(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理設備において、
真空容器（１０５ａ）と、
容器内部に第１の平坦な金属電極面（ＥＦ１）と、
平坦な誘電材料の設備（２７）の表面を形成する、前記第１の平坦な金属電極面のほうを向いた第２の誘電電極面（ＥＦ２）と、
前記平坦な設備（２７）の裏面（ＥＲ）のほうを向いた金属結合面（ＫＦ）と、
前記結合面（ＫＦ）上および第１の電極面（ＥＦ１）上の電気接続部と、
前記結合面（ＫＦ）を通り、かつ前記平坦な誘電材料の設備（２７）内の平面的に配分された開口部（２９）のパターンを通るガス配管系（１７）とを備え、前記平面的に配分された開口部（２９）のパターンは前記平坦な設備（２７）を通って前記ガス配管系（１７）に接続されており、
前記平坦な誘電材料の設備（２７）は互いに隔たった複数のセラミックタイル（５０）を含み、前記平坦な誘電材料の設備を通る前記平面的に配分された開口部のパターンは、前記セラミックタイル（５０）を互いに分離する間隙によって形成される、真空処理設備。
【請求項２】
前記タイル（５０）の少なくとも一部は、少なくとも近似的にタイル中心部に配置された誘電性の支持部（５２）によって前記金属結合面（ＫＦ）に保持される、請求項１に記載の設備。
【請求項３】
前記タイル（５０）は、前記第１の電極面から見て、平面的に、凸面状に、または凹面状に前記誘電電極面（ＥＦ２）に広がっている、請求項１に記載の設備。
【請求項４】
前記結合面（ＫＦ）は前記第１の電極面（ＥＦ１）から見て段階的に成形されているか、または連続的に凹面状に成形されている、請求項１に記載の設備。
【請求項５】
前記金属結合面（ＫＦ）にガス導入開口部があり、前記ガス導入開口部の大半は前記パターンの開口部（２９）と一直線上に並ぶとともに、同じ開口断面積を有している、請求項１に記載の設備。
【請求項６】
前記タイル（５０）の少なくとも一部は少なくとも１つの案内ピン（５８）により長孔
案内部（５９）に回転しないように止められている、請求項１に記載の設備。
【請求項７】
前記タイル（５０）の少なくとも一部は前記結合面（ＫＦ）に関して、および前記結合面に対して相対的に支持ピン（５６）によって支持され、したがって前記支持ピンによって支持された前記タイルは面積膨張方向へ自由に可動できる、請求項１に記載の設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体基板に基づいて円板状の加工品を製造する方法を前提とするものであり、この製造方法は、真空容器のなかで向かい合う２つの電極面の間で形成されるプラズマプロセス空間での処理を含んでいる。
【背景技術】
【０００２】
定義
プラズマプロセス空間にさらされている表面を「電極面」として定義する。
【０００３】
本発明が前提とする前述の方法では、それぞれの電極面の間で電気的な高周波電界が生成され、それにより、反応性ガスが装填されたプロセス空間に高周波プラズマ放電が生起される。このとき、一方の電極面は誘電材料でできており、この電極面に、面に沿って設定された変化する分布をもつ高周波電位が印加される。プラズマプロセス空間での電界の分布は、誘電電極面における電位分布によって調整される。前提となる方法では、基板によって誘電電極面が形成されるか、または、金属で構成された第２の電極面に基板が配置されるかのいずれかである。さらに、基板と向かい合う電極面で、開口パターンからプロセス空間へ反応性ガスが導入される。
【０００４】
近年、特に製造コストを引き下げるために、高周波プラズマ支援による反応性の方法を用いて、比較的大型の円板状の加工品を製造する努力がますます重ねられている。このとき高周波プラズマ支援による方法（ＰＨｆＥＣＶＤ）は、基板コーティングのために利用されるか、または、高周波プラズマ支援による反応性のエッチング方法として適用される。前述した努力は、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の製造、ＴＦＴディスプレイまたはプラズマディスプレイの製造、ならびに太陽光発電の分野、とりわけソーラーセル製造の分野でなどではっきりと認められる。
【０００５】
真空容器のなかでプロセス空間のほうを向いた平坦な電極面をそれぞれ備える、平行に向かい合う平面的な金属電極を周知のように利用して、プラズマ励起のために電気的な高周波電界を印加しながら、前述した高周波プラズマ支援による反応性の方法によって上述した種類の製造方法を実施すると、基板が大きくなるにつれて、および／または励起周波数ｆＨｆが高くなるにつれて、基板の観点からすると、真空容器の寸法設計がもはや副次的とはいえない重要性を帯びることが観察されている。このことは、特に、真空中で利用される高周波電磁場の波長に注目したときに当てはまる。電極面と平行に観察したときに、真空室内における電気的な高周波電界の分布は不均一であり、部分的に平均値から明らかに異なっており、このことは、電極面のうちの１つで位置決めされた加工品の不均一な処理につながる。すなわち、エッチングの場合にはエッチング作用の不均一な分布が生じ、コーティングの場合にはたとえば層厚、層材料の化学量論などの不均一な分布が生じる。処理におけるこのような有意な不均一性は少なからぬ用途にとって、特にたとえば前述した液晶、ＴＦＴディスプレイ、プラズマディスプレイの製造、ならびに太陽光発電、特にソーラーセルの製造において許容することができない。前述の不均一性は、真空容器の前述した寸法ないし面積が真空容器内の電界の波長に近づくほど顕著になる。
【０００６】
この問題を解決するために、根本的に異なる取組みが知られている：
米国特許第６６３１６９２号ならびに米国特許出願公開第２００３／００８９３１４号より、互いに向かい合う２つの金属電極面の間にプラズマプロセス空間を形成し、その際に、互いに向かい合う金属電極面の一方または両方を成形することが公知である。
【０００７】
他方の電極面に載っている基板と向かい合う金属電極面、または、基板が上に載っている金属電極面、または互いに向かい合う両方の金属電極面が、凹面状に構成される。このような公知の方法は図１に模式的に示されており、次のものを表している：
１ａと１ｂ：高周波電界Ｅが間に印加される、プロセス空間ＰＲで互いに向かい合う金属電極面である。
【０００８】
Ｅｒ，ＥＣ：上記に応じて周辺部と中央部に発生する電界である。
上に述べた問題を解決するために本発明も前提としている、物理的に根本的に異なる取組みが、本件出願と同じ出願人の米国特許第６２２８４３８号から公知となっている。米国特許第６２２８４３８号に基づく方法の原理について、まず図２を参照して説明する。ただし、この図は前述の明細書に開示されていない具体化の態様を示しているが、理解の基礎として援用することにする。互いに向かい合う電極面のうちの一方の電極面２ａは、一例として上述したように金属製である。それに対して第２の電極面２ｂは誘電材料でできており、たとえば平坦に構成された誘電性の薄いプレート４でできている。プロセス空間ＰＲにおける両方の電極面２ａおよび２ｂの一定の間隔にもかかわらず所望の局所的な電界分布を引き起こす、たとえば図示するように縁部領域で中心領域Ｅｃよりも強い電界Ｅｒを引き起こす、電位分布Φ２ｂが誘電電極面２ｂに沿って、生起される。このことは、たとえば図２に示すように、高周波発生器６が容量性素子ＣＲ，ＣＣを介して、所望の分布に応じて別様に誘電プレート４に結合されることによって、実現することができる。図２に示す、ただし前掲の米国特許第６２２８４３８号には開示されていない、前述の特許明細書で具体化されている原理の実施形態では、結合キャパシタンスＣＲは、中心キャパシタンスＣＣよりも大きいキャパシタンス値を有するように選択されている。キャパシタンスＣＲないしＣＣの構成は、米国特許第６２２８４３８号によれば、図３に示すようにして解決される。第１に、図２に示す電極面２ｂを形成する誘電体８が設けられるが、この電極面は同時に、図２に基づいて設けられる金属の結合面１０に関して厚さｄが局所的に変化しているために、局所的に変化するキャパシタンスＣＲ，Ｃを形成する。このとき誘電体８は、図４に示すように固体誘電体によって形成されていてもよく、または、金属の結合面１０と、電極面２ｂを形成する誘電性プレート４との間の排気もしくはガス充填された中空スペース８ａによって形成されていてもよい。重要なのは、前述の中空スペース８ａでプラズマ放電が形成されないことである。
【０００９】
本発明は、図２から図４を参照して基本的に説明した、米国特許第６２２８４３８号に基づく従来公知の方法を前提とするものである。この方法では、処理されるべき基板をプロセス空間ＰＲのどこに位置決めすべきか、誘電電極面２ｂに位置決めすべきか、それとも金属電極面２ａに位置決めすべきかという問題が生じる。前掲の米国特許第６２２８４３８号では、誘電性基板は電極面２ｂまたは電極面２ａの上に載せ、それに対して導電性の表面をもつ基板は金属の電極面２ａに設けることが教示されている（５欄３５行以下）。
【００１０】
さらに、処理されるべき基板と向かい合う電極面に分布するように、開口パターンから反応性ガスをプロセス空間に導入することが前掲の明細書から公知である。したがって、図３または図４に示す誘電性基板が電極面２ｂに載せられれば、金属電極面２ａの側にガス供給部を有する開口パターンが設けられる。基板が金属電極面２ａに配置されれば、誘電電極面２ｂの側に反応性ガスのための開口パターンが設けられる。そうすれば、図４から容易にわかるように、中空スペース８ａを補償室として利用することができ、反応性ガスは結合面１０を備える金属の結合構造を通ってまず補償室８ａに入り、それから、誘電プレート４に設けられた開口パターンを通ってプロセス空間ＰＲに入ることができる。しかしながら、中空室８ａを誘電性固体で充填することも十分に考えられ、このことは、誘電電極面２ｂを形成する材料により、または少なくとも部分的にこれと異なる１つまたは
複数の材料によって行われ、このような固体を貫通する開口パターンに、分配された配管を介して反応性ガスが供給される。
【００１１】
原則として、図３ないし図４に示すようにプロセス空間へ反応性ガスを導入するための開口パターンと、誘電体８ないし８ａとを組み合わせてただ１つの電極構造にすることは、図３に示すように開口パターンを電極面２ａに設け、処理されるべき基板を誘電電極面２ｂに置くよりも、ないしは誘電層そのものによって誘電電極面２ｂを構成するよりも、はるかに高いコストを要すると考えられる。
【００１２】
すなわち、開口パターンを備えるガス導入準備部と、電界に対する介入措置とを機能的に分離するのが好ましいと考えられており、すなわち、可能ならば常に処理されるべき基板を誘電電極面２ｂに載せるか、または、誘電電極面２ｂを少なくとも部分的に基板によって構成し、ガス導入領域は金属電極面２ａの開口パターンによって構成すると好ましいと考えられている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の課題は、基本的に米国特許第６２２８４３８号からすでに公知の方法を用いて、特別な層を備える加工品を製造することができる、誘電体基板に基づいて円板状の加工品を製造する方法を提案することにある。このとき、このようにして製造された円板状の加工品は、特にソーラーセルとしての利用に適しているのが望ましい。このことは、誘電体基板が最初に、すなわち前述した高周波プラズマプロセス空間で処理される前に、少なくとも区域的に層材料でコーティングされ、この層材料の抵抗率ρについては次式：
【００１４】
【数１】
0005642740.tif 000002
【００１５】
が成り立ち、前記層の面積抵抗率については次式：
【００１６】
【数２】
0005642740.tif 000003
【００１７】
が成り立ち、次いで、コーティングされた基板が金属電極面で位置決めされ、プラズマプロセス空間で反応性プラズマ支援によりエッチングまたはコーティングされることによって実現される。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
すでに述べたとおり、公知の方法ではガス導入措置と電界介入措置との機能分離を行い、それを各電極面へ割り当あてることが設計上の理由からどちらかというと追求されてきたのであるが、本発明では、前記層による誘電体基板の予備コーティングと、および原則として公知のＰＨｆＥＣＶＤ法との組み合わせが成果をもたらすのは、コーティングの後に基板がプラズマプロセス空間で金属電極面に載せられて、電界介入措置と、前述の開口パターンを通しての反応性ガス導入とが組み合わされて誘電電極面で、ないしは誘電電極の領域で具体化される場合だけであることが示された。
【００１９】
すなわち、誘電体基板を特別な層でコーティングした後に、前述した基板で位置決めを
することだけが成功に結びつき、したがって、当初はむしろ不都合にみなされてきた機能組み合わせが、誘電電極面で具体化されなくてはならないことが見出されたのである。
【００２０】
しかも提案される方法により、高周波プラズマ処理の種類に関して高いフレキシビリティが実現されるという利点がある。すなわち、あらかじめ特別な層でコーティングされた誘電体基板がエッチングされるのか、それともコーティングされるのかに左右されることがなく、またさらに、ＰＨｆＥＣＶＤプロセスによって誘電式に導電性の高いコーティングがなされるかどうかに左右されることがない。すなわち、プラズマプロセス空間での電界分配措置の作用に関して、ないしはガス導入措置の作用に関して、そのつどの処理プロセスは上記による影響を受けない。
【００２１】
すでに先ほど述べたように、誘電体基板は本発明の範囲内では、従来「金属性」または「導電性」と呼ばれてきた材料よりも電気抵抗率ρがはるかに高い材料でまずコーティングされる。たとえば金、銀、銅、アルミニウムといった従来の導電材料の抵抗率は１．７×１０−６Ωｃｍから２．７×１０−６Ωｃｍの範囲内にある。
【００２２】
定義
面積抵抗率ＲＳは、抵抗率ρと層厚との商として算出される。面積抵抗率はΩの大きさを有しており、記号□で示される。
【００２３】
したがって、着目する層の面積抵抗率ＲＳは材料にも層厚にも依存している。
本発明では、方法の選択は、誘電体基板の表面が導電性の高い材料で予備コーティングされているか、それとも導電性の低い材料で予備コーティングされているかに左右されるだけでなく、前述の材料で層の面積抵抗率ＲＳがどの程度であるかにも決定的に左右されることが見出されている。
【００２４】
本発明による方法の１つの実施形態では、誘電電極面における高周波電位の分布、およびプロセス空間への反応性ガスの導入は、プロセス空間のほうを向いている誘電プレート構造の表面によって誘電電極面が形成され、その裏面は金属の結合面によってチャンバを形成しており、結合面から裏面までの距離は結合面に沿って変化しており、さらに、反応性ガスはチャンバへ導入されてから、プレート構造に設けられた開口パターンを通じてプロセス空間へ導入されることによって具体化される。結合面には、および導電性である他方の電極面には、プラズマ励起のための高周波信号が印加される。
【００２５】
金属結合面と、誘電プレート構造の裏面との間の間隔が変化することで、図２に示すようなキャパシタンス分布が実現され、チャンバ空間は、その裏面と金属の結合電極面との間で、誘電プレート構造の開口パターンを通ってプロセス空間へ流れ込む反応性ガスのための分配室として同時に利用される。
【００２６】
本件出願の枠内で「反応性ガス」という用語を使うとき、これは１つまたは複数の反応性ガスの混合物も意味している。
【００２７】
前述した誘電プレート構造は、図２を参照するとわかるように、その厚さで規定されるキャパシタンス値によって、図２に示す結合キャパシタンスＣＲないしＣＣの一部を形成する。したがって１つの実施形態では、所定の変化する厚さ分布をもつ誘電プレート構造を利用することができる。しかし別の実施形態では、少なくとも近似的に一定の厚さをもつ誘電プレート構造を利用することができる。さらに別の実施形態では、誘電電極面における電位分布は中心部から周辺部へ向かうにつれて次第に結合面の電位に近似していく。このことは、上に述べたような金属結合面と誘電プレート構造の裏面との間にチャンバが具体化される場合、たとえばこれに関連して周辺領域の間隔が中心領域の間隔よりも短く
選択されることによって実現され、および／または、誘電プレート構造の厚みが周辺領域では中心領域よりも薄く設計されることによって実現される。
【００２８】
キャパシタンス値は、中心領域では周辺領域よりも小さく選択される。
チャンバ（図４の８ａ）を通じてこのようなキャパシタンスを構成する場合、このことは、たとえば次のようにして実現される。
ａ）金属結合面は実質的に平坦に構成され、誘電プレート構造は実質的に一定の厚さでプロセス空間から見て凸面状に構成される；
ｂ）誘電プレート構造は実質的に一定の厚さで平坦に構成され、結合面はプロセス空間から見て凹面状に構成される；
ｃ）結合面は凹面状に構成され、誘電プレート構造の裏面も同様とし、プロセス空間から見て凹面状の誘電電極面を有するように構成される；
ｄ）結合面は実質的に平坦に構成され、誘電プレート構造は、結合面と平行な平坦な裏面と、プロセス空間から見て凸面状の電極面とを備えるように構成される；
ｅ）結合面は平坦に構成され、電極面も同様とし、それに対してプレート裏面はプロセス空間から見て凸面状に構成される。
【００２９】
チャンバを設けないときは、たとえば結合面と電極面が平行であってよく、これらの間に介在する固体誘電体の誘電率が周辺部に向かって増えていく。
【００３０】
一方ではプロセス空間内の電界分布を最適化するため、また他方ではプロセス空間へのガス導入方向分布を最適化するために、高いフレキシビリティがあることは明らかである。電界分布措置とガス分布措置とが同一の電極構造で具体化されるにもかかわらず、これら両方の量をそれぞれ最適化することができる。一例として前述した方法手順を混合し、組み合わせて適用することが十分に可能である。たとえば結合面を実質的に平坦に構成し、誘電プレート構造は可変な厚さと、プロセス空間から見て凹面状の裏面および凸面状の電極面とを備えるように構成することができる。さらに、図２で説明したキャパシタンス分布のさらに別の設計量として、誘電プレート構造の誘電率ないしその分布も利用することができることは、当業者には十分に明らかである。間隔ないし厚みの変化の追加または代替として、誘電プレート構造に沿って異なる材料を選択することで、前述したキャパシタンス分布、およびこれに伴う誘電電極面での電位分布に影響を与えることができる。
【００３１】
この場合、特に誘電電極面を平坦に、かつプロセス空間を定義する他方の電極と平行に選択することができ、それにより、奥行きが一定のプラズマプロセス空間を電極面に対して垂直方向に具体化する。この有利な実施形態は、たとえば金属結合面をプロセス空間から見て凹面状に構成し、プレート構造の裏面を平坦に構成することによって得られ、または、誘電プレート構造の裏面をプロセス空間から見て凸面状に構成し、結合面を平坦に構成することによって得られ、または、誘電プレート構造もしくは電極面に沿って誘電率の異なる材料を使用し、平坦な金属結合面とこれに対して平行で平坦なプレート裏面の場合には、周辺領域で中央領域よりも誘電率の高い材料を使用することによって得られる。
【００３２】
本発明の方法では、特に円周が少なくとも０．５ｍの広さである大型の基板を本発明に基づいてまずコーティングし、次いで高周波プラズマ処理にかけることを考慮すると、開口パターンとチャンバ構造を備える上述した誘電プレート構造を準備するのに高いコストがかかることは明らかである。
【００３３】
そこで１つの実施形態では、誘電プレート構造はセラミックのタイルによって構成される。このようなタイルを、金属結合面に対して中央に間隔をおきながら位置決めして設置することができる。それにより、電界分布および場合によりプロセス空間への反応性ガス供給に不都合な影響を与えることになる、熱によるタイルの変形に基づく誘電電極面の変
形が起こることがなくなる。さらには、希望するプレート特性を的確に生成するために、異なる誘電率や異なる厚みおよび厚み変化をもつ、さまざまな材料からなるタイルを柔軟に使用することができ、また、凹面状ないし凸面状の電極面もしくは構造裏面を形成するために、相互の重ね合わせや多層の構造によって利用することができる。
【００３４】
ここで再度強調しておくと、チャンバが形成されている場合、金属結合面と誘電プレート構造の裏面との間に形成されるこのチャンバのなかで、平面的に分布する結合キャパシタンスとしてのこのチャンバの作用を無に帰してしまいかねない寄生的なプラズマ放電が起こるのを防ぐことが重要である。このことは、当業者には周知のとおり、金属結合面と誘電プレート構造の裏面との間の間隔状況を設定することによって保証され、この設定はいずれの場合にも、そのつどのプロセスで適用される暗黒部間隔よりも短い。
【００３５】
本発明による方法のさらに別の実施形態では、金属結合面からプレート構造裏面までの間隔は１つの段階で、特に複数の段階で変化しており、および／またはプレートの厚みは１つの段階で、特に複数の段階で変化している。このような実施形態は、たとえば誘電プレート構造を構成するために重なり合ったタイルを利用することによって具体化され、ないしは、層数が局所的に変化する複数のタイル層を使用することで具体化される。
【００３６】
さらに別の実施形態では、金属結合面からプレート構造裏面までの間隔は連続的に変化しており、および／またはプレート構造の厚みは連続的に変化している。このような構成は、一定の厚みをもつ実質的に平坦な誘電プレート構造が使用され、金属結合面がプロセス空間から見て凹面状に成形される場合に適用される。
【００３７】
本発明による特にソーラーセルの製造方法のさらに別の実施形態では、誘電体基板はプラズマプロセス空間での処理の前に導電酸化物でコーティングされ、この場合、透明導電酸化物が好ましい。処理の前に行われるこのようなコーティングは、たとえば反応性マグネトロンスパッタによって行うことができる。この場合、誘電体基板がＺｎＯ，ＩｎＯ２，ＳｎＯ２の材料のうちの少なくとも１つでコーティングされ、このとき追加的にドーピングされ、またはドーピングされず、その厚みＤについて次式が成り立つのがさらに好ましい：
【００３８】
【数３】
0005642740.tif 000004
【００３９】
前掲の厚み範囲内での前述した材料のコーティングは、抵抗率ρと面積抵抗率ＲＳに関する上に挙げた特別な層特性を満足させる。
【００４０】
次いで、このようにコーティングされた基板に、プラズマプロセス空間での処理により反応性のエッチングおよび／またはコーティングが施される。このとき、反応性ガスとしてはＮＨ３，Ｎ２，ＳＦ６，ＣＦ４，Ｃｌ２，Ｏ２，Ｆ２，ＣＨ４，シラン、ジシラン、Ｈ２，ホスフィン、ジボラン、ホウ酸トリメチル、ＮＦ３のガスのうち少なくとも１つを使用するのが好ましい。
【００４１】
たとえば次のような層が設けられる：
【００４２】
【表１】
0005642740.tif 000005
【００４３】
このとき反応性エッチングについては、たとえばＯ２を混合したＳＦ６を反応性ガスとして使用する。
【００４４】
さらに、電気的な高周波電界は周波数ｆＨｆで励起されるのが好ましく、この周波数については次式が成り立つ：
【００４５】
【数４】
0005642740.tif 000006
【００４６】
ないし
【００４７】
【数５】
0005642740.tif 000007
【００４８】
製造される加工品は、少なくとも０．５ｍである円周半径を有しているのがいっそう好ましい。
【００４９】
本発明による方法の範囲内で使用される真空処理設備は、
・真空容器を有しており、その内部に、
・第１の平坦な金属電極面と、
・誘電プレート構造の表面を形成する、第１の金属電極面のほうを向いた第２の誘電電極面と、
・誘電プレート構造の裏面のほうを向いた金属結合面と、
・結合面および第１の電極面にそれぞれ通じる電気接続部と、
・結合面を貫いて開口するガス配管系、およびプレート構造を貫いて開口する配分された開口部のパターンとを備えており、
プレート構造が複数のセラミックタイルによって形成されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】従来の方法を示す図である。
【図２】米国特許６２２８４３８に従った製造方法を示す図である。
【図３】米国特許６２２８４３８に従った製造方法を示す図である。
【図４】従来の方法を示す図である。
【図５】本発明による製造方法の進行順序を機能ブロック図を用いて示す模式図である。
【図６】本発明による方法の範囲内で使用される真空処理設備の実施形態を示す、簡略化した模式的な断面図である。
【図７】図６に示す設備で使用される結合面を示す、同じく簡略化した平面図である。
【図８】互いに向かい合う平坦な従来式の金属電極を使用したときにＰＨｆＥＣＶＤコーティングで生じる層厚分布を、長方形の誘電基板の対角線の長さに関して参考例として示す図である。
【図９】凹面状に成形された金属電極面の上に直接位置決めされた誘電体基板における分布結果を参考例として示す図８と同様の図面である。
【図１０】図９に示す方法を適用しているが、本発明に基づいてＩｎＯ２層でコーティングされた基板における結果を同じく参考例として示す、図８および図９と同様の図面である。
【図１１】本発明の方法に基づいて得られる層厚分布プロフィルである。
【図１２】本発明の方法を実施するために用いられる本発明の設備をさらに別の有利な実施形態で示す簡素化した模式的な図である。
【図１３】さらに別の有利な実施形態を説明するための、図１２に記号「Ａ」が付されている領域の部分図である。
【図１４】本発明に基づいて使用される設備の別の実施形態を示す、図１２の図面と同様の図である。
【図１５】（ａ）から（ｆ）は誘電プレート構造および金属結合面の相応の成形によって、プロセス空間の周辺部で電界を高める可能性の選択を示す模式図である。
【図１６】金属結合面に誘電プレート構造を形成するためのセラミックタイルの有利な取付を示す詳細図である。
【図１７】セラミックのタイルで誘電プレートを構成することによる、図１５に一例として示す可能性の具体化を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
本発明に基づいて適用される真空処理設備の実施形態は、特許請求の範囲ならびに以下の一例としての本発明の説明により、当業者に対してさらに開示される。
【００５２】
すなわち以下において、実施例と図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。
図５には、本発明による方法の進行順序が、簡略化したブロック図を用いて示されている。誘電体基板１００が第１の真空蒸着ステーション１０２で、たとえば反応性マグネトロンスパッタを行うステーションで、少なくとも部分的に層によりコーティングされ、この層の材料は抵抗率ρを有しており、この抵抗率については次式
【００５３】
【数６】
0005642740.tif 000008
【００５４】
が成り立ち、しかも、結果として生じる層の面積抵抗率ＲＳは次式の範囲内におさまるようになっている：
【００５５】
【数７】
0005642740.tif 000009
【００５６】
面積抵抗率ＲＳは、塗布される層の厚みに依存するので、下限は０付近までいくことがあり得る。この層の厚みＤＳは次式のように選択されるのが好ましい：
【００５７】
【数８】
0005642740.tif 000010
【００５８】
これは特に、塗布される層材料がきわめて好ましい導電酸化物（ＣＯ）の場合であり、場合により透明導電酸化物（ＴＣＯ）の場合である。そのために、ＩｎＯ２，ＺｎＯ，ＳｎＯ２の材料のうちの少なくとも１つが誘電体基板１００に塗布され、ドーピングされ、もしくはドーピングされない。次いで、コーティングされた誘電体基板１０４が、ステーション１０５で反応性高周波プラズマ処理工程に供給され、すなわちＰＨｆＥＣＶＤ処理工程または反応性高周波プラズマ支援によるエッチング工程に供給される。その結果、特にソーラーセルとしての利用に好適な加工品１０６が得られる。
【００５９】
このとき基板１００および本発明に基づいて得られる基板１０６は、少なくとも０．２５ｍの円周半径ＲＵと、これに対応する０．５ｍの円周直径を有しているのが好ましく、その様子は図５に任意形状の加工品Ｗで図示されている。
【００６０】
図６には、本発明に基づいて使用される図５の本発明によるステーションないし設備１０５の第１実施形態が、断面図で簡略化して示されている。金属製の真空容器１０５ａは平坦な底面３を有しており、この底面は内部空間を向いたほうで第１の電極面ＥＦ１を形成する。その上には、前述した層材料でコーティングされた誘電性材料７からなる基板１０４がある。
【００６１】
層７を備える基板１０４ないし第１の電極面ＥＦ１と向かい合うように、電極構造９が組み付けられている。電極構造は第２の電極面ＥＦ２を形成する。
【００６２】
図示した例では電極面ＥＦ１と平坦に向かい合う第２の電極面ＥＦ２は、誘電プレート構造２７の表面によって構成されている。誘電プレート構造２７の裏面ＥＲは、金属結合面ＫＦとともにチャンバ１０を形成している。このとき、図示した例では結合面ＫＦは、
プロセス空間ＰＲから見て凹面状に金属プレート１４に穿設された窪み１０として構成されている。本例で図示している窪み１０は、図７に模式的に示すように長方形であり、０から、窪み１０における一定の間隔へと飛躍的に増大する、結合面ＫＦと誘電プレート構造２７の裏面ＥＲとの間の間隔ｄの間隔分布を形成する。図７には基板１０４が破線で示されている。金属プレート１４を介して、高周波発生器１３が結合面ＫＦと接続されており、さらにこの高周波発生器は、通常は基準電位にある電極面ＥＦ１と接続されている。
【００６３】
ガス備蓄部１５から反応性ガスＧＲまたは反応性混合気体、および場合によりたとえばアルゴン等の作業用ガスＧＡが、分配配管系１７を介して、プレート１４の裏側にある予備室１９へ供給される。予備室１９は、一方では、プレート１４を容器１０５ａに対して絶縁する保持部１８によって取り囲まれており、他方ではプレート１４の裏面、および金属電極面ＥＦ１のほうを向いている容器１０５ａの端壁２１により構成されている。プレート１４は、これを貫通するガス配管穴２５によってパターンを有している。
【００６４】
プレート１４のガス配管開口部２５は、誘電プレート構造２７を貫く開口部２９へ、有利には一直線上に並ぶように続いている。プレート構造２７は、本例では、たとえばＡｌ２Ｏ３等のセラミックでできている。
【００６５】
発生器１３により、結合面ＫＦを介して、プロセス空間ＰＲの内部で高周波プラズマ放電Ｈｆが生起される。
【００６６】
このとき、金属結合面ＫＦから、図６に破線で図示している平坦に分配されたキャパシタンスＣおよび誘電電極面ＥＦ２を介して、すでに説明したように的確に設定された電位分布が実現される。
【００６７】
励起周波数ｆＨｆは次のように選択される：
【００６８】
【数９】
0005642740.tif 000011
【００６９】
このとき、特に次式が成り立つ。
【００７０】
【数１０】
0005642740.tif 000012
【００７１】
基板１０４の円周直径は少なくとも０．５ｍであり、最大５ｍまたはそれ以上であっても十分によい。
【００７２】
間隔ｄは、図６に示す実施形態では、０から１ｍｍへと飛躍する。
すでに述べたとおり、後でまた説明する本発明の設備の変形例では、チャンバ１０は０から一定の値まで飛躍する間隔ｄを有するように設計されるのではなく、電界分布にとって重要なキャパシタンス分布を主に規定する前述の間隔は、特定の分布を有するように最適化されて設計される。この間隔ｄは、チャンバ１０のなかでプラズマが発生することがないように、周波数に依存して０．０５ｍｍから５０ｍｍの間で選択される。
【００７３】
発生器１３により１０から５０００Ｗ／ｍ２の出力が基板面ごとに供給されるのが好ましい。
【００７４】
基板１０４のＰＨｆＥＣＶＤコーティングのために、反応性ガスとしてＮＨ３，Ｎ２，ＳＦ６，ＣＦ４，Ｃｌ２，Ｏ２，Ｆ２，ＣＨ４，シラン、Ｈ２，ホスフィン、ジボラン、ホウ酸トリメチルのうち少なくとも１つが使用されるのが好ましい。
【００７５】
系統１５，１７を通って最終的に開口部２９から出る全体のガス流量は、たとえば基板面１ｍ２あたり０．０５から１０ｓｌｍ／ｍ２である。
【００７６】
上に挙げたそれぞれの量は、特に反応性高周波プラズマ支援によるコーティングについて当てはまる。
【００７７】
下記の実験について次のとおり設定を行った：
プロセス：ＰＨｆＥＣＶＤコーティング
ｆＨｆ：２７ＭＨｚ
基板寸法：１．１×１．２５ｍ２
図６に示す窪みの深さｄ：１ｍｍ
全圧：０．２２ｍｂａｒ
基板面あたりの出力：２８０Ｗ／ｍ２
基板材料：比導電率：１０−１５（Ωｍ）−１のフロートガラス
予備塗布されるコーティング：スズをドーピングしたＩｎＯ２
コーティングの面積抵抗率ＲＳ：３Ω□
反応性ガス：Ｈ２を添加したシラン
Ｈ２によるシランの希釈度：５０％
単位面積あたりの全体のガス流量：０．７５ｓｌｍ／ｍ２
実験は、図６ないし図７に示す設備構成で実施した。
【００７８】
図８には参考結果として、図６の構成で平坦な金属面をもつ窪み１０のないプレート１４が直接電極面として電極面ＥＦ１と向かい合って利用される場合に結果として得られたナノメートル単位の層厚分布が、加工品の両方の長方形対角線にわたって測定した層厚平均値に関して示されている。
【００７９】
図９には同じく参考として、まず、コーティングされるべき加工品として図５に示す未コーティングの誘電体基板１００すなわちフロートガラス基板が挿入された場合の結果が、図８と同様の図で示されている。
【００８０】
さらに、すでに図８の測定について述べたように、窪み１０のないプレートが構成されており、プロセス空間ＰＲで一方の電極を形成している。それに対して、窪み１０に対応する底面３の窪みが基板の下側に設けられている。
【００８１】
図１０も、同じく同様の図面で同じく参考として、すでに図９の結果について使用した設備構成で、すなわち基板により覆われた底面３に窪み１０を有し、プロセス空間ＰＲにさらされたプレート１４の平坦な表面によって第２の電極面が構成される設備構成で、予備コーティングされた基板１０４すなわちＩｎＯ２で予備コーティングされたフロートガラス基板が処理され場合の結果を示している。
【００８２】
以上より次のことが判明する：
−図８より：プロセス空間ＰＲにおける不均一な電界分布のために、結果として生じるコ
ーティング厚み分布は許容されないほど不均一である。
−図９より：処理されるべき基板が純粋に誘電性であるとき、加工品を支持する電極（３）の窪みは、電界分布の均一性およびこれに伴う層厚分布の均一性の大幅な改善につながる。
−図１０より：図９に示す純粋に誘電性の加工品について層厚分布の大幅な改善につながる構成は、加工品が本発明に基づいて予備コーティングされた基板１０４からなっているとき、許容されない層厚分布につながる。
【００８３】
しかし本発明に基づき、前述の予備コーティングされた基板をたとえば図６に示す設備でコーティングすると、図１１に示す優れた層厚分布をもたらす。
【００８４】
驚くべきことに、層材料（ＩｎＯ２）の抵抗率ρが高いにもかかわらず、加工品で均一な作用分布を実現するためには、本発明により提案される方法だけが好適であることがわかる。
【００８５】
図１２には上記に加えて、本発明による処理工程ないしそのために使用される図５の設備１０５のさらに別の実施形態が、簡略化して模式的に示されている。
【００８６】
予備コーティングされた基板１０４は、同じく平坦な第１の電極面ＥＦ１の上に載っている。高周波発生器１３と接続された金属結合面ＫＦは、プロセス空間ＰＲに対して連続的に凹面状に窪んでいる。
【００８７】
誘電プレート構造２７は、一方では平坦な誘電電極面ＥＦ２を形成するとともに、一定の厚みで、同じく平坦な裏面ＥＲを形成している。図１２では、誘電プレート構造２７を貫く開口パターンは図示していない。誘電プレート構造２７は厚みＤを有しており、この厚みについては次式が成り立つのが好ましい：
【００８８】
【数１１】
0005642740.tif 000013
【００８９】
定義
誘電プレート構造という用語は、本発明との関連では、二次元に平坦に延びるフィルム状からプレート状までの形態をとる誘電性の形成物を意味している。
【００９０】
誘電プレート構造２７のキャパシタンスは、結合面ＫＦと誘電プレートの裏面ＥＲとの間のキャパシタンスと直列に構成されているので、薄い誘電プレート構造２７の場合に生じる、場合により大きなプレートキャパシタンスは、チャンバ１０ａ全体にわたって生じる小さいキャパシタンスに対して些細な影響しか及ぼすことができない。
【００９１】
図１３には、図１２に示す構成の記号Ａで囲まれたところの部分図が示されている。この図からわかるように、金属プレート１４ａを貫く穴２５の少なくとも一部は、図１２に示す実施形態においても、その他すべての本発明に基づく実施形態においても、誘電プレート構造２７を貫く開口部２９（図示せず）と一直線上に並んでいてよく、さらには、少なくとも近似的に同じ開口断面積を有していてよい。
【００９２】
図１２の結合面ＫＦは連続的に湾曲しているが、１つの段階または複数の段階で成形されるように具体化することも容易に可能である。高い温度負荷、攻撃性の化学的雰囲気、
高い真空度、およびプラズマにさらされるプレート構造２７の材料としては、前述したように、たとえばＡｌ２Ｏ３等のセラミックを使用することができる。プロセスによっては、場合によりこれ以外の誘電材料を使用することもでき、開口パターンを備える耐熱性の誘電性フィルムなども使用することができる。
【００９３】
前述した誘電プレート構造２７は、図１４に示すように、誘電性のスペーサにより相互に位置決めされた、相上下して間隔をおいて位置する複数のプレート構造２７ａ，２７ｂで置き換えることができる。これらの個別プレート２７ａ，２７ｂはすべて、図６ないし図１２および図１３に示す開口部２９のパターンに準ずる開口パターンを有している。その厚みは、同じく０．０１から５ｍｍの間で選択することができる。
【００９４】
図１５（ａ）から（ｆ）には、金属結合面ＫＦと誘電電極面ＥＦ２との考えられる相互の割当が模式的に示されており、これらはいずれもプロセス空間ＰＲの周辺領域で、電界が中央領域の電界に対して強められるという結果につながる。
【００９５】
図１５（ａ）では、金属結合面ＫＦは平坦である。誘電プレート構造２７はプロセス空間ＰＲに対して凸面状であり、一定の厚みＤを備えている。結合面ＫＦは、その金属特性に基づき、高周波電位の負荷をうけたときにΦＫＦの等電位面として作用する。第１近似において、図１５（ａ）の構成は次のように考察することができる：
チャンバ１０に沿った各々の容積要素ｄＶにおいて、図面の左側に示すように、キャパシタンスＣ１０およびＣ２７の直列回路が生じている。キャパシタンスＣ１０は、結合面ＫＦと誘電プレート構造２７の裏面ＥＲとの間の変化する間隔によって、ならびにチャンバ１０のなかのガスの誘電率によって規定されるのに対して、キャパシタンスＣ２７は、一定の厚みＤとプレート構造２７の誘電率εとに基づき、場所的に一定である。
【００９６】
通常、プレート材料の誘電率はチャンバ１０のガスの誘電率よりもはるかに大きいので、特にプレート構造２７が薄い場合、Ｃ１０と直列につながれたキャパシタンスＣ２７は少なくとも第１近似において無視することができる。誘電電極面ＥＦ２の周辺領域では、間隔ｄが短くなっていくためにＣ１０が次第に増えていき、それにより、電極面ＥＦ２に沿った電位分布ΦＥＦ２は場所的に周辺領域へ近づくにつれて、結合面ＫＦの電位ΦＫＦに近づいていく。したがってプロセス空間ＰＲの上方では、電極面ＥＦ２の周辺領域で、ΦＫＦと、カウンター電極面ＥＦ１に印加される電位との間で近似的に全面的な電位差が存在している。電極面ＥＦ２の中央領域では、周辺領域よりも間隔ｄが大きいので、この部分では高周波電圧がより大きく降下し、それに伴って、ここでは電位ΦＥＦ２が電位ΦＫＦに対していっそう低下している。したがってプロセス空間ＰＲの上方では、この中央領域に、周辺領域に対して低下した電界が存在することになる。
【００９７】
図１５（ａ）について考察し、また、開口パターン（図示せず）から誘電プレート構造２７を通ってプロセス空間ＰＲに供給される反応性ガスにとってチャンバ１０は圧力補償室であることを考慮すれば、フィルム状の高温耐性プレート構造２７を使用することで、プロセス空間とチャンバ１０の間の圧力差に基づく凸面状の形状を製作できるという利点が得られることは明らかである。
【００９８】
図１５（ｂ）では、金属結合面ＫＦは引き続き平坦である。誘電プレート構造２７は、プロセス空間ＰＲに対して凸面状に成形された裏面ＥＲを有するとともに、逆に、結合面ＫＦに対しては平行な平坦な電極面ＥＦ２を有している。通常、誘電プレート構造２７の材料のほうが誘電率εが高いので、周辺領域のキャパシタンスＣ２７はキャパシタンスＣ１０に対し（図１５（ａ）参照）、構造２７の厚みが増えているにもかかわらず、そこでは些細にしか影響を及ぼさないので、図１５（ｂ）に示す実施形態でも、直列接続の場所的に変化するキャパシタンスＣ１０が支配的となり、上に説明したように、プロセス空間ＰＲのなかでの電界分布に支配的な影響を及ぼす。
【００９９】
図１５（ｃ）に示す実施形態では、結合面ＫＦは引き続き平坦である。誘電プレート構造２７は一定の厚みを有しているが、逆に、区域ごとに異なる誘電率εａの異なる材料によって構成されている。ここではチャンバ１０はなくてもよい。周辺部に向かうにつれてプレート材料の誘電率εが増してゆき、それにより、図１５（ａ）の対応図を見るとわかるようにＣ２７も増してゆく。本実施形態では、チャンバ１０によって形成されるキャパシタンスＣ１０は一定である。このとき、誘電プレート構造２７の一定の厚みが十分に大きく選択されていれば、Ｃ１０と直接につながれた、周辺領域に向かって増していくキャパシタンスＣ２７が支配的となり、すでに説明したような効果が実現される。すなわち電極面ＥＦ２の縁部領域では、プロセス空間ＰＲの電界は中央領域よりも少なく減衰されており、そこではεａにおけるＣ２７に比べてεｄにおけるＣ２７のほうが低下している。
【０１００】
図１５（ｄ）は、すでに説明した図６ないし図１２の状況を示している。
図１５（ｅ）は平坦な結合面ＫＦを示している。誘電プレート２７は結合面ＫＦと平行で平坦な裏面Ｅを有しているが、逆に、プロセス空間ＰＲから見て凸面状をした誘電電極面ＥＦ２を有している。それにより、これまでの説明から当業者には容易に読み取れるように、選択したプレート厚およびプレート材料の誘電率に応じて、上に説明したのと同じ電界補償効果をプロセス空間ＰＲで実現することができる。
【０１０１】
図１５（ｆ）では、結合面ＫＦと電極面ＥＦ２はいずれもプロセス空間ＰＲに対して凹面状であり、それに対してプレート構造２７の裏面ＥＲは平坦である。
【０１０２】
プレート構造２７の誘電率が、チャンバ１０のなかのガスの誘電率よりもはるかに大きければ、この場合にもＣ１０が支配的となり、プロセス空間ＰＲのなかで所望の電界分布が得られる。
【０１０３】
図１５（ａ）から（ｆ）から明らかなように、特に誘電電極面ＥＦ２の形状に関して高いフレキシビリティがある。図１５に示すそれぞれの変形例は、当業者であれば容易にわかるように、たとえばプレート構造２７に変化する厚みとの組み合わせで異なる材料を設けるなど、拡張したり組み合わせたりすることができ、このことは設計の余地をいっそう広く拡大する。すでに述べたとおり、チャンバ１０を省略し、プレート構造２７によってのみキャパシタンス分布を具体化することができる。
【０１０４】
反応性ガスがチャンバ１０から、プレート構造２７に設けられた開口パターンを通ってプロセス空間へ導入されることを考えると、およびさらに、希望する電界補償措置を電極面ＥＦ２の形状とはほぼ無関係に具体化できることを考えると、プロセス空間ＰＲへのガス発散方向と、プロセス空間ＰＲのなかでの電界介入とを同時に最適化できることは明らかである。
【０１０５】
誘電プレート構造２の具体化にあたっては、処理プロセス中、特に高い温度にさらされることを考慮すべきである。すなわち誘電プレート構造２７と、その固定部を介しての、結合面ＫＦを形成するプレート１４との間の熱膨張の差異を考慮しなければならない。さらに、上述した設備では大型の基板、特に非常に大型の基板１０４の処理が意図されていることを斟酌しなくてはならない。いかなる場合でも熱膨張と収縮を受けとめることができるように、このような規模の誘電プレートを具体化し、ならびに組み付けることは、特に、構造２７がフィルム状ではなく、剛性の高い誘電プレートとして、たとえばＡｌ２Ｏ３などのセラミックでできている場合に問題となる。
【０１０６】
このような場合に好ましい実施形態では、図１６を参照して説明するように、有利には
セラミックからなる誘電性の多数のタイルで、堅固な構造２７が構成される。図１６には、そのようなタイルとその組付け部が平面図と断面図で示されている。上述したように有利には長方形または正方形であり、たとえばＡｌ２Ｏ３等のセラミック材料で製作されたそれぞれのタイル５０は、たとえばセラミックネジ等の誘電性のスペーサボルト５２によって、ならびに誘電性のワッシャ５４によって、結合面ＫＦに対して実質的に中央でプレート１０４に位置決めされている。それにより、面ＫＦと、プレート構造２７を形成するタイル５０の裏面ＥＲとの間の相対間隔が保証される。タイル５０が周辺部で支持され、それにもかかわらず、熱負荷を受けたとき全方向へ応力なく自由に膨張できるようにするために、タイルは結合面ＫＦに対して支持ピン５６で案内されている。回転をしないように、タイル５０は案内ピン５８によって長孔案内部５９に止められている。タイル５０は、図１６には図示しない開口パターンを備えており、場合により、この開口パターンは各タイル５０の間の間隙によって補完される。タイル５０は、場合により互いに重なり合っていてもよい。このようなタイルの１つまたは複数の層を、場合により場所的に変化させながら設けることもでき、また、異なる領域に異なるセラミック材料、特に誘電率の異なる材料を使用することができる。それにより、フレキシブルに異なる形状と材料プロフィルを、誘電プレート構造２７で具体化することができる。
【０１０７】
図１７（ａ）から（ｆ）には、特に図１６を参照して説明したタイルによって構成された、図１５（ａ）から（ｆ）に示す構成が模式的に示されている。ここでは、結合面ＫＦと直接に向かい合う図１７のタイルだけを支持すればよく、プロセス空間側でこれに続くタイル層は、その下に位置するタイルに組み付けられる。図１７（ａ）から（ｆ）を見れば、図１５（ａ）から（ｆ）に示す構成が、どのようにして前述した有利なタイル構造で構成されるのかが、当業者には容易に理解することができる。ここでは、前述した開口パターンが形成されるように、タイルの間に残されたラビリンス通路を活用することによって、および／または追加の穴ないし開口部をタイル５０（図示せず）に設けることによって、希望する規模で配分されたプロセス空間へのガス入口ノズルを確保しなければならない。
【０１０８】
セラミックタイルの厚さＤＫは次式のように選択するのが好ましい。
【０１０９】
【数１２】
0005642740.tif 000014
【０１１０】
本発明による製造方法、ないし本発明に基づいて使用される設備では、均一なサイズの、特に非常に大型の誘電体基板が、まず特別な導電性層でコーティングされ、次いで、反応性高周波プラズマ支援による方法により表面処理され、特にコーティングされ、それにより、特に大型ないし非常に大型のソーラーセルを大量生産で製作することができる。
【図１】
0005642740.tif 000015
【図２】
0005642740.tif 000016
【図３】
0005642740.tif 000017
【図４】
0005642740.tif 000018
【図５】
0005642740.tif 000019
【図６】
0005642740.tif 000020
【図７】
0005642740.tif 000021
【図８】
0005642740.tif 000022
【図９】
0005642740.tif 000023
【図１０】
0005642740.tif 000024
【図１１】
0005642740.tif 000025
【図１２】
0005642740.tif 000026
【図１３】
0005642740.tif 000027
【図１４】
0005642740.tif 000028
【図１５】
0005642740.tif 000029
【図１６】
0005642740.tif 000030
【図１７】
0005642740.tif 000031