JP2009144193A

JP2009144193A - プラズマ処理装置の清掃方法、プラズマ処理装置の清掃用基板、及び太陽電池の生産方法

Info

Publication number: JP2009144193A
Application number: JP2007321989A
Authority: JP
Inventors: Eishiro Sasagawa; 英四郎笹川; Yoshiaki Takeuchi; 良昭竹内
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-12-13
Filing date: 2007-12-13
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】パーティクルの集塵を有効に行うことのできる、清掃用基板、プラズマ処理装置の清掃方法を提供する。
【解決手段】処理室内で用いられ、前記処理室内にプラズマが発生した時に帯電して前記処理室内のパーティクルを吸着するプラズマ処理装置の清掃用基板であって、誘電体基板と、前記誘電体基板の片面上に形成された金属膜と、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、プラズマ処理装置の清掃方法に関する。また、本発明は、太陽電池に関し、特に発電層を製膜で作成する薄膜系太陽電池に関する。

製膜やエッチングを行うための装置として、プラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、真空容器により形成される処理室と、処理室内に配置されプラズマを発生させるための対になった放電電極と対向電極を備えている。プラズマ処理時には、処理室内に処理対象基板が搬入され、対向電極上に対象基板が設置され、プラズマ発生用のガスが供給されるとともに、対になった電極間に高周波電圧が印加される。これにより、処理室内にプラズマが発生する。発生したプラズマにより、処理対象基板に対して製膜や処理基板の膜のエッチングなどの処理がなされる。

プラズマ処理装置において、処理室内に不純物（以下、パーティクルと記載する）が存在すると、処理対象基板にパーティクルが付着することが考えられる。製膜処理であれば、製膜された膜にパーティクルが入り込み、後で膜剥離や電気特性の局部変化が生じることがある。エッチング処理であれば、パーティクルによりエッチングされずに残留箇所が生じることがある。このように、パーティクルが処理対象基板に付着することにより、処理対象基板の特性や品質が落ちてしまう可能性がある。従って、処理室内で処理基板上へ落下したり処理室内で浮遊やしやすいパーティクルは、極力除去されることが望ましい。

基板に対して製膜を行うプラズマ処理装置であるプラズマＣＶＤ装置に関して、パーティクルの発生原因となる処理室内部の付着膜や粉を除去するために、セルフクリーニングを行うことが知られている。プラズマＣＶＤ装置では、シリコン膜などの製膜時に、製膜室内における処理対象基板以外の構成部材（例えば放電電極）に対しても、製膜が行われてしまう。製膜処理を繰り返すことで、構成部材に製膜された膜が厚く堆積して剥がれ落ちると、パーティクルが発生し、処理対象基板に付着する可能性がある。処理対象基板に付着したパーティクルは、製膜中に取り込まれると製膜後の膜剥離や膜の品質低下を引き起こす可能性がある。セルフクリーニングは、このような製膜室内の余分な箇所に製膜された膜をエッチングして除去するために行われる。セルフクリーニング時には、製膜用のガスとは別にセルフクリーニング用のガスが製膜室内に供給される。そして、セルフクリーニング用ガスのプラズマを発生させることによって、製膜室内の余分な箇所に堆積した膜や粉がエッチングされる。例えば、プラズマＣＶＤ装置がシリコン膜の製膜に用いられる場合、ＮＦ_３などのフッ素含有ガスをクリーニング用のガスとして用いることができる。この場合、フッ素含有ガスにプラズマにより、フッ素ラジカルが発生し、製膜室内の余分な箇所に堆積したシリコン膜がエッチング除去される。

クリーニング時にダミー基板を使用することに関する技術が、特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された技術は、セルフクリーニング時に製膜室内に配置される導電性のダミー基板に関する技術である。導電性のダミー基板を配置することによって、セルフクリーニング時における電極間距離が製膜時用の基板設置時と同様に均一化され、製膜時用の基板を使用しないクリーニングガスのもとでもプラズマが均一化される。ここで、ダミー基板の周囲にスリットを設けることで、熱などによる変形を抑制できる。但し、このダミー基板はクリーニングガスのプラズマを均一化させるために用いられるものであり、スリットも変形抑制のために設けられるものである。すなわち、特許文献１に記載された技術は、セルフクリーニングに関する技術ではあるものの、処理室内部に残留したパーティクルを有効に除去するための技術ではない。すなわち、清掃用基板に関するものではない。

一方、特許文献２には、エッチング装置のクリーニング方法が記載されている。このエッチング装置のクリーニング方法では、電極上に堆積されたパーティクルを清掃するために、絶縁物ウエハ又は絶縁膜付きウエハが電極上におかれる。ウエハなどの基板を配置した状態で、製膜室内にプラズマを発生させると、その基板が直接プラズマにさらされ、プラズマ中のイオン、電子などにより帯電する。プラズマ中で基板などが帯電することは、例えば特許文献３などにも記載されている。帯電した絶縁物ウエハ又は絶縁膜付きウエハの静電力によって、パーティクルが絶縁物ウエハ又は絶縁膜ウエハの裏面に吸着する。このウエハを電極から運び去ることにより、電極からパーティクルが除去される。

特開２００４−１１１５５８号公報特開平６−１７３０４１号公報特開平５−２１６００１号公報

プラズマＣＶＤ装置においては、製膜とセルフクリーニングを繰り返すことにより、基板を載せる電極（基板テーブル）の表面や、放電電極表面にパーティクルが付着して成長することがある。このようなパーティクルが製膜基板の製膜面に落下したり付着して膜中に取り込まれると、製膜後の膜剥離や膜の品質低下を引き起こす可能性がある。また、セルフクリーニング用のガスとして、フッ素含有ガスを用いた場合などには、フッ化物による硬い膜が製膜室内に成長したりすることがある。このような硬い膜が処理対象基板を載せる基板テーブル（対向電極）上に成長すると、処理対象基板が傷つく場合がある。処理対象基板が太陽電池であれば、入射光を遮ったり、基板強度を低下させる場合があり、太陽電池の品質低下を招くことがある。さらには、また、セルフクリーニングによる製膜室内の清掃には限界があり、少しずつセルフクリーニングで除去出来ない残留膜が増加するため、いずれは定期的に製膜室を大気圧下に戻して開放し、製膜室内の主要構成部品を洗浄や清掃する必要がある。このとき、製膜室内部の温度を低下させて大気圧下に戻して、洗浄や清掃の後に再度真空引きして製膜室内の温度を所定温度へ昇温するために長い時間を要するので、生産性を大きく低化させる要因となる。

一方、特許文献２に記載されるように、絶縁膜付きウエハーを帯電させれば、静電引力によりパーティクルを吸着できると考えられる。しかし、絶縁膜だけではウエハー表面での静電分極が小さく、浮遊するパーティクルを集める実質的な集塵効果を得ることが難しい。発明者らは、絶縁膜付きウエハに対応するものとして、ガラス基板上にアモルファスシリコン膜の形成された基板や、ガラス基板上にＴＣＯ（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｏｘｉｄｅ：透明導電膜）及びアモルファスシリコン膜を堆積させた基板を用い、パーティクル集塵が有効に行えるかどうかを確認したが、これらの基板によってパーティクルの集塵はほとんど行われなかった。すなわち、絶縁膜だけでは静電分極が小さく、実質的な集塵効果を得ることが難しいものと考えられる。

従って、本発明の目的は、パーティクルの集塵を有効に行うことのできる、清掃用基板と、プラズマ処理装置の清掃方法を提供することにある。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明のプラズマ処理装置の清掃用基板は、減圧雰囲気でプラズマを利用して処理を行う処理室（６）内で用いられ、処理室（６）内でプラズマを発生させた時に帯電することにより前記処理室（６）内のパーティクルを付着するプラズマ処理装置の清掃用基板である。この清掃用基板は、誘電体基板基板（８１）と、誘電体基板（８１）の片面上に形成された金属膜（８４）と、を具備することを特徴とする。

この清掃用基板を用いれば、処理室（６）内にプラズマを発生させたときに、プラズマから清掃用基板に対してイオン衝撃が加わる。イオン衝撃により、清掃用基板では、誘電体基板（８１）側がプラスに帯電し、金属膜（８４）側がマイナスになるように帯電する。誘電体基板（８１）は、金属膜（８４）が設けられていなくとも、プラズマ雰囲気下に曝されるとプラスに帯電し易い性質を持っている。一方、金属膜（８４）は、プラズマ雰囲気下に曝されると、マイナスに帯電し易い性質をもっている。誘電体基板（８１）のプラスへの帯電と、金属膜（８４）のマイナスへの帯電の相乗効果により、誘電体基板（８１）は、より強くプラスに帯電し易くなる。一方、金属膜（８４）は、マイナスに帯電するものの、周囲のプラズマや誘電体膜（８３）等との間で電子のやり取りが行われ、電気的に中和される。その結果、清掃用基板全体としては、特許文献２の誘電体のみの場合と比較して、より強くプラス側に帯電し、静電分極される。これにより、処理室（６）内のパーティクルは、より強い静電引力によって清掃用基板にひきつけられ、付着される。パーティクルを付着した清掃用基板を処理室（６）から搬出することで、処理室（６）内の清掃用基板周辺のパーティクルが効果的に除去される。

既述の特許文献１には、セルフクリーニング時に、導電性のダミー基板を製膜室内に配置することが記載されている。しかし、プラズマを安定化させるもので、基板を帯電させてパーティクルを付着させることについての記載はない。また、導電性のダミー基板を用いて清掃を行おうとしても、ダミー基板は全体が導電性を示すため、ほとんど帯電することはないので、有効にパーティクルを付着させることはできない。すなわち、この特許文献１には、本発明のように、金属膜を設けることで清掃用基板を強く帯電させることについての記載もなければ、清掃用基板にパーティクルを除去することについての記載もない。

既述の特許文献２には、絶縁物ウエハ又は絶縁膜付きウエハを帯電させ、これにパーティクルを付着させることが記載されている。しかしながら、薄い絶縁膜だけでは、基板の帯電・静電分極量が少なく、パーティクルを十分に付着させることはできない。これに対して、本発明によれば、金属膜（８４）の設けられた誘電体基板（８１）による清掃用基板を用いているため、清掃用基板を大きく分極させ、清掃用基板をより強くプラスに帯電させることができ、有効にパーティクルを付着させることができる。

尚、既述の特許文献３に記載された技術は、プラズマエッチング時にＬＣＤ基板が帯電する現象の記載はあるが、ＬＣＤ基板が帯電して、トランジスタ素子が静電破壊したり異物を付着するのを防止するための技術であり、本発明のようにパーティクルを付着させるために清掃用基板を用いることについては記載されていない。

その清掃用基板において、誘電体基板は（８１）はガラス基板を含み、ガラス基板（８１）上に形成された透明電極層（８２）と、透明電極層（８２）上に形成され、光電変換層（８３）と、光電変換層（８３）上に形成された裏面電極層（８４）とを備える太陽電池膜（８６）において、その金属膜（８４）は、裏面電極膜（８４）に含まれるものであることが好ましい。

このような清掃用基板は、例えば薄膜太陽電池の製造工程において製造される。清掃用基板の目的はパーティクルを付着させることであり、太陽電池としての特性は不必要である。従って、製造工程の途中でラインアウトした不良基板を清掃用基板として用いることができる。新たに、清掃用基板を製造する必要がなく、容易に清掃用基板を入手することができる。

その清掃用基板において、太陽電池膜（８６）は、ガラス基板（８１）面上で一方向に並んで配置された複数の太陽電池セル（９４）を含んでいることが好ましい。

上述の清掃用基板は、薄膜太陽電池の製造工程でラインアウトした不良基板を、そのまま用いることができる。新たに清掃用基板を製造する必要がなく、容易に清掃用基板を入手することができる。

他の一の観点から、複数の太陽電池セル（９４）の中で各々隣接し合う太陽電池セル（９４）において、一方の太陽電池セル（９４）の透明電極層（８２）と、他方の太陽電池セル（９４）の裏面電極層（８４）とは、少なくとも一部が電気的に接続が離間していることが好ましい。

清掃用基板として、薄膜太陽電池などの製造途中で生じた不良基板をそのまま用いると、プラズマによって金属膜（８４）をマイナスに帯電させた際に、金属膜（８４）中の電子が、透明電極層（８２）側へ移動してしまうことが考えられる。透明電極層（８２）側に電子が溜まってしまうと、ガラス基板（８１）のプラス電荷が打ち消されてしまい、ガラス基板（８１）の実質的な帯電量が減少する場合がある。すなわち、清掃用基板の帯電が緩和される場合がある。これに対して、複数の太陽電池セル（９４）の各々同士が電気的に接続なく絶縁されていれば、金属膜（８４）中の電子が透明電極層（８２）側へ移動することがないので、帯電緩和作用が働かなくなり、清掃用基板をより強く帯電させることができる。このように複数の太陽電池セル（９４）の各々同士が電気的に接続なく絶縁されている領域は多いほうが好ましく、全ての太陽電池セル（９４）の各々同士が絶縁されることが、より好ましい。

更に他の一の観点から、太陽電池膜（８６）は、複数の太陽電池セル（９４）が並んだ方向とは異なる方向でも電気的な接続がないように分割されていることが好ましい。

上述のように太陽電池膜（８６）が電気的な接続がないように分割されていれば、裏面電極層（８４）中の電子の移動が、複数の太陽電池セル（９４）の並ぶ方向とは異なる方向においても制限される。基板面上のある位置に、裏面電極層（８４）側に多くの移動しやすい電子が存在したとしても、裏面電極層（８４）において面方向の電子移動が制限されていれば、その電子はやがてプラズマ雰囲気との間で中和されてゆき、ある箇所から電子が透明電極層（８１）側へ移動してしまうことがない。これにより、ガラス基板（８１）の帯電が緩和されることを抑制でき、清掃用基板の帯電量を維持することができる。

更に他の一の観点から、その清掃用基板において、ガラス基板（８１）の金属膜（８４）が設けられた面とは逆側の面には、磨りガラス状となるような凹凸が形成されていることが好ましい。このように、凹凸が設けられていることにより、処理室（６）内でガラス基板（８１）を設置する基板テーブル（２）と清掃用基板との接触部分に、パーティクルが付着するための隙間が設けられる。その結果、ガラス基板（８１）が処理室（６）内に設置されていないときに基板テーブル（２）上に付着したパーティクルが、清掃用基板のガラス基板（８１）側に付着され易くなる。また、凹凸の凸部において、基板テーブル（２）上に強固に付着したパーティクルが削り取られ、更に効果的にパーティクルを清掃用基板に付着させることができる。ここで、ガラス基板（８１）の金属膜（８４）が設けられた面とは反対側の面の凹凸の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることが、より好ましい。０．５μｍよりも小さい場合には、凹凸を設けたことによる効果が充分でなくなる。一方、５．０μｍよりも大きい場合には、ガラス基板の凸部分が脆くなり基板テーブルと接触した際に脱落し易くなり、逆にパーティクルとなることがある。２．０μｍ以下であれば、ガラス基板の凹凸が無理なく形成されるので、凸部分が特に脆くなることがあまりない。

本発明のプラズマ処理装置の清掃方法は、（ａ）；基板テーブル（２）を備える処理室（６）内において、基板テーブル（２）上に、誘電体基板（８１）と、誘電体基板（８１）の片面上に形成された金属膜（８４）とを備える清掃用基板を、誘電体基板（８１）側が基板テーブル（２）側となるようにして配置する工程と、（ｂ）；処置室（６）内に、清掃用ガスを導入する工程と、（ｃ）；処理室（６）内がその清掃用ガス雰囲気下とされた状態で、処理室（６）内にプラズマを発生させる工程と、（ｄ）；（ｃ）工程の後に、その清掃用基板を処理室（６）から搬出する工程と、を具備することを特徴とする。

この清掃方法によれば、処理室（６）内にプラズマが発生することにより、プラズマから清掃用基板に対してイオン衝撃が加わる。イオン衝撃により、清掃用基板では、誘電体基板（８１）側がプラスに帯電し、金属膜（８４）側がマイナスになるように帯電する。誘電体基板（８１）は、金属膜（８４）が設けられていなくとも、プラズマ雰囲気下に曝されるとプラスに帯電し易い性質を持っている。一方、金属膜（８４）は、プラズマ雰囲気下に曝されると、マイナスに帯電し易い性質をもっている。誘電体基板（８１）のプラスへの帯電と、金属膜（８４）のマイナスへの帯電の相乗効果により、誘電体基板（８１）は、より強くプラスに帯電し易くなる。一方、金属膜（８４）は、マイナスに帯電するものの、周囲のプラズマや誘電体膜（８３）等との間で電子のやり取りが行われ、電気的に中和される。その結果、清掃用基板全体としては、特許文献２の誘電体のみの場合と比較して、より強くプラス側に帯電し、静電分極される。これにより、処理室（６）内のパーティクルは、より強い静電引力によって清掃用基板にひきつけられ、付着される。パーティクルを付着した清掃用基板を処理室（６）から搬出することで、処理室（６）内の清掃用基板周辺のパーティクルが効果的に除去される。

ここで、その処理室（６）内には、基板テーブル（２）と対向するように放電電極（３）が設けられており、（ａ）工程において、清掃用基板は、放電電極（３）に面した基板テーブル（２）上に配置され、（ｂ）工程は、基板テーブル（２）と放電電極（３）との間に、プラズマを発生させる工程を備えることが好ましい。

この方法によれば、基板テーブル（２）上に付着したパーティクルが清掃用基板により十分に付着される。

その（ａ）工程において配置される清掃用基板は、ガラス基板（８１）上に太陽電池膜（８６）の形成された太陽電池基板であり、太陽電池膜（８６）は、ガラス基板（８１）上に形成された透明電極層（８２）と、透明電極層（８２）上に形成され光電変換層（８３）と、光電変換層（８３）上に形成された裏面電極層（８４）とを備えることが好ましい。

その（ａ）工程において配置される清掃用基板において、その金属膜（８４）は、ガラス基板（８１）上に形成された透明電極層（８２）と、透明電極層（８２）上に形成され、光電変換層（８３）と、光電変換層（８３）上に形成された裏面電極層（８４）とを備える太陽電池膜（８６）における、裏面電極膜（８４）に含まれるものであることが好ましい。

他の一の観点から、その（ａ）工程において配置される清掃用基板において、複数の太陽電池セル（９４）の中で各々隣接する太陽電池セル（９４）は、一方の各太陽電池セル（９４）の透明電極層（８２）と、他方の各太陽電池セル（９４）の裏面電極層（８４）とで、少なくとも一部が電気的に接続が離間していることが好ましい。

清掃用基板として、薄膜太陽電池などの製造途中で生じた不良基板をそのまま用いると、プラズマによって裏面電極層（８４）をマイナスに帯電させた際に、裏面電極層（８４）中の電子が、透明電極層（８２）側へ移動してしまう場合があることが考えられる。透明電極層（８２）側に電子が移動して溜まると、ガラス基板（８１）のプラス電荷が打ち消され、ガラス基板（８１）の実質的な帯電量が減少してしまう場合がある。すなわち、清掃用基板の帯電が緩和されてしまう場合がある。これに対して、複数の太陽電池セル（９４）の各々同士が電気的な接続がなく絶縁されていれば、裏面電極層（８４）中の電子が透明電極層（８２）側へ移動することがないので、帯電緩和作用が働かなくなり、清掃用基板をより強く帯電させることができる。複数の太陽電池セル（９４）の各々同士が電気的に接続なく絶縁されている領域は多いほうが好ましく、全ての太陽電池セル（９４）の各々同士が絶縁されることが、より好ましい。

更に他の一の観点から、その（ａ）工程において配置される清掃用基板において、太陽電池膜（８６）は、複数の太陽電池セル（９４）が並んだ方向とは異なる方向で電気的に接続がないように分割されていることが好ましい。

上述のように太陽電池膜（９６）が電気的に接続がないように分割されていれば、裏面電極層（８４）中の電子の移動が、複数の太陽電池セル（９４）の並ぶ方向とは異なる方向においても制限される。基板面上のある位置に、裏面電極層（８４）側に多くの移動しやすい電子が存在したとしても、裏面電極層（８４）において面方向の電子移動が制限されていれば、その電子はやがてプラズマ雰囲気との間で中和されてゆき、ある箇所から電子が透明電極層（８２）側へ移動してしまうことがない。これにより、ガラス基板（８１）の帯電が緩和されることを抑制でき、清掃用基板の帯電量を維持することができる。

また、更に他の一観点から、その（ａ）工程において配置される清掃用基板において、ガラス基板（８１）における基板テーブル（２）と接する側の面には、パーティクルを付着するための凹凸が形成されていることが好ましい。清掃用基板は、ガラス基板（８１）側を基板テーブル（２）側として、処理室（６）内に配置される。ここで、基板テーブル（２）と接する側の面に凹凸が設けられていることにより、基板テーブル（２）と清掃用基板との接触部分に、パーティクルが付着するための隙間が設けられる。その結果、ガラス基板（８１）が処理室（６）内に設置されていないときに基板テーブル（２）上に付着したパーティクルが、清掃用基板のガラス基板（８１）側に付着され易くなる。また、凹凸の凸部において、基板テーブル（２）上に強固に付着したパーティクルが削り取られ、更に効果的にパーティクルを清掃用基板に吸着させることができる。ここで、ガラス基板（８１）における基板テーブル（２）と接する側の面の凹凸の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲であることが、好ましい。１μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることが、より好ましい。０．５μｍよりも小さい場合には、凹凸を設けたことによる効果が充分でなくなる。一方、５．０μｍよりも大きい場合には、ガラス基板の凸部分が脆くなり凸部分が基板テーブル（２）と接触した際に脱落し易くなり、逆にパーティクルとなることがある。２．０μｍ以下であれば、ガラス基板の凹凸が無理なく形成されるので、凸部分が特に脆くなることがあまりない。

また、更に他の一観点から、その（ｂ）工程において、水素、窒素、及びアルゴンからなる集合から選ばれる少なくとも一のガスを、その清掃用ガスとして導入することが好ましい。

このようなガスは、清掃用基板を帯電させるためのプラズマを生成する上に、化学的な反応を起こし難く、パーティクルの生成要因となりにくい。

本発明の太陽電池の生産方法は、（ｅ）；生産用基板を処理室（６）に搬入し、その生産用基板にプラズマ処理により製膜する工程と、（ｆ）；（ｅ）工程の後に、処理室（６）内にセルフクリーニング用ガスを導入し、処理室（６）内にプラズマを発生させてセルフクリーニングを行う工程と、（ｇ）；（ｆ）工程の後に、上述したプラズマ処理装置の清掃方法を用いて、処理室（６）内を清掃する工程と、を具備する。

このような生産方法によれば、セルフクリーニングによって、製膜時に処理室である処理室（６）内の余分な箇所に堆積した膜をエッチングすることができる。さらに、（ｇ）工程で清掃を行うことによって、セルフクリーニング時に生じた処理室内の構造部材がフッ素と反応して生じたパーティクルをも、清掃用基板に付着させて除去することができる。製膜時に余分な箇所に堆積した膜に加え、セルフクリーニングによって生じたパーティクルをも除去することができるので、処理室（６）内の清掃用基板周辺に存在するパーティクルが効果的に除去される。

また、更に、（ｈ）；（ｆ）工程によって処理室（６）内の基板テーブル温度が（ｅ）工程を実施するときの温度よりも上昇したときに、（ｆ）工程の後に処理室（６）内の基板テーブル温度を（ｅ）工程を実施するときの温度まで下げる工程、を具備するときに、その（ｇ）工程は、（ｈ）工程を実施しているときに実施されることが好ましい。

この方法によれば、生産工程に支障をきたさないで、処理室（６）内の清掃を行うことができる。セルフクリーニング時には、一般的にシリコンとフッ素が結合する発熱反応であるので、処理室（６）内の温度が上昇する。セルフクリーニングを行ってから次の製膜処理を実行するまでには、製膜の膜質を確保するために処理室（６）内の少なくとも基板テーブルの温度を製膜時の温度に戻すための時間を要する。この時間内に、（ｇ）工程のプラズマ処理装置の清掃方法を実行すれば、（ｇ）工程を実行することによる時間的な生産ロスは実質的に生じない。

本発明によれば、パーティクルの集塵を有効に行うことのできる、プラズマ処理装置の清掃方法が提供される。

（第１の実施形態）
図面を参照しつつ、本発明の第１の実施形態について説明する。

まず、本実施形態のプラズマ処理装置の清掃方法によって清掃されるプラズマ処理装置の構成について説明する。図１Ａ及び図１Ｂは、このプラズマ処理装置の構成を示す概略図である。なお、本実施形態では、プラズマ処理装置として、プラズマＣＶＤ装置１を例として説明する。また、このプラズマＣＶＤ装置１は、薄膜太陽電池の製造ライン中に配置され、アモルファスシリコン膜や、微結晶シリコン膜などを製膜するために用いられる装置である。

図１Ａは、プラズマＣＶＤ装置１を側面から見た図である。プラズマＣＶＤ装置１は、製膜室（処理室）６、対向電極（基板テーブル）２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波給電伝送路１２、整合器１３、高真空排気部３１、低真空排気部３５、台３７を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。

製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコンｉ層などが製膜される。製膜室６は、台３７上でｚ方向（鉛直方向）に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持されている。このため、対向電極２の基板８の製膜処理面が、ｚ方向に対して７°〜１２°上に向く。基板８を鉛直方向から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。

対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示されず）を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例示：接地側）となる。対向電極２は、一方の面を均熱板５の表面に密接し、製膜時に他方の面で基板８の表面と密接する。
均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を循環したり、または温度制御されたヒーターを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化する機能を有する。
熱媒体は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が使用でき、中でも１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。
均熱板保持機構１１は、均熱板５及び対向電極２を製膜室６の側面（図１Ａの右側）に対して略平行となるように保持する。製膜時は、均熱板５、対向電極２及び基板８を、放電電極３へ近づける。それにより、基板８と放電電極３との距離ｄは、例えば、３ｍｍ〜２０ｍｍとすることができる。

放電電極３は、各棒状の縦電極を略平行に組み合わせて構成され、更に複数の電極単位に分割構成しても良い。放電電極３を分割構成する場合は、好ましくは給電点の数に合わせて分割形成する。高周波給電伝送路１２ａ、１２ｂを接続する給電点５３、５４とから、それぞれ高周波電力を供給して、放電電極３と対向電極２との間に原料ガスのプラズマを発生させ基板８に膜を製膜する。防着板４は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えて、膜が製膜される範囲を制限する。支持部７は、放電電極３を防着板４と製膜室６の側面（図１Ａの左側）に対して略平行となるように絶縁的に保持する。

整合器１３（１３ａ、１３ｂ）は、出力側のインピーダンスを整合し、図示されない高周波電源から高周波給電伝送路１４（１４ａ、１４ｂ）を介して高周波給電伝送路１２を介して高周波電力を放電電極３へ送電する。

放電電極３の温度調節を行う場合、高周波給電伝送路１２は、例えば、その円管の中心部分に設けた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電することが可能である。放電電極３の給電点５４側へ熱媒体を供給し、放電電極３の給電点５３側から熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御することで、放電電極３の温度を所望の温度に制御して製膜室６内のヒートバランスを適切に保つことができる。これにより、基板８の表裏温度差にともなうソリ変形を抑制することができる。

図１Ｂは、プラズマＣＶＤ装置１の構成の一部を示す部分斜視図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。放電電極３は、本実施形態では、例えば、８個の放電電極３ａ〜３ｈを備え、各々は、互いに略平行にＹ方向へ伸びる二本の横電極と、二本の横電極２０の間に設けられ互いに略平行にＺ方向へ伸びる複数の棒状の縦電極とを備える。
放電電極３ａ〜３ｈの各々は、給電点５３と給電点５４の近傍に接続された原料ガス配管１６ａと１６ｂから原料ガスを供給され、この原料ガスを、図中の矢印に示す方向（対向電極側）へ略均一に放出する。
ただし、放電電極の数は必ずしも８個ではなく、これよりも多い場合と少ない場合があり、特に限定されるものではない。放電電極３ａ〜３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１３ａ、１３ｂ及び高周波給電伝送路１４ａ、１４ｂとの組みで行うことも可能である。また各々個別の高周波電源部６０から電力を供給しても良い。これらの場合、その組の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを加減して組み分けることが好ましい。

上述したプラズマＣＶＤ装置１を用いて、薄膜太陽電池のシリコン膜を製膜する場合に、製膜室６内にパーティクルが存在していると、基板８にパーティクルが付着し、製膜の膜内に取り込まれると、後で膜剥離を生じたり、局所的な膜特性が低下したりして、薄膜太陽電池の品質が劣化してしまう。また、対向電極２（基板テーブル）の薄膜太陽電池を載せる面に硬いパーティクルが付着していると、薄膜太陽電池のガラス面に傷がついてしまい、入射光の減量や基板強度の低下などの品質不良の発生も考えられる。パーティクルは、例えば、製膜時に対向電極２や放電電極３などに膜が堆積すること、製膜時やセルフクリーニング時に導入されたガスにより製膜室６内の構成部材にフッ素化合物が成長すること、などにより発生するものと考えられる。また、薄膜太陽電池の支持基板として、端面加工のなされたガラス基板を用いる場合などには、端面加工時に生じて洗浄器で洗浄後もガラス基板に付着した加工粉などがあった場合も、パーティクルの原因となりうる。

そこで、本実施形態では、基板８の代わりに清掃用基板を製膜室６内に搬入し、製膜室６内にプラズマを発生させることで、対向電極２（基板テーブル）に落下したり製膜室６内に浮遊するパーティクルを除去する。

図２は、清掃用基板が製膜室６内に配置された状態を示す説明図である。図２において、放電電極３、対向電極２及び清掃用基板のみの配置が図示され、これら以外の構成部材の図示は省略されている。図２に示されるように、清掃用基板が対向電極２上に配置される。製膜室６内に清掃用ガスを導入し、清掃用ガス雰囲気下とする。そして、放電電極３と対向電極２との間に高周波電圧を印加して、清掃用ガス由来のプラズマを発生させる。発生したプラズマにより、清掃用基板が帯電する。製膜室６内の浮遊パーティクルや対向電極２に落下したパーティクルは、帯電した清掃用基板に静電引力により付着する。パーティクルを付着させた後、清掃用基板を製膜室６から搬出する。これにより、製膜室６内の浮遊パーティクルや対向電極２にあるパーティクルが除去されるので、製膜が開始されたときに製膜基板へパーティクルが付着することが抑制される。

清掃時に製膜室６内に導入される清掃用ガスとしては、プラズマを発生させることのできるガスであればよいが、製膜室６内の部材、清掃用基板、及び製膜時に導入する材料ガス同士との反応性が低く、パーティクルを成長させにくいガスを用いることが好ましい。このような清掃用ガスとして、Ｈ_２、Ｎ_２、及びＡｒからなる群から選ばれる少なくとも一つのガスが挙げられる。

清掃時には、製膜室６内の真空度を、極力高真空（１００Ｐａ以下、好ましくは５０Ｐａ以下）として、プラズマを発生させることが好ましい。このように製膜室６内を高真空雰囲気下とすることにより、清掃用基板に帯電したプラス電荷が雰囲気ガスにより奪われにくくなり、帯電状態が維持されやすくなる。

パーティクルを効果的に除去するためには、清掃用基板の帯電量を大きくすればよいと考えられる。そこで、本実施形態では、清掃用基板として、誘電体基板であるガラス基板８１と、ガラス基板８１上に設けられた金属膜８４とを備えた基板が用いられる。清掃用基板は、ガラス基板８１側を対向電極２側として、対向電極２上に配置される。清掃用基板がプラズマ雰囲気下に曝されると、プラズマから清掃用基板へイオン衝撃が加わる。イオン衝撃により、清掃用基板は静電分極し、ガラス基板８１側がプラスに、金属膜８４がマイナスに、それぞれ帯電する。ガラス基板８１は、例え金属膜８４が設けられていなくとも、プラズマ雰囲気下に曝されるとプラスに帯電し易い性質を持っている。一方、金属膜８４は、プラズマに曝されたときにマイナスに帯電する性質を有している。金属膜８４がマイナスに帯電することにより、ガラス基板８１がよりプラスに帯電し易くなる。すなわち、本実施形態のガラス基板８１は、金属膜が設けられていない場合と比較して、更にプラスに帯電し易くなっている。また、金属膜８４はマイナスに帯電するものの、周囲のプラズマ等との間で電子移動が行われ、電気的に中和される。その結果、清掃用基板全体として、プラス側に強く帯電することになる。強くプラス側に帯電した清掃用基板は、放電電極３や対向電極２に付着したパーティクルや、清掃用基板の周囲に存在する浮遊パーティクルを、強力な静電引力により集塵する。特に、帯電した清掃用基板を製膜室６から搬出する際には、清掃用基板が対向電極２を掃うことになり、対向電極２上のパーティクルが有効に集塵される。製膜室６から搬出した清掃用基板は、大気雰囲気で洗浄器で水滴により静電分極が解消され、パーティクルを洗い落とすことで、再び清掃用に使用することも可能である。

このような清掃用基板として、本実施形態では製膜済の薄膜太陽電池基板が用いられる。清掃用基板として用いるのであれば、太陽電池としての発電特性が不必要である。従って、薄膜太陽電池の製造工程において、ラインアウトした不良基板でも利用することができる。製膜済みの薄膜太陽電池基板を清掃用基板として用いれば、清掃用基板を新たに作成する必要がなくなり、生産コストを圧迫しないので有利である。

以下に、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、清掃用基板として用いられる製膜済の薄膜太陽電池基板の構成を説明する。本実施形態では、その薄膜太陽電池基板として、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池を例に挙げて説明する。図３Ａは薄膜太陽電池基板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＸＸ断面の一部を示す断面図である。

図３Ａ及び図３Ｂに示されるように、この薄膜太陽電池基板は、ガラス基板８１と、ガラス基板８１上に形成された太陽電池膜８６とを備えている。

ガラス基板８１は、矩形状である。ガラス基板８１としては、例えば、ソーダフロートガラス基板（例示、１．４ｍ×１．１ｍ×板厚：４ｍｍ）が用いられる。ガラス基板８１の端面は、熱応力や衝撃などによる破損防止に、コーナー面取りやＲ面取り加工されていることが望ましい。

太陽電池膜８６は、図３Ａに示されるように、ガラス基板８１の片面上に設けられている。太陽電池膜８６は、ガラス基板８１の片面全面に設けられているのではなく、ガラス基板８１の周縁部はガラス基板８１の表面が露出した周囲膜除去領域８５となっている。周囲膜除去領域８５は、後工程において、ＥＶＡ等を介してバックシートを貼り付ける際に、健在な接着・シール面を確保するため、設けられている。清掃用基板として用いる場合、周囲膜除去領域８５は、必ずしも必要ではない。

図３Ｂに示されるように、太陽電池膜８６は、透明電極層８２と、光電変換層８３と、裏面電極層８４とを備えている。透明電極層８２、光電変換層８３及び裏面電極層８４は、ガラス基板８１上にこの順で積層されている。また、太陽電池膜８６は、複数の太陽電池セル９４を含んでいる。複数の太陽電池セル９４の各々は、透明電極層８２、光電変換層８３、及び裏面電極層８４のそれぞれが、複数の太陽電池セル９４に対応するように、短冊状に分割されている。透明電極層８２は、透明電極層分割溝８８により分割されている。光電変換層８３は、溝８７により分割されている。裏面電極層８４は、溝８９により分割されている。溝８７には、各太陽電池セル９４の裏面電極層９４が、隣接する各太陽電池セル９４の透明電極層８２と電気的に接続されるように、埋められている。これにより、複数の太陽電池セル９４は、電気的に直列に接続されている。

透明電極層８２は、例えば、酸化錫膜（ＳｎＯ_２）を主成分とする透明電極膜を約５００ｎｍ〜８００ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理することにより形成できる。この際、透明電極膜の表面は適当な凹凸のあるテクスチャーが形成される。透明導電層２として、透明電極膜に加えて、ガラス基板８１と透明電極膜との間にアルカリバリア膜を形成しても良い。アルカリバリア膜は、酸化シリコン膜（ＳｉＯ_２）を５０ｎｍ〜１５０ｎｍ、熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で製膜処理する。
製膜された透明電極層８２を各太陽電池セル９４に対応させて分割するには、レーザーエッチングを用いる。すなわち、透明電極層８２の形成された基板をＸ−Ｙテーブルに設置して、ＹＡＧレーザーの第１高調波（１０６４ｎｍ）を、透明電極膜の膜面側から入射する。加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、基板とレーザー光を相対移動して、透明電極層分割溝８８を形成する。透明電極層８２は、透明電極層分割溝８８により、各々が幅約６ｍｍ〜１５ｍｍの所定幅の短冊状となるように分割される。

光電変換層８３は、プラズマＣＶＤ装置により、減圧雰囲気：３０〜１０００Ｐａ、基板温度：約２００℃にて光電変換層８３としてのアモルファスシリコン薄膜からなるｐ層膜／ｉ層膜／ｎ層膜を順次製膜することで、形成される。光電変換層８３は、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを主原料に、透明電極層８２の上に製膜される。太陽光の入射する側からｐ層、ｉ層、ｎ層がこの順で積層される。光電変換層８３は本実施形態では、ｐ層：ＢドープしたアモルファスＳｉＣを主とし膜厚１０ｎｍ〜３０ｎｍ、ｉ層：アモルファスＳｉを主とし膜厚２００ｎｍ〜３５０ｎｍ、ｎ層：ｐドープした微結晶Ｓｉを主とし膜厚３０ｎｍ〜５０ｎｍである。またｐ層膜とｉ層膜の間には界面特性の向上のためにバッファー層を設けても良い。
光電変換層８３を各太陽電池セル９４に対応させて分割するには、レーザーエッチングを用いる。すなわち、光電変換層８３の形成された基板をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、光電変換層８３の膜面側から入射する。パルス発振：１０〜２０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層分割溝８８の約１００〜１５０μｍの横側を、溝８７を形成するようにレーザーエッチングする。またこのレーザーはガラス基板８１側から入射しても良く、この場合は光電変換層８３のアモルファスシリコン層で吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用できるので、更に安定したレーザーエッチング加工を行うことが可能となる。レーザーエッチングラインの位置は前工程でのエッチングラインと交差しないように位置決め交差を考慮して選定する。

裏面電極層８４は、Ａｇ膜／Ｔｉ膜をスパッタリング装置により減圧雰囲気、約１５０℃にて順次製膜することで、形成される。このとき、光電変換層を分割する溝８７にも裏面電極層８４が埋め込まれる。裏面電極層８４は本実施形態では、Ａｇ膜：２００〜５００ｎｍ、これを保護するものとして防食効果の高いＴｉ膜：１０〜２０ｎｍをこの順に積層する。ｎ層と裏面電極層８４との接触抵抗低減と光反射向上を目的に、光電変換層８３と裏面電極層８４との間にＧＺＯ（ＧａドープＺｎＯ）膜を膜厚：５０〜１００ｎｍ、スパッタリング装置により製膜して設けても良い。
裏面電極層８４は、各太陽電池セル９４に対応させて分割するには、レーザーエッチングを用いることができる。裏面電極層８４の形成された基板をＸ−Ｙテーブルに設置して、レーザーダイオード励起ＹＡＧレーザーの第２高調波（５３２ｎｍ）を、ガラス基板８１側から入射する。レーザー光が光電変換層８３で吸収され、このとき発生する高いガス蒸気圧を利用して裏面電極層４が爆裂して除去される。パルス発振：１〜１０ｋＨｚとして加工速度に適切となるようにレーザーパワーを調整して、透明電極層８３のレーザーエッチングライン８８の約２５０〜４００μｍの横側を、溝８９を形成するようにレーザーエッチングする。

上述した薄膜太陽電池基板を清掃用基板として用いる場合、ガラス基板８１が誘電体として作用し、裏面電極層８４が金属膜８４として作用する。すなわち、製膜室６内で清掃用ガス由来のプラズマを発生させた際に、薄膜太陽電池基板は、ガラス基板８１側がプラスに、裏面電極層８４がマイナスになるように、静電分極する。光電変換層８３も絶縁性誘電体になるので、静電分極に寄与する。裏面電極層８４はマイナスに帯電するものの、プラズマなどとの間での電子移動により、電気的に中和される。その結果、薄膜太陽電池基板全体として、プラスに強く帯電する。それにより、製膜室６内の浮遊パーティクルや基板テーブル２のパーティクルが薄膜太陽電池基板に付着し、除去される。

尚、上述した薄膜太陽電池基板は、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池であり、清掃用基板として用いることのできる薄膜太陽電池の一例である。あくまで一例であるので、その製造工程中で、ガラス基板上に金属膜の形成された基板が作成されるような種類であれば、単層アモルファスシリコン薄膜太陽電池に限らず、他の薄膜太陽電池板を清掃用基板として用いることも可能である。薄膜太陽電池基板は、薄膜シリコン系太陽電池（例示：単層アモルファスシリコン、アモルファスシリコンと結晶質シリコンの多接合型）や化合物半導体系太陽電池など、ガラス基板上に薄膜光電変換層を形成するものを対象とすることができる。太陽電池膜８６は、太陽電池セル９４に分割され直列接続されていないもの、一部直列接続が不良なものも使用可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、単なる誘電体（ガラス基板）ではなく、金属膜付きのガラス基板を清掃用基板として用いることにより、清掃用基板を強く分極させ、強く帯電させることができる。これにより、製膜室６内のパーティクルを強力な静電引力で付着することができ、製膜室６内の浮遊パーティクルや基板テーブル２のパーティクルを効果的に除去することができる。

また、清掃対象のプラズマ処理装置が、薄膜太陽電池の製造工程で用いられるプラズマＣＶＤ装置である場合には、ラインアウトして廃棄される予定の製膜済みの薄膜太陽電池を清掃用基板として用いることができる。これにより、清掃用基板を特別に作成する必要がなく、容易に清掃用基板を入手することができる。

一方、清掃用基板を新規に準備する場合には、ガラス基板８１として強化ガラスを使用すると、さらに好ましい。これにより、耐久性が向上し、清掃用基板を繰り返して使用することも可能となる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、ラインアウトした製膜済みの薄膜太陽電池をそのまま清掃用基板として用いる場合について説明した。これに対して、実施形態では、清掃用基板を更に強く帯電させるため、製膜済み薄膜太陽電池に対して更に処理が施されている。これ以外の点については、第１の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

図４は、本実施形態で用いられる清掃用基板の構造を示す断面図である。本実施形態では、図３Ｂで示した第１の実施形態における清掃用基板に対して、少なくとも一部に追加分離溝９０が追加されている。追加分離溝９０は、透明電極層８２と裏面電極層８４とを電気的な接続がなく絶縁するように設けられている。すなわち、製膜済み薄膜太陽電池では、各太陽電池セル９４の裏面電極層８４が、光電変換層８３を分割する溝８７にも埋め込まれており、これにより隣接する太陽電池セル９４の透明電極層８２と電気的に接続されている（図３Ｂ参照）。これに対して、本実施形態では、溝８７に埋め込まれた裏面電極層８４の少なくとも一部が除去されており、追加分離溝９０が形成されている。この追加分離溝９０によって、透明電極層８２と裏面電極層８４とが電気的な接続がなく絶縁されている。

追加分離溝９０は、例えば、レーザーエッチングにより形成することができる。すなわち、図３Ｂにて示される分離溝８９の近傍において、裏面電極層８４及び光電変換層８３（透明電極層８２部分も含めても良い）を、レーザーエッチングで追加加工して、隣接する太陽電池セル９４同士を電気的に切り離す。レーザーエッチングは、例えば、ＹＡＧ第２高調波を用いて、太陽電池膜８６のうちの裏面電極層８４及び光電変換層８３をエッチングする。または、太陽電池膜８６の全てをエッチングしてもよい。尚、ガラス基板８１側からレーザー光を入射して、裏面電極層８４と光電変換層８３のみをエッチングするほうが、光電変換層８３に吸収されたエネルギーで発生する高い蒸気圧を利用して裏面電極層４を爆裂除去できるので、レーザーエッチングに要するレーザーパワーが少なくて済むので、好ましい。また、透明電極層８２をエッチングする際に発生する残渣による裏面電極層８４との短絡の影響も少なくて済む点からも、好適である。

追加分離溝９０により、太陽電池膜８６全体は、各々が電気的に独立した複数の単一セルに分離されることになる。この構造では、薄膜太陽電池としての機能を果たすことはできないが、清掃用基板として用いるので問題は無い。
なお、複数の太陽電池セル９４の各々同士が電気的に接続なく絶縁されている領域は多いほうが好ましく、全ての太陽電池セル９４の各々同士が絶縁されることが、より好ましい。

本実施形態の清掃用基板は、プラズマ雰囲気下の製膜室６で、第１の実施形態で述べた清掃用基板（薄膜太陽電池基板）よりも強く帯電する。これは、次に述べる理由による。第１の実施形態の清掃用基板では、製膜室６内のプラズマによって、裏面電極層８４がマイナスに帯電し、ガラス基板８１及び光電変換層８３がプラスに帯電する。ここで、裏面電極層８４は、マイナスに帯電するものの、プラズマ雰囲気中との電子移動により電気的に中和されてゆく。このとき、裏面電極層８４と透明電極層８２とが電気的に接続されていると、裏面電極層８４の電子が透明電極層８２に移動する場合があると考えられる。透明電極層８２に電子が移動すると、ガラス基板８１のプラス電荷が打ち消されてしまい、ガラス基板８１の実質的な帯電量が減少してしまう。このような作用を、以下、帯電緩和作用という。帯電緩和作用により、清掃用基板全体としての帯電量が減り、静電分極作用が減少することになる。これに対して、本実施形態においては、裏面電極層８４と透明電極層８２とが電気的な接合がなく絶縁されている領域は、裏面電極層８４中の電子が透明電極層８２側に移動して、帯電を緩和させることがない。従って、帯電緩和作用を防止し、清掃用基板を更に強く帯電させることができる。裏面電極層８４と透明電極層８２とが電気的な接合がなく絶縁されている領域は多いほうが、より帯電緩和作用を防止し、清掃用基板を更に強く帯電させることに好ましい。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図５Ａは、本実施形態の清掃用の上面図である。図５Ａに示されるように、本実施形態の清掃用基板では、ガラス基板８１上の太陽電池膜８６が、複数の太陽電池部分９２に電気的に接合がないように分割されている。複数の太陽電池部分９２の各々は、数ｃｍ角の格子状となっている。各太陽電池部分９２同士の間は、完全に絶縁されている。各太陽電池部分９２の間では、太陽電池膜８６が完全に除去されてガラス基板８１の表面が露出しており、膜除去領域９３となっている。

このように、太陽電池膜８６が、複数の太陽電池部分９２に分割されていることにより、裏面電極層８４中の電子の移動が、面方向において制限される。既述の第１の実施形態で挙げた例のように、複数の太陽電池セル９４が面方向で電気的に直列に接続されていると、清掃時に清掃用基板を帯電させた際に、裏面電極層８４中の電子が面方向に移動できることになる。ここで、基板面内におけるある位置に、裏面電極層８４側から透明電極層８２側へ電子が移動しやすい箇所が存在していたとすると、電子はその箇所へ集中し、透明電極層８２側へ移動してしまい易くなると考えられる。すると、第２の実施形態で述べたように、ガラス基板８１の帯電が緩和されてしまい、清掃用基板の帯電量が減る帯電緩和作用が生じてしまう。これに対して、本実施形態のように、面方向において太陽電池膜８６が電気的に接合がないように分割されていれば、面方向への電子移動が制限される。従って、基板面上のある位置に、裏面電極層８４に多くの移動しやすい電子が存在したとしても、裏面電極層８４において面方向の電子移動が制限されていれば、その電子はやがてプラズマ雰囲気との間で中和されてゆき、そのある箇所を介して透明電極層８２側へ電子が流れ込むことが抑制される。その結果、清掃用基板の帯電量を維持することができる。

本実施形態の清掃用基板は、例えば、製造工程の途中でロットアウトした薄膜太陽電池基板に対して、ブラスト研磨を施し膜除去領域９３を形成することにより、得ることができる。但し、この場合、薄膜太陽電池の製造工程の途中で太陽電池膜８６がレーザーエッチングにより複数の太陽電池セル９４に分割され、各太陽電池セル９４が電気的に直列に接続されて集積化されているので、各太陽電池部分９２においても、複数の太陽電池セル９４が電気的に直列に接続されていることになる。

レーザーエッチングで集積化された基板を清掃用基板として用いることもできるが、第２の実施形態で述べたのと同様の理由から、各太陽電池部分９２において透明電極層８２と裏面電極層８４との間が電気的に接続されていないことが好ましい。このような清掃用基板の例を図５Ｂに示す。尚、図５Ｂは、図５ＡのＸＸ断面を示す断面図である。各太陽電池部分９２は、透明電極層８２と、光電変換層８３と、裏面電極層８４とがこの順でガラス基板８１上に単に積層された構造となっており、レーザーエッチングによる裏面電極層８４と透明電極層８２との接続部分は形成されていない。このような構成を採用することで、第２の実施系形態で述べたように、裏面電極層８４の電子が透明電極層８２側へ移動することが防止され、ガラス基板８１のプラス電荷が打ち消されることが防止される。図５Ｂで示した構造の清掃用基板は、薄膜太陽電池の製造工程において、レーザーエッチング工程を省略することにより、比較的簡単に得ることができる。すなわち、ガラス基板８１上に、透明電極層８２、光電変換層８３、及び裏面電極層８４をこの順で製膜し、各層の形成工程間でレーザーエッチングを施さなければよい。その後、ブラスト研磨を施すことで、図５Ｂで示した構造の清掃用基板を得ることができる。

また、レーザーエッチングにより集積化された薄膜太陽電池基板に対して、第２の実施形態で述べたのと同様に、追加分離溝９０をレーザーエッチングにより形成し、更に第３の実施形態で述べたブラスト研磨を施してもよい。このように第２の実施形態と組み合わせることによっても、裏面電極層８４と透明電極層８２とを電気的接続を切除した上で、面方向に太陽電池膜８６を分割させることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。本実施形態では、既述の実施形態に対して、清掃用基板の載置面の形状が更に工夫されている。尚、清掃用基板の載置面とは、対向電極２と接する側の面であり、金属膜８４の形成された面とは反対側の面のことを指す。

図６は、本実施形態の清掃用基板が製膜室６内に配置された状態を示す模式図である。既述の実施形態で述べたのと同様に、製膜済み薄膜太陽電池基板が清掃用基板として用いられる。但し、既述の実施形態とは異なり、本実施形態では、ガラス基板８１の載置面に、凹凸が形成され、摺りガラス状となっている。この凹凸は、パーティクルを付着させるために設けられている。凹凸が設けられていることで、ガラス基板８１の載置面の粗さは、太陽電池膜８６の形成された面の粗さよりも、粗くなっている。

摺りガラス状となっていることにより、ガラス基板８１の載置面と対向電極２との間に、パーティクルを吸着するための隙間が生じる。隙間が生じていることにより、対向電極２上に付着したパーティクルがこの隙間に入り込み、清掃用基板のガラス基板８１に付着され易くなる。また、載置面の表面積が増えるので、大量のパーティクルを付着させることができる。さらに、対向電極２上に強固に付着したパーティクルも、載置面の凸部分により削り取られることで、ガラス基板８１に付着する。

ガラス基板８１の載置面の形状は、対向電極２との間に設けられる隙間が、パーティクルサイズよりも若干大きくなるような形状であることが好ましい。このような形状によれば、対向電極２との間に設けられる隙間内にパーティクルが入り込み易くなり、載置面に付着され易くなる。製膜室６内に存在するパーティクルは、真空容器内で成長したものであるため、そのサイズが０．１〜１μｍのものに統一されることが多い。このような観点から、ガラス基板８１の戴置面の表面粗さは、算術平均粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１−１９９４）で、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲であることが好ましい。Ｒａが０．５μｍよりも小さいと、対向電極２とガラス基板８１との間に十分な大きさの隙間が形成されず、パーティクルが隙間内に入り込みにくくなる。一方、Ｒａが５．０μｍを超えると、対向電極２と凸部分とが接触したときにガラス基板８１表面の凸部分が脱落してしまい、パーティクルとして対向電極２上に残留してしまうことがある。この場合は、太陽電池生産時の処理基板の表面にキズを付ける要因になることがある。基板８１表面パーティクル付着特性を確保しつつ、凸部分が脆くならないようにするためには、算術平均粗さＲａで、１．０μｍ以上２．０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。２．０μｍ以下であれば、ガラス基板の凹凸が無理なく形成されるので、凸部分が特に脆くなることがあまりない。

上述したような載置面の凹凸は、例えば、アルミナ＃６００粒子によるブラスト処理などで形成することが可能である。図７は、実際に凹凸の形成されたガラス基板８１の載置面を、三次元形状測定器により実測した結果を示す図である。図７に示される載置面の表面粗さＲａは、１．０〜１．５μｍであった。

また、このような凹凸の形成された清掃用基板は、ロットアウトした薄膜太陽電池基板の片面をブラスト処理することで得ることができる。また、清掃用基板として、予め片面をブラスト処理した曇りガラス基板を用意し、この上に金属膜を形成させたものを用いてもよい。

（第５の実施形態）
続いて、第５の実施形態について説明する。本実施形態は、既述の実施形態で述べたプラズマ処理装置の清掃方法を利用した、太陽電池の生産方法である。薄膜太陽電池の製造工程において、プラズマＣＶＤ装置は、主に、シリコン含有膜を基板上に堆積させるために用いられる。薄膜太陽電池を量産する場合、プラズマＣＶＤ装置によって、基板が順に処理されてゆき、基板の処理枚数とともに、製膜室６内の余分な箇所（放電電極３や対向電極２など）に製膜・堆積されるシリコン膜の量も増えていく。このような余分な箇所に製膜されたシリコン膜を除去するために、定期的にセルフクリーニングが行われる。セルフクリーニングを行う際には、製膜時の原料ガスに代えて、ＮＦ_３などのセルフクリーニングガスを製膜室６内に導入する。そして、真空下で放電電極３と対向電極２間に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。クリーニングガスとしてＮＦ_３を用いた場合には、フッ素ラジカルが発生する。発生したフッ素ラジカルにより、余分な箇所に堆積したシリコン膜に反応して除去される。セルフクリーニングが終了すると、再び、プラズマＣＶＤ装置は、薄膜太陽電池の生産を再開する。

しかしながら、セルフクリーニングは、一般的に、シリコン膜とフッ素ラジカルとの反応が発熱反応であるために、製膜室６内は製膜する時の温度よりも高い温度へと上昇してゆくことが多い。図８は、時間と、対向電極２の温度との関係を示したグラフである。図８中、横軸は時間（分）を示し、縦軸は対向電極２の温度（℃）を示している。図８に示されるように、セルフクリーニングを行っている間、対向電極２の温度は上昇し、セルフクリーニングの終了時には３００℃を超えている。これに対して、製膜時の温度は、約２２０℃から２５０℃である。従って、セルフクリーニングの終了後、冷却期間と、温度調整期間とが設けられている。すなわち、製膜室６内を冷却し、少なくとも対向電極２の温度が製膜時の温度に調整された後、製膜が再開される。本実施形態においては、大型基板サイズを処理する大型製膜室のために熱容量が大きく、冷却に時間を必要とすることから、セルフクリーニングの終了から、約１００分後に、次の製膜処理が再開される。

そこで、本実施形態では、セルフクリーニングが終了してから、製膜室６内の温度がシリコン膜製膜時の温度に下がるまでの時間を利用して、既述の実施形態で述べたような清掃用基板を利用した製膜室６内の清掃を行う。このように、セルフクリーニングで上昇した製膜室６内温度を製膜温度に低下して安定化させるための待機時間に、清掃用基板を用いた製膜室６内の清掃を行えば、新たに清掃用基板を用いた清掃のために時間を割く必要がないので、全体の生産工程に支障が生じることがない。すなわち、生産量を向上させる観点から、有利となる。

また、プラズマＣＶＤ装置を用いて、生産用基板に製膜を行う場合、製膜処理を再開する前にプレデポ膜の製膜が実施されることがある。プレデポ膜とは、実際に生産用基板に対して製膜を行う前に、プラズマ安定化のために製膜室内の構成部材に膜を堆積させる製膜事前処理のことであり、製膜室６内に漂う浮遊パーティクルを予め構成部材に固定する効果がある。例えば、生産用基板に対してアモルファスシリコン層を製膜する場合、予め、約２００ｎｍ〜５００ｎｍのシリコン膜が、電極などの製膜室内構造物表面に製膜される。ここで、セルフクリーニングを実施した直後では、シリコン製膜時に生成したシリコン由来のパーティクルは除去されているものの、セルフクリーニング用ガスにより製膜室６内の構造物とフッ素ラジカルが反応して形成されたパーティクル（セルフクリーニング用ガス由来のパーティクル）が存在することがある。セルフクリーニング用ガスとして、ＮＦ_３を用いた場合には、Ｆ系金属（Ｆｅ−Ｆ，Ｃｒ−Ｆ，Ａｌ−Ｆなど）が浮遊したり構成材の表面に付着している場合がある。このようなＦ系金属が浮遊したり構成材の表面に付着していると、プレデポ膜を堆積させたときに、プレデポ膜の下層にＦ系金属が混入してしまう。プレデポ膜の下層にＦ系金属がパーティクルとして混入していると、プレデポ膜と構成部材との間の密着性が弱くなる。その結果、生産用基板に対しての製膜処理を継続してゆくと、プレデポ膜がこの上に堆積した膜とともに剥がれ落ち、パーティクルとして基板に付着することがある。

本実施形態では、セルフクリーニング終了後に清掃用基板を用いた清掃を行うことで、セルフクリーニング用ガス由来のパーティクル（例示；Ｆ系金属）が事前に除去される。その結果、プレデポ膜の下層に混入しやすかったＦ系金属を少なくすることができ、製膜室６内の構成材との密着性の高い良好なプレデポ膜を形成できる。これにより、製膜処理を進めた際に、プレデポ膜が剥がれ落ちる可能性を低くすることができ、パーティクル発生を抑制できる。その結果、セルフクリーニング用ガス由来のパーティクルを少なくすることができ、より良好な状態で製膜処理を再開することができる。

以上、第１〜５の実施形態について説明した。これらの実施形態は、各々が独立したものではなく、必要に応じて矛盾のない範囲内で組み合わせて使用できる。

プラズマＣＶＤ装置の構成を示す側面図である。プラズマＣＶＤ装置の構成を示す部分斜視図である。清掃用基板の配置されたプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。第１の実施形態における清掃用基板の上面図である。第１の実施形態における清掃用基板の断面図である。第２の実施形態における清掃用基板の断面図である。第３の実施形態における清掃用基板の上面図である。第３の実施形態における清掃用基板の断面図である。第４の実施形態における清掃用基板の配置されたプラズマＣＶＤ装置の構成を示す概略図である。表面に凹凸の設けられたガラス面の表面粗さ測定結果を示すグラフである。製膜室内の温度と時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１プラズマ処理装置
２対向電極
３放電電極
４防着板
５均熱板
６製膜室
７支持部
８基板
１１均熱板移動機構
１２高周波給電伝送路
１３整合器
１４高周波給電伝送路
１５熱媒体供給管
１６原料ガス配管
３０、３３配管
３１高真空排気ポンプ
３２、３４弁
３５低真空排気ポンプ
３６保持部
３７台
４０プラズマ雰囲気
５３給電点
５４給電点
８１ガラス基板
８２透明電極層
８３光電変換層
８４裏面電極層
８５周囲膜除去領域
８６太陽電池膜
８７溝
８８透明電極層分割溝
８９溝
９０追加分離溝
９１凹凸
９２太陽電池膜部分
９３膜除去領域
９４太陽電池セル

Claims

減圧雰囲気でプラズマを利用して処理を行う処理室内で用いられ、前記処理室内でプラズマが発生した時に帯電することにより前記処理室内のパーティクルを付着させるプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
誘電体基板と、
前記誘電体基板の片面上に形成された金属膜と、
を具備する
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項１に記載された清掃用基板であって、
前記誘電体基板は、ガラス基板を含み、
前記ガラス基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された裏面電極層とを備える太陽電池膜において、前記金属膜は、前記裏面電極層に含まれる
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項２に記載されたプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
前記太陽電池膜は、前記ガラス基板面上で一方向に並んで配置された複数の太陽電池セルを含んでいる
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項２に記載されたプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
前記複数の太陽電池セルの中で各々隣接し合う前記太陽電池セルにおいて、一方の前記太陽電池セルの前記透明電極層と、他方の前記太陽電池セルの前記裏面電極層とは、少なくとも一部が電気的に接続が離間している
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項２乃至４のいずれかに記載されたプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
前記太陽電池膜は、前記複数の太陽電池セルが並んだ方向とは異なる方向において、電気的な接続がないように分割されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項１乃至５のいずれかに記載されたプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
前記ガラス基板における前記金属膜の設けられた面とは反対側の面には、パーティクルを付着し易くするための凹凸が形成されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
請求項６に記載されたプラズマ処理装置の清掃用基板であって、
前記ガラス基板における前記金属膜の設けられた面とは反対側の面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲である
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃用基板。
（ａ）基板テーブルを備える処理室内において、前記基板テーブル上に、誘電体基板と前記誘電体基板の片面上に形成された金属膜とを備える清掃用基板を、前記誘電体基板が前記基板テーブル側となるようにして配置する工程と、
（ｂ）前記処理室内に、清掃用ガスを導入する工程と、
（ｃ）前記処理室内が前記清掃用ガス雰囲気下とされた状態で、前記処理室内にプラズマを発生させる工程と、
（ｄ）前記（ｃ）工程の後に、前記清掃用基板を前記処理室から搬出する工程と、
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項８に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記処理室内には、前記基板テーブルと対向するように放電電極が設けられており、
前記（ａ）工程において、前記清掃用基板は、前記放電電極に面した前記基板テーブル上に配置され、
前記（ｂ）工程において、前記基板テーブルと前記放電電極との間に、プラズマを発生させる工程を備える
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項８または９に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ａ）工程において配置される前記清掃用基板において、前記金属膜は、前記ガラス基板上に形成された透明電極層と、前記透明電極層上に形成された光電変換層と、前記光電変換層上に形成された裏面電極層とを備える太陽電池膜における、前記裏面電極層に含まれる
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項１０に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ａ）工程において配置される前記清掃用基板において、前記太陽電池膜は、前記ガラス基板面上で一方向に並んで配置された複数の太陽電池セルを含んでいる
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項１１に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ａ）工程において配置される前記清掃用基板において、前記複数の太陽電池セルの中で各々隣接し合う前記太陽電池セルは、一方の前記各太陽電池セルの前記透明電極層と、他方の前記各太陽電池セルの前記裏面電極層とで、少なくとも一部が電気的に接続が離間している
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項１１または１２に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ａ）工程において配置される前記清掃用基板において、前記太陽電池膜は、前記複数の太陽電池セルが並んだ方向とは異なる方向において、電気的に接続がないように分割されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項８乃至１３のいずれかに記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ａ）工程において配置される前記清掃用基板において、前記ガラス基板における前記基板テーブルと接する側の面には、パーティクルを付着させ易くするための凹凸が形成されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項１４に記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記ガラス基板における前記基板テーブルと接する側の面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下の範囲である
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
請求項９乃至１５のいずれかに記載されたプラズマ処理装置の清掃方法であって、
前記（ｂ）工程において、水素、窒素、及びアルゴンからなる集合から選ばれる少なくとも一のガスを、前記清掃用ガスとして導入する工程を備える
ことを特徴とするプラズマ処理装置の清掃方法。
（ｅ）生産用基板を処理室に搬入し、前記生産用基板にプラズマ処理により製膜する工程と、
（ｆ）前記（ｅ）工程の後に、前記処理室内にセルフクリーニング用ガスを導入し、前記処理室内にプラズマを発生させてセルフクリーニングを行う工程と、
（ｇ）前記（ｆ）工程の後に、請求項１乃至６のいずれかに記載されたプラズマ処理装置の清掃方法を用いて、前記処理室内を清掃する工程と、
を具備することを特徴とする太陽電池の生産方法。
請求項１７に記載された太陽電池の生産方法であって、
更に、
（ｈ）前記（ｆ）工程によって前記処理室内の前記基板テーブル温度が前記（ｅ）工程を実施するときの温度よりも上昇したときに、前記（ｆ）工程の後に前記処理室内の前記基板テーブル温度を前記（ｅ）工程を実施するときの温度まで下げる工程
を具備し、
前記（ｇ）工程は、前記（ｈ）工程を実施しているときに実施される
ことを特徴とする太陽電池の生産方法。