JP2001279456A

JP2001279456A - 堆積膜処理装置及び堆積膜処理方法

Info

Publication number: JP2001279456A
Application number: JP2000093126A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Koda; 勇蔵幸田; Shotaro Okabe; 正太郎岡部; Sunao Yoshisato; 直芳里; Kouichirou Moriyama; 公一朗森山; Hiroyuki Ozaki; 裕之尾崎; Kenji Shishido; 健志宍戸; Masahiro Kanai; 正博金井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2001-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ロール・ツー・ロール方式等のような帯状部
材上に堆積膜を連続的にあるいは処理を行う場合、各々
の反応室内に設けざるを得ない帯状部材入口部および出
口部の開口部近傍において生じ易いプラズマ放電の不均
一領域、局所異常放電、スパーク等の放電不安定要因を
抑制するための堆積膜処理装置および堆積膜処理方法を
提供する。【解決手段】プラズマ放電に曝される高周波電力印加
電極を比透磁率が異なる複数の部材から構成し、高周波
電力導入部から距離的に遠ざかる方向に比透磁率が大き
くなるように構成し、帯状部材入口部および出口部の開
口部近傍におけるプラズマ放電の不均一領域、局所異常
放電、スパーク等の放電不安定要因を抑制する。この場
合、高周波電力導入部から最も遠い部材の比透磁率は１
００以上の磁性材料であることが望ましく、電極端部部
材のＣＳ間距離をＬ１、電極中央部材のＣＳ間距離をＬ
２とすれば、Ｌ１≦１５ｍｍかつＬ１＜Ｌ２であること
が望ましく、電極端部部材の電力導入部から遠ざかる方
向の長さＷ１≧５ｍｍであることがさらに望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ
法、水素プラズマ処理法、ドライエッチング法等の高周
波プラズマを使って、処理空間であるところの反応室内
において堆積膜を堆積あるいはエッチング等の処理を行
う際に、連続搬送可能な長尺の帯状部材上に上記処理を
行うが故に問題となるプラズマ放電の不安定性、不均一
性を改善する為の堆積膜形成装置及び堆積膜形成方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のプラズマＣＶＤ法、水素プラズマ
処理法、プラズマエッチング法においては、ステンレス
や石英管等の材質で構成される処理空間であるところの
反応室内に、ガスミキシング設備等を経由して混合原料
ガスを導入した後、高周波電力による分解エネルギーを
印加し、反応室内で原料ガスを分解して反応種を生成
し、所望の基体上に堆積膜を処理し、残留する排気ガス
を真空ポンプ等の排気手段へ繋がった排気管を通して排
気する手法が一般的に行われていた。

【０００３】特に複数個の反応室を連結したロール・ツ
ー・ロール方式なる堆積膜処理装置においては、前記基
体が連続搬送可能な長尺の帯状部材であり、該帯状部材
が各々の反応室を順に貫通した構成をとるが故に、各々
の反応容器において少なくとも一対の帯状部材入口部及
び出口部を設けざるを得ないという事情があった。

【０００４】この帯状部材入口部及び出口部は、帯状部
材が開口部材に対し物理的に接触することなく且つプラ
ズマ放電が漏れ出さない程度の開口を有するスリット状
の形状をしていることが一般的であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ロール
・ツー・ロール方式に代表される連続搬送型の堆積膜処
理装置においては、各々の反応室の帯状部材入口部及び
出口部は、帯状部材が開口部材に対し物理的に接触し擦
り傷等の不良を回避するためにはできるだけ広い開口寸
法を有することが望ましい反面、プラズマ放電が反応室
の外へ漏れ出すことのないようプラズマ遮蔽効果を持た
せるためにはできるだけ狭い開口寸法を有することが望
ましいという相反する要求を満たさなくてはならず、両
者の要求を満たすある妥協点を以って設計を行っていた
のが実状であり、必ずしも両者の要求を満足しうる構成
にはなっていなかった。

【０００６】また、ある開口部寸法が決定されたとし
て、前記両者の要求をさらに高いレベルで満足させるた
めに開口部の奥行き寸法を長くすること、すなわち帯状
部材搬送方向の有効長を長くとることが有効であった
が、部品数の増加や装置全長が大型化してしまう等、装
置メンテナンス性低下や装置作製コスト高等の欠点が有
った。

【０００７】従って、反応容器外へのプラズマ放電漏れ
抑制と帯状部材への接触傷低減をより確実に達成し、な
おかつ装置が複雑、大型化することがない技術が望まれ
ている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術に
おける上述の諸問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明に至ったものである。

【０００９】本発明の堆積膜処理装置は、真空気密可能
な反応室内に、高周波電力導入手段を有する高周波印加
電極、原料ガス導入手段、ガス排気手段、連続搬送可能
な帯状部材を該反応室内を通過せしめることが可能な手
段を有し、高周波電力により該反応室内に高周波プラズ
マを生起し該帯状部材上に堆積膜を処理するための堆積
膜処理装置において、前記高周波印加電極は、高周波プ
ラズマに曝される部位の比透磁率が、高周波電力導入部
から距離的に遠ざかる方向において連続的もしくは段階
的に大きくなるように複数の部材で構成されていること
を特徴とする。

【００１０】また、本発明の堆積膜処理装置において
は、前記高周波印加電極の高周波電力導入部から最も遠
い位置の電極部材は、比透磁率が１００以上の磁性材料
で構成されていることを特徴とする。

【００１１】また、本発明の堆積膜処理装置において
は、前記高周波印加電極の高周波電力導入部から最も遠
い位置における前記帯状部材との距離（ＣＳ間距離）
は、高周波電力導入部から近い位置におけるＣＳ間距離
よりも短く、且つ１５ｍｍ以下であることを特徴とす
る。

【００１２】また、本発明の堆積膜処理装置において
は、前記高周波印加電極のＣＳ間距離１５ｍｍ以下の部
位は、高周波電力導入部から遠ざかる方向における長さ
が５ｍｍ以上であることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の堆積膜処理装置において
は、前記高周波印加電極を構成している複数の部材の中
で比透磁率が最小の部位に対して高周波電力が印加され
ることを特徴とする。

【００１４】また、本発明の堆積膜処理方法は、真空気
密可能な反応室内に、高周波電力導入手段を有する高周
波印加電極、原料ガス導入手段、ガス排気手段、連続搬
送可能な帯状部材を該反応室内を通過せしめることが可
能な手段を設け、高周波電力により該反応室内に高周波
プラズマを生起し該帯状部材上に堆積膜を処理するため
の堆積膜処理方法において、前記高周波印加電極とし
て、高周波プラズマに曝される部位の比透磁率が、高周
波電力導入部から距離的に遠ざかる方向において連続的
もしくは段階的に大きくなるように複数の部材で構成さ
れた高周波印加電極を用いることを特徴とする。

【００１５】また、本発明の堆積膜処理方法において
は、高周波電力の周波数は、３０ＭＨｚ以上５００ＭＨ
ｚ未満であることを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の堆積膜処理装置に関し、
以下に具体的に例を挙げて記述をするが、本発明の主旨
はなんらこれらの記述に限定されるものではない本発明の堆積膜処理装置の一例として、ロール・ツー・
ロール方式ＣＶＤ装置の場合を取り上げ説明を行うと、
例えば、アモルファスシリコン膜、アモルファスシリコ
ン合金膜などの非単結晶半導体膜を形成するためには、
プラズマＣＶＤ法なる手法を使うことになる。

【００１７】ロール・ツー・ロール方式ＣＶＤ装置で
は、雰囲気分離を行うためのガスゲートを介して複数個
の反応室を直列に連結し、長尺の帯状部材を各々反応室
を貫通させて連続的に搬送し該帯状部材上に堆積膜を積
層形成する構成をとる。

【００１８】図１は、ロール・ツー・ロール方式ＣＶＤ
装置における連結された複数個の反応容器のうちの１反
応容器を取り出し模式化した図である。処理空間として
ステンレス、アルミニウム合金等の材質で構成される反
応室１０００を使用し、マスフローコントローラー、ス
トップバルブ等で構成されるガスミキシング装置１００
４からシランガス（ＳｉＨ₄）や水素ガス（Ｈ₂）を所望
の比率で混合した原料ガスを反応室１０００内へガス導
入管１０１２を通して導入した後、高周波電力源１００
６から高周波整合器１００５を経由して電力印加電極Ａ
１００９、電力印加電極Ｂ１０１０へ分解エネルギーと
しての高周波電力を印加し、反応室内の原料ガスを分解
し、ステンレスや樹脂フィルムなどからなる帯状部材１
００３上に堆積膜を形成する手法となる。堆積膜になら
なかった残ガスは排気ガスとしてガス排気管１０１３を
通り真空ポンプ１０１４によって反応室外へ排出され
る。

【００１９】本発明の装置における特徴を有する電力印
加電極は、例えば図１において、電力印加電極Ａ１００
９および電力印加電極Ｂ１０１０からなり、処理空間
(放電空間)１０１１に曝された部位が複数の部材から構
成される。電力印加電極Ａ１００９は、電力印加電極全
体の中央部分に位置し、高周波電力源１００６が高周波
整合器１００５を介して電気的に接続され高周波電力が
印加される。電力印加電極Ｂ１０１０は、電力印加電極
Ａ１００９の外側で、高周波電力源１００６から遠い個
所に位置する。電力印加電極Ａ１００９と電力印加電極
Ｂ１０１０は、比透磁率が異なった材質であり、それぞ
れの比透磁率をμａ、μｂとすれば、μａ＜μｂとなる
関係を有する。

【００２０】帯状部材１００３は処理空間（放電空間）
１０１１に一定時間曝されるように搬送されるわけであ
るが、その入口部および出口部において電力印加電極Ｂ
１０１０を配置することが望ましい。高周波電力導入部
から遠ざかる方向に、すなわち帯状部材搬送方向におい
て、電力印加電極の中央部から端部へ向かって比透磁率
が大きくなるような構成をとる。更に電力印加電極端
部、すなわち電力導入部から距離的に最も遠い位置にあ
る部材における材質の比透磁率（この場合、電力印加電
極Ｂ１０１０でありμｂ）が１００以上となるような材
質を選定することが望ましい。高周波電力導入部、すな
わち高周波電力が印加されるべき個所としては、複数材
質で構成される電力印加電極のうち最も小さな比透磁率
を有する部材へ印加されることが望ましく、さらに電力
伝播の対称性を考慮すれば、最も小さな比透磁率を有す
る部材上においても可能な限り部材の中央部に印加され
ることがさらに望ましい。

【００２１】以上のことは、従来型技術の反応室におけ
る電力印加電極がステンレス単体やアルミニウム合金単
体といった具合に１種の材質で構成される（例えば、第
２図における電力印加電極Ｃ２００９）ことが多く、ま
た従来型の電力印加電極で複数の部材から構成される場
合であっても構成される各部材の比透磁率の違いに着目
し上記のように配慮し配置構成にされることはなかっ
た。

【００２２】一般的に高周波電力を、ある材質の中を伝
播させようとした場合、その材質がもつ固有の比透磁率
から一意的に決まるインダクタンス成分を反映し、位相
のずれ、伝播の減衰、反射等が起こるわけだが、従来か
ら用いられている高周波印加電極は、多くの場合、ステ
ンレスやアルミニウム合金等が用いられており、これら
の材質の比透磁率がきわめて１に近い（すなわち真空の
透磁率とほぼ同じ）ため、上記のような高周波伝播に係
る乱れはほとんど無視できるレベルであった。さらに異
なる材質１、材質２を組み合わせた電力印加電極の場合
であっても、いずれの比透磁率も１に近い材質だけの組
み合わせで使っているような従来の手法の限りにおいて
は、同様に高周波伝播に係る乱れはほとんど無視可能で
あった。

【００２３】しかし、本発明によれば、前述の通り高周
波印加電極を比透磁率の異なる部材（仮に高周波電力導
入部から近い順に材質３、材質４とし、比透磁率μ３＜
μ４）の組み合わせで構成することで、材質３側から高
周波電力が伝播する場合、材質３と材質４との界面や材
質４の比透磁率から決まるインダクタンス成分の増加の
影響により高周波電力の位相ずれ、減衰、反射等が起こ
り、材質３から材質４へ高周波電力が伝播しにくくな
る。さらには、高周波電力導入部から最も遠い個所の部
材（材質４）の比透磁率を１００以上のものを選定する
ことで、より材質４のインダクタンス成分は大きくな
り、より高周波電力の伝播が抑制されることとなる。こ
の結果、帯状部材を連続搬送するために設けざるを得な
いところの帯状部材入口部および出口部における開口部
付近で問題となっていたプラズマ放電の不均一領域、局
所的異常放電、スパークなどの放電不安定要因を抑制す
ることが可能となる。これらの効果は、１３．５６ＭＨ
ｚに代表されるＲＦ帯を含み、ＲＦ帯よりも高い周波数
帯の場合において有効である。より高周波になるほどイ
ンダンクタンス成分の影響が大きくなるため上述の効果
も大きくなってくることから、より望ましい高周波電力
の周波数帯としては、３０ＭＨｚ以上５００ＭＨｚ未満
ＶＨＦ帯の領域が挙げられる。

【００２４】さらに、高周波電力印加電極と帯状部材と
の距離（Ｃａｔｈｏｄ−Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ間距離、Ｃ
Ｓ間距離）を考えた場合、一般的な平行平板型高周波プ
ラズマＣＶＤ装置におけるＣＳ間距離は５０ｍｍ程度で
あるが、放電条件（圧力、高周波電力等）を一定とし、
ＣＳ間距離を短くしていくと、ある距離よりも短くなる
と放電生起可能条件から外れ、放電を生起維持し得なく
なる領域が存在する。これを、上記材質４の部材の位置
において適用すればより効果的である。すなわち、上記
材質４の部位のＣＳ間距離（図１中Ｌ１）を、材質３の
それ（図１中Ｌ２）よりも短くすることにより、帯状部
材入口部および出口部の開口部近傍に位置する材質４と
帯状部材との間に放電が生起しにくくなり、比透磁率の
違いによる効果と相まって開口部近傍における異常放電
が大幅に抑制可能となる。さらにこの材質４と帯状部材
との距離、すなわち高周波電力導入部から最も遠い位置
におけるＣＳ間距離は、１５ｍｍ以下にすることが望ま
しい。さらに、このＣＳ間距離が１５ｍｍ以下の部位で
電力導入部から遠ざかる方向の長さ（図１中Ｗ１）は５
ｍｍ以上であることが望ましい。これらの寸法を満たす
ことにより、本発明の効果は、より一層発揮されること
となる。

【００２５】本発明において選定される比透磁率の大き
な材質としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）等の強磁性元素からなる純金属体やこれら
の元素を母体としシリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）
等微量の添加物を含有する金属体、パーマロイとして称
される鉄−ニッケル系の合金材料やＭＦｅ₂Ｏ₄（Ｍは２
価の金属イオンでＭｎ²⁺、Ｎｉ²⁺、Ｃｕ²⁺等）系に代表
される高透磁率フェライト材料等を挙げることができる
が、比透磁率が１００以上の材質であればなんらこれら
に限定されるものではない。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２７】（装置例）本発明による高周波電力印加電
極の主な具体例を図６に示す。

【００２８】図６（ａ）においては、電力印加電極が、
比透磁率が異なる２種の材質で構成されている。高周波
電力はまず部材５０１に投入され、そこから両端部の部
材５０２へ伝送される。部材５０１、部材５０２のそれ
ぞれの比透磁率をμ１、μ２とした場合、μ１＜μ２と
なるように組み合わせる。例えば、部材５０１にアルミ
ニウム合金を、部材５０２に純ニッケル材を使うことで
達成される。

【００２９】図６（ｂ）においては、電極印加電極が、
比透磁率が異なる３種の材質で構成されている。高周波
電力はまず部材５０３に投入され、そこから両端部の部
材５０４，５０５の順で伝送される。部材５０３、部材
５０４、部材５０５のそれぞれの比透磁率をμ３、μ
４、μ５とした場合、μ３＜μ４＜μ５となるように組
み合わせる。例えば、部材５０３にアルミニウム合金
を、部材５０４に純ニッケル材を、部材５０５に７８パ
ーマロイを使うことで達成される。

【００３０】図６（ｃ）及び図６（ｄ）においては、電
力印加電極が、比透磁率が異なる３種の材質で構成され
ていることは図６（ｂ）と同様であるが、３種の部材の
高さが全て異なっている。すなわち電力導入部から遠ざ
かる方向に、ＣＳ間距離が短くなっている。図６（ｃ）
では部材５０６が平坦な形状をしているが、図６（ｄ）
では部材５１０がテーパー形状をしている。

【００３１】（実施例１）図３は、ロール・ツー・ロー
ル方式の非単結晶半導体シングルジャンクション型光起
電力素子の製造装置を示す模式的概念図である。帯状部
材３００４を送り出す為の送り出しボビン３００１を備
えた真空容器３０００、第１の導電層を形成するための
反応室ユニット３００９、ｉ型層を形成するための反応
室ユニット３０１２、第２の導電層を形成するための反
応室ユニット３０１５、巻き取りボビン３０１９を備え
た真空容器３０１８をそれぞれ各ガスゲート３００７、
３０１１、３０１４、３０１７を隔てて一列に連結され
た構造を有し、帯状部材３００４を真空中にて連続的に
搬送可能な搬送系を備える。

【００３２】第１の導電層、ｉ型層、第２の導電層を形
成する為の反応室ユニット３００９、３０１２、３０１
５として、図１に示したような複数の部材で構成された
電力印加電極を有する反応室でそれぞれ構成されてい
る。

【００３３】高周波印加電極を構成する複数の部材とし
て、図１でいうところの電力印加電極Ａ１００９として
アルミニウム合金を、電力印加電極Ｂ１０１０として純
ニッケル材を使用した。比透磁率はそれぞれ約１、約１
００である。高周波電力の導入は電力印加電極Ａ１００
９の中央部に対して行った。

【００３４】このような装置構成で、シングルジャンク
ション型光起電力素子を作製した。以下に具体的な製作
例を述べる。

【００３５】まず、真空容器３０００に、十分に脱脂洗
浄を行い下部電極として、スパッタリング法により、銀
薄膜を１００ｎｍ、ＺｎＯ薄膜を１μｍ蒸着してあるＳ
ＵＳ４３０ＢＡ製帯状部材（幅１２０ｍｍ×長さ８００
ｍ×厚さ０．１３ｍｍ）が巻きつけられた送り出しボビ
ン３００１をセットし、該帯状部材３００４をガスゲー
ト、各半導体層形成用反応室ユニットを介して、帯状部
材巻き取り機構を有する真空容器３０１８まで通し、た
るみのない程度に張力調整を行った。

【００３６】そこで、各真空容器および反応室容器ユニ
ット３０００、３００９、３０１２、３０１５、３０１
８を真空ポンプで１．３×１０^-2Ｐａ以下まで真空引き
した。

【００３７】次に、各ガスゲート３００７、３０１１、
３０１４、３０１７に各々ゲートガス導入管３００８、
３０１０、３０１３、３０１６よりゲートガスとしてＨ
₂ガスを各々８００ｓｃｃｍずつ流し、反応室容器ユニ
ット３００９、３０１２、３０１５の各々のヒーターユ
ニットにより、帯状部材３００４を、各々３５０℃、３
５０℃、３００℃に加熱した。

【００３８】そして、第１の導電層形成容器３００９に
は、ＳｉＨ₄ガスを６０ｓｃｃｍ、ＰＨ₃ガス（２％Ｈ₂
希釈品）を５０ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを５００ｓｃｃｍ、
ｉ型形成容器３０１２には、ＳｉＨ₄ガスを１００ｓｃ
ｃｍ、Ｈ₂ガスを３００ｓｃｃｍ、第２の導電層形成容
器３０１５には、ＳｉＨ₄ガスを２０ｓｃｃｍ、ＢＦ₃ガ
ス（２％Ｈ₂希釈品）を１００ｓｃｃｍ、Ｈ₂ガスを２０
００ｓｃｃｍを、ガス導入管より各々導入した。

【００３９】真空容器３０００内の圧力が、真空計で
１．３×１０²Ｐａになるように排気調整バルブ３００
５で調整した。反応室ユニット３００９内の圧力が、真
空計で２×１０²Ｐａになるように排気調整バルブで調
整した。反応室ユニット３０１２内の圧力が、真空計で
２．７×１０²Ｐａになるように排気調整バルブで調整
した。反応室ユニット３０１５内の圧力が、真空計で
２．１×１０²Ｐａになるように排気調整バルブで調整
した。真空容器３０１８内の圧力が、真空計で１．３×
１０²Ｐａになるように排気調整バルブ３０２２で調整
した。

【００４０】その後、第１の導電の層形成容器３００９
内のカソード電極に周波数８０ＭＨｚのＶＨＦ電力を４
００Ｗ印加し、ｉ型層形成容器３０１２内のカソード電
極に周波数８０ＭＨｚのＶＨＦ電力を４００Ｗ印加し、
第２の導電層形成容器３０１５内のカソード電極に周波
数８０ＭＨｚのＶＨＦ電力を８００Ｗ印加した。

【００４１】次に、帯状部材３００４を図中の矢印の方
向に搬送させ、帯状部材上に、第１の導電層を反応室ユ
ニット３００９で、ｉ型層を反応室ユニット３０１２
で、第２の導電層を反応室ユニット３０１５で、順に積
層形成し、帯状部材長で６００ｍ分形成した後搬送を停
止し、光起電力素子の半導体層の形成を終了した。

【００４２】次に、第２の導電型層上に、透明電極とし
てＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）を真空蒸着にて８０ｎ
ｍ蒸着し、さらに集電電極として、Ａｌを真空蒸着にて
２μｍ蒸着し、光起電力素子（素子−実１）を作製し
た。

【００４３】以上の、光起電力素子の作成条件を表１に
示す。また、素子の概念図を図５に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】（比較例１）図４に示す装置、すなわち第
１の導電層、ｉ型層、第２の導電層を形成する為の反応
室ユニット３２０９，３２１２，３２１５として、従来
型技術の典型例である図２に示したような単一の部材で
構成された電力印加電極２００９を有する反応室２００
０でそれぞれ構成されていること以外は実施例１と同様
の手順、成膜条件にてシングル型光起電力素子（素子−
比１）を製作した。

【００４６】実施例１（素子−実１）および比較例１
（素子−比１）で作成した光起電力素子の平均変換効
率、特性均一性および歩留の評価を行なった。本発明に
より抑制されるところの帯状部材入口部および出口部に
おける異常放電の頻度は、平均変換効率、特性均一性お
よび歩留といった３項目の数値に反映され、異常放電の
頻度が多くなるとこれらの数値は悪化することから判断
が可能である。

【００４７】平均変換効率は、１０ｍおきに５ｃｍ角の
面積で切出された６０個の光起電力素子を個々に、ＡＭ
−１．５（１００ｍＷ／ｃｍ²）光照射下に設置し、個
々の電流−電圧特性を測定することで得られる各光起電
力素子の変換効率を平均化し算出した。その結果を表２
に示す。各値は、素子−比１の各特性を１．００とした
場合の任意値である。

【００４８】特性均一性は、６０個の光起電力素子から
得られた個々の変換効率のバラツキから評価した。比較
例１（素子−比１）の光起電力素子を基準にして、バラ
ツキの大きさの逆数を求めた特性評価の結果を表２に示
す。

【００４９】歩留は、６０個の光起電力素子から得られ
た個々の暗状態でのシャント抵抗を測定し、抵抗値が１
×１０³オーム・ｃｍ²以上のものを良品としてカウント
し、全数中の比率を百分率で表し、評価した。このよう
にして求めた、実施例１（素子−実１）および比較例１
（素子−比１）の光起電力素子の歩留を求めた結果を表
２に示す。

【００５０】

【表２】

【００５１】素子−実１では、素子−比１に比べ、変換
効率が１．０７倍に、特性均一性が１．１９倍に、歩留
まりが１．２６倍にそれぞれ向上した。

【００５２】このように、実施例１（素子−実１）の光
起電力素子は、比較例１(素子−比１)の光起電力素子に
対して、変換効率、特性均一性及び歩留のいずれにおい
ても優れており、本発明により作成した光電力素子が、
優れた特性を有し、均一性、生産性も向上することが判
明し、本発明の効果が実証された。

【００５３】(実施例２)電極の比透磁率変化の検討図１における高周波電力印加電極として、図６（ｂ）に
示したような比透磁率が３種に異なる部材により構成さ
れた電極を使って、高周波電力導入個所からの比透磁率
の値をいろいろ変化させ、電極上の比透磁率の分布変化
にともなうプラズマ放電の安定性および均一性を調べる
実験を行った。その結果を表３に示す。

【００５４】電力導入部からの距離が近い方から、部材
５０３、５０４、５０５とし、電力導入部は部材５０３
に設けた。電極上の場所により比透磁率を変化させるた
めに前記部材５０３、５０４、５０５の全てにおいて３
種の材質（材質Ａ、材質Ｂ、材質Ｃ）を用意した。材質
Ａとして透磁率が約１のアルミニウム合金、材質Ｂとし
て比透磁率が約１００の純ニッケル材、材質Ｃとして比
透磁率が約８０００の７８パーマロイを使用し、材質を
入れ替えることで電極の比透磁率の変化を持たせた。

【００５５】放電安定性の評価法としては、プラズマ放
電時に生起されるセルフバイアス値の変動の仕方や放電
を覗き窓越しに観測し異常発光等の回数から総合的に判
断した。放電均一性の評価法としては、帯状部材を停止
させた状態にて一定時間プラズマ放電を生起させ堆積膜
を１μｍ程度堆積させた試料を作製し、膜の厚さ分布や
局所的な膜厚ムラがないか等を総合的に判断した。いず
れの場合においても、行った放電条件は表１に示すｉ型
層の条件を使用した。

【００５６】表３中の放電安定性欄および放電均一性欄
に記載の記号の意味は次の通りである。＜放電安定性＞ ◎…極めて安定している ○…安定している △…異常放電が多少起こる ×…異常放電が多発する＜放電均一性＞ ◎…極めて均一である ○…ほぼ均一である △…一部膜厚ムラが認められる ×…全体的に膜厚ムラが発生している。

【００５７】

【表３】

【００５８】表３に示す通り、高周波印加電極上の比透
磁率の分布は、電力導入部から遠ざかる方向に比透磁率
が大きくなるよう構成された高周波印加電極（電極２、
電極３、電極５、電極６、電極９、電極１５、電極１
８）において放電安定性および放電均一性が向上してい
ることがわかる。従って、本発明の効果が実証された。

【００５９】（実施例３）Ｌ１、Ｌ２の検討図６（ａ）に示した高周波電力印加電極を構成する部材
５０１、５０２の高さを変えたものを用意し、図１で示
すところのＬ１、Ｌ２の長さを変化させ、ＣＳ間距離の
検討を行った。ただし、Ｗ１は５ｍｍ一定とした。部材
５０１の材質として比透磁率が約１のアルミニウム合
金、部材５０２の材質として比透磁率が約１００の純ニ
ッケル材を使用した。これらのこと以外は実施例２と同
様の手法にて放電安定性、放電均一性を評価した。その
結果を表４に示す。

【００６０】

【表４】

【００６１】表４に示す通り、Ｌ１≦１５ｍｍでなおか
つＬ１＜Ｌ２である高周波印加電極（電極３２、電極３
６、電極３７、電極４０、電極４１、電極４２）におい
て放電安定性および放電均一性が向上していることがわ
かる。従って、本発明の効果が実証された。

【００６２】（実施例４）Ｗ１の検討図６（ａ）に示した高周波電力印加電極を構成する部材
５０２の高周波電力導入部から遠ざかる方向の長さを変
えたものを用意し、図１で示すところのＷ１の長さを変
化させ検討を行った。ただし、Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ１
０ｍｍ、２０ｍｍ一定とした。部材５０１の材質として
比透磁率が約１のアルミニウム合金、部材５０２の材質
として比透磁率が約１００の純ニッケル材を使用した。
これらのこと以外は実施例２と同様の手法にて放電安定
性、放電均一性を評価した。その結果を表５に示す。

【００６３】

【表５】

【００６４】表４に示す通り、Ｗ１≧５ｍｍである高周
波印加電極（電極４７、電極４８、電極４９）において
放電安定性および放電均一性が向上していることがわか
る。従って、本発明の効果が実証された。

【００６５】

【発明の効果】本発明の堆積膜処理方法および堆積膜処
理装置によれば、ロール・ツー・ロール方式の各反応室
に設けざる得えない帯状部材入口部及び出口部の開口部
近傍において生じ易いプラズマ放電の不均一領域、局所
的異常放電、スパーク等の放電不安定要因の抑制が可能
となると同時に、帯状部材への機械的接触キズも低減す
ることが可能となる。

【００６６】さらに、放電安定性および放電均一性が向
上する結果、作製される堆積膜（例えば光起電力素子
等）の大面積にわたる膜厚や特性の均一性が向上し、歩
留まりが向上する結果、作製される半導体素子のコスト
ダウンも可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の堆積膜処理装置の一構造例を模式的に
示す断面図である。

【図２】従来型の堆積膜処理装置の構造例を模式的に示
す断面図である。

【図３】本発明の堆積膜処理装置の別の構造例を模式的
に示す断面図である。

【図４】従来型の堆積膜処理装置の別の構造例を模式的
に示す断面図である。

【図５】光起電力素子の層構成の一例を示す図である。

【図６】本発明の電力印加電極の例を示す図である。

【符号の説明】

１０００、２０００反応室１００１、２００１ヒーターユニット１００２、２００２真空計１００３、２００３帯状部材１００４、２００４ガスミキシング装置１００５、２００５高周波整合器１００６、２００６高周波電力源１００７、２００７ガスゲート１００８電力印加電極Ａ１００９電力印加電極Ｂ１０１１、２０１１処理空間（放電空間）１０１２、２０１２ガス導入管１０１３、２０１３ガス排気管１０１４、２０１４真空ポンプ１０１５、２０１５開閉バルブ１０１６、２０１６排気調整バルプ２００９電力印加電極Ｃ３０００、３０１８、３２００、３２１８真空容器３００１、３２０１送り出しボビン３００２、３０２１、３２０２、３２２１ステアリン
グローラー３００３、３０２０、３２０３、３２２０真空計３００４、３２０４帯状部材３００５、３０２２、３２０５、３２２２排気調整バ
ルブ３００６、３０２３、３２０６、３２２３ガス排気管３００７、３０１１、３０１４、３０１７、３２０７、
３２１１、３２１４、３２１７ガスゲート３００８、３０１０、３０１３、３０１６、３２０８、
３２１０、３２１３、３２１６ゲートガス導入管３００９、３０１２、３０１５、３２０９、３２１２、
３２１５反応室ユニット３０１９、３２１９巻き取りボビン４００１ステンレス（ＳＵＳ）基板４００２銀（Ａｇ）薄膜４００３酸化亜鉛（ＺｎＯ）薄膜４００４第１の導電型層４００５ｉ型層４００６第２の導電型層４００７透明導電薄膜４００８集電電極５０１比透磁率がμ１の部材５０２比透磁率がμ２の部材５０３比透磁率がμ３の部材５０４比透磁率がμ４の部材５０５比透磁率がμ５の部材５０６比透磁率がμ６の部材５０７比透磁率がμ７の部材５０８比透磁率がμ８の部材５０９比透磁率がμ９の部材５１０比透磁率がμ１０の部材５１１比透磁率がμ１１の部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芳里直東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者森山公一朗東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者尾崎裕之東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者宍戸健志東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金井正博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 CA02 CA17 FA03 GA14 HA03 HA04 JA03 KA14 LA16 5F045 AA08 AB04 AC01 AD07 AE21 AF07 AF10 BB02 BB08 CA13 DA52 DP22 DQ15 EH08 EH13 EH19 5F051 AA05 BA14 CA16 CA22 CA23 CA34 DA04 FA04 FA06 FA14 FA23 GA02 GA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空気密可能な反応室内に、高周波電力
導入手段を有する高周波印加電極、原料ガス導入手段、
ガス排気手段、連続搬送可能な帯状部材を該反応室内を
通過せしめることが可能な手段を有し、高周波電力によ
り該反応室内に高周波プラズマを生起し該帯状部材上に
堆積膜を処理するための堆積膜処理装置において、前記高周波印加電極は、高周波プラズマに曝される部位
の比透磁率が、高周波電力導入部から距離的に遠ざかる
方向において連続的もしくは段階的に大きくなるように
複数の部材で構成されていることを特徴とする堆積膜処
理装置。
【請求項２】前記高周波印加電極の高周波電力導入部
から最も遠い位置の電極部材は、比透磁率が１００以上
の磁性材料で構成されていることを特徴とする請求項１
に記載の堆積膜処理装置。
【請求項３】前記高周波印加電極の高周波電力導入部
から最も遠い位置における前記帯状部材との距離（ＣＳ
間距離）は、高周波電力導入部から近い位置におけるＣ
Ｓ間距離よりも短く、且つ１５ｍｍ以下であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の堆積膜処理装置。
【請求項４】前記高周波印加電極のＣＳ間距離１５ｍ
ｍ以下の部位は、高周波電力導入部から遠ざかる方向に
おける長さが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項
３に記載の堆積膜処理装置。
【請求項５】前記高周波印加電極を構成している複数
の部材の中で比透磁率が最小の部位に対して高周波電力
が印加されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
かに記載の堆積膜処理装置。
【請求項６】真空気密可能な反応室内に、高周波電力
導入手段を有する高周波印加電極、原料ガス導入手段、
ガス排気手段、連続搬送可能な帯状部材を該反応室内を
通過せしめることが可能な手段を設け、高周波電力によ
り該反応室内に高周波プラズマを生起し該帯状部材上に
堆積膜を処理するための堆積膜処理方法において、前記高周波印加電極として、高周波プラズマに曝される
部位の比透磁率が、高周波電力導入部から距離的に遠ざ
かる方向において連続的もしくは段階的に大きくなるよ
うに複数の部材で構成された高周波印加電極を用いるこ
とを特徴とする堆積膜処理方法。
【請求項７】前記高周波電力の周波数は、３０ＭＨｚ
以上５００ＭＨｚ未満であることを特徴とする請求項６
に記載の堆積膜処理方法。