(57)【要約】【課題】プラズマクリーニングにおいて、クリーニングの処理時間を短縮すると共に、プラズマによる真空チャンバ内の部品の劣化を低減する。【解決手段】プラズマＣＶＤ成膜装置の真空チャンバ内のプラズマによるクリーニングにおいて、高周波電極と対向電極とを平行して対向配置してなる平板電極間の放電で生成したプラズマによってエッチングを行うことでクリーニングを行う。このエッチングによるクリーニングをエッチングレートが異なる二段階のクリーニング工程で行う。二段階のクリーニング工程において、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とし、真空チャンバ内に堆積する堆積膜が残存する間に第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ成膜装置の真空チャンバ内のプラズマによるクリーニングにおいて、
高周波電極と対向電極とを平行して対向配置してなる平板電極間の放電で生成したプラズマによってエッチングを行い、
前記エッチングをエッチングレートが異なる二段階のクリーニング工程で行い、
第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とし、真空チャンバ内に堆積する膜が残存する間に第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更することを特徴とする真空チャンバのプラズマクリーニング方法。
【請求項２】
前記二段階のクリーニング工程において、
第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ以上とし、
第２段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ未満とすることを特徴とする、請求項１に記載の真空チャンバのプラズマクリーニング方法。
【請求項３】
前記第１段階のクリーニング工程と第２段階のクリーニング工程のエッチングレートの変更は、前記真空チャンバ内の温度、圧力、真空チャンバ内に供給するエッチングガスのガス流量、前記高周波電極に印加する高周波電力の電力密度、前記高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源の周波数の少なくとも何れか一つを変更することにより行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の真空チャンバのプラズマクリーニング方法。
【請求項４】
真空チャンバを有するプラズマＣＶＤ成膜装置において、
前記真空チャンバ内に、平行して対向配置して平板電極を形成する高周波電極および対向電極と、
前記高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記真空チャンバ内にガスを供給するガス供給部とを備え、
前記高周波電極に高周波電力を印加すると共にエッチングガスを供給して前記平板電極間に放電プラズマを生成し、生成したプラズマによってエッチングを行い、
前記エッチングをエッチングレートが異なる二段階のクリーニング工程で行い、
第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とし、
真空チャンバ内に堆積する膜が残存する間に第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更することを特徴とするプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項５】
前記二段階のクリーニング工程において、
第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ以上とし、
第２段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ未満とすることを特徴とする、請求項４に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【請求項６】
前記第１段階のクリーニング工程と第２のクリーニング工程のエッチングレートの変更は、前記真空チャンバ内の温度、圧力、真空チャンバ内に供給するエッチングガスのガス流量、前記高周波電極に印加する高周波電力の電力密度、前記高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源の周波数の少なくとも何れか一つを変更することにより行うことを特徴とする、請求項４又は５に記載のプラズマＣＶＤ成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤによって半導体素子上に窒化シリコン薄膜を形成するプラズマＣＶＤ成膜装置に関し、特に、プラズマによるチャンバクリーニングに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板上に成膜を行って薄膜等を製造する成膜装置が知られている。このような成膜装置として、プラズマＣＶＤ装置があり、太陽電池用薄膜、感光ドラム、液晶ディスプレイ等に用いられるＴＦＴアレイ等の種々の半導体製造に使用されている。
【０００３】
太陽電池は、一般にｎ型シリコンとｐ型シリコンの積層構成の半導体で構成され、この半導体に光が当たると光電効果により電気が発生する。例えば、ｎ型シリコンとｐ型シリコンの積層構成は、ｐ型のシリコンウェーハの表面にリンを拡散し、表面濃度１Ｅ１８（＝１×１０１８）〜１Ｅ２２（＝１×１０２２）のｎ層を形成する。太陽電池は、太陽光を効率よく吸収するために、通常、太陽電池の受光面を反射防止膜で被覆している。
【０００４】
従来、この種の反射防止膜として、ＰＶＤ法及び蒸着法によって作成する方法、スピンオン法，スプレー法，ディップ法で塗布し堆積させた後、熱処理によって作成する方法の他、プラズマＣＶＤ法により、水素を含有する窒化シリコン膜を太陽電池の受光面に形成する技術が知られている（特許文献１）。
【０００５】
プラズマＣＶＤ法では、平行平板プラズマＣＶＤによって、半導体基板を例えば３５０℃〜５５０℃で加熱して反射防止膜用の窒化シリコン膜（ＳｉＮｘ）を形成している。窒化シリコン膜は屈折率１．８〜３．０、膜厚５０nm〜１５０nmの範囲で形成されることが多い。また、上記反射防止膜はシリコン表面に形成され、シリコン表面のシリコン原子のダングリングボンド（未結合手）を終端する機能もあるため、パッシベーション膜としての効果もある。太陽電池には、パッシベーション効果が有効な窒化シリコン膜が反射防止膜としてよく使われている。
【０００６】
一般的なプラズマＣＶＤ成膜装置は、真空チャンバと放電用の平行平板電極と放電用ガス供給機構と、ガス排気機構と数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの高周波電源とマッチングボックスにより構成される。ガス供給機構は流量調整計を備え、真空チャンバ内に一定量の反応ガスを供給し、ガス排気機構はガス調圧弁を備え、真空チャンバ内を排気してチャンバ内圧力を一定に保つ。
【０００７】
平行平板電極は、高周波電源と対向電極とが平行に対向させて配置することで構成される。反応ガスの供給時において、高周波電源に高周波電圧を印加すると、平行平板電極の電極間に放電が発生し、この放電によって反応ガスはプラズマ状態となる。プラズマ中の励起種を基板表面に反応させることによって、基板上に薄膜が形成される。薄膜として窒化シリコン薄膜を形成する場合には、反応ガスとして、モノシラン、アンモニア、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等のガスが使用される。
【０００８】
成膜を繰り返すと、基板上に薄膜が成膜される他に、平行平板電極や真空チャンバの壁面に窒化シリコン薄膜が堆積する。この堆積物が一定量を超えると、窒化シリコン薄膜の応力によって、堆積した窒化シリコン薄膜が剥離する。剥離した窒化シリコン薄膜が基板上に付着すると、半導体デバイスの性能を劣化させるパーティクルとなる。そのため、成膜を複数回繰り返すたびに、平行平板電極や真空チャンバの壁面に堆積した窒化シリコン薄膜を除去する必要がある。
【０００９】
平行平板電極や真空チャンバの壁面に付着したパーティクルを除去する方法として、ブラシ等を使用した手動によってクリーニングを行う方法の他に、プラズマクリーニングによる方法がある。
【００１０】
プラズマクリーニングは、ＣＦ４やＮＦ３等のエッチングガスを導入した状態で放電を起こしプラズマ状態とし、プラズマの励起種の堆積により形成された窒化シリコン薄膜と反応させて分解し、化学的に窒化シリコン薄膜を除去する方法である。
【００１１】
このプラズマクリーニングでは、真空チャンバを大気に曝すことなくクリーニングを行うことができるため、大気開放の操作に伴って必要となる時間を短縮することができるという利点がある他、手動では取り除くことが困難な奥まった部分や、真空チャンバの隅の部分までクリーニングすることができるという利点がある。
【００１２】
このプラズマクリーニングでは、ナローギャッププラズマクリーニングと呼ばれる方法とワイドギャッププラズマクリーニングと呼ばれる方法が知られている。ナローギャッププラズマクリーニングは、電極間距離を短くして高密度のプラズマを電極間に閉じ込めることによって、電極に堆積した膜のエッチング速度を増大させる方法である。このナローギャッププラズマクリーニングは、電極間に堆積した膜を高速で取り除くことができる反面、真空チャンバ内の電極以外の空間に存在するプラズマの密度が低いため真空チャンバの内壁に堆積した膜を除去することができないという問題がある。
【００１３】
また、ワイドギャッププラズマクリーニングは、電極間距離を長くして、電極間のプラズマ密度を低くして、プラズマを真空チャンバの全体に広げ、真空チャンバの内部に堆積した膜を除去する方法である。このワイドギャッププラズマクリーニングは、真空チャンバの内部に蓄積した膜を除去できる反面、電極間のプラズマ密度が低いため電極の堆積物に対するエッチング速度が小さくなるため、ワイドギャッププラズマクリーニングで電極に堆積した膜まで除去する場合には長時間を要するという問題がある。
【００１４】
そこで、ナローギャッププラズマクリーニングとワイドギャッププラズマクリーニングの両クリーニング方法を併用し、はじめにナローギャッププラズマクリーニングを行った後、ワイドギャッププラズマクリーニングを行う方法が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−２９９４８２号公報
【特許文献２】特開平０７−３３５５６号公報（段落[0005]〜段落[0009]）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
プラズマクリーニングにおいて、真空チャンバ内の窒化シリコン薄膜が除去されると、平行平板電極や真空チャンバの壁面や真空チャンバ内の周辺部品がエッチングガスのプラズマに曝される。一般に、プラズマに曝される部分は、エッチングガスのプラズマに対して耐性が高い材料を使用するが、エッチングガスのプラズマに対する繰り返して長時間曝されると、徐々に劣化していく。特に、高温、高電力密度の条件下ではエッチングレートが速く、クリーニング時間の短縮が図れるが、真空チャンバ内の部材の劣化が激しくなる。
【００１７】
真空チャンバ内の部材が劣化すると、クリーニング後の成膜時において劣化した部材から金属等が剥離し、成膜内に混入し、コンタミネーションの要因となる。このコンタミネーションによる影響は、特に太陽電池に顕著である。太陽電池では、反射防止膜をシリコン基板の最表面に形成する。この反射防止膜にコンタミネーションがあると良好なパッシベーション効果が得られなくなり、光−電気の変換効率が低下する。
【００１８】
このコンタミネーションによるパッシベーション効果の低下は、ＴＦＴ素子のようなスイッチングデジタルデバイスでは致命的な欠陥とはならないが、太陽電池のようなアナログデバイスでは、変換効率の相対値が例えば０．５％程度の僅かな低下であっても、高い値が望まれる変換効率にとって致命的な低下となる。そのため、コンタミネーションによるパッシベーション効果の低下は、太陽電池のようなアナログデバイスに対して大きく影響する。このため、一般的に、太陽電池の反射防止膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置ではプラズマクリーニングが使用されていない。
【００１９】
一方、低温、低電力密度の条件下では部材の劣化は軽減されるが、堆積物をエッチングするエッチングレートが遅くなり、クリーニングに時間がかかるため、稼働率の低下に繋がる。
【００２０】
前記した特許文献２に記載されるように、電極間隔を変更することによって、ナローギャッププラズマクリーニングとワイドギャッププラズマクリーニングの両クリーニング方法を併用する方法では、堆積した膜を完全に除去すると共にクリーニング時間を短縮することができるが、真空チャンバの壁面や真空チャンバ内の周辺部品についてはエッチングガスのプラズマによる劣化の問題が依然として残り、プラズマＣＶＤ装置による反射防止膜の成膜処理への適用は適当とは云えない。
【００２１】
また、特許文献２に記載されるプラズマクリーニングでは、ナローギャッププラズマクリーニングとワイドギャッププラズマクリーニングの両クリーニング方法の変更を、電極間隔の変更によって行う必要があるため、真空チャンバ内に電極間隔を変更するための移動機構が必要となるという問題がある。
【００２２】
さらに、この電極間隔の変更はクリーニング処理中に行う必要があるため、ＣＶＤ装置の構成が複雑となるという問題がある他、移動機構を真空チャンバ内に設ける必要があるため、ＣＶＤ装置等の装置のサイズが大型化するという問題もある。
【００２３】
そこで、本発明は上記課題を解決して、プラズマクリーニングにおいて、クリーニングの処理時間を短縮すると共に、プラズマエッチングによる真空チャンバ内の部品の劣化を低減することを目的とする。また、真空チャンバ内の部品の劣化を低減して、劣化部品の剥離による成膜へのコンタミネーションを防ぐことを目的とする。
【００２４】
また、真空チャンバ内に電極間隔を変更する移動機構を備えることなく、クリーニングの処理時間の短縮と、プラズマエッチングによる真空チャンバ内の部品の劣化の低減とを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明は、真空チャンバ内をプラズマのエッチングによって行うクリーニングにおいて、エッチングレートを異ならせた二段階のクリーニング工程で行うことによって、クリーニングの処理時間の短縮と、真空チャンバ内の部品のエッチングによる劣化の低減、および劣化部品の剥離による成膜へのコンタミネーションの課題を解決する。
【００２６】
本発明の真空チャンバのクリーニング方法の態様は、プラズマＣＶＤ成膜装置の真空チャンバ内のプラズマによるクリーニングにおいて、高周波電極と対向電極とを平行して対向配置してなる平板電極間の放電で生成したプラズマによってエッチングを行うことでクリーニングを行うものであり、このエッチングをエッチングレートが異なる二段階のクリーニング工程で行う。
【００２７】
二段階のクリーニング工程において、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とし、真空チャンバ内に堆積する膜が残存する間に第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更する。
【００２８】
第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを高速とすることによって、真空チャンバ内に堆積している窒化シリコン薄膜やパッシベーション膜を高速で除去する。真空チャンバ内に堆積する膜が残存した状態で、第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更する。第１段階のクリーニング工程中においては、高速のエッチングレートを行うが、真空チャンバ内の部材はプラズマに曝されることはないため、プラズマによる部材の劣化を低減することができる。
【００２９】
第１段階のクリーニング工程が完了した後、次に第２段階のクリーニング工程に切り替えることによって、真空チャンバ内で残存する堆積膜を低速のエッチングレートでクリーニングし、真空チャンバ内の堆積膜を全て除去する。この第２段階のクリーニング工程では、真空チャンバの部材はプラズマに曝されるが、エッチングレートが低速であるため、部材の劣化は高速のエッチングレートによる場合と比較して低く、真空チャンバ内の部材に対するダメージは、クリーニングの全工程を高速のエッチングレートで行う場合と比較して小さくなる。
【００３０】
したがって、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とする二段階のクリーニング工程を行い、真空チャンバ内に堆積する膜が残存する間に第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に変更することによって、クリーニングの処理時間を短縮すると共に、真空チャンバ内の部品のエッチングによる劣化を低減することができる。
【００３１】
第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程にどの時点で変更するかは、プラズマクリーニングする膜質や膜厚、第１段階のクリーニング工程のエッチングレート、第２段階のクリーニング工程のエッチングレートに基づいて定めることができる。
【００３２】
例えば、２０μｍの窒化シリコン薄膜をプラズマクリーニングする場合、第１段階のクリーニング工程において１０００ｎｍ／ｍｉｎの高速エッチングレートで１９μｍの窒化シリコン薄膜をプラズマクリーニングすると、この１９μｍの窒化シリコン薄膜を除去するために要する時間は約１９分（＝１９μｍ／１０００ｎｍ／ｍｉｎ）であり、第２段階のクリーニング工程において２００ｎｍ／ｍｉｎの低速エッチングレートで１μｍの窒化シリコン薄膜をプラズマクリーニングすると、この１μｍの窒化シリコン薄膜を除去するに要する時間は約５分（＝１μｍ／２００ｎｍ／ｍｉｎ）であるので、プラズマクリーニングを開始してから約１９分経過した時点で、第１段階のクリーニング工程から第２段階のクリーニング工程に切り替える。
【００３３】
また、この例では、第１段階のクリーニング工程で１９分を要し、第２段階のクリーニング工程で５分を要するため、合計したクリーニング時間は約２４分となる。これに対して、２０μｍの窒化シリコン薄膜の全膜厚を、２００ｎｍ／ｍｉｎの低速なエッチングレートでプラズマクリーニングした場合には、クリーニング時間に約１００分を要する。したがって、本発明の二段階によるプラズマクリーニングによれば、全てのプラズマクリーニングを低速のエッチングレートで行う場合と比較して、約１／４にクリーニング時間を短縮することができる。
【００３４】
本発明は、二段階のプラズマクリーニング工程の内、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ以上とし、第２段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ未満とする。
【００３５】
第１段階のクリーニング工程と第２段階のクリーニング工程のエッチングレートの変更は、真空チャンバ内の温度や圧力、真空チャンバ内に供給するエッチングガスのガス流量、高周波電極に印加する高周波電力の電力密度、高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源の周波数の少なくとも何れか一つを変更することにより行うことができる。
【００３６】
また、本発明のプラズマＣＶＤ装置の態様は、真空チャンバを有するプラズマＣＶＤ成膜装置において、真空チャンバ内に、平行して対向配置して平板電極を形成する高周波電極および対向電極と、高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源と、真空チャンバ内にガスを供給するガス供給部とを備える。
【００３７】
プラズマＣＶＤ装置において、高周波電極に高周波電力を印加すると共に、真空チャンバ内にエッチングガスを供給して平板電極間に放電プラズマを生成し、生成したプラズマによってエッチングを行う。エッチングはエッチングレートが異なる二段階のクリーニング工程で行い、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とする。
【００３８】
二段階のクリーニング工程において、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ以上とし、第２段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ未満とする。
【００３９】
第１段階のクリーニング工程と第２段階のクリーニング工程のエッチングレートの変更は、真空チャンバ内の温度や圧力、真空チャンバ内に供給するエッチングガスのガス流量、高周波電極に印加する高周波電力の電力密度、高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源の周波数の少なくとも何れか一つを変更することにより行う。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、プラズマクリーニングにおいて、クリーニングの処理時間を短縮すると共に、真空チャンバ内の部品のプラズマエッチングによる劣化を低減することができ、これによって、クリーニング後に成膜する窒化シリコン膜に対するコンタミネーションを低減することができる。
【００４１】
また、本発明によれば、真空チャンバ内に電極間隔を変更する移動機構を備えることなく、クリーニングの処理時間の短縮と真空チャンバ内の部品の劣化の低減、クリーニング後に成膜する窒化シリコン膜に対するコンタミネーションの低減とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のプラズマＣＶＤ成膜装置の概略構成を説明するための図である。
【図２】本発明の二段階によるプラズマクリーニングを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら詳細に説明する。
【００４４】
図１は本発明のプラズマＣＶＤ成膜装置の概略構成を説明するための図である。図１に示す構成は一般的なプラズマＣＶＤ成膜装置とほぼ同様の構成とすることができ、プラズマクリーニングのエッチングレートを変更する制御装置（図示していない）を備える。
【００４５】
プラズマＣＶＤ成膜装置１は、成膜室を構成する真空チャンバ２、この真空チャンバ２内には、平行平板電極３と、真空チャンバ２内に、反応ガスあるいはクリーニング用のエッチングガスを供給するガス供給部４と、真空チャンバ２からガスを排気するガス排気部５と、平行平板電極３を構成する高周波電極３ａに高周波電力を印加するための１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電源６およびマッチングボックス７を備える。平行平板電極３は、高周波電極３ａと平行に対向した配置される対向電極３ｂを有する。
【００４６】
半導体基板（図示していない）に成膜を形成する場合には、対向電極３ｂ上に半導体基板（図示していない）を配置し、平行平板電極３間で発生させたプラズマ（表面波プラズマ）によって半導体基板の半導体表面に薄膜を成膜する。
【００４７】
ガス供給部４は流量調節計（図示していない）を備え、真空チャンバ２内に供給する反応ガスあるいはクリーニング用のエッチングガスの導入流量を調節する。ガス排気部５はガス調圧弁（図示していない）を備え、真空チャンバ２内を排気して真空チャンバ２内の圧力を調圧する。
【００４８】
平行平板電極３は、高周波電極３ａと対向電極３ｂとを所定の距離を開けて平行に対向配置することで構成される。高周波電源６から高周波電極３ａに高周波電力を印加すると、平行平板電極３間に放電が発生する。放電が生じている平行平板電極３間に反応ガスを供給すると、供給された反応ガスは放電によってプラズマ状態となる。プラズマで生成された励起種は、対向電極３ｂ上に配置した半導体基板（図示していない）の半導体表面上に薄膜を形成する。
【００４９】
窒化シリコン薄膜の形成には、反応ガスとして、モノシラン、アンモニア、窒素、水素、アルゴン、ヘリウム等のガスを使用することができる。
【００５０】
一方、真空チャンバ内をプラズマクリーニングする場合には、高周波電源６から高周波電極３ａに高周波電力を印加して、平行平板電極３間に放電が発生させ、放電が生じている平行平板電極３間にクリーニング用のエッチングガスを供給する。供給されたエッチングガスは放電によってプラズマ状態となる。プラズマで生成されたラジカルは、平行平板電極３、真空チャンバ２の内壁、真空チャンバ２内に設けられた部材に堆積した窒化シリコン薄膜等の薄膜を除去する。プラズマプラズマに用いるエッチングガスは、例えば、ＣＦ４やＮＦ３を用いることができる。
【００５１】
マッチングボックス７は、高周波電源６と高周波電極３ａとの間のインピーダンスを整合して、高周波電極３ａ側から高周波電源６側に向かう反射波を抑制して、高周波電極３ａ側への高周波電力の供給効率を高める。
【００５２】
また、対向電極３ｂは接地され、この対向電極３ｂを保持するステージ（図示していない）を設ける構成とする他、このステージヒータを設けて、成膜対象である半導体基板を加熱してもよい。
【００５３】
図２は、本発明による二段階によるプラズマクリーニングの手順を説明するためのフローチャートである。
【００５４】
真空チャンバ２内を真空排気した後（S1）、ガス供給部４から真空チャンバ２内にプラズマクリーニング用のエッチングガスを導入する。エッチングガスして、例えば、ＣＦ４やＮＦ３を使用する(S2)。
【００５５】
真空チャンバ２内に高周波電源６からマッチングボックス７を介して高周波電極３ａに高周波電力を供給し、平行平板電極３の電極間に放電を発生させ、ラジアル処理によってエッチングガスを乖離させプラズマを発生させる。この放電プラズマは、対向電極３ｂの表面付近で表面プラズマを形成する。
【００５６】
プラズマによるクリーニング工程はエッチングレートが異なる第１段階のクリーニング工程と、第２段階のクリーニング工程で行う。第１段階のクリーニング工程のエッチングレートは第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とする。
【００５７】
ここでは、膜厚が２０μｍの窒化シリコン薄膜を除去するクリーニング工程について、エッチングレートの変更を電力密度の変更で行う場合について説明する。
【００５８】
第１段階のクリーニング工程において、高周波電源６から高周波電極３ａに供給する高周波電力の電力密度を１．２０Ｗ／ｃｍ２の条件とすることで、エッチングレートを６００ｎｍ／ｍｉｎの高速エッチングレートに設定する。この高速エッチングレートによって２０μｍの窒化シリコン薄膜の内１９．２μｍを除去する。この第１段階のクリーニング工程では、全膜厚２０μｍの内の１９．２μｍを除去するため、０．８μｍの膜厚の窒化シリコン薄膜が残っている(S3)。
【００５９】
この高速の第１段階クリーニング工程の完了は、クリーニング時間が所定時間を経過することで判定することができる。この例では３２分が経過した段階で、第１段階のクリーニング工程が完了したと判定することができる。第１段階のクリーニング工程が完了したか否かは、除去する膜厚とエッチングレートによって定めることができる。
【００６０】
この例における第１段階のクリーニング工程のクリーニング時間である３２分は、３２ｍｉｎ＝１９．２μｍ／６００ｎｍ／ｍｉｎの演算によって設定することができる。
【００６１】
設定された経過時間が経過して、第１段階のクリーニング工程が完了したと判定した後（S4）、エッチングレートを高速エッチングレートから低速エッチングレートに切り替えて、第２段階のクリーニング工程を開始する。
【００６２】
第２段階のクリーニング工程において、高周波電源６から高周波電極３ａに供給する高周波電力の電力密度を０．１５Ｗ／ｃｍ２の条件とすることで、エッチングレートを１００ｎｍ／ｍｉｎの低速エッチングレートに設定する。この低速エッチングレートによって残りの０．８μｍの窒化シリコン薄膜を除去する(S5)。
【００６３】
この低速の第２段階クリーニング工程の完了は、クリーニング時間が所定時間を経過することで判定することができる。この例では８分が経過した段階で、第２段階のクリーニング工程が完了したと判定することができる。第２段階のクリーニング工程が完了したか否かは、除去する膜厚とエッチングレートによって定めることができる。
【００６４】
この例における第２段階のクリーニング工程のクリーニング時間である８分は、８ｍｉｎ＝０．８μｍ／１００ｎｍ／ｍｉｎの演算によって設定することができる (S6)。
【００６５】
したがって、上記した例によれば、本発明の二段階によるプラズマクリーニングによって膜除去を行った場合には、第１段階のクリーニング工程に要するクリーニング時間３２分と第２段階のクリーニング工程に要するクリーニング時間８分とを合計して４０分となる。
【００６６】
なお、電力密度が０．１５Ｗ／ｃｍ２の条件で１００ｎｍ／ｍｉｎの低速のエッチングレートによって、２０μｍの窒化シリコン薄膜の全膜厚を除去する場合には、クリーニング時間は２００分（２００ｍｉｎ＝２０μｍ／１００ｎｍ／ｍｉｎ）となる。
【００６７】
二段階のクリーニング工程のエッチングレートにおいて、前記した第１段階のクリーニング工程の６００ｎｍ／ｍｉｎおよび第２段階のクリーニング工程の１００ｎｍ／ｍｉｎは一例である。高速エッチングレートと低速エッチングレートの区分は、例えば、５００ｎｍ／ｍｉｎを境界値として設定することができ、第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ以上とし、第２段階のクリーニング工程のエッチングレートを５００ｎｍ／ｍｉｎ未満とすることができる。
【００６８】
第１段階のクリーニング工程と第２段階のクリーニング工程のエッチングレートの変更は、高周波電極に印加する高周波電力の電力密度の他に、真空チャンバ内の温度、圧力、真空チャンバ内に供給するエッチングガスのガス流量、前記高周波電極に高周波電力を印加する高周波電源の周波数の少なくとも何れか一つを変更することにより行うことができる。
【００６９】
以下の表１は、クリーニング条件とエッチングレートとの関係の一例を示している。
【表１】
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【００７０】
上記表１の条件に示した数値は一例であり、本発明の第１段階のクリーニング工程のエッチングレートを第２段階のクリーニング工程のエッチングレートよりも高速とする範囲を満たすものであれば、これらの数値の限定されるものではない。
【００７１】
例えば、高周波電源が供給する電力によってエッチングレートを制御する場合には、小電力を供給することによって低速エッチングレートとし、大電力を供給することによって高速エッチングレートとする。また、高周波電源の周波数によってエッチングレートを制御する場合には、高周波電力の周波数を低く設定することによって低速エッチングレートとし、高周波電力の周波数を高く設定することによって高速エッチングレートとする。クリーニング中の圧力によってエッチングレートを制御する場合には、低圧に設定することによって低速エッチングレートとし、高圧に設定することによって高速エッチングレートとする。エッチングガスを供給するガス流量によってエッチングレートを制御する場合には、ガス流量を少量に設定することによって低速エッチングレートとし、ガス流量を多量に設定することによって高速エッチングレートとする。
【００７２】
以上の実施の形態のクリーニング方法を次のように変形することができる。プラズマ処理に表面波励起プラズマを使用したが、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ、平行平板型プラズマまたは誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などのプラズマを使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、太陽電池用薄膜に限らず、同様な処理で他の膜を成膜した際に真空チャンバ内に堆積した膜のクリーニングに適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１    プラズマＣＶＤ成膜装置
２    真空チャンバ
３    平行平板電極
３ａ    高周波電極
３ｂ    対向電極
４    ガス供給部
５    ガス排気部
６    高周波電源
７    マッチングボックス
【図１】
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【図２】
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