(57)【要約】【課題】製膜される膜の膜質を安定させることができる真空処理装置を提供する。【解決手段】内部で製膜処理が行われる真空容器と、製膜処理が施される基板Ｓが載せられる基板テーブル１２と基板Ｓおよび基板テーブル１２における温度分布を所定の範囲内に制御する基板ヒータ１３と、基板テーブル１２の基板Ｓと接する面における複数の箇所の温度を測定する温度測定部２３−１から温度測定部２３−９と、基板Ｓが基板テーブル１２に載せられて、基板Ｓの温度分布を均一化させる温度安定化期間が終了する前に、基板Ｓに対して製膜処理を開始させる制御部６と、が設けられ、制御部６は、複数の箇所における温度の間での温度差に基づいて、安定化期間の長さを制御することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で製膜処理が行われる真空容器と、
製膜処理が施される基板が載せられる基板テーブルと、
前記基板および前記基板テーブルにおける温度分布を所定の範囲内に制御する基板ヒータと、
前記基板テーブルの前記基板と接する面における複数の箇所の温度を測定する温度測定部と、
前記基板が前記基板テーブルに載せられて、前記基板の温度分布を均一化させる温度安定化期間が終了する前に、前記基板に対して製膜処理を開始させる制御部と、
が設けられ、
前記制御部は、前記複数の箇所における温度の間での温度差に基づいて、前記安定化期間の長さを制御することを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記基板に対して製膜処理を順に行う複数の前記真空容器が設けられ、
前記制御部は、一の真空容器における前記複数の箇所における温度の間の温度差に基づいて、
前記基板の製膜処理順序における前記一の真空容器の下流側に配置された他の真空容器での前記安定化期間の長さを制御することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【請求項３】
前記真空容器の内部に、気体を導入する気体供給部が設けられ、
前記制御部は、前記温度測定部により測定された複数の前記基板テーブルの温度の間の差に基づいて、
前記安定化期間中に前記気体供給部により前記気体を導入し、前記真空容器内の圧力を制御することを特徴とする請求項１記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、薄膜系太陽電池を製造する装置として、複数の製膜装置を備え、各製膜装置において太陽電池の光電変換薄膜のｐ層、ｉ層、およびｎ層をプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により順次製膜する太陽電池生産装置が知られている（例えば、特許文献１および２参照。）。
薄膜系太陽電池が量産される場合、太陽電池の基板は、透明導電膜を製膜された後に、太陽電池生産装置（プラズマＣＶＤ装置）のロード室に搬入されて予熱された後、光電変換層としてｐ層を製膜する製膜装置、ｉ層を製膜する製膜装置、および、ｎ層を製膜する製膜装置の順に搬送され、それぞれ、ｐ層、ｉ層、およびｎ層が製膜される。その後、基板はアンロード室に搬送され、次の処理装置として裏面電極製膜装置へと搬送されている。
【０００３】
基板に製膜されるｐ層、ｉ層、およびｎ層は、基板温度分布が所定の範囲から外れると、言い換えると基板温度分布が不均一であると、製膜された膜質が悪くなり、生産された太陽電池の性能が低下するという問題があった。
そこで、基板温度分布の不均一に起因する膜質の悪化や、生産された太陽電池の性能低下を防止するために、さまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献３および４参照。）。
【０００４】
特許文献３には、基板の移動後の温度分布を予測し、基板を加熱する際に当該予測した温度分布に基づき、移動後の温度分布の不均一を緩和する温度分布を基板に与えておく技術が開示されている。
【０００５】
特許文献４には、製膜処理を終えた基板を、次の製膜処理装置に搬送する際に待ち時間がある場合には、基板の搬出を行わずに、基板の温度を維持する温度維持運転を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２７１３３号公報
【特許文献２】特開２００６−２６４７９９号公報
【特許文献３】特開２００８−１７７３００号公報
【特許文献４】特開２００７−１１００４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献３および４の技術であっても、複数の製膜装置のうちの一つにおいて、基板を加熱して温度分布を制御する基板ヒータにおけるヒータの一部が断線する等の不具合が発生したにもかかわらず、当該不具合を感知できなかった場合には、当該不具合が発生した製膜装置において基板の温度分布不均一による膜質が悪化するだけでなく、基板の流れにおける下流側に配置された製膜装置においても膜質の悪化が発生して薄膜系太陽電池の性能低下が拡大するという問題があった。
【０００８】
具体的には、薄膜系太陽電池の基板サイズの拡大に伴い、基板の面積は１ｍ２を超え、板厚も約４ｍｍ以上と大型化することで、基板の熱容量が増加している。この大型基板の量産処理時に、上流側の製膜装置において基板温度分布の不均一が発生すると、従来の基板ヒータの熱容量では、温度分布の不均一に追従できず、基板温度が不均一な基板が、そのままの状態で下流側の製膜装置へと移動し、基板の温度分布が不均一なままで製膜処理が行われる。
【０００９】
すると、当該下流側の製膜装置において製膜された膜の膜質が悪化して、当該製膜装置の温度分布からは判断できないような薄膜系太陽電池の性能低下が生じる可能性がある。基板ヒータの熱容量では、基板温度分布が均一な状態に回復するまでに、多くの基板に対して製膜処理される必要があるため、薄膜系太陽電池の性能低下が拡大するとともに、性能が不良な太陽電池を製造し続ける可能性があるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、製膜される膜の膜質を安定させることができる真空処理装置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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の真空処理装置は、内部で製膜処理が行われる真空容器と、製膜処理が施される基板が載せられる基板テーブルと、前記基板および前記基板テーブルにおける温度分布を所定の範囲内に制御する基板ヒータと、前記基板テーブルの前記基板と接する面における複数の箇所の温度を測定する温度測定部と、前記基板が前記基板テーブルに載せられて、前記基板の温度分布を均一化させる温度安定化期間が終了する前に、前記基板に対して製膜処理を開始させる制御部と、が設けられ、前記制御部は、前記複数の箇所における温度の間での温度差に基づいて、前記安定化期間の長さを制御することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、基板テーブルの複数の箇所における温度の間の温度差に基づいて、安定化期間の長さを制御するため、基板の温度分布が均一な条件のもとで製膜処理することができる。
【００１３】
一般に、基板テーブルは基板ヒータにより温度が均一になるように、言い換えると、温度分布が所定の範囲内に収まるように制御されている。そのため、基板が基板テーブルの上に載せられると、基板と基板テーブルとの間で熱交換が行われ、基板における温度分布も所定の範囲内に収められる。
【００１４】
しかしながら、基板テーブルに載せられる基板における温度分布が大きい場合、つまり、基板の温度分布が所定の範囲を大きく超えている場合には、所定の温度分布範囲内であることを前提として設定した当初の安定化期間では、基板の温度分布が所定の範囲から外れることとなる。さらに、基板ヒータ、基板テーブル、および、基板の間の熱バランスが崩れることから、基板テーブルの基板と接する面（以下、「基板設置面」と表記する。）における温度分布も、所定の範囲から外れることとなる。
【００１５】
そこで、安定化期間が終了する前に、基板テーブルにおける基板設置面の温度分布が所定の範囲を越えた場合、言い換えると、温度測定部により測定された複数の温度の間での温度差が所定値よりも大きくなった場合には、安定化期間を長くすることにより、基板における温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【００１６】
安定化期間の長さの変更方法としては、変更後の安定化期間を、当初の安定化期間の１．５倍に増加させる方法や、２．０倍に増加させる方法を例示することができる。
上述の基板設置面の温温度差が大きくなる理由は、上流側の真空容器で発生した何らかの要因で基板の温度差が発生しているので、例えば、上述の基板設置面の温度差が所定値よりも小さくなることを判断基準とした安定化期間を延長する方法では、基板の温度分布を所定の範囲内に収めるには不十分となる可能性がある。したがって、上述のように既に確立された安定化期間を長くすることで、より確実に、基板における温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【００１７】
つまり、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで安定化期間を延長する方法では、異なる他の事象によって基板の温度分布が所定の範囲を外れた場合に、適切に安定化期間を延長することができず、基板における温度分布を所定の範囲内に収めることが困難となる場合がある。
また、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで安定化期間を延々と延長してしまうと、タクトタイムが必要以上に長くなり生産処理量を阻害する場合もある。
【００１８】
それに対して、既に確立された安定化期間を、１．５倍や２．０倍に増加させる方法では、より確実に、また、過剰に安定化期間を長くしてタクトタイムを延長させることなく、基板における温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【００１９】
上記発明においては、前記基板に対して製膜処理を順に行う複数の前記真空容器が設けられ、前記制御部は、一の真空容器における前記複数の箇所における温度の間の温度差に基づいて、前記基板の製膜処理順序における前記一の真空容器の下流側に配置された他の真空容器での前記安定化期間の長さを制御することが望ましい。
【００２０】
本発明によれば、上流側の一の真空容器における上述の温度差に基づいて、下流側に配置された他の真空容器における安定化期間の長さを制御するため、さらに、基板の温度分布を均一化することができる。
例えば、基板の温度分布が所定の範囲から大きく外れている等の理由により、一の真空容器における基板の温度分布の均一化が不十分、つまり、所定の範囲から外れている場合であっても、下流側に配置された他の真空容器での安定化期間を増加させることにより、他の真空容器、および、それよりも製膜処理順序がさらに下流側に配置された真空容器における基板の温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【００２１】
上記発明においては、前記真空容器の内部に、気体を導入する気体供給部が設けられ、前記制御部は、前記温度測定部により測定された複数の前記基板テーブルの温度の間の差に基づいて、前記安定化期間中に前記気体供給部により前記気体を導入し、前記真空容器内の圧力を制御することが望ましい。
【００２２】
本発明によれば、安定化期間における真空容器内部へ気体を導入し、真空容器内の圧力を調節することにより、さらに基板の温度分布を均一化することができる。
【００２３】
真空容器の内部に供給された気体は、基板ヒータと基板テーブルとの間に熱伝達や、基板テーブルと基板との間の熱伝達に寄与する。そのため、例えば、基板テーブルにおける基板設置面の温度分布が所定の範囲を越えた場合には、気体を供給して、真空排気量とのバランスにより真空容器内の圧力を高めるように制御することにより、基板ヒータ、基板テーブル、および、基板の間の熱伝達が容易となる。
その結果、安定化期間内に、基板における温度分布を所定の範囲内に収めることが、さらに容易となる。
【００２４】
なお、気体供給部から導入される気体としては、製膜処理に用いられるプロセスガス、および、その一部（水素ガスなど）を例示することができる。プロセスガス、および、その一部であれば、製膜開始前に真空容器から気体を排出するための高真空状態まで排気する工程を省くことが出来て、タクトタイムを延長する必要がない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の真空処理装置によれば、基板テーブルの複数の箇所における温度の間の温度差に基づいて、安定化期間の長さを制御するため、過剰にタクトタイムを延長させることなく基板の温度分布を均一化することができるため、量産工程で製膜される膜の膜質を安定させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１の処理室の構成を説明する模式図である。
【図３】図２の基板、対向電極および均熱板の配置を説明する模式図である。
【図４】図２の放電電極、基板、対向電極および均熱板の配置を説明する断面図である。
【図５】ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が均一な場合の温度変化を説明するグラフである。
【図６】ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が不均一な場合の温度変化を説明するグラフである。
【図７】ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が初期不均一な場合であって、安定化期間が延長されたときの温度変化を説明するグラフである。
【図８】ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が均一な場合の温度変化を説明するグラフである。
【図９】ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が不均一な場合の温度変化を説明するグラフである。
【図１０】ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が初期不均一な場合であって、安定化期間が延長されたときの温度変化を説明するグラフである。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る製膜装置ついて図１から図１０を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
本実施形態においては、本発明を一辺が１ｍを超える大型基板に、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて、アモルファス太陽電池や微結晶太陽電池や液晶ディスプレイ用ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などに用いられる非晶質シリコン、微結晶シリコンなどの結晶質シリコン、窒化シリコン等からなる膜の大面積製膜処理を行うことが可能な製膜装置（真空処理装置）１に適用して説明する。
【００２８】
製膜装置１には、図１に示すように、基板Ｓに対して製膜処理が行われる複数の真空容器である処理室（製膜室）２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１と、内部で基板Ｓが搬送される搬送室３と、製膜される基板Ｓが搬入されるロード室４と、製膜された基板Ｓが搬出されるアンロード室５と、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御する制御部６と、が設けられている。
なお、基板Ｓとしては、１辺が１ｍを超えるサイズ（縦横が１．４ｍ×１．１ｍ）であって、板厚が３．５ｍｍから４．５ｍｍのガラス基板を例として挙げることができる。
【００２９】
処理室２ｐ−１等や、搬送室３や、ロード室４や、アンロード室５などは真空容器であり、ステンレス系材料により形成されたものを例示することができる。このように、ステンレス系材料により真空容器を形成することにより、耐食性と部材強度を満足することができる。
【００３０】
処理室２ｐ−１等は、更に、内部での製膜に用いられるプラズマの発生を阻害しないために、非磁性または弱磁性材料であるステンレス系材料（例えばＳＵＳ３０４）やアルミニウム合金により形成されることが望ましい。
【００３１】
なお、処理室２ｐ−１等、搬送室３、ロード室４、および、アンロード室５は、内部の真空雰囲気中で行われる処理内容や、これら真空容器の設計内容などに応じて他材質（例えば表面をメッキ処理した鉄系材料など）により形成されていてもよく、特に限定するものではない。
【００３２】
図２は、図１の処理室の構成を説明する模式図である。図２には、理解を容易にするために、処理室２ｐ−１の構成についてのみ示されている。
処理室２ｐ−１等には、図２に示すように、真空容器である製膜室（真空容器）１１と、導電性の板である対向電極（基板テーブル）１２と、対向電極１２の温度分布を均一化する均熱板（基板ヒータ）１３と、均熱板１３および対向電極１２を保持する均熱板保持機構１４と、対向電極１２との間にプラズマを発生させる放電電極１５と、プラズマ発生範囲と膜が形成される範囲を制限する防着板１６と、防着板１６を支持する支持部１７と、高周波電力を放電電極１５に供給する同軸給電部１８ａ，１８ｂおよび整合器１９ａ，１９ｂと、製膜室１１内の気体を排気する高真空排気部２０および低真空排気部２１と、製膜室１１を保持する台２２と、が設けられている。
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。
【００３３】
製膜室１１は真空容器であり、その内部で基板Ｓにアモルファスシリコン膜や微結晶シリコン膜など製膜するものである。
【００３４】
ここで、Ｘ方向は、処理室２ｐ−１等が並ぶ方向（図２の左右方向）であり、Ｙ方向は搬送室３から処理室２ｐ−１等に向かう方向（図２の紙面に対して垂直方向）である。また、製膜室１１は、鉛直方向から角度αだけ傾けて台２２上に保持される。傾きの角度αは鉛直方向に対して７°から１２°までの範囲内の所定角度である。この鉛直方向から角度αだけ傾き、かつ、Ｙ方向と垂直な方向をＺ方向とする。
【００３５】
製膜室１１を傾けて保持することで、対向電極１２における基板Ｓにおける製膜処理面の法線が、Ｘ方向に対して角度αだけ上（鉛直方向の上方）に向く。このように基板Ｓを垂直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Ｓの自重を利用して少ない手間で基板Ｓを保持することができ、更に基板Ｓと対向電極１２の密着性を向上して基板Ｓの温度分布と電位分布とを均一化することができて好ましい。
【００３６】
対向電極１２は、基板Ｓを保持可能な保持手段（図示せず）を有する非磁性材料の導電性の板であり、基板テーブルとして、基板Ｓを設置する基板受け面の機能を保有しているものである。
セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性を備えることが好ましく、ニッケル合金やアルミニウムやアルミニウム合金の板を使用することが望ましい。
【００３７】
図３は、図２の基板、対向電極および均熱板の配置を説明する模式図である。図４は、図２の放電電極、基板、対向電極および均熱板の配置を説明する断面図である。
対向電極１２は、放電電極１５に対向する電極（例えば接地側電極）となるものである。対向電極１２は、図２から図４に示すように、一方の面が均熱板１３の表面と密接し、製膜時に他方の面が基板Ｓの表面と密接するものである。
【００３８】
対向電極１２における基板Ｓと接触する面の温度を計測できるように、対向電極１２の均熱板１３との密接面側から基板Ｓとの接触する面に向けて細い穴をあけて熱電対を埋め込んである。計測位置の例として、図３および図４に示すように、複数の熱電対（温度測定部）２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９が設けられている。
【００３９】
熱電対２３−１等は、対向電極１２における基板Ｓと接触する部分の近傍温度を測定するセンサである。熱電対２３−１等により測定された温度は、図１に示すように制御部６に入力されている。さらに、本実施形態において、熱電対２３−１等は、基板Ｓの四隅に対応する位置と、基板Ｓの各辺の中央に対応する位置と、基板Ｓの中央に対応する位置の合計９箇所に配置されている。言い換えると、熱電対２３−１等は、縦３列、横３列のマトリクス状に並んで配置されている構成が例示されている。
【００４０】
具体的には、均熱板１３を放電電極１５側（Ｘ軸の正方向）から見て、基板Ｓの左上から右上に向かって、熱電対２３−７，熱電対２３−８，熱電対２３−９が並んで配置され、左中から右中に向かって、熱電対２３−１，熱電対２３−２，熱電対２３−３が並んで配置され、左下から右下に向かって、熱電対２３−４，熱電対２３−５，熱電対２３−６が並んで配置されている。
【００４１】
均熱板１３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を組み込んだりすることで、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１２の温度を所定の温度に均一化する機能を有する。
【００４２】
上述の温度制御されたヒータとしては、発熱体を内蔵したカートリッジヒータを使用することができる。例えば、均熱板１３に沿って上下方向（Ｚ軸方向）に向かって線状に延びるカートリッジヒータを、左右方向（Ｙ軸方向）に等間隔に並べて配置する方法を例示することができる。
【００４３】
さらに、上述の熱媒体として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、及び純水等を使用することができる。中でも１５０℃から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）が熱媒体として使用するのに好適である。
【００４４】
均熱板保持機構１４は、図２に示すように、均熱板１３及び対向電極１２を製膜室１１の側面（図２の右側の側面）に対して略平行、すなわちＺ軸方向に対して略平行となるように保持するとともに、均熱板１３、対向電極１２および基板Ｓを、放電電極１５に接近離間可能に保持するものである。
【００４５】
防着板１６は、製膜室１１の真空容器で共通電位に接地された状態で保持されているものであり、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ものである。本実施形態の場合、図２に示すように、製膜室１１の内側における防着板１６の後ろ側（基板Ｓと反対の側）の壁に膜が製膜されないようにしている。
【００４６】
支持部１７は、製膜室１１の側面（図２における左側の側面）から内側へ垂直に延びている部材である。支持部１７は防着板１６と結合され、放電電極１５における対向電極１２と反対側の空間を覆うように防着板１６を保持している。また、放電電極１５と絶縁的に防着板１６または製膜室１１の側面に結合され、放電電極１５を製膜室１１の側面（図２における左側の側面）に対して略平行に保持している。
【００４７】
高真空排気部２０は、粗引き排気された製膜室１１内の気体をさらに排気して、製膜室１１内を高真空とする高真空排気用の真空ポンプである。弁２４は、高真空排気部２０と製膜室１１との経路を開閉する弁である。
低真空排気部２１は、初めに製膜室１１内の気体を排気して、製膜室１１内を低真空とする粗引き排気用の真空ポンプである。製膜時における製膜排出ガスも低真空排気部２１から排気される。弁２５は、低真空排気部２１と製膜室１１との経路を開閉する。
【００４８】
台２２は、上面に配置された保持部２６を介して製膜室１１を保持するものである。台２２の内部には低真空排気部２１が配置される領域が形成されている。低真空排気部２１は必ずしも台２２の内部にある必要はなく、製膜室１１の機側に設けてもよいし高真空排気部２０と同様に製膜室１１の上部から排気してもよい。
【００４９】
制御部６は、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御するものであり、具体的な制御方法については後述する。
【００５０】
次に、上記の構成からなる製膜装置１における製膜処理について説明する。
基板Ｓは、図１に示すように、大気圧下に開放したロード室４に搬入されて高真空引きするとともに、ＩＲヒータなどにより基板Ｓを予熱する。
ＩＲヒータとしては、上下方向（Ｚ軸方向）に向かって線状に延びるＩＲランプを、左右方向（Ｙ軸方向）に等間隔に並べて配置した構成のものを例示することができる。
【００５１】
ロード室４から製膜装置１の内部に搬入され、搬送室３を介して処理室２ｐ−１，２ｐ−２のいずれかに搬入される。処理室２ｐ−１，２ｐ−２では、基板Ｓの上に光電変換層のｐ層が製膜され、その後、基板Ｓは、搬送室３へ搬出され、搬送室３を移動して処理室２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３のいずれかに搬入される。処理室２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３では、基板Ｓのｐ層の上に光電変換層のｉ層が製膜され、その後、基板Ｓは、搬送室３へ搬出され、搬送室３を移動して処理室２ｎ−１に搬入される。基板Ｓのｉ層の上に光電変換層のｎ層が製膜される。
【００５２】
なお、図１において対向電極１２は、模式的に水平に配置された状態で記載されているが、実際には、図２に示すように、鉛直方向から角度αだけ傾いた状態で配置されている。
【００５３】
例えば、処理室２ｐ−１は高真空排気されてから、内部に基板Ｓが搬入される。処理室２ｐ−１に搬入された基板Ｓは、図２から図４に示すように、対向電極１２の基板設置面に載せられる。基板Ｓが対向電極１２に配置されると、処理室２ｐ−１における製膜室１１の内部は高真空に排気された後、ｐ層を製膜する際に用いられるプロセスガス（気体）が製膜室１１の内部に供給され、所定の圧力に昇圧される。
【００５４】
その後、基板Ｓは、数十秒間にわたり、温度分布が均一化された対向電極１２の基板設置面上にて、対向電極１２との間で熱交換することにより、基板Ｓの温度分布が所定の製膜温度とされるとともに、温度分布も均一化、言い換えると、温度分布が所定の範囲内に収められる。
【００５５】
次に、放電電極１５に高周波電力が供給され、プラズマＣＶＤ法による製膜処理が行われる。
他の処理室２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１においても、同様な処理が行われる。
【００５６】
ここで、対向電極１２の基板設置面に基板Ｓが設置され、プロセスガス（気体）が導入されてから、プラズマＣＶＤ法による製膜処理が開始されるまで（プラズマが形成されるまで）の期間を安定化期間と表記する。
【００５７】
ここで、安定化期間としては、処理室２ｐ−１，２ｐ−２においてｐ層を製膜する際には約３０秒から約９０秒（本実施例では６０秒）、処理室２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３においてｉ層を製膜する場合には約６０秒から約１２０秒（本実施例では９５秒）、処理室２ｎ−１においてｎ層を製膜する場合には約３０秒から約９０秒（本実施例では３０秒）を例示することができるが、安定化期間は製膜処理の条件等の影響により変動するものであるため、上述の期間に限定するものではない。
【００５８】
全ての処理室２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１において、対向電極１２は、均熱板１３により温度分布が均一化されているため、基板Ｓが基板設置面に載せられると、対向電極１２の温度分布が転写されるように基板Ｓの温度分布が所定の範囲内になる。ここで、温度分布が所定の範囲内とは、温度分布が発生しやすい基板設置面における外周８点の温度、つまり、熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９における温度のばらつき（最高温度−最低温度）が、正常な温度分布時のばらつきをもとにして所定温度範囲を設定することが好ましい。例えば、約５℃から約１０℃以内を目安とする場合を例示することができるが、これに限定するものではない。
【００５９】
次に、大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２に配置された場合、例えば、処理室２ｐ−１，２ｐ−２の対向電極１２に配置された場合について説明する。
ここで、基板Ｓの一部領域において温度が大きく低下する場合として、ロード室４におけるＩＲヒータの一部のＩＲランプの断線が検知されずに、基板Ｓにおける温度分布の不均一発生が認識されなかった場合などを例示することができる。
【００６０】
上述のように大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２の基板設置面に載せられると、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３との間の伝熱量のバランスが変わり始め、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布に不均一が生じ始める。
【００６１】
つまり、基板Ｓの大型化に伴う熱容量の増大があるなかで、一般には均熱板１３の熱容量（ヒータ等における発熱量や対向電極１２の熱容量等）は通常の基板温度分布に基づいて設定されている。このため、基板Ｓの一部に、通常の温度範囲を超えて温度が低下する温度低下領域が生じた場合は、この温度低下領域への伝熱量が不十分なことや、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３との間で熱が伝達する時間が充分に確保されないこと等の理由により、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布に不均一が生じ始める。その後も基板Ｓの一部に温度低下領域が存在する状態で、連続した基板処理が続くと、対向電極１２の温度分布が回復しないまま、次の基板Ｓが搬入されるため、基板Ｓおよび対向電極１２の温度分布の不均一化が顕著になる。
【００６２】
このとき、熱電対２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、対向電極１２の基板設置面の温度が制御部６に入力される。
制御部６は、熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、基板設置面における外周部８点の温度分布が均一であるか否かを判断する。言い換えると、これらの温度のばらつきが所定の範囲内に収まるか否かを判断する。
【００６３】
基板Ｓにおける温度分布は、上述のように、対向電極１２における基板設置面の温度分布を測定することにより推定される。そのため、基板設置面の温度分布が不均一と判断された場合には、基板Ｓにおける温度分布も不均一となっている。
【００６４】
ここで、基板設置面の温度分布が不均一であるとの判断は、正常な処理が行なわれているときの温度分布に基づいた所定の温度範囲との比較で判断される。
【００６５】
具体的には、対向電極１２の基板設置面に基板Ｓが設置され、プロセスガス（気体）が導入されてから、プラズマＣＶＤ法による製膜処理が開始されるまで（プラズマが形成されるまで）の当初決定している安定化期間が終了する所定の期間（数秒間）前において、制御部６は、基板設置面における外周８点の温度（つまり、熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９）における温度のばらつきである外周温度の温度差（最高温度−最低温度）、または、外周平均温度と中央温度（熱電対２３−２）との温度差の絶対値と、正常な処理が行なわれているときの温度分布である所定の温度範囲における、外周温度の温度差、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値とを比較することにより、判断している。
【００６６】
さらに、安定化期間が終了する所定の期間前に、外周温度の温度差、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値の温度変化勾配を、正常な処理が行なわれているときの温度分布における温度変化勾配と比較することにより、基板設置面の温度分布が均一か、不均一かを評価してもよく、この場合はさらに判断精度を向上することができる。
【００６７】
例えば、正常な処理が行なわれているときの温度分布における温度差と比較して、３０％以上、温度差が増加した場合に、対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断することができる。
【００６８】
対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断された場合には、制御部６は、上述の安定化期間を約１．５倍に延ばし、プラズマＣＶＤ法による製膜処理の開始時期を遅らせる制御を行う。
制御部６は、例えば、安定化期間が終了するまでの所定の期間（数秒間）前において、基板設置面の温度分布が正常な処理が行なわれている時の温度ばらつきの温度差に対して、３０％以上温度差が増加して温度分布が不均一であると判断された場合に、当該安定化期間を約１．５倍に延ばしてもよいし、当該安定化期間の次のバッチの基板処理から安定化期間を約１．５倍に延ばしてもよく、特に限定するものではない。
【００６９】
さらに、板設置面における外周８点の温度のばらつきである外周温度の温度差が、正常な処理が行なわれている時の温度のばらつきである外周温度の温度差に対して、５０％以上が増加していて、不均一の判断レベルが高い場合には、安定化期間を２．０倍に延長してもよい。
【００７０】
安定化期間を延長して、初期規定しておいたバッチ処理数（例えば３バッチから１０バッチ）が経過した後でも基板設置面における外周８点の温度のばらつきである外周温度の温度差が、正常な処理が行なわれている時の温度ばらつきである外周温度の温度差の３０％以下にならない場合には、上流側の真空容器（処理室）で発生した何らかの異状要因により、基板の温度差が発生している可能性が高い。その場合には、オペレータを呼んで製膜装置１の不良要因をチェックするとともに、人手により製膜品質の判断を実施する製膜装置１の運用を行うことが好ましい。
【００７１】
安定化期間が延長されると、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３の間で熱が伝達する時間が確保されること等の理由により、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布が均一化される。
その結果、基板Ｓに製膜される、ｐ層の製膜品質を安定して維持することができる。
【００７２】
なお、制御部６による制御は、処理室２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１において行われてもよく、特に限定するものではない。
【００７３】
［ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布］
次に、対向電極における基板設置面の温度分布が均一な場合と、不均一な場合と、不均一な場合に安定化期間を延長した場合における温度変化について説明する。
【００７４】
図５は、ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が均一な場合の温度変化を説明するグラフである。図６は、ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が不均一な場合の温度変化を説明するグラフである。図７は、ｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が初期不均一な場合であって、安定化期間が延長されたときの温度変化を説明するグラフである。
【００７５】
図５から図８におけるグラフＡは、対向電極１２の基板設置面の略中央の温度、言い換えると、熱電対２３−２により測定された温度の時間変化を示すものである。グラフ束Ｂは、対向電極１２の基板設置面における外周温度、言い換えると、熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された温度の時間変化を示すものである。
【００７６】
グラフＣは、対向電極１２の基板設置面における８点の外周温度の平均温度から、略中央の温度（熱電対２３−２）を引いた温度差の絶対値（以下、「外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値」と表記する。）を示すものである。グラフＤは、基板設置面の外周温度におけるばらつきを表し、最高温度から最低温度を引いた温度差（以下、「外周温度の温度差」と表記する。）を示すものである。
【００７７】
処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が均一なときには、図５に示すように、基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）され、対向電極１２に基板Ｓが設置され、プロセスガスが製膜室１１に導入（Ｔ２）されるまで、グラフＡ、グラフ束Ｂ、グラフＣ、および、グラフＤには大きな時間変化は生じていない。
【００７８】
具体的には、基板Ｓの周囲は中央より冷えやすい状態で搬入されるが、基板Ｓの連続処理においても、基板設置面の温度分布は規定範囲内で安定している。このため、基板Ｓが製膜室１１に搬入され、対向電極１２に設置された時（Ｔ１）には、基板設置面の略中央の温度（熱電対２３−２により測定された温度）は、基板設置面の略中央の温度（熱電対２３−２により測定された温度）は、不均一な外周温度（熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された温度）の平均値よりも約８℃高い状態で安定している（グラフＡ，グラフ束Ｂ，グラフＣ参照。）。
また、基板設置面の外周温度は不均一であり、外周温度の温度差は約６℃となっている（グラフＤ参照。）。
【００７９】
そして、処理室２ｐ−１等においてプロセスガスが製膜室１１に導入（Ｔ２）されてから、プラズマが発生（Ｔ３）され製膜処理が開始されるまでの安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間：本実施例では約６０秒間）に、基板Ｓ、対向電極１２および均熱板１３の間の熱伝達により、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）や、外周温度（グラフ束Ｂ）の温度が上昇し、外周温度の温度差は減少して、約５℃未満となる（グラフＤ参照。）。
その一方で、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、ほとんど変化していない。
【００８０】
処理室２ｐ−１等におけるプラズマが発生（Ｔ３）され製膜処理が開始されてから、プラズマ生成が停止（Ｔ４）され製膜処理が終了し、排気が開始されるまでの期間（Ｔ３からＴ４までの期間）は、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）や、外周温度（グラフ束Ｂ）の温度は時間の経過とともに若干上昇し、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は徐々に小さくなる。すなわち、基板Ｓの周囲に対応する温度が上昇して基板設置面の略中央の温度に近づいてゆく状況となっている。
【００８１】
その一方で、外周温度の温度差（グラフＤ）は、約５℃未満の約４℃の状態で安定している。
従って、処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）に、基板温度は安定した状態で製膜処理が行われることになる。
【００８２】
プラズマ生成が停止（Ｔ４）された後は、高真空排気するために各伝熱特性が変化して、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）、および、外周温度の温度差（グラフＤ）はともに大きくなる。
【００８３】
上述の場合と対比して、処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が不均一なとき、具体例としては、ロード室４におけるＩＲヒータの一部のＩＲランプの断線が検知されていない場合であって、基板Ｓの温度が局部的（ここでは基板中央付近）に低下し、基板Ｓ内の温度分布の不均一が発生していることが認識されていない状態で、処理室２ｐ−１に基板Ｓが搬入されたときには、図６に示すような温度変化となる。
【００８４】
このとき、図６において、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は、温度が低下した基板Ｓの処理を数バッチ連続して行ったことにより、基板Ｓ中央付近への伝熱量が増加するため、均熱板１３中央付近から対向電極１２中央付近への伝熱量が増加している。そのため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は、図５に比べて、若干高い状況にある。
【００８５】
プロセスガスが導入（Ｔ２）されるまで、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、約８℃から約９℃の温度差であり、外周温度の温度差（グラフＤ）は、約７℃の温度差であることから、基板設置面における温度分布が不均一な状態であることが判る。
【００８６】
安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）が始まると、基板Ｓの温度が低下した中央付近への伝熱が進むため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）が低下する。外周温度の温度差（グラフＤ）は約６℃未満に減少し、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）も減少する。
【００８７】
外周温度の温度差（グラフＤ）は安定化期間が終了し、プラズマ生成が開始（Ｔ３）される頃には安定するが、製膜とともに当該温度差が増加する傾向にある。
その一方で、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、プラズマ生成が開始（Ｔ３）された後も、しばらくの間減少し続ける。これは、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）が、しばらくの間低下し続けることによる。
従って、処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）に、基板中央付近と外周付近とで各温度変化があり、基板温度が安定しない状態のままで製膜処理が行われることになる。
【００８８】
次に、本実施形態の特徴である、処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が不均一であって、安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）が約２倍（約１２０秒）に延長されたときについて説明する。
【００８９】
図７に示すように、プロセスガスが導入（Ｔ２）されるまで、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、約７℃から約８℃の温度差であり、外周温度の温度差（グラフＤ）は、約６℃の温度差である。
図７に示す基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は、図６に示す場合ほど高くなく、温度が低下した基板Ｓの中央付近への伝熱量が増加するために、均熱板１３中央付近から対向電極１２中央付近への伝熱量が増加し、後述する安定化期間の延長により温度が正規の状況（図５参照。）近くまで回復している。
【００９０】
安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）が始まると、基板Ｓの温度が低下した中央付近への伝熱が進むため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は低下する。外周温度の温度差（グラフＤ）が、約５℃未満に減少するとともに、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）も減少する。
【００９１】
外周温度の温度差（グラフＤ）は、図５の場合と同様に、安定化期間が終了し、プラズマ生成が開始（Ｔ３）される頃には安定し、製膜中も安定した傾向にある。
その一方で、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、図６の場合と異なり、プラズマ生成が開始（Ｔ３）される頃には安定し、製膜中も安定した傾向にあることが判る。
【００９２】
さらに、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）も、図６の場合と異なり、プラズマ生成が開始（Ｔ３）される頃には安定していることが判る。つまり、安定化期間を延長することにより、均熱板１３から対向電極１２への伝熱量が増えるため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）が安定すると考えられる。
従って、処理室２ｐ−１等でｐ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）では、基板温度が安定した状態で製膜処理が行われることになる。
【００９３】
［ｐ層の後にｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布］
次に、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が均一なときについて、図８を参照しながら説明する。
【００９４】
図８は、ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が均一な場合の温度変化を説明するグラフである。図９は、ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が不均一な場合の温度変化を説明するグラフである。図１０は、ｉ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布が初期不均一な場合であって、安定化期間が延長されたときの温度変化を説明するグラフである。
【００９５】
図８から図１０におけるグラフＡ、グラフ束Ｂ、グラフＣ、グラフＤなどは、前述の図５から図７のｐ層を製膜する場合における基板設置面の温度分布と同様なものを示すものである。
【００９６】
基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）されるまでは、グラフＡ、グラフ束Ｂ、グラフＣ、および、グラフＤには大きな時間変化は生じていない。
基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）された後は、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は低下し始め、外周温度（グラフ束Ｂ）は上昇し始める。そのため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は外周温度（グラフ束Ｂ）に近づく。これは、ｐ層の製膜温度が、ｉ層の製膜温度よりも低く、対向電極１２から基板Ｓへの伝熱が増加するためである。
これに伴い、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）、および、外周温度の温度差（グラフＤ）は、減少し始めて、温度分布が均一化し始めている。
【００９７】
その後、安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）中に、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）、および、外周温度の温度差（グラフＤ）は安定し、プラズマが発生（Ｔ３）され製膜処理が開始される。
具体的には、外周温度の温度差（グラフＤ）は約４℃で安定する。
【００９８】
製膜処理が行われている期間（Ｔ３からＴ４までの期間）は、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は約１℃で安定している。また、外周温度の温度差（グラフＤ）は略一定の約４℃で安定を保っている。基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）および外周温度（グラフ束Ｂ）は、プラズマによるエネルギー伝熱が基板Ｓに発生するために、プラズマ投入電力量に応じて緩やかに上昇し続ける。
従って、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）では、基板温度分布が安定した状態で製膜処理が行われることになる。
【００９９】
製膜処理が終了し、プラズマ生成が停止（Ｔ４）され高真空排気が開始されると、プラズマによるエネルギー伝熱がなくなるため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）および外周温度（グラフ束Ｂ）は、緩やかに下降し始め、また、高真空状態になることで各伝熱特性が変化して、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）、および、外周温度の温度差（グラフＤ）は増加し始める。
【０１００】
上述の場合と対比して、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が不均一なときには、図９に示すような温度変化となる。
【０１０１】
図９では、具体例としては、ロード室４におけるＩＲヒータの一部のＩＲランプの断線が検知されていない場合であって、基板Ｓの温度が局部的（ここでは基板中央付近）低下し、基板Ｓ内の温度分布の不均一が発生していることが認識されていない状態で、基板Ｓが処理室２ｐ−１に搬入され、ｐ層が製膜され（図６に示すような温度変化）、その後、基板温度分布が不十分なままで、基板Ｓが処理室２ｐ−１から搬出され、処理室２ｉ−１等へ搬入されて、ｉ層が製膜される場合の温度変化を示している。
【０１０２】
このとき、基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）されるまで、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、約９℃から約１０℃の温度差であり、外周温度の温度差（グラフＤ）は、約９℃の温度差であることから、基板設置面における温度分布は図８（対向電極１２の基板設置面における温度分布が均一なとき）と比較して大きな差がなく不均一であることが判らない状況にある。
【０１０３】
基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）された後は、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は低下し始め、外周温度（グラフ束Ｂ）は上昇し始める。このとき、温度が低下した傾向が残留している基板Ｓ中央付近への伝熱が進むために、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は、図８の場合と比較して、さらに低下する。
これに伴い、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）の変化が大きくなる。
【０１０４】
その後、安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）中に、外周温度の温度差（グラフＤ）は安定し、プラズマが発生（Ｔ３）され製膜処理が開始される。
その一方で、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は変化し続け、約２℃以上にまで大きくなるとともに、安定しないまま、製膜処理が開始される。
従って、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）では、基板中央付近と外周付近で各温度変化があり、特に製膜開始後において、基板温度分布が安定しない状態で製膜処理が行われることになる。
【０１０５】
次に、本実施形態の特徴である、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する場合における対向電極１２の基板設置面における温度分布が不均一であって、安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）が約１．５倍（約１５０秒）に延長されたときについて説明する。
【０１０６】
図１０に示すように、基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）されるまで、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、約９℃の温度差であり、外周温度の温度差（グラフＤ）は、約６℃の温度差であり、外周温度の温度差は小さい状態である。
【０１０７】
基板Ｓが製膜室１１に搬入（Ｔ１）された後は、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）は低下し始め、外周温度（グラフ束Ｂ）は上昇し始める。このとき、図９の場合と比較して、安定化期間が延長され、均熱板１３から対向電極１２への伝熱量が増えているため、基板設置面の略中央の温度（グラフＡ）の低下量は減少している。
これに伴い、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）の変化が、図９の場合と比較して小さくなる。
【０１０８】
その後、安定化期間（Ｔ２からＴ３までの期間）中に、外周温度の温度差（グラフＤ）は安定し、プラズマが発生（Ｔ３）され製膜処理が開始される。
その一方で、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）は、図９の場合と異なり、安定化期間中に約１℃に安定し、製膜処理が開始される。
従って、処理室２ｉ−１等でｉ層を製膜する期間（Ｔ３からＴ４までの期間）では、基板温度分布が安定した状態で製膜処理が行われることになる。
【０１０９】
上記の構成によれば、対向電極１２の複数の箇所における温度の間の温度差である外周温度の温度差に基づいて、当該処理室での安定化期間の長さを約１．５倍に延長するため、基板Ｓの温度分布を均一化することができる。そのため、製膜される膜の膜質分布を安定させることができる。
なお、基板Ｓの温度分布が不均一であると判断された場合には、当該安定化期間を約１．５倍に延ばしてもよいし、当該安定化期間の次のバッチの基板処理から安定化期間を約１．５倍に延ばしてもよく、特に限定するものではない。
【０１１０】
一般に、対向電極１２は均熱板１３により温度が均一になるように、言い換えると、温度分布が所定の範囲内に収まるように制御されている。そのため、基板Ｓが対向電極１２の上に載せられると、基板Ｓと対向電極１２との間で熱交換が行われ、基板Ｓにおける温度分布も所定の範囲内に収められる。
【０１１１】
しかしながら、対向電極１２に載せられる基板Ｓにおける温度分布が大きい場合、つまり、基板Ｓの温度分布が所定の範囲を大きく超えている場合には、当初の安定化期間では、基板Ｓの温度分布が所定の範囲から外れることとなる。さらに、均熱板１３、対向電極１２、および、基板Ｓの間の熱バランスが崩れることから、対向電極１２の基板Ｓと接する基板設置面における温度分布も、所定の範囲から外れることとなる。
【０１１２】
そこで、対向電極１２の基板設置面に基板Ｓが設置されてプロセスガスが導入（Ｔ２）されてから、プラズマ生成が開始（Ｔ３）までの当初決定している安定化期間において、安定化期間が終了する数秒前（たとえば約１０秒前）において、制御部６により、対向電極１２における基板設置面の温度分布が所定の範囲を越えたと判断された場合、言い換えると、熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された複数の温度の間での温度差が所定値よりも大きくなったと判断された場合には、安定化期間を長くすることにより、基板Ｓにおける温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【０１１３】
制御部６による上述の判断は、所定温度の範囲として正常な処理が行なわれているときの温度分布と比較して行われる。
本実施形態においては、例えば、温度のばらつきの値で判断し、ｐ層の製膜時には、外周温度の温度差（グラフＤ）が、正常時の温度差である約４℃より３０％以上増加した５℃以上である場合、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）が、正常時の温度差の絶対値である約７℃より３０％以上増加した９℃以上である場合には、制御部６は対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断する。
【０１１４】
同様にｉ層の製膜時には、外周温度の温度差（グラフＤ）が、正常時の温度差である約４℃より３０％以上増加した５℃以上である場合、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）が、正常時の温度差の絶対値である約１℃より３０％以上増加した２℃以上である場合には、制御部６は対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断する。
【０１１５】
なお、上述のように、対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断する基準（レベル）を、正常時における外周温度の温度差や、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値より３０％以上増加した場合としてもよいし、ｐ層の製膜時およびｉ層の製膜時ともに、基板設置面における温度のばらつきが、正常時の温度のばらつきと比較して５０％以上増加した場合としてもよい。
【０１１６】
さらには、安定化期間での外周温度の温度差（グラフＤ）、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値（グラフＣ）の温度変化勾配を、正常な温度分布時における温度変化勾配と比較評価してもよい。この場合はさらに、温度分布が不均一か否かの判断精度を向上することができる。
制御部６は、上述のように、基板設置面の温度分布が不均一であると判断した場合には、安定化期間の長さを変更する制御を行う。
【０１１７】
安定化期間の長さの変更方法としては、安定化期間の長さを、基板設置面の温度分布が不均一の判断レベル（外周温度の温度差の程度や、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値の程度）に相応して、当初の安定化期間の１．５倍や２．０倍に増加させる方法を例示できる。
例えば、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで安定化期間を延長する方法では、基板の温度分布を所定の範囲内に収めるには不十分となる可能性があるため、上述の方法を用いることにより、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで判断を待つ方法と比較して、基板の温度分布を所定の範囲内に収めることができるという効果がより期待できる。
上述のように既に確立された安定化期間を長くすることで、より確実に、基板Ｓにおける温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【０１１８】
つまり、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで安定化期間を延長する方法では、異なる他の事象によって基板Ｓの温度分布が所定の範囲を外れた場合に、適切に安定化期間を延長することができず、基板Ｓにおける温度分布を所定の範囲内に収めることが困難となる。
さらに、上述の温度差が所定値よりも小さくなるまで安定化期間を延々と延長してしまうと、タクトタイムが必要以上に長くなり生産処理量を阻害する場合もある。
【０１１９】
それに対して、既に確立された安定化期間を、１．５倍や２．０倍に増加させる方法では、より確実に、また過剰に安定化期間を長くしてタクトタイムを延長させることなく、基板Ｓにおける温度分布を所定の範囲内に収めることができる。
【０１２０】
上述の実施形態では、安定化期間を約１．５倍や２．０倍に増加する例に適用して説明したが、安定化期間を約１．５倍に増加してもなお、対向電極１２における温度分布が均一化しない場合には、さらに、安定化期間を増加させる調整を行ってもよく、特に限定するものではない。
【０１２１】
安定化期間を増加させる場合の上限としては、製膜装置１における太陽電池の生産量に影響を与えない程度の増加量を挙げることができる。
具体的には、ｐ層、ｉ層およびｎ層の製膜処理のうち、ｎ層の製膜処理が全体の製膜処理を律速する場合には、ｐ層や、ｉ層の製膜処理における安定化期間は、ｎ層の製膜処理に影響を与えない程度まで増加させることができる。
【０１２２】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１１を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、安定化期間の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１１を用いて安定化期間の制御方法のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１１は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１２３】
製膜装置１０１には、図１１に示すように、基板Ｓに対して製膜処理が行われる複数の処理室２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１と、内部で基板Ｓが搬送される搬送室３と、製膜される基板Ｓが搬入されるロード室４と、製膜された基板Ｓが搬出されるアンロード室５と、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御する制御部１０６と、が設けられている。
【０１２４】
なお、図１１において対向電極１２は、図１に示す場合と同様に、模式的に水平に配置された状態で記載されているが、実際には、図２に示すように、鉛直方向から角度αだけ傾いた状態で配置されている。
【０１２５】
次に、本実施形態の特徴である、大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、処理室２ｐ−１，２ｐ−２の対向電極１２に配置された場合について説明する。
上述のように大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２の基板設置面に載せられると、第１の実施形態の場合と同様に、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３との間の伝熱量のバランスが変わり始め、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布に不均一が生じ始める。
【０１２６】
このとき、熱電対２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、対向電極１２の基板設置面の温度が制御部１０６に入力される。
制御部１０６は、安定化期間における熱電対２３−１，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、基板設置面における外周部の温度差（最高温度−最低温度）、または、外周平均温度と中央温度（熱電対２３−２）との温度差の絶対値と、正常な処理時の温度分布に係る外周部の温度差または外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値との比較を行い、基板設置面の温度分布が均一であるか否かを判断する。
【０１２７】
対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断された場合には、制御部１０６は、当該基板Ｓが処理室２ｐ−１等の次に搬入される処理室２ｉ−１等における安定化期間を約１．５倍に延ばし、処理室２ｉ−１等におけるプラズマＣＶＤ法による製膜処理の開始時期を遅らせる制御を行う。
【０１２８】
ここで、基板Ｓが処理室２ｐ−１等において製膜処理され、その次に搬入される処理室２ｉ−１等において、安定化期間における基板設置面における外周部の温度差（最高温度−最低温度）、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値と、正常な処理時の温度分布に係る外周部の温度差、または、外周平均温度と中央温度との温度差の絶対値との比較を行い、所定の温度範囲を上回り、基板設置面の温度分布が不均一である判断された場合は、第１の実施形態と同様に、処理室２ｉ−１等に係る安定化期間を約１．５倍に延ばす制御が行われる。
【０１２９】
しかし、処理室２ｉ−１等における基板設置面の温度計測による評価結果が、所定の温度範囲内である（基板設置面の温度分布が均一である）と判断された場合であっても、製膜処理順序における上流側の処理室２ｐ−１等で、基板設置面の温度計測による評価結果が、所定の温度範囲を上回り、基板設置面の温度分布が不均一である判断された場合は、処理室２ｉ−１等に係る安定化期間を約１．５倍に延ばして、ｉ層の製膜処理の開始時期を遅らせる制御が行われる。
【０１３０】
なお、このとき、制御部１０６は、基板設置面における温度分布の不均一が発生した処理室２ｐ−１等における安定化期間を約１．５倍に延ばしてもよいし、延ばさなくてもよく、特に限定するものではない。
【０１３１】
上記の構成によれば、上流側の処理室２ｐ−１等における基板設置面における温度分布に基づいて、下流側の処理室２ｉ−１等における安定化期間の長さを制御するため、量産処理において、上流側の処理室２ｐ−１等より時間的に遅れて発生する下流側の処理室２ｉ−１等における温度分布の不均一化を事前に抑制し、さらに、基板Ｓの温度分布を均一化することができ、製膜装置１０１の安定した連続生産処理に大きく貢献することができる。
【０１３２】
例えば、基板Ｓの温度分布が所定の範囲から大きく外れている等の理由により、処理室２ｐ−１等における基板Ｓの温度分布の均一化が不十分、つまり、所定の範囲から外れている場合であっても、下流側の処理室２ｉ−１等における安定化期間を増加させることにより、処理室２ｉ−１等、および、それよりも下流側に配置された処理室２ｎ−１における基板Ｓの温度分布が不均一になる前に所定の範囲内に収めることができる。さらに、処理室２ｉ−１等、および、それよりも下流側に配置された処理室２ｎ−１における製膜品質を確保できるので、薄膜太陽電池の性能低下を抑制して安定な連続生産処理ができる。
【０１３３】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１２を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、安定化期間の制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１２を用いて安定化期間の制御方法のみを説明し、その他の実施形態等の説明を省略する。
図１２は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１３４】
製膜装置２０１には、図１２に示すように、基板Ｓに対して製膜処理が行われる複数の処理室２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１と、内部で基板Ｓが搬送される搬送室３と、製膜される基板Ｓが搬入されるロード室４と、製膜された基板Ｓが搬出されるアンロード室５と、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御する制御部２０６と、が設けられている。
【０１３５】
なお、図１２において対向電極１２は、図１と同様に模式的に水平に配置された状態で記載されているが、実際には、図２に示すように、鉛直方向から角度αだけ傾いた状態で配置されている。
【０１３６】
次に、本実施形態の特徴である、大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２に配置された場合、例えば、処理室２ｐ−１，２ｐ−２の対向電極１２に配置された場合について説明する。
【０１３７】
上述のように大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２の基板設置面に載せられると、第１の実施形態の場合と同様に、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３との間の伝熱量のバランスが変わり始め、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布に不均一が生じ始める。
【０１３８】
このとき、第１の実施形態と同様に、安定化期間における熱電対２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、対向電極１２の基板設置面における外周の温度が制御部２０６に入力され、制御部２０６は、基板設置面の外周温度における最高温度から最低温度を引いた温度差である外周温度の温度差を算出する。
【０１３９】
制御部２０６は、算出された外周温度の温度差と、正常な処理時の温度分布の外周温度の温度差との比較を行い、算出された外周温度の温度差が所定の範囲内であるか、言い換えると、基板設置面における外周部の温度分布が均一であるか否かを判断する。
対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断された場合には、制御部２０６は、処理室２ｐ−１等における安定化期間を延長する制御を行う。
【０１４０】
その一方で、制御部２０６は、上述の外周温度の温度差と、熱電対２３−２により測定された対向電極１２の基板設置面における中央の温度である中央温度とに基づいて、安定化期間の延長目標を決定する。
【０１４１】
具体的には、「中央温度」−「外周温度の温度差」の絶対値における変化が終了する時点、例えば、温度変化勾配（℃／分）が安定化期間開始時点の温度変化勾配（℃／分）の１／１０以下となる時点を安定化期間の終了させる目標とすることができる。
【０１４２】
上記の構成によれば、製膜装置２０１により連続生産を行う際の製膜状態を安定させることができる。
つまり、対向電極１２における基板設置面の中央温度の挙動は、基板設置面の周囲温度の挙動と比較して時間的に遅れているため、当該中央温度と、外周温度の温度差との差の値に基づいて安定化期間の長さを制御することにより、安定化期間の制御は、基板Ｓにおける温度分布の乱れの影響を受けにくくなる。
【０１４３】
その結果、外周温度の温度差のみに注目して、外周温度の温度差が所定の温度範囲内に収まるまで安定化時間を延長させる場合に比べて、上記の構成にすることにより、対向電極１２における基板設置面の温度分布の均一化状態を的確に把握して均一化させやすくなり、基板設置面に載せられる基板Ｓの温度分布の均一化させやすくなる。
【０１４４】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１３を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、安定化期間における制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１３を用いて安定化期間における制御方法のみを説明し、その他の実施形態等の説明を省略する。
図１３は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１４５】
製膜装置３０１には、図１３に示すように、基板Ｓに対して製膜処理が行われる複数の処理室２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１と、内部で基板Ｓが搬送される搬送室３と、製膜される基板Ｓが搬入されるロード室４と、製膜された基板Ｓが搬出されるアンロード室５と、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御する制御部３０６と、が設けられている。
【０１４６】
次に、本実施形態の特徴である、大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２に配置された場合、例えば、処理室２ｐ−１，２ｐ−２の対向電極１２に配置された場合について説明する。
【０１４７】
上述のように大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓが、対向電極１２の基板設置面に載せられると、第１の実施形態の場合と同様に、基板Ｓ、対向電極１２、および、均熱板１３との間の伝熱量のバランスが変わり始め、基板Ｓおよび対向電極１２における温度分布に不均一が生じ始める。
【０１４８】
このとき、第１の実施形態と同様に、安定化期間における熱電対２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９により測定された、対向電極１２の基板設置面における外周の温度が制御部３０６に入力され、制御部３０６は、基板設置面の外周温度における最高温度から最低温度を引いた温度差である外周温度の温度差を算出する。
【０１４９】
制御部３０６は、算出された外周温度の温度差と、正常な処理時の温度分布における外周温度の温度差との比較を行い、算出された外周温度の温度差が所定の範囲内であるか、言い換えると、基板設置面における外周部の温度分布が均一であるか否かを判断する。
対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一であると判断された場合には、制御部３０６は、処理室２ｐ−１等における安定化期間を当初の期間から約１．５倍に延長する制御を行う。
【０１５０】
安定化期間を約１．５倍に延長してもなお、安定化期間終了前の所定期間前（例えば１０秒間）において、対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一のままであると判断される場合には、制御部３０６は、安定化期間を当初の期間から約２．０倍に延長する制御を行う。さらに、制御部３０６は、製膜室１１にプロセスガスを導入しながら真空排気量との調整を行い、製膜室１１の内部の圧力を当初の安定化期間における圧力（製膜時の圧力）と比較して、約１．５倍の圧力に昇圧させる。
【０１５１】
その後、約２．０倍に延長した安定化期間が終了する、言い換えると、プラズマ生成が開始される５秒前になると、制御部３０６は、製膜室１１の内部の圧力を製膜時の圧力まで減圧させるよう真空排気量の制御を開始する。
【０１５２】
制御部３０６は、上述の制御を行った後、安定化期間が終了した時点で、対向電極１２における基板設置面の温度分布が均一になったと判断した場合には、プラズマ生成を開始して、製膜処理を継続する。
その一方で、対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一なままであると判断した場合には、製膜処理の進行を保留し、アラームを出力する。これにより、オペレータによる確認が行われる。
【０１５３】
基板設置後の安定化時間は、通常時に比べて、安定化時間が最大１．５倍に増加される。
対象製膜室（ｐ層）の基板テーブル温度分布が安定しない場合には、対象製膜室（ｐ層）の圧力が１．５倍に上げられ、さらに安定時間が２．０倍まで増加される。そして、プラズマ生成開始の５秒前までに、対象製膜室（ｐ層）の圧力を製膜圧力に戻す調整が実施され、温度分布とあわせて製膜開始時の雰囲気条件が整えられる。
【０１５４】
これ以上で、基板テーブル面ない温度分布の改善が見られない（悪化する）場合には、装置処理を保留して、アラームを出し、オペレータによる確認を行う。
【０１５５】
上記の構成によれば、安定化期間を当初期間と比較して約２．０倍に延長すると共に、製膜室１１の内部の圧力を上げて伝熱に寄与するガス密度を向上させることにより、さらに基板Ｓの温度分布を均一化しやすくなる。
【０１５６】
製膜室１１の内部に供給されたプロセスガスは、基板ヒータと対向電極１２との間に熱伝達や、対向電極１２と基板Ｓとの間の熱伝達に寄与する。そのため、例えば、対向電極１２における基板設置面の温度分布が所定の範囲を越えた場合には、プロセスガスを供給したままで、製膜室１１内の圧力を高めることにより、基板ヒータ、対向電極１２、および、基板Ｓの間の熱伝達が容易となる。
その結果、安定化期間内に、基板Ｓにおける温度分布を所定の範囲内に収めることが、さらに容易となる。
【０１５７】
〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１４を参照して説明する。
本実施形態の製膜装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、製膜処理時における制御方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４を用いて製膜処理時における制御方法のみを説明し、その他の実施形態等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態に係る製膜装置の概略構成を示す模式図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【０１５８】
製膜装置４０１には、図１４に示すように、基板Ｓに対して製膜処理が行われる複数の処理室２ｐ−１，２ｐ−２，２ｉ−１，２ｉ−２，２ｉ−３，２ｎ−１と、内部で基板Ｓが搬送される搬送室３と、製膜される基板Ｓが搬入されるロード室４と、製膜された基板Ｓが搬出されるアンロード室５と、処理室２ｐ−１等のそれぞれにおける製膜処理を制御する制御部４０６と、が設けられている。
【０１５９】
次に、本実施形態の特徴である、基板Ｓに対して製膜処理が行われている際の制御について説明する。
【０１６０】
例えば、大きく温度が低下した領域を有する基板Ｓにより、対向電極１２における基板設置面の温度分布が不均一なまま、プラズマが生成されて製膜処理が開始されると、温度分布の不均一により基板Ｓは変形し、波打つ形状となる場合がある。
【０１６１】
すると、放電電極１５と基板Ｓとの間の間隔が不均一となり、プラズマ分布も不均一となる。さらに、基板Ｓの変形により、基板Ｓと対向電極１２との間の伝熱に異常が発生する。
これらのことから、変形した基板Ｓの製膜不良のみならず、対向電極１２の基板設置面における温度分布の不均一が発生し、当該不均一が拡大し、温度分布の回復に（均一化に）時間がかかり、連続生産処理を阻害する場合がある。
【０１６２】
制御部４０６は、上述の基板設置面における温度分布の不均一が大きくなった場合、例えば、外周温度の温度差が約１５℃以上になる場合には、基板Ｓの変形が大きいと推定し、プラズマの生成を中止して製膜処理を保留する。そして、制御部４０６はアラームを出力し、オペレータによる確認が行われる。
【０１６３】
上記の構成によれば、プラズマを生成して製膜処理を開始した後に、発生する外周温度の温度差に基づいて、基板Ｓの変形が大きいと推定される場合には、製膜処理を保留することにより、製膜されたｐ層などの膜の膜質の悪化を防止することができる。
【符号の説明】
【０１６４】
１，１０１，２０１，３０１，４０１  製膜装置（真空処理装置）
Ｓ  基板
６，１０６，２０６，３０６，４０６  制御部
１１  製膜室（真空容器）
１２  対向電極（基板テーブル）
１３  均熱板（基板ヒータ）
１５  放電電極
２３−１，２３−２，２３−３，２３−４，２３−５，２３−６，２３−７，２３−８，２３−９  熱電対（温度測定部）
【図１】
2010232348.tif 000003
【図２】
2010232348.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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