(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空室と、
前記真空室の内部に設定される共通グランド上に載置され、基板に対向するように配設される電極と、
前記電極に対して前記基板と反対方向に配設され、前記共通グランドと電気的に接続される防着板と、
前記電極に規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、前記電極における前記高周波電力の電圧位相を変化させるための移相部を備えた高周波電源と、
前記電極の端部それぞれを前記真空室の外部に配置されている前記高周波電源に接続し、前記高周波電源から出力される前記高周波電力を前記電極の前記端部それぞれに伝送するための伝送線路と、
前記伝送線路それぞれに直列に接続され、前記高周波電源と前記電極とのインピーダンスを整合するための整合器と、
前記電極に接続されて、前記電極のインピーダンスの値を調整するための電極インピーダンス調整部と
を具備し、
前記電極インピーダンス調整部は、前記電極と前記防着板とを並列に接続する、複数のインダクタ、またはコンデンサであり、
前記インダクタ、または前記コンデンサは、前記防着板に電気的に接続される導電性部材であるアースバーを介して前記防着板に接続される真空処理装置。
【請求項２】
真空室と、
前記真空室の内部に設定される共通グランド上に載置され、基板に対向するように配設される電極と、
前記電極に対して前記基板と反対方向に配設され、前記共通グランドと電気的に接続される防着板と、
前記電極に規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、前記電極における前記高周波電力の電圧位相を変化させるための移相部を備えた高周波電源と、
前記電極の端部それぞれを前記真空室の外部に配置されている前記高周波電源に接続し、前記高周波電源から出力される前記高周波電力を前記電極の前記端部それぞれに伝送するための伝送線路と、
前記伝送線路それぞれに直列に接続され、前記高周波電源と前記電極とのインピーダンスを整合するための整合器と、
前記電極の端部それぞれと前記高周波電源とを接続するそれぞれの前記伝送線路の任意位置の間を電気的に接続するループ回路と
を具備し、
前記電極と、前記伝送線路それぞれと、前記ループ回路とにより電気的な閉ループを形成し、
前記ループ回路は、
短絡ケーブルと、
前記短絡ケーブルの両端にそれぞれ接続されるインダクタ、あるいはコンデンサと、
を有する真空処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の真空処理装置において、
前記短絡ケーブルは、
前記規定の電圧周波数を有する前記高周波電力の前記ループ回路内波長の整数倍の長さを有する真空処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の真空処理装置において、
前記電極の端部それぞれと前記高周波電源とを接続する前記伝送線路それぞれの任意位置に並列に接続され、前記電極における前記高周波電力の電圧位相変調特性を調整するためのスタブを具備する真空処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の真空処理装置において、
前記スタブは、容量成分を調整可能な可変コンデンサ、あるいはインダクタンス成分を変化可能な可変インダクタであり、前記可変コンデンサ、あるいは前記可変インダクタの前記伝送線路に接続されていない端部は、前記共通グランドと共通電位である第２外部共通グランドに接続される真空処理装置。
【請求項６】
真空室の内部に設定される共通グランド上に載置される基板に対向するように配設される電極の端部それぞれに対して、伝送線路を介して規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、前記電極における前記高周波電力の電圧位相を制御する電力供給・位相制御ステップと、
前記規定の電圧周波数を有する前記高周波電力を供給する高周波電源と前記電極とのインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合ステップと、
前記電極に対して前記基板と反対方向に配設されると共に前記共通グランドと電気的に接続される防着板に電気的に接続される導電性部材であるアースバーを介して、前記電極と前記防着板とを並列に接続する、複数のインダクタまたはコンデンサによって、前記電極のインピーダンスの値を調整して前記電極における電圧定在波分布を変化させることにより、前記電力供給・位相制御ステップによる前記電極における電圧位相変調特性を制御する電極インピーダンス調整ステップと、
前記真空室内に膜原料となるガスを供給し、前記電極からの真空放電によりプラズマを発生させることにより、前記基板上に製膜を行う製膜ステップと
を具備する真空処理装置による製膜方法。
【請求項７】
真空室の内部に設定される共通グランド上に載置される基板に対向するように配設される電極の端部それぞれに対して、伝送線路を介して規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、前記電極における前記高周波電力の電圧位相を制御する電力供給・位相制御ステップと、
前記規定の電圧周波数を有する前記高周波電力を供給する高周波電源と前記電極とのインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合ステップと、
前記電極の端部と電力供給・位相制御ステップにおいて前記高周波電力を供給する高周波電源とを接続する前記伝送線路それぞれの任意位置の間を電気的に接続するループ回路のインダクタンス値を調整して、前記電極の端部それぞれで反射されて戻ってくる前記高周波電力のみを前記ループ回路に引き込み、前記電極と、前記伝送線路と、前記ループ回路とにより、前記高周波電力の閉ループを形成するループ形成ステップと、
前記真空室内に膜原料となるガスを供給し、前記電極からの真空放電によりプラズマを発生させることにより、前記基板上に製膜を行う製膜ステップと
を具備する真空処理装置による製膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて処理を行う真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、薄膜太陽電池パネルの製造技術分野では、需要の高まりに応じて、その生産効率を高めることが強く求められるようになってきた。このため、薄膜太陽電池パネルの基板の大面積化が進められている。
【０００３】
従来の真空処理装置の概略構成を図１に、そしてその断面概略構成を図２に示す。従来の真空処理装置は、プラズマガスを発生するための真空室内のグランド上に設置される、例えば太陽電池パネル用の大型ガラス基板７に対向されて配設される電極４と、電極４に対して大型ガラス基板７と反対方向に設置されて、真空室内に設置されている基板以外の構成要素に、電極４により発生されるプラズマガスの付着するのを防止するための防着板４とを備えている。真空室内に設置される電極４の両端部には、真空室の外部に設置される高周波電源８から供給される高周波電力を伝送するための伝送線路（同軸直管給電）６がそれぞれ接続されている。そして、高周波電力を供給するための高周波電源８と電極４とを接続するそれぞれの伝送線路上には、高周波電源８と電極４とのインピーダンスを整合するための整合器２が直列に配置される。真空室内部には、ガス３が供給され、電極４に供給される高周波電力１により、ガス３はプラズマ化される。そして、プラズマガスの膜成分分子はグランド側に引き付けられて基板７上に薄膜を形成する。
【０００４】
しかしながら、製膜対象となる基板の面積が大きくなるにつれて、一度のプロセスにおいて製造される薄膜太陽電池パネルの生産量は増加して生産効率は向上するが、プラズマを生成するために当該基板に対向させて設置される電極に供給する電力量が増大し、電極の端部で反射される電力量が無視できなくなる。特に、電極に接続されて、高周波電源からの高周波電力を電極に供給する伝送線路の特性インピーダンスと電極のインピーダンスとの間で整合が取れないと、電極で反射された入射電力が直接高周波電源８に戻り、高周波電源を破損することがある。例えば、１ｍ２以上の面積の基板に製膜を施すには、２０ｋＷ以上の高周波電力を電極に入射させることが必要であり、電極の入射端において４０％が反射される場合、８ｋＷが高周波電源に戻ってくることになり、高周波電源８の故障原因となる。
【０００５】
大面積の基板上に製膜を実施しようとすると、基板上に製膜される膜厚が不均一になり品質劣化が問題となる。特に、大面積の基板に対しては、電極全体に渡る高周波電力の電圧位相制御を行うことが難しく、基板上における膜厚の均一化が困難になる。
【０００６】
このように、大面積の薄膜太陽電池パネルを製造して生産効率を向上させるためには、大電力を如何に効率良く電極に入射してプラズマを発生させて、大面積基板上における製膜速度を向上させるか、また、電極における高周波電力の電圧位相を如何に精度良く制御するかが問題とされている。
【０００７】
上記した技術に関連して、以下に示すような報告がなされている。
【０００８】
特開２００５−１１３１７８号公報に開示されている「プラズマ化学蒸着装置、プラズマ発生方法、プラズマ化学蒸着方法」では、第１電力を第１出力側へ出力する複数の第１整合器と、ここで、複数の第１整合器の各々は、第１出力側のインピーダンスの整合をとり、第１出力側にあり、複数の第１整合器の各々に対応した複数の第１給電点のうちの一つに第１電力を供給される放電電極と、第２電力を第２出力側へ出力する複数の第２整合器と、ここで、複数の第２整合器の各々は、第２出力側のインピーダンスの整合をとり、放電電極に対向する対向電極とを備え、放電電極は、更に、第２出力側にあり、複数の第２整合器の各々に対応した複数の第２給電点のうちの一つに第２電力を供給され、対向電極との間に、供給されたガスの放電を形成し、対向電極上の基板に成膜するプラズマ化学蒸着装置が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１１３１７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて大面積基板に対して製膜処理を行う真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【００１２】
本発明の真空処理装置は、真空室（１００）と、真空室の内部に設定される共通グランド上に載置され、基板（７）に対向するように配設される電極（４）と、電極に対して基板と反対方向に配設され、共通グランドと電気的に接続される防着板（５）と、電極に規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、電極における高周波電力の電圧位相を変化させるための移相部を備えた高周波電源（８）と、電極の端部それぞれを真空室の外部に配置されている高周波電源に接続し、高周波電源から出力される高周波電力を電極の端部それぞれに伝送するための伝送線路（６）と、伝送線路それぞれに直列に接続され、高周波電源と電極とのインピーダンスを整合するための整合器（２）と、電極に接続されて、電極のインピーダンスの値を調整するための電極インピーダンス調整部とを備える。
【００１３】
また、本発明の真空処理装置において、電極インピーダンス調整部は、電極（４）と防着板（５）とを並列に接続する複数のインダクタ（１０ａ〜１０ｅ）、またはコンデンサである。
【００１４】
また、本発明の真空処理装置におけるインダクタ（１０ａ〜１０ｅ）、またはコンデンサは、防着板（５）に電気的に接続される導電性部材であるアースバー（８０）を介して防着板に接続される。
【００１６】
また、本発明の真空処理装置は、真空室（１００）と、真空室の内部に設定される共通グランド上に載置され、基板（７）に対向するように配設される電極（４）と、電極に対して基板と反対方向に配設され、共通グランドと電気的に接続される防着板（５）と、電極に規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、電極における高周波電力の電圧位相を変化させるための移相部を備えた高周波電源（８）と、電極の端部それぞれを真空室の外部に配置されている高周波電源に接続し、高周波電源から出力される高周波電力を電極の端部それぞれに伝送するための伝送線路（６）と、伝送線路それぞれに直列に接続され、高周波電源と電極とのインピーダンスを整合するための整合器（２）と、電極の端部それぞれと高周波電源とを接続するそれぞれの伝送線路の任意位置の間を電気的に接続するループ回路（２０、３０ａ、３０ｂ）とを備え、電極と、伝送線路それぞれと、ループ回路とにより電気的な閉ループを形成する。
【００１７】
また、本発明の真空処理装置において、ループ回路は、規定の電圧周波数を有する前記高周波電力の前記ループ回路内波長の整数倍の長さを有する短絡ケーブル（２０）と、短絡ケーブルの両端にそれぞれ接続されるインダクタ（３０ａ、３０ｂ）、あるいはコンデンサとを有する。
【００１８】
また、本発明の真空処理装置は、電極の端部それぞれと高周波電源とを接続する伝送線路それぞれの任意位置に並列に接続され、電極における高周波電力の電圧位相変調特性を調整するためのスタブ（５０）を備える。
【００１９】
また、本発明の真空処理装置におけるスタブ（５０）は、容量成分を調整可能な可変コンデンサ、あるいはインダクタンス成分を変化可能な可変インダクタであり、可変コンデンサ、あるいは可変インダクタの伝送線路（６）に接続されていない端部は、共通グランドと共通電位である第２外部共通グランドに接続される。
【００２１】
また、本発明の真空処理装置による製膜方法は、真空室（１００）の内部に設定される共通グランド上に載置される基板（７）に対向するように配設される電極（４）の端部それぞれに対して、伝送線路（６）を介して規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、電極における高周波電力の電圧位相を制御する電力供給・位相制御ステップと、規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給する高周波電源（８）と電極とのインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合ステップと、電極に対して基板と反対方向に配設されると共に共通グランドと電気的に接続される防着板に電気的に接続される導電性部材であるアースバーを介して、電極と防着板とを並列に接続する、複数のインダクタまたはコンデンサによって、電極のインピーダンスの値を調整して電極における電圧定在波分布を変化させることにより、電力供給・位相制御ステップによる電極における電圧位相変調特性を制御する電極インピーダンス調整ステップと、真空室内に膜原料となるガスを供給し、電極からの真空放電によりプラズマを発生させることにより、基板上に製膜を行う製膜ステップとを備える。
【００２２】
また、本発明の真空処理装置による製膜方法は、真空室（１００）の内部に設定される共通グランド上に載置される基板（７）に対向するように配設される電極（４）の端部それぞれに対して、伝送線路（６）を介して規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給し、電極における高周波電力の電圧位相を制御する電力供給・位相制御ステップと、規定の電圧周波数を有する高周波電力を供給する高周波電源（８）と電極とのインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合ステップと、電極の端部と電力供給・位相制御ステップにおいて高周波電力を供給する高周波電源とを接続する伝送線路それぞれの任意位置の間を電気的に接続するループ回路のインダクタンス値を調整して、電極の端部それぞれで反射されて戻ってくる高周波電力のみをループ回路に引き込み、電極と、伝送線路と、ループ回路とにより、高周波電力の閉ループを形成するループ形成ステップと、真空室内に膜原料となるガスを供給し、電極からの真空放電によりプラズマを発生させることにより、基板上に製膜を行う製膜ステップとを備える。
【発明の効果】
【００２５】
本発明により、特にプラズマを用いて大面積基板に対して製膜処理を行う真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法を提供することができる。
【００２６】
これにより、大電力を効率良く電極に入射してプラズマを発生させることにより、大面積基板上における製膜速度を向上させることができる。また、製膜においては、電極における高周波電力の電圧位相を効果的に制御することにより、基板上におけるプラズマ密度の均一化を実現し、基板上に製膜される膜厚の均一化を実現する。そして、大面積の薄膜太陽電池パネルの生産効率を、品質を保持したまま向上させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
添付図面を参照して、本発明による真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。
【００２８】
本発明の真空処理装置は、プラズマガスを発生するための真空室内のグランド上に設置される、例えば太陽電池パネル用の大型ガラス基板に対向されて配設される電極と、当該電極に対して大型ガラス基板と反対方向に設置されて、真空室内に設置されている基板以外の構成要素に、電極により発生されたプラズマガスの付着するのを防止するための防着板とを備えている。真空室内に設置される当該電極の両端部には、高周波電力を供給するための伝送線路がそれぞれ接続される。真空室の外部には、当該伝送線路に接続されて、真空室内部に配設されている上記電極に対して高周波電力を供給する高周波電源が配置される。高周波電源は、出力する高周波電力の電圧位相を変化させる移相機能を有しており、電極における高周波電力の電圧位相を制御する。また、本発明の真空処理装置においては、伝送線路それぞれに直列に接続され、高周波電源と電極とのインピーダンスを整合するための整合器を備えている。
【００２９】
本発明の真空処理装置においては、更に、（１）電極と、基板グランドと同一なグランドを有する防着板との間に接続される、少なくとも１つのインダクタ、あるいはコンデンサを有している。また、（２）電極の両端部それぞれと、高周波電源とを接続する伝送線路それぞれの任意位置を接続するループ回路を備えている。ループ回路は、高周波電源から出力される高周波電力の電圧周波数に対して、その線路内波長の整数倍の長さを有する短絡線と、当該短絡線の両端部にそれぞれ接続されるインダクタ、あるいはコンデンサを備えている。また、（３）電極の両端部それぞれと、高周波電源とを接続するそれぞれの伝送線路上の任意位置に、スタブが並列に接続される。スタブには、インダクタンス成分としてのインダクタ、あるいはキャパシタンス成分としてのコンデンサ、任意のインピーダンスを形成することができるインダクタとコンデンサと同軸ケーブルの組み合わせ等が適用される。スタブの伝送線路に接続されていない端部は、防着板と同一グランドに接地される。
【００３０】
特に、本発明においては、複数ある電極それぞれにおいて、電極と基板グランドと同一なグランドを有する防着板との間に、少なくとも１つのインダクタ、あるいはコンデンサが並列に接続される。このため、当該インダクタのインダクタンス値、あるいはコンデンサのキャパシタンスの値を最適化することにより、電極に高周波電力が印加されている時に、電極に高周波電力を伝送する伝送線路の特性インピーダンスに対する電極のインピーダンスの値を調整して電極における電圧定在波分布を制御することができる。本願においては、これにより、電極に大電力を入射しようとする際においても、電極の入力端部における伝送線路からの高周波電力の反射を抑制し、高周波電力の跳ね返りによる高周波電源の故障を未然に防止する。また、電極と基板グランドと同一なグランドを有する防着板との間に、少なくとも１つのインダクタ、あるいはコンデンサが並列に接続されることにより電極における高周波電力の電圧振幅が低減する。これにより、電極近傍で生成されるプラズマ密度を均一化させるために変動させていた高周波電力の電圧位相変動幅を小さくすることが出来る。そして、電極における高周波電力の電圧位相制御が容易になる。そして、大面積基板に対しても、その製膜速度を向上させることが出来る他、生成された膜厚の均一化が実現する。
【００３１】
また、ループ回路の両端部それぞれに接続されるインダクタのインダクタンス値、あるいはコンデンサのキャパシタンス値を最適化することにより、電極で反射された高周波電力のみを、高周波電源に戻さずに当該ループ回路に導入し、ループ回路の端部においてそれぞれ逆位相となっている両端部それぞれから反射されてきた反射電力同士を相殺させて反射電力を最小化する。これにより、電極におけるプラズマ発生効率を向上させ、基板上における製膜速度を向上させると伴に高周波電源の故障を未然に防止する。
【００３２】
また、電極の両端部それぞれと高周波電源とを接続する２つの伝送線路各々に対して並列に接続されるスタブの接続位置、接続するスタブのインダクタのインダクタンス値あるいはコンデンサのキャパシタンス値を最適化することにより、電極における高周波電力の電圧位相変調特性を調整し、電極近傍におけるプラズマ密度が均一となる電圧位相変調角度の最小化、および電極端部における反射電力の最小化を実現する。
【００３３】
本発明により、薄膜太陽電池パネルの生産効率（大面積基板に対する製膜速度の向上）を、品質（膜厚の均一性）を保持したまま向上させる真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法を実現することができる。また、大電力を電極に入射した際においても、電極の端部で反射される反射電力により高周波電源が破損するのを未然に防止するとともに電力利用効率を高くすることができ、信頼性の高い真空処理装置を実現する。
【００３４】
（実施の形態）
本発明の実施の形態に係わる真空処理装置の概略構成を図３Ａに示す。図３Ａに示すように、本発明の実施の形態に係わる真空処理装置は、プラズマガスを発生するための真空室１００内部に設置されるグランド上に載置される、例えば太陽電池パネル用の大型ガラス基板７に対向されて配設される電極４と、電極４に対して大型ガラス基板７と反対方向に配置されて、真空室１００内部に設置されている基板７以外の構成要素に電極により発生されたプラズマガスが付着するのを防止するための防着板５とを備えている。また、電極４の両端部には、それぞれの端部と真空室外部から供給されてくる高周波電力を供給するための伝送線路とを接続するための同軸直管給電６がそれぞれ接続されている。
【００３５】
高周波電力を供給し、高周波電力の電圧位相を制御する機能を有する高周波電源８と電極４とを接続する伝送線路上には、高周波電源８と電極４との間におけるインピーダンスを整合するための整合器２が直列に配置される。また、高周波電源８の有する高周波電力の電圧位相を制御する機能を調整することにより、電極４における高周波電力の電圧位相を変化させる。
【００３６】
本実施の形態においては、更に、（１）真空室１００内でプラズマを生成するための複数あるそれぞれの電極４と、基板グランドと同一なグランドを有する防着板５とを電気的に接続するように配列される、複数のインダクタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを有している。これら複数のインダクタは、それぞれ電極４に対して等間隔に配置されているが、その限りではない。本実施の形態においては、これら複数のインダクタに換わって、キャパシタンス成分としてのコンデンサが接続されても良いし、あるいは上記複数のインダクタそれぞれに、コンデンサが直列に接続されても良い。また、複数のインダクタ１０ａ〜１０ｅは、それぞれ防着板５に直接接続されずに、図３Ｂに示すように、防着板５に電気的に接続されているアースバー８０を介して接続されても良い。複数のインダクタを、それぞれ図３Ｂに示されるようにアースバー８０を介してグランドに接地すると、各々のインダクタのインダクタンス値が防着板５への接続位置により変化することを防止することができる。また、図３Ｃに示すように、複数のインダクタ１０ａ〜１０ｅを、それぞれ高周波電源８から入力される高周波電力の線路内における電圧の半波長を基本とした整数倍の長さを有する同軸ケーブル等の伝送線路６０ａ〜６０ｅを介して真空室外部に引きだし、さらに各々のインダクタの先端に可変コンデンサ７０ａ〜７０ｅを備えることにより、真空処理装置の稼動中においても、電極４のインピーダンスの値を調整し、電極における高周波電力の電圧位相制御を可能にする形態としても良い。また、（２）電極４の端部と、外部の高周波電源８とを接続する伝送線路それぞれの任意位置を接続するループ回路を備えている。図３に示されるように、本実施の形態のループ回路は、高周波電源８から出力される高周波電力の電圧周波数に対して、その線路内電圧波長の整数倍の長さを有する同軸ケーブルである短絡線２０と、短絡線２０の両端部それぞれに接続されるインダクタ３０ａ、３０ｂを備えている。インダクタ３０ａ、３０ｂは、キャパシタンス成分であるコンデンサに置換されても良いし、あるいはインダクタ３０ａ、３０ｂそれぞれに、コンデンサが直列に接続される形態としても良い。さらに、本実施の形態においては、（３）電極４の端部と、高周波電源８とを接続するそれぞれの伝送線路上の任意位置に並列に接続されるスタブ５０を有している。スタブ５０には、インダクタンス成分としてのインダクタ、あるいはキャパシタンス成分としての可変コンデンサ、任意のインピーダンスを形成することができるインダクタとコンデンサと同軸ケーブルの組み合わせ等が適用される。スタブ５０の伝送線路に接続されていない端部は、防着板５と同一グランドに接地される。
【００３７】
（実施の形態の動作原理１）
本実施の形態の真空処理装置が起動すると、高周波電源８から規定の電圧周波数を有する高周波電力が、同軸直管給電６を介して真空室１００内部の電極４に供給される。本実施の形態においては、真空室１００内でプラズマを生成するための複数ある電極４それぞれと、基板グランドと同一なグランドを有する防着板５との間に、インダクタ１０ａ〜１０ｅ、あるいはコンデンサ７０ａ〜７０ｅが並列に接続されているため、電極４に高周波電力が供給されている時の電極インピーダンス値が変化する。このため、本実施の形態においては、整合器２の調整、および同軸直管給電６の特性インピーダンスの設定により、同軸直管給電６と電極４とのインピーダンスを２０〜５０Ω近傍で整合することができる。本実施の形態においては、これにより、電極４に大電力の高周波電力を供給する際においても、インピーダンスの不整合に起因する電極４の入力端部における入射電力の反射を抑制し、電極４におけるプラズマの生成率の向上を実現する。そして、高周波電力の跳ね返りによる高周波電源８の故障を未然に防止する。
【００３８】
また、本実施の形態によれば、図４に示されるように、電極４と、基板グランドと同一なグランドを有する防着板との間に並列に接続される少なくとも１つのインダクタ、あるいはコンデンサにより、高周波電力供給時における電極４のインピーダンスの値を調整し、電極における電圧定在波分布を変化させる。これにより、電極における電圧位相変調特性を制御し、電極における電圧振幅を低減させる。これにより、電極近傍で生成されるプラズマ密度を均一化させるために、高周波電源８に備えられる高周波電力の電圧位相を制御する機能により変動させていた、電力の電圧位相変動幅を小さくすることが可能となり、電極４における高周波電力の電圧位相制御が容易になる。そして、大面積基板７に対しても製膜速度を向上させることが出来るほか、製膜された膜厚の均一化を実現する。
【００３９】
（実施の形態の動作原理２）
また、本実施の形態においては、電極４の端部と高周波電源８とを接続する２つの伝送線路上のそれぞれの任意位置に、それぞれの伝送線路を電気的に接続する上記ループ回路（２０、３０ａ、３０ｂ）を備えている。そして、本実施の形態の真空処理装置の動作時に、電極４の入力端部で反射される高周波電源８からの高周波電力のみを引き込むように、当該ループ回路（２０、３０ａ、３０ｂ）に備えられるインダクタのインダクタンス値、あるいはコンデンサのキャパシタンス値を設定することにより、電極４で反射された高周波電力のみを、高周波電源８に戻さずに、当該ループ回路に導入させる高周波電力の閉ループ経路を構成する（図５）。さらに、ループ回路の両端部それぞれに接続されるインダクタのインダクタンス値、あるいはコンデンサのキャパシタンス値を最適化することにより、電極で反射された高周波電力のみを、高周波電源に戻さずに当該ループ回路に導入し、ループ回路の端部においてそれぞれ逆位相となっている両端部それぞれから反射されてきた反射電力同士を相殺させて反射電力を最小化する。これにより、電極４におけるプラズマ発生効率を向上させ、基板７上における製膜速度を向上させると伴に、高周波電源８の故障を未然に防止する。
【００４０】
図６に、電極４と防着板５との間に並列に接続されるインダクタの本数と、ループ回路を構成する同軸ケーブル２０の両端に接続されるインダクタのインダクタンス値とをそれぞれパラメータとした時の、電極４の端部それぞれにおける位相変調角度が±１８０°の範囲での最大反射電力のシミュレーション結果を示す。図６に示されるシミュレーション結果によると、複数存在する電極４の１つの端部に高周波電源８から１０００Ｗの高周波電力を供給した場合、電極４に対して並列に接続されるインダクタの本数を５本、そしてループ回路の同軸ケーブル２０の両端部にそれぞれ接続されるインダクタ３０ａ、３０ｂのインダクタンス値をそれぞれ２００ｎＨとした時に、電極４の１つの端部における最大反射率をおおよそ８％以下にまで低減できることが解かる。図７に、複数のパラメータ設定それぞれの場合での、本実施の形態に係わる真空処理装置で製膜を行った製膜速度、および基板７面上における膜厚分布を示す。図７に見られるように、本実施の形態の真空処理装置では、最適条件（図６における電極４に対して並列に接続されるインダクタの本数を５本、ループ回路の同軸ケーブルの両端部にそれぞれ接続されるインダクタのインダクタンス値を２００ｎＨとする）における製膜結果から、最大製膜速度（２．０ｎｍ／ｓｅｃ）で、基板７全面に渡り膜厚をほぼ均一に生成することが可能であることがわかる。この時、電極４それぞれの端部における最大反射電力は、８％以下に抑えられている。
【００４１】
（実施の形態の動作原理３）
また、本実施の形態の稼働時に、電極４の端部と高周波電源８とを接続する２つの伝送線路各々に対して並列に接続されるスタブの接続位置、および接続するスタブのインダクタのインダクタンス値あるいはコンデンサのキャパシタンス値が最適になるように調整を行う。ここで、最適なスタブの調整とは、スタブの接続位置、および接続するスタブのインダクタのインダクタンス値あるいはコンデンサのキャパシタンス値を調整して電極における電圧定在波分布を変えることにより、高周波電力の電圧位相変調特性を変化させる。これにより、電極４の表面近傍で生成されるプラズマ密度が均一となることを維持しつつ、その時に高周波電源の電圧位相を制御する機能により変動させなければならない電圧位相の変調角度を最小とすることである。また、電極４の端部それぞれにおける反射電力を最小にすることである。図８に、（実施の形態の動作原理２において図７を用いて説明した）電極に並列に接続されるインダクタの本数、およびループ回路のインダクタのインダクタンス値と、更に、スタブの位置はそれぞれループ回路と伝送線路との接続位置に固定し、（ａ）スタブが無い場合、（ｂ）１５０ｐＦの容量値を有するコンデンサをスタブとして当該位置に接続した場合、そして（ｃ）１５０ｍｍ長のオープン同軸ケーブルをスタブとして当該位置に接続した場合それぞれにおける、電極４近傍でプラズマ密度が均一となるための、高周波電源の電圧位相を制御する機能による最低位相変調角度、およびその時の電極４端部における反射電力値を示す。図８によると、本実施の形態の場合、ループ回路と伝送線路との接続位置に、スタブとして１５０ｍｍ長のオープン同軸ケーブルを挿入することにより、整合器２による位相変調角度を±１６０度にし、また、電極４の端部における反射電力値を１０％以下にまで低減できることが解かる。
【００４２】
本発明に係わる実施の形態では、実施の形態の動作原理１〜３により、薄膜太陽電池パネルの生産効率（大面積基板に対する製膜速度の向上）を、品質（膜厚の均一性）を保持したまま向上させる真空処理装置、および真空処理装置による製膜方法を実現することができる。また、高電力を電極４に入射した際においても、電極４における反射電力により高周波電源８が破損するのを未然に防止し、信頼性の高い真空処理装置を実現する。
【００４３】
なお、実施の形態の動作原理１〜３の説明では、本実施の形態の真空処理装置が、（１）電極に並列に備わるインダクタ、およびコンデンサと、（２）ループ回路と、（３）伝送線路の任意位置に接続されるスタブについて、それぞれを同時に備えた際の説明がなされているが、本実施の形態においては、高周波電源８から電極４に入力される電力量の大きさ、さらには真空処理装置に許される装置サイズ等に基づいて、（１）〜（３）の少なくとも１つの構成要件が適宜備えられれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】従来の真空処理装置の外観構造を示す図である。
【図２】従来の真空処理装置の概略構成を示す図である。
【図３Ａ】本実施の形態に係わる真空処理装置の概略構成を示す図である。
【図３Ｂ】本実施の形態に係わる真空処理装置の概略構成を示す図である。
【図３Ｃ】本実施の形態に係わる真空処理装置の概略構成を示す図である。
【図４】本実施の形態に係わる真空処理装置の電極に対して並列にインダクタンスを挿入した際の、電極における高周波電流の位相特性の変化を示す図である。
【図５】本実施の形態に係わる真空処理装置の伝送路にループ回路を挿入した際の、電極端部において反射される反射波の伝搬経路の変化を示す図である。
【図６】本実施の形態において、電極に対して並列に接続されるインダクタの本数、および伝送線路に接続されるループ回路のインダクタのインダクタンス値をそれぞれパラメータとした時の、電極端における電力の最大反射率のシミュレーション結果を示す図である。
【図７】本実施の形態において、図６に示されるシミュレーション結果に基づき、電極に対して並列に接続されるインダクタの本数、および伝送線路に接続されるループ回路のインダクタのインダクタンス値をそれぞれパラメータとした時の、電極端における電力の最大反射率、および基板面上における製膜速度の試験結果を示す図である。
【図８】本実施の形態に係わる真空処理装置の伝送線路上の任意位置にインダクタを並列に挿入した際の、電極端部における高周波電流の電力反射率、および位相器における最小位相変調角度の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１…高周波電力
２…整合器
３…ガス
４…電極
５…防着板
６…同軸直管給電
７…基板
８…高周波電源
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ…インダクタ
２０…同軸ケーブル
３０ａ、３０ｂ…インダクタ
４０…同軸ケーブル
５０…スタブ
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅ…同軸ケーブル
７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、７０ｄ、７０ｅ…可変コンデンサ
８０…アースバー
１００…真空室
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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