JP2002093716A - プラズマ表面処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の回転電極式プラズマ成膜方法及び装置
（特開平９−１０４９８５号公報記載の方法及び装置）
の場合よりも、薄膜形成の生産性をさらに向上すること
ができ、また、プラズマを利用する加工、クリーニング
等のプラズマ表面処理の生産性を向上することができる
プラズマ表面処理装置を提供する。 【解決手段】 回転電極に基材を対向させて前記回転電
極と前記基材との間にプラズマを発生させて前記基材の
表面処理をするプラズマ表面処理装置において、前記基
材が複数であると共に、これらの複数の基材が前記回転
電極の両側に配置されていることを特徴とするプラズマ
表面処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ表面処理
装置に関する技術分野に属し、詳細には、プラズマを利
用して基材の表面に成膜、加工、クリーニング等の表面
処理をするプラズマ表面処理装置に関する技術分野に属
し、特には、基材表面にプラズマＣＶＤによる成膜をす
るプラズマ表面処理装置に関する技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】近年、雰囲気制御されたチャンバー内に
て、プラズマを応用した成膜、加工、クリーニング等の
表面処理が盛んに試みられている。そして、かかる表面
処理により得られた機能性薄膜を利用してハードコーテ
ィングや太陽電池等への適用が進められている。

【０００３】アモルファスシリコンのような機能性薄膜
を太陽電池に適用するためには、その製造コストの低減
が最重要課題であり、製造時における成膜コストの低減
は成膜速度の高速化または成膜面積の大面積化によって
達成される。

【０００４】成膜手法については、これまでに種々の成
膜手法が提案されてきたが、現在、工業的には反応容器
内に平行平板型電極を設けたプラズマＣＶＤ装置が一般
的に用いられている。このプラズマＣＶＤ装置は、平行
平板型電極の一方の平板型電極に高周波電力または直流
電力を印加し、接地された他方の平板型電極との間でプ
ラズマを発生させ、このプラズマ中に反応ガスを供給
し、反応ガスをプラズマにより分解することにより板状
基材（基板）上に薄膜を形成させるものである。

【０００５】このようなプラズマＣＶＤ装置において
は、プラズマ空間に均一に且つ効率よく反応ガスを供給
することが大面積の均一な薄膜を形成させるためには必
要となる。しかしながら、広い領域にわたって反応ガス
を均一に且つ効率よく供給することは困難である。

【０００６】一般に、平行平板型電極を設けたプラズマ
ＣＶＤ装置（平行平板型電極式プラズマＣＶＤ装置）に
おいては、電極内（平板型電極と基板の間）のガスの流
れを均一にするために圧力を数百ミリトール程度以下に
しなければならず、この場合、高エネルギー粒子の基材
表面への衝突を避けるため、良品質膜の作製の際にはプ
ラズマ発生のために大電力を投入することにより成膜速
度を高くすることはできない。一方、反応ガスの濃度を
高くして高速成膜を行う場合には、反応ガス圧力の上昇
とともに電極間のギャップも狭くなり、プラズマ空間に
対するガス供給が不均一になるため、均一な薄膜の形成
は困難となる。

【０００７】このため、均一かつ大面積で良質な薄膜を
形成するためには成膜速度を極めて遅くする必要があ
り、例えば、太陽電池として機能する良好な膜質を有す
るアモルファスシリコン薄膜を得るためには一般には成
膜速度を０．１〜０．３ｎｍ／秒程度と非常に遅くして
薄膜を形成する必要があり、結果としてスループットは
低くとどまってしまう。

【０００８】また、太陽電池として必要な積層構造を製
造する製造装置とした場合には、製造装置の設置の占有
面積が大きくなり、結果として太陽電池の製造コスト増
大を招くことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような背景のも
と、均質な薄膜を高速で且つ大面積で形成させることが
できる画期的な方法および装置が提案され、この詳細は
特開平９−１０４９８５号公報に記載されている。この
公報記載の方法は、基本的には、電極に高周波電力また
は直流電力を印加することによりプラズマを発生させ、
該プラズマ中に反応ガスを供給して化学反応により基板
上に薄膜を形成する方法であって、前記電極として回転
電極を用いることを特徴とする高速成膜方法（回転電極
式高速成膜方法）である。また、この公報記載の装置
は、基本的には、電極に高周波電力または直流電力を印
加することによりプラズマを発生させ、該プラズマ中に
反応ガスを供給して化学反応により基板上に薄膜を形成
する成膜装置であって、前記電極として回転電極が設け
られていることを特徴とする高速成膜装置（回転電極式
高速成膜装置）である。この公報記載の装置の例を図１
に示す。なお、回転電極とは、回転する電極のことであ
る。

【００１０】上記公報記載の方法によれば、高濃度の反
応ガスの供給と、これに伴う電極の温度上昇の防止が可
能である。また、従来の平行平板型電極を設けたプラズ
マＣＶＤ装置による場合には不可能であった１気圧
（１．０１３２５×１０⁵ Ｐａ）に近い圧力でプラズマ
を発生させることが可能である。このような圧力のプラ
ズマは、平均自由行程が小さく、電子温度が低いため、
イオン等による損傷が少なく、高品質な薄膜を高速で得
ることができる。一方、上記公報記載の装置によれば、
上記の如き優れた高速成膜方法を行うことができる。

【００１１】このように上記公報記載の方法は均質な薄
膜を高速で且つ大面積で形成させることができる画期的
な方法であり、上記公報記載の装置はこのような画期的
な成膜を行うことができるものであるが、成膜コストの
低減の観点からすると、薄膜形成の生産性をさらに向上
することは望まれるところである。

【００１２】本発明は、このような事情に着目してなさ
れたものであって、その目的は、上記公報（特開平９−
１０４９８５号公報）記載の方法及び装置の場合より
も、薄膜形成の生産性をさらに向上することができ、ま
た、プラズマを利用する加工、クリーニング等のプラズ
マ表面処理の生産性を向上することができるプラズマ表
面処理装置を提供しようとするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るプラズマ表面処理装置は、請求項１
〜４記載のプラズマ表面処理装置としており、それは次
のような構成としたものである。

【００１４】即ち、請求項１記載のプラズマ表面処理装
置は、回転電極に基材を対向させて前記回転電極と前記
基材との間にプラズマを発生させて前記基材の表面処理
をするプラズマ表面処理装置において、前記基材が複数
であると共に、これらの複数の基材が前記回転電極の両
側に配置されていることを特徴とするプラズマ表面処理
装置である（第１発明）。

【００１５】請求項２記載のプラズマ表面処理装置は、
前記基材と前記回転電極との間隔、前記基材の移動速
度、前記基材の移動方向の少なくとも一つを、前記複数
の基材の各々について独立に制御する基材の移動手段を
備えている請求項１記載のプラズマ表面処理装置である
（第２発明）。

【００１６】請求項３記載のプラズマ表面処理装置は、
前記複数の基材の各々または前記複数の基材の保持手段
の各々に独立してプラズマを発生させる電力を供給する
手段を備えている請求項１又は２記載のプラズマ表面処
理装置である（第３発明）。また、請求項４記載のプラ
ズマ表面処理装置は、前記複数の基材の各々または前記
複数の基材の保持手段の各々にそれぞれ周波数の異なる
高周波電力を供給する手段を備えている請求項１、２又
は３記載のプラズマ表面処理装置である（第４発明）。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば次のような形態
で実施する。チャンバー内に回転電極を設け、前記回転
電極の両側に基材（被表面処理材）をそれぞれ前記回転
電極に対向させて配置する。このとき、前記基材は基材
保持手段により保持される。そして、前記基材または前
記基材保持手段を接地すると共に前記回転電極に高周波
電力または直流電力を印加し得るようにするか、あるい
は、前記回転電極を接地すると共に前記基材または前記
基材保持手段に高周波電力または直流電力を印加し得る
ようにして、前記回転電極と前記基材との間にプラズマ
を発生させ得るようにする。そうすると、本発明に係る
プラズマ表面処理装置が得られる。このプラズマ表面処
理装置の一例を図２に示す。尚、この図２に示すプラズ
マ表面処理装置においては、回転電極は形状が円柱状で
あり、その中心軸を水平にして設けられている。また、
基材は前記回転電極の両側に一つずつ配置されている。
即ち、前記回転電極の下側に一つの基材が配置され、前
記回転電極の上側に一つの基材が配置されている。

【００１８】上記プラズマ表面処理装置において、高周
波電力または直流電力を印加して回転電極と基材との間
にプラズマを発生させる。そして、このプラズマ中に表
面処理の目的に応じた表面処理用ガスを供給する。そう
すると、前記基材の表面処理が行われる。

【００１９】このような形態で本発明に係るプラズマ表
面処理装置が得られ、そしてプラズマＣＶＤ等の如きプ
ラズマ表面処理をするプラズマ表面処理装置として用い
られる。尚、本発明において、回転電極とは、前記公報
（特開平９−１０４９８５号公報）記載の回転電極の場
合と同様、回転する電極のことである。回転電極と基材
との間にプラズマを発生させることとは、回転電極と基
材との間の個所（空間領域）にプラズマを発生させるこ
とである。これは、回転電極と基材によりプラズマを発
生させることを意味するものではない。回転電極と基材
（いずれか一方：接地、他方：電力印加）によりプラズ
マを発生させる場合もあるし、回転電極と基材保持手段
（いずれか一方：接地、他方：電力印加）によりプラズ
マを発生させる場合もある。

【００２０】以下、本発明について主にその作用効果を
説明する。

【００２１】本発明に係るプラズマ表面処理装置は、前
述のように、回転電極に基材を対向させて前記回転電極
と前記基材との間にプラズマを発生させて前記基材の表
面処理をするプラズマ表面処理装置において、前記基材
が複数であるとともに、これらの複数の基材が前記回転
電極の両側に配置されていることとしている（第１発
明）。

【００２２】従って、本発明に係るプラズマ表面処理装
置によれば、前記公報（特開平９−１０４９８５号公
報）記載の方法及び装置の場合よりも、薄膜形成の生産
性をさらに大幅に向上することができ、また、プラズマ
を利用する加工、クリーニング等のプラズマ表面処理の
生産性を著しく向上することができるようになる。この
詳細を以下説明する。

【００２３】前記公報記載の方法及び装置の場合には、
基材（被表面処理材）が回転電極の片側（下側）に回転
電極と対向して配置され、該基材と前記回転電極との間
にプラズマを発生させて該基材の表面処理がなされる。
これに対し、本発明に係るプラズマ表面処理装置による
場合には、基材が回転電極の両側（例えば、上側及び下
側）にそれぞれが回転電極と対向して配置されているの
で、これらの基材と前記回転電極との間にそれぞれプラ
ズマを発生させて、これらの基材の表面処理を同時にな
し得る。例えば、基材が回転電極の上側と下側とにそれ
ぞれが回転電極と対向して配置されている場合、回転電
極の上側に配置されている基材と回転電極との間にプラ
ズマを発生させて該基材の表面処理をなし得ると共に、
回転電極の下側に配置されている基材と回転電極との間
にプラズマを発生させて該基材の表面処理をなし得る。
故に、本発明に係るプラズマ表面処理装置によれば、前
記公報記載の方法及び装置の場合に比較し、薄膜形成等
のプラズマ表面処理の生産性を２倍に高めることができ
る。

【００２３】また、前記公報記載の方法及び装置の場合
には効率よく利用することができなかった長寿命ラジカ
ルを、積極的に利用することができ、これによりプラズ
マ表面処理の生産性を飛躍的に向上することができるよ
うになる。

【００２４】即ち、前記公報記載の方法及び装置の場合
には、基材と回転電極との間のプラズマ発生部は回転電
極の片側のみであり、このプラズマ発生部においてプラ
ズマにより生じた長寿命ラジカルは回転電極の表面上を
回転電極の回転方向にガス等の流体と共に流動するが、
回転電極の回りを一周するまでに消滅することが多いの
で、長寿命ラジカルのままで前記プラズマ発生部に流入
することは殆どない。これに対して、本発明に係るプラ
ズマ表面処理装置による場合には、基材と回転電極との
間のプラズマ発生部は回転電極の両側（例えば上側及び
下側）にあるので、回転電極の片側（例えば上側）のプ
ラズマ発生部においてプラズマにより生じた長寿命ラジ
カルは回転電極の表面上を回転電極の回転方向にガス等
の流体と共に流動し、消滅するまでに、長寿命ラジカル
のままで回転電極の他方の片側（例えば下側）のプラズ
マ発生部に流入し、このプラズマ発生部での基材の薄膜
形成速度等のプラズマ表面処理速度を向上させ、これに
より、プラズマ表面処理の生産性を飛躍的に向上させる
ことができるようになる。

【００２５】このように、本発明に係るプラズマ表面処
理装置によれば、前記公報（特開平９−１０４９８５号
公報）記載の方法及び装置の場合に比較し、同時にプラ
ズマ表面処理し得る基材の量（回転電極の寸法を同一と
したときの一つの回転電極当たり）が同一処理条件にお
いて２倍であって極めて多く、また、長寿命ラジカルを
プラズマ表面処理に利用することができ、このため、前
記公報記載の方法及び装置の場合よりも、薄膜形成の生
産性をさらに大幅に向上することができ、また、プラズ
マを利用する加工、クリーニング等のプラズマ表面処理
の生産性を著しく向上することができるようになる。

【００２６】尚、前記公報記載の装置の場合、回転電極
を設けたチャンバー等の表面処理室の数を増やせば、プ
ラズマ表面処理の生産量を増大することができるが、こ
の場合には装置の設置面積の増大及び装置コストの増大
を招くだけでなく、各表面処理室に対してガス導入や真
空引き等を行う必要があり、表面処理コストの増大を招
くという不利な点がある。これに対し、本発明に係るプ
ラズマ表面処理装置によれば、上記の如き不利な点を殆
ど招来することなく、プラズマ表面処理の生産量を増大
することができる利点がある。

【００２７】また、本発明に係るプラズマ表面処理装置
においては、回転電極の片側（例えば下側）に成膜処理
用基材を配置すると共に、回転電極の他方の片側（例え
ば上側）にクリーニング処理用基材を配置して、プラズ
マ表面処理を行うと、成膜処理用基材への成膜処理と共
に、回転電極に付着した余分な薄膜等をクリーニング処
理用基材に付着させることにより回転電極から除去する
ことが可能となるという利点もある。

【００２８】本発明に係るプラズマ表面処理装置を用い
るに際し、回転電極に高周波電力又は直流電力を印加す
る場合には基材または基材保持手段を接地し（あるいは
高周波的に接地と等価とし）、基材または基材保持手段
に高周波電力又は直流電力を印加する場合には回転電極
を接地し（あるいは高周波的に接地と等価とし）、回転
電極と基材との間にプラズマを発生させ、このプラズマ
中に表面処理の目的に適したガスを供給して基材の表面
処理をする。このとき、基材の被表面処理面の全体をで
きるだけ均一に表面処理し得るように通常は基材を移動
させながら、あるいは、回転電極を移動させながら表面
処理を行う。

【００２９】上記の如く基材を移動させながら表面処理
を行う場合、基材の移動手段を設ける必要がある。この
場合、基材の移動手段としては、基材と回転電極との間
隔、基材の移動速度、基材の移動方向の少なくとも一つ
を、基材の各々について独立に制御するものを用いるよ
うにすると、基材の特性等に応じた的確なプラズマの発
生を基材の各々について独立にさせることができ、ま
た、基材の表面処理の目的に応じた的確な表面処理を基
材の各々について独立に行うことができる（第２発
明）。

【００３０】例えば、基材の移動速度を基材の各々につ
いて独立に制御することができる場合、基材上に形成さ
せる膜厚が基材によって各々異なる場合にも的確に対応
できる。基材の移動方向を基材の各々について独立に制
御することができる場合、クリーニングやプラズマ窒化
などの処理をする場合には基材の各々を同一方向に移動
させて処理し、一方、回転電極の回転方向が成膜特性に
大きな影響を及ぼす場合には図３に例示する如く基材を
互いに反対方向に移動させて処理することにより、良好
な薄膜を形成させることができる。

【００３１】図３に例示する如く基材を互いに反対方向
に移動させる場合、排気ダクトを互いに干渉することな
く配置することができ、このため、成膜の際に粒子が発
生する場合でも排気ダクトの設計の自由度が高く、ひい
ては効率のよい捕集が可能となる。また、このように基
材を互いに反対方向に移動させる場合、これを図４に示
す如き構成の装置（即ち、最も厚い膜厚が必要なｉ層の
成膜に本発明に係るプラズマ表面処理装置、ｎ層の成膜
及びｐ層の成膜に従来の平行平板型電極を設けたプラズ
マＣＶＤ装置を用いた装置）に適用すると、タンデム型
太陽電池の製造等をより省スペースの成膜装置で行うこ
とが可能となる。

【００３２】回転電極の方を接地し（あるいは高周波的
に接地と等価とし）、基材または基材の保持手段の方に
電力を供給して前記回転電極と前記基材との間にプラズ
マを発生させる場合、前記基材の各々または前記基材の
保持手段の各々に独立してプラズマを発生させる電力を
供給する手段を備えていることが望ましい（第３発
明）。この場合、前記基材の各々または前記基材の保持
手段の各々に独立してプラズマを発生させる電力を供給
することができるので、それぞれの基材に対してのプラ
ズマの条件（状態）を制御でき、このため、より高品質
な薄膜の作製等の表面処理を行うことが可能となる。こ
のとき、プラズマの状態をインピーダンス変化、プラズ
マ発光種の発光強度変化（ネットワークアナライザ、プ
ラズマ分光装置でそれぞれ測定）を測定することにより
求め、この測定の結果をフイードバックすると、より均
質な成膜等の表面処理を行うことができる。この例を図
５に示す。図５の場合、プラズマの状態の測定にプラズ
マ分光装置が用いられている。

【００３３】このように基材の各々または基材の保持手
段の各々に独立してプラズマを発生させる電力を供給す
る手段を備えている場合、前記基材の各々または前記基
材の保持手段の各々にそれぞれ周波数の異なる高周波電
力を供給することにより、高周波的干渉を抑えることが
でき、ひいては異常放電を防ぐことが可能となる（第４
発明）。

【００３４】また、回転電極に電力を供給する場合にお
いても、上記の電力を供給する手段として形成される高
周波回路にコイルやコンデンサー（これに等価的な回路
も含む）を挿入することによって、各々の基材に対する
表面処理に最適な電力供給が可能となる。

【００３５】本発明において、回転電極の形状は特には
限定されないが、多くの場合は円筒状（略円筒状を含
む）又は円柱状（略円柱状を含む）である。回転電極の
配置は特には限定されないが、通常、その中心軸を水平
（略水平を含む）又は鉛直（略鉛直を含む）にして設け
られる。

【００３６】基材は回転電極の両側に配置される。この
基材の配置の例を以下に記述する。回転電極がその中心
軸を水平にして設けられている場合には、基材は回転電
極の上下あるいは左右に配置される。回転電極がその中
心軸を鉛直にして設けられている場合には、基材は回転
電極の左右あるいは前後に配置される。このとき、いず
れの基材も回転電極と間隔をおいて対向していることが
必要であるが、回転電極の両側（例えば左と右）に配置
された基材同士が回転電極の中心軸に対して対象の位置
関係にあることは必ずしも必要ではない。

【００３７】基材は回転電極の両側に配置される必要は
あるが、回転電極の両側に一つずつ配置されることには
限定されず、例えば回転電極の左側に一つ以上の基材を
配すると共に回転電極の右側に一つ以上の基材を配する
ことができる。

【００３８】基材としては、その形状は多くの場合にお
いて板状であるが、板状のものに限定されず、種々の形
状のものを使用することができる。尚、形状が板状であ
るときの基材を、以下、基板という。

【００３９】基材の保持及び移動は、例えば下記のよう
にして行う。回転電極がその中心軸を水平にして設けら
れ、基材が回転電極の上下に配置される場合、基材をト
レイ上に治具を用いてネジ等で固定し、この両端の回転
電極の中心軸に垂直な部分をクランプ等により把持す
る。表面処理室内の圧力が高い場合には、真空チャック
等も使用できる。このようにすると、回転電極の上下に
基材を配置しても、基材の落下等の支障を生じることな
く、また、回転電極と基材とのギャップを一定に保った
ままでプラズマ表面処理をし得る。基材の移動はトレイ
の両端に具備されたローラを表面処理室内に固定された
レールの上を転がすことにより行う。この場合、ローラ
とレール対を複数設け、表面処理室間の搬送用と表面処
理室内での移動用に分けておくと、表面処理の際の基材
の複雑な動きに対応可能となる。

【００４０】基材が回転電極の左右に配置される場合、
上記トレイを用いる方法の他、基材の上端をクランプに
より保持し、保持部に設置したローラを用いて基材を搬
送することも可能である。

【００４１】回転電極の支持及び回転のさせ方の例を以
下に記述する。回転電極の回転軸の両端をベアリングを
介してチャンバーに回転可能に支持させ、チャンバーに
固定されたモータ（回転駆動手段）とマグネットカップ
リング又は磁性流体シール軸等を通じて実質的に結合す
る。そして、前記モータを駆動させる。そうすると、回
転電極が回転する。

【００４２】回転電極と基材との間にプラズマを発生さ
せるに際し、プラズマの発生の手段については限定され
ず、公知の全ての技術を適用することができる。

【００４３】表面処理室内へのガスの導入方法について
は特には限定されないが、回転電極の回転に伴う回転電
極の表面上の流体の流れの方向からみてプラズマ発生部
の上流部にガスを導入すると、プラズマ発生部へのガス
の導入を円滑に行うことができる。

【００４４】

【実施例】本発明の実施例を以下説明する。尚、本発明
はこの実施例に限定されるものではない。

【００４５】（実施例１）実施例１に係るプラズマ表面
処理装置の概要を図２に示す。このプラズマ表面処理装
置の構成を以下説明する。

【００４６】図２に示すように、チャンバー内に回転電
極をその中心軸を水平にして設け、前記回転電極の両側
に板状の基材（基板）をそれぞれ前記回転電極に対向さ
せて配置している。即ち、前記回転電極の上側に１枚の
基板を水平の状態で前記回転電極に対向させて配置する
と共に、前記回転電極の下側に１枚の基板を水平の状態
で前記回転電極に対向させて配置している。尚、各基板
と回転電極とは少し間隔をおいて離れており、両者の間
には間隙がある。

【００４７】このとき、基板と回転電極との間の間隙部
での最狭間隙部の寸法は０．５ｍｍである。回転電極は
アルミ合金よりなり、その形状はドラム状であり、寸法
は直径：３００ｍｍ、長さ（幅）：４００ｍｍである。
回転電極は回転軸を有し、この回転軸の両端はベアリン
グを介してチャンバーに回転可能に支持され、マグネッ
トカップリングを通じてモータに連結されている。回転
電極の最高回転速度は５０００ｒｐｍに設定した。

【００４８】基板はガラスよりなる基板（ガラス基板）
であり、その寸法は厚み：４ｍｍ、幅：３００ｍｍ、長
さ：４００ｍｍである。基板はトレイ及びクランプ等を
有する基板保持手段により保持される。この基板保持手
段は移動可能であり、この移動により基板が移動可能と
なっている。

【００４９】上記基板保持手段の少なくとも中央部は導
電性を有し、その部分は銅箔を介して基板移動中も接触
を保つようにして接地されている。一方、上記回転電極
には、インピーダンス間マッチングユニット等を介して
高周波電源（周波数：１５０ＭＨｚ）が接続されてい
る。

【００５０】このような構成を有する実施例１に係るプ
ラズマ表面処理装置を用いて、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。この詳細を以下説明する。

【００５１】上記プラズマ表面処理装置のチャンバー内
の真空排気をターボ分子ポンプとドライポンプからなる
排気装置により行った後、このチャンバー内にヘリウム
（希釈ガス）と水素及びシランの混合ガス（反応ガス）
とをマスフローコントローラを通じて導入し、チャンバ
ー内の圧力を１気圧（１．０１３２５×１０⁵ Ｐａ）と
した。このとき、チャンバー内の水素濃度は５ｖｏｌ
％、シラン濃度は０．５ｖｏｌ％である。

【００５２】この状態で回転電極を加熱し、更に回転電
極を回転速度：２０００ｒｐｍで回転させると共に前記
回転電極に高周波電源から周波数：１５０ＭＨｚの高周
波電力を印加し、前記回転電極と前記ガラス基板との間
の間隙部にプラズマを発生させ、これと共に基板保持手
段を移動させて基板を移動させながら、前記ガラス基板
上へのアモルファスシリコンの薄膜の形成を行った。こ
のとき、回転電極への供給電力は１０００Ｗとした。基
板の移動方向は水平方向であって回転電極の中心軸と垂
直な方向となるようにした。基板の移動速度は２０ｍｍ
／秒とした。成膜時間は２０秒とした。

【００５３】この結果、ガラス基板上に均質且つ均一な
厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成されたものが
２枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この薄膜の厚
みは０．５μm であった。

【００５４】比較のために実施した比較例１を以下説明
する。

【００５５】前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置
の場合と同様のチャンバー内に同様の回転電極をその中
心軸を水平にして設けた。そして、前記回転電極の下側
に前記実施例１の場合と同様の基板（１枚）を水平の状
態で前記回転電極に対向させて配置した。即ち、前記回
転電極の上側には基板を配置せず、前記回転電極の下側
にのみ１枚の基板を配置した。この点を除き、前記実施
例１に係るプラズマ表面処理装置の場合と同様の構成の
もの（比較例１に係るプラズマ表面処理装置）を準備し
た。

【００５６】上記比較例１に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。

【００５７】この結果、ガラス基板上に均質且つ均一な
厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成されたものが
１枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この薄膜の厚
みは０．１μm であった。

【００５８】以上よりわかる如く、実施例１の場合は、
比較例１の場合に比較し、１回（２０秒）の成膜処理に
より形成される薄膜の厚みが５倍大きいので、成膜速度
（基板１枚当たり）が５倍高いことになる。また、実施
例１の場合は、比較例１の場合に比較し、１回の成膜処
理により得られる薄膜形成材の枚数が２倍多い。従っ
て、一定の厚みの薄膜を形成させる際、実施例１の場合
は、比較例１の場合に比較し、薄膜形成の生産性が１０
倍高められることになる。

【００５９】尚、上記実施例１においては、基板保持手
段が接地されているが、基板保持手段が導電性を有して
いなくて、基板が導電性を有する場合には、基板を接地
すればよい。両方とも導電性を有する場合には、いずれ
かを接地すればよい。

【００６０】（実施例２）前記回転電極をリード線等を
介して接地し、一方、前記基板保持手段の導電性を有す
る部分にインピーダンス間マッチングユニット等を介し
て高周波電源（周波数：１５０ＭＨｚ）を接続した。こ
の点を除き、実施例１の場合と同様の構成のもの（実施
例２に係るプラズマ表面処理装置）を準備した。

【００６１】上記実施例２に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。但し、前記回転電極を接地し、前
記基板保持手段に高周波電力を印加した。

【００６２】この結果、ガラス基板上に均質且つ均一な
厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成されたものが
２枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この薄膜の厚
みは０．４μm であった。従って、一定の厚みの薄膜を
形成させる際、実施例２の場合は、比較例１の場合に比
較し、薄膜形成の生産性が８倍高められることがわかっ
た。

【００６３】尚、上記実施例２においては、基板保持手
段に高周波電力を印加しているが、基板保持手段が導電
性を有していなくて、基板が導電性を有する場合には、
基板に高周波電力を印加すればよい。両方とも導電性を
有する場合には、いずれかに高周波電力を印加すればよ
い。

【００６４】（実施例３）前記回転電極の左右に前記実
施例１の場合と同様の基板を鉛直にした状態で前記回転
電極に対向させて配置した。即ち、前記回転電極の左側
に１枚の基板を鉛直にした状態で前記回転電極に対向さ
せて配置すると共に、前記回転電極の右側に１枚の基板
を鉛直にした状態で前記回転電極に対向させて配置し
た。この点を除き、実施例１の場合と同様の構成のもの
（実施例３に係るプラズマ表面処理装置）を準備した。

【００６５】上記実施例３に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。この結果、ガラス基板上に均質且
つ均一な厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成され
たものが２枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この
薄膜の厚みは０．５μm であった。

【００６６】従って、一定の厚みの薄膜を形成させる
際、実施例３の場合は、実施例１の場合と同様に、比較
例１の場合に比較し、薄膜形成の生産性が１０倍高めら
れることがわかった。

【００６７】（実施例４）前記実施例１に係るプラズマ
表面処理装置の場合と同様のチャンバー内に同様の回転
電極をその中心軸を鉛直にして設けた。そして、前記回
転電極の左右に前記実施例１の場合と同様の基板を鉛直
にした状態で前記回転電極に対向させて配置した。即
ち、前記回転電極の左側に１枚の基板を鉛直にした状態
で前記回転電極に対向させて配置すると共に、前記回転
電極の右側に１枚の基板を鉛直にした状態で前記回転電
極に対向させて配置した。この点を除き、実施例１の場
合と同様の構成のもの（実施例４に係るプラズマ表面処
理装置）を準備した。

【００６８】上記実施例４に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。この結果、ガラス基板上に均質且
つ均一な厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成され
たものが２枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この
薄膜の厚みは０．５μm であった。

【００６９】従って、一定の厚みの薄膜を形成させる
際、実施例４の場合は、実施例１の場合と同様に、比較
例１の場合に比較し、薄膜形成の生産性が１０倍高めら
れることがわかった。

【００７０】（実施例５）実施例５に係るプラズマ表面
処理装置は、基板保持手段を固定とし、回転電極を移動
可能にしたものであり、この点を除き実施例１の場合と
同様の構成を有するものである。このプラズマ表面処理
装置を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装
置による場合と同様の方法により、アモルファスシリコ
ンの薄膜の形成を行った。但し、基板保持手段とともに
基板は固定し、回転電極を移動させながら、成膜を行っ
た。回転電極の移動方向は水平方向であって回転電極の
中心軸と垂直な方向となるようにした。

【００７１】この結果、ガラス基板上に均質且つ均一な
厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成されたものが
２枚（１回の成膜処理当たり）得られた。この薄膜の厚
みは０．５μm であった。従って、一定の厚みの薄膜を
形成させる際、実施例５の場合は、実施例１の場合と同
様に、比較例１の場合に比較し、薄膜形成の生産性が１
０倍高められることがわかった。

【００７２】（実施例６）実施例６に係るプラズマ表面
処理装置は、基板と回転電極との間隔、基板の移動速
度、基板の移動方向を基板の各々について独立に制御す
ることができる基板の移動手段が備えている。そして、
実施例１の場合と同様の回転電極の上側に実施例１の場
合と同様のガラス基板が水平の状態で前記回転電極に対
向させて配置され、前記回転電極の下側にポリイミドよ
りなる基板（ポリイミド基板）が水平の状態で前記回転
電極に対向させて配置されている。これらの点を除き、
実施例１の場合と同様の構成を有するものである。

【００７３】上記実施例６に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例１に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。但し、前記基板の移動手段によ
り、ガラス基板と回転電極の最狭間隙部の寸法は実施例
１の場合と同様の０．５ｍｍとし、ポリイミド基板と回
転電極の最狭間隙部の寸法は０．３ｍｍとした。また、
前記基板の移動手段により、ガラス基板の移動方向とポ
リイミド基板の移動方向とが反対方向になるようにし
た。更に、前記基板の移動手段により、各々の基板の移
動速度を変えた。即ち、ガラス基板の移動速度を２０ｍ
ｍ／秒とし、ポリイミド基板の移動速度を３０ｍｍ／秒
とした。

【００７４】この結果、ガラス基板上に０．５μm の均
一な厚みの均質なアモルファスシリコンの薄膜が形成さ
れたものと、ポリイミド基板上に０．３μm の均一な厚
みの均質なアモルファスシリコンの薄膜が形成されたも
のとが得られた。

【００７５】従って、基板の材質が異なると共に基板に
よって形成する薄膜の所要厚みが異なる場合であって
も、これらの基板に対して同時に薄膜形成をし得、所要
厚みの薄膜を同時に形成し得ることが確認された。

【００７６】（実施例７）実施例７に係るプラズマ表面
処理装置は、基板の保持手段の各々に独立してプラズマ
を発生させる電力を供給する手段を備えている。そし
て、実施例１の場合と同様の回転電極の上側に実施例１
の場合と同様のガラス基板が水平の状態で前記回転電極
に対向させて配置され、前記回転電極の下側にステンレ
ス鋼よりなる基板（ステンレス基板）が水平の状態で前
記回転電極に対向させて配置されている。これらの点を
除き、実施例２の場合と同様の構成を有するものであ
る。

【００７７】上記実施例７に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例２に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。但し、前記電力を供給する手段に
より、各々の基板の保持手段への供給電力を変えた。即
ち、ガラス基板の保持手段への供給電力は１０００Ｗと
し、ステンレス基板の保持手段への供給電力は５００Ｗ
となるようにした。

【００７８】この結果、ガラス基板上に０．４μm の均
一な厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成されたも
のと、ステンレス基板上に０．５μm の均一な厚みのア
モルファスシリコンの薄膜が形成されたものとが得られ
た。これらは、いずれも均質であると共に品質に優れて
いた。

【００７９】従って、基板の材質が異なると共に基板に
よって最適なプラズマ発生条件としての供給電力が異な
る場合であっても、これらの基板に対して同時に薄膜形
成をし得、各々の基板に対して最適なプラズマ発生条件
下で同時に薄膜形成をし得ることが確認された。

【００８０】尚、上記実施例７においては、基板の保持
手段の各々に独立して電力を供給しているが、基板保持
手段が導電性を有していなくて、各々の基板が導電性を
有する場合には、基板の各々に独立して電力を供給すれ
ばよい。

【００８１】（実施例８）実施例８に係るプラズマ表面
処理装置は、基板の保持手段の各々にそれぞれ周波数の
異なる高周波電力を供給する手段を備えている。そし
て、実施例１の場合と同様の回転電極の上側に実施例１
の場合と同様のガラス基板が水平の状態で前記回転電極
に対向させて配置され、前記回転電極の下側にアルミよ
りなる基板（アルミ基板）が水平の状態で前記回転電極
に対向させて配置されている。これらの点を除き、実施
例２の場合と同様の構成を有するものである。

【００８２】上記実施例８に係るプラズマ表面処理装置
を用いて、前記実施例２に係るプラズマ表面処理装置に
よる場合と同様の方法により、アモルファスシリコンの
薄膜の形成を行った。但し、高周波電力を供給する手段
により、各々の基板の保持手段に対し、それぞれ周波数
の異なる高周波電力を印加した。即ち、ガラス基板の保
持手段には周波数：１５０ＭＨｚの高周波電力を印加
し、アルミ基板の保持手段には周波数：１００ＭＨｚの
高周波電力を印加した。

【００８３】この結果、高周波的干渉がなく、異常放電
を完全に防止し得た。そして、ガラス基板上に０．４μ
m の均一な厚みのアモルファスシリコンの薄膜が形成さ
れたものと、アルミ基板上に０．３μm の均一な厚みの
アモルファスシリコンの薄膜が形成されたものとが得ら
れた。これらは、いずれも均質であると共に品質に優れ
ていた。

【００８４】従って、高周波的干渉による異常放電の発
生のない状態で、各々の基板についての薄膜形成を同時
にし得、各々の基板に対して最適なプラズマ発生条件下
で同時に薄膜形成をし得ることが確認された。

【００８５】

【発明の効果】本発明に係るプラズマ表面処理装置によ
れば、前記公報（特開平９−１０４９８５号公報記載の
方法及び装置）記載の方法及び装置の場合に比較し、同
時にプラズマ表面処理し得る基材の量が２倍であって極
めて多く、また、長寿命ラジカルをプラズマ表面処理に
利用することができ、このため、前記公報記載の方法及
び装置の場合よりも、薄膜形成の生産性をさらに大幅に
向上することができ、また、プラズマを利用する加工、
クリーニング等のプラズマ表面処理の生産性を著しく向
上することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の回転電極式プラズマ成膜装置（特開平
９−１０４９８５号公報記載の装置）の概要を示す模式
図である。

【図２】 本発明の実施例に係るプラズマ表面処理装置
の概要を示す模式図である。

【図３】 本発明に係るプラズマ表面処理装置の一例に
ついての概要を示す模式図である。

【図４】 本発明に係るプラズマ表面処理装置のタンデ
ム型太陽電池製造への適用例を示す模式図である。

【図５】 本発明に係るプラズマ表面処理装置の一例に
ついての概要を示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石橋 清隆 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 小林 明 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 中上 明光 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 岡田 和人 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 後藤 裕史 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA17 BA30 CA06 FA03 GA04 KA15 LA16 5F045 AB04 AC01 AC17 AE29 AF07 BB09 DP11 EH04 5F051 AA05 CA16 CA22 CA23 CA24 CA32 DA04 DA17 GA02 GA03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転電極に基材を対向させて前記回転電
   極と前記基材との間にプラズマを発生させて前記基材の
   表面処理をするプラズマ表面処理装置において、前記基
   材が複数であると共に、これらの複数の基材が前記回転
   電極の両側に配置されていることを特徴とするプラズマ
   表面処理装置。
2. 【請求項２】 前記基材と前記回転電極との間隔、前記
   基材の移動速度、前記基材の移動方向の少なくとも一つ
   を、前記複数の基材の各々について独立に制御する基材
   の移動手段を備えている請求項１記載のプラズマ表面処
   理装置。
3. 【請求項３】 前記複数の基材の各々または前記複数の
   基材の保持手段の各々に独立してプラズマを発生させる
   電力を供給する手段を備えている請求項１又は２記載の
   プラズマ表面処理装置。
4. 【請求項４】 前記複数の基材の各々または前記複数の
   基材の保持手段の各々にそれぞれ周波数の異なる高周波
   電力を供給する手段を備えている請求項１、２又は３記
   載のプラズマ表面処理装置。