(57)【要約】【課題】排気配管内に付着した化合物とクリーニングガスとの反応による温度上昇を抑制し、安全に製膜室内のクリーニングをすることができるプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法およびプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】製膜室１５内に製膜ガスを導入し、製膜室１５内にてプラズマを生じさせて基板に製膜を施すプラズマＣＶＤ装置であって、製膜室１５内の構成部材に付着した付着物を除去するため、製膜室１５へクリーニングガスを導入して、プラズマを発生させ、付着物を反応させて、排出するとともに、排気配管１９内に付着した製膜ガスの化合物と、クリーニングガスとを反応させて、排出するクリーニングを行う際に、製膜室１５内にクリーニングガスを混入させた、不燃性ガスを導入して、前記クリーニングガスの比率を徐々に増やすことを特徴とする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製膜室内に接地電極と非接地電極とが設けられ、前記接地電極に基板を支持させて前記製膜室内に製膜ガスを導入するとともに、前記非接地電極に高周波電流を給電することにより、前記製膜室内にてプラズマを生じさせて前記基板に製膜を施すプラズマＣＶＤ装置において、
前記基板への製膜によって前記製膜室内の構成部材に付着した付着物を除去するため、前記製膜室へクリーニングガスを導入して、前記非接地電極に高周波電流を給電してプラズマを発生させ、前記付着物を反応させてガス化させ、排気配管から排出するとともに、
前記排気配管内に付着した前記製膜ガスの化合物と、前記クリーニングガスとを反応させてガス化させ、前記排気配管から排出するクリーニングを行う際に、前記製膜室内に前記クリーニングガスを混入させた、不燃性ガスを導入して、前記クリーニングガスの混入比率を徐々に増やすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法において、
前記クリーニングガスの混入比率を段階的に増やすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法。
【請求項３】
製膜室内に接地電極と非接地電極とが設けられ、前記接地電極に基板を支持させて前記製膜室内に製膜ガスを導入するとともに、前記非接地電極に高周波電流を給電することにより、前記製膜室内にてプラズマを生じさせて前記基板に製膜を施すプラズマＣＶＤ装置であって、
前記製膜室に導入する不燃性ガスの流量を調節する第一の流量調節手段と、前記製膜室に導入するクリーニングガスの流量を調節する第二の流量調節手段とが設けられ、
前記第一の流量制御手段と前記第二の流量制御手段とを制御して、前記製膜室に導入する不燃性ガスとクリーニングガスとの流量を制御する制御部を備えることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シリコン太陽電池等の半導体を製造する際に用いられるプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法およびプラズマＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、アモルファスシリコン太陽電池等の半導体を製造する際に、その製膜を施す装置として、プラズマＣＶＤ装置が用いられている。
例えば、アモルファスシリコン太陽電池を製造する際に用いられるプラズマＣＶＤ装置は、減圧された製膜室内へＳｉＨ４からなる原料ガスを含む製膜ガスを送り込み、高周波電流によってプラズマを生じさせ、製膜室内に支持されて加熱されたガラス等の基板に製膜を施すようになっている。
【０００３】
ところで、上記プラズマＣＶＤ装置において、Ｓｉ系の製膜を繰り返し行うと、製膜室の内面や、製膜室の部材の表面にＳｉ系の膜や粉からなるＳｉ系付着物が付着し、それらが脱落してアモルファスシリコンの半導体膜中に混入すると、半導体特性が劣化してしまうため、約１週間に１回程度の頻度で、Ｓｉ系付着物を除去する必要がある。
装置を開放して清掃等により除去することも可能であるが、装置をいったん立ち下げる必要があり、装置稼働率を低下させる大きな要因となる。
そのため、この種のプラズマＣＶＤ装置には、製膜室を開放することなく、付着物を除去するためのセルフクリーニング機能が設けられている。
【０００４】
このセルフクリーニングの手順としては、まず、ＳｉＨ４を含む製膜ガスで満たされた製膜室や排気配管内に、窒素を１２０（ｌ／ｍ３・ｓ）流量で３分間導入することにより、製膜ガスを排気配管から排気して、製膜室や排気配管内を窒素で充満させる。
次に、製膜室や排気配管内を高真空（１×１０−３Ｐａ）状態にして、より確実に製膜ガスを製膜室や排気配管内から排除する。
その後、製膜室内にＮＦ３などを含むクリーニングガスを導入して、プラズマを発生させることにより、製膜室内にフッ素ラジカルを生成させて、このフッ素ラジカルとＳｉ系付着物とを反応させてＳｉＦ４ガスとして外部に放出している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−５７１１００号公報　（第５−７頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記構成のプラズマＣＶＤ装置のクリーニング方法においては、製膜室内に導入されたクリーニングガスの一部が排気配管内に流入し、製膜ガスに由来する、排気配管内に付着したＳｉＨ４系化合物とクリーニングガス中のＮＦ３とが反応をおこし、温度が２０℃〜３０℃上昇し、場合によっては、ＳｉＨ４系化合物とＮＦ３との反応が激しくおこって、排気配管が破損する可能性があるという問題があった。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、排気配管内に付着した化合物とクリーニングガスとの反応による温度上昇を抑制し、安全に製膜室内のクリーニングをすることができるプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法およびプラズマＣＶＤ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法およびプラズマＣＶＤ装置では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１にかかる発明は、前記製膜室内に前記接地電極と前記非接地電極とが設けられ、前記接地電極に前記基板を支持させて前記製膜室内に前記製膜ガスを導入するとともに、前記非接地電極に高周波電流を給電することにより、前記製膜室内にてプラズマを生じさせて前記基板に製膜を施すプラズマＣＶＤ装置において、前記基板への製膜によって前記製膜室内の前記構成部材に付着した前記付着物を除去するため、前記製膜室へ前記クリーニングガスを導入して、前記非接地電極に高周波電流を給電してプラズマを発生させ、前記付着物を反応させてガス化させ、前記排気配管から排出するとともに、前記排気配管内に付着した前記製膜ガスの前記化合物と、前記クリーニングガスとを反応させてガス化させ、前記排気配管から排出するクリーニングを行う際に、前記製膜室内に前記クリーニングガスを混入させた、前記不燃性ガスを導入して、前記クリーニングガスの混入比率を徐々に増やすことを特徴とする。
【０００９】
請求項２にかかる発明は、請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法において、前記クリーニングガスの混入比率を段階的に増やすことを特徴とする。
【００１０】
この発明にかかるプラズマＣＶＤ装置におけるクリーニング方法によれば、前記製膜室内に前記クリーニングガスを混入させた前記不燃性ガスを導入して、前記クリーニングガスの混入比率を徐々に、または、段階的に増やすため、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は、前記クリーニングガスの混入比率が少ないときには、前記クリーニングガスの量が少ないために、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は抑制される。前記クリーニングガスの混入比率が増えた頃には、前記化合物は、前記クリーニングガスとの反応によりその量が少なくなっているため、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は抑制される。つまり、前記クリーニングガスを導入する段階を通して、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は抑制されている。
【００１１】
請求項３にかかる発明は、前記製膜室内に前記接地電極と前記非接地電極とが設けられ、前記接地電極に前記基板を支持させて前記製膜室内に前記製膜ガスを導入するとともに、前記非接地電極に高周波電流を給電することにより、前記製膜室内にてプラズマを生じさせて前記基板に製膜を施すプラズマＣＶＤ装置であって、前記製膜室に導入する前記不燃性ガスの流量を調節する前記第一の流量調節手段と、前記製膜室に導入する前記クリーニングガスの流量を調節する前記第二の流量調節手段とが設けられ、前記第一の流量制御手段と前記第二の流量制御手段とを制御して、前記製膜室に導入する不燃性ガスとクリーニングガスとの流量を制御する前記制御部を備えることを特徴とする。
【００１２】
この発明にかかるプラズマＣＶＤ装置によれば、前記製膜室に導入する前記不燃性ガスの流量を調節する前記第一の流量調節手段と、前記製膜室に導入する前記クリーニングガスの流量を調節する前記第二の流量調節手段とを制御することにより、前記製膜室に導入する前記不燃性ガスと前記クリーニングガスとの流量を制御する前記制御部を備えているため、前記不燃性ガスと前記クリーニングガスとの流量をそれぞれ独立に制御することができる。
例えば、前記クリーニングガスの導入初期に、前記クリーニングガスの混入比率を少なくすると、前記クリーニングガスの量が少ないために、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は抑制される。その後、前記クリーニングガスの混入比率を増やすと、前記化合物は、前記クリーニングガスとの反応によりその量が少なくなっているため、前記クリーニングガスと前記化合物との反応は抑制される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１、図２はこの発明の一実施形態を示す図である。
図１においてプラズマＣＶＤ装置１０は、基板Ｋを台車１１に載せる場所であるローダ１２と、台車１２が入るロードロック室１３と、方向転換させる台車回転室１４と、基板Ｋ上に膜を製膜する製膜室（容量２５００ｌ）１５と、台車１１が出てくるアンロード室１７と、基板Ｋを台車１１から降ろす場所であるアンローダ１８とを主な構成要素として構成されている。
【００１４】
製膜室１５には、図２に示すように、吸気系統１８と、排気系統（排気配管）１９と、窒素パージライン２０とが設けられ、吸気系統１８は、クリーニングガス系統２１と、製膜ガス系統２２とに分けられる。
クリーニングガス系統２１には、窒素パージライン２０から窒素（不燃性ガス）を導入する窒素導入ライン２３と、ＮＦ３（クリーニングガス）を導入するＮＦ３導入ライン２４と、Ａｒ導入ライン２５と、混合ライン２６とが設けられ、窒素導入ライン２３には、窒素流量コントローラ（第一の流量調節手段）２７と、窒素開閉弁２８とが備えられ、ＮＦ３導入ライン２４には、ＮＦ３開閉弁２９と、ＮＦ３流量コントローラ（第二の流量調節手段）３０とが備えられ、混合ライン２６には合流部開閉弁３１が設けられている。
【００１５】
また、クリーニングガス系統２１には、窒素開閉弁２８と、ＮＦ３開閉弁２９と、合流部開閉弁３１と、窒素流量コントローラ２７と、ＮＦ３流量コントローラ３０とを制御する制御部３２が備えられている。
【００１６】
排気系統１９には、並列に並んだドライポンプ３３と、ＳｉＨ４排気ライン３４と、ＮＦ３排気ライン３５と、ＳｉＨ４排気弁３６と、ＮＦ３排気弁３７とが設けられている。
【００１７】
上記の構成からなるプラズマＣＶＤ装置１０においては、まず、制御部３２は、クリーニングに備えて排気系統１９を窒素開閉弁２８から窒素パージしながらＮＦ３排気ライン３５に切り替えを行う。その後、窒素開閉弁２８や、合流部開閉弁３１等を開き、窒素パージライン２０から窒素を、製膜ガスに満たされた製膜室１５と、吸気系統１８と、排気系統１９とに導入する。それとともに、ＳｉＨ４排気弁３６を開き、ＮＦ３排気弁３７を閉じて、製膜ガスをＳｉＨ４排気ライン３４から排出させる。
【００１８】
その後、制御部３２は、窒素パージライン２０から窒素導入ライン２３へと繋がる開閉弁以外の開閉弁を閉じて、ＮＦ３開閉弁２９を開くとともに、表１の各ステップにしたがって、窒素流量コントローラ２７とＮＦ３流量コントローラ３０とを制御することにより、製膜室１５に導入される窒素の流量と、ＮＦ３の流量とを制御する。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
ここで、表１における各ステップについて説明する。
まず、ステップ１において、制御部３２は、窒素流量コントローラ２７を制御して、製膜室１５に窒素を、２０（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量で１分間導入する。
次に、ステップ２において、制御部３２は、ＳｉＨ４排気弁３６を閉じて、ＮＦ３排気弁３７を開くとともに、窒素流量コントローラ２７とＮＦ３流量コントローラ３０とを制御して、製膜室１５に、２０（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量の窒素と、５（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量のＮＦ３とを２分間導入する。
ステップ３において、制御部３２は、窒素流量コントローラ２７とＮＦ３流量コントローラ３０とを制御して、製膜室１５に、２０（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量の窒素と、１３（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量のＮＦ３とを２分間導入する。
ステップ４において、制御部３２は、窒素流量コントローラ２７を閉じて、ＮＦ３流量コントローラ３０を制御して、製膜室１５に、１３（ｌ／ｍ３・ｓ）の流量のＮＦ３とを２分間導入する。
【００２１】
その後、制御部３２は、窒素開閉弁２８を閉じて、製膜室１５へはＮＦ３のみが導入され、製膜室１５内がＮＦ３で満たされると、ＮＦ３開閉弁２９とＮＦ３排気弁３７とを閉じる。
ＮＦ３で満たされた製膜室１５内では、プラズマが形成されることにより、フッ素ラジカルが生成され、このフッ素ラジカルと製膜室１５内のＳｉ系付着物とが反応してＳｉＦ４ガスとなり外部に排出される。
【００２２】
上記の構成によれば、制御部３２が、窒素流量コントローラ２７とＮＦ３流量コントローラ３０とを制御して、製膜室１５に導入されるＮＦ３の流量を、表１に示すように、ステップを踏んで増やしていくので、ドライポンプ３３より下流側の排気系統１９に付着しているＳｉＨ４系化合物と、ＮＦ３との反応が少しずつ行われることになる。ＳｉＨ４系化合物と、ＮＦ３との反応が少しずつ行われるため、反応によって発生する反応熱も少なくなり、温度上昇が抑制され、安全に製膜室１５内のクリーニングを行うことができる。
【００２３】
実験の結果、ＮＦ３導入時における、ドライポンプ３３より下流側の排気系統１９の温度（図２におけるＳ地点での温度）は、従来のＮＦ３を一気に導入する方法では、２０℃から３０℃上昇していたものが、本発明のステップを踏んでＮＦ３の混合比率を上げていく方法では、約１０℃の上昇となり、温度上昇が抑制されていることが確認された。
【００２４】
なお、上記の実施の形態においては、ＮＦ３の混合比率の上げ方は、ステップを踏んで上げていくものに適応して説明したが、このステップを踏んで上げていくものに限られることなく、無段階に上げていくものなど、その他各種の上げ方に適応することができるものである。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１、または請求項２に係る発明によれば、前記製膜室内に前記クリーニングガスを混入させた前記不燃性ガスを導入して、前記クリーニングガスの混入比率を徐々に、または、段階的に増やすため、前記クリーニングガスと前記化合物との反応を抑制することができ、前記排気配管内に付着した前記化合物とクリーニングガスとの反応による温度上昇を抑制し、安全に製膜室内のクリーニングをすることができるという効果を奏する。
【００２６】
請求項３に係る発明によれば、前記不燃性ガスと前記クリーニングガスとの流量をそれぞれ独立に制御することができるため、前記クリーニングガスの導入流量を制御することにより、前記化合物との反応を制御することができ、前記排気配管内に付着した前記化合物とクリーニングガスとの反応による温度上昇を抑制し、安全に製膜室内のクリーニングをすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるプラズマＣＶＤ装置の一実施形態を示す模式図である。
【図２】本発明によるプラズマＣＶＤ装置の一実施形態を示す配管模式図である。
【符号の説明】
１０　プラズマＣＶＤ装置
１５　製膜室
１９　排気系統（排気配管）
２６　窒素流量コントローラ（第一の流量調節手段）
２９　ＮＦ３流量コントローラ（第二の流量調節手段）
３２　制御部
【図１】
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【図２】
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