JP4893235B2

JP4893235B2 - 成膜装置および成膜方法

Info

Publication number: JP4893235B2
Application number: JP2006293145A
Authority: JP
Inventors: 均清水
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-10-27
Also published as: JP2008111144A

Description

本発明は成膜装置および成膜方法に関し、特に、並列搬送される薄膜光電変換素子の製造方法に適用して好適なものである。

薄膜光電変換素子を生産性よく製造する方法として、長尺の高分子材料あるいはステンレス鋼などの金属からなる可撓性基板上に、ａ−Ｓｉを主材料とした光電変換層を含む各層を形成する方法がある。ここで、長尺の可撓性基板上に複数の層を成膜する方式として、各成膜室内を移動する可撓性基板上に成膜するロールツーロール方式と、成膜室内で停止させた可撓性基板上に成膜した後、成膜の終わった可撓性基板部分を成膜室外へ送り出すステッピングロール方式とがある。

従来のこの種の成膜装置では、可撓性基板面を水平にして搬送が行われるが、装置の設置スペースを節減するために、可撓性基板面を鉛直にして搬送する方法が提案されている。さらに、一つの薄膜光電変換素子製造装置での成膜効率を上げるために、複数の可撓性基板を並行して搬送し、それぞれの可撓性基板面上に成膜することも知られている（特許文献１）。
特開２００５−２５６１００号公報

しかしながら、複数の可撓性基板を並行して搬送しながら、それぞれの可撓性基板面上に成膜する方法では、電圧印加電極に高周波電力を給電する給電線も並行して配置され、これらの給電線間でキャパシタンスによる干渉が発生することから、可撓性基板面上に成膜される薄膜の膜厚均一性が悪化するという問題があった。
一方、これらの給電線間でキャパシタンスによる発生する干渉を低減させるため、これらの給電線間の間隔を広くすると、成膜装置が大型化し、設置スペースが増大するという問題があった。
そこで、本発明の目的は、電圧印加電極に高周波電力を給電する給電線間の間隔を広げることなく、これらの給電線間で発生するキャパシタンスによる干渉を低減させることが可能な成膜装置および成膜方法を提供することである。

上述した課題を解決するために、請求項１記載の成膜装置によれば、並列搬送される２列の可撓性基板を表面処理するための成膜用真空室を形成する壁体と、前記壁体により形成された前記成膜用真空室の内部に前記可撓性基板と対応して設けられた２つの接地電極と、前記接地電極と対向して前記成膜用真空室の内部に配置された２つの枠体と、前記枠体の内側に凹状の成膜室を形成する２つの電圧印加電極と、前記電圧印加電極の間に配置されたシールドブロックと、前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電する２つの給電線と、前記給電線の一端に接続されて前記壁体の外面に設けられたインピーダンス整合器とを備えた成膜装置において、前記給電線から前記電圧印加電極に給電された高周波電力の戻り電流が前記枠体、前記シールドブロックおよび前記壁体を経て前記インピーダンス整合器に流れるように前記壁体と前記シールドブロックとの間の給電線間に導体板を配置し、前記壁体と前記シールドブロックとを前記導体板により電気的に接続したことを特徴とする。
また、請求項２記載の成膜方法によれば、並列搬送される２列の可撓性基板を表面処理するための成膜用真空室を形成する壁体と、前記壁体により形成された前記成膜用真空室の内部に前記可撓性基板と対応して設けられた２つの接地電極と、前記接地電極と対向して前記成膜用真空室の内部に配置された２つの枠体と、前記枠体の内側に凹状の成膜室を形成する２つの電圧印加電極と、前記電圧印加電極の間に配置されたシールドブロックと、前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電する２つの給電線と、前記給電線の一端に接続されて前記壁体の外面に設けられたインピーダンス整合器とを備え、前記給電線から前記電圧印加電極に給電された高周波電力の戻り電流が前記枠体、前記シールドブロックおよび前記壁体を経て前記インピーダンス整合器に流れるように前記壁体と前記シールドブロックとの間の給電線間に導体板が配置され、前記壁体と前記シールドブロックとを前記導体板により電気的に接続した成膜装置を用いて成膜する方法であって、前記成膜用真空室に可撓性基板を並列搬送する工程と、前記可撓性基板の成膜面が蓋状に挟み込まれるように前記接地電極を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室をそれぞれ形成する工程と、前記給電線間に流れる高周波電流を前記導体板を介して低減させながら、前記給電線を介して前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電することにより、前記成膜室内にプラズマをそれぞれ発生させ、前記可撓性基板の成膜面に成膜をそれぞれ行う工程とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電する給電線間に導体板を配置することにより、これらの給電線間のインピーダンスを大きくすることができるため、給電線間を流れる高周波電流が減少し、給電線間に発生するキャパシタンスによる干渉を低減することができる。このため、これらの給電線間の間隔を広げることなく、これらの給電線間の干渉となる経路に電流が流れなくなり、電磁的な干渉を低減させることが可能となり、設置スペースの増大を抑制しつつ、並列搬送される可撓性基板面上に成膜される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。

以下、本発明の実施形態に係る成膜装置について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面断面図である。
図１において、成膜装置には、送り室４、成膜用真空室１０および巻き取り室５が設けられている。そして、送り室４内には二つの搬入ロール２が収容されるとともに、巻き取り室５には、二つの搬出ロール３が収容されている。ここで、成膜用真空室１０には、内部を外気と隔離する壁体７がそれぞれ設けられ、成膜用真空室１０内には、電圧印加電極８および接地電極９がそれぞれ設けられている。ここで、電圧印加電極８は、各可撓性基板１に対してそれぞれ一つずつ備えられ、電圧印加電極８に対して接地電極９がそれぞれ対向配置されている。なお、可撓性基板１としては、例えば、ポリイミドフィルムまたはポリエチレンフィルムなどを用いることができる。

また、各成膜用真空室１０の壁体７の外側には、接地電極９をそれぞれ駆動するアクチュエータ１３が設けられている。ここで、電圧印加電極８は蓋状で、電圧印加電極８の端部にシールドブロックがそれぞれ設けられている。そして、アクチュエータ１３は、接地電極９をそれぞれ駆動し、電圧印加電極８の端部をシールドブロックを介して可撓性基板１に押し付けることにより、気密に保つことのできる成膜室６をそれぞれ形成することができる。

また、電圧印加電極８の背面側は、絶縁材料よりなる排気ブロック１１を介してそれぞれ連結され、１対の成膜室６に対して共通に一つの真空排気口１２がそれぞれ備えられている。そして、排気ブロック１１は、シール材を介して電圧印加電極８とそれぞれ密着し、排気ブロック１１にそれぞれ開けられた真空排気口１２を介して排気系に接続されることで、各成膜室６を一括して成膜圧力に保つことができる。

図２は、図１の成膜装置の成膜室の部分をより詳細に示す平面断面図、図３（ａ）は、図１の成膜装置の成膜室の部分をより詳細に示す縦断面図、図３（ｂ）は、図１の成膜装置の給電線間の概略構成を示す斜視図である。
図２および図３において、並行して搬送される２列の可撓性基板１の間には、排気ブロック１１を介して結合された２つの電圧印加電極８が配置され、さらにそれぞれの可撓性基板１が挟み込まれるようにして接地電極９が電圧印加電極８にそれぞれ対向配置されている。

また、各電圧印加電極８の背面及び側面を覆うようにシールドブロック２１が配置され、このシールドブロック２１に導電性の枠体２２がねじ２３を介して導電的に結合されている。そして、接地電位に固定された壁体７にシールドブロック２１を接続することにより、枠体２２を接地することができ、これら接地電位に固定されたシールドブロック２１および枠体２２にて電圧印加電極８を囲むことで、他の成膜室６の電圧印加電極８の印加電圧に起因するノイズを遮蔽することができる。

また、図３に示すように、各電圧印加電極８に高周波電力を供給する高周波電源２５が設けられるとともに、成膜装置の上部にはインピーダンス整合器２４が設置されている。そして、高周波電源２５から供給された高周波電力を電圧印加電極８に給電するために、絶縁体によって覆われた導体からなる給電線２６が設けられ、これらの給電線２６は隣接して並列配置されている。そして、給電線２６の一端には、インピーダンス整合器２４を介して高周波電源２５がそれぞれ接続されるとともに、給電線２６の他端には、シールドブロック２１を貫通するようにして電圧印加電極８の上端部がそれぞれ接続されている。

そして、給電線２６間には、これらの給電線２６間に流れる高周波電流を低減させる導体板２７が配置されている。なお、導体板２７としては、例えば、銅板やアルミ板などの金属板を用いることができ、導体板２７は、限られた設置スペース内で高周波電流の電流経路がなるべく長くなるように、給電線２６間の一面全体に配することができる。
そして、送り室４から引き出された２列分の可撓性基板１を成膜用真空室１０に並行して搬送し、可撓性基板１を一旦停止させて成膜室６を形成してから、可撓性基板１の成膜面上にプラズマＣＶＤにて成膜を行い、可撓性基板１を解放して巻き取り室５に搬送することで、スッテピングロール方式にて成膜を行うことができる。

すなわち、搬入ロール２から引き出された可撓性基板１は成膜用真空室１０に搬送され、電圧印加電極８と接地電極９との間に保持された状態で一旦停止される。そして、電圧印加電極８と接地電極９との間に可撓性基板１が保持されると、アクチュエータ１３は、接地電極９を駆動することにより、枠体２２の端面に可撓性基板１を密着させ、成膜室６を形成する。

そして、成膜用真空室１０内に成膜室６が形成されると、真空排気口１２を介して各成膜室６内を排気しながら、ａ−Ｓｉ系の薄膜を形成するための反応ガスを各成膜室６内に導入する。そして、各高周波電源２５から出力された高周波電圧をインピーダンス整合器２４にてインピーダンスマッチングをとった後、各給電線２６を介して電圧印加電極８にそれぞれ印加することにより、各成膜室６内にプラズマを発生させ、プラズマＣＶＤにて各成膜室６内の可撓性基板１の面上にａ−Ｓｉ系の薄膜をそれぞれ形成する。

上記プラズマＣＶＤによる薄膜形成過程において、給電線２６間には、導体板２７が介在するため、従来、給電線２６間のキャパシタンスにより流れた高周波電流が導体板２７を介して給電線２６間流れることになる。しかしながら、高周波電流が導体板２７を介して流れる経路は導体板２７の幅が広く、基板搬送方向に長いため、インピーダンスが大きくなり、給電線２６間に高周波電流が流れにくくなり、高周波電流の戻り電流は、枠体２２、シールドブロック２１、導体板２７、壁体７を介してインピーダンス整合器２４に流れる。

そして、可撓性基板１の面上の成膜が終了した後、アクチュエータ１３にて接地電極９を数十ｍｍだけ移動させることにより、接地電極９に抑えられていた可撓性基板１を解放し、可撓性基板１を搬送しながら、巻き取り室５内の搬出ロール３にて巻き取ることができる。
ここで、電圧印加電極８に高周波電力をそれぞれ給電する給電線２６間に導体板２７を配置することにより、これらの給電線２６間のインピーダンスを大きくすることができるため、給電線２６間を流れる高周波電流が減少し、給電線２６間の干渉を低減することができる。このため、これらの給電線２６間の間隔を広げることなく、これらの給電線２６間の干渉となる経路に電流が流れなくなり、電磁的な干渉を低減させることが可能となり、設置スペースの増大を抑制しつつ、並列搬送される可撓性基板１面上に成膜される薄膜の膜厚均一性を向上させることができる。

図４は、図１の成膜装置の給電線の接続部分の等価回路を示す図である。
図４において、高周波に対しては給電線２６の等価回路はインダクタで表すことができ、電圧印加電極８の等価回路は抵抗ＲとキャパシタＣ２の並列接続で表すことができる。このため、給電線２６の接続部分の等価回路は、高周波電源２５、インピーダンス整合器２４、給電線２６のインダクタおよび電圧印加電極８の抵抗ＲとキャパシタＣ２の並列回路の直列接続で表すことができる。そして、給電線２６を並列配置すると、給電線２６間にはキャパシタＣ１を介した容量結合が発生し、これらの給電線２６間に流れる高周波電流の干渉経路が生成される。

ここで、これらの給電線２６間に導体板２７を配置すると、これらの給電線２６間に流れる高周波電流は表皮効果によって導体板２７の表面しか流れることができなくなる。このため、給電線２６間に導体板２７を配置すると、キャパシタＣ１と直列にインダクタンスＬが挿入された回路と等価となり、給電線２６間に流れる高周波電流のインピーダンスを大きくすることが可能となることから、給電線２６間に流れる高周波電流を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す平面断面図である。図１の成膜装置の成膜室の部分をより詳細に示す平面断面図である。図３（ａ）は、図１の成膜装置の成膜室の部分をより詳細に示す縦断面図、図３（ｂ）は、図１の成膜装置の給電線間の概略構成を示す斜視図である。図１の成膜装置の給電線の接続部分の等価回路を示す図である。

符号の説明

１可搬性基板
２搬入ロール
３搬出ロール
４送り室
５巻き取り室
６成膜室
７壁体
８電圧印加電極
９接地電極
１０成膜用真空室
１１排気ブロック
１２真空排気口
１３アクチュエータ
２１シールドブロック
２２枠体
２３ねじ
２４インピーダンス整合器
２５高周波電源
２６給電線
２７導体板

Claims

並列搬送される２列の可撓性基板を表面処理するための成膜用真空室を形成する壁体と、前記壁体により形成された前記成膜用真空室の内部に前記可撓性基板と対応して設けられた２つの接地電極と、前記接地電極と対向して前記成膜用真空室の内部に配置された２つの枠体と、前記枠体の内側に凹状の成膜室を形成する２つの電圧印加電極と、前記電圧印加電極の間に配置されたシールドブロックと、前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電する２つの給電線と、前記給電線の一端に接続されて前記壁体の外面に設けられたインピーダンス整合器とを備えた成膜装置において、
前記給電線から前記電圧印加電極に給電された高周波電力の戻り電流が前記枠体、前記シールドブロックおよび前記壁体を経て前記インピーダンス整合器に流れるように前記壁体と前記シールドブロックとの間の給電線間に導体板を配置し、前記壁体と前記シールドブロックとを前記導体板により電気的に接続したことを特徴とする成膜装置。
並列搬送される２列の可撓性基板を表面処理するための成膜用真空室を形成する壁体と、前記壁体により形成された前記成膜用真空室の内部に前記可撓性基板と対応して設けられた２つの接地電極と、前記接地電極と対向して前記成膜用真空室の内部に配置された２つの枠体と、前記枠体の内側に凹状の成膜室を形成する２つの電圧印加電極と、前記電圧印加電極の間に配置されたシールドブロックと、前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電する２つの給電線と、前記給電線の一端に接続されて前記壁体の外面に設けられたインピーダンス整合器とを備え、前記給電線から前記電圧印加電極に給電された高周波電力の戻り電流が前記枠体、前記シールドブロックおよび前記壁体を経て前記インピーダンス整合器に流れるように前記壁体と前記シールドブロックとの間の給電線間に導体板が配置され、前記壁体と前記シールドブロックとを前記導体板により電気的に接続した成膜装置を用いて成膜する方法であって、
前記成膜用真空室に可撓性基板を並列搬送する工程と、
前記可撓性基板の成膜面が蓋状に挟み込まれるように前記接地電極を駆動することにより、前記成膜用真空室内に成膜室をそれぞれ形成する工程と、
前記給電線間に流れる高周波電流を前記導体板を介して低減させながら、前記給電線を介して前記電圧印加電極に高周波電力をそれぞれ給電することにより、前記成膜室内にプラズマをそれぞれ発生させ、前記可撓性基板の成膜面に成膜をそれぞれ行う工程とを備えることを特徴とする成膜方法。