(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の原料ガスが供給される真空容器内に設けられた一方の電極と、この一方の電極に相対向するように前記真空容器内に設けられるとともに、表面上に載置される基板の周縁部を押圧してこの基板を固定する導電性の押え板を備えた他方の電極とを有し、これら一方及び他方の電極間に高周波電圧を印加して両電極間に前記原料ガスのプラズマを形成することにより、前記基板の表面に前記原料ガスに基づく膜を形成する処理を行う真空処理装置において、
前記膜を形成する処理を行ったときに前記真空容器内の構成部材に付着した膜を、前記真空容器内にクリーニングガスを導入して形成したプラズマと反応させて除去するセルフクリーニングを行う際に、前記基板に代えて前記他方の電極に固定される導電性のダミー基板であって、
表面における周縁部付近を除いた部分に、この表面から所定高さに位置させられる上面を有する導電性の嵩上げ部材が取り付けられていることを特徴とするダミー基板。
【請求項２】
請求項１に記載のダミー基板において、
前記嵩上げ部材は、その上面における外周縁から中心部に向けて切り込まれた複数のスリットを有していることを特徴とするダミー基板。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のダミー基板において、
前記嵩上げ部材は、複数に分割されて取り付けられていることを特徴とするダミー基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空処理装置のダミー基板に関するものであり、特に、太陽電池の素子を形成するための成膜を行うプラズマＣＶＤ装置などの大面積基板対応の真空処理装置のダミー基板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池の作製工程においては、基板の表面にアモルファスシリコン膜を形成する工程があり、このアモルファスシリコン膜は、通常プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜している。
【０００３】
この種のプラズマＣＶＤ装置は、図５に示すように、真空容器１内に相対向するように設けられるとともに高周波電源２に接続された一対の電極３，４を有している。
そして、真空容器１内に、原料ガスとして、例えばシランガス（ＳｉＨ４)を供給するとともに、両電極３、４間に高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ）電圧を印加することにより、電極３，４間に原料ガスである主としてシランガス（ＳｉＨ４）のプラズマを形成し、このとき生成される原料ガスのラジカル（主としてＳｉＨ４ラジカル）を利用して、例えばガラスからなる矩形板状の基板５の表面にＳｉ膜を形成するのである。
【０００４】
また、一方の電極３は、原料ガスの供給手段としての機能も呈し、外部から供給される原料ガスが流入する中空部を有しているとともに、他方の電極４と相対向する面に形成された多数の孔３ａを有しており、これら孔３ａを介して電極３，４間に原料ガスを供給するようになっている。
より具体的に言うと、一方の電極３は、図６に示すように、その両端部に位置して、高周波電源２からの高周波が給電される複数の給電位置３ｄを有するパイプ状をなす一対の給電棒３ｂ，３ｂと、これら一対の給電棒３ｂ，３ｂを電気的に接続するとともに上記の孔３ａが複数ずつ形成された複数の平行なパイプ部材３ｃとから構成されたラダー型ガスパイプ電極となっていて、ガス供給とプラズマ発生電極との２つの役割を兼ねている（ただし、今回の発明においては、電極３はガス供給とプラズマ発生電極の役割を兼ねても良いし、別々の機能を持つものを個々に設置したものでもよい）。
【０００５】
接地側にあたる他方の電極４は、その表面上に基板５が載置されるものであって、この基板５と電極４との密着性を良好に保持するため、基板５の周縁部に当接してこれを電極４側に押圧する導電性の押え板６を有している。
また、この電極４の裏面側には、相対向するようにヒータ７が設けられて、電極４がヒータ７で加温されるようになっている。これは、電極４を介して基板５を所定の温度に保持することにより、基板５の表面への膜の形成を容易かつ良質なものとするためである。なお、電極４は、プラズマに対するヒータカバーとしても機能する。
【０００６】
上述したようなプラズマＣＶＤ装置を用いた成膜時には、この真空容器１内の基板５以外の構成部材（例えば、電極３や、電極４の基板５で覆われていない部分及び押え板６）にもＳｉ膜が成膜され、このＳｉ膜は、所定の成膜処理毎に膜厚を増してゆき、ついには、真空容器１内の構成部材との熱膨張率の差により剥がれ落ちてしまう。
そして、これが、基板５の表面に成膜中の膜を損傷したり、欠陥を増加するなどの不具合を生じさせる原因となるおそれがあるため、このようなプラズマＣＶＤ装置においては、定期的にクリーニング処理を行い、基板５以外の構成部材に付着したＳｉ膜を除去してやる必要がある。
【０００７】
このときのクリーニング処理を、真空容器１の真空状態を開放して洗浄対象部品を予備部品と取り替えることなく、短時間に合理的に行う方式として、セルフクリーニング方式が提案されている。
セルフクリーニング方式とは、原料ガスの代わりに、クリーニングガスとして例えばＮＦ３などのＦ系ガスを真空容器１内に供給してから、電極３，４間にそのプラズマ（Ｆプラズマ）を形成し、これによって生成されるＦラジカルをＳｉ膜に作用させてＳｉＦ４のガスを生成して排気するものである。例えば、特許文献１参照。
このセルフクリーニングは、基板５がＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であるとＦラジカルでエッチングされてしまうため、通常、基板５を電極４に固定しない状態で行われる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−５７１１０号公報（第１３図など）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、クリーニングガスのプラズマを利用したセルフクリーニング処理において、一辺が１ｍを越える大面積の基板５を成膜の対象とするような真空処理装置の場合、同じく大面積となる電極３，４間にプラズマを均一に発生させることが難しく、とくに、プラズマ発生のための供給電力を２ｋｗ／ｍ２以上にしてプラズマ密度が高い状態にあるときには、Ｆ系ガスのＦプラズマが一旦発生した部分に集中し易くなるために、このＦプラズマが局在化し、クリーニング分布（クリーニングのむら）が発生し易かった。
一方、上述のようなプラズマ発生の局在化を抑制するためには、プラズマ密度を低くすれば良いが、こうすると、例えばクリーニングガスにＮＦ３ガスを用いた場合には、Ｓｉ膜に作用するＦラジカルの発生量が少なくなり、構成部材に付着したＳｉ膜のエッチングレートが低下して、クリーニング時間が長くなるという問題を生じてしまう。
【００１０】
そこで、本出願人は、特願２００２−２９００９号の出願明細書に示すように、成膜時には基板５を押え板６で固定する他方の電極４に対して、セルフクリーニング時に、単に基板５を固定していない状態にするだけでなく、この基板５に代えて、基板５と同形で例えばアルミなどの導電性金属からなるダミー基板を固定する技術を提案している。
これは、ダミー基板の周縁部を押圧している押え板６から一方の電極３までの距離と、ダミー基板の表面から一方の電極３までの距離とをほぼ同一にして、相対向する一対の電極３，４間の距離を均一化することによって、クリーニングガスのプラズマ均一化を狙ったものである。
さらに、この特願２００２−２９００９号の出願明細書には、ダミー基板の表面における周縁部を除く部分が凸となるように厚く形成することにより、押え板６から一方の電極３までの距離と、ダミー基板の表面から一方の電極３までの距離とを同一にして、プラズマ発生のための供給電力が高いときでも、クリーニングガスのプラズマを均一化させるようにした技術も提案されている。
【００１１】
しかしながら、とくにＦ系ガスをクリーニングガスとして用い、そのＦプラズマ発生のための供給電力を高く（２ｋｗ／ｍ２以上）して、プラズマ密度が高くなっている状態では、プラズマ発生電極である一方の電極３について、一対の給電棒３ｂ，３ｂにそれぞれ複数存在する給電位置３ｄ同士の間の領域ではＦプラズマが強くなりやすく、一対の給電棒３ｂ，３ｂ同士の間に位置する中央領域では、Ｆプラズマが弱なりやすい傾向があり（本出願による特願２００１−２６０１２６号の出願明細書）、プラズマの均一化を十分に図ることはできなかった。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、高いプラズマ密度の下でも、クリーニングガスのプラズマを均一化させることができる真空処理装置のセルフクリーニング時に用いられるダミー基板を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明によるダミー基板は、所定の原料ガスが供給される真空容器内に設けられた一方の電極と、この一方の電極に相対向するように前記真空容器内に設けられるとともに、表面上に載置される基板の周縁部を押圧してこの基板を固定する導電性の押え板を備えた他方の電極とを有し、これら一方及び他方の電極間に高周波電圧を印加して両電極間に前記原料ガスのプラズマを形成することにより、前記基板の表面に前記原料ガスに基づく膜を形成する処理を行う真空処理装置において、前記膜を形成する処理を行ったときに前記真空容器内の構成部材に付着した膜を、前記真空容器内にクリーニングガスを導入して形成したプラズマと反応させて除去するセルフクリーニングを行う際に、前記基板に代えて前記他方の電極に固定される導電性のダミー基板であって、表面における周縁部付近を除いた部分に、この表面から所定高さに位置させられる上面を有する導電性の嵩上げ部材が取り付けられていることを特徴とするものである。
このような構成とされた本発明によれば、ダミー基板の表面に対して、別体である嵩上げ部材が取り付けられていることから、この嵩上げ部材の上面の高さを適宜設定することによって、嵩上げ部材の上面と一方の電極との距離を従来よりも大幅に縮めることが可能となり、一方の電極に対するプラズマ発生のための供給電力が高い場合であっても、接地側にあたる他方の電極への指向性が強くなって、両電極間に形成されるクリーニングガスのプラズマの分布を改善してその均一化を図ることができる。
【００１４】
このとき、前記嵩上げ部材は、その上面における外周縁から中心部に向けて切り込まれた複数のスリットを有していてもよく、このような構成とすると、嵩上げ部材の上面について、その面内温度分布に起因する熱座屈変形が生じるのを抑制することができる。
さらに、このとき、前記嵩上げ部材は、複数に分割されて取り付けられていてもよく、このような構成とすると、嵩上げ部材の上面における面内温度分布や、嵩上げ部材とダミー基板との温度差を小さくでき、さらには、ダミー基板搬送時に干渉する部分を回避することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
本実施形態による真空処理装置（プラズマＣＶＤ装置）は、上述した図５，６に示す真空処理装置と同様の構成をなすものであるが（同様の部分については、同一の符号を用いてその説明及び図面を省略する）、そのセルフクリーニング時において、例えばＳｉＯ２を主成分とするガラスからなる矩形板状の基板５に代えて、図１〜図４に示すような、例えばアルミなどの導電性金属からなるダミー基板１０を他方の電極４の表面上に載置して、導電性の押え板６によってその周縁部を電極４側に押圧することにより、このダミー基板１０を電極４に固定するようにしたものである。
【００１７】
このような真空処理装置においても、セルフクリーニング時に用いられるクリーニングガスとして、例えばＮＦ３などのＦ系ガスが、一方の電極３における複数の孔３ａを介して真空容器１内に供給される。
そして、一方の電極３における一対の給電棒３ｂ，３ｂに設けられた複数の給電位置３ｄに対して高周波電源２から供給される高周波を給電し、両電極３，４間に高周波電圧を印加してＦ系ガスのＦプラズマを形成することにより、Ｆラジカルが生成される。
このＦラジカルを除去すべきＳｉ膜に作用させ、ＳｉＦ４のガスを生成してから、これを排気することで、真空容器１内の構成部材に付着したＳｉ膜が除去されるのである。
【００１８】
本発明の第１実施形態によるダミー基板１０は、図１に示すように、その一辺が１ｍを越えるような長方形板状（矩形板状）とされて、成膜すべき基板５と略同形に形成されているものであり、その材質としては、基本的に導電性でＦラジカルに対する耐蝕性が優れていれば制限はないが、本実施形態では、アルミが選択されている。これは、アルミ基板は、ガラス基板（成膜すべき基板５）と質量、熱量などの物性が類似し、ガラス基板と同様の感覚で使用できるのに加えて、Ｆラジカルに対する耐蝕性が良好であるという特徴を有するためである。なお、ガラス及びアルミの物性は、比重＝２．５／２．７、比熱＝０．２（ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋ）／０．２１（ｋｃａｌ／ｋｇ・Ｋ）である。
【００１９】
さらに、ダミー基板１０には、面内温度分布に起因する熱座屈変形を抑制するため、その外周縁をなす４つの各辺から中心部に向けて切り込まれた複数のスリット１１が形成されていて、これにより、ダミー基板１０における周縁部が複数に分割されている。
ダミー基板１０の４つの各辺のうち、同じ１つの辺から中心部に向けて切り込まれた複数のスリット１１は、この辺に対して略直交するとともに、互いに略平行かつ略等間隔に配置されており、辺の中央部側に位置しているものほど、その長さが長くなるように形成されている。
【００２０】
各スリット１１の長さは、基板長（スリット１１の長さ方向（切り込み方向）におけるダミー基板１０の長さ）の約１０％以上（基板長が１ｍを越える場合、約１００ｍｍ以上）であることが好ましく、また、互いに隣接する略平行なスリット１１同士の間の間隔は１００〜１５０ｍｍの範囲に設定されることが好ましく、さらに、各スリット１１の幅はプラズマ異常放電抑制のために１ｍｍ以下（より好ましくは、０．５ｍｍ以下）に設定されていることが好ましい。
【００２１】
また、ダミー基板１０には、その表面１０ａにおける押え板６で押圧される周縁部付近を除いた中央部分に対して、この表面１０ａから所定高さに位置させられる上面１３を有する嵩上げ部材１２が取り付けられている。
嵩上げ部材１２は、ダミー基板１０ａからの高さが５〜２５ｍｍ程度に位置させられた長方形状（矩形状）をなす上面１３と、この上面１３の外周縁（４つの各辺）に交差する周壁部１４と、周壁部１４から外方側に延びるとともに複数のネジ止め穴１６が形成された鍔部１５とから構成されて中空となっている。
なお、嵩上げ部材１２の材質としては、上述したダミー基板１０と同様の理由によって、アルミ板が選択されており、その厚みは０．１〜１ｍｍ程度が使用可能であるが、本実施形態においては、０．５ｍｍ程度である。
【００２２】
そして、この嵩上げ部材１２は、鍔部１５に形成されたネジ止め穴１６を介して、ダミー基板１０の表面１０ａにネジによって固定されている。
ここで、嵩上げ部材１２の鍔部１５に形成されたネジ止め穴１６は、その一部（例えば、鍔部１５の端に形成されているネジ止め穴１６）が、位置決めに用いられる丸穴１６ａとなっているのに対して、残りが、長穴１６ｂとなっている。これは、丸穴１６ａによって、嵩上げ部材１２のダミー基板１０に対する位置決め機能を損ねないようにしつつも、長穴１６ｂによって、嵩上げ部材１２とダミー基板１０との温度差による変形を吸収できるようにするためである。
【００２３】
上記のような嵩上げ部材１２が取り付けられたダミー基板１０が、成膜すべき基板５に代えて、接地側にあたる電極４に押え板６で周縁部を押圧されて固定された真空処理装置では、図２に示すように、プラズマ発生電極である電極３からダミー基板１０の表面１０ａまでの距離Ｌ１が２５〜４５ｍｍの範囲である（電極３から押え板６までの距離も同様）のに対し、電極３からダミー基板１０に取り付けられた嵩上げ部材１２の上面１３までの距離Ｌ２が５〜３０ｍｍの範囲となっている。
【００２４】
このような真空処理装置におけるセルフクリーニング時には、電極４に固定されたダミー基板１０における嵩上げ部材１２の上面１３と、プラズマ発生電極である電極３との間の距離が、大幅に小さく設定されている（５〜３０ｍｍ）ので、接地側にあたる電極４への指向性が強くなり、電極３に対するプラズマ発生のための供給電極が高く、プラズマ密度が高い場合でも、電極３，４間には、クリーニングガスとしてのＮＦ３ガスによる均一なＦプラズマが形成される。
したがって、基板５が大面積（電極４が大面積）のものであってもプラズマの局在化を生じさせることなく、各構成部材の均質なクリーニングを行うことが可能となっている。
【００２５】
また、接地側にあたる電極４はヒータカバーを兼用しており、このヒータカバーはＦラジカルに対する耐蝕性が要求されるのであるが、ダミー基板１０の電極４への固定により、Ｆラジカルによる腐食を抑制してヒータカバーの表面健全性を長期間に亘り維持することができる。
【００２６】
次に、本発明の第２実施形態によるダミー基板１０を説明するが、上述した実施形態と同様の部分には同一の符合を用いてその説明を省略する。
本第２実施形態によるダミー基板１０は、図３に示すように、嵩上げ部材１２の上面１３に、その外周縁をなす４つの各辺から中心部に向けて切り込まれた複数のスリット１７が形成されているものである。また、上面１３の４つの各辺のうち、同じ１つの辺から中心部に向けて切り込まれた複数のスリット１７（上面１３の角部から切り込まれたスリット１７を除く）は、この辺に対して略直交するとともに、互いに略平行かつ略等間隔に配置されている。
このような本第２実施形態によるダミー基板１０では、上述した実施形態と同様の効果に加えて、嵩上げ部材１２の上面１３に生じた面内温度分布に起因する熱座屈変形を抑制することが可能となり、プラズマ電極３と嵩上げ部材１２の上面１３との距離を一定に安定に保つことが可能となる。
【００２７】
なお、各スリット１７の長さは、基板長の約１０％以上（基板長が１ｍを越える場合、約１００ｍｍ以上）であることが好ましく、また、互いに隣接する略平行なスリット１１同士の間の間隔は１００〜１５０ｍｍの範囲に設定されることが好ましく、さらに、各スリット１１の幅はプラズマ異常放電抑制のために１ｍｍ以下（より好ましくは、０．５ｍｍ以下）に設定されていることが好ましい。
【００２８】
次に、本発明の第３実施形態によるダミー基板１０を説明するが、上述した実施形態と同様の部分には同一の符合を用いてその説明を省略する。
本第３実施形態によるダミー基板１０は、その上面１３に取り付けられた嵩上げ部材１２が、複数に分割されて取り付けられている、つまり、上面１３に取り付けられる嵩上げ部材１２が、複数の嵩上げ部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃから構成されているのである。また、複数に分割された嵩上げ部材１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのうちの隣接するもの同士の間の間隔は、これが大きくなりすぎるとＦプラズマの均一化に支障をきたしてしまうおそれがあるので、基板長の１０％以下に設定されている。
このような本第３実施形態によるダミー基板１０では、上述した実施形態と同様の効果に加えて、嵩上げ部材１２の上面１３における面内温度分布や、嵩上げ部材１２とダミー基板１０との温度差を小さくできるとともに、ダミー基板１０を搬送するときに他の部材と干渉が生じる部分を避けるようにしてこの嵩上げ部材１２を取り付けることができる。
【００２９】
なお、上記の実施形態では真空処理装置として、プラズマＣＶＤ装置を用いて説明したが、セルフクリーニング（クリーニングガスのプラズマを利用したクリーニング）を行う真空処理装置であれは、これに限定されることはなく、例えばドライエッチング装置にも適用することができる。
また、ダミー基板１０や嵩上げ部材１２としては、他にインコネル材及びＮｉメッキを施した鋼材等、耐Ｆラジカル腐食性を有し、使用環境温度で十分な強度を確保し得る材質のものを使用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、ダミー基板の表面に対して、別体である嵩上げ部材が取り付けられていることから、この嵩上げ部材の上面の高さを適宜設定することによって、嵩上げ部材の上面と一方の電極との距離を従来よりも大幅に縮めることが可能となるので、一方の電極に対するプラズマ発生のための供給電力が高い場合であっても、接地側にあたる他方の電極への指向性が強くなって、両電極間に形成されるクリーニングガスのプラズマの分布を改善してその均一化を図ることができ、クリーニングのむらを生じにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態によるダミー基板を示す斜視図である。
【図２】  図１に示すダミー基板が装着された真空処理装置の要部を抽出した概略説明図である。
【図３】  本発明の第２実施形態によるダミー基板を示す斜視図である。
【図４】  本発明の第３実施形態によるダミー基板を示す平面図である。
【図５】  一般的な真空処理装置を示す概略説明図である。
【図６】  図５に示す真空処理装置に用いられるラダー型ガスパイプ電極を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  高周波電源
３  一方の電極
３ａ  孔
３ｂ  給電棒
３ｃ  パイプ部材
４  他方の電極
５  基板
６  押え板
７  ヒータ
１０  ダミー基板
１０ａ  表面
１１  スリット
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ  嵩上げ部材
１３  上面
１４  周壁部
１５  鍔部
１６，１６ａ，１６ｂ  ネジ止め穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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