(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向して配置され、間にプラズマを生成するリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、
前記リッジ電極に向かって前記プラズマの形成に用いられる母ガスを供給するガス供給部と、
前記プラズマによる処理が施される基板を載置する基板支持台と、
少なくとも前記放電室、前記ガス供給部および前記基板支持台を内部に収納する減圧容器と、
前記減圧容器内部の圧力を低減させる排気部と、を有し、
前記減圧容器には、前記排気部と連通する開口が設けられ、前記放電室が前記基板支持台と前記開口との間に挟まれ、
前記放電室には、前記ガス供給部および前記排気部により、前記基板から遠ざかる方向への流れが形成されることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
高周波電力を前記放電室に供給する電源と、
内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、
リッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、
がさらに設けられ、
前記減圧容器の内部には前記変換部も収納されていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
高周波電力を前記放電室に供給する電源と、
内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、
リッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、
がさらに設けられ、
前記変換部は前記減圧容器の外部に配置され、前記放電室と前記変換部との間には、前記減圧容器の内部の減圧状態を保つ窓部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記減圧容器は、前記基板を相対移動可能に配置するとともに、前記基板を前記減圧容器に出入りさせる一対の開口部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記減圧容器の内部における、前記放電室と、前記排気部と連通する前記開口と、の間には、前記排気部に排気される流体の流量を調節する調節部が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて基板に処理（ドライエッチングも含む）を行う真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、薄膜太陽電池の生産性を向上させるためには、高品質なシリコン薄膜を、高速に、かつ、大面積で製膜することが重要である。このような高速かつ大面積な製膜を行う方法としては、プラズマＣＶＤ（化学気相成長）法による製膜方法が知られている。
【０００３】
例えば、薄膜シリコン太陽電池の基本的な材料であるアモルファスシリコン膜は、ＳｉＨ４ガス、又は、ＳｉＨ４ガスと、水素ガスとの混合気体を原料として、プラズマＣＶＤ法により製作されている。アモルファスシリコン膜は単層で用いられる場合があるとともに、微結晶シリコンとの２層タンデムとして、さらには、３層化構造としても用いられるものである。そのため、アモルファスシリコン膜の性能は、積層型の薄膜シリコン太陽電池全体の性能に大きな影響を与えると考えられている。
【０００４】
その一方で、アモルファスシリコン膜を有する太陽電池（以下、「ａ−Ｓｉ太陽電池」と表記する。）には、光劣化による性能低下が生じることが知られている。さらに、アモルファスシリコン膜を高速に製膜した場合には光劣化の程度が増大するため、光劣化による性能低下後におけるａ−Ｓｉ太陽電池の安定化性能は、大幅に低下していた。
この問題により、ａ−Ｓｉ太陽電池におけるアモルファスシリコン膜の製膜速度を上げることが難しいという問題があった。
【０００５】
光劣化が発生する原因の一つとして、ＳｉＨ４が過剰分解されることにより生成された多分子Ｓｉ（Ｓｉナノクラスター）がアモルファスシリコン膜に混入することが報告されている。
【０００６】
アモルファスシリコン膜への多分子Ｓｉの混入を防止する方法の一つとして、プラズマの生成に用いられる周波数を、従来のＲＦ帯（１３ＭＨｚ）からＶＨＦ帯（数十ＭＨｚ）に変更する方法が知られている。ＶＨＦ帯の周波数を用いてプラズマを生成することにより、アモルファスシリコン膜の製膜速度が向上されるとともに、光劣化の抑制が図られる。
【０００７】
しかしながら、ＶＨＦ帯の周波数を用いたアモルファスシリコン膜の製膜では、光劣化を抑制できるものの十分ではなく、ａ−Ｓｉ太陽電池において許容範囲を超える性能低下が起きていた。
【０００８】
その一方で、Ｓｉナノクラスターの基と考えられるＳｉＨ２ラジカルの寿命が短い、すなわち母ガスとの反応性が高いことを利用し、性能低下を抑制したａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
具体的には、平行平板電極であるカソードと、メッシュ状の電極との間にプラズマが生成され、そのプラズマが生成された領域をガス分解領域として、メッシュ状の電極から離れた位置に基板が配置されている。
このようにすることで、ＳｉＨ２ラジカルが基板に拡散するまでに、ＳｉＨ２ラジカルと母ガスとが反応し、Ｓｉナノクラスターがアモルファスシリコン膜に混入しにくくなる。
その結果、当該製造方法により製造されたアモルファスシングルセルにおいて、光劣化後の安定化効率が９．３％になるという極めて高い性能が実現されている。
【００１０】
さらに、母ガスなどの流れを利用して、性能低下を抑制したａ−Ｓｉ太陽電池の製造方法の提案されている（例えば、非特許文献１および２参照。）。
【００１１】
具体的には、筒型の筐体の内部にホロー電極型のプラズマ生成部が配置され、筐体の一方の端部には、プラズマ生成部に向って母ガスを噴出させるガス供給部が配置されている。その一方で、筐体の他方の端部は、真空ポンプと接続され真空引きが行われている。基板は、プラズマ生成部とともにガス供給部を間に挟む位置に配置されている。
【００１２】
このようにすることで、ガス供給部から供給された母ガスは、プラズマ生成部を介して真空ポンプに吸引される。すると、プラズマ生成部において生成されたＳｉナノクラスターも、同様に真空ポンプに吸引される。そのため、Ｓｉナノクラスターが基板上のアモルファスシリコン膜に混入しにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００６−１９５９３号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】古閑一憲，佐藤宙，中村誠Ｗｉｌｌｉａｍ，宮原弘臣，松崎秀文，白谷正治著、「シランホロー放電を用いたａ−Ｓｉ：Ｈ堆積への水素希釈の効果」、第２５回「プラズマプロセシング研究会」プロシーディングス、２００８年１月２３日、ｐ．９３−９４
【非特許文献２】Ｗ．Ｍ．Ｎａｋａｍｕｒａ，Ｄ．Ｓｈｉｍｏｋａｗａ，Ｈ．Ｍｉｙａｈａｒａ，Ｋ．Ｋｏｇａ，ａｎｄ  Ｍ．Ｓｈｉｒａｔａｎｉ，Ｓｐａｔｉａｌ  Ｐｒｏｆｉｌｅ  ｏｆ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｒａｔｅ  ｏｆ  ａ−Ｓｉ：Ｈ  Ｆｉｌｍｓ  ｉｎ  Ｍｕｌｔｉ−Ｈｏｌｌｏｗ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ｊａｐａｎ，３２［２］，２００７，ｐ．４６９−４７２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術では製膜速度が遅いため、現実のａ−Ｓｉ太陽電池の製造に用いることは困難であるという問題があった。
【００１６】
上述の非特許文献１および２に記載の技術では、製膜処理が施される基板の面積の大型化を図りにくいという問題があった。
これは、孔を多数開けた電極に６０ＭＨｚの超高周波数を印加して孔部にホロー放電を起こさせる方法では、超高周波を用いるがために定在波の影響で電極上の電界が不均一になり、また均一な電界が出来たとしても多数の孔の中で安定して均一なホロー放電を維持することは非常に困難なためである。
【００１７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製膜される膜の高品質化を図るとともに、大面積化および製膜速度の高速化を図ることができる真空処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の真空処理装置は、互いに対向して配置され、間にプラズマを生成するリッジ電極を有するリッジ導波管からなる放電室と、前記リッジ電極に向かって前記プラズマの形成に用いられる母ガスを供給するガス供給部と、前記プラズマによる処理が施される基板を載置する基板支持台と、少なくとも前記放電室、前記ガス供給部および前記基板支持台を内部に収納する減圧容器と、前記減圧容器内部の圧力を低減させる排気部と、を有し、前記減圧容器には、前記排気部と連通する開口が設けられ、前記放電室が前記基板支持台と前記開口との間に挟まれ、前記放電室には、前記ガス供給部および前記排気部により、前記基板から遠ざかる方向への流れが形成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、ガス供給部から一対のリッジ電極に向って母ガスが供給されるとともに、排気部により減圧容器内の流体が排気されるため、放電室の内部には、全体として、基板から遠ざかる流れが形成される。そのため、一対のリッジ電極の間でプラズマが生成されると同時に生成される異物（母ガスがＳｉＨ４ガスの場合には、Ｓｉナノクラスターなど）は、当該流れによって、減圧容器から排気部に流入する。
その一方で、生成された寿命の長いラジカルは拡散により基板に向かって移動するため、基板に処理が施される。
【００２０】
さらに、リッジ導波管の特性により、一対のリッジ電極の間では電界強度分布が均一になる。さらに、リッジ導波管を用いることにより、電界強度分布が均一化された領域を容易に大面積化できる。
そのため、基板に対して均一なプラズマを広い範囲に生成することができる。
【００２１】
上記発明においては、高周波電力を前記放電室に供給する電源と、内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、がさらに設けられ、前記減圧容器の内部には前記変換部も収納されていることが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、放電室および放電室と隣接する変換部の全体が減圧容器の内部に配置されているため、放電室および変換部自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、放電室および変換部自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、放電室および変換部の構成を簡素にすることができ、構成の自由度が高くなる。
【００２３】
上記発明においては、高周波電力を前記放電室に供給する電源と、内部導体および外部導体からなり、前記電源から前記放電室へ前記高周波電力を導く同軸線路と、一対のリッジ部を有するリッジ導波管からなり、前記放電室が延びる方向に隣接して配置され、前記同軸線路から前記放電室へ前記高周波電力を導く変換部と、がさらに設けられ、前記変換部は前記減圧容器の外部に配置され、前記放電室と前記変換部との間には、前記減圧容器の内部の減圧状態を保つ窓部が設けられていることが望ましい。
【００２４】
本発明によれば、放電室が減圧容器の内部に配置されているため、放電室自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、放電室自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、放電室の構成を簡素にすることができ、構成の自由度が高くなる。
【００２５】
さらに、放電室および変換部の全体を減圧容器の内部に配置した場合と比較して、減圧容器の容積を小さくできる。そのため、減圧容器の内部における減圧状態の維持が容易となる。
【００２６】
その一方で、変換部は大気圧状態の下に置かれるため、減圧状態の下に置かれる放電室と比較して放電が発生しにくくなる。そのため、プラズマを生成する一対のリッジ電極の間でのみ放電を発生させやすくなる。
【００２７】
上記発明においては、前記減圧容器は、前記基板を相対移動可能に配置するとともに、前記基板を前記減圧容器に出入りさせる一対の開口部が設けられていることが望ましい。
【００２８】
本発明によれば、一対の開口部の一方から、一対のリッジ電極の間に基板を搬入させて、基板に対してプラズマ処理を施すことができる。さらに、プラズマ処理が施された基板を一対の開口部の他方から搬出させることができる。
【００２９】
これにより、基板の搬入、基板へのプラズマ処理、基板の搬出を連続して行うことができる。そのため、一対のリッジ電極よりも大きな面積を有する基板に対して連続してプラズマ処理を施すことができ、生産性の向上を図ることができる。
さらに、プラズマの分布が不均一であっても、基板を移動させながらプラズマ処理を施すことにより、基板には均一なプラズマ処理が施されることになる。
【００３０】
その一方で、プラズマが形成される放電室の内部と、基板が移動する領域とは離れているため、基板の移動によるプラズマの乱れが生じることがない。
【００３１】
上記発明においては、前記減圧容器の内部における、前記放電室と、前記排気部と連通する前記開口と、の間には、前記排気部に排気される流体の流量を調節する調節部が設けられていることが望ましい。
【００３２】
本発明によれば、減圧容器の内部は、調節部によって、放電室、ガス供給部、および、基板が配置された領域と、排気部と連通された領域とに分けられる。そして、放電室等が配置された領域から、排気部と連通された領域に流入する流体の流量は、調節部によって調節される。
その結果、基板に対するプラズマ処理が行われる放電室等が配置された領域における減圧状態は、排気部および調節部により均一に保たれる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の真空処理装置によれば、減圧容器の内部に、基板、ガス供給部および放電室がこの順に配置され、減圧容器におけるガス供給部とともに放電室を間に挟む位置において排気部が連通されているため、製膜される膜の高品質化を図るとともに、大面積化および製膜速度の高速化を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る製膜装置の概略構成を説明する模式図である。
【図２】図１のプロセス室の構成を説明する部分断面視図である。
【図３】図１の第１変換器および第２変換器の構成を説明する模式図である。
【図４】図１の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。
【図５】図１の製膜装置のさらに別の実施例を説明する模式図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
【図８】本発明の第４の実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る製膜装置ついて図１から図３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を説明する模式図である。図２は、図１のプロセス室の構成を説明する部分断面視図である。
【００３６】
本実施形態においては、本発明を、面積が１ｍ2以上の大面積な基板に対して、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコンなどの結晶質シリコン、窒化シリコン等からなる膜の製膜処理を行うことが可能な製膜装置（真空処理装置）１に適用する場合について説明する。
【００３７】
製膜装置１には、図１に示すように、プロセス室（放電室）２と、第１変換器（変換部）３Ａと、第２変換器（変換部）３Ｂと、第１同軸線（同軸線路）４Ａと、第１電源（電源）５Ａと、第１整合器６Ａと、第２同軸線（同軸線路）４Ｂと、第２電源（電源）５Ｂと、第２整合器６Ｂと、真空容器（減圧容器）７と、排気部９と、ガス供給部１０と、が主に設けられている。
【００３８】
プロセス室２は、図１に示すように、内部に配置された基板Ｓに対してプラズマ処理を施す部分である。
プロセス室２は、アルミニウムやアルミニウム合金材料などの導電性を有し非磁性または弱磁性を有する材料から形成された部品であって、いわゆるダブルリッジ導波管状に形成されたものである。
【００３９】
プロセス室２には、図２に示すように、一対のリッジ電極２１，２１が設けられている。
一対のリッジ電極２１，２１は、ダブルリッジ導波管であるプロセス室２におけるリッジ部を構成するものであって、一方のリッジ電極２１は他方のリッジ電極２１と対向して配置されている。さらに、リッジ電極２１には、メッシュやパンチングメタルのように複数の貫通孔が形成されている。
【００４０】
なお、貫通孔の開口面積は、一対のリッジ電極２１，２１の間にプラズマが閉じ込められるように設計されていることが望ましい。
【００４１】
ここで、プロセス室２が延びる方向をＬ方向（図１における左右方向）、一対のリッジ電極２１，２１に直交する方向であって、磁力線が延びる方向をＥ方向（図１における上下方向）、一対のリッジ電極２１，２１に沿う方向であって、Ｅ方向と直交する方向をＨ方向（図１における紙面に対して直交する方向）とする。
【００４２】
基板Ｓとしては透光性ガラス基板を例示することができ、例えば、縦横の大きさが１．４ｍ×１．１ｍであり、厚さが３．０ｍｍから４．５ｍｍのものを挙げることができる。
【００４３】
第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂは、図１に示すように、それぞれ、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから供給された高周波電力が導入される部分であって、供給された高周波電力をプロセス室２に伝送するものである。
さらに、第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂは、リッジ導波管の特性を利用して、高周波電力の伝送モードを平行平板モードに変換するものである。
【００４４】
図３は、図１の第１変換器および第２変換器の構成を説明する模式図である。
一対のリッジ部３１，３１の一方、例えば図３における下側のリッジ部３１には、第１同軸線４Ａにおける内部導体４１が電気的に接続されている。一対のリッジ部３１，３１の他方、例えば図３における上側のリッジ部３１には、第１同軸線４Ａにおける外部導体４２が電気的に接続されている。
【００４５】
第１同軸線４Ａおよび第２同軸線４Ｂは、図１に示すように、それぞれ、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから供給された高周波電力を、第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂに導くものである。
第１同軸線４Ａには、第１電源５Ａおよび第１整合器６Ａが電気的に接続して設けられている。その一方で、第２同軸線４Ｂには、第２電源５Ｂおよび第２整合器６Ｂが電気的に接続して設けられている。
【００４６】
第１同軸線４Ａおよび第２同軸線４Ｂには、図３に示すように、内部導体４１と、外部導体４２とが設けられている。
内部導体４１は、棒状または線状に延びる金属などの導電体から形成されたものである。外部導体４２は、内部に内部導体４１が配置された円筒状に形成された金属などの導電体から形成されたものである。内部導体４１と外部導体４２との間には、誘導体（図示せず）が配置されている。
なお、第１同軸線４Ａおよび第２同軸線４Ｂの構成としては、公知の構成を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４７】
第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂは、図１に示すように、プロセス室２に高周波電力を伝送するものである。例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚ以上、好ましくは３０ＭＨｚから４００ＭＨｚ（ＶＨＦ帯からＵＨＦ帯）の高周波電力を供給するものであり、それぞれ、供給する高周波電力の位相を調節できるものである。
従来の同軸線を用いた給電方法と比較して、１３．５６ＭＨｚではダブルリッジ導波管のサイズが大きくなるため、本発明の特徴をより活用するには３０ＭＨｚ以上が好ましい。一方、更に高い周波数になるに従い、プロセス室２が延びる方向に生じる定在波の影響が顕著になるため、４００ＭＨｚ以下が好ましい。
【００４８】
第１電源５Ａは、第１同軸線４Ａと電気的に接続され、整合器と第１同軸線４Ａを介して第１変換器３Ａに高周波電力を供給するものである。その一方で、第２電源５Ｂは、第２同軸線４Ｂと電気的に接続され、第２同軸線４Ｂを介して第２変換器３Ｂに高周波電力を供給するものである。
第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂに供給された高周波電力は、伝送モードが平行平板モードに変換された後にプロセス室２に伝送される。
なお、電源５としては、公知の高周波電源を用いることができ、特に限定するものではない。
【００４９】
真空容器７は、図１に示すように、内部にプロセス室２、第１変換器３Ａ、第２変換器３Ｂ、後述するガス導入管１０Ｂ、および、基板Ｓなどが収納されるものである。
真空容器７は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ材）や、一般構造用圧延材（ＪＩＳ規格におけるＳＳ材）などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
【００５０】
真空容器７には排気部９が接続されている。そのため、真空容器７の内部や、プロセス室２、第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂの内部は、排気部９により０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態とされる。
【００５１】
真空容器７の内部には、基板Ｓが配置される基板支持台７１が設けられている。基板支持台７１は、図１に示すように、真空容器７の壁面であって、後述する排気部９と連通する開口７２が形成された壁面と対向する壁面（図１の下側の壁面）に配置されている。
【００５２】
さらに、基板支持台７１は、配置された基板Ｓの温度および温度分布を調節するものでもある。つまり、基板支持台７１は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒータを組み込んだりすることで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極３の温度を所定の温度に均一化する機能を有する。
【００５３】
上述の熱媒体は非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が熱媒体として使用できる。中でも１５０℃から２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。
【００５４】
排気部９は、図１に示すように、プロセス室２、第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂの内部から気体を排気することにより、真空状態にまで減圧するものである。排気部９は、真空容器７の壁面に形成された開口７２と連通されている。
なお、排気部９としては、公知の真空ポンプなどを用いることができ、特に限定するものではない。
【００５５】
ガス供給部１０は、図１および図２に示すように、プラズマの生成に用いられる基板Ｓ表面に製膜する原料ガスを含む母ガス（例えば、ＳｉＨ４ガスなど）を、一対のリッジ電極２１，２１の間に供給するものである。
ガス供給部１０には、ガス供給源１０Ａと、ガス導入管１０Ｂと、が設けられている。
【００５６】
ガス供給源１０Ａは、プロセス室２等から離れた位置に配置され、ガス導入管１０Ｂを介して一対のリッジ電極２１，２１の間に母ガスを供給するものである。
ガス導入管１０Ｂは、ガス供給源１０Ａと接続されているとともに、真空容器壁４０２Ａの内部における基板支持台７１とプロセス室２との間に配置されたものである。さらに、ガス導入管１０Ｂは、プロセス室２の一対のリッジ電極２１，２１に向けて母ガスを噴出させるものでもある。
【００５７】
次に、上記の構成からなる製膜装置１における基板Ｓに対するプラズマ処理である製膜処理について説明する。
基板Ｓは、図１に示すように、真空容器７の内部における基板支持台７１の上に配置される。その後、排気部９に真空容器７の内部から空気などの気体が排気される。真空容器７の内部と、プロセス室２、第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂの内部とは、一対のリッジ部３１，３１に形成された貫通孔を介して通じているため、プロセス室２等の内部からも気体が排気される。
【００５８】
さらに、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから周波数が１３．５６ＭＨｚ以上、好ましくは３０ＭＨｚから４００ＭＨｚの高周波電力がプロセス室２のリッジ電極２１に供給されるとともに、ガス供給部１０から一対のリッジ電極２１，２１の間に、例えばＳｉＨ４ガスなどの母ガスが供給される。
このとき、排気部の排気量を制御して、プロセス室２等の内部、言い換えると、一対のリッジ電極２１，２１の間は、０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態に保たれている。
【００５９】
第１電源５Ａから供給された高周波電力は、第１同軸線４Ａによって第１整合器６Ａを介して第１変換器３Ａに伝送される。第１整合器６Ａでは高周波電力を伝送する系統におけるインピーダンスなどの値が調節される。第１変換器３Ａでは、高周波電力の伝送モードが平行平板モードに変換される。
第１変換器３Ａに供給された高周波電力はプロセス室２に伝送され、一対のリッジ電極２１，２１の間に電界が形成される。
【００６０】
第２電源５Ｂから供給された高周波電力は、第１電源５Ａから供給された高周波電力と同様に、第２変換器３Ｂに伝送されて、伝送モードが平行平板モードに変換される。第２変換器３Ｂに供給された高周波電力はプロセス室２に伝送されて、一対のリッジ電極２１，２１の間に電界を形成する。
【００６１】
プロセス室２には、第１電源５Ａから供給された高周波電力と、第２電源５Ｂから供給された高周波電力により、定在波が形成される。このとき、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから供給される高周波電力の位相が固定されていると、定在波の位置（位相）が固定され、一対のリッジ電極２１，２１におけるＬ方向の電界強度の分布に偏りが生じる。
【００６２】
そこで、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂの少なくとも一方から供給される高周波電力の位相を調節することにより、プロセス室２に形成される定在波の位置の調節が行われる。これにより、一対のリッジ電極２１，２１におけるＬ方向の電界強度の分布が時間的に均一化される。
【００６３】
具体的には、定在波の位置が、時間の経過に伴いＬ方向に、Ｓｉｎ波状や、三角波状や、階段（ステップ）状に移動するように第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから供給される高周波電力の位相が調節される。
定在波が移動する範囲や、定在波を移動させる方式（Ｓｉｎ波状、三角波状、階段状等）や位相調整の周期の適正化は、電力の分布や、プラズマからの発光の分布や、プラズマ密度の分布や、製膜された膜に係る特性の分布等に基づいて行われる。膜に係る特性としては、膜厚や、膜質や、太陽電池等の半導体としての特性などを挙げることができる。
【００６４】
また、ガス供給部１０のガス供給源１０Ａから供給された母ガスは、ガス導入管１０Ｂからプロセス室２に向って噴出される。母ガスは、リッジ電極２１に形成された貫通孔を介して、一対のリッジ電極２１，２１の間に流入する。
【００６５】
一対のリッジ電極２１，２１の間で母ガスが電離されてプラズマが形成される。母ガスが電離されて形成された製膜種は、一対のリッジ電極２１，２１の間から、貫通孔を介して基板Ｓに堆積され、アモルファスシリコン層や結晶質シリコン層などの膜が製膜される。
その一方で、一対のリッジ電極２１，２１の間で形成されたＳｉナノクラスターなど、製膜された膜の品質を低下させるものや、製膜に不要なものは、排気部９により真空容器７の内部から排気される。
【００６６】
言い換えると、排気部９による排気、および、ガス導入管１０Ｂによる母ガスの噴出により、ガス導入管１０Ｂからプロセス室２を介して排気部９に向う気体の流れが形成される。プラズマにより生成されたＳｉナノクラスターなどは、この気体の流れに乗って真空容器７から排気される。その一方で、プラズマにより生成された製膜種は、気体の流れに関わらず拡散により基板Ｓに堆積される。
【００６７】
次に、上記の構成からなる製膜装置１による試験結果について説明する。
製膜装置１によるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）層の製膜は、以下の条件の下で行われた。
つまり、製膜装置１に供給される母ガスは１００％のＳｉＨ４であり、母ガスは１０ＳＬＭ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒ／ｍｉｎ）の流量で供給されている。
真空容器７の内部の圧力は１０Ｐａに保たれ、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから６０ＭＨｚの高周波電力が一対のリッジ電極２１，２１に供給されている。
基板Ｓは、基板支持台７１により２２０℃の温度に保たれている。
【００６８】
上述の条件の下で行われたａ−Ｓｉ層の製膜試験より、０．７ｎｍ／ｓの製膜速度が得られた。
さらに、ＣＰＭ（一定光電流法）測定によるａ−Ｓｉ欠陥密度は、製膜直後の初期段階では、２×１０１５個／ｃｃであり、光劣化後の段階では７×１０１５個／ｃｃとなった。
【００６９】
次に、上述のａ−Ｓｉ層を有するａ−Ｓｉ太陽電池のシングルセル効率について説明する。
ここで、ａ−Ｓｉ太陽電池構造は、ガラス／ＴＣＯ／ｐ層（Ｂ−ｄｏｐｅｄ  ａ−ＳｉＣ：Ｈ）／バッファー層（ａ−ＳｉＣ：Ｈ）／ｉ層（ａ−Ｓｉ，２５０ｎｍ／ｎ層（Ｐ−ｄｏｐｅｄ  μｃ−Ｓｉ）／裏面電極（ＺｎＯ／Ａｇ）である。
ａ−Ｓｉ太陽電池の製造直後におけるシングルセル効率である初期効率は１０．１％であり、光劣化後の効率は９．４％である。
【００７０】
上記の構成によれば、ガス供給部１０のガス導入管１０Ｂから一対のリッジ電極２１，２１に向って母ガスが供給されるとともに、排気部９により真空容器７内の気体が排気されるため、真空容器７の内部には、全体として、基板Ｓからプロセス室２に向う流れが形成される。そのため、一対のリッジ電極２１，２１の間でプラズマが生成されると同時に生成されるＳｉナノクラスターなどの異物は、当該流れによって、真空容器７から排気部９に流入する。
【００７１】
その一方で、生成されたプラズマは電位差により基板Ｓに向かって移動するため、基板Ｓにプラズマ処理が施される。
その結果、母ガス流れの方向を工夫することにより、高品質な膜を製膜することができる。
【００７２】
さらに、リッジ導波管の特性により、一対のリッジ電極２１，２１の間では電界強度分布が均一になる。さらに、リッジ導波管を用いることにより、電界強度分布が均一化された領域を容易に大面積化できる。
そのため、基板Ｓに対して均一なプラズマを広い範囲に生成することができ、高品質な膜を大面積で製膜することができるとともに、高速で製膜することができる。
【００７３】
なお、上述の実施形態では、真空容器７内で基板Ｓが水平方向（図１の左右方向）に延びて配置される例に適用して説明したが、基板Ｓは垂直方向や、斜め方向に延びて配置されていてもよく、特に限定するものではない。
【００７４】
図４は、図１の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。
なお、ガス導入管１０Ｂの配置位置は、図１および図２に示すように、基板Ｓとリッジ電極２１の間であってもよいし、図４に示すように、第１変換器３Ａと基板Ｓとの間、および、第２変換器３Ｂと基板Ｓとの間であってもよく、特に限定するものではない。
【００７５】
このような位置にガス導入管１０Ｂが配置されている場合には、ガス導入管１０Ｂからそれぞれリッジ電極２に向けて噴出された母ガスは、リッジ電極２の間に流入する。ガス供給源１０Ｂのリッジ電極２に向う面には、ガス供給のための噴出孔がＨ方向に沿って複数設けられている。
その後は、上述の実施形態と同様に、Ｓｉナノクラスターなどは、リッジ電極２１に形成された貫通孔から排気部９により真空容器７の内部から排気され、製膜種は拡散により基板Ｓへ向かい、基板Ｓ上に非晶質シリコンや結晶質シリコン薄膜が形成される。
【００７６】
図５は、図１の製膜装置の別の実施例を説明する模式図である。
さらに、ガス導入管１０Ｂは、図５に示すように、第１変換器３Ａの内部、および、第２変換器３Ｂの内部に配置され、一対のリッジ電極２の間に向けて母ガスが噴出される構成であってもよく、特に限定するものではない。
この場合、第１変換器３Ａと基板Ｓとの間、および、第２変換器３Ｂと基板Ｓとの間にキャリアガス供給部１０Ｃから供給されたキャリアガスを、それぞれリッジ電極２に向って噴出させるキャリアガス導入管１０Ｄが配置されていることが望ましい。
【００７７】
このようにすることで、キャリアガス導入管１０Ｄから噴出されたキャリアガスは、排気部９に向うガス流れにのってリッジ電極２の間に流入する。同時に、ガス導入管１０Ｂから噴出された母ガスは、リッジ電極２の間に流入する。
その後は、上述の実施形態と同様に、Ｓｉナノクラスターなどは、リッジ電極２１に形成された貫通孔から排気部９により真空容器７の内部から排気され、製膜種は拡散により基板Ｓへ向かい、基板Ｓ上に非晶質シリコンや結晶質シリコン薄膜が形成される。
【００７８】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、プロセス室、第１変換器および第２変換器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図６を用いてプロセス室などの周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図６は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７９】
製膜装置（真空処理装置）１０１には、図６に示すように、プロセス室２と、第１変換器（変換部）１０３Ａと、第２変換器（変換部）１０３Ｂと、第１同軸線４Ａと、第１電源５Ａと、第１整合器６Ａと、第２同軸線４Ｂと、第２電源５Ｂと、第２整合器６Ｂと、真空容器（減圧容器）１０７と、排気部９と、ガス供給部１０と、が主に設けられている。
【００８０】
第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂは、図６に示すように、それぞれ、第１電源５Ａおよび第２電源５Ｂから供給された高周波電力が導入される部分であって、供給された高周波電力をプロセス室２に伝送するものである。
さらに、第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂは、リッジ導波管の特性を利用して、高周波電力の伝送モードを平行平板モードに変換するものである。
【００８１】
第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂは、第１の実施形態の第１変換器３Ａおよび第２変換器３Ｂと比較して、真空容器１０７の外側に配置されている点や、その内部が減圧されず大気圧となっている点が異なっている。
【００８２】
さらに、第１変換器１０３Ａとプロセス室２との間、および、第２変換器１０３Ｂとプロセス室２との間には、真空窓（窓部）１０４が配置されている。
真空窓１０４は、プロセス室２の内部における真空状態を保つとともに、第１変換器１０３Ａとプロセス室２との間、および、第２変換器１０３Ｂとプロセス室２との間における高周波電力の伝送を阻害しないものである。
真空窓１０４を形成する材料としては石英ガラスなど、真空窓として一般的に用いられる材料から形成されたものを用いることができ、特に限定するものではない。
【００８３】
真空容器１０７は、図６に示すように、内部にプロセス室２、ガス導入管１０Ｂ、および、基板Ｓなどが収納されるものである。つまり、第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂが収納されていない点で第１の実施形態における真空容器７と異なっている。
真空容器１０７は真空容器１０７の内部と外部の圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ材）や、一般構造用圧延材（ＪＩＳ規格におけるＳＳ材）などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
【００８４】
真空容器１０７には排気部９と接続される開口７２が設けられている。そのため、真空容器１０７の内部や、プロセス室２の内部は、排気部９により０．１ｋＰａから１０ｋＰａ程度の真空状態とされる。
【００８５】
上記の構成からなる製膜装置１０１における基板Ｓに対するプラズマ処理である製膜処理については、第１の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００８６】
上記の構成によれば、プロセス室２が真空容器１０７の内部に配置されているため、プロセス室２自体が圧力差に耐える強度を備える必要がない。そのため、プロセス室２自体が当該圧力差に耐える強度を備える場合と比較して、プロセス室２の構成を簡素にすることができ、プロセス室２の構成の自由度を高くすることができる。
【００８７】
さらに、プロセス室２、第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂの全体を真空容器１０７の内部に配置した場合と比較して、真空容器１０７の容積を小さくできる。そのため、真空容器１０７の内部における真空状態の維持が容易となる。
【００８８】
その一方で、第１変換器１０３Ａおよび第２変換器１０３Ｂは大気圧状態の下に置かれるため、真空状態の下に置かれるプロセス室２と比較して放電が発生しにくくなる。そのため、プラズマを生成する一対のリッジ電極２１，２１の間でのみ放電を発生させやすくなる。
【００８９】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、真空容器の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて真空容器の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９０】
製膜装置（真空処理装置）２０１には、図７に示すように、プロセス室２と、第１変換器１０３Ａと、第２変換器１０３Ｂと、第１同軸線４Ａと、第１電源５Ａと、第１整合器６Ａと、第２同軸線４Ｂと、第２電源５Ｂと、第２整合器６Ｂと、真空容器（減圧容器）２０７と、排気部９と、ガス供給部１０と、が主に設けられている。
【００９１】
真空容器２０７は、図７に示すように、内部にプロセス室２、ガス導入管１０Ｂ、および、基板Ｓなどが収納されるものである。
真空容器２０７は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ材）や、一般構造用圧延材（ＪＩＳ規格におけるＳＳ材）などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
【００９２】
真空容器２０７には排気部９と接続される開口７２が設けられているとともに、排気調整板（調節部）２０９が設けられている。
排気調整板２０９は、真空容器２０７におけるプロセス室２や基板Ｓが配置されている領域の圧力条件を均一にするものである。
【００９３】
排気調整板２０９は複数の貫通孔が形成された板状の部材であり、例えば、パンチングメタルやメッシュなどを排気調整板２０９として用いることができる。
排気調整板２０９は、プロセス室２と開口７２との間に配置されている。これにより、真空容器２０７の内部は、開口７２と連通する領域（図７の上側の領域）と、プロセス室２や基板Ｓが配置される領域（図７の下側の領域）とに分割されている。
【００９４】
上記の構成からなる製膜装置２０１における基板Ｓに対するプラズマ処理である製膜処理については、第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００９５】
上記の構成によれば、排気調整板２０９によって、真空容器２０７の内部は、プロセス室２、ガス導入管１０Ｂ、および、基板Ｓなどが配置された領域と、排気部９と連通された領域とに分けられる。そして、プロセス室２等が配置された領域から、排気部９と連通された領域に流入する母ガス等の流量は、排気調整板２０９によって調節される。すると、プロセス室２等が配置された領域における圧力分布が均一化される。
その結果、基板Ｓに対するプラズマ処理が行われるプロセス室２等が配置された領域における真空状態は、排気部９および排気調整板２０９により均一に保つことができる。
【００９６】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第２の実施形態と同様であるが、第２の実施形態とは、基板の搬入搬出に関する構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図８を用いて基板の搬入搬出に関する構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係る製膜装置の構成を説明する概略図である。
なお、第２の実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００９７】
製膜装置（真空処理装置）３０１には、図８に示すように、プロセス室２と、第１変換器１０３Ａと、第２変換器１０３Ｂと、第１同軸線４Ａと、第１電源５Ａと、第１整合器６Ａと、第２同軸線４Ｂと、第２電源５Ｂと、第２整合器６Ｂと、真空容器（減圧容器）３０７と、排気部９と、ガス供給部１０と、が主に設けられている。
【００９８】
真空容器３０７は、図８に示すように、内部にプロセス室２、ガス導入管１０Ｂ、および、基板Ｓなどが収納されるものである。
真空容器３０７は圧力差に耐えうる構造とされている。例えば、ステンレス鋼（ＪＩＳ規格におけるＳＵＳ材）や、一般構造用圧延材（ＪＩＳ規格におけるＳＳ材）などから形成されたものや、リブ材などで補強された構成を用いることができる。
【００９９】
真空容器３０７の壁面であって、基板Ｓが延びる方向（Ｈ方向）と交差する部分には、基板Ｓが真空容器３０７に搬入、または、真空容器３０７から搬出される一対のスリット（開口部）３０８，３０８が設けられている。
一対のスリット３０８，３０８は、真空容器３０７の壁面に略長方形状に形成された貫通孔であって、基板Ｓが搬入または搬出される孔である。
【０１００】
本実施形態では、第１の実施形態と同様な基板Ｓや、さらに長尺に形成された基板Ｓを用いることができる。
さらに、基板Ｓの材料として透光性ガラス基板の他に、巻き取りが可能な柔軟性を有する材料を用いることができる。この場合には、本実施形態の製膜装置３０１を用いてロール・ツー・ロール方式の製膜処理を行うことができる。
【０１０１】
上記の構成からなる製膜装置３０１における基板Ｓに対するプラズマ処理である製膜処理については、第２の実施形態と同様であるため、その説明を省略する。
【０１０２】
上記の構成によれば、一対のスリット３０８，３０８の一方から、一対のリッジ電極２１，２１の間に基板Ｓを搬入させて、基板Ｓに対して製膜処理などのプラズマ処理を施すことができる。さらに、製膜処理が施された基板Ｓを一対のスリット３０８，３０８の他方から搬出させることができる。
【０１０３】
これにより、基板Ｓの搬入、基板Ｓへの製膜処理、基板Ｓの搬出を連続して行うことができる。そのため、一対のリッジ電極２１，２１よりも大きな面積を有する基板Ｓに対して連続して製膜処理を施すことができ、生産性の向上を図ることができる。
【０１０４】
さらに、一対のリッジ電極２１，２１の間に形成されたプラズマの分布が不均一であっても、基板Ｓを移動させながら製膜処理を行うにより、基板Ｓには均一な製膜処理が施され、均一な膜が製膜されることになる。
【０１０５】
その一方で、プラズマが形成される一対のリッジ電極２１，２１の間と、基板Ｓが移動する領域とは分離されているため、基板Ｓの移動のよるプラズマの乱れが生じることがない。そのため、基板Ｓに対して均一な製膜処理を施すことができる。
【０１０６】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をプラズマＣＶＤ法による製膜装置に適用して説明したが、この発明は製膜装置に限られることなく、プラズマエッチングなどのプラズマ処理を行う装置など、その他各種の装置に適用できるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１０１，２０１，３０１  製膜装置（真空処理装置）
２  プロセス室（放電室）
３Ａ，１０３Ａ  第１変換器（変換部）
３Ｂ，１０３Ｂ  第２変換器（変換部）
４Ａ  第１同軸線（同軸線路）
４Ｂ  第２同軸線（同軸線路）
５Ａ  第１電源（電源）
５Ｂ  第２電源（電源）
７，１０７，２０７，３０７  真空容器（減圧容器）
２１  リッジ電極
４１  内部導体
４２  外部導体
１０４  真空窓（窓部）
２０９  排気調整板（調節部）
３０８  一対のスリット（開口部）
Ｓ  基板
【図１】
0005517509.tif 000002
【図２】
0005517509.tif 000003
【図３】
0005517509.tif 000004
【図４】
0005517509.tif 000005
【図５】
0005517509.tif 000006
【図６】
0005517509.tif 000007
【図７】
0005517509.tif 000008
【図８】
0005517509.tif 000009