JP5935028B2

JP5935028B2 - スパッタリング装置

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Inventors: 早田　博; 博早田
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Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2016-06-15
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Description

本発明は、太陽電池の製造等に用いられるスパッタリング装置に関する。

近年、太陽電池の光電変換効率向上とコストダウンが求められている。
図６に特許文献１に記載の太陽電池の構造を示す。
１０は単結晶または多結晶シリコン基板、１２，１３，１７は真性半導体層ｉとドーピングされた半導体層ｎ，ｐである。１６は反射防止膜である。１８は絶縁層である。１９ａはＩＴＯ層、１９ｂは銅など金属層である。１９ｃ、１９ｄはＣｕ，Ｓｎなどメッキ層である。この太陽電池は、光１１を単結晶または多結晶シリコン基板１０で吸収し、正孔と電子を生成し、電極１４より電子を電極１５より正孔を収集することにより発電する。

一般に太陽電池のＩＴＯ層１９ａはスパッタリング装置にて成膜される。太陽電池のコストダウンを実現するために、スパッタリング装置には材料利用率を向上し、生産性を向上することが求められている。

特許文献２には、スパッタリング装置など真空プロセスの装置において、生産性を向上する方法として複数の基板を１つのトレーに載せて、処理する方法が開示されている。これは真空プロセスにおいては、基板を真空状態にするために真空引きの時間が必要で複数の基板を一度に真空引きしたほうが、生産性が高い（１枚あたりの処理時間が短い）ことによる。

また、材料利用率を向上するために円筒回転型のターゲットを使用したスパッタリング装置が使用されることが多い。
特許文献３には、円筒回転型のターゲットを使用したスパッタリング装置が開示されている。生産性を向上するためには複数のセルを一括して処理する場合は、円筒型ターゲットは長尺なものが用いられる。長尺なターゲットを作るためにターゲットは複数のピースから成り立つ。特にＩＴＯ焼結体のターゲットは割れやすく大きなピースを作ることができず、複数のピースを使って長尺なターゲットを作るのが一般的である。また、複数のピースにすることによってスパッタによる熱膨張に起因する割れを防止するという効果もある。

特許文献４には、複数のピースから円筒ターゲットが開示されている。複数のターゲットピースは、バッキングチューブにボンディング材によって固定される。
特許文献５には、ＩＴＯターゲットの密度を上げてノジュールを抑制する技術が開示されている。

特開２０１２−２８７１８号公報ＷＯ２００９／１０７１９６号特開２０１１−２２２６３４号公報ＷＯ２０１０／０３５７１８号特開２００９−２９７０６号公報

図７（ａ）〜（ｄ）を用いて従来技術の課題を説明する。
図７において１はスパッタリング装置である。
図７において１１はロードロック室、１２は成膜室、１３はリターン室である。

成膜室１２には円筒型のターゲット２０が配置されている。ターゲット２０は複数のターゲットピース２０ａ，２０ｂ，２０ｃなどからなる。ターゲットピース境界部５０ａ，５０ｂなどには０．５ｍｍほどの隙間が設けられている。

なお、図７には、一般的なスパッタリング装置の構成要素、各室を真空排気するポンプや配管、成膜室にプロセスガスを導入するマスフローや配管、ターゲットに電力を供給する電源や配線、各室を真空状態から大気に戻すためのパージガスラインや、ロードロック室だけを大気に戻すためのゲートバルブなどは図示していない。

トレー３０には、複数の太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃなどが載置されている。太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃの大きさは一辺が１００ｍｍ〜２００ｍｍである。太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃは、トレー３０におよそ１０〜２０ｍｍの間隔をおいて載置されている。

図７のスパッタリング装置の動作を説明する。
図７（ａ）に示すように、スパッタリング装置の外でトレー30に、太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃがロボット等を使用して載置される。この時、ロードロック室１１は大気圧であり、ロードロック室１１と成膜室１２との間のゲートバルブによって成膜室１２およびリターン室１３は真空に保たれている。

次に図７（ｂ）に示すように、トレー３０をロードロック室１１まで搬送する。搬送する機構は図示していない。ロードロック室１１にトレーを搬送した後、ロードロック室１１を真空引きする。ロードロック室１１が１Ｅ−１Ｐａまで真空引きされると、ロードロック室１１と成膜室１２の間のゲートバルブを開ける。

ゲートバルブを開けた後、成膜室１２にプロセスガスを導入して調圧する。ターゲット２０がＩＴＯの場合は、プロセスガスとしてＡｒとＯ_２が使用される。調圧する圧力は１Ｅ−１Ｐａ〜１Ｅ１Ｐａである。調圧は開度を調整できるバルブによってなされる。

次に図示しない電源によってターゲットに電圧を印加すると、ターゲット表面にプラズマが発生する。プラズマ中のＡｒイオンはターゲット電位によって加速され、ターゲットに衝突する。この衝突により、ターゲット原子または分子がターゲットより放出される（スパッタされるという）。

ターゲットに電圧が印加されスパッタが開始された状態で、図７（ｃ）のごとく、太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃを載置したトレー３０は成膜室１２に搬送される。トレー３０は図７（ｄ）のごとくターゲット２０の前面を完全に通過し、リターン室１３に入るまで搬送される。

トレー３０が図７（ｃ）のごとく、ターゲット２０の前面を通過する際、ターゲットからスパッタされたターゲットの原子または分子が太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃに到達し、ターゲット材料が基板に成膜される。

リターン室１３まで到達したトレー３０は、ロードロック室１１まで搬送される。次に、ロードロック室と成膜室の間のゲートバルブを閉じる。次にロードロックを大気圧にもどし、トレー３０はスパッタリング装置１から取り出される。その後、ロボット等を用いて成膜された基板は回収される。

図７（ｃ）における成膜の様子を図８を用いてさらに詳しく説明する。
図８は図７（ｃ）のＸ部分の断面図である。
ターゲット２０は、図示していないボンディング材によって、バッキングチューブ６０に固定されている。バッキングチューブ６０内には図示しない水路によって水が流れており、ターゲット２０を冷却している。

ターゲット２０およびバッキングチューブ６０は両端を図示しないエンドブロックによって支持されている。電力、冷却水はエンドブロックより供給される。またエンドブロックには、ターゲット２０およびバッキングチューブ６０を回転するターゲット回転機構が組み込まれている。ターゲット回転機構により、ターゲット２０は図８の紙面に垂直な回転軸Cを中心に回転する。マグネット７０は回転せずに、太陽電池基板４０に対向する側にプラズマ８０を閉じ込め、ターゲット２０の太陽電池基板４０に対向した面でのスパッタを促進する。

ターゲット２０は太陽電池基板４０に対向した部分でのみスパッタされるのであるが、ターゲット２０が回転しているため、ターゲット２０は満遍なく消費されていく。このため、平板ターゲットを使用したスパッタリング装置よりも円筒回転型ターゲットを使用したスパッタリング装置は材料利用率や装置の稼働率が高い。

このようにして、ターゲット材料が太陽電池基板４０に成膜されるのであるが、従来の技術にはノジュール発生による装置の稼働率の低下という問題がある。
ノジュール発生の原因は明確になっていないが、次の二つの原因が考えられている。

１つ目の原因は、ノジュールは、ターゲットの密度が低い部分から発生するというものである。ターゲットの表面に密度が低い部分があると冷却不足によりＩＴＯ材料の一部がＩｎ_２Ｏ_３からＩｎ_２Ｏに変質し、スパッタされにくくなる。その部分を核として突起形状が成長し、ノジュールとなる。

もう１つのノジュール発生の原因は、ターゲットピース間の隙間からスパッタされたボンディング材によるというものである。
このノジュールの発生について説明する。

図９（ａ）は一般的な円筒型ターゲット２０の断面図である。６０はバッキングチューブ、６１はボンディング材、２０ａ，２０ｂはターゲットピース、５０ａはターゲットピース境界部の隙間である。

バッキングチューブ６０は、中央部が空洞になっている。これは、スパッタの際の熱でターゲットが割れないように冷却水を流すためと、プラズマ密度を向上できるようにターゲット裏面に磁石を配置するためである。

ターゲットピース２０ａ，２０ｂはボンディング材６１によって、バッキングチューブ６０に固定される。ボンディング材はＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ａｇなどからなる低融点の合金である。

ターゲットピース２０ａ，２０ｂなどは隙間５０ａができるように、バッキングチューブにボンディングされている。これは、スパッタの熱でターゲットが膨張した際に、ターゲットピース２０ａ，２０ｂが接触し、応力がかかりターゲットピース２０ａ，２０ｂが割れることを防止するためである。隙間は０．１〜１ｍｍ程度である。

ＩＴＯターゲットのように焼結体のターゲットは割れやすく、長い円筒型ターゲットピースを作成するのが困難なので上記のように複数のターゲットピースを組み合わせることになり、複数のターゲットピースの隙間が必要になる。

ところが、このような隙間からボンディング材がスパッタされる。
図９（ｂ）は、ターゲットピース間の隙間の拡大図で、図９（ａ）のＡ部分に相当する。スパッタリング装置において、プラズマ８０中のアルゴンイオンはターゲットに印加された電圧によりシース領域８１でターゲットに垂直に加速されてターゲットに衝突する。大部分のアルゴンイオンは、８２ａのごとくターゲットに衝突してターゲットをスパッタする。しかしながら一部のＡｒイオンは８２ｂのごとく、隙間５０ａに入り込んでボンディング材に衝突する。これによってボンディング材を構成する原子または分子がたたき出される。

ターゲット２０の隙間からスパッタされたボンディング材の一部は、ターゲットの表面に付着する。ボンディング材はターゲット材料に比べてスパッタ率が低いので、その部分を核として突起形状が成長し、大きさが幅０．１〜１ｍｍ程度、高さ０．１〜０．５ｍｍ程度のノジュール９０がターゲットの表面に付着する。図１０に説明図を示す。

特許文献５にあるようにターゲットの密度を上げて、ノジュールの発生を抑制する技術が開示されているが、十分ではない。
特に、太陽電池に使用されるＩＴＯターゲットは光学的特性に対する要求からＳｎの濃度が５％以下であり、密度を上げることは難しかった。

以上のようにしてノジュールが発生すると異常放電が発生しメンテナンスが必要となる。
ノジュールには電界が集中し正の電荷が蓄積されやすくなる。ある閾値以上の正電荷が蓄積されるとターゲット上で電子と結合し異常放電となる。異常放電はパーティクルを発生させたり、ターゲット割れの原因となるのでノジュールが発生したら装置を停止させて、ノジュールを削るメンテナンスをしなければならない。

ノジュールは金属または樹脂のヘラで削り落とせる。ノジュールを削り落とす作業をするために成膜室１２およびリターン室１３を大気圧にもどし成膜室のフタを開けなければならない（大気開放という）。ノジュールを削り落とす作業は、ターゲットの長さが１〜２ｍの場合、およそ１０分程度である。しかしながら、大気開放の後、成膜室およびリターン室を５Ｅ−５Ｐａ程度の真空状態にするために２時間以上の時間がかかり、この時間が生産に寄与できない時間(ダウンタイム）としてスパッタリング装置の稼動を大きく落としていた。成膜室１２およびリターン室１３を５Ｅ−５Ｐａまで真空に引く理由は、大気圧に戻した時、チャンバ内に吸着したＨ_２Ｏなど、スパッタ成膜に悪影響を及ぼすガスを除去するためである。成膜室１２およびリターン室１３は一辺が２ｍ以上あるので真空引きに2時間以上の時間がかかる。

以上のように従来のスパッタリング装置には、ノジュール除去作業が生産性を低下させるという問題があるが、特許文献１〜５にそれを解決する十分な方法は開示されていない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、回転円筒スパッタリングターゲットを使用するスパッタリング装置において、ノジュールによる異常放電の発生に起因するダウンタイムを低減し、高い生産性を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のスパッタリング装置は、回転円筒スパッタリングターゲットを有するスパッタリング装置であって、前記ターゲットの表面に接触して付着物を掻き取るノジュール除去部と、前記ノジュール除去部と前記ターゲットとの距離を変更する距離変更機構と、前記ノジュール除去部と前記ターゲットとの接触個所に近接して配置された集塵板と、前記ターゲットと集塵板の間に電圧を印加する電源とを備えていることを特徴とする。

本発明によれば、ターゲットの表面に接触して付着物を掻き取るノジュール除去部を備えているので、ノジュールによる異常放電の発生に起因するダウンタイムを低減し、成膜室を大気圧にすることなくノジュールを除去できるので装置稼働率低下を防止できる。よって、高い生産性を実現できる。

（ａ）本発明実施の形態１に関わるスパッタリング装置の成膜室の成膜待機中の断面図と（ｂ）成膜中の断面図（ａ）同実施の形態のスパッタリング装置の成膜室の成膜待機中の平面図と（ｂ）成膜中の平面図（ａ）本発明実施の形態２に関わるスパッタリング装置の成膜室の成膜待機中の断面図と（ｂ）成膜中の断面図本発明実施の形態３に関わるスパッタリング装置の成膜室の成膜待機中の断面図本発明実施の形態４に関わるスパッタリング装置の成膜室の成膜待機中の断面図太陽電池の断面図スパッタリング装置の動作説明図従来のスパッタリング装置の成膜室の説明図（ａ）スパッタリングターゲットの説明図と（ｂ）拡大図ターゲットの表面に付着したノジュールの説明図

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態１のスパッタリング装置の断面図を示す。

なお、図１（ａ）（ｂ）は図７（ａ）〜（ｄ）に示した円筒回転型のターゲットを使用した従来のスパッタリング装置とは異なる要部の構成を示しており、その他は図７（ａ）〜（ｄ）と同じである。

さらに、ロードロック室１１を経て成膜室１２に搬入されるトレー３０には、複数の太陽電池基板４０が載置されており、その太陽電池基板４０の大きさは一辺が１００ｍｍ〜２００ｍｍである。太陽電池基板４０は、トレー３０におよそ１０〜２０ｍｍの間隔をおいて載置されている。この太陽電池基板４０にＩＴＯ層１９ａを形成して太陽電池を製造するスパッタリング装置の場合を例に挙げて具体的に説明する。

図１（ａ）は成膜室１２の成膜待機中の断面図、図１（ｂ）は成膜中の断面図を示す。
成膜室１２には、ノジュール除去部１００と、ノジュール除去部１００とターゲット２０との距離を変更する距離変更機構１１０を備えている。距離変更機構１１０は、図１（ａ）のようにノジュール除去部１００がターゲット２０に接する位置と、図１（ｂ）に示すようにノジュール除去部１００がターゲット２０から離れた位置とに駆動できるように構成されている。

ノジュール除去部１００は、Ａｌ，ＳＵＳなどの金属やポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂からなる。ノジュール除去部１００の材料はターゲットの組成やスパッタリング条件によって異なるノジュールの状態を考慮し、ノジュール除去可能でターゲットを傷つけないという条件から適宜選択される。ノジュール除去部１００の形状は、厚み５ｍｍ幅１００ｍｍ長さ１００ｍｍの矩形部の先端に、断面形状が高さ５ｍｍ底辺長さ５ｍｍの三角形状部１１２を有している。ノジュール除去部１００は三角形状部の頂点においてターゲットに接している。ノジュール除去部１００は、距離変更機構１１０により、ノジュール除去部１００の矩形部の弾性により、三角形状部の頂点が十分接触できるような高さに配置されている。距離変更機構１１０は、シリンダーやモーターなど一般的な距離変更の機構によって実現できる。

移動機構であるノジュール除去部１００は、図２（ａ）からと図２（ｂ）に示すように、移動機構１２０によってターゲット長さ方向（矢印１１３方向）に移動しながらノジュールを除去する。このような構成によって、消耗品であるノジュール除去部１００を小型にし、ノジュール除去部１００の製造価格を低減できる。移動機構１２０はモーターとベルトの組み合わせなど一般的な移動機構によって実現できる。

次に本発明実施の形態１の動作について説明する。
スパッタリング装置で成膜している時は、図１（ｂ）に示すように、ノジュール除去部１００は距離変更機構１１０によって、ターゲットから２０〜５０ｍｍの距離に離される。スパッタリング装置で成膜している時は、ターゲット２０の表面が１００℃〜３００℃程度に温度が上昇するので、ノジュール除去部１００はターゲット２０から離さなければならない。また、スパッタリング装置で成膜している時は、ターゲット２０は２００〜６００Ｖの電位がかかるので、ノジュール除去部１００がポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂ではなく、金属である場合、ノジュール除去部１００とターゲットの放電によるスパッタ電力ロスやノジュール除去部１００の破壊を防止するために、ノジュール除去部１００と距離変更機構１１０の間に、樹脂やセラミックの絶縁部材を介在させ、ノジュール除去部１００をフローティングするのが望ましい。

ターゲット２０の組成や成膜条件にもよるが、一般にターゲット２０に投入した積算電力が５００ＫＷＨ程度になるとノジュールが発生し始め、異常放電の数が増えてくる。異常放電は、ターゲット２０に印加している電圧の瞬間的な電圧の減少または瞬間的な電流の増加としてモニタすることができる。異常放電が１回の成膜あたり５０〜１００回を超えるとノジュールを除去する必要がある。

異常放電が１回の成膜あたり５０〜１００回を超えると、ターゲット２０にスパッタ用の電圧を印加するのを中止し、アルゴンなどのスパッタ用のガスの供給も中止し、トレー３０および複数の太陽電池基板４０ａ，４０ｂ，４０ｃなどをロードロック室１１に退避させる。

その後、図１（ａ）のごとく、距離変更機構１１０により、上述したノジュール除去部１００をターゲット２０に接する位置に配置する。この状態で、ターゲット２０を１０〜３０ｒｐｍで回転させ、ノジュールをノジュール除去部１００で削り取る。ターゲット２０の方向は削り取られたノジュールが、ターゲット２０に付着しないように、ノジュール除去部１００の矩形部分がない方でノジュールが削られるような回転方向を選ぶ。図１（ａ）の場合は、ターゲット２０を時計回りに回転させる。

ノジュール除去部１００がターゲット２０に接触する位置は、図１（ａ）のようにターゲット２０の鉛直方向最下点が望ましい。これは、削り取られたノジュールは重力によって鉛直下方に向かうため、鉛直最下点で削り取れば、削り取られたノジュールがターゲット２０に付着する可能性を低くできるからである。

以上のように本発明によれば、円筒回転型ターゲットの回転を利用してノジュールの削り取り、および削り取られたノジュールの除去を、成膜室１２を大気圧に戻さずに実施できるので、スパッタリング装置の稼働率低下を防止し、太陽電池の高い生産性を実現できる。

（実施の形態２）
図３は本発明の実施の形態２のスパッタリング装置の成膜室１２の断面図を示す。
図３（ａ）は成膜室１２の成膜待機中の断面図、図３（ｂ）は成膜中の断面図を示す。

実施の形態１のノジュール除去部１００は、除去中には移動機構１２０によってターゲット長さ方向に移動するとともに三角形状部１１２の先端が連続してターゲット２０に接触していたが、この実施の形態２のノジュール除去部１００は、次のように構成されている。

アーム１１４の基端は、距離変更機構１１０の先端に設けられた軸１１５の周りに回転自在に枢支されている。アーム１１４の先端には、ターゲット２０の回転中心ｃと平行な軸１１６の周りに回転自在の除去部材１０１が設けられている。アーム１１４は図３（ａ）に示すように除去部材１０１がターゲット２０に接触する付勢状態と、図３（ｂ）に示すように除去部材１０１がターゲット２０から離間する付勢解除状態に切り換えられるように構成されている。除去部材１０１の幅はターゲット２０の幅よりも狭い。除去部材１０１の材料はターゲット２０の組成やスパッタリング条件によって異なるノジュールの状態を考慮し、ノジュール除去可能でターゲットを傷つけないという条件から適宜選択される。

除去部１０１の形状は、断面形状が高さ５ｍｍ底辺長さ５ｍｍの三角形状の突起１１７が、直径２０〜３０ｍｍの円筒部材１０２に貼り付けてある。円筒部材１０２の径方向の少なくとも一部は、ゴムなどの弾性部材で構成される。図３（ａ）に示す状態では、除去部材１０１は突起１１７の頂点においてターゲット２０に接触している。

さらに、除去部材１０１は、距離変更機構１１０により、円筒部材１０２の弾性により、三角形状部の頂点が十分接触できるような高さに配置される。
１１８は円筒部材１０２を回転させる駆動部で、ギアやモーターやベルトなど一般的な回転駆動機構によって実現できる。

その他は実施の形態１と同じである。
ノジュール除去部１００は、移動機構１２０によってターゲット長さ方向に移動しながらノジュールを除去する。このような構成によって、消耗品であるノジュール除去部１００を小型にし、ノジュール除去部１００の製造価格を低減できる。移動機構１２０はモーターとベルトの組み合わせなど一般的な移動機構を採用しうる。

ノジュール除去中には、ターゲット２０を図３の状態で時計回りに１０〜３０ｒｐｍで回転させるとともに、除去部材１０１も駆動部１１８によって時計回りに１０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍで回転させる。

これによって、実施の形態１に比べ、除去部材１０１がノジュールに衝突する時のエネルギーが大きいので、ノジュールを確実に除去できる。
また、実施の形態１に比べ、突起１１７がたくさんあるので、ノジュール除去時の磨耗による消耗が少なく、除去部１０１の寿命を長くすることができる。

以上のように本発明によれば、円筒回転型ターゲットの回転を利用してノジュールの削り取り、および削り取られたノジュールの除去を、成膜室を大気圧に戻さずに実施できるので、スパッタリング装置の稼働率低下を防止し、太陽電池の高い生産性を実現できる。

なお、突起１１７に代わって#30〜＃600の研磨紙を、円筒部材１０２に貼り付けても良い。
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３のスパッタリング装置の成膜室１２の断面図を示す。

実施の形態１の構成に加えて、この実施の形態３では、ノジュール除去部１００とターゲット２０との接触個所に近接して配置された集塵板１３０と、集塵板１３０とターゲット２０の間に５０〜１００Ｖ程度の電圧を印加する電源１１９を有することを特徴とする。この電源１１９には、スパッタ用の電源を使用することもできる。

このように構成したため、ターゲット２０を回転させながらノジュール除去部１００でノジュールを除去する際、ターゲット２０と集塵板１３０の間に５０〜１００Ｖ程度の電圧を印加する。この時、成膜室１２は１Ｅ−３Ｐａ以下の圧力に保持するので、ターゲット２０と集塵板１３０の間で放電が発生することはない。

削られたノジュールがターゲット２０に付着しても、ターゲット２０に印加した電圧で帯電させ、ターゲット２０と集塵板１３０の間の電位差で集塵板１３０に集めることができる。これによって、削られたノジュールやノジュールの破片がターゲット２０上に残り、異常放電を発生させるということはない。すなわち、ノジュールを十分に除去することができる。

なお、ノジュール除去部１００でノジュールを削り終りノジュール除去部１００をターゲット２０から離した後、ターゲット２０を回転しながら、ターゲット２０と集塵板１３０の間に電圧を印加し、ターゲットに付着したノジュールおよびノジュールの破片を除去しても良い。ノジュールを削りながら集塵する方式に比べ時間が長くなるが、ノジュールを削り終えて、ノジュール除去部１００をターゲットから離した際に、ノジュール除去部１００の先端に溜まっていたノジュールの破片がターゲットの表面に付着しても、それを集塵できる。

なお、スパッタ成膜中の放電を安定化するために集塵板１３０は、スパッタ成膜中は、ターゲット２０から離れる構成にするのがよい。これは、集塵板１３０を距離変更機構１１０のアース部分に固定する構成によって実現できる。

（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４のスパッタリング装置の成膜室１２の断面図を示す。
実施の形態１の構成に加えて、この実施の形態４では、ノジュール除去部１００とターゲット２０との接触個所に近接してガス導入ノズル１４０を有することを特徴とする。ガス導入ノズル１４０には、ガス導入経路１２１より、ターゲット２０とノジュール除去部１００の接触個所に向かって不活性ガスとしてのアルゴンガスを吹き付ける。具体的には、５００ｓｃｃｍ〜１０００ｓｃｃｍの量のアルゴンガスを吹き付ける。アルゴンガスは、スパッタ用のガスを分岐して使用できる。

このように構成したため、ターゲット２０を回転させながらノジュール除去部材１１０でノジュールを除去する際、ガス導入ノズル１４０からターゲット２０とノジュール除去部１００の接触個所に向かってアルゴンガスを吹き付けると、ターゲット２０から削られたノジュールやノジュールの破片がターゲット２０に付着しても、吹き付けられたアルゴンガスにより取り除くことができるので、削られたノジュールやノジュールの破片がターゲット２０上に残り、異常放電を発生させるということはない。すなわち、ノジュールを十分に除去することができる。

なお、ノジュール除去部１００でノジュールを削り終り、ノジュール除去部１００をターゲットから離した後、ターゲット１０を回転しながら、アルゴンガスを吹き付け、ターゲットに付着したノジュールおよびノジュールの破片を除去しても良い。ノジュールを削りながらアルゴンガスを吹き付ける方式に比べ時間が長くなるが、ノジュールを削り終えて、ノジュール除去部１００をターゲット２０から離した際に、ノジュール除去部１００の先端に溜まっていたノジュールの破片がターゲット２０の表面に付着しても、それを吹き飛ばして除去できる。

アルゴンガスを吹き付けるため、成膜室１２の圧力は上昇し、所定の圧力５E-5Paまで真空引きするのに時間を要するが、大気開放していないのでＨ_２Ｏの吸着等がないため、大気開放した場合の半分以下の時間で所定の圧力にできる。

以上のように本発明によれば、円筒回転型ターゲット２０の回転を利用してノジュールの削り取り、および削り取られたノジュールの除去を、成膜室を大気開放せずに実施できるので、スパッタリング装置の稼働率低下を防止し、太陽電池の高い生産性を実現できる。

なお、上記の実施の形態３，４は実施の形態１に加えて実施したが、実施の形態２に加えて同様に実施の形態３，４を実施しても効果的である。

本発明は、単結晶や多結晶の太陽電池の製造に使用されるスパッタリング装置に適用できる。

１２成膜室
２０回転円筒スパッタリングターゲット
３０トレー
４０太陽電池基板
６０バッキングチューブ
７０マグネット
８０プラズマ
１００ノジュール除去部
１０１除去部材
１１０距離変更機構
１２０移動機構
１３０集塵板
１４０ガス導入ノズル
ｃターゲットの回転中心

Claims

回転円筒スパッタリングターゲットを有するスパッタリング装置であって、
前記ターゲットの表面に接触して付着物を掻き取るノジュール除去部と、
前記ノジュール除去部と前記ターゲットとの距離を変更する距離変更機構と、
前記ノジュール除去部と前記ターゲットとの接触個所に近接して配置された集塵板と、
前記ターゲットと集塵板の間に電圧を印加する電源と、を備えている
スパッタリング装置。
前記ノジュール除去部が回転機構を有することを特徴とする
請求項１記載のスパッタリング装置。
前記ノジュール除去部が前記ターゲットに接触してノジュール除去期間中、または前記ノジュール除去期間が終了後に、前記集塵板と前記ターゲットの間に電圧を印加するよう構成した
請求項１記載のスパッタリング装置。