特開 2020-204068 スパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-204068(P2020-204068A)

(43)【公開日】2020年12月24日

(54)【発明の名称】スパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステム

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/34 20060101AFI20201127BHJP

   H01L 21/673 20060101ALI20201127BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20201127BHJP

   H05H 1/46 20060101ALN20201127BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/34 J

   H01L21/68 U

   H01L21/68 A

   H05H1/46 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-111696(P2019-111696)

(22)【出願日】2019年6月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】松崎 淳介

(72)【発明者】

【氏名】太田 淳

【テーマコード（参考）】

2G084

4K029

5F131

【Ｆターム（参考）】

2G084AA04

2G084BB07

2G084BB30

2G084FF06

2G084FF22

2G084FF39

4K029AA24

4K029BA45

4K029CA05

4K029DC05

4K029DC16

4K029DC34

4K029DC35

4K029DC39

4K029JA01

4K029JA06

4K029KA02

4K029KA09

5F131AA02

5F131AA03

5F131AA34

5F131BA03

5F131CA05

5F131CA32

5F131DA22

5F131DA33

5F131DA42

5F131DB72

5F131GA05

5F131GA26

5F131GA32

5F131GA52

5F131GA66

5F131HA13

5F131HA22

5F131HA28

(57)【要約】

【課題】成膜空間内でのアーク、特に成膜対象の重量を支持する一連の部材の近傍におけるアークを抑えることを可能としたスパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステムを提供する。
【解決手段】接地電位に接続されるトレイ２１と、トレイ２１に支持された状態で基板Ｓを保持するためのサブトレイ２２と、を備える。トレイ２１は、サブトレイ２２を支持する支持部２１Ａを含む。支持部２１Ａは、サブトレイ２２を浮遊電位にするための絶縁体である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

接地電位に接続されるトレイと、
前記トレイに支持された状態で基板を保持するためのサブトレイと、を備え、
前記トレイは、前記サブトレイを支持する支持部を含み、前記支持部は、前記サブトレイを浮遊電位にするための絶縁体である
スパッタ用基板支持装置。

【請求項2】

前記支持部は、接地電位に接続された前記トレイに対する着脱が可能な絶縁部材である
請求項１に記載のスパッタ用基板支持装置。

【請求項3】

前記支持部は、前記サブトレイの厚さ方向において、前記サブトレイの一部を挟む挟持部を有し、
前記サブトレイの厚さ方向に沿う断面において、前記挟持部はコ字状を有する
請求項１または２に記載のスパッタ用基板支持装置。

【請求項4】

前記サブトレイから離間して前記サブトレイを囲む絶縁体である除電部と、
前記除電部に接続されたキャパシタと、を備え、
前記除電部は、前記サブトレイに堆積した電荷の一部を前記サブトレイが配置される成膜空間中のプラズマを介して除去する
請求項１から３のいずれか一項に記載のスパッタ用基板支持装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか一項に記載のスパッタ用基板支持装置と、
高周波電源に接続された第１ターゲットと、
直流電源に接続された第２ターゲットと、
前記第１ターゲットの被スパッタ面と、前記第２ターゲットの被スパッタ面とが露出する成膜空間を区画する真空槽と、
前記スパッタ用基板支持装置に前記真空槽を通過させる搬送部と、を備える
スパッタシステム。

【請求項6】

前記第１ターゲットの主成分と前記第２ターゲットの主成分とが、同一の材料である
請求項５に記載のスパッタシステム。

【請求項7】

前記第１ターゲットの主成分と前記第２ターゲットの主成分とは、酸化インジウムである
請求項６に記載のスパッタシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

シリコン系太陽電池が備える電極は、例えば、酸化インジウムスズなどの透明導電性酸化物によって形成されている。こうした電極は、スパッタ装置を用いて形成される。スパッタ装置は、透明導電性酸化物を主成分とするターゲットを備えている。スパッタ装置では、ターゲットに電圧が印加されることによってターゲットの近傍にプラズマが生成され、プラズマ中の正イオンがターゲットに衝突することによって、ターゲットからスパッタ粒子が弾き出される。スパッタ粒子がトレイに保持された成膜対象に到達することによって、成膜対象に透明導電性酸化物によって形成された薄膜が形成される（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１４−１７３１６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、透明導電性酸化物膜を形成する際には、ターゲットに高周波電圧を印加することが可能である。ターゲットに高周波電圧を印加した場合には、プラズマに含まれる粒子のうち、電子は高周波電圧の変動に追従することが可能である一方で、正イオンは高周波電圧の変動に追従することができない。そのため、ターゲットに対向しているトレイに対して、プラズマ中の電子が衝突する一方で、正イオンが衝突しない。これによって、トレイにはマイナスの電荷が蓄積し、結果として、トレイとトレイを取り囲む部材との間においてアークが生じる場合がある。あるいは、トレイとトレイに保持すなわち支持された成膜対象との間でアークが生じる場合がある。これら成膜空間において生じるアークは、成膜空間において形成された透明導電性酸化物の薄膜の膜質を低下や、製品不具合による歩留まりの低下を引き起こすため、成膜空間におけるアークを抑えることが求められている。

【0005】

なお、こうした課題は、スパッタ装置において形成される薄膜が、シリコン系太陽電池の電極として用いられる透明導電性酸化膜である場合に限らず、ターゲットに対して高周波電圧が印加されることによって薄膜がトレイに保持された基板に形成される場合に共通する。

【0006】

本発明は、成膜空間内でのアーク、特に成膜対象の重量を支持する一連の部材の近傍におけるアークを抑えることを可能としたスパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためのスパッタ用基板支持装置は、接地電位に接続されるトレイと、前記トレイに支持された状態で基板を保持するためのサブトレイと、を備える。前記トレイは、前記サブトレイを支持する支持部を含み、前記支持部は、前記サブトレイを浮遊電位にするための絶縁体である。

【0008】

上記課題を解決するためのスパッタシステムは、スパッタ用基板支持装置と、高周波電源に接続された第１ターゲットと、直流電源に接続された第２ターゲットと、前記第１ターゲットの被スパッタ面と、前記第２ターゲットの被スパッタ面とが露出する成膜空間を区画する真空槽と、前記スパッタ用基板支持装置に前記真空槽を通過させる搬送部と、を備える。

【0009】

上記構成によれば、接地電位に接続されたトレイに支持されるサブトレイが浮遊電位であることによって、トレイとトレイを取り囲む部材との間でのアーク、および、トレイとトレイに支持される基板との間でのアークが抑えられる。結果として、スパッタ用基板支持装置が位置する成膜空間内でのアークを抑えることが可能である。

【0010】

上記スパッタ用基板支持装置において、前記支持部は、接地電位に接続された前記トレイに対する着脱が可能な絶縁部材であってもよい。

【0011】

スパッタシステムでは、基板に対して成膜処理が行われることによって、基板を支持するサブトレイにも成膜物が堆積する。サブトレイに蓄積した成膜物がサブトレイから脱離した場合には、成膜空間にパーティクルが生じ、結果として、パーティクルによって基板が汚染される場合がある。そのため、成膜物が堆積したサブトレイは、新しいサブトレイへの交換、または、洗浄が可能であることが求められる。この点で、上記構成によれば、サブトレイを支持する支持部がトレイに対する着脱が可能であることによって、支持部とともにサブトレイもトレイに対する着脱が可能になる。これによって、サブトレイの交換や洗浄が可能になる。

【0012】

上記スパッタ用基板支持装置において、前記支持部は、前記サブトレイの厚さ方向において、前記サブトレイの一部を挟む挟持部を有し、前記サブトレイの厚さ方向に沿う断面において、前記挟持部はコ字状を有してもよい。この構成によれば、支持部がサブトレイの一部を挟むことによって、挟持部の一部に対する着膜がサブトレイによって抑えられる。これによって、支持部の絶縁性が担保されやすくなる。

【0013】

上記スパッタ用基板支持装置において、前記サブトレイから離間して前記サブトレイを囲む絶縁体である除電部と、前記除電部に接続されたキャパシタと、を備え、前記除電部は、前記サブトレイに堆積した電荷の一部を前記サブトレイが配置される成膜空間中のプラズマを介して除去してもよい。

【0014】

上記構成によれば、サブトレイに蓄積した電荷の一部が除電部によって除去されるため、接地電位に接続されたトレイとサブトレイとの間におけるアークを抑えることが可能である。これにより、スパッタ用基板支持装置が位置する成膜空間内でのアークを抑える確実性が高まる。

【0015】

上記スパッタ用基板支持装置において、前記第１ターゲットの主成分と前記第２ターゲットの主成分とが、同一の材料であってもよい。この構成によれば、第１ターゲットに対する高周波電圧の印加によって形成された第１部分と、第２ターゲットに対する直流電圧の印加によって形成された第２部分とを有した薄膜を形成することが可能である。

【0016】

上記スパッタ用基板支持装置において、前記第１ターゲットの主成分と前記第２ターゲットの主成分とは、酸化インジウムであってもよい。この構成によれば、酸化インジウム膜の形成において成膜空間でのアークが抑えられるため、アークに起因して酸化インジウム膜の膜質が低下することが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】一実施形態におけるスパッタシステムの構成を模式的に示すシステム構成図。

【図2】図１のスパッタシステムが備えるスパッタ用基板支持装置の構造を模式的に示す平面図および側面図。

【図3】図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う構造を示す断面図。

【図4】スパッタシステムの作用を説明するための作用図。

【図5】スパッタシステムの作用を説明するための作用図。

【図6】スパッタシステムの作用を説明するための作用図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１から図６を参照して、スパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステムの一実施形態を説明する。以下では、スパッタシステムの構成、スパッタ用基板支持装置の構成、および、スパッタシステムの作用を順に説明する。

【0019】

［スパッタシステムの構成］
図１を参照してスパッタシステムの構成を説明する。
図１が示すように、スパッタシステム１０は、スパッタ用基板支持装置２０、第１ターゲット１１、第２ターゲット１２、真空槽１３Ｃ、および、搬送部１４を備えている。第１ターゲット１１は、高周波電源１５に接続されている。第２ターゲット１２は、直流電源１６に接続されている。真空槽１３Ｃは、第１ターゲット１１の被スパッタ面１１Ｓと、第２ターゲット１２の被スパッタ面１２Ｓとが露出する成膜空間１３Ｓを区画する。搬送部１４は、スパッタ用基板支持装置２０に真空槽１３Ｃを通過させる。

【0020】

スパッタシステム１０は、成膜装置１３を備えている。加えて、スパッタシステム１０は、搬入装置３１、前処理装置３２、後処理装置３３、および、搬出装置３４を備えている。スパッタシステム１０において、搬入装置３１、前処理装置３２、成膜装置１３、後処理装置３３、および、搬出装置３４が、配列方向に沿って記載の順に並んでいる。スパッタシステム１０は、２つのゲートバルブ３５を備えている。２つのゲートバルブ３５のうち、一方のゲートバルブ３５が搬入装置３１と前処理装置３２との間に位置し、他方のゲートバルブ３５が後処理装置３３と搬出装置３４との間に位置している。

【0021】

搬送部１４は、搬入装置３１から搬出装置３４までにわたって配列方向に沿って延びている。搬送部１４は、スパッタ用基板支持装置２０に接した状態で、スパッタ用基板支持装置２０を配列方向に沿って搬送する。搬送部１４は、同一のタイミングにおいて、１つのスパッタ用基板支持装置２０のみを搬送してもよいし、複数のスパッタ用基板支持装置２０を搬送してもよい。搬送部１４は、スパッタ用基板支持装置２０が支持する基板をほぼ鉛直方向に沿う平面に位置させた状態で、スパッタ用基板支持装置２０を搬送する。本実施形態では、搬送部１４は、例えば、配列方向に沿って延びる支持部と、支持部上に位置する複数のローラーとを含んでいる。

【0022】

成膜装置１３は、第１カソードＣ１と第２カソードＣ２とを備えている。第１カソードＣ１は、第１ターゲット１１を含んでいる。第１カソードＣ１は、第１ターゲット１１に加えて、例えば、第１ターゲット１１に接続されるバッキングプレート、および、被スパッタ面１１Ｓに漏洩磁場を形成する磁気回路を含んでいる。第２カソードＣ２は、第２ターゲット１２を含んでいる。第２カソードＣ２は、第２ターゲット１２に加えて、例えば、第２ターゲット１２に接続されるバッキングプレート、および、被スパッタ面１２Ｓに漏洩磁場を形成する磁気回路を含んでいる。

【0023】

高周波電源１５は、第１ターゲット１１に接続されるバッキングプレートを介して第１ターゲット１１に高周波電圧を印加する。直流電源１６は、第２ターゲット１２に接続されるバッキングプレートを介して第２ターゲット１２に直流電圧を印加する。本実施形態では、高周波電源１５が第１ターゲット１１に印加する電圧の大きさは、直流電源１６が第２ターゲット１２に印加する電圧と異なっている。本実施形態では、例えば、高周波電源１５が第１ターゲット１１に印加する電圧が、直流電源１６が第２ターゲット１２に印加する電圧よりも低い。なお、高周波電源１５が第１ターゲット１１に印加する電圧の大きさは、直流電源１６が第２ターゲット１２に印加する電圧の大きさと同一であってもよい。

【0024】

成膜装置１３には、第１ターゲット１１と第２ターゲット１２とが配置され、かつ、第１ターゲット１１に印加される電圧の大きさと、第２ターゲット１２に印加される電圧の大きさとが互いに異なっている。そのため、スパッタ用基板支持装置２０が成膜装置１３を通過する際には、第１ターゲット１１の近傍に形成されたプラズマに由来する電子と、第２ターゲット１２の近傍に形成されたプラズマに起因する電子とが同時に到達するタイミングが生じる。上述したように、２つのターゲット１１，１２に印加される電圧の大きさが互いに異なるため、電圧の大きさが異なることに起因して、スパッタ用基板支持装置２０には、相対的に多くの電子が衝突する部分と、相対的に少ない電子が衝突する部分とが生じる。これにより、スパッタ用基板支持装置２０には、蓄積された電荷の量が互いに異なる部分が生じ、結果として、アークが生じやすくなる。

【0025】

第１ターゲット１１の主成分と第２ターゲット１２の主成分とは、同一の材料であってもよい。これによれば、第１ターゲット１１に対する高周波電圧の印加によって形成された第１部分と、第２ターゲット１２に対する直流電圧の印加によって形成された第２部分とを有した薄膜を形成することが可能である。

【0026】

当該材料は、酸化スズをドープした酸化インジウム（ＩＴＯ）であってよい。これにより、ＩＴＯ膜の形成において成膜空間１３Ｓでのアークが抑えられるため、アークに起因してＩＴＯ膜の膜質が低下することが抑えられる。本実施形態では、例えば、各ターゲット１１，１２が、９０質量％以上のＩＴＯを含んでいる。この場合には、スパッタシステム１０は、例えば、シリコン系太陽電池が備える電極を形成するために用いられる。

【0027】

ＩＴＯ膜のなかで基板に接する第１部分を第１ターゲット１１に対する高周波電圧の印加によって形成することによって、第１部分をターゲットに対する直流電圧の印加によって形成する場合に比べて、基板にスパッタ粒子が着弾することに起因して基板の表面における性状が変化することが抑えられる。また、第２部分を第２ターゲット１２に対する直流電圧の印加によって形成することによって、ＩＴＯ膜の全体をターゲットに対する高周波電圧の印加によって形成する場合に比べて、所定の厚さを有したＩＴＯ膜の形成に要する時間を短くすることが可能である。

【0028】

なお、第１ターゲット１１の主成分および第２ターゲット１２の主成分は、ＩＴＯ以外の材料であってもよい。例えば、各ターゲット１１，１２の主成分は、ＩＴＯ以外の導電性金属酸化物（ＴＣＯ）であってもよいし、銅やアルミニウムなどの金属であってもよい。また、第１ターゲット１１の主成分と、第２ターゲット１２の主成分とは互いに異なる材料でもよい。

【0029】

スパッタシステム１０は、各処理装置１３，３１，３２，３３，３４に接続された排気部１３Ｖ，３１Ｖ，３２Ｖ，３３Ｖ，３４Ｖを備えている。各排気部１３Ｖ，３２Ｖ，３３Ｖ，３４Ｖは、その排気部１３Ｖ，３２Ｖ，３３Ｖ，３４Ｖが接続された処理装置１３，３１，３２，３３，３４内を減圧する。

【0030】

成膜装置１３には、真空槽１３Ｃが区画する成膜空間１３Ｓ内にスパッタガスを供給するガス供給部１３Ｇが接続されている。ガス供給部１３Ｇは、成膜空間１３Ｓ内にプラズマを生成するためのスパッタガスを供給する。スパッタガスは、例えば希ガスである。なお、ガス供給部１３Ｇは、成膜空間１３Ｓ内において反応性スパッタを行うための反応性ガスをスパッタガスとともに成膜空間１３Ｓ内に供給してもよい。

【0031】

搬入装置３１は、成膜前の基板をスパッタ用基板支持装置２０とともにスパッタシステム１０内に搬入する。前処理装置３２は、成膜前の基板に対して所定の処理を行う。前処理装置３２は、例えば、成膜前の基板を加熱することによって基板から所定のガスを放出させる脱ガス処理を行う装置であってよい。後処理装置３３は、成膜後の基板に対して所定の処理を行う。搬出装置３４は、成膜後の基板をスパッタ用基板支持装置２０とともにスパッタシステム１０外に搬出する。なお、前処理装置３２、および、後処理装置３３は、基板に対して所定の処理を行う装置でなくてもよく、スパッタ用基板支持装置２０を基板とともに通過させる装置でもよい。また、スパッタシステム１０は、前処理装置３２および後処理装置３３を備えなくてもよい。

【0032】

［スパッタ用基板支持装置の構成］
図２および図３を参照して、スパッタ用基板支持装置２０の構成を説明する。図２は、スパッタ用基板支持装置２０が広がる平面と対向する方向から見たスパッタ用基板支持装置２０の平面構造を、スパッタ用基板支持装置２０の側面構造とともに示している。なお、図２には、説明の便宜上、搬送部１４が備えるローラーおよび支持部が、スパッタ用基板支持装置２０とともに図示されている。また、図２では、サブトレイが保持する基板の位置をわかりやすくする便宜上、基板にハッチングが付されている。また、図２では、サブトレイの形状を説明する便宜上、サブトレイの一部にのみ基板が図示されている。

【0033】

図２が示すように、スパッタ用基板支持装置２０は、トレイ２１とサブトレイ２２とを備えている。トレイ２１は、接地電位に接続される。サブトレイ２２は、トレイ２１に支持された状態で基板Ｓを保持するための部材である。トレイ２１は、サブトレイ２２を支持する支持部２１Ａを含んでいる。支持部２１Ａは、サブトレイ２２を浮遊電位にするための絶縁体である。なお、トレイ２１およびサブトレイ２２が、成膜対象である基板Ｓの重量を支持する一連の部材である。

【0034】

スパッタ用基板支持装置２０によれば、接地電位に接続されたトレイ２１に支持されるサブトレイ２２が浮遊電位であることによって、トレイ２１とトレイ２１を取り囲む部材との間でのアーク、および、トレイ２１とトレイ２１に支持される基板Ｓとの間でのアークが抑えられる。結果として、スパッタ用基板支持装置２０が位置する成膜空間１３Ｓ内でのアークを抑えることが可能である。

【0035】

トレイ２１は、本体部２１Ｂを備えている。本体部２１Ｂは、金属製の板部材である。本体部２１Ｂは、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、および、チタンなどによって形成される。成膜空間１３Ｓ内において、本体部２１Ｂは、鉛直方向における両端部において、本体部２１Ｂを支持する部材に接している。上述した搬送部１４は、複数のローラー１４Ｒと、ローラー１４Ｒが回転可能な状態でローラー１４Ｒを支持する支持部１４Ｓとを備えている。例えば、ローラー１４Ｒと支持部１４Ｓとは金属製であり、かつ、支持部１４Ｓは、接地電位に接続された真空槽１３Ｃに接続されている。本体部２１Ｂは、鉛直方向での下端において、ローラー１４Ｒに接し、これによってトレイ２１は接地電位に接続されている。なお、本体部２１Ｂは、鉛直方向の上端において、上述した配列方向に沿う移動が可能な状態で支持部に支持されてもよい。

【0036】

本実施形態において、サブトレイ２２は、トレイ２１が広がる平面と対向する方向から見て、複数の貫通孔２２Ａを取り囲む正方格子状を有している。サブトレイ２２は、複数の貫通孔２２Ａを取り囲む正方格子状を有したリブ２２Ｒを備えている。各貫通孔２２Ａは、リブ２２Ｒの一部によって全周を取り囲まれている。サブトレイ２２には、１つの貫通孔２２Ａを１つの基板Ｓによって覆うように基板Ｓが配置される。リブ２２Ｒの厚さは、サブトレイ２２に配置される基板Ｓの厚さよりも厚い。そのため、リブ２２Ｒは、サブトレイ２２に配置された各基板Ｓが、その基板Ｓが隣り合う基板Ｓに接することを抑える。

【0037】

このように、サブトレイ２２は、一度に複数の基板Ｓを支持することが可能である。しかしながら、サブトレイ２２は、一度に１つの基板Ｓのみを支持することが可能な形状および大きさを有してもよい。

【0038】

サブトレイ２２は、トレイ２１の本体部２１Ｂと同様、金属製である。サブトレイ２２は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、および、チタンなどによって形成される。サブトレイ２２を形成する材料は、トレイ２１を形成する材料と同じであってもよいし、トレイ２１を形成する材料と異なってもよい。

【0039】

トレイ２１は、複数の支持部２１Ａを備えている。トレイ２１が広がる平面と対向する方向から見て、複数の支持部２１Ａは、サブトレイ２２によって囲まれる領域内に分散して配置されている。また、サブトレイ２２の四隅の各々には、支持部２１Ａが１つずつ配置されている。上述したように、支持部２１Ａは絶縁体である。支持部２１Ａは、例えば、セラミックス、および、合成樹脂などによって形成される。セラミックスは、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、および、ジルコニア（ＺｒＯ_２）などであってよい。合成樹脂は、例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、および、ポリイミドなどであってよい。

【0040】

支持部２１Ａを形成する材料の体積固有抵抗（体積抵抗率）は、本体部２１Ｂを形成する材料の体積固有抵抗、および、サブトレイ２２を形成する材料の体積固有抵抗よりも高い。先に例示した材料での体積固有抵抗は、アルミナにおいて１×１０^１４Ω・ｃｍ以上であり、ジルコニアにおいて１×１０^１２Ω・ｃｍ以上である。また、体積固有抵抗は、ＰＥＥＫにおいて４．９×１０^１６Ω・ｃｍであり、ＰＴＦＥにおいて１×１０^１８Ω・ｃｍ以上であり、ＰＰＳにおいて１×１０^１６Ω・ｃｍであり、ポリイミドにおいて１×１０^１３Ω・ｃｍである。

【0041】

なお、本体部２１Ｂを形成する材料、および、サブトレイ２２を形成する材料として先に例示した材料での体積固有抵抗は、以下に列挙する通りである。体積固有抵抗は、アルミニウムにおいて２．８×１０^−６Ω・ｃｍであり、ステンレス鋼の一例であるＳＵＳ３０４において７２×１０^−６Ω・ｃｍであり、チタンにおいて５３×１０^−６Ω・ｃｍである。このように、トレイ２１を形成する材料での体積固有抵抗、および、サブトレイ２２を形成する材料での体積固有抵抗は、支持部２１Ａを形成する材料での体積固有抵抗よりも大幅に小さい。

【0042】

上述したように、スパッタ用基板支持装置２０は、シリコン系太陽電池が備える透明電極を形成するためのスパッタシステム１０に適用されることがある。この場合には、サブトレイ２２に配置される基板Ｓは、結晶化したシリコン層、および、アモルファス状のシリコン層の少なくとも一方を含む。シリコン層の体積固有抵抗は、１Ω・ｃｍ以上１０Ω・ｃｍ以下である。シリコン層の体積固有抵抗は、本体部２１Ｂを形成する材料での体積固有抵抗、および、サブトレイ２２を形成する材料での体積固有抵抗よりも大幅に高い。

【0043】

支持部２１Ａの形成に用いられる材料での耐電圧（絶縁耐力）は、アルミナにおいて１４ｋＶ／ｍｍであり、ジルコニアにおいて１１ｋＶ／ｍｍである。また、耐電圧は、ＰＥＥＫにおいて１９ｋＶ／ｍｍであり、ＰＴＦＥにおいて１９ｋＶ／ｍｍであり、ＰＰＳにおいて１２ｋＶ／ｍｍであり、ポリイミドにおいて２２ｋＶ／ｍｍである。

【0044】

スパッタ用基板支持装置２０は、除電部２３をさらに備えている。除電部２３は、トレイ２１が広がる平面と対向する方向から見て、サブトレイ２２を取り囲む枠状を有している。除電部２３は、サブトレイ２２から離間している。除電部２３は、絶縁体である。除電部２３を形成する材料は、支持部２１Ａを形成することが可能な材料であってよい。すなわち、除電部２３は、例えば、セラミックス、および、合成樹脂などによって形成される。セラミックスは、例えば、アルミナ、および、ジルコニアなどであってよい。合成樹脂は、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、および、ポリイミドなどであってよい。除電部２３を形成する材料は、支持部２１Ａを形成する材料と同じであってもよいし、支持部２１Ａを形成する材料と異なってもよい。

【0045】

除電部２３はキャパシタＣに接続されている。キャパシタＣは、除電部２３に配置され、これによって除電部２３とともにスパッタ用基板支持装置２０の一部としてスパッタシステム１０内を移動可能であってもよい。あるいは、キャパシタＣはスパッタシステム１０の内部または外部に固定され、かつ、除電部２３に接続されていてもよい。なお、除電部２３は、サブトレイ２２と同様、図示されない支持部によって、トレイ２１に支持されている。除電部２３を支持する支持部も、トレイ２１が備えている。これにより、除電部２３は、除電部２３の厚さ方向において、トレイ２１から離間している。除電部２３を支持する支持部は、サブトレイ２２を支持する支持部２１Ａ、および、除電部２３と同等の絶縁性を有している。

【0046】

基板Ｓに対する成膜処理が行われている間、スパッタ用基板支持装置２０は、スパッタガスから生成されたプラズマに曝される。プラズマは、正イオンおよび電子を含んでいる。第２ターゲット１２には高周波電圧が印加されているため、高周波電圧の変動に追従可能な大きさを有する電子は、高周波電圧の変動に応じてスパッタ用基板支持装置２０に衝突する。一方で、正イオンは、高周波電圧の変動に追従可能な大きさを有しない。そのため、スパッタ用基板支持装置２０には、マイナスの電荷が蓄積する。

【0047】

スパッタ用基板支持装置２０のなかで、除電部２３はキャパシタＣに接続されているため、除電部２３は、除電部２３に蓄積した電荷をキャパシタＣに逃がすことが可能である。これにより、サブトレイ２２と除電部２３との間には電位差が生じるため、サブトレイ２２に蓄積した電荷がプラズマを通じて除電部２３に逃がされる。すなわち、除電部２３は、サブトレイ２２に蓄積した電荷の一部をサブトレイ２２が配置される成膜空間１３Ｓ中のプラズマを介して除去することが可能である。このように、サブトレイ２２を取り囲む除電部２３によれば、サブトレイ２２に蓄積した電荷が除電部２３を通じてキャパシタＣに逃がされることによって、サブトレイ２２とトレイ２１との間においてアークが生じることがより抑えられる。

【0048】

図３は、スパッタ用基板支持装置２０のなかで、１つの支持部２１Ａを含む部分の断面構造を示している。図３は、図２のＩＩＩ‐ＩＩＩ線に沿う断面構造を示している。
図３が示すように、本体部２１Ｂは、貫通孔２１Ｂ１を有している。貫通孔２１Ｂ１は、本体部２１Ｂの厚さ方向に沿って本体部２１Ｂを貫通している。貫通孔２１Ｂ１は、サブトレイ２２をトレイ２１に取り付けるために用いられる。サブトレイ２２は、貫通孔２２Ｂを有している。貫通孔２２Ｂは、サブトレイ２２の厚さ方向に沿ってサブトレイ２２を貫通している。貫通孔２２Ｂは、サブトレイ２２をトレイ２１に取り付けるために用いられる。サブトレイ２２がトレイ２１に取り付けられた場合に、サブトレイ２２の厚さ方向から見て、サブトレイ２２の貫通孔２２Ｂと、トレイ２１の貫通孔２１Ｂ１とが重なっている。

【0049】

支持部２１Ａは、接地電位に接続されたトレイ２１に対する着脱が可能な絶縁部材である。スパッタシステム１０では、基板Ｓに対して成膜処理が行われることによって、基板Ｓを支持するサブトレイ２２にも成膜物が堆積する。サブトレイ２２に蓄積した成膜物がサブトレイ２２から脱離した場合には、成膜空間１３Ｓにパーティクルが生じ、結果として、パーティクルによって基板Ｓが汚染される場合がある。そのため、成膜物が堆積したサブトレイ２２は、新しいサブトレイ２２への交換、または、洗浄が可能であることが求められる。この点で、サブトレイ２２を支持する支持部２１Ａがトレイ２１に対する着脱が可能であることによって、支持部２１Ａとともにサブトレイ２２もトレイ２１に対する着脱が可能になる。これによって、サブトレイ２２の交換や洗浄が可能になる。

【0050】

本実施形態では、支持部２１Ａは、固定リング２１Ａ１と固定ピン２１Ａ２とを備えている。固定リング２１Ａ１は、トレイ２１の厚さ方向において、トレイ２１とサブトレイ２２との間に位置するように、本体部２１Ｂに固定される。固定リング２１Ａ１は、トレイ２１の厚さ方向から見て、本体部２１Ｂの貫通孔２１Ｂ１と固定リング２１Ａ１の孔とが重なるように、本体部２１Ｂに固定される。トレイ２１の厚さ方向から見て、固定リング２１Ａ１は、サブトレイ２２に向けて本体部２１Ｂよりも突き出ている。

【0051】

サブトレイ２２は、サブトレイ２２の貫通孔２２Ｂが固定リング２１Ａ１上に位置するように、トレイ２１に重ねられる。上述したように、固定リング２１Ａ１は、サブトレイ２２に向けて本体部２１Ｂよりも突き出ているため、固定リング２１Ａ１が突き出た距離Ｄの分だけ、サブトレイ２２の厚さ方向から見て、サブトレイ２２は本体部２１Ｂから離間する。サブトレイ２２の厚さ方向から見て、本体部２１Ｂとサブトレイ２２との間の距離Ｄは、例えば２ミリである。この距離Ｄは、パッシェンの法則に基づいて決めることができる。

【0052】

固定リング２１Ａ１と固定ピン２１Ａ２とは、サブトレイ２２の厚さ方向において、サブトレイ２２の一部を挟む挟持部を構成している。サブトレイ２２の厚さ方向に沿う断面において、挟持部はコ字状を有している。

【0053】

固定ピン２１Ａ２は、サブトレイ２２の厚さ方向から見て、サブトレイ２２の貫通孔２２Ｂ、および、当該貫通孔２１Ｂ１に重なる固定リング２１Ａ１の孔に通される。これにより、固定ピン２１Ａ２は、その固定ピン２１Ａ２が通された固定リング２１Ａ１とともに、サブトレイ２２をトレイ２１に固定する。なお、支持部２１Ａをトレイ２１から取り外す場合には、まず、固定リング２１Ａ１に固定された固定ピン２１Ａ２を取り外す。次いで、トレイ２１からサブトレイ２２を取り外した後に、固定リング２１Ａ１をトレイ２１から取り外す。

【0054】

固定リング２１Ａ１が本体部２１Ｂより突き出ているため、固定リング２１Ａ１が本体部２１Ｂから突き出た距離は空間距離として、電気的絶縁をもたらしている。ここで、固定リング２１Ａ１におけるサブトレイ２２から本体部２１Ｂに至る表面、特に最短距離となる表面経路については、沿面距離と呼ばれる電気的絶縁機能をも果たしている。つまり空間距離と沿面距離の双方が確保されてサブトレイ２２と本体部２１Ｂは求める絶縁性能を得られる。

【0055】

しかし、スパッタ粒子に晒される成膜装置１３においては、成膜空間１３Ｓに露出した部分が成膜されてしまうことから、固定リング２１Ａ１におけるサブトレイ２２から本体部２１Ｂに至る表面、つまり沿面距離を成す部分についても成膜される場合がある。この膜が導電性であれば、当然絶縁性能は成膜されるに応じて劣化し、最終的には沿面放電により絶縁破壊、つまりアークが発生する。

【0056】

そこで、固定ピン２１Ａ２と固定リング２１Ａ１とは、サブトレイ２２の厚さ方向においてサブトレイ２２の一部を挟み込む構造を有する。そのため、本体部２１Ｂとの距離を保ち、かつ、固定ピン２１Ａ２によって挟まれた構造物、すなわちサブトレイ２２の一部は、同時にスパッタ粒子が固定リング２１Ａ１の沿面部に着弾することを阻害する機能を兼ねている。これにより、サブトレイ２２の一部は、沿面部への汚染、すなわちスパッタ粒子の着弾による着膜現象を防ぐため、絶縁性能が劣化しない機能を果たす。

【0057】

本実施形態では、上部投影視において固定ピン２１Ａ２と固定リング２１Ａ１は同一となる、具体的には同一円形形状を有しているが、上記機能を果たすのであれば特にその形状に制限はない。これらの形状は、スパッタ粒子の飛行指向性などに従って設計することが可能である。なお、支持部２１Ａに汎用性を持たせたい場合や、スパッタ粒子が散乱して飛行する場合などであれば、支持部２１Ａが、固定ピン２１Ａ２の上部投影視が固定リング２１Ａ１の投影視よりも大きい形状を有することが好ましい。

【0058】

このように、サブトレイ２２は、絶縁部材である支持部２１Ａによって、本体部２１Ｂから離間した状態でトレイ２１に固定される。そのため、トレイ２１は接地電位に接続される一方で、サブトレイ２２は浮遊電位である。

【0059】

［スパッタシステムの作用］
図４から図６を参照して、スパッタシステム１０の作用を説明する。
図４が示すように、スパッタ用基板支持装置２０では、接地電位に接続されたトレイ２１によって、浮遊電位のサブトレイ２２が支持されている。スパッタ用基板支持装置２０が成膜空間１３Ｓ内に配置されている間において、プラズマＰ中の正イオンＩは、第２ターゲット１２に印加される高周波電圧の変動に追従することができない。そのため、正イオンＩは、サブトレイ２２に到達しにくい。一方で、プラズマＰ中の電子Ｅは、第２ターゲット１２に印加される高周波電圧の変動に追従し、これによって、電子Ｅがサブトレイ２２に到達する。そのため、サブトレイ２２には、電子Ｅに起因するマイナスの電荷が蓄積する。

【0060】

しかしながら、サブトレイ２２は、サブトレイ２２の近傍に位置し、かつ、接地電位に接続されたトレイ２１に支持されている。これによって、サブトレイ２２に蓄積したマイナスの電荷は、スパッタ用基板支持装置２０の近傍に位置し、かつ、接地電位に接続された真空槽１３Ｃと、トレイ２１との双方に逃がされる。結果として、サブトレイ２２がトレイ２１によって支持されない場合に比べて、スパッタ用基板支持装置２０に蓄積したマイナスの電荷が、真空槽１３Ｃに対して集中することによって、アークが生じることが抑えられる。なお、スパッタ用基板支持装置２０に蓄積した電荷が逃がされる部材として真空槽１３Ｃを例示したが、電荷が逃がされる部材は、スパッタ用基板支持装置２０の近傍に位置し、かつ、接地電位に接続された部材であって、真空槽１３Ｃ以外の部材である場合もある。

【0061】

これに対して、図５が示す例では、トレイＴがキャパシタＣに接続され、トレイＴが浮遊電位である。基板Ｓは、トレイＴに支持されている。この場合には、プラズマＰ中の正イオンＩは、上述したようにトレイＴに到達しにくい。一方で、トレイＴには、電子Ｅに起因するマイナスの電荷が蓄積する。結果として、トレイＴとトレイＴの周りに位置する真空槽１３Ｃとの間において、アークＡＲが生じてしまう。

【0062】

また、図６が示す例では、トレイＴが接地電位に接続されている。基板Ｓは、トレイＴに支持されている。この場合には、トレイＴに到達した電子Ｅに起因するマイナスの電荷は、トレイＴが接地電位に接続されていることによって除電される。そのため、トレイＴと真空槽１３Ｃとの間におけるアークは抑えられる。一方で、トレイＴに支持された基板Ｓは、トレイＴよりも高い抵抗を有するため、基板Ｓには、基板Ｓに到達した電子Ｅに起因するマイナスの電荷が蓄積する。結果として、トレイＴと基板Ｓとの間において、アークＡＲが生じてしまう。

【0063】

以上説明したように、スパッタ用基板支持装置、および、スパッタシステムの一実施形態によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）接地電位に接続されたトレイ２１に支持されるサブトレイ２２が浮遊電位であることによって、トレイ２１とトレイ２１を取り囲む部材との間でのアーク、および、トレイ２１とトレイ２１に支持される基板Ｓとの間でのアークが抑えられる。結果として、スパッタ用基板支持装置２０が位置する成膜空間１３Ｓ内でのアークを抑えることが可能である。

【0064】

（２）サブトレイ２２を支持する支持部２１Ａがトレイ２１に対する着脱が可能であることによって、支持部２１Ａとともにサブトレイ２２もトレイ２１に対する着脱が可能になる。これによって、サブトレイ２２の交換や洗浄が可能になる。

【0065】

（３）支持部２１Ａがサブトレイ２２の一部を挟むことによって、挟持部の一部に対する着膜がサブトレイ２２によって抑えられる。これによって、支持部２１Ａの絶縁性が担保されやすくなる。

【0066】

（４）サブトレイ２２に蓄積した電荷の一部が除電部２３によって除去されるため、接地電位に接続されたトレイ２１とサブトレイ２２との間におけるアークを抑えることが可能である。これにより、スパッタ用基板支持装置２０が位置する成膜空間１３Ｓ内でのアークを抑える確実性が高まる。

【0067】

（５）第１ターゲット１１に対する高周波電圧の印加によって形成された第１部分と、第２ターゲット１２に対する直流電圧の印加によって形成された第２部分とを有した薄膜を形成することが可能である。

【0068】

（６）ＩＴＯ膜の形成において成膜空間１３Ｓでのアークが抑えられるため、アークに起因して酸化インジウム膜の膜質が低下することが抑えられる。

【0069】

なお、上述した実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［処理装置］
・スパッタシステム１０は、搬入装置３１および搬出装置３４の機能を有した１つの搬出入装置を備えてもよい。この場合には、搬送部１４は、搬出入装置から成膜装置１３にスパッタ用基板支持装置２０を搬送することと、成膜装置１３から搬出入装置にスパッタ用基板支持装置２０を搬送することとが可能であればよい。

【0070】

［除電部］
・スパッタ用基板支持装置２０は、除電部２３を備えなくてもよい。この場合であっても、スパッタ用基板支持装置２０が、トレイ２１とサブトレイ２２とを備え、トレイ２１が有する支持部２１Ａによってサブトレイ２２が支持されていれば、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

【0071】

［支持部］
・トレイ２１に対する支持部２１Ａの取り付けが可能である一方で、トレイ２１からの支持部２１Ａの取り外しができなくてもよい。この場合であっても、サブトレイ２２はトレイ２１が有する支持部２１Ａによって支持されることから、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

【0072】

・支持部２１Ａは、固定リング２１Ａ１と固定ピン２１Ａ２とを備える構成に限らない。支持部２１Ａは、例えば、サブトレイ２２の縁を支持する枠状を有してもよい。この場合には、支持部２１Ａは、本体部２１Ｂとサブトレイ２２との間に位置して、サブトレイ２２の縁を支持する。また、支持部２１Ａは、例えば、本体部２１Ｂとサブトレイ２２との間に位置する板部材であってもよい。いずれの場合であっても、上述した（１）に準じた効果を得ることはできる。

【符号の説明】

【0073】

１０…スパッタシステム、１１…第１ターゲット、１１Ｓ，１２Ｓ…被スパッタ面、１２…第２ターゲット、１３…成膜装置、１３Ｃ…真空槽、１３Ｇ…ガス供給部、１３Ｓ…成膜空間、１３Ｖ，３１Ｖ，３２Ｖ，３３Ｖ，３４Ｖ…排気部、１４…搬送部、１４Ｒ…ローラー、１４Ｓ，２１Ａ…支持部、１５…高周波電源、１６…直流電源、２０…スパッタ用基板支持装置、２１…トレイ、２１Ａ１…固定リング、２１Ａ２…固定ピン、２１Ｂ…本体部、２１Ｂ１，２２Ａ，２２Ｂ…貫通孔、２２…サブトレイ、２２Ｒ…リブ、２３…除電部、３１…搬入装置、３２…前処理装置、３３…後処理装置、３４…搬出装置、３５…ゲートバルブ、Ｃ…キャパシタ、Ｃ１…第１カソード、Ｃ２…第２カソード、Ｅ…電子、Ｉ…正イオン、Ｐ…プラズマ、Ｓ…基板、Ｔ…トレイ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】