(57)【要約】  本発明は、プラズマプロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材をクリーニングガスによりクリーニングする方法であって、クリーニングガスがフッ素ガスを含み、プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、プラズマ処理、特に１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プラズマプロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材をクリーニングガスによりクリーニングする方法において、内部領域にガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の分圧で作用させることを特徴とする。プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材をクリーニングガスによりクリーニングする別の方法であって、クリーニングガスがフッ素ガスを含み、プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、特に１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材をクリーニングガスによりクリーニングする方法において、温度調整手段により、フッ素ガスを熱活性化し、クリーニングしたい部材が＜３５０℃の温度を有するようにした。
2013500595.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法であって、前記クリーニングガスがフッ素ガスを含み、前記プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、基板のプラズマ処理、特に１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法において、
クリーニングしたい部材にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させ、
かつ／又は
フッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、かつ
クリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整する、
ことを特徴とする、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法。
【請求項２】
前記内部領域にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
クリーニングガスの作用前に、プラズマ処理により、基板に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む層をコーティングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む残留物が形成される、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
クリーニングガスの作用前に、プラズマ処理により、基板をエッチングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む残留物が形成される、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
クリーニングしたい表面として、電極、対応電極、前記電極に配設されるガス分配器、前記対応電極に配設される基板‐載置面又は前記プロセスチャンバの槽壁面の少なくとも部分領域を選択する、かつ／又はクリーニングガスの作用中、クリーニングしたい表面が、プラズマ処理中の表面の温度の最大１．８倍、好ましくは６０℃未満、特に好ましくは２０℃未満の温度を有しているようにする、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記電極、前記対応電極、前記ガス分配器、前記基板‐載置面及び／又は前記プロセスチャンバの槽壁面の表面領域における残留物の形成を、特に構造的‐機械的なカバー手段又は構造的‐電気的なカバー手段により阻止する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記基板‐載置面を、好ましくは基板により、前記プラズマ処理中に前記基板‐載置面における残留物の形成が阻止されるようにカバーする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
クリーニングしたい表面として、前記基板‐載置面に配設されている保持手段の少なくとも部分表面を選択する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記フッ素ガス及び／又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化するための手段として、前記電極及び／又は該電極に配設されるガス分配器の少なくとも一部を使用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記フッ素ガス又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化するための手段として、前記対応電極及び／又は該対応電極に配設される基板‐載置面の少なくとも一部を使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記クリーニングガス中にフッ素ガスの他、不活性ガス、特に窒素又はアルゴンを使用する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記クリーニングガスのプラズマ励起を前記プロセスチャンバ内かつ／又は前記プロセスチャンバ外で実施する、かつ／又は熱活性化を前記プロセスチャンバ外で実施する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記クリーニングガスの作用中、ガス分配器の、前記電極に配設されるガス流出プレートと、前記対応電極に配設される基板‐載置面との間に、２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の間隔を設定する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
請求項１から１３までのいずれか１項記載の方法を実施するために調整かつ指定された、基板をプラズマ処理するためのプラズマを発生させる少なくとも１つの電極及び対応電極を備えるプロセスチャンバにおいて、
クリーニングしたい部材にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させる手段、
及び／又は
フッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、クリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整する手段、
を備えることを特徴とする、基板をプラズマ処理するためのプラズマを発生させる少なくとも１つの電極及び対応電極を備えるプロセスチャンバ。
【請求項１５】
前記フッ素ガス又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化する手段が、前記電極、該電極に配設されるガス分配器、前記対応電極、該対応電極に配設される基板‐載置面の少なくとも一部、及び／又は前記プロセスチャンバ外に配置される熱活性化装置を含む、請求項１４記載のプロセスチャンバ。
【請求項１６】
プラズマ処理中の残留物の形成を阻止するカバー手段が、前記電極、前記対応電極、前記ガス分配器及び／又は前記基板‐載置面の表面領域に設けられている、請求項１４又は１５記載のプロセスチャンバ。
【請求項１７】
前記対応電極に配設される基板‐載置面であって、基板のプラズマ処理中、好ましくは基板により、プラズマ処理中に前記基板‐載置面における残留物の形成が阻止可能であるようにカバー可能な基板‐載置面が設けられている、請求項１６記載のプロセスチャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項のそれぞれの上位概念部に記載の方法及びプロセスチャンバ、すなわち、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法であって、クリーニングガスがフッ素ガスを含み、プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、基板のプラズマ処理、特に１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法、及びこの方法を実施するために調整かつ指定された、基板をプラズマ処理するためのプラズマを発生させる少なくとも１つの電極及び対応電極を備えるプロセスチャンバに関する。
【０００２】
電子的又は光電子的な用途のための基板、例えば半導体素子又はソーラーセルは、好ましくはＰＶＤ法（ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、ＣＶＤ法（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又はＰＥＣＶＤ法（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりプロセスチャンバ内で処理される。プロセスチャンバ内には、反応ガスが導入され、基板上に析出される。
【０００３】
国際公開第２００９／００３３５５２号パンフレットにおいて、大面積の基板をプラズマコーティングするための処理システムが公知である。この公知の処理システムにおいて、基板表面の大きさは１ｍ２以上である場合がある。プラズマは、プロセスチャンバ内で電極と対応電極との間に形成される。電極と対応電極との間に、処理したい基板が装入されている。電極に組み込まれたガスシャワーを介して反応ガスが供給される。ガスシャワーは、多数の流出開口を備えるガスシャワー流出プレートを有している。これにより、反応ガスは均等にプロセスチャンバに導入される。
【０００４】
プラズマ析出のコーティング速度及びコーティング品質は、複数のプロセスパラメータ、特に反応ガスの圧力、流動及び組成、プラズマ励起の出力密度及び周波数、基板温度、並びに電極と対応電極との間の間隔あるいは基板表面とそれぞれの対応電極との間の間隔に依存している。
【０００５】
このコーティング法における欠点は、反応ガスが基板に堆積するだけでなく、その際にプロセスチャンバの部分領域もコーティングしてしまうことにある。プロセスチャンバのコーティングは、コーティングからパーティクルが分離して、基板の汚損に至らしめる場合がある。基板のこの種の汚損が発生すると、コーティングにおける品質低下を覚悟しなければならない。
【０００６】
それゆえ、プロセスチャンバのコーティングをクリーニングすることが重要である。このために、クリーニングガス、好ましくはエッチング性のクリーニングガスが、プロセスチャンバに供給される。クリーニングガスは、コンタミネーション、つまり汚染が生じた面をクリーニングする。クリーニング自体の間、かつクリーニング後の所定の時間の間、真空チャンバ内でのコーティングは不可能であるので、このクリーニングを可及的迅速に実施することが望ましい。
【０００７】
従来技術において、主に２つのクリーニング法が公知である。インサイチュ型のクリーニング（ｉｎ−ｓｉｔｕ  Ｒｅｉｎｉｇｅｎ）では、クリーニングガスが直接プロセスチャンバ内で励起される一方、リモートプラズマクリーニング（Ｒｅｍｏｔｅ−Ｐｌａｓｍａ−Ｒｅｉｎｉｇｅｎ）では、クリーニングガスの励起が外部の装置で実施され、励起されたクリーニングガスが低圧でプロセスチャンバ内に供給される。
【０００８】
クリーニングガスとして、現在、主に三フッ化窒素ＮＦ３が使用される。三フッ化窒素の励起を介して提供されるフッ素種あるいはフッ素ラジカルは、ソーラーセルのコーティングのために使用されるケイ素化合物、例えば二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素及び／又は窒化ケイ素を、コンタミネーションが生じた面から分離することができる。しかし、三フッ化窒素は、環境に有害なガスであり、温室効果ガスとして働き、大気中における数百年の半減期を有している。加えて、三フッ化窒素は、近年需要が急増しているので、極めて高価である。
【０００９】
三フッ素窒素の代替として、従来技術では、別のフッ素ガス混合物、例えば四フッ化メタンＣＦ４、六フッ化硫黄ＳＦ６、又はアルゴン、窒素及びフッ素の混合物Ａｒ／Ｎ２／Ｆ２を使用することが提案されている。特に、欧州特許出願公開第１１３８８０２号明細書において、フッ素分子に関して少なくとも５０体積％の含有量を有するクリーニングガスを使用することが公知であり、３７０ｍＴ〜４５０ｍＴのチャンバ圧において、チャンバ、又は少なくともチャンバ内のクリーニングしたい対象物が、約４５０℃の昇温された温度にもたらされる。
【００１０】
本発明の課題は、三フッ化窒素を使用せずとも、急速かつ効果的なクリーニングを可能にする、プロセスチャンバ内室の部材表面のクリーニングを提供することである。
【００１１】
この課題は、独立請求項の特徴により解決される。好ましい形態は、従属請求項に係る発明である。すなわち、本発明に係る、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法は、前記クリーニングガスがフッ素ガスを含み、前記プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、基板のプラズマ処理、特に１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法において、クリーニングしたい部材にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させ、かつ／又はフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、かつクリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整することを特徴とし、好ましい形態において、前記内部領域にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させる。好ましい形態において、クリーニングガスの作用前に、プラズマ処理により、基板に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む層をコーティングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む残留物が形成される。好ましい形態において、クリーニングガスの作用前に、プラズマ処理により、基板をエッチングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、好ましくはケイ素又はケイ素を含有する化合物を含む残留物が形成される。好ましい形態において、クリーニングしたい表面として、電極、対応電極、前記電極に配設されるガス分配器、前記対応電極に配設される基板‐載置面又は前記プロセスチャンバの槽壁面の少なくとも部分領域を選択する、かつ／又はクリーニングガスの作用中、クリーニングしたい表面が、プラズマ処理中の表面の温度の最大１．８倍、好ましくは６０℃未満、特に好ましくは２０℃未満の温度を有しているようにする。好ましい形態において、前記電極、前記対応電極、前記ガス分配器、前記基板‐載置面及び／又は前記プロセスチャンバの槽壁面の表面領域における残留物の形成を、特に構造的‐機械的なカバー手段又は構造的‐電気的なカバー手段により阻止する。好ましい形態において、前記基板‐載置面を、好ましくは基板により、前記プラズマ処理中に前記基板‐載置面における残留物の形成が阻止されるようにカバーする。好ましい形態において、クリーニングしたい表面として、前記基板‐載置面に配設されている保持手段の少なくとも部分表面を選択する。好ましい形態において、前記フッ素ガス及び／又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化するための手段として、前記電極及び／又は該電極に配設されるガス分配器の少なくとも一部を使用する。好ましい形態において、前記フッ素ガス又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化するための手段として、前記対応電極及び／又は該対応電極に配設される基板‐載置面の少なくとも一部を使用する。好ましい形態において、前記クリーニングガス中にフッ素ガスの他、不活性ガス、特に窒素又はアルゴンを使用する。好ましい形態において、前記クリーニングガスのプラズマ励起を前記プロセスチャンバ内かつ／又は前記プロセスチャンバ外で実施する、かつ／又は熱活性化を前記プロセスチャンバ外で実施する。好ましい形態において、前記クリーニングガスの作用中、ガス分配器の、前記電極に配設されるガス流出プレートと、前記対応電極に配設される基板‐載置面との間に、２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の間隔を設定する。また、本発明に係る、上述の方法を実施するために調整かつ指定された、基板をプラズマ処理するためのプラズマを発生させる少なくとも１つの電極及び対応電極を備えるプロセスチャンバは、クリーニングしたい部材にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させる手段、及び／又はフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、クリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整する手段を備えることを特徴とし、好ましい形態において、前記フッ素ガス又は前記ガス状のフッ素化合物を熱活性化する手段が、前記電極、該電極に配設されるガス分配器、前記対応電極、該対応電極に配設される基板‐載置面の少なくとも一部、及び／又は前記プロセスチャンバ外に配置される熱活性化装置を含む。好ましい形態において、プラズマ処理中の残留物の形成を阻止するカバー手段が、前記電極、前記対応電極、前記ガス分配器及び／又は前記基板‐載置面の表面領域に設けられている。好ましい形態において、前記対応電極に配設される基板‐載置面であって、基板のプラズマ処理中、好ましくは基板により、プラズマ処理中に前記基板‐載置面における残留物の形成が阻止可能であるようにカバー可能な基板‐載置面が設けられている。
【００１２】
本発明に係る、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法は、クリーニングガスがフッ素ガスを含み、プロセスチャンバが少なくとも１つの電極及び対応電極を、基板のプラズマ処理のためにプラズマを発生させるために有している、プロセスチャンバの内部領域に配置される少なくとも１つの部材の表面をクリーニングガスの作用によりクリーニングする方法において、
クリーニングしたい部材にフッ素ガス及び／又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧（Ｇｅｓａｍｔ‐Ｐａｒｔｉａｌｄｒｕｃｋ）で作用させ、
かつ／又は
フッ素ガス及び／又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、かつ
クリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整する、
ことを特徴としている。
【００１３】
必ずというわけではないものの、特に、プロセスチャンバは、１ｍ２より大の表面を有するフラットな基板のＣＶＤ処理又はＰＥＣＶＤ処理のために設計かつ調整されている。基板、電極及び対応電極がフラットな表面を有していると有利である。上述の表面が平たんであると有利である。基板、電極及び対応電極が凹面状又は凸面状の表面を有していてもよいことは自明である。
【００１４】
アモルファスコーティング又は微結晶コーティングの製造時、１００Ｐａ〜２０００Ｐａ、特に１３００Ｐａのプロセスガス圧、及び０．０１Ｗ／ｃｍ３〜５Ｗ／ｃｍ３、特に１Ｗ／ｃｍ３の出力密度（Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｄｉｃｈｔｅ）が有利である。ＨＦ発生器の出力（Ａｕｓｇａｎｇｓｌｅｉｓｔｕｎｇ）は、５０Ｗ〜５０ｋＷの範囲、有利には１ｋＷである。励起周波数は、１ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ、有利には１３．５６ＭＨｚの範囲にある。
【００１５】
本発明は、フッ素ガスか、又はそのより容易な使用可能性に基づいてフッ素ガス混合物を、クリーニングガスとして使用することを提案する。チャンバの内部領域内の総‐分圧は、少なくともプロセスチャンバの部分領域において、５ｍｂａｒより大、好ましくは２０ｍｂａｒより大である。好ましくはフッ素分子が使用されるが、フッ素原子が使用されてもよい。
【００１６】
驚くべきことに、クリーニング率がフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物の本発明における高い分圧により顕著に向上可能であることが判った。部材の表面から、好ましくは、例えばソーラーセルの製造時に使用されるケイ素化合物、例えば二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素及び／又は窒化ケイ素によるコンタミネーションあるいはパラサイトコーティング（ｐａｒａｓｉｔａｅｒｅ  Ｂｅｓｃｈｉｃｈｔｕｎｇ）がクリーニングされる。しかし、別のコンタミネーションへの使用も可能である。
【００１７】
２０ｍｂａｒ〜１０００ｍｂａｒの総‐分圧が特に有利であることが判っている。極めて良好な結果が、既に２５０〜５００ｍｂａｒの分圧で達成可能である。クリーニングガスは、２０ｍｂａｒ〜１０００ｍｂａｒのフッ素分圧で供給可能である、かつ／又はプロセスチャンバ内で２０ｍａｂｒ〜１０００ｍｂａｒの言及したフッ素化合物分圧にもたらされることができる。
【００１８】
クリーニングガスは、フッ素ガスとして、又はキャリアガス、例えば窒素又はアルゴン等の不活性ガス中のフッ素ガスであって、キャリアガス中で１％、１０％、２０％、３０％以上のフッ素のモル濃度を有するフッ素ガスとして選択可能である。
【００１９】
本発明の別の観点では、プロセスチャンバの内部領域に配置された少なくとも１つの部材をクリーニングする方法であって、好ましくは温度調整手段によりフッ素ガスの熱活性化を行い、クリーニングしたい部材が＜３５０℃の温度を有するようにすること特徴とする、プロセスチャンバの内部領域に配置された少なくとも１つの部材をクリーニングする方法が提案される。つまり、本方法では、クリーニングしたい部材に、熱活性化されたフッ素を含むクリーニングガスを作用させ、通常の熱エッチングとは異なり、クリーニングしたい部材又はその表面を加熱しないか、又は加熱されるにしても、特にプラズマ処理、例えばＰＥＣＶＤコーティング又はＣＶＤコーティング中の部材の加熱と比較して、比較的僅かに加熱されるにすぎないようにしている。
【００２０】
本発明のこの観点によっても、部材から、ケイ素化合物、例えば二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素及び／又は窒化ケイ素等によるコンタミネーション又はコーティングがクリーニングされる。しかし、この場合も、別のコンタミネーションへの使用も可能である。
【００２１】
特に、クリーニングしたい部材は、＜２５０℃、＜２００℃、＜１５０℃、＜１００℃の温度又は２０℃〜６０℃の温度を有している。クリーニングガスの熱活性化は、クリーニングガスと、クリーニングしたい部材自体よりも高い温度を有する加熱される表面との接触を介して実施可能である。熱活性化がプロセスチャンバ外で、例えば、特に＞３５０℃の温度に加熱される管区分内においても実施可能であることは自明である（リモートサーマルアクチベーション）。
【００２２】
つまり、クリーニングのためにフッ素ガスを熱活性化するが、従来慣用の熱エッチングとは異なり、クリーニングしたい部材が比較的低い温度を有しているようにすることが提案される。驚くべきことに、フッ素のこのような熱活性化が、プロセスチャンバ内部の表面をクリーニングすることを可能にし、特に、クリーニングしたい部材が適当に選択されると、残留物又はパラサイトコーティングによる基板のコンタミネーションを効果的に低減することを可能にすることが判った。プロセスチャンバのパラサイトコーティングに関して特に危険度の高い領域には、プラズマ発生のための電極、特に流出部、例えば反応ガスのための組み込まれたガスシャワーを備える電極が挙げられる。このような流出部は、コーティングが発生しやすく、それゆえ高い確実性と完全性をもってクリーニングされねばならない。
【００２３】
上述の方法は、熱エッチングと組み合わせ可能である。熱エッチングとは、本明細書では、対象物あるいは表面の温度が昇温された状態で行う対象物あるいは表面のエッチングと解され、エッチングしたい表面の温度上昇にともなうエッチング率の向上が利用される。つまり、別の有利な形態では、プロセスチャンバの部分、特にプロセスチャンバの、特にパラサイトコーティングが発生しやすい部分が、クリーニング前又はクリーニング中に加熱されると、クリーニング効果は、さらに向上可能である。
【００２４】
少なくとも１つのクリーニングしたい部材が、電極、対応電極及び／又はガス分配器であると、かつ／又は少なくとも１つの電極、対応電極及び／又はガス分配器が、フッ素ガスの熱活性化のための温度調整手段として使用されると、パラサイトコーティングに関して特に危険度の高い部材のクリーニングは、空間的近傍に位置する温度調整手段により実施される。それぞれ異なる部材がそれぞれ異なる温度にもたらされてもよいことは自明である。例えば、外部の温度調整手段が、昇温された温度、例えば＞３５０℃の温度にもたらされてもよいのに対して、電極は、２０℃〜８０℃の範囲の温度に、対応電極は、１８０℃の温度にもたらされる。
【００２５】
クリーニングガスの作用前に、プラズマ処理により、基板に、ケイ素を含む層をコーティングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、ケイ素を含む残留物が形成されると、これにより、コーティング及びクリーニングの統合されたプロセスを提供することができる。
【００２６】
クリーニングガスの作用中、クリーニングしたい部材が、プラズマ処理中に部材の温度の最大１．８倍、好ましくは６０℃未満、特に好ましくは２０℃未満の温度を有していると、これにより、クリーニングしたい部材の熱負荷及びクリーニング時に必要な消費エネルギは低減可能である。
【００２７】
本方法は、クリーニングガスの作用前に、ケイ素を含む層を有する基板をエッチングし、少なくともクリーニングしたい部材上に、ケイ素を含む残留物が形成される場合に、使用されてもよい。
【００２８】
クリーニングしたい表面として、電極、対応電極、電極に配設されるガス分配器、対応電極に配設される基板‐載置面又はプロセスチャンバの槽壁面の少なくとも部分領域を選択してもよく、かつ／又はクリーニングガスの作用中、クリーニングしたい表面が、プラズマ処理中の表面の温度の最大１．８倍、好ましくは６０℃未満、特に好ましくは２０℃未満の温度を有しているようにしてもよい。
【００２９】
電極、対応電極、ガス分配器、基板‐載置面及び／又はプロセスチャンバの槽壁面の表面領域における残留物の形成を予防することにより、危険度の高い領域がまったくコンタミネーションを受けず、ひいてはクリーニングガスによるクリーニングを低コストに部分領域に限定して行うことができようにすることができる。カバーは、構造的‐機械的なカバー手段（ｋｏｎｓｔｒｕｋｔｉｖ‐ｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｓ  Ａｂｄｅｃｋｍｉｔｔｅｌ）又は構造的‐電気的なカバー手段（ｋｏｎｓｔｒｕｋｔｉｖ‐ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅｓ  Ａｂｄｅｃｋｍｉｔｔｅｌ）により実施可能である。構造的‐電気的なカバー手段は、プラズマが形成不能な暗室遮蔽の領域に表面があるとき、コンタミネーションが生じないことを利用している。
【００３０】
基板がプラズマ処理中に載置面上に配置されると、特に基板‐載置面のカバーが実施されるので、基板‐載置面はコンタミネーションを受けない。特に基板によるカバーは、プラズマ処理中、基板‐載置面における残留物の形成が阻止されるように実施可能である。カバーは、クリーニングに要する時間を短縮し、クリーニングのために必要なガス量を低減する。さらに、好ましくは大面積の載置面は、加熱可能あるいは温度調整可能であり、これにより、クリーニングガス、特にフッ素ガスの熱活性化のための手段として働くことができる。
【００３１】
特に、クリーニングしたい表面として、基板‐載置面に配設されている保持手段の少なくとも部分表面を選択してもよい。保持手段は、プラズマ処理中の基板の保持のために役立つ。特に、保持手段は、熱的かつ／又は電気的に載置面から絶縁可能である。その結果、載置面が昇温された温度、例えば＞３５０℃の温度にもたらされる一方、保持手段は、＜３５０℃、特に＜８０℃の温度、又は２０℃〜６０℃の範囲の温度にある。
【００３２】
クリーニングガスの作用中、ガス分配器の、電極に配設されるガス流出プレートと、対応電極との間に、２ｍｍ〜１００ｍｍの範囲の間隔を設定すると、クリーニングガスは、電極の領域にも、対応電極の領域にも作用可能である。その際、対応電極が加熱される一方、電極及び／又はガス分配器がより低い温度、例えばプラズマ処理時、特にコーティング時の温度範囲の温度を有していると、特に有利である。載置面は、対応電極に配設可能であり、対応電極と同様に又は対応電極とは無関係に加熱可能であり、これにより、上述のように、特に簡単にクリーニングガスを熱活性化することができる。
【００３３】
クリーニングガス中にフッ素ガスの他、不活性ガス、特に窒素又はアルゴンが使用されると、この種のガス混合物は、チャンバ要素及び出力系の腐食に関してより簡単に管理可能であるので、方法の取扱いを容易にする。加えてアルゴンは、コーティング成分、特にケイ素と化合物を形成せず、それゆえ窒素の場合に予測され得るようなダストコンタミネーションを形成しないという利点を有している。
【００３４】
クリーニングガスのプラズマ励起がプロセスチャンバの内及び／又は外（リモート‐プラズマ‐クリーニング）で実施されると、励起されたフッ素種が形成され、クリーニングガスの反応性はさらに向上可能である。
【００３５】
本発明に係る、基板をプラズマ処理するためのプラズマを発生させる少なくとも１つの電極及び対応電極を備えるプロセスチャンバは、上述の方法を実施するために調整かつ指定されており、
クリーニングしたい部材にフッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を５ｍｂａｒより大の総‐分圧で作用させる手段、
及び／又は
フッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化し、クリーニングしたい部材を＜３５０℃の温度に温度調整する手段、
を有している。
【００３６】
基板をプラズマ処理するための本発明に係る装置は、一実施の形態において、
‐容量結合プラズマ放電を電極と対応電極との間の領域に励起する手段と、
‐少なくとも１つの活性化可能なガス種の量をプラズマ放電の領域に輸送する手段と、
を備え、
‐基板は、電極と対応電極との間に、基板の処理したい表面領域でもって配置されているか、又は配置可能である。
【００３７】
プラズマ放電は、特に１ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚ、好ましくは１３．５６ＭＨｚの励起周波数で実施される。好ましくは、電極又は対応電極はアース電位にあるか、又はアース電位に置くことができる。しかし、浮動電極及び／又は浮動対応電極を備えるアッセンブリも可能である。
【００３８】
特に、クリーニングガスの供給及び排出のためのポンプ装置を制御し、かつ所望のフッ素分圧の調節を制御する制御装置が設けられている。
【００３９】
フッ素ガス又はガス状のフッ素化合物を熱活性化する手段は、電極、電極に配設されるガス分配器、対応電極、対応電極に配設される基板‐載置面の少なくとも一部、及び／又はプロセスチャンバ外に配置される熱活性化装置を有していてよい。
【００４０】
別の有利な形態では、クリーニングガスのフッ素種の熱励起は、択一的に又は付加的に、プロセスチャンバ外に配置される加熱手段又は温度調整手段によって実施可能である。この場合、クリーニングガスがプロセスチャンバ内への流入前に加熱可能な面を介して案内されると、特に有利である。加熱可能な面は、とりわけ、加熱可能なフィラメント又は加熱可能な導入管区分であってよい。
【００４１】
クリーニングしたいプロセスチャンバにおいて、プロセスチャンバがしばしば大面積のコーティングしたいエレメント（＞１ｍ２）のために設計されていることが考慮される。このことは、コーティング品質のみならず、クリーニング品質も、電極と対応電極との間の間隔に依存する場合があることを意味している。例えば、電極又は対応電極によるフッ素ガスの励起時、１０〜２０ｍｍの小さな間隔が有利であることが判った。電極及び対応電極を互いに相対的に移動可能とする装置が設けられている場合、電極及び／又は対応電極のクリーニング中、両者の間隔を小さく維持することができ、この小さな間隙内に活性化されたフッ素ガスを導入することができる。その結果、電極及び対応電極の互いに面した表面には、フッ素が、熱活性化されたフッ素の比較的高い流動密度（Ｓｔｒｏｍｄｉｃｈｔｅ）で作用する。
【００４２】
さらに、プロセスチャンバは、好ましくは温度調整手段を備えるガス分配器が設けられていることを特徴とする。この種のガス分配器は、均質なプラズマ処理、例えばコーティングにとって有益である。温度調整手段は、対向して位置する電極及びその他部材のクリーニングを可能にする。本発明の有利な形態において、クリーニングガスは、電極に組み込まれたガス分配器、例えばコーティングガスのためのガス分配器を介してプロセスチャンバに導入される。プロセスチャンバへの均等なガス供給を保証するために、ガス分配器にはガス流出プレートが設けられている。ガス流出プレートは、面内に規則的に配置される多数のガス流出開口を有している。
【００４３】
温度調整手段、例えば電極及び／又は対応電極に配設される温度調整手段は、好ましくは（開ループ制御又は閉ループ制御されて）温度調整され、例えば、回路内を循環する温度調整液により温度調整される。好ましくは熱媒油が使用される。熱媒油は、例えばプロセスチャンバ外に存在する循環サーモスタットにより一時的に一定の温度に維持される。
【００４４】
以下に、本発明について、図面に示した実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】基板をプラズマ処理するための本発明によりクリーニングしたい装置の縦断面図である。
【図２】熱活性化されたフッ素／窒素混合物に関するエッチング率を、フッ素あるいはフッ素含有ガス成分のそれぞれ異なる総分圧において、クリーニングガスの温度と関連付けて示すグラフである。
【００４６】
図１は、フラットな基板２を処理するための有利なリアクタ１の概略図である。リアクタ１は、特にＰＥＣＶＤ‐リアクタとして形成されていてよい。リアクタ１は、プラズマを発生させるための電極４及び対応電極５を備えるプロセスチャンバ３を有している。プラズマによって、基板２の表面は処理可能、特にコーティング可能である。電極４，５は、大面積の金属プレートとして形成されており、プロセスチャンバ３内に電界を形成するために、（図１には示されていない）電圧源、有利には１ｍＨｚ〜１５０ＭＨｚ、好ましくは１３．５６ＭＨｚの励起周波数を有する高周波供給源に接続可能である。好ましくは、電極及びその他部材は、耐フッ素性の材料（特に金属）から形成されているか、又は耐フッ素性の材料からなるコーティングを有している。
【００４７】
リアクタ１は、大面積のフラットな基板、例えば１ｍ２以上の面積を有する大面積のフラットな基板を処理するために適している。特に、リアクタ１は、高効率の薄膜ソーラーモジュール、例えばアモルファスシリコン薄膜ソーラーセル又は微結晶シリコン薄膜ソーラーセルのための高効率の薄膜ソーラーモジュールを製造する際の作業工程を実施するために適している。
【００４８】
図１に看取可能であるように、両電極４，５は、プロセスチャンバ３の互いに対向して位置する２つの壁を形成している。プロセスチャンバ３は、排気可能なハウジング８を備える真空チャンバ７内に配置されている。ハウジング８は、基板の供給及び排出のためのゲートあるいは開口１０を有している。チャンバ開口１０は、閉鎖装置９により真空密に閉鎖可能である。外室１２に対して真空チャンバ７を封止するために、シール１１が設けられている。このためにシールは、好ましくは耐フッ素性の材料から形成されている。真空チャンバ７は、任意の空間形状、特に円形又は方形の横断面を有していてよい。真空チャンバ７内に配設されるプロセスチャンバ３は、特にフラットな柱体又はフラットな直方体の形状を有していてよい。本発明が、異なって形成されたリアクタ、特に異なるプロセスチャンバ幾何学形状及び／又は異なる電極幾何学形状を備えるリアクタにおいても使用可能であることは自明である。同様に、プロセスチャンバ自体が真空チャンバである実施の形態も、本発明に包含されることは自明である。
【００４９】
電極４は、真空チャンバ７内に設けられた保持構造３７内に配置されている。保持構造３７は、図１に示した実施の形態ではハウジング背壁１９により形成されている。このために電極４は、ハウジング背壁１９の切欠き３８内に格納されており、ハウジング背壁１９から誘電体２０により隔離されている。
【００５０】
対応電極５は、電極４に面した側に、基板を保持する装置２１を有している。好ましくは固定装置として形成された装置２１は、保持手段として単数又は複数の抑え３１を有している。抑え３１は、基板を縁側で、対応電極５の、基板‐載置面として機能する表面５ａに圧着することができる。保持手段は、フィンガ状又はフレーム状に形成可能である。特に、保持手段は、機械的に対応電極５に結合されていると同時に、電気的にかつ／又は熱的に対応電極５から絶縁されている。特に、対応電極５あるいは基板‐載置面５ａの温度が＞３５０℃であるとき、保持手段の温度は、２０℃〜１００℃の範囲にあることができる。
【００５１】
図１に看取可能であるように、対応電極５は、処理の実行中、対応電極５の縁部領域２３と切欠き３８の縁部領域２４との間に間隙２５が形成されるように、保持構造３７の切欠き３８を覆っている。間隙２５は、約１ｍｍのオーダの幅を有している。間隙幅は、一方では、処理の実行中、プラズマがプロセスチャンバ３の内部に維持可能であり、他方では、プロセスチャンバ３と真空チャンバ７の他の内室との間に著しく大きな圧力勾配が形成されないように寸法設定されている。
【００５２】
基板をコーティング又はエッチングするために、反応性ガスがプロセスチャンバ３内に導入される。このために反応性ガスは、源から供給通路１３を介してガス分配器１５に供給され、ガス分配器１５からプロセスチャンバ３に流入する。本実施の形態におけるガス分配器１５は、ガス室１６を有している。ガス室１６は、対応電極５に面した側にガス流出プレート１７を有している。ガス流出プレート１７は、ガスを通す多数の流出開口（図示せず）を有している。ガス流出プレート１７の約１．０ｍ２〜２．０ｍ２の面積に、典型的には、数千の流出開口が設けられている。
【００５３】
選択された表面あるいは部材は、プラズマ処理中、カバーされてもよい。カバーは、構造的‐機械的なカバー手段又は構造的‐電気的なカバー手段により実施可能である。構造的‐電気的なカバー手段は、プラズマが形成不能な暗室遮蔽の領域に表面があるとき、コンタミネーションが生じないことを利用している。例えば、間隙２５のコンタミネーションは生じない。
【００５４】
図１に示した装置において、基板２は、プラズマ処理中、基板‐載置面５ａ上に配置される。特に、基板‐載置面は基板によりカバーされるため、コンタミネーションは生じない。特に、基板２によるカバーは、プラズマ処理中、基板‐載置面５ａ上への残留物の形成が回避されるように実施可能である。本発明の、図１とは異なって形成された実施の形態では、対応電極５が、ガスシャワー（Ｇａｓｄｕｓｃｈｅ）の領域から張り出した端部領域２３を有していないか、又は張り出していたとしても僅かにすぎない。この点においてコンタミネーションは生じない。
【００５５】
真空チャンバ７の、プロセスチャンバ３外に配置されている領域は、真空管路２６を介して真空ポンプ２６′に接続されている。その結果、真空ポンプ２６′の運転時、真空チャンバ７のより大きな容積に基づいて、簡単に、プロセスチャンバ３から間隙２５を介して真空チャンバ７に流れるガス流の高い均質性が達成可能である。
【００５６】
プロセスチャンバ３は、ポンプ装置及び制御装置を備える制御手段を有している。制御手段は、プロセスチャンバ３内に少なくとも一時的にかつ部分領域に、５ｍｂａｒより大、好ましくは２０ｍｂａｒ〜１０００ｍｂａｒの範囲のガス状のフッ素化合物の分圧で、フッ素を含有するクリーニングガスを提供するために形成されている。
【００５７】
クリーニング中、一般に、基板がプロセスチャンバ内に収容されていないことは自明である。プロセスチャンバ３をクリーニングするために、又は真空チャンバ７もクリーニングするために、クリーニングガスがプロセスチャンバ３内に導入される。このためにクリーニングガスは、源１４から供給通路、例えば通路１３を介して好ましくはガス分配器１５に供給され、ガス分配器１５からプロセスチャンバ３に流入する。好ましくは、源１４及び／又は供給通路は、５ｍｂａｒより大、有利には２０ｍｂａｒ、１００ｍｂａｒ、５００ｍｂａｒ又は１０００ｍｂａｒより大のフッ素‐分圧のために耐圧性に設計されている。
【００５８】
方法の一態様では、クリーニング中、クリーニングガスをポンプで吐出してもよい。別の態様では、プロセスチャンバ３を、クリーニングの時間インターバル中、クリーニングガスで満たし、吐出をより後の時点で初めて行ってもよい。
【００５９】
特に良好なクリーニング結果を達成するために、リアクタ１内には、加熱手段又は温度調整手段２７，２９，３０が設けられている。これらの手段２７，２９，３０により、クリーニングプロセス中、電極４及び／若しくは対応電極５又は載置面５ａへの熱エネルギの供給が制御、つまり開ループ制御又は閉ループ制御される。実験において、温度調整装置を電極の一方、例えば電極４又は対応電極５にのみ配置すれば十分であることが判っている。温度調整される電極４又は対応電極５におけるクリーニングガスの熱励起によって、対向して位置する対応電極５又は電極４もクリーニングするのに十分な数のフッ素ラジカルが発生する。
【００６０】
図１の実施の形態では、電極４，５に配設された温度調整手段が設けられている。対応電極５の温度調整手段は、真空チャンバ７内において対応電極５の下に配置されている装置２９を有している。この装置２９により、対応電極５、特に基板‐載置面５ａは、最適なクリーニングが達成可能であるように温度調整可能である。好ましくは、基板‐載置面５ａは、載置された基板２によってコンタミネーションを受けないので、これらの部材のクリーニングは実施されない。＞３５０℃の温度に加熱された表面５ａと、電極４ａあるいはガス分配器１５との小さな間隔により、電極４及びガス分配器１５がクリーニング中２０℃〜８０℃の範囲より高い温度を有する必要なしに、電極４及びガス分配器１５の極めて効果的なクリーニングが実施可能である。
【００６１】
温度調整装置は、原則、電極４のために設けられていてもよい。
【００６２】
別の形態では、装置２９が電極４，５に組み込まれて形成されている電極４及び／又は対応電極５が設けられていてもよい。
【００６３】
装置２７，２９，３０の必要とされる温度調整出力の高さを求めるために、測定が実施可能である。電極４，５の互いに面した側にサーモセンサ４０，４０′が設けられている。これらのサーモセンサ４０，４０′を用いて、種々異なるＨＦ出力、ガス流等のために、電極４，５の局所的な温度を、温度調整装置２７，２９，３０の出力の関数として求めることができる。このような測定に基づいて、目下の温度調整出力、必要ならば温度調整装置２７，２９，３０の幾何学的な形態も、最適化可能である。さらに、クリーニング中、サーモセンサ４０，４０′の測定値を得て、これらの測定値を、温度調整装置２７，２９，３０の出力の、プロセスに付随した制御のために利用することができる。
【００６４】
一方又は両方の電極４，５のために同等に使用可能な温度調整装置２７，２９，３０の他に、電極４は、ガス分配器１５を介して導入される加熱されたガスと接触されるか、又は所望の温度にもたらされてもよい。特に、このためにクリーニングガス自体が使用されると特に有利である。クリーニングガスは、例えば、温度調整手段により加熱可能な供給通路１３により加熱可能であるか、又は加熱可能な面又は加熱可能なフィラメントを介して案内可能である。
【００６５】
加えてガス流出プレート１７が温度調整可能であってもよい。このためにガス流出プレート１７は、ウェブ３５により電極４に結合されていてよい。ウェブ３５は、高い熱伝導性を有する材料からなっている。その結果、ガス流出プレート１７は、熱的に電極４に結合されている。電極４（ひいてはガス流出プレート１７）は、クリーニング中、温度調整液が電極４内に設けられた通路３６を通して循環することにより温度調整されてもよい。電極４の温度調整は制御、つまり開ループ制御又は閉ループ制御されて実施可能である。特に、ガス流出プレート１７の領域には、サーモセンサ４０′が配置可能である。サーモセンサ４０′の測定値は、電極４を通る温度調整手段流量を制御するために使用される。
【００６６】
以下に、本発明に係る方法のエッチング率を従来慣用の方法のエッチング率と比較検討する。
【００６７】
比較すべきエッチング法において、それぞれ、４．５μｍのμｃ‐シリコン又はアモルファスシリコンがコーティングされている光電池のためのシリコン薄膜の析出のためのプロセスチャンバから出発する。コーティングは、一般に、ソーラーセルにおいて使用される一般的なケイ素化合物の１つ、例えば二酸化ケイ素、酸窒化ケイ素及び／又は窒化ケイ素からなっていてよい。コーティングは、とりわけ、ガス分配器を含む電極４上に生じる。電極は、温度調整装置により約６０℃に温度調整され、対応電極は、約２００℃に温度調整される。電極相互の間隔は、コーティング時、１４ｍｍであり、電極の面積は、それぞれ約２ｍ２である。
【００６８】
ａ）従来慣用の方法（リモート‐プラズマ、３ＫＷ、マイクロ波）：
リモート‐プラズマ‐装置（Ｒ３Ｔ社；マイクロ波による励起）は、リアクタの端面にフランジ固定されている。両電極の間隔を１４ｍｍから１８０ｍｍに拡大し、励起されたＮＦ３を、穴を通してプロセスチャンバに、電極面に対して平行な流れで流入させる。ガス流は、２ｓｌｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｌｉｔｅｒｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）である。エッチングプロセス中のチャンバ内の圧力は、２ｍｂａｒである。４５分後にエッチング工程は終了した。リアクタの目視検査は、一様にクリーンな表面を示している。エッチングプロセスの時間は、残留ガス分析を介して決定され、ＳｉＦ４が生産されなくなった時点で、エッチングプロセスを終了した。
【００６９】
ｂ）本発明に係る方法：
電極は、１４ｍｍの間隔を有している。Ｎ２中に２０％のＦ２を含むクリーニングガスをプロセスチャンバに、その際に何らかの種類の放電により励起されることなく、電極に組み込まれたガスシャワー（ガス分配器）を介して１８ｓｌｍの流れで流入させる。その際、プロセスガスポンプに通じる弁を、１５分後に５１０ｌのプロセスチャンバ総容積において２５０ｍｂａｒの一定のプロセスチャンバ圧が生じるまで、閉鎖する。さらに１５分間、ガス混合物を１８ｓｌｍのガス流で槽（Ｋｅｓｓｅｌ）内にとどめ置く。次に、ガス流を０ｓｌｍにし、槽をさらに１０分間排気した。その後、槽を開放して、残留したシリコンコーティングの目視検査を行った。結果は、完全によりクリーンな槽であった。驚くべきは、２００℃の高温の対応電極がクリーンにエッチングされただけでなく、６０℃の比較的低温の電極も完全にクリーニングされたことである。本発明により、Ｆ２ガスは、高温の対応電極において励起され、その後、より低温の電極において、ここでもなお効果的にエッチングするために十分に励起されている。その際、約１４ｍｍの電極の小さな間隔が有利である。
【００７０】
本発明に係る方法ｂ）における４０分の総時間（ガス流入から排気まで）後、電極及びガスシャワー上の４．５μｍのコーティングは完全に除去される。これにより、本発明に係る方法は、３ＫＷの出力及び２ｓｌｍのＮＦ３流を有するＲ３Ｔ社リモート‐プラズマ‐装置を用いた従来慣用のクリーニングと比較して高速である。
【００７１】
ｂ）で言及したように、加熱された対応電極によるフッ素ラジカルの熱励起が、有利には高速かつ完全なクリーニング結果を提供するのに十分であることが判った。このことは、エッチングすべき表面の温度に基づくフッ素／窒素混合物のエッチング率の検査によっても証明されている。
【００７２】
図２は、熱活性化されたフッ素／窒素混合物のエッチング時のエッチング率（ｎｍ／ｓ）をｙ軸にとり、温度（℃）をｘ軸にとって示したグラフである。２５０ｍｂａｒの分圧を有するフッ素／窒素混合物が選択されている。
【００７３】
図２に示したグラフ１００は、エッチング率が、２５０ｍｂａｒの分圧時、約１００℃の温度から、精々１ｍｂａｒの一般的な低い圧力時のエッチングと比較して顕著に上昇すること示している。１５０℃を上回る値では、２ｎｍ／ｓより大のエッチング率が達成される。温度が２００℃になると、エッチング率は既に３倍である。
【００７４】
それゆえ、電極の１つを可及的高い温度に昇温することは有利である。その際、プレート型リアクタ若しくは電極又はその他構成要素の寿命を短縮しないために、構造的な設定及び制限に配慮すべきである。良好な妥協案としては、かなりのエッチング率を示す約２００℃の温度であることが判った。他方の電極は、有利には、より低温、例えば２０℃又は６０℃〜１００℃の範囲の温度、有利には基板のプラズマ処理、例えばプラズマコーティングの温度に対して最大１５％の温度を有している。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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2013500595.tif 000009
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