢で粒状基板50が主面11上で静止する。この状態で、粒状基板50の新たに露出した表面に膜を形成する。
After the film formation for a certain time, the film formation by the thin
プレート10を振動させるステップと粒状基板50の表面に薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返すことにより、粒状基板50の表面全体に均一に膜が形成される。
By repeating the thin film forming process including the step of vibrating the
例えば、粒状基板50の表面に形成する膜の所望の膜厚が80nmであるときに、1回の薄膜形成工程によって数nmの膜が形成される場合には、薄膜形成工程を20〜30回程度繰り返す。
For example, when a desired film thickness of the film to be formed on the surface of the
なお、溝110の断面形状は、粒状基板50の一部が溝110に嵌った状態で、粒状基板50が安定して静止する形状にすることが好ましい。これにより、成膜工程において、粒状基板50の表面に安定して膜が形成される。
The cross-sectional shape of the
上記の成膜方法に対して、図7に示すように粒状基板50を載せたプレート10Aの主面11Aが平坦な場合には、粒状基板50が主面11A上を横滑りして転がらない。このため、図8に破線で示すように、粒状基板50の上面のみが成膜対象エリアである。
In contrast to the film forming method described above, when the main surface 11A of the
しかし、図1に示した成膜装置1を用いた場合には、プレート10の主面11上で粒状基板50が転動する。このため、図9に破線で示したように、粒状基板50の表面全体が成膜対象エリアである。
However, when the film forming apparatus 1 shown in FIG. 1 is used, the
以上に説明したように、本発明の実施形態に係る成膜装置1によれば、プレート10の主面11に溝110を形成することにより、プレート10を振動させる毎に主面11上で粒状基板50が転動し、粒状基板50の表面の異なる領域が主面11上で露出する。このため、溝110に嵌って転動した粒状基板50の露出した面に薄膜を形成する工程を繰り返すことによって、粒状基板50の表面全体に均一に膜を形成できる。
As described above, according to the film forming apparatus 1 according to the embodiment of the present invention, the
成膜装置1を用いた成膜方法は、粒状基板50の形状が、溝110が形成されていない平坦な主面のプレート上では転がりにくい形状である場合、例えば粒状基板50がDカット形状や立方体形状の場合に、粒状基板50の表面全体に均一に膜を形成するために、特に有効である。近年、集光効率の高い太陽電池としてDカット形状のSi基板の研究が進められており、この分野での成膜装置などとしても成膜装置1は有望である。
In the film forming method using the film forming apparatus 1, when the shape of the
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As mentioned above, although this invention was described by embodiment, it should not be understood that the description and drawing which form a part of this indication limit this invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art. That is, it goes without saying that the present invention includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
1…成膜装置
10…プレート
11…主面
20…振動機構
30…薄膜形成機構
31…チャンバー
32…排気装置
33…導入口
34…電極
35…高周波電源
50…粒状基板
110…溝
300…原料ガス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming
Claims (7)
前記粒状基板の一部分が前記溝に嵌ることによって前記粒状基板が前記主面上で転動を開始し、且つ前記主面の前記溝を形成された領域の残余の領域上で前記粒状基板が転動するように、前記プレートを前記主面と平行方向に振動させる振動機構と、
前記主面上の前記粒状基板の露出した表面に薄膜を形成する薄膜形成機構と
を備えることを特徴とする成膜装置。 A plate having a main surface on which a granular substrate to be deposited is mounted, and a plurality of grooves extending in parallel to the main surface with a width narrower than the particle size of the granular substrate;
The granular substrate starts rolling on the main surface when a part of the granular substrate fits into the groove , and the granular substrate rolls on the remaining region of the main surface where the groove is formed. as movement, a vibration mechanism for vibrating the plate in the main surface direction parallel
And a thin film forming mechanism for forming a thin film on the exposed surface of the granular substrate on the main surface.
前記プレートの前記主面上に前記粒状基板を搭載するステップと、
前記粒状基板の一部分が前記溝に嵌ることによって前記粒状基板が前記主面上で転動を開始し、且つ前記主面の前記溝を形成された領域の残余の領域上で前記粒状基板が転動するように、前記プレートを前記主面と平行方向に振動させるステップと、
前記主面上の前記粒状基板の露出した表面に薄膜を形成するステップと
を含み、前記プレートを振動させるステップと前記薄膜を形成するステップとを含む薄膜形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする成膜方法。 A plate having a main surface on which a granular substrate to be deposited is mounted and having a plurality of grooves formed on the main surface and extending in parallel with the main surface with a width smaller than the particle size of the granular substrate is prepared. And steps to
Mounting the granular substrate on the major surface of the plate;
The granular substrate starts rolling on the main surface when a part of the granular substrate fits into the groove , and the granular substrate rolls on the remaining region of the main surface where the groove is formed. Oscillating the plate in a direction parallel to the major surface to move,
Forming a thin film on the exposed surface of the granular substrate on the main surface, and repeating a thin film forming step including vibrating the plate and forming the thin film a plurality of times Film forming method.
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