JP4949776B2 - 薄膜製造方法及び薄膜製造システム - Google Patents

Description

本発明は、薄膜製造装置に関し、特にプラズマを用いて基板や製膜済の基板に処理を行う薄膜製造装置に関する。

アモルファスシリコン太陽電池や微結晶シリコン太陽電池、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの製造プロセスにおける半導体薄膜の生成に使用される薄膜製造装置としてプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置が知られている。プラズマＣＶＤ装置は、放電電極と、その放電電極に対向するように配置された対向電極とを製膜室内に備えている。薄膜が形成される被処理体としての基板は対向電極上に保持される。所望の薄膜の原料を含む原料ガスを製膜室内に導入しながら放電電極と対向電極の間に高周波電力を印加すると、放電電極と基板の間の領域の原料ガスがプラズマ状態になる。原料ガスが活性化されることにより、基板上に所望の薄膜、例えばアモルファスシリコン膜が形成される。高周波プラズマを用いる薄膜製造方法においては、単なる平行平板型電極を用いた薄膜製造装置ではなく、梯子型電極を用いた薄膜製造装置が有効である。梯子型電極を用いた薄膜製造方法の従来技術が特許文献１に開示されている。

薄膜製造装置を用いて太陽電池用のｉ層膜を製膜することが行われている。ｉ層膜の膜厚は、基準膜厚Ｗを中心とする一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれるように製膜プロセスが管理される。このことについて、図１を用いて説明する。図１（ａ）は、初期発電出力−膜厚の関係を示している。横軸は、ｉ層膜の膜厚である。縦軸は、このｉ層膜を含む太陽電池の初期発電出力である。初期発電出力は、製造直後の太陽電池の発電出力のことである。初期発電出力の変化量は膜厚の変化量に略比例し、膜厚が大きいほど初期発電出力が大きい。しかし、時間の経過ともに太陽電池が劣化するため、太陽電池の発電出力は時間の経過とともに低下して安定後発電出力に漸近する。安定後発電出力は、十分時間が経過して発電出力が安定した後の発電出力である。実用上は、太陽電池の性能は安定後発電出力により評価される。図１（ｂ）は、発電出力の劣化率−膜厚の関係を示している。横軸は膜厚であり、縦軸は劣化率である。劣化率は、｛（初期発電出力−安定後発電出力）／安定後発電出力｝×１００で表される。膜厚が大きいほど発電出力の劣化率が大きいことが図１（ｂ）から明らかである。このため、図１（ｃ）に示されるように、安定後発電出力が極大値をとる膜厚が存在する。図０（ｃ）は、安定後発電出力−膜厚の関係を示している。横軸は膜厚であり、縦軸は安定後発電出力である。安定後発電出力は、膜厚の増加にともなって増加して極大値Ｅ_Ｈをとり、膜厚の増加にともなって極大値Ｅ_Ｈから減少している。安定後発電出力が極大値Ｅ_Ｈをとる膜厚が基準膜厚Ｗである。目標とする膜厚の範囲Ｗ±ΔＷは、安定後発電出力が品質管理上の下限出力Ｅ_Ｌ（Ｅ_Ｌ＜Ｅ_Ｈ）より大きくなるような膜厚の範囲として決定される。

ところで、プラズマＣＶＤ装置を用いて製膜バッチ処理を繰り返すと、放電電極や製膜室の内壁に半導体膜が付着してくる。この付着した半導体膜は、以下「付着膜」と参照される。このような付着膜は、放電電極から剥離し、処理中の基板に降り注ぐ可能性がある。このことは、不良品発生の原因となる。したがって、製膜バッチ処理を所定の回数繰り返す毎にプラズマＣＶＤ装置内を清掃する必要がある。この清掃作業は、セルフクリーニングと呼ばれている。このセルフクリーニング処理時、製膜室内にＮＦ_３やＣｌＦ_３のようなクリーニングガスが導入され、放電電極と対向電極の間に高周波電力が印加される。これにより、放電電極と対向電極の間の領域にＦラジカルが発生し、そのＦラジカルと付着膜とが反応することにより、放電電極等から付着膜が除去される。セルフクリーニングに関連する従来技術が特許文献２乃至４に開示されている。

図２は、一のセルフクリーニングとその次のセルフクリーニングの間で製膜バッチ処理を繰り返して太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合において、ｉ層膜を含む太陽電池の初期発電電流−累積製膜時間の関係、及びｉ層膜の膜厚−累積製膜時間の関係の一例を示している。ここでは、製膜の設定条件を一定にして製膜バッチ処理を繰り返した場合の結果が示されている。初期発電電流は、製造直後の太陽電池の発電電流であり、初期発電出力に比例する。累積製膜時間は、一のセルフクリーニングからその次のセルフクリーニングまでに薄膜製造装置が繰り返す製膜バッチ処理の各バッチ処理における製膜時間を合計したものである。製膜時間とは、薄膜の形成が進行する時間であり、例えば、原料ガスを製膜室内に導入しながら放電電極と対向電極の間に高周波電力を印加する印加時間である。図２において、左縦軸は初期発電電流、右縦軸は膜厚、横軸は累積製膜時間である。黒菱形のシンボルはｉ層膜が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、ｉ層膜を含む太陽電池の初期発電電流の関係を示している。白抜きの四角のシンボルは、ｉ層膜が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、そのｉ層膜の膜厚との関係を示している。製膜時間を含む製膜の設定条件が一定であるため、図２の横軸を製膜バッチ処理の回数としてもグラフは同様である。図２から明らかなように、一定の設定条件で製膜しているにもかかわらず、初期発電電流及び膜厚が累積製膜時間に対して変動している。このため、膜厚を上述の基準膜厚Ｗを中心とする一定範囲（Ｗ±ΔＷ）におさめることが困難である。膜厚の変動要因としては、上述の付着膜の堆積、セルフクリーニングの残留フッ素、給電ケーブルの劣化等が考えられる。

一方、非特許文献１には、プラズマＣＶＤ法により作製されるアモルファスシリコンの堆積速度とプラズマの発光強度との関係が以下のように報告されている。プラズマＣＶＤ法においては、真空チャンバにＳｉＨ_４が供給され、電極間に電界が印加される。このとき、電極間の領域に引き起こされるグロー放電プラズマ中において生成されるラジカルは、中性ラジカル（ＳｉＨｘ、Ｈ…）、イオンラジカル（ＳｉＨｘ＋、Ｈ＋、Ｈ_２＋…）さらに発光性ラジカル（Ｓｉ＊、ＳｉＨ＊、Ｈ＊）にわけられる。このようにして生成した中性ラジカル（ＳｉＨｘ）がアモルファスシリコン膜の形成（堆積）を支配するのだが、ＳｉＨｘの生成速度とＳｉ＊、ＳｉＨ＊の発光強度との間にはプラズマ中の電子温度が一定の場合には比例関係が成立するので、ガス圧力を一定にして、ガス流量、電力密度を変化させた場合には、広いプラズマ条件においてＳｉ＊、ＳｉＨ＊発光強度とアモルファスシリコン堆積速度が１乗の比例関係を持つことになる。

特開２００２−３２２５６３号公報 特開平８−８８１７７号公報 特許第３７０２２３５号公報 特開２００６−６６７７９号公報 松田彰久、「プラズマＣＶＤの基礎過程―アモルファスシリコンとシリコン系合金―」、ナノプレーティング研究会第９回例会テキスト、昭和６３年５月

本願発明者は、セルフクリーニング間において繰り返される製膜バッチ処理を介して製造される製品（この製膜バッチ処理により製造される薄膜又はこの薄膜を含む太陽電池）の品質の変動が、セルフクリーニング後の累積製膜時間（＝製膜バッチ処理の回数）に対して規則性を有していることを発見した。例えば、図２においては、膜厚は、累積製膜時間の増加とともに減少する傾向を示している。初期発電電流は、膜厚に比べてばらつきが大きいものの、膜厚と同様に累積製膜時間の増加とともに減少する傾向を示している。

本願発明者は、この規則性を利用して製品の品質のバッチ毎のばらつきを抑制することを着想した。

本発明の目的は、製品の品質のバッチ毎のばらつきが抑制される薄膜製造方法及び薄膜製造システムを提供することである。

以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（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）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。ただし、それらの番号を、（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。

本発明の薄膜製造方法は、薄膜製造装置（１）を用いた薄膜製造方法である。前記薄膜製造装置は、製膜室（６）と、前記製膜室内に設けられた放電電極（３）と、前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極（２）とを具備する。前記薄膜製造方法は、（ａ）製膜バッチ処理Ｌを実行して基板Ｌ（８）上に薄膜Ｌ（１１３）を形成する工程を具備する。前記（ａ）工程は、（ａ１）前記基板Ｌを前記対向電極に保持する工程と、（ａ２）前記製膜室内に前記薄膜Ｌの原料を含むガスＬを導入する工程と、（ａ３）前記ガスＬを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力Ｌ（１０５）を印加して前記基板Ｌ上に前記薄膜Ｌを形成する工程とを含む。前記（ａ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＮの後、その次のセルフクリーニングＮ’の前に実行される。前記（ａ３）工程において、前記セルフクリーニングＮから前記製膜バッチ処理Ｌまでに前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理の回数Ｌに基づいて前記高周波電力Ｌが制御される。例えば、前記（ａ３工程）においては、前記回数Ｌに対応づけられた設定値Ｌ（Ｙ）に基づいて前記高周波電力Ｌが制御される。

一のセルフクリーニングとその次のセルフクリーニングの間で製膜バッチ処理を繰り返すと、製膜室の内壁や放電電極へのシリコン膜の堆積等により薄膜製造装置の状態が変化する。したがって、一のセルフクリーニングとその次のセルフクリーニングの間において一定の設定条件での製膜を繰り返すと、例えば図２に示されるように、製膜されたｉ層膜の膜厚、このｉ層膜を含む太陽電池の初期発電電流（初期発電出力）が、製膜バッチ処理の回数（累積製膜時間）に応じて変動する。この変動は、製膜バッチ処理の回数に対して一定の規則性を有している。そこで、製膜バッチ処理の回数に基づいて高周波電力を制御することで、製品の品質（膜厚、初期発電電流、初期発電出力）のバッチ毎のばらつきが抑制される。なお、初期発電電流及び初期発電出力は、膜厚に関係する。

本発明の薄膜製造方法においては、前記設定値Ｌは前記高周波電力Ｌのパワーを規定することが好ましい。高周波電力のパワーの増減により製膜速度が増減するから、パワーを制御することにより、膜厚、初期発電電流、初期発電出力のばらつきが抑制される。

本発明の薄膜製造方法においては、前記設定値Ｌは前記高周波電力Ｌの印加時間を規定することが好ましい。高周波電力の印加時間の増減により膜厚が増減するから、印加時間を増減することにより、膜厚、初期発電電流、初期発電出力のばらつきが抑制される。

本発明の薄膜製造方法は、更に、（ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程において形成された薄膜（１１３）についてバッチの繰り返しにともなう膜厚（Ｄ_ｉ）の変動を測定するステップと、（ｄ）前記膜厚の変動に基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則（１００）を定める工程とを具備することが好ましい。前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行される。前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである。事前に製膜バッチ処理を繰り返して得られる膜厚の変動に基づいて制御規則を定めるため、制御規則に薄膜製造装置の特性が反映される。

本発明の薄膜製造方法は、更に、（ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程において形成されたｉ層膜（１１３）を含む太陽電池についてバッチの繰り返しにともなう発電電流の変動を測定するステップと、（ｄ）前記発電電流の変動に基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則（１００）を定める工程とを具備することが好ましい。この場合、前記薄膜Ｌは太陽電池用のｉ層膜である。前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行される。前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである。事前に製膜バッチ処理を繰り返して得られる発電電流の変動に基づいて制御規則を定めるため、制御規則に薄膜製造装置の特性が反映される。

本発明の薄膜製造方法は、更に、（ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程において形成されたｉ層膜（１１３）を含む太陽電池についてバッチの繰り返しにともなう発電出力の変動を測定するステップと、（ｄ）前記発電出力の変動とに基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則（１００）を定める工程とを具備することが好ましい。この場合、前記薄膜Ｌは太陽電池用のｉ層膜である。前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行される。前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである。事前に製膜バッチ処理を繰り返して得られる発電出力の変動に基づいて制御規則を定めるため、制御規則に薄膜製造装置の特性が反映される。

本発明の薄膜製造方法は、更に、（ｅ）製膜バッチ処理Ｋを実行して基板Ｋ（８）上に薄膜Ｋ（１１３）を形成する工程と、（ｆ）前記薄膜Ｋの膜厚Ｋ（Ｄ_ｉ）を測定する工程とを具備することが好ましい。前記製膜バッチ処理Ｋは、前記セルフクリーニングＮと前記製膜バッチ処理Ｌとの間に実行される。前記（ｅ）工程は、（ｅ１）前記基板Ｋを前記対向電極に保持する工程と、（ｅ２）前記製膜室内に前記薄膜Ｋの原料を含むガスＫを導入する工程と、（ｅ３）前記ガスＫを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力Ｋを印加して前記基板Ｋ上に前記薄膜Ｋを形成する工程とを含む。前記（ｅ３）工程において、前記セルフクリーニングＮから前記製膜バッチ処理Ｋまでに前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理の回数Ｋに対応づけられた設定値Ｋ（Ｘ）に基づいて前記高周波電力Ｋが制御される。前記（ａ３）工程において、前記膜厚Ｋと基準膜厚Ｋとの比較に基づいて前記設定値Ｌが補償される。

薄膜製造装置は、セルフクリーニングによってその前のセルフクリーニングの直後の状態に回復するが、全く同一の状態に回復するわけではないため、セルフクリーニングを繰り返すうちにセルフクリーニング直後の状態が少しずつ変化する。この変化により膜厚が変動する場合がある。上記補償により、この変化による膜厚等の品質の変動を抑制することが可能である。

本発明の薄膜製造方法は、更に、（ｅ）製膜バッチ処理Ｋを実行して基板Ｋ（８）上に薄膜Ｋ（１１３）を形成する工程を具備することが好ましい。前記製膜バッチ処理Ｋは、前記セルフクリーニングＮと前記製膜バッチ処理Ｌとの間に実行される。前記（ｅ）工程は、（ｅ１）前記基板Ｋを前記対向電極に保持する工程と、（ｅ２）前記製膜室内に前記薄膜Ｋの原料を含むガスＫを導入する工程と、（ｅ３）前記ガスＫを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力Ｋ（１０５）を印加して前記基板Ｋ上に前記薄膜Ｋを形成する工程とを含む。前記（ｅ３）工程において、前記セルフクリーニングＮから前記製膜バッチ処理Ｋまでに前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理の回数Ｋに対応づけられた設定値Ｋ（Ｘ）に基づいて前記高周波電力Ｋを制御し、前記製膜室内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度Ｋを測定する。前記（ａ３）工程において、前記発光強度Ｋと基準発光強度との比較に基づいて前記設定値Ｌを補償する。

薄膜製造装置は、セルフクリーニングによってその前のセルフクリーニングの直後の状態に回復するが、全く同一の状態に回復するわけではないため、セルフクリーニングを繰り返すうちにセルフクリーニング直後の状態が少しずつ変化する。この変化により製膜速度が変化する場合がある。プラズマの所定の波長（２８６ｎｍ、４１４ｎｍ）における発光強度は製膜速度を反映しているから、上記補償により、この変化による膜厚等の品質の変動を抑制することが可能である。

本発明の薄膜製造方法においては、前記（ａ３）工程において、前記製膜室内に発生するプラズマＬの所定の波長における発光強度Ｌを測定し、前記発光強度Ｌと基準発光強度との比較に基づいて前記設定値Ｌを補償することが好ましい。この補償により、セルフクリーニングの繰り返しによる薄膜製造装置の変化による膜厚等の品質の変動を抑制することが可能である。

本発明の薄膜製造方法においては、前記所定の波長は２８６ｎｍであることが好ましい。

本発明の薄膜製造方法においては、前記所定の波長は４１４ｎｍであることが好ましい。

本発明の薄膜製造方法においては、前記セルフクリーニングＮは、前記製膜室内にフッ素を含むセルフクリーニング用のガスを導入する工程と、前記セルフクリーニング用のガスを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力を印加する工程とを含むことが好ましい。

本発明の薄膜製造システムは、薄膜製造装置（１）と、制御装置（８７）とを具備する。前記薄膜製造装置は、製膜室（６）と、前記製膜室内に設けられた放電電極（３）と、前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極（２）と、前記放電電極に高周波電力を供給する電源部（６０）とを備える。前記制御装置は、前記薄膜製造装置について実行された最後のセルフクリーニングの後に前記薄膜製造装置が実行した製膜バッチ処理の回数に基づいて前記電源部を制御する。

本発明の薄膜製造システムは、更に、前記薄膜製造装置を用いて形成された薄膜（１１３）の膜厚を測定する膜厚測定装置（８０）と、補償器（８８）とを具備することが好ましい。前記制御装置は、前記回数に対応づけられた設定値（Ｙ）に基づいて前記電源部を制御する。前記補償器は、前記膜厚と基準膜厚との比較に基づいて前記設定値を補償する。

本発明の薄膜製造システムは、更に、前記製膜室内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度を測定する発光強度検出器（８５）と、補償器（８８）とを具備することが好ましい。前記制御装置は、前記回数に対応づけられた設定値（Ｙ）に基づいて前記電源部を制御する。前記補償器は、前記発光強度と基準発光強度との比較に基づいて前記設定値を補償する。

本発明によれば、製品の品質のバッチ毎のばらつきが抑制される薄膜製造方法及び薄膜製造システムが提供される。

添付図面を参照して、本発明による薄膜製造方法及び薄膜製造システムを実施するための最良の形態を以下に説明する。ここでは、太陽電池用の薄膜を製造する場合について説明するが、本発明による薄膜製造方法及び薄膜製造システムは、太陽電池用の薄膜の製造に限定されず、例えば、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）用の薄膜を製造する場合についても適用可能である。

（第１の実施形態）
図３は、本発明の第１の実施形態における薄膜製造システム２００を示している。薄膜製造システム２００は、薄膜製造装置１と、薄膜製造装置１が製膜した薄膜の膜厚を測定するための膜厚測定装置８０と、薄膜製造装置１が製膜した薄膜を含む太陽電池の発電検査を行う発電検査装置８６と、薄膜製造装置１の制御をする制御装置８７と、設定値読出し装置８９とを具備している。制御装置８７は、薄膜製造装置１が実行する製膜バッチ処理が薄膜製造装置１について実行された最後のセルフクリーニングから何回目の製膜バッチ処理であるかに応じて薄膜製造装置１を制御する。設定値読出し装置８９は、そのための制御条件テーブル１００を記憶している。制御条件テーブル１００は、処理の回数と制御のための設定値とを対応付けている。制御装置８７は、この設定値に基づいて薄膜製造装置１を制御する。膜厚測定装置８０は、薄膜製造装置１が製膜した薄膜（ｉ層膜）の膜厚Ｄ_ｉを検出し、膜厚Ｄ_ｉを示す検出膜厚（ｉ層膜）９３を出力する。発電検査装置８６は、発電検査用の光を太陽電池パネルに照射し、そのとき太陽電池が出力する初期発電電流及び初期発電出力を検出し、検出初期発電電流９５及び検出初期発電出力９６として出力する。検出膜厚（ｉ層膜）９３、検出初期発電電流９５、及び検出初期発電出力９６は、工程管理に利用される。

このように、最後のセルフクリーニングから現在までの製膜バッチ処理の回数に基づいて薄膜製造装置１の制御をすることは、一のセルフクリーニングとその次のセルフクリーニングの間で繰り返される製膜バッチ処理においては、製膜バッチ処理を介して製造される製品（例示：この製膜バッチ処理により製造される薄膜又はこの薄膜を含む太陽電池）の品質が、製膜バッチ処理の回数に対して一定の傾向を示して変動することに基づいている。

図４は、薄膜製造装置１の構成を示す概略図である。薄膜製造装置１の側面から見た図である。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。Ｚ方向は、基板８の製膜面に略垂直である。薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極（ヒータカバー）２、ヒータ５、放電電極３、及び防着板４を具備し、さらに放電電極３に高周波電力を供給するための電源部６０、高周波給電伝送路１４（１４ａ、１４ｂ）、整合器１３（１３ａ、１３ｂ）、及び高周波給電伝送路１２（１２ａ、１２ｂ）を具備する。また、発光強度検出器８５が製膜室６に設けられた窓（図示されず）を介して製膜室６内に発生するプラズマの発光強度を検出可能なように設けられている。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に膜を製膜する。真空ポンプ（図示さえれず）によって減圧され、ガス供給装置（図示されず）により原料ガス（例示：ＳｉＨ_４＋Ｈ_２）を供給される。

対向電極２は、放電電極３と略平行になるように製膜室６内に設置されている。基板８を保持可能な保持手段（図示されず）を有する。対向電極２は、導電性の板であり、非磁性材料で製作される。対向電極２は、製膜時、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、一方の面をヒータ５から所定の距離だけ離れて保持されている。そして、製膜時に他方の面を基板８の表面と密接する。そのとき、基板８と放電電極３との距離は、例えば、３ｍｍ〜５０ｍｍとすることができる。ヒータ５は、対向電極２を介して、基板８全体が概ね均一な温度となるように基板８の裏側から加熱する。

放電電極３は、梯子状の電極である。高周波給電伝送路１２ａが接続された給電点５３と、高周波給電伝送路１２ｂが接続された給電点５４とから、それぞれ高周波電力を受電する。製膜時、対向電極２（例示：接地側）に対向する電極（例示：高周波電力投入側）となる。放電電極３と対向電極２との間の放電で発生する原料ガス（例示：ＳｉＨ_４＋Ｈ_２）のプラズマにより基板８に膜が製膜される。

防着板４は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えることにより、膜が製膜される範囲を制限する。図４の場合、製膜室６の内側における防着板４の後ろ側（基板８と反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。

電源部６０は、高周波電源６０ａと高周波電源６０ｂとを備えている。

整合器１３（一方を整合器１３ａ、他方を整合器１３ｂとする）は、出力側のインピーダンスを整合可能である。電源部６０から高周波給電伝送路１４（整合器１３ａ及び高周波電源６０ａを接続する方を高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ｂ及び高周波電源６０ｂに接続する方を高周波給電伝送路１４ｂとする）を介して高周波電力を供給され、高周波給電伝送路１２（整合器１３ａ及び給電点５３を接続する方を高周波給電伝送路１２ａ、整合器１３ｂ及び給電点５４を接続する方を高周波給電伝送路１２ｂとする）を介して放電電極３へ送電する。

対向電極２、放電電極３、及び防着板４は、鉛直方向に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持されることが好ましい。より好ましくは約１０°傾ける。それにより、対向電極２の基板８に接する表面が、鉛直方向に対して７°〜１２°上に向くようする。基板８を垂直から僅かに傾けることは、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できて好ましい。また、製膜室６の設置面積も少なくて済む。

図５は、薄膜製造装置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。ＸＹＺ方向は、図４の場合と同じである。放電電極３から見て＋Ｚ方向に基板８（対向電極２）が配置される。放電電極３は、互いに略平行にＺ方向に略垂直なＸ方向へ延びる２本の横電極２０（図中上側を横電極２０ａ、下側を横電極２０ｂとする）と、２本の横電極２０の間に設けられ、互いに略平行にＸ方向及びＺ方向の両者に略垂直なＹ方向に延びる複数の縦電極２１とを備える。ただし、縦電極の数は、高周波を均一に給電してプラズマを均一化できること、及び、製作が容易であること等の観点から適切な数を選定できる。複数の縦電極２１の各々には、基板８（対向電極２）と対向する側に所定の間隔で所定の大きさのガス噴出し孔２２が設けられている。原料ガスは、ガス供給装置（図示されず）から放電電極３に供給され、ガス噴出し孔２２から＋Ｚ方向に噴き出す。ただし、ガス噴出し孔２２の間隔及び大きさは、原料ガスを均一に供給してプラズマを均一化できること等の観点から適切な間隔及び大きさを選定できる。ただし、放電電極３は平板型電極でも良い。

図中、放電電極３の−Ｚ方向側には、放電電極３の裏面側を覆うように防着板４が設けられている。これにより、放電電極３の表側で発生するプラズマが裏面側まで広範囲に広がることを抑えて、製膜室６での不要な製膜を防止することができる。

図６は、薄膜製造装置１における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。薄膜製造装置１は、高周波電力の供給に関する構成として、放電電極３の横電極２０ａ側の給電点５３に、高周波電源６０ａ、高周波給電伝送路１４ａ、整合器１３ａ、及び高周波給電伝送路１２ａが、それぞれ設けられている。同様に、高周波電力の供給に関する構成として、放電電極３の横電極２０ｂ側の給電点５４に、高周波電源６０ｂ、高周波給電伝送路１４ｂ、整合器１３ｂ、及び高周波給電伝送路１２ｂが、それぞれ設けられている。

高周波給電伝送路１４ａ、１４ｂを介して放電電極３に高周波電力を供給する高周波電源６０ａ、６０ｂは、例えば、特開２００２−３２２５６３号公報に示されるような、高周波給電伝送路１４ａと高周波給電伝送路１４ｂとに時間的に位相を変調した高周波電力を供給する位相変調型の電源でも良いし、高周波給電伝送路１４ａと高周波給電伝送路１４ｂとに同位相又は所定の位相差の高周波電力を位相変調なしで供給する電源でも良い。ここで、高周波は、５ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下である。５ＭＨｚ未満になるとその波長と大型基板の大きさとが大きく異なってくるので、定在波の影響が無視できるようになるからである。２００ＭＨｚより大きくなると、電源及び伝送路の設計が困難になるからである。

ただし、ここでは、複数の給電点５３に対して一つの整合器１３ａ及び高周波電源６０ａが、複数の給電点５４に対して一つの整合器１３ｂ及び高周波電源６０ｂが、それぞれ設けられている。しかし、複数の給電点５３の各々に整合器及び高周波電源が設けられていても良いし、複数の給電点５４の各々に整合器及び高周波電源が設けられていても良い。給電点５３、５４の位置及びその数は変更が可能である。

図７は、放電電極３の構成を示す断面図である。Ｚ方向は、図４及び図５の場合と同じである。横電極２０ａ及び２０ｂは、Ｘ方向に延びるパイプである。縦電極２１は、Ｙ方向に延びるパイプであり、一方の端部が横電極２０ａに接続され、多方の端部が横電極２０ｂに接続されている。原料ガス供給装置（図示されず）は、原料ガス配管１６（横電極２０ａに接続する方を原料ガス配管１６ａ、横電極２０ｂに接続する方を原料ガス配管１６ｂとする）を介して放電電極３に接続されている。原料ガス配管１６ａ及び１６ｂの防着板４を通過する部分は、絶縁管１７となっている。絶縁管１７は、例えばガラス製である。横電極２０ａ側の給電点５３には高周波給電伝送路１２ａが接続されている。横電極２０ｂ側の給電点５４には、高周波給電伝送路１２ｂが接続されている。

原料ガスは、原料ガス供給装置（図示されず）から原料ガス配管１６を通して横電極２０に供給され、横電極２０内部及び縦電極２１内部に設けられたガス流通路を通して各ガス噴出し孔２２に到達し、そこから＋Ｚ方向に噴き出す。

次に、本発明の薄膜製造方法を工程の一部に含む太陽電池パネルの製造方法について説明する。ここでは、上記に示した薄膜製造装置１を用いて光電変換層のｉ層膜を製膜する場合を説明する。太陽電池パネルの製造方法は、ステップＳ１〜ステップＳ９を含んでいる。なお、製造される太陽電池パネルは、シリコン系薄膜の太陽電池を備えている。

ただし、シリコン系とは、シリコン（Ｓｉ）やシリコンカーバイド（ＳｉＣ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）を含む。ここでは、シリコン系薄膜として、アモルファスシリコンを例とする。

（ステップＳ１）
ガラスのような透光性の基板８を用意する。基板８は、例えば、１．４ｍ×１．１ｍ、板厚４ｍｍのソーダフロートガラスで、基板端面は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。

（ステップＳ２）
基板８の表面に透明電極層１１１として酸化錫膜を主成分とする透明導電膜を約５００ｎｍから８００ｎｍの膜厚となるよう熱ＣＶＤ装置にて約５００℃で形成する。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。透明電極層１１１として、透明電極膜に加えて、基板８と透明電極膜の間にアルカリバリア膜を形成してもよい。

（ステップＳ３）
プラズマＣＶＤ装置により、アモルファスシリコン薄膜からなる光電変換層（ｐ層膜）１１２を透明電極層１１１上に形成する。光電変換層（ｐ層膜）１１２は、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを主原料として含み、更にドーパントとしてジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）を含む製膜ガスにより製膜される。なお、光電変換層（ｐ層膜）１１２は、アモルファスＳｉＣであっても良い。光電変換層（ｐ層膜）１１２の膜厚は、例えば、１０ｎｍ〜３０ｎｍである。

（ステップＳ４）
薄膜製造装置１を用いてアモルファスシリコン薄膜からなる光電変換層（ｉ層膜）１１３を光電変換層（ｐ層膜）１１２上に形成する。ステップＳ４は、ステップＳ４ａ〜ステップＳ４ｃを含んでいる。

（ステップＳ４ａ）
透明電極層１１１及び光電変換層（ｐ層膜）１１２が形成された基板８を対向電極２にセットする。その後、製膜室６を所定の真空度（例示：１０^−６Ｐａ）にする。対向電極２の温度は、例えば２００℃で一定となるようにヒータ５を温度制御されている。

（ステップＳ４ｂ）
製膜用のガスを、原料ガス配管１６、横電極２０内部及び縦電極２１内部に設けられたガス流通路、ガス噴出し孔２２、を介して放電電極３と基板８との間に供給する。アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、ガスは、例えば、Ｈ_２＋ＳｉＨ_４（ＳｉＨ_４分圧：２〜２０％）である。ただし、製膜圧力の範囲は、例えば、アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、２００〜６００Ｐａである。

（ステップＳ４ｃ）
整合器１３の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、電源部６０から放電電極３へ所定の高周波電力を供給する。これにより、放電電極３と対向電極２との間に高周波電力が印加されてガスのプラズマが発生し、基板８上にシリコン薄膜としての光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜される。アモルファスシリコン薄膜を形成する場合、高周波電力及び基板温度と膜厚は、例えば、０．２Ｗ／ｃｍ^２及び２００℃と２５０ｎｍ〜３００ｎｍである。

図８は、透明電極層１１１、光電変換層（ｐ層膜）１１２、及び光電変換層（ｉ層膜）１１３が形成された基板８を示している。

（ステップＳ５）
膜厚測定装置８０は、透過膜厚計であり、光電変換層（ｉ層膜）１１３に入射される入射光１１４の強度と、入射光１１４が光電変換層（ｉ層膜）１１３を透過した透過光１１５の強度とから、光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉを検出し、膜厚Ｄ_ｉを示す検出膜厚（ｉ層膜）９３を出力する。膜厚測定装置８０は、予め求めておいた光電変換層（ｉ層膜）の膜厚と透過光強度とを関係付けるデータを参照して、透過光１１５の強度からステップＳ４で製膜された光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉを検出することが可能である。

（ステップＳ６）
プラズマＣＶＤ装置により、アモルファスシリコン薄膜からなる光電変換層（ｎ層膜）を光電変換層（ｉ層膜）１１３上に形成する。光電変換層（ｎ層膜）は、ＳｉＨ_４ガスとＨ_２ガスとを主原料として含み、更にドーパントとしてホスフィン（ＰＨ_３）を含む製膜ガスにより製膜される。光電変換層（ｎ層膜）の厚さは、例えば、３０〜５０ｎｍである。

（ステップＳ７）
光電変換層（ｎ層膜）上に銀やアルミニウムによる裏面導電膜をスパッタリング装置で形成して太陽電池を製造する。なお、必要に応じて各層の間に他の薄膜を形成しても良い。また、特に記載していないが、太陽電池として直列集積構造とするために、途中工程にＹＡＧレーザーなどを用いた膜のエッチング工程を実施する。

（ステップＳ８）
ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）等による充填材シートを介してバックシートを設置して太陽電池パネルに防水を施す。さらに、太陽電池が発電した電力を出力する端子箱を基板８に取りつけて太陽電池パネルを完成する。

（ステップＳ９）
完成した太陽電池パネルについて発電検査装置８６を用いて発電検査を行う。発電検査装置８６は、ＡＭ１．５、全天日射基準太陽光（１０００Ｗ／ｍ^２）のソーラシミュレータである。発電検査装置８６は、発電検査用の光を太陽電池パネルに照射し、そのとき太陽電池が出力する初期発電電流及び初期発電出力を検出し、検出初期発電電流９５及び検出初期発電出力９６として出力する。初期発電出力は、初期発電電力とも言われる。

上記の太陽電池パネルの製造方法では、アモルファスシリコン太陽電池を一つ製造する例を示している。しかし、本発明がこの例に限定されるものではなく、微結晶シリコン太陽電池や、アモルファスシリコン太陽電池と微結晶シリコン太陽電池とを各１層〜複数層に積層させた多接合型太陽電池などの他の種類の薄膜太陽電池にも同様に適用可能である。

以下、図９を参照して本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法を説明する。図９は、薄膜製造装置１が実行する処理フローを示している。この処理フローは、ステップＳ１４〜ステップＳ１６を含んでいる。

（ステップＳ１４、ステップＳ１６）
薄膜製造装置１は、ステップＳ１４においてセルフクリーニングＮを実行し、ステップＳ１６においてセルフクリーニングＮ’を実行する。ここで、セルフクリーニングＮ’は、セルフクリーニングＮの次のセルフクリーニングである。セルフクリーニングは、製膜バッチ処理を繰り返すことにより放電電極３や製膜室６の内壁に付着した半導体膜（以下「付着膜」という）を除去するために製膜バッチ処理を所定回数行うごとに実行される。セルフクリーニングは、製膜室６内に横電極２０内部及び縦電極２１内部に設けられたガス流通路及びガス噴出し孔２２を介してフッ素を含むセルフクリーニング用のガスを導入する工程と、セルフクリーニング用のガスを導入しながら、電源部６０が放電電極３に所定の高周波電力を供給して放電電極３と対向電極２との間に高周波電力を印加する工程とを含んでいる。これにより、放電電極３と対向電極２の間の領域にＦラジカルが発生し、そのＦラジカルと付着膜とが反応することにより、放電電極３等から付着膜が除去される。

なお、セルフクリーニングは、所定の累積製膜時間ごとに実施してもよい。ここで、累積製膜時間は、一のセルフクリーニングから次のセルフクリーニングまでに薄膜製造装置１が繰り返す製膜バッチ処理の各バッチ処理における製膜時間を合計したものである。製膜時間とは、例えば、ステップＳ４ｃにおける高周波電力の供給時間（印加時間）である。

（ステップＳ１５）
薄膜製造装置１は、セルフクリーニングＮ（ステップＳ１４）の後、セルフクリーニングＮ’（ステップＳ１６）の前に、太陽電池の光電変換層（ｉ層膜）１１３を製膜する製膜バッチ処理（ステップＳ４）を繰り返す（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５について図１０を用いて説明する。製膜バッチ処理の各々について、製膜バッチ処理の回数（セルフクリーニングＮの後の回数）１０１が設定値読出し装置８９に入力する。設定値読出し装置８９は、回数１０１が示す回数に対応づけられた設定値を制御条件テーブル１００から読み出し、読み出した設定値１０２を制御装置８７に出力する。制御装置８７は、制御信号１０４を電源部６０に出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値１０２の指定する高周波電力１０５を放電電極３に供給するように電源部６０を制御する。放電電極３と対向電極２に印加される高周波電力のパワーは高周波電力１０５のパワーによって規定される。放電電極３と対向電極２に印加される高周波電力の印加時間は高周波電力１０５の供給時間によって規定される。

制御条件テーブル１００の設定値は、高周波電力１０５のパワー及び供給時間を指定している。制御条件テーブル１００は、図２に示されるような薄膜の膜厚等の変動とその薄膜が製膜されるときの設定条件とから、薄膜の膜厚等が所望の値（例示：基準膜厚Ｗ）で一定となるように作成されている。制御条件テーブル１００においては、製膜バッチ処理ごとに設定値が異なっていても良く、製膜バッチ処理を複数のグループ（例示：序盤グループ、中盤グループ、終盤グループ）にグループ分けをしたグループごとに設定値が異なっていても良い。

図１１は、ステップＳ１５において製膜された光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉと累積製膜時間の関係と、ステップＳ１５において製膜された光電変換層（ｉ層膜）１１３を含む太陽電池の初期発電電流と累積製膜時間の関係とを示している。左縦軸は初期発電電流、右縦軸は膜厚Ｄ_ｉ、横軸は累積製膜時間である。黒菱形のシンボルは光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、その光電変換層（ｉ層膜）１１３を含む太陽電池の初期発電電流の関係を示している。白抜きの四角のシンボルは、光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、その光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉとの関係を示している。図１１から明らかなように、ステップＳ１５において製膜されたほとんどの光電変換層（ｉ層膜）１１３について、膜厚Ｄ_ｉが基準膜厚Ｗを中心とする一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれている。また、ステップＳ１５において製膜された光電変換層（ｉ層膜）１１３を含むほとんどの太陽電池について、初期発電出力がＡ＋ΔＡ〜Ａ＋２ΔＡの範囲に含まれている。一方、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返したときの結果である図２においては、膜厚は、累積製膜時間が０〜２の区間では上述の基準膜厚Ｗを中心とする一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれるが、累積製膜時間が２〜５の区間では一定範囲の下限（Ｗ−ΔＷ）よりも小さい。初期発電電流は、Ａ−ΔＡ〜Ａ＋２ΔＡの範囲に分布している。すなわち、図１１に示された膜厚分布及び初期発電電流分布は、図２に示された膜厚分布及び初期発電電流分布よりも改善されている。

図１２は、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返すことで光電変換層（ｉ層膜）が製膜された基板と、ステップＳ１５において光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された基板とについて、膜厚Ｄ_ｉが一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれる基板の割合を製膜面Ａ〜Ｄに関して比較している。製膜面Ａ〜Ｄは、一つの基板上の異なる製膜面である。製膜の設定条件を一定として光電変換層（ｉ層膜）が製膜された基板について膜厚Ｄ_ｉが一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれる基板の割合は、製膜面Ａに関しては６０％を越えているが、製膜面Ｂ及び製膜面Ｃに関しては５０％弱であり、製膜面Ｄに関しては２５％程度である。ステップＳ１５において光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された基板について膜厚Ｄ_ｉが一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれる基板の割合は、製膜面Ａ及び製膜面Ｂに関しては８０％弱であり、製膜面Ｃ及びＤについては７０％程度である。ステップＳ１５においては、設定値が回数に応じて異なっている制御条件テーブル１００に基づいて薄膜製造装置１を制御して製膜したことにより、膜厚Ｄ_ｉが一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれる基板の割合が増加し、製膜面の違いによる差異も減少した。

図１３は、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返すことで光電変換層（ｉ層膜）が製膜された基板と、ステップＳ１５において光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された基板とについて、膜厚分布の標準偏差を製膜面Ａ〜Ｄに関して比較している。製膜の設定条件を一定として光電変換層（ｉ層膜）が製膜された基板についての膜厚分布の標準偏差は、製膜面Ａに関しては４程度であり、製膜面Ｂ〜Ｄに関しては２程度である。ステップＳ１５において光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された基板についての膜厚分布の標準偏差は、製膜面Ａ〜Ｄに関して１程度である。ステップＳ１５においては、設定値が回数に応じて異なっている制御条件テーブル１００に基づいて薄膜製造装置１を制御して製膜したことにより、膜厚分布の標準偏差が減少し、製膜面の違いによる差異も減少した。

次に、制御条件テーブル１００を作成する方法について説明する。

（ステップＳ１１、ステップＳ１３）
薄膜製造装置１は、セルフクリーニングＭを実行し（ステップＳ１１）、セルフクリーニングＭ’を実行する（ステップＳ１３）。ここで、セルフクリーニングＭ’は、セルフクリーニングＭの次のセルフクリーニングである。

（ステップＳ１２）
薄膜製造装置１は、セルフクリーニングＭの後、セルフクリーニングＭ’の前に、太陽電池の光電変換層（ｉ層膜）１１３を製膜する製膜バッチ処理（ステップＳ４）を繰り返す（ステップＳ１２）。ステップＳ１２により得られるデータに基づいて制御条件テーブル１００を作成する。

したがって、ステップＳ１２はステップＳ１５の前に実行される。つまり、セルフクリーニングＭ’は、セルフクリーニングＮのこと、又は、セルフクリーニングＮの前に薄膜製造装置１が実行するセルフクリーニングのことである。セルフクリーニングＭ’がセルフクリーニングＮである場合、ステップＳ１３はステップＳ１４である。

ステップＳ１２における処理が図１４に示されている。電源部６０が放電電極３に供給すべき高周波電力１０５を指定する設定値１０２’が制御装置８７に入力する。制御装置８７は、制御信号１０４を電源部６０に出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値１０２’が指定する高周波電力１０５を放電電極３に対して供給するように電源部６０を制御する。ここで、設定値１０２’は、高周波電力１０５のパワー及び供給時間を指定している。高周波電力１０５のパワーにより対向電極２及び放電電極３の間に印加される高周波電力のパワーが規定され、高周波電力１０５の供給時間により対向電極２及び放電電極３の間に印加される高周波電力の印加時間が規定される。設定値１０２’は、ステップＳ１２における製膜バッチ処理の各々について一定である。膜厚測定装置８０は、ステップＳ１２における製膜バッチ処理の各々において薄膜製造装置１が製膜した光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉを検出し、検出膜厚（ｉ層膜）９３を出力する。発電検査装置８６は、ステップＳ１２における製膜バッチ処理の各々において薄膜製造装置１が製膜した光電変換層（ｉ層膜）１１３を含む太陽電池の初期発電電流及び初期発電出力を検出し、検出初期発電電流９５及び検出初期発電出力９６を出力する。設定値１０２’から、制御条件テーブル１００’が得られる。制御条件テーブル１００’は、製膜バッチ処理の回数と高周波電力１０５の設定値（パワー、供給時間）とを対応づけている。また、検出膜厚（ｉ層膜）９３、検出初期発電電流９５、又は検出初期発電出力９６から、検出値テーブル１０６が得られる。検出値テーブル１０６は、製膜バッチ処理の回数と検出値（膜厚Ｄ_ｉ、初期発電電流、初期発電出力）とを対応づけている。なお、製膜バッチ処理の回数は、注目している製膜バッチ処理の前に行われたセルフクリーニングのうち最後のセルフクリーニングの後に薄膜製造装置１が行う最初の製膜バッチ処理を１回目として数える。したがって、制御条件テーブル１００’及び検出値テーブル１０６においては、セルフクリーニングＭの後に薄膜製造装置１が最初に行う製膜バッチ処理を１回目として回数を数えている。制御条件テーブル１００、制御条件テーブル１００’、及び検出値テーブル１０６は、図１４においてグラフのように記載されているが、テーブルである。

ここでは、図２に示すような検出値テーブル１０６のデータが得られたものとして説明する。図２において、左縦軸は初期発電電流、右縦軸は膜厚Ｄ_ｉ、横軸は累積製膜時間である。黒菱形のシンボルは光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、その光電変換層（ｉ層膜）１１３を含む太陽電池の初期発電電流の関係を示している。白抜きの四角のシンボルは、光電変換層（ｉ層膜）１１３が製膜された製膜バッチ処理までの累積製膜時間と、その光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉとの関係を示している。なお、ステップＳ１２においては、製膜バッチ処理の各々についての製膜時間が一定であるため、図２の横軸を製膜バッチ処理の回数としてもグラフは同様である。図２から明らかなように、一定の製膜条件で製膜しているにもかかわらず、初期発電電流及び膜厚Ｄ_ｉが累積製膜時間に対して変動している。膜厚Ｄ_ｉは、累積製膜時間の増加とともに減少する傾向を示し、累積製膜時間が０〜２の区間では基準膜厚Ｗを中心とする一定範囲（Ｗ±ΔＷ）に含まれるが、累積製膜時間が２〜５の区間では一定範囲の下限（Ｗ−ΔＷ）よりも小さい。初期発電電流は、ばらつきが相対的に大きいものの、膜厚Ｄ_ｉと同様に累積製膜時間の増加とともに減少する傾向を示し、Ａ−ΔＡ〜Ａ＋２ΔＡの範囲に分布している。この膜厚Ｄ_ｉの変動の規則性を示す曲線（直線）１０６ａを最小２乗法等の統計的手法により求めることが可能である。ここで、曲線１０６ａにおいては、偶然誤差による膜厚Ｄ_ｉの変動が捨象され、膜厚Ｄ_ｉが累積製膜時間（製膜バッチ処理の回数）に対して変動する傾向が抽象されている。

したがって、検出値としての膜厚Ｄ_ｉが製膜バッチ処理の回数に対して基準膜厚Ｗで一定になるように、制御条件テーブル１００’における設定値を修正して制御条件テーブル１００を作成する。例えば、曲線１０６ａは製膜バッチ処理の回数が増加すると膜厚Ｄ_ｉが減少する傾向を示しているので、高周波電力１０５の供給時間を製膜バッチ処理の回数によらず一定にしたまま、高周波電力１０５のパワーが製膜バッチ処理の回数とともに増加するように制御条件テーブル１００’における設定値を修正して制御条件テーブル１００を作成する。高周波電力１０５のパワーが大きいほど製膜速度が大きいため、製膜バッチ処理の回数に対して膜厚Ｄ_ｉを基準膜厚Ｗで一定にすることができる。制御条件テーブル１００においては、製膜バッチ処理の回数がＫのときの設定値がＸであり、回数がＫよりも大きいＬのときの設定値がＹである。ここで、Ｘは、例えば制御条件テーブル１００’における高周波電力のパワーを指定している。Ｙは、Ｘよりも大きいパワーを指定している。なお、曲線１０６ａの如何によっては、ＹがＸよりも小さくなる場合もあり得る。

また、上述の場合とは逆に、パワーを製膜バッチ処理の回数によらずに一定にして供給時間の設定値を修正してもよい。さらに、パワーが大きすぎると製膜される膜質が変化すること、及び、供給時間を長くすると一回の製膜バッチ処理の所要時間が長くなって製造効率が低下することを考慮して、パワーが所定の値を超えない範囲では供給時間を一定にしてパワーを修正し、パワーを所定の値を超えて大きくしないと所望の膜厚を達成できない場合に限ってパワーを所定の値で一定にして供給時間を修正しても良い。

ここで、図１（ａ）に示されるように初期発電出力の変化量と膜厚の変化量には比例関係があり、初期発電出力と初期発電電流には比例関係がある。したがって、膜厚Ｄ_ｉの場合と同様に、検出値としての初期発電電流又は初期発電出力が製膜バッチ処理の回数に対して所望の基準値で一定になるように、制御条件テーブル１００’における設定値を修正して制御条件テーブル１００を作成することも可能である。

なお、薄膜製造装置１の制御に用いられる制御条件テーブル１００は、上述したように薄膜製造装置１に関する制御条件テーブル１００’及び検出値テーブル１０６に基づいて作成されることが好ましい。制御条件テーブル１００に薄膜製造装置１の特性が反映されるためである。また、制御条件テーブル１００は、薄膜製造装置１と同型の他の薄膜製造装置に関する同様のデータから作成されても良く、他の既存のデータから作成されても良い。また、制御条件テーブル１００の作成に際しては、設定値１０２’は製膜バッチ処理の回数ごとに異なっていても良い。

上述した制御条件テーブル１００’における設定値を修正して制御条件テーブル１００を作成することは、ステップＳ１２の後、ステップＳ１５の前に実行される。

（第２の実施形態）
図１５は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜製造システム２００’を示している。薄膜製造システム２００’は、薄膜製造装置１と、薄膜製造装置１が製膜した薄膜の膜厚を測定するための膜厚測定装置８０と、薄膜製造装置１が製膜した薄膜を含む太陽電池の発電検査を行う発電検査装置８６と、薄膜製造装置１の制御をする制御装置８７と、発光強度検出器８５と、補償器８８と、設定値読出し装置８９とを具備している。薄膜製造装置１、膜厚測定装置８０、発電検査装置８６は、第１の実施形態と同様である。設定値読出し装置８９が記憶している制御条件テーブル１００は、第１の実施形態の場合と同様に作成される。発光強度検出器８５は、薄膜製造装置１で発生するプラズマの所定の波長における発光強度を検出し、検出発光強度９４を出力する。ここで、所定の波長は、Ｓｉ＊ラジカルの発光波長である２８６ｎｍ、又はＳｉＨ＊ラジカルの発光波長である４１４ｎｍである。これらのラジカルの発光強度は、シリコン膜の堆積速度を反映している。なお、プラズマ中に存在する他の発光性ラジカルであるＨβ＊の発光波長は４８６ｎｍ、Ｈαの発光波長は６５６ｎｍである。発光波長が発光性ラジカルごとに大きく異なっているため、所望の発光性ラジカルについての発光強度を検出することが可能である。

薄膜製造装置１は、上述したステップＳ１４〜ステップＳ１６を実行する。

第２の実施形態においては、補償器８８がステップＳ１５において設定値を補償することにより、薄膜製造装置１が形成する光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉ、及びこの光電変換層（ｉ層膜）１１３を含む太陽電池の品質の変動をより抑制することが可能である。

第２の実施形態におけるステップＳ１５について図１６を用いて説明する。製膜バッチ処理の各々について、製膜バッチ処理の回数（セルフクリーニングＮの後の回数）１０１が設定値読出し装置８９に入力する。設定値読出し装置８９は、制御条件テーブル１００から回数１０１が示す回数に対応づけられた設定値を制御条件テーブル１００から読み出し、読み出した設定値１０２を補償器８８に出力する。補償器８８は設定値１０２を補償して補償後の設定値１０３を制御装置８７に出力する。制御装置８７は、制御信号１０４を電源部６０に出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値１０３の指定する高周波電力１０５を放電電極３に供給するように電源部６０を制御する。

以下、より具体的に説明する。薄膜製造装置１がセルフクリーニングＮの後に実行するＫ回目の製膜バッチ処理（ステップＳ４）に際し、回数Ｋとしての回数１０１が設定値読出し装置８９に入力する。設定値読出し装置８９は、制御条件テーブル１００から回数Ｋに対応づけられた設定値Ｘを読み出し、設定値Ｘを示す設定値１０２を補償器８８に出力する。Ｋ回目の製膜バッチ処理では、補償器８８は、設定値１０２をそのまま設定値１０３として制御装置８７に出力する。制御装置８７は、制御信号１０４を出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値Ｘの指定する高周波電力１０５を放電電極３に対して供給するように電源部６０を制御する。ここで、設定値Ｘは、高周波電力１０５のパワー及び供給時間を指定している。発光強度検出器８５は、薄膜製造装置１がＫ回目の製膜バッチ処理をしているときに製膜室６内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度を検出し、この発光強度を示す検出発光強度９４を補償器８８に出力する。膜厚測定装置８０は、薄膜製造装置１がＫ回目の製膜バッチ処理において製膜した光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉを検出し、膜厚Ｄ_ｉを示す検出膜厚（ｉ層膜）９３を補償器８８に出力する。

薄膜製造装置１がセルフクリーニングＮの後に実行するＬ回目の製膜バッチ処理（ステップＳ４）に際し、回数Ｌとしての回数１０１が設定値読出し装置８９に入力する。設定値読出し装置８９は、制御条件テーブル１００から回数Ｌに対応づけられた設定値Ｙを読み出し、設定値Ｙを示す設定値１０２を補償器８８に出力する。ここで、設定値Ｙは高周波電力１０５のパワー及び供給時間を指定している。Ｌ回目の製膜バッチ処理では、補償器８８は、設定値Ｙを補償した設定値Ｙ’としての設定値１０３を制御装置８７に出力する。ここで補償器８８は、例えば、式：
Ｙ’＝Ｙ＋ｋ（Ｂ０−Ｂ）
により設定値Ｙ’を算出する。ここで、Ｂは薄膜製造装置１がＫ回目の製膜バッチ処理で製膜した光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉ、Ｂ０は補償器８８に入力する基準膜厚９７が示す基準膜厚Ｗ、ｋは比例定数である。したがって、Ｋ回目の製膜バッチ処理で製膜された光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉが基準膜厚Ｗよりも大きい場合には、設定値Ｙよりも小さい設定値Ｙ’が得られ、その逆の場合には、設定値Ｙよりも大きい設定値Ｙ’が得られる。制御装置８７は、制御信号１０４を出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値Ｙ’の指定する高周波電力１０５を放電電極３に対して供給するように電源部６０を制御する。なお、設定値Ｙから設定値Ｙ’を算出する場合、高周波電力１０５のパワー又は供給時間のいずれか一について補償しても良く、両者について補償しても良い。

セルフクリーニングを実行することにより、薄膜製造装置１の状態はその前のセルフクリーニング直後の状態に回復する。しかし全く同じ状態に回復するわけではないため、セルフクリーニングを何度も繰り返すうちにセルフクリーニング直後の薄膜製造装置１の状態が変動する。そのため、例えば１０回目のセルフクリーニング後における１０回目の製膜バッチ処理のときの薄膜製造装置１の状態は、２０回目のセルフクリーニング後における１０回目の製膜バッチ処理のときの薄膜製造装置１の状態と異なる。補償器８８による補償には、このようなセルフクリーニングの直後の薄膜製造装置１の状態の変動により生じる膜厚Ｄ_ｉの変動を抑制する効果がある。この補償により、Ｌ回目の製膜バッチ処理で製膜される光電変換層（ｉ層膜）１１３の膜厚Ｄ_ｉが基準膜厚Ｗに近づく。

なお、補償器８８は、薄膜製造装置１がＫ回目の製膜バッチ処理をしているときに製膜室６内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度（Ｂ）と、補償器８８に入力する基準発光強度９８が示す基準発光強度（Ｂ０）との比較に基づいて設定値Ｙを補償して設定値Ｙ’を求めることとしても良い。ここで、補償器８８が設定値Ｙが示す高周波電力１０５のパワーについて補償する場合には、Ｌ回目の製膜バッチ処理において製膜室６内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度が基準発光強度に近づく。

また、補償器８８は、以下のような補償をすることも可能である。薄膜製造装置１が実行するＬ回目の製膜バッチ処理（ステップＳ４）に際し、回数Ｌとしての回数１０１が設定値読出し装置８９に入力する。設定値読出し装置８９は、制御条件テーブル１００から回数Ｌに対応づけられた設定値Ｙを読み出し、設定値Ｙとしての設定値１０２を補償器８８に出力する。補償器８８は、設定値Ｙとしての第１の設定値１０３を制御装置８７に出力する。制御装置８７は、電源部６０に制御信号１０４を出力し、電源部６０がステップＳ４ｃにおいて設定値Ｙの指定する高周波電力１０５を放電電極３に対して供給するように電源部６０を制御する。発光強度検出器８５は、このとき製膜室６内に発生するプラズマの所定の波長における発光強度を検出し、この発光強度を示す検出発光強度９４を補償器８８に出力する。補償器８８は、検出発光強度９４が示す発光強度（Ｂ）と基準発光強度９８が示す基準発光強度（Ｂ０）との比較に基づいて設定値Ｙを補償した設定値Ｙ’を算出し、設定値Ｙ’としての第２の設定値１０３を制御装置８７に出力する。制御装置８７は、電源部６０に制御信号１０４を出力し、電源部６０がＬ回目の製膜バッチ処理におけるステップＳ４ｃの途中から設定値Ｙ’の指定する高周波電力１０５を放電電極３に対して供給するように電源部６０を制御する。すなわち、高周波電力１０５のパワー又は供給時間が製膜バッチ処理の途中で変更される。

補償器８８は、製膜バッチ処理ごとに補償を行っても良く、製膜バッチ処理を複数のグループ（例示：序盤グループ、中盤グループ、終盤グループ）にグループ分けをしたグループごとに補償を行っても良い。

上述の説明においては、本発明の薄膜製造方法を薄膜製造システム２００及び薄膜製造システム２００’がオンライン制御により実行する場合について説明したが、薄膜製造方法の一部の処理について薄膜製造システム２００のオペレータが実行することも可能である。

図１は、（ａ）初期発電出力−膜厚のグラフ、（ｂ）発電出力の劣化率−膜厚のグラフ、（ｃ）安定後発電出力−膜厚のグラフである。 図２は、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返す従来技術により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合において、ｉ層膜を含む太陽電池の初期発電電流及びｉ層膜の膜厚のセルフクリーニング間における変動の一例を示すグラフである。 図３は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造システムの構成を示すブロック図である。 図４は、薄膜製造システムが備える薄膜製造装置の構成を示す概略図である。 図５は、薄膜製造装置の構成の一部を示す部分斜視図である。 図６は、薄膜製造装置における高周波電力の供給に関する構成を示す概略ブロック図である。 図７は、薄膜製造装置が備える放電電極の構成を示す断面図である。 図８は、薄膜製造システムが備える膜厚測定装置が実行する膜厚の測定方法について説明するための基板の断面図である。 図９は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法に関連して薄膜製造装置が実行する処理フローである。 図１０は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法について説明するためのブロック図である。 図１１は、本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合において、ｉ層膜を含む太陽電池の初期発電電流及びｉ層膜の膜厚の変動を示すグラフである。 図１２は、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返す従来技術により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合と本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合とにおいて、膜厚が目標とする範囲に含まれる基板の割合を比較して示すグラフである。 図１３は、製膜の設定条件を一定として製膜バッチ処理を繰り返す従来技術により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合と本発明の第１の実施形態に係る薄膜製造方法により太陽電池用のｉ層膜を製膜した場合とにおいて、膜厚分布の標準偏差を比較して示すグラフである。 図１４は、制御条件テーブルの作成方法について説明するためのブロック図である。 図１５は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜製造システムの構成を示すブロック図である。 図１６は、本発明の第２の実施形態に係る薄膜製造方法について説明するためのブロック図である。

符号の説明

１…薄膜製造装置
２…対向電極
３…放電電極
４…防着板
５…ヒータ
６…製膜室
８…基板
１２、１２ａ、１２ｂ…高周波給電伝送路
１３、１３ａ、１３ｂ…整合器
１４、１４ａ、１４ｂ…高周波給電伝送路
１６、１６ａ、１６ｂ…原料ガス配管
１７…絶縁管
２０、２０ａ、２０ｂ…横電極
２１…縦電極
２２…ガス噴出し孔
５３、５４…給電点
６０…電源部
６０ａ、６０ｂ…高周波電源
８０…膜厚測定装置
８５…発光強度検出器
８６…発電検査装置
８７…制御装置
８８…補償器
８９…設定値読出し装置
９３…検出膜厚（ｉ層膜）
９４…検出発光強度
９５…検出初期発電電流
９６…検出初期発電出力
９７…目標膜厚
９８…目標発光強度
１００、１００’…制御条件テーブル
１０１…回数
１０２、１０２’１０３…設定値
１０４…制御信号
１０５…高周波電力
１０６…検出値テーブル
１０６ａ…曲線
１１１…透明電極層
１１２…光電変換層（ｐ層膜）
１１３…光電変換層（ｉ層膜）
１１４…入射光
１１５…透過光
２００、２００’…薄膜製造システム

Claims (8)

1. 薄膜製造装置を用いた薄膜製造方法であって、
   前記薄膜製造装置は、
   製膜室と、
   前記製膜室内に設けられた放電電極と、
   前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極と
   を具備し、
   前記薄膜製造方法は、
   （ａ）製膜バッチ処理Ｌを実行して基板Ｌ上に薄膜Ｌを形成する工程と、
   （ｅ）製膜バッチ処理Ｋを実行して基板Ｋ上に薄膜Ｋを形成する工程と、
   （ｆ）前記薄膜Ｋの膜厚Ｋを測定する工程と、
   を具備し、
   前記（ａ）工程は、
   （ａ１）前記基板Ｌを前記対向電極に保持する工程と、
   （ａ２）前記製膜室内に前記薄膜Ｌの原料を含むガスＬを導入する工程と、
   （ａ３）前記ガスＬを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力Ｌを印加して前記基板Ｌ上に前記薄膜Ｌを形成する工程と
   を含み、
   前記（ａ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＮの後、その次のセルフクリーニングＮ’の前に実行され、
   前記（ａ３）工程において、前記セルフクリーニングＮから前記製膜バッチ処理Ｌまでに前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理の回数Ｌに対応づけられた設定値Ｌに基づいて前記高周波電力Ｌが制御され、
   前記製膜バッチ処理Ｋは、前記セルフクリーニングＮと前記製膜バッチ処理Ｌとの間に実行され、
   前記（ｅ）工程は、
   （ｅ１）前記基板Ｋを前記対向電極に保持する工程と、
   （ｅ２）前記製膜室内に前記薄膜Ｋの原料を含むガスＫを導入する工程と、
   （ｅ３）前記ガスＫを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力Ｋを印加して前記基板Ｋ上に前記薄膜Ｋを形成する工程と、
   を含み、
   前記（ｅ３）工程において、前記セルフクリーニングＮから前記製膜バッチ処理Ｋまでに前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理の回数Ｋに対応づけられた設定値Ｋに基づいて前記高周波電力Ｋが制御され、
   前記（ａ３）工程において、前記膜厚Ｋと基準膜厚Ｋとの比較に基づいて前記設定値Ｌが補償される薄膜製造方法。
2. 前記設定値Ｌは前記高周波電力のパワーを規定する請求項１に記載の薄膜製造方法。
3. 前記設定値Ｌは前記高周波電力Ｌの印加時間を規定する請求項１又は２に記載の薄膜製造方法。
4. （ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程において形成された薄膜についてバッチの繰り返しにともなう膜厚の変動を測定するステップと、
   （ｄ）前記膜厚の変動に基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則を定める工程と
   を具備し、
   前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行され、
   前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
5. （ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程において形成されたｉ層膜を含む太陽電池についてバッチの繰り返しにともなう発電電流の変動を測定するステップと、
   （ｄ）前記発電電流の変動に基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則を定める工程と
   を具備し、
   前記薄膜Ｌは太陽電池用のｉ層膜であり、
   前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行され、
   前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
6. （ｂ）前記薄膜製造装置を用いて、製膜バッチ処理を繰り返す工程と、
   （ｃ）前記（ｂ）工程において形成されたｉ層膜を含む太陽電池についてバッチの繰り返しにともなう発電出力の変動を測定するステップと、
   （ｄ）前記発電出力の変動とに基づいて、前記回数Ｌと前記設定値Ｌとを対応づける制御規則を定める工程と
   を具備し、
   前記薄膜Ｌは太陽電池用のｉ層膜であり、
   前記（ｂ）工程は、前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングＭの後、その次のセルフクリーニングＭ’の前に実行され、
   前記セルフクリーニングＭ’は、前記セルフクリーニングＮのこと、又は前記セルフクリーニングＮより前に実行される前記薄膜製造装置についてのセルフクリーニングのことである請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
7. 前記セルフクリーニングＮは、
   前記製膜室内にフッ素を含むセルフクリーニング用のガスを導入する工程と、
   前記セルフクリーニング用のガスを導入しながら、前記放電電極と前記対向電極との間に高周波電力を印加する工程と、
   を含む請求項１乃至６のいずれか１項に記載の薄膜製造方法。
8. 薄膜製造装置と、
   制御装置と
   前記薄膜製造装置を用いて形成された薄膜の膜厚を測定する膜厚測定装置と、
   補償器と、
   を具備し、
   前記薄膜製造装置は、
   製膜室と、
   前記製膜室内に設けられた放電電極と、
   前記製膜室内に設けられ、前記放電電極に対向する対向電極と、
   前記放電電極に高周波電力を供給する電源部と
   を備え、
   前記制御装置は、前記薄膜製造装置について実行された最後のセルフクリーニングＮの後に前記薄膜製造装置が実行する製膜バッチ処理Ｌの際に、前記製膜バッチ処理Ｌの回数Ｌに対応づけられた設定値Ｌに基づいて前記電源部を制御し、且つ、前記薄膜製造装置について実行された最後のセルフクリーニングＮと前記製膜バッチ処理Ｌとの間に実行する製膜バッチ処理Ｋの際に、前記製膜バッチ処理Ｋの回数Ｋに対応づけられた設定値Ｋに基づいて前記電源部を制御し、
   前記膜厚測定装置は、前記製膜バッチ処理Ｋで製膜された膜厚Ｋを測定し、
   前記補償器は、前記膜厚Ｋと基準膜厚Ｋとの比較に基づいて前記設定値Ｌを補償する薄膜製造システム。

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