JP2009263744A - スパッタ成膜方法、電子素子の製造方法、スパッタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均一で安定したプラズマを発生させ、かつ、基体に比較的広い面積に亘って均一な膜厚、特性を維持することが可能なスパッタ成膜方法、電子素子の製造方法及びその装置を提供する。
【解決手段】真空容器１０１の内部に被成膜基板１１５の搬送方向に対して等間隔に配置され、かつ、被成膜基板１１５との距離がそれぞれ異なる複数の矩形状ターゲットのうちで、隣り合う第１のターゲット１０４及び第２のターゲット１０５における被成膜基板１１５の搬送方向と平行な辺の長さをＷ１及びＷ２とし、間隔をＬとしたときに、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）を満たすとき、基板１１５までの距離をＴで表したときに、複数のターゲット１０４，１０５，１０６のうちで最長になっている最長距離Ｔｍａｘと、そのときの間隔Ｌとの関係が、０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８を満たすようにスパッタリングを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、基体上にスパッタ処理を施すためのスパッタ成膜方法及びスパッタ装置に関し、例えば、ガラス基板上にアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）を用いた光起電力素子を製造するための電子素子の製造方法に関する。

従来、太陽電池等の光電変換素子の製造およびフラットパネルディスプレイの製造（以下、光電変換素子とフラットパネルディスプレイとを含めて電子素子と称する。）には、スパッタ処理装置が一般的に広く用いられており、特に太陽電池の製造方法としては、次の技術が知られている。

例えば、非単結晶半導体膜等を用いた太陽電池の製造工程では、一般的に、非単結晶半導体膜の成膜に関しては、プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が用いられている。また、電極膜の成膜には、スパッタ法が広く用いられており、実用化されている。しかしながら、太陽電池においては、光電変換効率が十分に高く、特性安定に優れたものであり、且つ大量生産し得るものであることが基本的に要求される。

そのため、非単結晶半導体膜等を用いた太陽電池の製造においては、電気的、光学的、光導電的あるいは、機械的特性及び繰り返し使用での疲労特性あるいは使用環境特性の向上を図るとともに、大面積化、膜厚及び膜質の均一化を図る必要がある。さらに加えて、高速成膜によって再現性がある量産化を図らなければならず、これらのことが、今後改善すべき問題点として指摘されている。

太陽電池を用いる発電方式にあっては、単位モジュールを直列または並列に接続し、ユニット化して所望の電流、電圧を得る形式が採用されることが多く、各モジュールにおいては断線やショートが生起しないことが要求される。加えて、各モジュール間の出力電圧や出力電流のバラツキがないことが重要である。

こうしたことから、少なくとも単位モジュールを作製する段階で各層そのものの特性均一性が確保されていることが要求される。そして、モジュール設計を容易にし、且つモジュール組み立て工程を簡略化できるようにする観点から、広い面積に亘って特性の均一性に優れた堆積膜を提供することが太陽電池の生産性を高め、製造コストの大幅な低減を達成することが要求される。

太陽電池において、その構成要素である半導体層は、いわゆるｐｎ接合、ｐｉｎ接合等の半導体接合がなされている。ａ−Ｓｉ等の薄膜半導体を用いる場合、ホスフィン（ＰＨ₃）、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）等のドーパントとなる元素を含む原料ガスであるシラン（ＳｉＨ₄）等を混合してグロー放電分解することにより所望の導電型を有する半導体膜が得られる。そして、所望の基体上にこれらの半導体膜を順次積層して形成することによって、上述の半導体接合が容易に達成できることが知られている。

一方、ａ−Ｓｉ太陽電池では、一般的に半導体層自体のシート抵抗が高いため、半導体全面に亘る透明な上部電極を必要としている。このような透明な上部電極として、通常は可視光に対する透明性と電気伝導性に優れた特性を持つＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）膜等をスパッタ装置によって成膜することが不可欠である。さらには、裏面電極として、入射した光を十分に効率良く反射させることが必須である。裏面電極としては、Ａｇ、Ａｌ等をスパッタ法で形成した反射膜やそれらの拡散を防止した干渉電極となる酸化物系の金属膜（例えばＺｎＯ）をスパッタ法で作製することが一般に知られており、量産化もされている。

例えば特許文献１には、複数のターゲットが設けられて合金薄膜を成膜するスパッタ装置が開示されている。このスパッタ装置は、１つの処理室内に３つのカソードがそれぞれ設けられている。そして、中央のカソードには、ある種のターゲットが１枚取り付けられ、中央のカソードを挟む両側のカソードには、それぞれ中央とは異なる種類であって互いに同種のターゲットが１枚ずつ取り付けられて構成されている。この従来の構成では、中央のターゲットが基板の被成膜面に対して平行に配置され、両側のターゲットが被成膜面に対して傾けて配置されるとともに、各ターゲットと被成膜面との距離と、両側のターゲットの傾斜角がそれぞれ調節することが可能にされている。
特公平８−２６４５３号公報

しかしながら、上述した特許文献１のスパッタ装置における堆積膜の形成方法では、３つのターゲットにおいて、隣接するターゲットの間隔と、ターゲットと被成膜基板との距離との関係が明示されていない。したがって、特許文献１では、スパッタ装置の省スペース化および成膜条件の安定性を含めた高スループット化を図る課題に対して十分な解決が図られていない。

このため、複数のターゲットを用いたスパッタ堆積膜の成膜方法は、半導体デバイスの量産に適する方法ではある。しかしながら、このような成膜方法は、上述したように、太陽電池等の薄膜デバイスを普及させるために、さらなる、特性安定性や特性均一性の向上を図り、装置稼働率の向上を図り、及び製造コストを低減することが望まれる。

また、光電変換効率や特性安定性の向上のためには、単位モジュールごとの光電変換効率は高いほど良く、特性劣化率は低いほど好ましい。さらには、単位モジュールを直列または並列に接続し、ユニット化した際には、ユニットを構成する各単位モジュール内の最小の電流または電圧特性の単位モジュールが律速してユニットの特性が決まる。したがって、各単位モジュールの平均特性を向上させるだけでなく、特性バラツキも小さくすることが非常に重要となる。そのために単位モジュールを作製する段階で各々の成膜層そのものの特性均一性を確保することが望まれている。

そこで、本発明は、上述したような基体上に成膜等の処理を行う際の様々な問題点を解消し、特に成膜処理空間内での均一な基板処理が可能なスパッタ成膜方法、電子素子の製造方法及びスパッタ装置を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係るスパッタ成膜方法は、減圧下の真空容器の内部で、基体に対してスパッタリングを行う成膜方法において、
真空容器の内部に基体の搬送方向に対して等間隔に配置され、かつ、基体との距離がそれぞれ異なる複数の矩形状ターゲットのうちで、隣り合う第１のターゲット及び第２のターゲットの前記搬送方向と平行な辺の長さを第１のターゲット幅Ｗ１及び第２のターゲット幅Ｗ２とし、第１のターゲットの中心点と第２のターゲットの中心点との間隔をＬとしたときに、第１のターゲット幅Ｗ１、第２のターゲット幅Ｗ２及び間隔Ｌとの関係が、
Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）
を満たすとき、
複数のターゲットの各中心点から基体までの距離をＴで表したときに、複数のターゲットのうちで最長になっている最長距離Ｔｍａｘと、そのときの間隔Ｌとの関係が、
０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８
を満たすようにスパッタリングを行う。

本発明によれば、複数のターゲットを効率よく適切に配設することにより、特に基板の中央部と端部とで生じるプラズマの不均一に起因する処理ムラや特性ムラを抑えることができる。したがって、本発明によれば、処理空間内で基体の均一な処理を行うことができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

まず、本発明の要旨について説明する。本発明は、スパッタ装置における成膜処理を行う際に、スパッタ装置の省スペース化および高スループット化を図り、さらには安定した成膜条件を確立するための構成である。すなわち、本発明は、同一の放電空間内に複数のターゲットがそれぞれ配置された構成において、各ターゲットの間隔と、ターゲットと基体との間の距離とにおいて、最適な関係があることに基づいている。

具体的には、本発明のように、成膜される基体として、例えば被成膜基板の大型化の要求に合わせて大型サイズのターゲットを用いる代わりに、複数に分割された比較的小型サイズのターゲットを同一放電空間にそれぞれ配置することが有効になる。そのときに、各ターゲットの中心点間の間隔と、ターゲットと被成膜基板との距離において最適な関係を満たすように複数のターゲットをそれぞれ配置する。これによって、均一で安定したプラズマを発生させ、かつ、被成膜基板に比較的広い面積に亘って均一な膜厚、特性を維持するように成膜することが可能になる。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のスパッタ装置の一例として、３つのターゲットが配置される構成を示す模式図である。

図１に示すように、スパッタ装置１００は、処理空間としての処理室１０２を内部に有する真空容器１０１を備えている。処理室１０２の内部には、第１のターゲット１０４、第２のターゲット１０５、第３のターゲット１０６がそれぞれ配置されている。また、処理室１０２の内部には、基体としての被成膜基板１１５と、この被成膜基板１１５を保持する基板ホルダ１１６とがそれぞれ配置されている。被成膜基板１１５は、真空容器１０１内の処理室１０２を所定の速度で搬送される。

また、真空容器１０１には、排気バルブ１１０を介して真空ポンプ１１１が接続されており、ガス導入口１０３及び基板導入バルブ１１２が設けられている。

また、真空容器１０１には、各ターゲット１０４，１０５，１０６毎に、バッキングプレート１０７、防着板１０８、マグネット１０９がそれぞれ設けられている。また、真空容器１０１には、被成膜基板１１５を加熱するヒーターユニット１１３と、このヒーターユニット１１３による熱を反射する熱反射板１１４とがそれぞれ配置されている。

そして、スパッタ装置１００が備える第１のターゲット１０４、第２のターゲット１０５、第３のターゲット１０６は矩形をなす板状にそれぞれ形成されており、矩形状ターゲットの短辺が被成膜基板１１５の搬送方向と平行にされて、互いに等間隔で配置されている。

ここで、第１のターゲット幅Ｗ１は、第１のターゲット１０４の短辺方向の長さ、つまり被成膜基板１１５の搬送方向と平行な辺の長さであり、同様に、第２のターゲット幅Ｗ２は第２のターゲット１０５の短辺方向の長さである。また、間隔Ｌは、第１のターゲット１０４の中心点と第２のターゲット１０５の中心点とを結ぶ直線の距離である。なお、ターゲットの中心点とは、ターゲットの短辺方向の中央、かつ厚み方向の中央の位置を指している。また、距離Ｔ１は、第１のターゲット１０４と被成膜基板１１５との間の距離である。同様に、距離Ｔ２は、第２のターゲット１０５と被成膜基板１１５との間の距離であり、距離Ｔ３は、第３のターゲット１０６と被成膜基板１１５との間の距離である。

そして、第１のターゲット幅Ｗ１、第２のターゲット幅Ｗ２、及び間隔Ｌとの関係が、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）を満たしている。また、各ターゲットの中心点から被成膜基板までの距離をＴで表したときに、複数のターゲットのうちで最長になっている最長距離Ｔｍａｘと、そのときの間隔Ｌとの関係が、０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８を満たすようにスパッタリングを行う。 なお、第１のターゲット幅Ｗ１、第２のターゲット幅Ｗ２、間隔Ｌとの関係式であるＬ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）は、各ターゲットの間隔Ｌおよび各ターゲットの寸法を実用の範囲内に規定するためのものである。

ここで、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）は、等間隔で配列される各ターゲットの間隔Ｌを規定するものである。各ターゲットの間隔Ｌが、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）を満たさない場合には、すなわちターゲットの間隔Ｌが大きく離れてしまい、上述した０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８の関係が成り立たなくなってしまう。したがって、各ターゲットの間隔Ｌは、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）をそれぞれ満たすものとする。

なお、図示しないが、矩形状をなす各ターゲットの端部に関しては、非エロージョン部分の面積を最小にするために、Ｒ面取り加工が施されている。また、各ターゲットは、元素成分比が異なっていてもよい。

図１に示したスパッタ装置１００を用いて被成膜基板１１５上に成膜を行う際には、被成膜基板１１５を処理室１０２内に搬送する前に、例えば不図示の前処理室での成膜温度近くまで基板を加熱することができる。この場合、被成膜基板１１５を加熱した後に、被成膜基板１１５が基板ホルダ１１６に支持された状態で処理室１０２に搬送される。

図１に示したスパッタ装置１００を用いて、例えば、太陽電池デバイスの反射防止膜を構成する透明電極ＩＴＯ膜を、一辺１ｍ角の正方形状のガラス基板上に形成した。

ターゲットの短辺方向の長さをそれぞれ、第１のターゲット１０４、第２のターゲット１０５、第３のターゲット１０６で等しく、Ｗ１=Ｗ２＝Ｗ３＝２００mmにそれぞれ設定した。さらに、各ターゲットの中心点間の間隔Ｌと、各ターゲットと被成膜基板１１５との距離Ｔとの関係は、Ｌ１＝Ｌ２＝５００mmとし、Ｔ１＝１５０mm、Ｔ２＝２００mm、Ｔ３＝１５０mmにそれぞれ設定した。

このとき、Ｌ１＝Ｌ２＝５００≦３（Ｗ１＋Ｗ２）＝３（２００＋２００）＝１２００が算出され、各ターゲットがＬ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）を満たすように配置されている。また、最長距離Ｔｍａｘ＝Ｔ２＝２００＞１５０＝Ｔ１＝Ｔ３であり、Ｔｍａｘ／Ｌ＝２００／５００＝０．４が算出され、各ターゲットが０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８を満たすように配置されている。

被成膜基板１１５に関しては、スパッタ装置１００の稼動率を向上させるために予め処理室１０２への搬入前に予備加熱を行った。

その後、被成膜基板１１５を処理室１０２内に導入し、スパッタガスとしてＡｒガス、Ｏ２ガスを使用した。圧力は０．４Ｐａに設定し、不図示のＤＣ電源からバッキングプレート１０７にＤＣ電力を供給して放電を生起させた。そして、上述した一辺１ｍ角のガラス基板上にＩＴＯ膜を０．８μｍ堆積させた。以上の１試行当たりに要した堆積膜形成時間は１分であった。

この試行を連続３００回繰り返し、任意に抽出した２０枚のサンプルをそれぞれ、被成膜基板１１５の端から２０mm内側の位置を基準として等分割する形で４５点の膜厚およびシート抵抗値を測定した。その結果、それぞれの測定項目において、被成膜基板１１５における端部の測定点と、中央部の測定点との最大差は、３．５％以内であり、サンプル間においても１％以内になっていた。

さらに、図１に示したスパッタ装置１００を用いて、上述した実施形態と同様に、Ａｇ膜を一辺１ｍ角の正方形状のガラス基板上に膜厚０．２μｍで堆積させた。その際、搬送方向に平行な短辺の長さが１００mmに形成された矩形状のターゲットを用いた。そして、各ターゲットと被成膜基板１１５であるガラス基板との距離Ｔを、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝２００mmにそれぞれ固定した条件で、各ターゲットとガラス基板との距離Ｌを、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３として５５０mmから２００mmまで５０mmずつ変化させて、スパッタを行った。

この試行を距離関係毎に、連続１００回繰り返し、任意に抽出した１０枚のガラス基板によって、スパッタ装置の稼動における安定性および均一な成膜が可能な範囲の指標を求めた。この指標として、各ターゲットの位置関係（間隔）での試行における成膜中での異常放電の回数と、ガラス基板１枚当り２５点の膜厚を測定したときの膜厚分布との積を関係にまとめた。その結果を図２に示す。図２において、縦軸は、異常放電の回数と１枚当たり２５点の膜厚を測定して求めた膜厚分布の値との積から算出された値である生産性の指標を示し、横軸は、各ターゲットの間隔Ｌを示している。縦軸の生産性の指標は、その値が小さい程、放電の安定化が図られ、均一な成膜を行うことが可能になる。

図２に示すように、各ターゲットの中心点間の間隔Ｌが５５０mmと５００mmとの間、及び２００mmと２５０mmとの間において、急激に値が変化した。したがって、各ターゲットの中心点間の間隔Ｌとしては、２５０ｍｍから５００ｍｍまでの範囲が好ましく、放電の安定性が図られ、均一な膜厚分布で成膜を行うことができた。この結果より、Tｍａｘ＝Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝２００ｍｍであることから、０．４≦Ｔmax／Ｌ≦０．８が成り立つことが確認された。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態として、ロール・ツー・ロール方式を採用した連続スパッタ装置について説明する。図３に、実施形態の連続スパッタ装置の模式図を示す。なお、第２の実施形態において、上述した第１の実施形態の構成部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、本実施形態の連続スパッタ装置２００は、帯状の長尺基体としての帯状基板２０１に対して連続的にスパッタリングを行うように構成されている。この連続スパッタ装置２００は、真空容器１０１と、帯状基板２０１の送り出し容器２０２及び巻き取り容器２０３とがガスゲート２０５を介してそれぞれ接続されている。

送り出し容器２０２は、帯状基板２０１の送り出し用ボビン２０６を有している。巻き取り容器２０３は、帯状基板２０１の巻き取り用ボビン２０７を有している。また、送り出し容器２０２及び巻き取り容器２０３には、帯状基板２０１の搬送経路上に、帯状基板２０１を搬送する搬送用ローラ２１６がそれぞれ配置されている。この搬送用ローラ２１６は、帯状基板２０１の張力を調整する機能及び帯状基板２０１を位置決めする機構を兼ねている。そして、帯状基板２０１は、送り出し用ボビン２０６及び巻き取り用ボビン２０７によって、図３中の矢印Ｂ方向に搬送される。

なお、連続スパッタ装置２００は、必要に応じて送り出し用ボビン２０６及び巻き取り用ボビン２０７を逆回転させることで、この帯状基板２０１を矢印Ｂ方向と逆方向に搬送させることもできる。また、送り出し容器２０２、巻き取り容器２０３の内部には、帯状基板２０１の表面を保護するために用いられるあい紙等の保護シート巻き取り機構、及び保護シート送り込み機構がそれぞれ配置されてもよい。なお、あい紙の材質としては、耐熱性樹脂であるポリィミド系、ポリテトラフルオロエチレン系及びグラスウール等が好適に用いられる。

真空容器１０１の内部には、帯状基板２０１を間に挟んで、各ターゲット２０９，２１０，２１１に対向する位置にヒーターユニット２１４が配置されている。真空容器１０１内には、ＤＣ電源（不図示）に接続されたバッキングプレート２０８に支持されたターゲット２０９，２１０，２１１が帯状基板２０１に対向して配置されている。

そして、図３に示した実施形態の連続スパッタ装置２００を用いて、図４に示すような太陽電池を連続的に作製した。図４に示すように、電子素子としての太陽電池３００は、導電性基板３０１に、下部電極３０２、ｎ型半導体層３０３、ｉ型半導体層３０４、ｐ型半導体層３０５、透明電極３０６の順にそれぞれ積層されて構成されている。導電性基板３０１及び透明電極３０６には取り出し電極３０８がそれぞれ設けられている。また、透明電極３０６には、集電電極３０７が設けられている。

以下、太陽電池の製造方法について説明する。

送り出し容器２０２に、十分に脱脂、洗浄を行なったＳＵＳ４３０ＢＡ製の帯状基板２０１（幅３００ｍｍ×長さ１１００ｍ×厚さ０．２ｍｍ）が巻き回された送り出し用ボビン２０６をセットした。続いて、帯状基板２０１を、ガスゲート２０５を介して巻き取り容器２０３まで通し、帯状基板２０１にたるみが生じない程度に張力を調整した。そして、各容器２０２，２０３，２０４を真空ポンプ１１１で５×１０Ｅ−５Ｐａ以下まで真空引きして減圧下にした。

ガスゲート２０５にゲートガス導入管２１３から、ゲートガスとしてＡｒガスを流量５０ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ（８．３×１０^-4Ｌ／ｓ）で導入し、真空容器１０１にガスゲート２０５から流量２００ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ（３．３×１０―³Ｌ／ｓ）で導入し、真空容器１０１の内圧が０．４Ｐａになるようにした。そして、ヒーターユニット２１４によって、帯状基板２０１及び真空容器１０１の壁面を３００℃に加熱し、この状態で２時間放置した。

その後、各容器２０２，２０３，２０４を真空ポンプ１１１で１×１０Ｅ−５まで真空引きした。次に、ガスゲート２０５にゲートガス導入管２１３からゲートガスとしてＡｒガスを流量１００ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ（１．７×１０^-3Ｌ／ｓ）で導入し、真空容器１０１にガスゲート２０５から流量１８０ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ（３．０×１０―³Ｌ／ｓ）で導入した。これによって、真空容器１０１の内圧が０．４Ｐａになるように調節を行った。

次に、ヒーターユニット２１４の温度が２００℃になるように設定した。続いて、不図示のＤＣ電源の出力値が、第１のターゲット２０９に対しては５０ＫＷ、第２のターゲット２１０に対しては４０ＫＷ、第３のターゲット２１１に対しては、５０ＫＷになるようにそれぞれ設定し、真空容器１０１内に放電を生起させた。そして、１０分間程度の放電における安定性の確認を行った後に、マグネット１０９の揺動を開始した。その際、各ターゲットの短辺方向の長さを、第１のターゲット２０９、第２のターゲット２１０、第３のターゲット２１１で共に３００mmにそれぞれ設定した。さらに、各ターゲットの間隔Ｌと、各ターゲットと帯状基板２０１との間の距離Ｔとの関係は、Ｌ１＝Ｌ２＝５００mmとし、Ｔ１＝１５０mm、Ｔ２＝２００mm、Ｔ３＝１５０mmにそれぞれ設定した。したがって、各ターゲットは、Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）を満たした。そのとき、各ターゲットは、０．４≦Ｔmaｘ／Ｌ≦０．８を満たすようにそれぞれ配置されている。

次に、帯状基板２０１を図３中の矢印Ｂ方向に２０００mm／ｍｉｎの搬送速度で搬送させた。下部電極３０２として、本実施形態のスパッタ成膜方法によって、Ａｌ薄膜を１００ｎｍの膜厚になるように連続的に成膜した。

帯状基板２０１の１ロール分を搬送させた後、全てのプラズマ、全てのガス供給、全てのヒーターユニット２１４への通電を停止し、帯状基板２０１の搬送を停止した。次に、真空容器リーク用のＮ₂ガスを各真空容器１０１内に導入部材（不図示）を介して導入し、１０００Ｐａで各真空容器１０１が十分に冷却されるまで放置した後、大気圧に戻し、巻き取り用ボビン２０７に巻き取られた帯状基板２０１を取り出した。

次に、下部電極３０２を作製した帯状基板２０１に半導体層としてｎ型、ｐ型のａ−Ｓｉ半導体層をｉ型に関してはμｃ−Ｓｉ半導体層をロール・ツー・ロール型のＣＶＤ装置を用いて積層した。

次に、図３に示した連続スパッタ装置２００を用いて、帯状基板２０１のｐ型半導体層上に透明電極３０６として、ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）を成膜した。成膜ガスとしてのＡｒガスを流量１８０ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ(３．０×１０―³Ｌ／ｓ)、Ｏ₂ガスを流量２０ａｔｍ・ｃｃ／ｍｉｎ（３．３×１０^-4Ｌ／ｓ）とし、各ターゲットと帯状基板２０１との間の距離Ｔを、Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３＝１５０ｍｍにそれぞれ設定した。これらの条件以外は、上述した裏面電極Ａｌの成膜方法と同じに設定した。

帯状基板２０１を取り出し後、帯状基板２０１を２００ｍｍ間隔で切り出しを行った後、さらに集電電極３０７として、Ａｇを真空蒸着によって膜厚３μｍで蒸着し、図４に示す太陽電池３００を作製した。

作製した太陽電池３００を、光電変換効率η＝｛単位面積当たりの最大発電電力（ｍＷ／ｃｍ²）／単位面積当たりの入射光強度（ｍＷ／ｃｍ²）｝の評価を行った。帯状基板２０１の１０ｍ毎に測定サンプルとして、照射装置によってＡＭ−１．５（疑似太陽光）による照射強度１００ｍＷ／ｃｍ²の光照射下に基板を配置して抜き取り検査を行った。そして、太陽電池３００の取り出し電極３０８に直流電圧を印加し、電流電圧特性を測定して、開放電圧、フィルファクター及び光電変換効率ηを評価した。

その結果、１００枚の太陽電池の特性に関して、開放電圧の値バラツキが±３％、フィルファクターの値が±２％、光電変換効率ηが±１％以内に収まっており、成膜の後半部分においても安定した太陽電池のセル特性を有していることが確認できた。

上述したように、本実施形態によれば、処理空間内での被成膜基板の形状の変形を抑え、基板処理工程中、特に被成膜基板の中央部と端部とでの形状の不均一に起因する処理ムラや特性ムラを抑えることができ、処理空間内で均一な処理が可能である。本実施形態によれば、特に太陽電池やＦＤＰ等の電子素子のデバイス特性における均一性および再現性が高い生産設備を実現できる。

また、本実施形態によれば、特に太陽電池等を製造する際に、例えば成膜条件が厳しいマイクロクリスタル半導体層上にスパッタ膜を成膜する場合においても、半導体デバイス自体に影響を及ぼす異常放電を誘発すること無く処理を行うことができる。したがって、本実施形態は、スパッタ装置の稼働率の向上、更には歩留まりの改善につながり、生産コストの低減を図ることが可能な生産設備を実現することができる。

第１の実施形態のスパッタ装置を示す模式図である。 実施形態のスパッタ装置によって成膜された堆積膜の測定結果を示す図である。 第２の実施形態の連続スパッタ装置を示す模式図である。 実施形態の連続スパッタ装置を用いて製造される太陽電池の構成例を示す模式図である。

符号の説明

１００ スパッタ装置
１０１ 真空容器
１０２ 処理室
１０４ 第１のターゲット
１０５ 第２のターゲット
１０６ 第３のターゲット
１１５ 被成膜基板

Claims (7)

1. 減圧下の真空容器の内部で、基体に対してスパッタリングを行う成膜方法において、
   前記真空容器の内部に前記基体の搬送方向に対して等間隔に配置され、かつ、前記基体との距離がそれぞれ異なる複数の矩形状ターゲットのうちで、隣り合う第１のターゲット及び第２のターゲットの前記搬送方向と平行な辺の長さを第１のターゲット幅Ｗ１及び第２のターゲット幅Ｗ２とし、前記第１のターゲットの中心点と前記第２のターゲットの中心点との間隔をＬとしたときに、前記第１のターゲット幅Ｗ１、前記第２のターゲット幅Ｗ２及び前記間隔Ｌとの関係が、
   Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）
   を満たすとき、
   前記複数のターゲットの各中心点から前記基体までの距離をＴで表したときに、前記複数のターゲットのうちで最長になっている最長距離Ｔｍａｘと、そのときの前記間隔Ｌとの関係が、
   ０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８
   を満たすようにスパッタリングを行うことを特徴とするスパッタ成膜方法。
2. 前記複数のターゲットの元素成分比が異なる、請求項１に記載のスパッタ成膜方法。
3. 前記基体は、帯状の長尺基体である、請求項１または２に記載のスパッタ成膜方法。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のスパッタ成膜方法を用いて前記基体に成膜して電子素子を形成する、電子素子の製造方法。
5. 減圧下の真空容器の内部で、基体に対してスパッタリングを行う成膜装置において、
   前記真空容器の内部に前記基体の搬送方向に対して等間隔に配置され、かつ、前記基体との距離がそれぞれ異なる複数の矩形状ターゲットのうちで、隣り合う第１のターゲット及び第２のターゲットの前記搬送方向と平行な辺の長さを第１のターゲット幅Ｗ１及び第２のターゲット幅Ｗ２とし、前記第１のターゲットの中心点と前記第２のターゲットの中心点との間隔をＬとしたときに、前記第１のターゲット幅Ｗ１、前記第２のターゲット幅Ｗ２及び前記間隔Ｌとの関係が、
   Ｌ≦３（Ｗ１＋Ｗ２）
   を満たすとき、
   前記複数のターゲットの各中心点から前記基体までの距離をＴで表したときに、前記複数のターゲットのうちで最長になっている最長距離Ｔｍａｘと、そのときの前記間隔Ｌとの関係が、
   ０．４≦Ｔｍａｘ／Ｌ≦０．８
   を満たすようにスパッタリングを行うことを特徴とするスパッタ装置。
6. 前記複数のターゲットの元素成分比が異なる、請求項５に記載のスパッタ装置。
7. 前記基体は、帯状の長尺基体である、請求項５または６に記載のスパッタ装置。

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