(57)【要約】【課題】本発明の目的は、成膜時の熱により高周波分割電極に伸び等が生じた場合でも、反応ガスのリークを防止することが可能な薄膜形成装置を提供することである。【解決手段】本発明では、成膜室２内の基板３の一方の表面側に配置された高周波電極４と、高周波電極４と対向するように配置された接地電極５とを備え、高周波電極４と接地電極５との間にプラズマ放電を行うことにより基板２上に薄膜が形成されるように構成された薄膜形成装置１において、表面電極部は、４分割された分割表面電極部４１から構成され、分割表面電極部４１は、分割表面電極部４１と互いに隣接する内側端部４１ａ，４１ｂに重ね合わせ部４６を有するとともに電極本体部４２上に配置される外側端部４１ｃ，４１ｄに段差部５０を有しており、分割表面電極部４１は、重ね合わせ部４６を互いに固定するとともに段差部５０を電極本体部４２上に移動可能に配置している。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内の基板の一方の表面側に配置されるとともに高周波電源に接続された高周波電極と、前記成膜室内の前記基板の他方の表面側に前記高周波電極と対向するように配置された接地電極とを備え、前記高周波電極が、反応ガスを導入するためのガス導入口を有する電極本体部と、該電極本体部上に配置されるとともに複数の分割表面電極部から構成された表面電極部とを備え、前記反応ガスを前記成膜室内に導入するとともに前記高周波電極に電圧を印加した状態で前記高周波電極と前記接地電極との間にプラズマ放電を行うことにより前記基板上に薄膜が形成されるように構成された薄膜形成装置において、
前記表面電極部は、４分割された分割表面電極部から構成され、前記分割表面電極部は、前記分割表面電極部と互いに隣接する内側端部に重ね合わせ部を有するとともに前記電極本体部上に配置される外側端部に段差部を有しており、前記分割表面電極部は、前記内側端部の前記重ね合わせ部を互いに固定するとともに前記外側端部の前記段差部を前記電極本体部上に移動可能に配置していることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記分割表面電極部の前記段差部と前記電極本体部との間には、前記段差部の移動方向に隙間が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜室内に配置した接地電極と高圧電極との間でプラズマ放電を発生させることにより基板上に薄膜太陽電池や半導体等で用いられる薄膜を形成するように構成された薄膜形成装置に関し、詳細には、高周波電極を複数の分割電極から構成した薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜太陽電池は、薄型・軽量であるとともに、低コストで且つ大面積化も容易であるため、今後の太陽電池の主流になると考えられている。薄膜太陽電池は、その内部に各種薄膜を積層しており、通常、これらの薄膜は、薄膜形成装置（例えば、ＣＶＤ装置）を用いて形成される。
【０００３】
現在、薄膜形成装置としては、ロールツーロール方式又はステッピングロール方式がある。両方式とも複数のロールからなる搬送手段を備えており、ロールツーロール方式は、各成膜室内を連続的に移動する基板上に連続的に薄膜を成膜する方式であり、ステッピングロール方式は、各成膜室内で同時に停止させた基板上に薄膜を成膜し、成膜の終わった部分を次の成膜室へ送り出す方式である。このうち、ステッピングロール方式の薄膜形成装置は、隣接する成膜室間のガス相互拡散を防止できるため、各薄膜の特性が安定して得られる点で優れている。
【０００４】
特許文献１には、従来のステッピングロール方式の薄膜形成装置が記載されている。特許文献１の薄膜形成装置は、成膜室内の基板の一方の表面側に配置された接地電極と、成膜室内の基板の他方の表面側において接地電極と対向するように配置された高周波電極とを備えている。
この薄膜形成装置では、反応ガスを成膜室内に導入するとともに高周波電極に電圧を印加した状態で接地電極と高周波電極との間にプラズマ放電を行うことにより基板上に薄膜が形成されるようになっている。
【０００５】
また、特許文献１の薄膜形成装置において、高周波電極は、４個の四角形状の高周波分割電極から構成されている。この高周波分割電極の分割表面電極部には、重合部が設けられており、４個の分割表面電極部は、重合部を互いに重ね合わせた状態で高周波電極の電極本体部に固定されている。
このように特許文献１では、分割表面電極部の隣り合う端部を重ねることにより、高周波分割電極の重合部分から反応ガスが漏れるのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１０６３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献１の構成では、分割表面電極部の４辺全てがネジにより電極本体部に固定されているので、成膜時の熱により分割表面電極部に伸び等が生じた場合、分割表面電極部が接地電極側に反り、分割表面電極部とその分割表面電極部を支持する電極本体部との間に隙間が生じ、その結果、反応ガスがその隙間から漏れてしまうという問題があった。
【０００８】
さらに、分割表面電極部が接地電極側に反った場合、対向して配置された接地電極との関係において高周波電極と接地電極とが平行にならず、薄膜を形成する際の膜厚分布が均一にならないという問題もあった。
【０００９】
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、成膜時の熱により高周波分割電極に伸び等が生じた場合でも、反応ガスのリークを防止するとともに、膜厚分布が均一となるような成膜を行うことが可能な薄膜形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の実施態様によれば、成膜室内の基板の一方の表面側に配置されるとともに高周波電源に接続された高周波電極と、前記成膜室内の前記基板の他方の表面側に前記高周波電極と対向するように配置された接地電極とを備え、前記高周波電極が、反応ガスを導入するためのガス導入口を有する電極本体部と、該電極本体部上に配置されるとともに複数の分割表面電極部から構成された表面電極部とを備え、前記反応ガスを前記成膜室内に導入するとともに前記高周波電極に電圧を印加した状態で前記高周波電極と前記接地電極との間にプラズマ放電を行うことにより前記基板上に薄膜が形成されるように構成された薄膜形成装置において、前記表面電極部は、４分割された分割表面電極部から構成され、前記分割表面電極部は、前記分割表面電極部と互いに隣接する内側端部に重ね合わせ部を有するとともに前記電極本体部上に配置される外側端部に段差部を有しており、前記分割表面電極部は、前記内側端部の前記重ね合わせ部を互いに固定するとともに前記外側端部の前記段差部を前記電極本体部上に移動可能に配置している。
【００１１】
また、本発明の別の実施態様によれば、前記分割表面電極部の前記段差部と前記電極本体部との間には、前記段差部の移動方向に隙間が設けられている。
【発明の効果】
【００１２】
上述の如く、本発明に係る薄膜形成装置によれば、成膜室内の基板の一方の表面側に配置されるとともに高周波電源に接続された高周波電極と、前記成膜室内の前記基板の他方の表面側に前記高周波電極と対向するように配置された接地電極とを備え、前記高周波電極が、反応ガスを導入するためのガス導入口を有する電極本体部と、該電極本体部上に配置されるとともに複数の分割表面電極部から構成された表面電極部とを備え、前記反応ガスを前記成膜室内に導入するとともに前記高周波電極に電圧を印加した状態で前記高周波電極と前記接地電極との間にプラズマ放電を行うことにより前記基板上に薄膜が形成されるように構成された薄膜形成装置において、前記表面電極部は、４分割された分割表面電極部から構成され、前記分割表面電極部は、前記分割表面電極部と互いに隣接する内側端部に重ね合わせ部を有するとともに前記電極本体部上に配置される外側端部に段差部を有しており、前記分割表面電極部は、前記内側端部の前記重ね合わせ部を互いに固定するとともに前記外側端部の前記段差部を前記電極本体部上に移動可能に配置しているので、薄膜形成装置で成膜を行う際の熱により分割表面電極部に伸び等が生じたとしても、分割表面電極部の段差部が壁部上を移動することになり、分割表面電極部の反りを防止することができる。これにより、分割表面電極部と電極本体部との間に隙間が生じなくなり、反応ガスのリークを防止することができる。
【００１３】
また、本発明に係る薄膜形成装置によれば、前記分割表面電極部の前記段差部と前記電極本体部との間には、前記段差部の移動方向に隙間が設けられているので、薄膜形成装置で成膜を行う際の熱により分割表面電極部に伸び等が生じたとしても、分割表面電極部の段差部が隙間を埋めるように壁部上を移動することになり、分割電極部の伸びた分を隙間で吸収することができる。これにより、分割表面電極部の反りが防止されるとともに、高周波電極と接地電極とが平行な状態で維持され、その結果、薄膜の膜厚分布を均一に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜形成装置を示した断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る高周波電極を示した平面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る高周波電極の表面電極部における重ね合わせ部を示した拡大図である。
【図４】本発明の実施形態に係る高周波電極を示した断面図であり、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る薄膜形成装置で成膜を行った際における図２のＡ−Ａ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置１の断面図を示している。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態の薄膜形成装置１は、成膜室２を備えており、この成膜室２には、可撓性の基板３が断続的に搬送されるようになっている。成膜室２は、基板３の一方の表面側に配置された第１の成膜室壁体２ａと、基板３を挟んで第１の成膜室壁体２ａと対向するように配置された第２の成膜室壁体２ｂとを備えている。
【００１７】
図１に示すように、成膜室２の第１の成膜室壁体２ａの内側には、高周波電源（図示せず）に接続された中空形状の高周波電極４が配設されており、成膜室２の第２の成膜室壁体２ｂの内側には、基板２を挟んで高周波電極４と対向するように配置された接地電極５が配設されている。
【００１８】
図１に示すように、高周波電極４は、電極取付ベース６を介して第１の成膜室壁体２ａに取付けられている。電極取付ベース６は、シール体７を介して第１の成膜室壁体２ａに取付られており、電極取付ベース６と第１の成膜室壁体２ａとは電気的に絶縁されている。また、電極取付ベース６の内部には、反応ガスを導入するためのガス通路６ａが設けられており、ガス通路６ａは、高周波電極４の中空部分に連通している。
【００１９】
また、高周波電極４の周縁部と第１の成膜室壁体２ａとの間には、電極取付ベース６と同様の厚みを有する絶縁性の支柱８が設けられており、高周波電極４の周縁部は、ネジ（図示せず）等により支柱８に固定されている。
【００２０】
図１に示すように、高周波電極４は、縦横にそれぞれ２分割した４分割構造となっており、４個の高周波分割電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ（図２参照）から構成されている。
４個の高周波分割電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ（図２参照）の各々は、内部に反応ガスを導入するように中空形状となっており、基板３側に配置された分割表面電極部４１と、電極取付ベース６及び支柱８上に配設されるとともに分割表面電極部４１を支持する分割電極本体部４２とを備えている。
分割電極本体部４２は、電極取付ベース６と支柱８との間を架け渡すように配置された基部４３と、基部４３の外周端４３ａに立設するように配置された壁部４４とを備えている。また、基部４３は、ガス導入口４３ｂを有しており、ガス導入口４３ｂは、電極取付ベース６のガス通路６ａと連通している。
【００２１】
次に、本実施形態の高周波電極４を図２及び図３を参照して説明する。図２は、本発明の実施形態に係る高周波電極４の平面図を示しており、図３は、分割表面電極部４１の一部の拡大図を示している。
【００２２】
図２に示すように、４個の分割表面電極部４１は、互いに隣接するように配置することにより１つの板状の電極を形成するようになっている。
また、分割表面電極部４１の各々は、所定の間隔で配置された複数のガス流通孔４５を備えており、基部４３のガス導入口４３ｂから導入された反応ガスが、ガス流通孔４５を通って基板３の表面に向かって噴射されるようになっている。
なお、図２においては、ガス流通孔４５は、高周波分割電極４Ａにのみ図示されており、その他の高周波分割電極４Ｂ，４Ｃ，４Ｄについては図示を省略している。
【００２３】
以下では、４個の分割表面電極部４１の重ね合わせの構造について、高周波分割電極４Ａの分割表面電極部４１を例として説明する。
図２に示すように、高周波分割電極４Ａの分割表面電極部４１は、隣接する別の高周波分割電極４Ｂ，４Ｃの分割表面電極部４１と突き合わされる内側の２辺の端部（内側端部）４１ａ，４１ｂに重ね合わせ部４６を有している。
図３に示すように、高周波分割電極４Ａの重ね合わせ部４６は、段差形状で形成されており、隣接する別の高周波分割電極４Ｂ，４Ｃの重ね合わせ部４６とは、互いに段差が表裏逆になるように形成されている。すなわち、図３に示すように、高周波分割電極Ａの重ね合わせ部４６は、隣接する別の高周波分割電極４Ｂ，４Ｃの重ね合わせ部４６と互いに補間し合う段差面を有し、これにより、高周波分割電極４Ａの分割表面電極部４１は、別の高周波分割電極４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの分割表面電極部４１と面一の表面を形成するようになっている。
また、高周波分割電極４Ａの重ね合わせ部４６の角部４６ａには、対角線状に配置される高周波分割電極４Ｄの重ね合わせ部４６と突き合わせるために切欠き部４８が設けられている。
なお、ここでは、高周波分割電極４Ａの分割表面電極部４１を例として説明したが、図２及び図３に示すように、隣接する高周波分割電極４Ｂ，４Ｃの重ね合わせ部４６は、段差形状が逆になっている以外は同様の構成になっている。また、高周波分割電極４Ａの対角線状に配置された高周波分割電極４Ｄの重ね合わせ部４６は、高周波分割電極４Ａと同様の構成となっている。
【００２４】
図２及び図３に示すように、分割表面電極部４１の各々の重ね合わせ部４６には、重ね合わせ部４６に沿って平面視で千鳥状に配置された複数のネジ孔４７が形成されている。各ネジ孔４７は、４個の分割表面電極部４１を互いに突き合せた状態で、隣接する分割表面電極部４１のネジ孔４７と互いに重なるようになっている。また、分割表面電極部４１の重ね合わせ部４６は、隣接する分割表面電極部４１を互いに突き合せた状態でネジ孔４７にネジ（図示せず）を螺合することにより分割電極本体部４２の基部４３に固定されている。
【００２５】
次に、本実施形態に係る高周波分割電極４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄの特徴を図４を参照して説明する。図４は、図２のＡ−Ａ線断面図を示している。
【００２６】
図４に示すように、分割表面電極部４１は、外側の２辺の端部（外側端部）に段差部５０を有している。ここで、分割表面電極部４１の外側の２辺の端部とは、高周波分割電極４Ａの場合では、図２における４１ｃ，４１ｄの部分をいう。
段差部５０は、分割電極本体部４２の壁部４４の上側に位置するように配置されている。ここで、段差部５０は、壁部４４に対して固定されておらず、壁部４４上を移動可能に配置されている。さらに、段差部５０の内側壁部５０ａと壁部４４の内側壁面４４ａとの間には、分割表面電極部４１の長手方向（段差部５０の移動方向）に隙間５１が設けられている。
【００２７】
また、図４に示すように、分割電極本体部４２の基部４３は、外側の端部４３ａに段差部５２を有している。段差部５２は、分割電極本体部４２の壁部４４の下側に位置するように配置されている。ここで、段差部５２は、壁部４４に対して固定されておらず、壁部４４の下側を移動可能に配置されている。さらに、段差部５２の内側壁部５２ａと壁部４４の内側壁面４４ａとの間には、基部４３の長手方向（段差部５２の移動方向）に隙間５３が設けられている。
【００２８】
次に、本発明の実施形態に係る薄膜形成装置１で成膜を行った際の高周波電極４における変化を図５を参照して説明する。
【００２９】
本実施形態では、薄膜形成装置１で成膜を行う際の熱により分割表面電極部４１に伸び等が生じたとしても、図５に示すように、分割表面電極部４１の段差部５０が隙間５１を埋めるように壁部４４上を移動するので、分割表面電極部４１の伸びた分を隙間５１で吸収することができる。これにより、分割表面電極部４１に反りが生じることがない。
また、この際、分割電極本体部４２の基部４３の段差部５２も同様に、隙間５３を埋めるように壁部４４の下側を移動するので、基部４３の伸びた分を隙間５３で吸収することができる。これにより、分割電極本体部４２の基部４３に反りが生じることがない。
【００３０】
このように、本実施形態の薄膜形成装置１によれば、分割表面電極部４１は、隣接する分割表面電極部４１と接続する内側の２辺の端部４１ａ，４１ｂに重ね合わせ部４６を有するとともに分割電極本体部４２の壁部４４上に配置される外側の２辺の端部４１ｃ，４１ｄに段差部５０を有しており、分割表面電極部４１は、隣接する分割表面電極部４１と重ね合わせ部４６を互いに固定するとともに段差部５０を分割電極本体部４２の壁部４４上に移動可能に配置し、分割表面電極部４１の段差部５０と分割電極本体部４２の壁部４４との間には、段差部５０の移動方向に隙間５１が設けられているので、薄膜形成装置１で成膜を行う際の熱により分割表面電極部４１に伸び等が生じたとしても、分割表面電極部４１の段差部５０が壁部４４上を移動することになり、分割表面電極部４１の反りを防止することができる。これにより、分割表面電極部４１と分割電極本体部４２の壁部４４との間に隙間が生じなくなり、反応ガスのリークを防止することができる。
さらに、分割表面電極部４１の段差部５０が隙間５１を埋めるように壁部４４上を移動することになるので、分割表面電極部４１の伸びた分を隙間５１で吸収することができる。これにより、分割表面電極部４１の反りが防止されるとともに、高周波電極４と接地電極５とが平行に維持され、その結果、薄膜の膜厚分布を均一に保つことができる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００３２】
上述した実施形態では、シール体７が絶縁性の材料で形成されているが、第１の成膜室壁体２ａと電極取付ベース６とが同電位である場合には、シール体７は導電性でもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  薄膜形成装置
２  成膜室
３  基板
４  高周波電極
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ  高周波分割電極
５  接地電極
６  電極取付ベース
７  シール体
８  支柱
４１  分割表面電極部
４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ  分割表面電極部の端部
４２  分割電極本体部
４３  基部
４４  壁部
４５  ガス流通孔
４６  重ね合わせ部
４７  ネジ孔
４８  切欠き部
５０，５２  段差部
５１，５３  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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