JP2011208197A - インライン型プラズマ成膜装置およびこれを用いたプラズマ成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマの回り込みを効果的に抑制して被処理基板の意図しない部分に膜が成膜されることを防止することのできるインライン型プラズマ成膜装置を提供する。
【解決手段】インライン型プラズマ成膜装置１Ａは、搬送路４上において被処理基板１００を搬送する複数の搬送ローラ３と、被処理基板１００の上面に面するようにプラズマを生成することで被処理基板１００の上面に膜を成膜するプラズマ生成部と、被処理基板１００の下面に膜が成膜されることを防止する成膜防止部材５とを備えている。成膜防止部材５は、プラズマが生成される領域に搬送路４を挟んで対面する領域でかつ搬送ローラ３が位置する部分を除く領域を上方から見て実質的に満たすように配置され、被処理基板１００の下面に対面するように設けられた平面状の成膜防止面５ａを含み、当該成膜防止面５ａの幅は、被処理基板１００の幅よりも大きく構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理基板を搬送しつつプラズマを用いて被処理基板の表面に成膜を行なうインライン型プラズマ成膜装置およびこれを用いたプラズマ成膜方法に関する。

近年、環境保護の観点から、太陽電池が注目を集めいている。太陽電池は、太陽光を受光して光電変換を行なうことで電力を発生させるものであり、種々の構造のものが知られている。その一つに、薄膜太陽電池と称される太陽電池が知られている。

薄膜太陽電池は、ガラス基板や金属基板、プラスチック基板、樹脂基板、半導体基板等のいずれかからなる基板上に、光電変換機能を有する半導体素子が形成されるとともに、さらに当該半導体素子上に金属膜が成膜されることで電極層が形成されてなるものである。ここで、光電変換機能を有する半導体素子としては、不純物添加半導体層／真性半導体層／不純物添加半導体層を積層した３層構造のものや、当該３層構造の積層体をさらに多段に積層した構造のものが利用される。

上述した薄膜太陽電池の大面積化や大量生産等に適した成膜方法として、プラズマ成膜法が知られている。プラズマ成膜法は、プラズマを用いて被処理基板の表面に成膜を行なう成膜方法であり、より具体的には、プラズマ化学気相成長（プラズマＣＶＤ）法とプラズマスパッタ法とがある。

プラズマＣＶＤ法は、原料となる物質をガス状態で被処理基板の表面に供給してプラズマ化し、これを被処理基板の表面において反応させることにより被処理基板の表面に反応物を堆積させることで成膜を行なう成膜方法である。一方、プラズマスパッタ法は、気体分子をプラズマ化させてイオンとし、これを材料ターゲットに衝突させることで材料ターゲット中に含まれる原子の叩き出しを行い、叩き出された原子を被処理基板の表面に堆積させる成膜方法である。

このうち、プラズマスパッタ法を利用するプラズマスパッタ装置は、プラズマＣＶＤ法を利用するプラズマＣＶＤ装置に比較してインライン型の生産設備への導入が比較的容易に行なえる特徴を有しているため、薄膜太陽電池の製造工程において多く導入されている。たとえば、特許文献１（特開２００１−２６８６６号公報）に開示されるように、薄膜太陽電池における電極層の形成には、インライン型のプラズマスパッタ装置が利用される場合が多い。

また、近年においては、非特許文献１（T.Goto, T.Matsuoka and T.Ohmi, "Rotation magnet sputtering: Damage-free novel magnetron sputtering using rotating helical magnet with very high target utilization" J.Vac. Sci. Technol.A 27(4), 653 (2009)）に開示されるように、プラズマスパッタ法を用いて発電層となる半導体層を被処理基板上に成膜した薄膜太陽電池とすることが検討されている。

また、特許文献２（特開２００９−３３２０６号公報）には、非晶質半導体層と微結晶半導体層との間に透明金属酸化物からなる中間層をプラズマスパッタ法を用いて設けることにより、光電変換効率の向上が図られた薄膜太陽電池とすることが提案されている。

さらに、特許文献３（特開平８−３７３１７号公報）には、薄膜太陽電池の膜欠陥検査のために、透明金属酸化物からなる裏面電極面上にシリコン酸化膜をプラズマスパッタ法により成膜することが提案されている。

このように、プラズマ成膜法は、種々の成膜工程においてその適用範囲が広がってきており、非常に重要な技術となってきている。特に、インライン型の生産設備への導入が可能なインライン型プラズマ成膜装置は、上述した薄膜太陽電池の大面積化や大量生産等に適した成膜装置として、その開発が鋭意行われている。

特開２００１−２６８６６号公報 特開２００９−３３２０６号公報 特開平８−３７３１７号公報

T.Goto, T.Matsuoka and T.Ohmi, "Rotation magnet sputtering: Damage-free novel magnetron sputtering using rotating helical magnet with very high target utilization" J.Vac. Sci. Technol.A 27(4), 653 (2009)

ところで、インライン型プラズマ成膜装置にあっては、通常、搬送ローラ上に被処理基板が載置された状態のままでプラズマ成膜処理が行なわれるため、プラズマの被処理基板の裏面側への回り込みが問題となる。ここで、プラズマの回り込みとは、成膜を行なうべき被処理基板の表面のみならず成膜を行なうことを企図していない被処理基板の裏面側にまでプラズマが達することを意味する。

図１２は、従来のインライン型プラズマ成膜装置における課題を説明するための図である。図１２に示すように、上述したプラズマの回り込みが生じた場合には、被処理基板１００の裏面側の周縁に膜１０２が形成されてしまうことになり、製品として所望の電気特性が得られない原因となってしまうといった問題や、製品としての外観が損なわれてしまうといった問題を招来することになる。たとえば、上述した薄膜太陽電池を製品として例に挙げれば、当該膜が成膜されてしまった被処理基板の裏面側の周縁部分にレーザを用いたパターニング加工において支障が生じて漏れ電流が発生してしまうことになるとともに、当該裏面が最終的に受光面となるため外観が損なわれてしまうことにもなる。

したがって、インライン型プラズマ成膜装置にあっては、プラズマの回り込みを効果的に抑制することが重要であり、当該プラズマの回り込みを効果的に抑制できなければ、歩留まりが低下してしまうことになる。

また、上述したように、近年においては、インライン型プラズマ成膜装置においてプラズマ成膜処理を行なう被処理基板の大型化が飛躍的に進んでおり、これに伴って被処理基板の搬送時における自重による撓みが顕著になってきている。当該被処理基板の撓みは、インライン型プラズマ成膜装置内において被処理基板の搬送トラブルを誘発するのみならず、成膜される膜の膜厚にばらつきが生じる原因ともなっている。

これを防止するためには、搬送ローラの数を増やすことが考えられるが、そのようにした場合には、インライン型プラズマ成膜装置の製造コストが増大するのみならず、メンテナンスに多くの時間を費やすことになってそのランニングコストが増大することにもなる。したがって、インライン型プラズマ成膜装置においては、搬送ローラの数を増やすことなく被処理基板の撓みを如何に抑制するかも重要な課題となっている。

本発明は、特に、上述したプラズマの回り込みの問題を解決すべくなされたものであり、プラズマの回り込みを効果的に抑制して被処理基板の意図しない部分に膜が成膜されることを防止することのできるインライン型プラズマ成膜装置およびこれを用いたプラズマ成膜方法を提供することを目的とする。

本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置は、被処理基板を搬送するための搬送路と、上記搬送路の下方に位置し、被処理基板の下面を支持しつつ支持した被処理基板を上記搬送路上において搬送する搬送手段と、上記搬送路上を搬送される被処理基板の上面に面するようにプラズマを生成することで被処理基板の上面に膜を成膜するプラズマ生成部と、上記搬送路の下方に位置し、上記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に膜が成膜されることを防止する成膜防止部材とを備えている。上記搬送手段は、被処理基板の搬送方向に沿って配置された複数の搬送ローラを含んでいる。上記成膜防止部材は、プラズマが生成される領域に上記搬送路を挟んで対面する領域でかつ上記搬送ローラが位置する部分を除く領域を上方から見て実質的に満たすように配置され、上記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に対面するように設けられてなる平面状の成膜防止面を少なくとも含んでいる。また、被処理基板の搬送方向と直交する方向における上記成膜防止面の幅は、被処理基板の搬送方向と直交する方向における被処理基板の幅よりも大きい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記成膜防止面が、上記搬送路上を搬送される被処理基板の下面との間の距離が０ｍｍより大きく５．０ｍｍ以下となる位置に設けらていることが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記搬送ローラの各々が、被処理基板の搬送方向と直交する方向に沿って配置された複数のローラ部を有していることが好ましく、その場合に、被処理基板の搬送方向と直交する方向における上記成膜防止面の幅が、被処理基板の搬送方向と直交する方向に沿って配置された上記ローラ部の配置間隔よりも大きいことが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記成膜防止部材が、上記成膜防止面から上記搬送路側に向けて突出して設けられ、上記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に当接して被処理基板を支持する支持突起を含んでいることが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記成膜防止面を基準とした上記支持突起の支持高さが、０ｍｍより大きく５．０ｍｍ以下であることが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記支持突起が、上記成膜防止部材に対して着脱自在に設けられることが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記支持突起が、四フッ化エチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂およびポリ塩化ビニル系樹脂からなる群から選択される一の樹脂を主原料として含んでいることが好ましい。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、上記支持突起が、上記搬送路上を搬送される被処理基板の下面と点接触または線接触可能な形状を有していることが好ましい。その場合には、たとえば上記支持突起が、半円柱形状または半球形状とされることが好適である。

上記本発明に基づくインライン型プラズマ成膜装置にあっては、被処理基板の搬送方向に沿って配置された上記搬送ローラの配置間隔をＬとし、上記支持突起の被処理基板との当接位置と当該支持突起の下流側に位置する上記搬送ローラの配置位置との間の距離をｌとした場合に、これら配置間隔Ｌおよび距離ｌが、０．３０≦ｌ／Ｌ≦０．５５の条件を充足していることが好ましい。

本発明に基づくプラズマ成膜方法は、上述したいずれかのインライン型プラズマ成膜装置を用いて被処理基板の上面に成膜を行なうことを特徴としている。

本発明によれば、プラズマの回り込みを効果的に抑制して被処理基板の意図しない部分に膜が成膜されることを防止することのできるインライン型プラズマ成膜装置およびこれを用いたプラズマ成膜方法とすることができる。

本発明の実施の形態１におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。 図１に示すインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。 本発明の実施の形態２におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。 図３に示すインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。 図３および図４に示す支持突起の拡大斜視図である。 本発明の実施の形態２に基づいた第１変形例に係るインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。 本発明の実施の形態２に基づいた第２変形例に係るインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。 本発明の実施の形態２に基づいた第３変形例に係るインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。 本発明の実施の形態２におけるインライン型プラズマ成膜装置の支持突起の他の例を示す拡大斜視図である。 本発明の実施の形態３におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態４におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。 従来のインライン型プラズマ成膜装置における課題を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態１および２においては、インライン型プラズマ成膜装置としてインライン型プラズマＣＶＤ装置に本発明を適用した場合を例示して説明を行い、以下に示す実施の形態３および４においては、インライン型プラズマ成膜装置としてインライン型プラズマスパッタ装置に本発明を適用した場合を例示して説明を行なう。なお、以下に示す各実施の形態においては、同一または共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は個別には繰り返さないこととする。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図であり、図２は、図１に示すインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。

図１に示すように、本実施の形態におけるインライン型プラズマ成膜装置は、いわゆるインライン型プラズマＣＶＤ装置（以下、単にプラズマＣＶＤ装置とも称する）である。本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ａは、チャンバ２と、搬送手段としての複数の搬送ローラ３と、プラズマ生成部としてのアノード１１およびカソード１２と、成膜防止部材５と、高周波電源１３と、整合器１４とを主として備えている。

チャンバ２は、外部の空間と処理空間とを区画するための反応容器に相当し、たとえば箱状の形状を有している。チャンバ２の相対する一対の側面のうちの一方の側面には、処理前の被処理基板１００を処理空間に搬入するためのスリット状の搬入口２ａが設けられており、上記一対の側面のうちの他方の側面には、処理後の被処理基板１００を処理空間から搬出するためのスリット状の搬出口２ｂが設けられている。また、チャンバ２の下面には、処理空間に充填された後述する材料ガスを排出するためのガス排出部２ｃが設けられている。

搬送ローラ３は、チャンバ２の内側および外側に整列して複数設けられており、これにより上述した搬入口２ａおよび搬出口２ｂを結ぶように搬送路４が構成されている。搬送路４は、被処理基板１００を搬送するための通路であり、チャンバ２を横断するように直線状に設けられている。搬送ローラ３は、搬送路４の下方に位置し、被処理基板１００の下面を支持しつつ支持した被処理基板１００を上記搬送路４上において図中矢印Ａ方向に搬送する。

ここで、図２に示すように、搬送ローラ３は、被処理基板１００の搬送方向と直交する方向に沿って配置された複数の回転コロであるローラ部３ａと、当該複数のローラ部３ａを軸支するシャフト部３ｂとを含んでおり、図示しない駆動手段によってシャフト部３ｂが回転駆動されることで被処理基板１００を搬送する。なお、これら複数のローラ部３ａとシャフト部３ｂとからなる搬送ローラ３は、被処理基板１００の搬送方向に沿って互いに平行に複数配置されている。

図１に示すように、アノード１１およびカソード１２は、チャンバ２内の所定位置において搬送路４を挟み込むように上下に配置されている。アノード１１は、平板状の電圧印加電極に相当し、搬送路４の上方にその下面が搬送路４に面するように、当該搬送路４から所定の距離をもって配置されている。カソード１２は、平板状の接地電極に相当し、搬送路４の下方にその上面が搬送路４に面するように、当該搬送路４から所定の距離をもって配置されている。

アノード１１には、材料ガスをチャンバ２内に導入するためのガス導入管１０の一端が接続されており、またアノード１１の内部には、ガス導入管１０を介して導入された材料ガスを搬送路４側に向けてシャワー状に吐出するための流路が形成されている。ガス導入管１０の他端は、図示しない材料ガスの供給源に接続されており、これにより材料ガスが、図中に示す矢印Ｂ１方向に沿ってチャンバ２内の処理空間に導入されることになる。チャンバ２内に導入された材料ガスは、チャンバ２内を充填し、その後、カソード１２の下方に位置する上述したガス排出部２ｃから図中矢印Ｂ２方向に向けて排出される。ここで、材料ガスは、被処理基板１００に成膜すべき膜の組成に応じたガスが適宜選択される。

高周波電源１３は、整合器１４を介してアノード１１に電気的に接続されている。また、上述したようにカソード１２は、接地されている。これにより、高周波電源１３および整合器１４によってアノード１１にパルス状の電圧が印加されることになり、アノード１１およびカソード１２間に放電が生じ、これらアノード１１およびカソード１２間の空間を充填する材料ガスがプラズマ化されることになる。このアノード１１およびカソード１２間に位置する空間は、プラズマが生成される領域に相当し、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の上面（成膜すべき表面に相当する）に面するようにプラズマが生成されることで、当該領域を搬送される被処理基板１００の上面に所望の膜が成膜されることになる。

図１および図２に示すように、成膜防止部材５は、搬送路４の下方であってかつカソード１２上に設けられている。成膜防止部材５は、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面（成膜することが企図されていない裏面に相当する）に膜が成膜されることを防止するための防着板に相当し、プラズマの回り込みを防止するための部材である。成膜防止部材５の材質としては、特に限定されるものではないが、本実施の形態の如くカソード１２に接触して設ける場合には、絶縁性の部材にて構成することが必要である。なお、成膜防止部材５の表面は、膜が成膜されてしまうことを防止するためにサンドブラスト加工等の荒れ加工が施されていてもよい。

より詳細には、成膜防止部材５は、プラズマが生成される領域に搬送路４を挟んで対面する領域（すなわちカソード１２の上方であって搬送路４の下方の領域）でかつ搬送ローラ３が位置する部分を除く領域を上方から見て実質的に満たすように配置されている。成膜防止部材５は、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面に対面するように設けられた平面状の上面を有しており、当該上面が、プラズマの回りこみを防止する成膜防止面５ａに相当する。

ここで、成膜防止部材５は、可能な限り上記領域を満たすような形状を有していることが好ましく、本実施の形態においては、搬送ローラ３に隣り合う部分の成膜防止部材５の端部に、当該端部がローラ部３ａおよびシャフト部３ｂの双方に沿う形状となるように突出部５ｂが設けられている。なお、突出部５ｂの上面も成膜防止面５ａとなるように、突出部５ｂが設けられていない部分の上面と当該突出部５ｂが設けられた部分の上面とが面一に連続して形成されている。

また、ローラ部３ａおよびシャフト部３ｂは、いずれも被処理基板１００の搬送のために回転動作を行なうため、成膜防止部材５とこれらローラ部３ａおよびシャフト部３ｂとは、非接触とすることが必要である。しかしながら、上述したように成膜防止部材５は、可能な限り上記領域を満たしていることが好ましいため、成膜防止部材５とローラ部３ａおよびシャフト部３ｂとの間に設けられる隙間としては、いずれの部分においても５ｍｍ以下とされていることが好ましい。

図２に示すように、成膜防止面５ａは、被処理基板１００の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）と直交する方向における幅Ｚが、当該方向における被処理基板１００の幅Ｙよりも大きく構成されている。また、上述したように、搬送ローラ３は、被処理基板１００の搬送方向と直交する方向に複数のローラ部３ａを有しており、上記成膜防止面５ａの幅Ｚは、これら隣り合うローラ部３ａの配置間隔Ｘよりも大きく構成されている。すなわち、ローラ部３ａの配置間隔Ｘ、被処理基板１００の幅Ｙ、および成膜防止面５ａの幅Ｚは、Ｘ＜Ｙ＜Ｚの条件を充足している。このように構成することにより、被処理基板１００の幅方向における撓みを防止しつつ、被処理基板１００の幅方向の端部におけるプラズマの回り込みを成膜防止面５ａによって効果的に防止することができる。

なお、上記成膜防止面５ａの幅Ｚおよび上記被処理基板１００の幅Ｙは、Ｚ≧１．０５×Ｙの条件を充足していることが好ましい。このように構成することにより、チャンバ２内の処理空間の圧力を変化させた場合に生じ得るプラズマが生成される領域の増減があった場合にも、確実にプラズマの回り込みを防止することができる。

また、図１に示すように、成膜防止面５ａは、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面との間の距離ｇが０ｍｍ＜ｇ≦５．０ｍｍとなる位置に設けられている。このように構成することにより、被処理基板１００の幅方向の端部におけるプラズマの回り込みを成膜防止面５ａによって効果的に防止することができる。ここで、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面との間の距離ｇが５．０ｍｍより大きい場合には、被処理基板１００の下面と成膜防止面５ａとの間の距離がプラズマの回りこみを防止するために不充分な大きさとなり、これらの間の隙間にプラズマが回りこんで被処理基板１００の下面への成膜を十分に防止することができなくなってしまう。また、当該距離ｇが０ｍｍとされた場合には、成膜防止面５ａに被処理基板１００の下面の全面が当接してしまうことになり、被処理基板１００の下面に傷等が生じてしまう原因となったり、これらの間の摩擦によって搬送トラブルが生じてしまう原因となったりする。

なお、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の上面と、アノード１１の下面との間の距離ｄ（図１参照）は、放電の開始電圧Ｖｓに影響を与えるため、また被処理基板１００の上面に成膜される膜の膜厚に影響を与えるため、当該距離ｄが被処理基板１００の搬送方向において一定となるように、搬送ローラ３の配置位置を設定することが好まい。この場合、プラズマ生成部としてのアノード１１およびカソード１２が位置する部分の搬送路４の下方に、被処理基板１００の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）に沿って複数の搬送ローラ３が配置されることになるが、その場合には、上記成膜防止部材５は、これら複数の搬送ローラ３の数に応じて分割されて複数の搬送ローラ３の間に配置されることになる。

以上において説明した本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ａにあっては、プラズマが生成される領域に対応する部分の搬送路４の下方の領域に、当該領域を上方から見て実質的に満たすように成膜防止部材５の成膜防止面５ａが配置されているため、当該搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面が成膜防止面５ａによって覆われることになる。そのため、被処理基板１００の下面にプラズマが回り込むことを効果的に抑制することが可能となり、被処理基板１００の下面の周縁に膜が成膜されてしまうことを防止することが可能になる。

したがって、本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ａとすることにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるプラズマＣＶＤ装置とすることができるとともに、当該プラズマＣＶＤ装置１Ａを用いてプラズマ成膜処理を行なうことにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるプラズマ成膜方法とすることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図であり、図４は、図３に示すインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。また、図５は、図３および図４に示す支持突起の拡大斜視図である。

図３および図４に示すように、本実施の形態におけるインライン型プラズマ成膜装置は、いわゆるインライン型プラズマＣＶＤ装置である。本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ｂは、上述した本発明の実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１Ａと大部分において同様の構成を有しており、成膜防止部材５の成膜防止面５ａの所定位置に支持突起６が設けられている点においてのみ相違している。

支持突起６は、成膜防止面５ａから搬送路４側に向けて突出して設けられており、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面に当接することで被処理基板１００を支持する部位である。当該支持突起６は、被処理基板１００の搬送方向に沿って被処理基板１００が撓むことを防止するためのものである。

支持突起６は、耐熱性および耐摩耗性に優れた材料であればどのような材料にて構成されてもよいが、好適には、たとえば四フッ化エチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはポリ塩化ビニル系樹脂のいずれかを主原料として含む化学的に安定な材質のものにて構成される。これら四フッ化エチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはポリ塩化ビニル系樹脂のいずれかを主原料として含むものにて支持突起６を構成すれば、チャンバ２内の処理空間に水分や炭素等の不純物が混入することが防止できるとともに、成膜される膜の支持突起６に対する付着力が弱くなるため、容易にこれを除去することができる。

ここで、四フッ化エチレン系樹脂は、その耐熱温度が約２５０℃であるとともに含水率が概ね０％であるため、支持突起６の材質として好適である。また、ポリプロピレン系樹脂は、その耐熱温度が約１００℃であるとともに含水率が概ね０％であるため、支持突起６の材質として好適である。また、ポリ塩化ビニル系樹脂は、その耐熱温度が約８０℃であるとともに含水率が概ね０％であるため、支持突起６の材質として好適である。また、耐摩耗性の観点からは、特にポリ塩化ビニル系樹脂にて支持突起６が形成されていることが好ましいが、四フッ化エチレン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂にて支持突起６が形成された場合にも十分にその利用は可能である。

また、支持突起６は、成膜防止面５ａを基準とした支持高さが０ｍｍより大きく５．０ｍｍ以下となるように構成されていることが好ましい。ここで、支持突起６の支持高さが上記範囲とされることが好ましい理由は、搬送路４上を搬送される被処理基板１００と成膜防止面５ａとの間の距離ｇ（図３参照）を考慮した場合に、当該範囲内の支持高さとすれば、搬送路４上を搬送される被処理基板１００を安定的に支持突起６によって支持できるとともに、被処理基板１００の下面へのプラズマの回り込みを成膜防止面５ａによって確実に防止できることになるためである。

ここで、図５に示すように、支持突起６は、たとえば半円柱形状を有するように構成される。このように構成した場合には、支持突起６と被処理基板１００との当接位置である接触部６ａが図示するように線状となり、支持突起６が搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面と線接触することになる。したがって、このように構成することにより、被処理基板１００が当該支持突起６に接触することで傷付くことが防止できる。

なお、支持突起６を半円柱形状とした場合には、その湾曲面が被処理基板１００の搬送方向に対峙するように支持突起６が配置されることが好ましい。このように構成すれば、被処理基板１００の搬送方向における先端面が、当該支持突起６の湾曲面によって案内されて支持突起６上を乗り越え易くなるため、搬送トラブルが生じることを防止することができる。

また、図４に示すように、支持突起６が設けられる位置としては、被処理基板１００の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）に沿って配置された搬送ローラ３の配置間隔をＬとし、支持突起６の被処理基板１００との当接位置である接触部６ａと当該支持突起６の下流側に位置する搬送ローラ３の配置位置との間の距離をｌとした場合に、これら配置間隔Ｌおよび距離ｌが、０．２０≦ｌ／Ｌ≦０．６５の条件を充足している（当該条件を充足する位置を図中において領域Ｃ１で示している）ことが好ましく、さらにこれら配置間隔Ｌおよび距離ｌが、０．３０≦ｌ／Ｌ≦０．５５の条件を充足している（当該条件を充足する位置を図中において領域Ｃ２で示している）ことがなお好ましい。このように構成することにより、被処理基板１００の搬送方向に沿った撓みを確実に防止することができる。

以上において説明した本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ｂとすることにより、上述した本発明の実施の形態１において説明した効果に加え、被処理基板１００の撓みがさらに抑制できる効果が得られる。すなわち、搬送ローラ３を被処理基板１００の搬送方向において増加させることなく、被処理基板１００の搬送方向における撓みの発生を防止でき、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の上面とアノード１１の下面との間の距離ｄ（図３参照）が被処理基板１００の搬送方向においてより確実に一定となるように構成することが可能になる。そのため、装置構成を複雑化する必要がなくなって設置コストが抑制できるメリットと、メンテナンス時の作業性が向上してランニングコストを抑制できるメリットとが得られることになる。

したがって、本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ｂとすることにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるとともに所望の膜厚の膜が成膜できる簡素な構成のプラズマＣＶＤ装置とすることができるとともに、当該プラズマＣＶＤ装置１Ｂを用いてプラズマ成膜処理を行なうことにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるとともに低コストに所望の膜厚の膜が成膜できるプラズマ成膜方法とすることができる。

なお、上述した本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置１Ｂにおいては、支持突起６が成膜防止部材５に着脱自在に取付けられるように構成されていることが好ましい。このように構成すれば、成膜条件に応じて種々の材質の支持突起６に交換してプラズマ成膜処理を行なうことが可能になるため、当該成膜条件に適した支持突起６を選択して使用することで各種の不具合の発生を未然に防止することができる。また、上記のように構成すれば、支持突起６を成膜防止部材５から取り外して支持突起６および成膜防止部材５のメンテナンス作業（すなわち、付着した膜の除去等）をそれぞれ別個に行なうことが可能になるため、特殊な薬液を使用せずとも布等によって付着した膜を除去することが可能になり、メンテナンス作業の容易化が図られる。加えて、上記のように構成すれば、支持突起６に磨耗等が生じた場合にも支持突起６のみを交換することが可能になるため、成膜防止部材５すべてを交換する必要がなくなり、コスト面での効果も得られることになる。

図６ないし図８は、本実施の形態に基づいた第１ないし第３変形例に係るインライン型プラズマ成膜装置の搬送路を上方から見た場合の平面図である。上述した本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ装置１Ｂの成膜防止面５ａに１箇所のみ支持突起６を設けた場合を例示したが、成膜防止面５ａに複数の支持突起６を設けることとしてもよい。本第１ないし第３変形例においては、成膜防止面５ａに複数の支持突起６を設ける場合のレイアウト例を示すものである。

図６に示すように、第１変形例においては、支持突起６を上記領域Ｃ２に２箇所設け、これに加えて支持突起６を上記領域Ｃ１に１箇所設けた場合を示している。また、図７に示すように、第２変形例においては、支持突起６を上記領域Ｃ２に２箇所設け、これに加えて支持突起６を上記領域Ｃ１に２箇所設けた場合を示している。さらに、図８に示すように、第３変形例においては、支持突起６を上記領域Ｃ２に３箇所設け、これに加えて支持突起６を上記領域Ｃ１に３箇所設けた場合を示している。このように、成膜防止面５ａに複数の支持突起６を設けることにより、さらなる被処理基板１００の搬送方向に沿った撓みの抑制が可能になる。なお、支持突起６の配置位置は、上記に限定されるものではなく、搬送すべき被処理基板１００の大きさや板厚、材質等に応じて適宜その配置位置を変更することが可能である。

図９は、本実施の形態におけるインライン型プラズマ成膜装置の支持突起の他の例を示す拡大斜視図である。上述した本実施の形態においては、プラズマＣＶＤ装置１Ｂの成膜防止面５ａに設けられる支持突起６として半円柱形状を有するものを利用した場合を例示したが、図９に示すように、半球形状を有するものを利用することも可能である。このように構成した場合には、支持突起６と被処理基板１００との当接位置である接触部６ａが図示するように点状となり、支持突起６が搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面と点接触することになる。したがって、このように構成することにより、被処理基板１００が当該支持突起６に接触することで傷付くことが防止できる。なお、支持突起６の形状は、上記に限定されるものではなく、どのような形状のものであってもよい。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。

図１０に示すように、本実施の形態におけるインライン型プラズマ成膜装置は、いわゆるインライン型プラズマスパッタ装置（インライン型ＤＣマグネトロンスパッタ装置（以下、単にプラズマスパッタ装置とも称する））である。本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｃは、チャンバ２と、搬送手段としての複数の搬送ローラ３と、プラズマ生成部としてのカソード２１と、材料ターゲット２８と、支持枠２９と、成膜防止部材５と、電源接続部２３とを主として備えている。ここで、チャンバ２、複数の搬送ローラ３、当該搬送ローラ３によって構成される搬送路４の構成については、上述した本発明の実施の形態１におけるプラズマＣＶＤ装置１Ａと同様の構成であるため、その詳細な説明はここでは繰り返さない。

図１０に示すように、カソード２１は、チャンバ２内の所定位置において搬送路４の上方に配置されている。カソード２１は、平板状の電圧印加電極に相当し、搬送路４の上方にその下面が搬送路４に面するように、当該搬送路４から所定の距離をもって配置されている。カソード２１は、電源接続部２３を介して図示しない直流電源に接続されている。また、カソード２１の下面には、中央磁石２２ａおよび外周磁石２２ｂが取付けられている。中央磁石２２ａは、カソード２１の下面の中央部に配設されており、外周磁石２２ｂは、当該中央磁石２２ａを囲むようにカソード２１の下面の周縁に沿って環状に配置されている。

カソード２１は、電気的に接地されたカソードシールド２４によって覆われており、当該カソードシールド２４の下方の位置には、材料ターゲット２８が取付けられている。材料ターゲット２８は、スパッタリングによりスパッタ粒子を発生させるためのものであり、被処理基板１００に成膜すべき膜の組成に応じた材料ターゲットが適宜選択される。カソードシールド２４は、絶縁体２５によって支持されてチャンバ２内に位置しており、当該カソードシールド２４には、冷却水を導入および排出するための冷却水導入管２６および冷却水排出管２７が取付けられている。冷却水導入管２６および冷却水排出管２７は、内部を流動する冷却水によってカソード２１の冷却を行なうものであり、図中矢印Ｄ１方向に沿って冷却水導入管２６から導入された冷却水は、カソード２１の冷却に使用され、その後図中矢印Ｄ２方向に沿って冷却水排出管２７から排出される。

チャンバ２の上面の所定位置には、ガス導入管２０が設けられており、当該ガス導入管２０には、図示しないガス供給源に接続されている。これにより、ガス導入管２０を介してガスが、図中に示す矢印Ｂ１方向に沿ってチャンバ２内の処理空間に導入されることになる。チャンバ２内に導入されたガスは、チャンバ２内を充填し、その後、カソード１２の下方に位置するガス排出部２ｃから図中矢印Ｂ２方向に向けて排出される。ここで、ガス導入管２０によって導入されるガスは、主としてアルゴン等の希ガスである。

カソード２１に電圧が印加された状態においては、材料ターゲット２８上に半円状の磁力線が発生し、強い発光のプラズマが材料ターゲット２８の下方でかつ搬送路４の上方の空間にドーナツ状に形成される。当該空間は、プラズマが生成される領域に相当し、これにより被処理基板１００の上面（成膜すべき表面に相当する）に面するようにプラズマが生成される。これにより、気体分子がプラズマ化されてイオンとなり、当該イオンが材料ターゲット２８に衝突することにより材料ターゲット２８中に含まれる原子がスパッタ粒子として被処理基板１００側に向けて叩き出される。そして、材料ターゲット２８から叩き出されたスパッタ粒子が、上記領域を搬送される被処理基板１００の上面に堆積することにより、所望の膜が成膜されることになる。

支持枠２９は、成膜防止部材５を支持するための平板状の部材であり、チャンバ２内の搬送路４の下方に配置されている。成膜防止部材５は、搬送路４の下方であってかつ支持枠２９上に設けられている。成膜防止部材５は、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面（成膜することが企図されていない裏面に相当する）に膜が成膜されることを防止するための防着板に相当し、プラズマの回り込みを防止するための部材である。

より詳細には、成膜防止部材５は、プラズマが生成される領域に搬送路４を挟んで対面する領域（すなわち支持枠２９の上方であって搬送路４の下方の領域）でかつ搬送ローラ３が位置する部分を除く領域を上方から見て実質的に満たすように配置されている。成膜防止部材５は、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面に対面するように設けられた平面状の上面を有しており、当該上面が、プラズマの回りこみを防止する成膜防止面５ａに相当する。

なお、成膜防止部材５の具体的な構成、形状、材質および配置位置等については、いずれも上述した本発明の実施の形態１におけるそれと同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。

また、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の上面と、材料ターゲット２８の下面との間の距離ｄ（図１０参照）は、放電の開始電圧Ｖｓに影響を与えないものの被処理基板１００の上面に成膜される膜の膜厚に影響を与えるため、当該距離ｄが被処理基板１００の搬送方向において一定となるように、搬送ローラ３の配置位置を設定することが好まい。この場合、プラズマ生成部としてのカソード２１が位置する部分の搬送路４の下方に、被処理基板１００の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）に沿って複数の搬送ローラ３が配置されることになるが、その場合には、上記成膜防止部材５は、これら複数の搬送ローラ３の数に応じて分割されて複数の搬送ローラ３の間に配置されることになる。

以上において説明した本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｃにあっては、プラズマが生成される領域に対応する部分の搬送路４の下方の領域に、当該領域を上方から見て実質的に満たすように成膜防止部材５の成膜防止面５ａが配置されているため、当該搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面が成膜防止面５ａによって覆われることになる。そのため、被処理基板１００の下面にプラズマが回り込むことを効果的に抑制することが可能となり、被処理基板１００の下面の周縁に膜が成膜されてしまうことを防止することが可能になる。

したがって、本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｃとすることにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるプラズマスパッタ装置とすることができるとともに、当該プラズマスパッタ装置１Ｃを用いてプラズマ成膜処理を行なうことにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるプラズマ成膜方法とすることができる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４におけるインライン型プラズマ成膜装置の装置構成を示す模式図である。

図１１に示すように、本実施の形態におけるインライン型プラズマ成膜装置は、いわゆるインライン型プラズマスパッタ装置（インライン型ＤＣマグネトロンスパッタ装置）である。本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｄは、上述した本発明の実施の形態３におけるプラズマスパッタ装置１Ｃと大部分において同様の構成を有しており、成膜防止部材５の成膜防止面５ａの所定位置に支持突起６が設けられている点においてのみ相違している。

支持突起６は、成膜防止面５ａから搬送路４側に向けて突出して設けられており、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の下面に当接することで被処理基板１００を支持する部位である。当該支持突起６は、被処理基板１００の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）に沿って被処理基板１００が撓むことを防止するためのものである。なお、支持突起６の具体的な構成、形状、支持高さ、材質および配置位置等については、いずれも上述した本発明の実施の形態２におけるそれと同様であるため、ここではその説明は繰り返さない。

以上において説明した本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｄとすることにより、上述した本発明の実施の形態３において説明した効果に加え、被処理基板１００の撓みがさらに抑制できる効果が得られる。すなわち、搬送ローラ３を被処理基板１００の搬送方向において増加させることなく、被処理基板１００の搬送方向における撓みの発生を防止でき、搬送路４上を搬送される被処理基板１００の上面と材料ターゲット２８の下面との間の距離ｄ（図１１参照）が被処理基板１００の搬送方向においてより確実に一定となるように構成することが可能になる。そのため、装置構成を複雑化する必要がなくなって設置コストが抑制できるメリットと、メンテナンス時の作業性が向上してランニングコストを抑制できるメリットとが得られることになる。

したがって、本実施の形態におけるプラズマスパッタ装置１Ｄとすることにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるとともに所望の膜厚の膜が成膜できる簡素な構成のプラズマスパッタ装置とすることができるとともに、当該プラズマスパッタ装置１Ｄを用いてプラズマ成膜処理を行なうことにより、被処理基板１００の意図しない部分への成膜が防止できるとともに低コストに所望の膜厚の膜が成膜できるプラズマ成膜方法とすることができる。

なお、上述した本発明の実施の形態３および４においては、インライン型ＤＣマグネトロンスパッタ装置に本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、誘電体膜等の成膜においては、通常、高周波電源を利用したインライン型ＲＦマグネトロンスパッタ装置が利用される。その場合には、電源として高周波電源を使用し、当該高周波電源とカソードとの間に整合器を設ける構成とすればよい。

以下においては、上述した本発明の実施の形態４に従ったプラズマスパッタ装置を実際に製作し、これを用いてプラズマ成膜処理を行なった場合を実施例とし、製作した上記プラズマスパッタ装置から成膜防止部材を取り除いてプラズマ成膜処理を行なった場合を比較例とし、これら実施例および比較例においてプラズマ成膜処理された被処理基板の成膜状態を確認することにより、本発明の効果を検証した検証試験の条件および結果について説明する。

実施例および比較例においては、いずれも寸法および材質ともに同様の被処理基板を使用した。被処理基板としては、厚さ４．０ｍｍの１００．０ｃｍ×１４０．０ｃｍの絶縁性基板と、厚さ１．８ｍｍの５６．０ｃｍ×９２．５ｃｍの絶縁性基板と、厚さ４．０ｍｍの５６．０ｃｍ×９２．５ｃｍの絶縁性基板との３種類を使用した。

製作したプラズマスパッタ装置における隣り合うローラ部（直径７．４ｃｍ）の配置間隔Ｘ（図２参照）は、いずれの場合も２３．０ｍｍであり、実施例における成膜防止部材の幅Ｚ（図２参照）は、いずれも１０５．０ｍｍである。また、被処理基板の幅Ｙ（図２参照）は、それぞれ１００．０ｃｍおよび５６．０ｃｍのいずれかである。

また、製作したプラズマスパッタ装置における支持突起の形状は、図５に示す如くの半円柱形状のものとし、被処理基板の搬送方向（図中に示す矢印Ａ方向）に沿った長さａを５．０ｍｍとし、当該被処理基板の搬送方向と直交する方向に沿った長さｂを３．０ｍｍとした。また、支持突起は、図４に示す如くの１箇所のみに配置し、その配置位置は、図４に示す距離ｌが１９．３ｃｍとなる位置とした。ここで、搬送ローラの配置間隔Ｌは、３８．１ｃｍであるため、上記距離ｌと配置間隔Ｌの比ｌ／Ｌは、０．５０７である。

比較例においては、いずれも被処理基板の裏面（すなわち下面）の周縁に、端部からの幅が４．０ｍｍ〜７．０ｍｍ程度の膜（図１２において符号１０２で示す如くの膜）が成膜された。当該膜が成膜された理由は、いずれもプラズマの回り込みが生じたためと推測される。

これに対し、実施例においては、いずれも被処理基板の裏面に膜が成膜されなかった。これは、上述した成膜防止部材を設置したことにより、プラズマの回り込みが防止されたためと推測される。

以上により、本発明を適用することによってプラズマの回り込みを効果的に抑制して被処理基板の意図しない部分に膜が成膜されることを防止することができることが実験的に確認された。

今回開示した上記各実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１Ａ，１Ｂ インライン型プラズマＣＶＤ装置、１Ｃ，１Ｄ インライン型プラズマスパッタ装置、２ チャンバ、２ａ 搬入口、２ｂ 搬出口、２ｃ ガス排出部、３ 搬送ローラ、３ａ ローラ部、３ｂ シャフト部、４ 搬送路、５ 成膜防止部材、５ａ 成膜防止面、５ｂ 突出部、６ 支持突起、６ａ 接触部、１０ ガス導入管、１１ アノード、１２ カソード、１３ 高周波電源、１４ 整合器、２０ ガス導入管、２１ カソード、２２ａ 中央磁石、２２ｂ 外周磁石、２３ 電源接続部、２４ カソードシールド、２５ 絶縁体、２６ 冷却水導入管、２７ 冷却水排出管、２８ 材料ターゲット、２９ 支持枠、１００ 被処理基板、１０２ 膜。

Claims (11)

1. 被処理基板を搬送するための搬送路と、
   前記搬送路の下方に位置し、被処理基板の下面を支持しつつ支持した被処理基板を前記搬送路上において搬送する搬送手段と、
   前記搬送路上を搬送される被処理基板の上面に面するようにプラズマを生成することで被処理基板の上面に膜を成膜するプラズマ生成部と、
   前記搬送路の下方に位置し、前記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に膜が成膜されることを防止する成膜防止部材とを備え、
   前記搬送手段は、被処理基板の搬送方向に沿って配置された複数の搬送ローラを含み、
   前記成膜防止部材は、プラズマが生成される領域に前記搬送路を挟んで対面する領域でかつ前記搬送ローラが位置する部分を除く領域を上方から見て実質的に満たすように配置され、前記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に対面するように設けられてなる平面状の成膜防止面を少なくとも含み、
   被処理基板の搬送方向と直交する方向における前記成膜防止面の幅が、被処理基板の搬送方向と直交する方向における被処理基板の幅よりも大きい、インライン型プラズマ成膜装置。
2. 前記成膜防止面が、前記搬送路上を搬送される被処理基板の下面との間の距離が０ｍｍより大きく５．０ｍｍ以下となる位置に設けられている、請求項１に記載のインライン型プラズマ成膜装置。
3. 前記搬送ローラの各々は、被処理基板の搬送方向と直交する方向に沿って配置された複数のローラ部を有し、
   被処理基板の搬送方向と直交する方向における前記成膜防止面の幅が、被処理基板の搬送方向と直交する方向に沿って配置された前記ローラ部の配置間隔よりも大きい、請求項１または２に記載のインライン型プラズマ成膜装置。
4. 前記成膜防止部材が、前記成膜防止面から前記搬送路側に向けて突出して設けられ、前記搬送路上を搬送される被処理基板の下面に当接して被処理基板を支持する支持突起を含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載のインライン型プラズマ成膜装置。
5. 前記成膜防止面を基準とした前記支持突起の支持高さが、０ｍｍより大きく５．０ｍｍ以下である、請求項４に記載のインライン型プラズマ成膜装置。
6. 前記支持突起が、前記成膜防止部材に対して着脱自在に設けられる、請求項４または５に記載のインライン型プラズマ成膜装置。
7. 前記支持突起が、四フッ化エチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂およびポリ塩化ビニル系樹脂からなる群から選択される一の樹脂を主原料として含んでいる、請求項４から６のいずれかに記載のインライン型プラズマ成膜装置。
8. 前記支持突起が、前記搬送路上を搬送される被処理基板の下面と点接触または線接触可能な形状を有している、請求項４から７のいずれかに記載のインライン型プラズマ成膜装置。
9. 前記支持突起が、半円柱形状または半球形状を有している、請求項８に記載のインライン型プラズマ成膜装置。
10. 被処理基板の搬送方向に沿って配置された前記搬送ローラの配置間隔をＬとし、前記支持突起の被処理基板との当接位置と当該支持突起の下流側に位置する前記搬送ローラの配置位置との間の距離をｌとした場合に、前記配置間隔Ｌおよび前記距離ｌが、０．３０≦ｌ／Ｌ≦０．５５の条件を充足している、請求項４から９のいずれかに記載のインライン型プラズマ成膜装置。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のインライン型プラズマ成膜装置を用いて被処理基板の上面に成膜を行なうことを特徴とする、プラズマ成膜方法。

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