(57)【要約】  本発明は、処理ガスをシステムに再循環させるための粒子トラップ／フィルタを含む方法及び装置を含む。処理ガスは、チャンバから排出されてよい及び粒子トラップ／フィルタを通過してよい。ガスの一部は処理チャンバへと再循環してもよく、処理ガスの別の一部は、機械式バッキングポンプを通って排出されてよい。処理ガスが粒子トラップ／フィルタを通過するにつれ、汚染物質が、粒子トラップ／フィルタ内部のフィルタ媒体によって捕捉され得る。次に、再循環させられた分の処理ガスは、新鮮で再循環させていない処理ガスに合流し、処理チャンバに進入してよい。再循環させたガスの量が、処理チャンバに供給される新鮮で再循環させていない処理ガスの量を決定し得る。
2010504436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ流出口に連結されるように適合された流入口及びチャンバ流入口に連結されるように適合された流出口を有する粒子トラップ／フィルタ本体部と、
流入口と流出口との間の本体部内に配置されたフィルタ媒体と、
フィルタ媒体に連結された熱交換回路とを備える粒子トラップ／フィルタアセンブリ。
【請求項２】
本体部がフィルタ媒体によって第２容積から分離された第１容積を備えており、第１容積は少なくとも部分的に第２容積を取り囲んでいる請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
フィルタ媒体は、ニッケル、ステンレススチール及びこれらの組み合わせから成る群から選択された材料から形成される請求項１記載のアセンブリ。
【請求項４】
熱交換回路は拡散接合又は溶接によりフィルタ媒体に連結されている請求項１記載のアセンブリ。
【請求項５】
ガス供給源と、チャンバ流出口及びチャンバ流入口を有する処理チャンバと、請求項１記載の粒子トラップ／フィルタアセンブリを含む再循環システムとを備えるプラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項６】
再循環システムは、複数の粒子トラップ／フィルタアセンブリを含む請求項５記載の装置。
【請求項７】
新鮮で再循環させていない処理ガスを、チャンバ流入口及びチャンバ流出口を有するプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、
プラズマ化学気相蒸着処理を行い、
処理ガスをチャンバから排出し、
排出された処理ガスを粒子トラップ／フィルタアセンブリに流し、アセンブリは、チャンバ流出口に連結された流入口及びチャンバ流入口に連結された流出口を有する粒子トラップ／フィルタ本体部と、流入口と流出口との間の本体部内に配置されたフィルタ媒体と、フィルタ媒体に連結された熱交換回路とを備えており、
排出された処理ガスの少なくとも一部をチャンバに再循環させることを含むプラズマ化学気相蒸着方法。
【請求項８】
排出された処理ガスがアセンブリを流れている間にアセンブリの温度を制御することを更に含む請求項７記載の方法。
【請求項９】
洗浄ガスをチャンバに流し、
洗浄ガスをチャンバから排出し、
排出された洗浄ガスをアセンブリに流し、
排出された洗浄ガスの少なくとも一部をチャンバに再循環させることを更に含む請求項７記載の方法。
【請求項１０】
新鮮で再循環させていない、希釈ガス及び堆積ガスを含む処理ガスをプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、
プラズマ化学気相蒸着処理を行い、
処理ガスをチャンバから排出し、
処理ガスの少なくとも一部を、粒子トラップ、粒子フィルタ及びこれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの部品を含むガス再生ハードウェアを介して再循環させることを含むプラズマ化学気相蒸着方法。
【請求項１１】
再循環させた処理ガスは、チャンバと遠隔プラズマ源との間の位置にて、新鮮で再循環させていない処理ガスに合流する請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
チャンバが流入側圧力計及び再循環絞り弁を備え、
処理チャンバに流す新鮮で再循環させていない処理ガスの所望の質量流量を維持し、
再循環絞り弁から排出されるガスの量を制御することを更に含み、排出されるガスの量は、流入側圧力計で測定される処理ガスの圧力の関数である請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
チャンバがチャンバ圧力計及びチャンバ絞り弁を備え、
チャンバ絞り弁から排出されるガスの量を制御することによりチャンバ圧力を一定に維持することを更に含み、排出されるガスの量は、チャンバ圧力計で測定される圧力の関数である請求項１０記載の方法。
【請求項１４】
新鮮で再循環させていない、少なくとも水素及びシランを含む処理ガスをプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、
プラズマ化学気相蒸着処理を行い、
処理ガスをチャンバから排出し、
処理ガスの少なくとも一部を、粒子トラップ、粒子フィルタ及びこれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの部品を含むガス再生ハードウェアを介して再循環させることを含むプラズマ化学気相蒸着方法。
【請求項１５】
チャンバが流入側圧力計及び再循環絞り弁を備え、
遠隔プラズマ源に流す新鮮で再循環させていない処理ガスの所望の質量流量を維持し、
再循環絞り弁から排出されるガスの量を制御することを更に含み、排出されるガスの量は、流入側圧力計で測定される処理ガスの圧力の関数である請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
チャンバがチャンバ圧力計及びチャンバ絞り弁を備え、
チャンバ絞り弁から排出されるガスの量を制御することにより所望のチャンバ圧力を維持することを更に含み、排出されるガスの量は、チャンバ圧力計で測定される圧力の関数である請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
チャンバと、
チャンバに連結された処理ガス供給源と、
処理ガス供給源とチャンバとの間に連結された第１圧力計と、
チャンバに連結されたチャンバ排気システムとを備え、
排気システムは、
チャンバに連結された少なくとも１つの排気導管と、
少なくとも１つの排気導管に沿って連結された粒子フィルタと、
粒子フィルタ及びチャンバに連結された粒子フィルタ排気導管と、
粒子フィルタ排気導管に連結され且つ第１圧力計に電気的に連結されている少なくとも１つの絞り弁とを備えるプラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項１８】
処理ガス供給源とチャンバとの間に連結された遠隔プラズマ源を更に備える請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
粒子フィルタ排気導管は、チャンバと遠隔プラズマ源との間の位置にてチャンバに連結されている請求項１８記載の装置。
【請求項２０】
チャンバに連結されたチャンバ圧力計と、
粒子フィルタと処理チャンバとの間の位置にて連結され且つチャンバ圧力計と電気的に連結されているチャンバ絞り弁を更に備える請求項１７記載の装置。
【請求項２１】
チャンバと、
チャンバに連結された処理ガス供給源と、
処理ガス供給源とチャンバとの間に連結された第１圧力計と、
チャンバに連結されたチャンバ排気システムとを備え、
排気システムは、
チャンバに連結された少なくとも１つの排気導管と、
少なくとも１つの排気導管に沿った、第一圧力計に電気的に連結された少なくとも１つの絞り弁と、
少なくとも１つの排気導管に沿った、チャンバと少なくとも１つの絞り弁との間に連結された粒子フィルタと、
粒子フィルタ及びチャンバに連結された粒子フィルタ排気導管とを備えるプラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項２２】
チャンバと処理ガス供給源との間に連結された遠隔プラズマ源を更に備え、粒子フィルタ排気導管は、チャンバと遠隔プラズマ源との間の位置にてチャンバに連結されている請求項２１記載の装置。
【請求項２３】
チャンバに連結されたチャンバ圧力計と、
粒子フィルタと処理チャンバとの間の位置にて連結され且つチャンバ圧力計に電気的に連結されたチャンバ絞り弁を更に備える請求項２１記載の装置。
【請求項２４】
粒子フィルタと処理チャンバとの間に連結された再循環弁を更に備える請求項２１記載の装置。
【請求項２５】
チャンバと、
チャンバに連結された処理ガス供給源と、
チャンバから排出されたある量の処理ガスをチャンバに再循環させることが可能な再循環システムとを備え、再循環させられる処理ガスの量は、チャンバに所望の量の処理ガスを供給するために、処理ガス供給源からチャンバに供給された新鮮な処理ガスの関数であり、
再循環システムは、
１つ以上の増圧装置と、
１つ以上の機械式ポンプと、
１つ以上の増圧装置と１つ以上の機械式ポンプとの間に連結された弁とを備え、弁は、チャンバに再循環させられる排出されたガスの量と装置から除去される排出されたガスの量を制御するプラズマ化学気相蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）処理において、処理ガスを再循環させるための方法及び装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
ＰＥＣＶＤは、処理ガスをプラズマ状態に励起することにより、基板上に材料を堆積する方法である。材料が所望の厚さに堆積されるまで、チャンバに処理ガスが絶えず送り込まれる。処理中、処理ガスを処理チャンバから排出することにより、チャンバ内の圧力を一定に維持する。従って、当該分野において、効率的で費用効率の良いやり方で、処理ガスをＰＥＣＶＤチャンバに供給し、ＰＥＣＶＤチャンバからガスを排気することが求められている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、処理ガスをシステムに再循環させるための粒子トラップ／フィルタを含む方法及び装置を含む。処理ガスは、チャンバから排出されてよい及び粒子トラップ／フィルタを通過してよい。ガスの一部は処理チャンバへと再循環してもよく、処理ガスの別の一部は、機械式バッキングポンプを通って排出されてよい。処理ガスが粒子トラップ／フィルタを通過するにつれ、汚染物質が、粒子トラップ／フィルタ内部のフィルタ媒体によって捕捉され得る。次に、再循環させられた分の処理ガスは、新鮮で再循環させていない処理ガスに合流し、処理チャンバに進入してよい。再循環させられたガスは、この新鮮で再循環させていない処理ガスに、新鮮で再循環させていない処理ガスが遠隔プラズマ源を通過した後に合流してよい。プラズマは遠隔プラズマ源で発生させられるため、再循環させられた処理ガスは、処理チャンバ内へと続く導管上に堆積されない。再循環させたガスの量が、処理チャンバに供給される新鮮で再循環させていない処理ガスの量を決定し得る。
【０００４】
一実施形態において、粒子トラップ／フィルタアセンブリが開示される。このアセンブリは、チャンバ流出口に連結されるように適合された流入口と、チャンバ流入口に連結されるように適合された流出口とを有している粒子トラップ／フィルタ本体部と、流入口と流出口との間の本体部内に配置されたフィルタ媒体と、フィルタ媒体に連結された熱交換回路とを備えている。
【０００５】
別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着装置が開示される。この装置は、ガス供給源と、チャンバ流出口及びチャンバ流入口を有している処理チャンバと、粒子トラップ／フィルタアセンブリを含む再循環システムとを備えている。このアセンブリは、チャンバ流出口に連結されるように適合された流入口と、チャンバ流入口に連結されるように適合された流出口とを有している粒子トラップ／フィルタ本体部と、流入口と流出口との間の本体部内に配置されたフィルタ媒体と、フィルタ媒体に連結された熱交換回路とを備えている。
【０００６】
別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着方法が開示される。この方法は、新鮮で再循環させていない処理ガスを、チャンバ流入口及びチャンバ流出口を有するプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、プラズマ化学気相蒸着処理を行い、処理ガスをチャンバから排出し、排出された処理ガスを粒子トラップ／フィルタアセンブリに流し、排出された処理ガスの少なくとも一部をチャンバに再循環させることを含んでいる。アセンブリは、チャンバ流出口に連結された流入口及びチャンバ流入口に連結された流出口を有している粒子トラップ／フィルタ本体部と、流入口と流出口との間の本体部内に配置されたフィルタ媒体と、フィルタ媒体に連結された熱交換回路とを備えている。
【０００７】
別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着方法が開示される。この方法は、新鮮で再循環させていない処理ガスをプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、プラズマ化学気相蒸着処理を行い、処理ガスをチャンバから排出し、処理ガスの少なくとも一部を、粒子トラップ、粒子フィルタ及びこれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの部品を含むガス再生ハードウェアを介して再循環させることを含んでいる。処理ガスは、希釈ガス及び堆積ガスを含む。
【０００８】
別の実施形態において、別のプラズマ化学気相蒸着方法が開示される。この方法は、新鮮で再循環させていない処理ガスをプラズマ化学気相蒸着チャンバに供給し、プラズマ化学気相蒸着処理を行い、処理ガスをチャンバから排出し、処理ガスの少なくとも一部を、粒子トラップ、粒子フィルタ及びこれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの部品を含むガス再生ハードウェアを介して再循環させることを含んでいる。処理ガスは、少なくとも水素及びシランを含んでいる。
【０００９】
別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着装置が開示される。この装置は、チャンバと、チャンバに連結された処理ガス供給源と、処理ガス供給源とチャンバとの間に連結された第１圧力計と、チャンバに連結されたチャンバ排気システムとを備えている。排気システムは、チャンバに連結された少なくとも１つの排気導管と、この少なくとも１つの排気導管に沿って連結された粒子フィルタと、粒子フィルタ及びチャンバに連結された粒子フィルタ排気導管と、粒子フィルタ排気導管に連結され且つ第１圧力計に電気的に連結された少なくとも１つの絞り弁とを備えている。
【００１０】
別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着装置が開示される。この装置は、チャンバと、チャンバに連結された処理ガス供給源と、処理ガス供給源とチャンバとの間に連結された第１圧力計と、チャンバに連結されたチャンバ排気システムとを備えている。排気システムは、チャンバに連結された少なくとも１つの排気導管と、この少なくとも１つの排気導管に沿った、第１圧力計に電気的に連結された少なくとも１つの絞り弁と、少なくとも１つの排気導管に沿ってチャンバとこの少なくとも１つの絞り弁との間に連結された粒子フィルタと、粒子フィルタ及びチャンバに連結された粒子フィルタ排気導管とを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明の上述した構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約された本発明のより具体的な説明が実施形態を参照して行われ、それらの幾つかは添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を図示するに過ぎず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も認め得るため、本発明の範囲を制限すると解釈されないことに留意すべきである。
【図１】本発明の１つ以上の実施形態に関連して使用され得るＰＥＣＶＤチャンバ１００の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態による希釈ガス再循環システム２００の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による粒子トラップ／フィルタ３００の概略図である。
【図４】本発明の別の実施形態による粒子トラップ／フィルタ４００の概略図である。
【図５】本発明の別の実施形態による粒子トラップフィルタ５００の概略図である。
【図６】希釈ガス再循環システム６００の別の実施形態を示す図である。
【００１２】
円滑な理解のために、可能な限り、図面で共通する同一要素は同一参照番号を用いて表した。一実施形態において開示される要素は、特に記載することなく、他の実施形態において便宜上利用可能である。
【詳細な説明】
【００１３】
本発明は、処理ガスをシステムに再循環させるための粒子トラップ／フィルタを含む方法及び装置を含んでいる。処理ガスは、チャンバから排出されてよい及び粒子トラップ／フィルタを通過してよい。ガスの一部は処理チャンバへと再循環してもよく、処理ガスの別の一部は、機械式バッキングポンプを通って排出されてよい。処理ガスが粒子トラップ／フィルタを通過するにつれ、汚染物質が、粒子トラップ／フィルタ内部のフィルタ媒体によって捕捉され得る。次に、再循環させられた分の処理ガスは、新鮮で再循環させていない処理ガスに合流し、処理チャンバに進入してよい。再循環させられたガスは、この新鮮で再循環させていない処理ガスに、新鮮で再循環させていない処理ガスが遠隔プラズマ源を通過した後に合流してよい。プラズマは遠隔プラズマ源で発生させられるため、再循環させられた処理ガスは、処理チャンバ内へと続く導管上に堆積されない。再循環させたガスの量が、処理チャンバに供給される新鮮で再循環させていない処理ガスの量を決定し得る。
【００１４】
（ＰＥＣＶＤシステム）
図１は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手可能なＰＥＣＶＤシステム１００の一実施形態の概略断面図である。当然のことながら、本発明は、その他の製造業者によって製造された処理システムを含め、ガスをチャンバ内に導入することを必要とするその他の処理システムで実施してもよい。システム１００は、ガス供給源１０４に連結された処理チャンバ１０２を含んでいてよい。処理チャンバ１０２は、処理容積１１２を部分的に規定する壁部１０６と底部１０８とを有する。処理容積１１２には、基板１４０の処理チャンバ１０２内外への移動を促進する壁部１０６のポート（図示せず）を介してアクセスすることができる。壁部１０６及び底部１０８は、処理に対応したアルミニウム又はその他の材料の単塊から作製することができる。壁部１０６は蓋アセンブリ１１０を支持している。処理チャンバ１０２は、真空ポンプ１８４によって排気することができる。
【００１５】
温度制御された基板支持アセンブリ１３８は、処理チャンバ１０２内の中央に配置することができる。支持アセンブリ１３８は、処理中、基板１４０を支持することができる。一実施形態において、基板支持アセンブリ１３８は、少なくとも１つの埋設ヒータ１３２を封入しているアルミニウム本体部１２４を備えている。支持アセンブリ１３８内に配置された抵抗素子等のヒータ１３２を、電源１７４に連結し、支持アセンブリ１３８とその上に位置された基板１４０を既定の温度にまで制御しながら加熱してもよい。ヒータ１３２は、堆積する材料に関する堆積処理パラメータに応じて、基板１４０を、約１５０℃〜少なくとも約４６０℃の均一な温度に維持することができる。
【００１６】
基板支持アセンブリ１３８は、２ゾーン型埋設ヒータを含んでいてよい。一方のゾーンは、基板支持アセンブリ１３８の中央近くに位置されている内側加熱ゾーンである。外側加熱ゾーンは、基板支持アセンブリ１３８の外縁近くに位置させることができる。外側加熱ゾーンの温度をより高く設定することにより、基板支持アセンブリ１３８の縁部で起こり得る、内側より高い熱損失を相殺してもよい。本発明の実施に使用し得る例示的な２ゾーン型加熱アセンブリは、米国特許第５８４４２０５号に開示されており、参照により全て本願に組み込まれる。
【００１７】
支持アセンブリ１３８は、下面１２６と上面１３４とを有していてよい。上面１３４は、基板１４０を支持する。下面１２６には、幹部１４２を連結してよい。幹部１４２は、支持アセンブリ１３８を、（図示されるような）上昇処理位置と処理チャンバ１０２内外への基板の搬入・搬出を促進する降下位置との間で移動させる昇降システム（図示せず）に連結している。幹部１４２は、支持アセンブリ１３８とシステム１００のその他の構成材との間をつなぐ電気及び熱電対リード線用の導管でもある。
【００１８】
蛇腹部１４６を、支持アセンブリ１３８（又は幹部１４２）と処理チャンバ１０２の底部１０８との間に連結してもよい。蛇腹部１４６は、チャンバ容積１１２と処理チャンバ１０２外部の大気との間の真空シールとなり、同時に支持アセンブリ１３８の垂直運動が促進される。
【００１９】
支持アセンブリ１３８を接地して、蓋アセンブリ１１０と基板支持アセンブリ１３８（又はチャンバの蓋アセンブリ内又は付近に位置決めされるその他の電極）との間に位置決めされたガス分配板アセンブリ１１８に電源１２２により供給されるＲＦ電力によって、支持アセンブリ１３８と分配板アセンブリ１１８との間の処理容積１１２内に存在するガスを励起してもよい。電源１２２からのＲＦ電力は、基板のサイズに見合った、化学気相蒸着処理を実行できるものを選択する。
【００２０】
支持アセンブリ１３８は、外接するシャドーフレーム１４８も支持していてよい。シャドーフレーム１４８により、基板１４０と支持アセンブリ１３８の縁部での堆積が防止され得るため、基板１４０が支持アセンブリ１３８に固着することがない。
【００２１】
蓋アセンブリ１１０は、処理容積１１２の上限となる。蓋アセンブリ１１０を取り外し又は開放して、処理チャンバ１０２を点検することができる。一実施形態において、蓋アセンブリ１１０は、アルミニウムから作製される。
【００２２】
蓋アセンブリ１１０は投入ポート１８０を含んでいてよく、そのポートを通して、ガス供給源１０４によって供給された処理ガスを処理チャンバ１０２に導入してもよい。投入ポート１８０は、洗浄剤供給源１８２にも連結することができる。洗浄剤供給源１８２は、解離フッ素等の洗浄剤を供給してよく、洗浄剤は処理チャンバ１０２に導入されてガス分配板アセンブリ１１８を含む処理チャンバハードウェアから堆積副生成物とフィルムを除去する。
【００２３】
ガス分配板アセンブリ１１８は、蓋アセンブリ１１０の内側１２０に連結されていてよい。ガス分配板アセンブリ１１８は、基板１４０の輪郭に実質的に沿うように、例えば大面積フラットパネル基板又は太陽電池基板の場合は多角形、半導体又は太陽電池基板の場合は円形に構成することができる。ガス分配板アセンブリ１１８は穿孔領域１１６を含んでいてよく、この穿孔領域を通して、ガス供給源１０４から供給された処理ガス及びその他のガスは、処理容積１１２に送られる。ガス分配板アセンブリ１１８の穿孔領域１１６は、ガス分配板アセンブリ１１８を処理チャンバ１０２内へと通過するガスが均一に分散されるように構成することができる。本発明が有益となるように適合させ得るガス分配板は、同一出願人による米国特許第６４７７９８０号、第６７７２８２７号、第７００８４８４号、第６９４２７５３号及び米国特許出願公開第２００４／０１２９２１１Ａ１号に記載されており、参照により全て本願に組み込まれる。
【００２４】
ガス分配板アセンブリ１１８は、吊架板１６０から懸架された拡散板１５８を含んでいてよい。或いは、拡散板１５８と吊架板１６０とが、１つの単一部材を構成してもよい。複数のガス流路１６２を拡散板１５８に形成し、ガス分配板アセンブリ１１８を通過して処理容積１１２内へと流れるガスを既定通りに分配してもよい。吊架板１６０により、拡散板１５８と蓋アセンブリ１１０の内側１２０とが離間関係に維持されるため、その間にはプレナム１６４が画成される。プレナム１６４により、蓋アセンブリ１１０を通って流れるガスは拡散板１５８の幅全体に亘って均一に分配されるため、ガスは中央の穿孔領域１１６の上方に均一に供給され、ガス流路１６２を均等に広がって流れる。
【００２５】
拡散板１５８は、ステンレススチール、アルミニウム、陽極酸化アルミニウム、ニッケル又はその他いずれのＲＦ伝導性材料から作製してもよい。拡散板１５８は、基板の処理に悪影響を与えないように、開口部１６６全体に亘って十分な平坦度を維持できる厚さで構成することができる。一実施形態において、拡散板１５８は、厚さ約１．０インチ〜約２．０インチを有している。拡散板１５８は、半導体又は太陽電池基板製造の場合は円形、フラットパネルディスプレイ又は太陽電池製造の場合は多角形（長方形等）であってよい。
【００２６】
図１に示されるように、コントローラ１８６が、基板処理システムの様々な構成要素とのインターフェースをとり、その機能を制御してよい。コントローラ１８６は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１９０、サポート回路１９２及びメモリ１８８を含んでいてよい。
【００２７】
処理ガスは、ガス供給源１０４からチャンバ１０２内へと進入し、真空ポンプ１８４によってチャンバ１０２から排出され得る。以下にて説明するように、新鮮で再循環させていない処理ガスは、ガス供給源１０４からチャンバ１０２へと、遠隔プラズマ源（図示せず）を通して供給することができる。チャンバ１０２から排出されたガスの一部は、少なくとも粒子トラップ／フィルタを通過して、次に、チャンバ１０２に再循環させることができる。再循環させられた処理ガスは、チャンバ１０２へと、遠隔プラズマ源を越えた位置にて戻される。再循環させ得るガスの例には、Ｈ２、シラン、ＰＨ３又はＴＭＢが含まれる。
【００２８】
（再循環システム）
図２は、希釈ガス再循環システム２００の一実施形態の図である。図２から見てとれるように、処理ガスは、まず最初に、ガス供給源２０８から流入導管２０４、２１０を通して処理チャンバ２１２に供給してよい。遠隔プラズマ源２０２を流入導管２０４、２１０に沿って位置決めして、処理チャンバ２１２から離れた位置でプラズマを打つことができる。チャンバ２１２から離れた位置でプラズマを打つことにより、遠隔プラズマ源２０２において発生したプラズマが流入導管２１０を通過し、流入導管２１０では堆積が起きない。
【００２９】
処理チャンバ２１２を排気して、処理ガスを除去してもよい。１つ以上の機械式バッキングポンプ２３２を位置決めして、処理チャンバ２１２を排気してもよい。加えて１つ以上の増圧装置２１８を処理チャンバ２１２と１つ以上の機械式バッキングポンプ２３２との間に設置することにより、チャンバ２１２の排気を補助してもよい。一実施形態において、増圧装置２１８は、ルーツブロアである。別の実施形態において、増圧装置２１８は、機械式ポンプである。加えて、増圧装置２１８は、処理チャンバ２１２に戻る導管２２６に沿って位置決めしてもよい。チャンバ圧力計２３４を処理チャンバ２１２に連結して、処理チャンバ２１２内の圧力を測定してもよい。チャンバ絞り弁２１４は、出口側導管２１６に沿って位置決めすることができる。チャンバ絞り弁２１４を、チャンバ圧力計２３４に連結してもよい。チャンバ圧力計２３４で測定された圧力に基づいて、チャンバ絞り弁２１４を開放する程度を調節することができる。チャンバ絞り弁２１４とチャンバ圧力計２３４とを連結することにより、既定のチャンバ圧力を維持することができる。一実施形態において、チャンバ圧は、約０．３Ｔｏｒｒ〜約２５Ｔｏｒｒである。別の実施形態において、チャンバ圧力は、約０．３Ｔｏｒｒ〜約１５Ｔｏｒｒである。
【００３０】
排出された処理ガスの一部を、処理チャンバ２１２に再循環させてよい。排出された処理ガスは、導管２１６、２２０に沿ってチャンバ絞り弁２１４及びルーツブロア２１８を通過して粒子トラップ／フィルタ２２４へと進む。導管２２０内の処理ガスの圧力は、導管２２０に沿って位置決めされた排出側圧力計２２２で測定することができる。粒子トラップ／フィルタ２２４は、排出された処理ガス内に存在している汚染物質（副生成物の粒子、ポンプ２３２、ルーツブロア２１８又は様々な弁に由来し得る油系物質等）を捕捉するように適合されている。処理ガス内に存在している汚染物質の量を低減することにより、処理チャンバ２１２へと続く導管２２６、２１０内で起こり得る堆積の量を軽減することができる。
【００３１】
遮断弁２３８を、粒子トラップ／フィルタ２２４の下流の再循環導管２２６のある位置に位置決めしてもよい。粒子トラップ／フィルタ２２４を通過した、処理チャンバ２１２に再循環させる必要のないガスを排出する場合には、遮断弁２３８を閉鎖状態にすることができる。
【００３２】
粒子トラップ／フィルタ２２４及び再循環システムを、定期的に洗浄することにより、再循環システム又は粒子トラップ／フィルタ２２４において発生し得る目詰まりを軽減することができる。粒子トラップ／フィルタ２２４を、エッチングガス（中でもＮＦ３又はＦ２等）に対応した材料から形成して、粒子トラップ／フィルタ２２４の交換を不要にしてもよい。一実施形態においては、水を流すことにより再循環システム及び粒子トラップ／フィルタ２２４を洗浄する。別の実施形態においては、ＮＦ３又はＦ２等のエッチングガスを用いて、再循環システム及び粒子トラップ／フィルタ２２４を洗浄する。
【００３３】
再循環させる処理ガスの量は、再循環絞り弁２２８によって制御することができる。再循環絞り弁２２８を開放する程度が、遮断弁２３８の開放と相まって、再循環させる処理ガスの量と導管２３０を通って機械式バッキングポンプ２３２へと排出される処理ガスの量を決定する。再循環絞り弁２２８が開放されればされるほど、より多くの処理ガスが機械式バッキングポンプ２３２から排出される。再循環絞り弁２２８を絞れば絞るほど、より多くの処理ガスが処理チャンバ２１２に再循環する。再循環導管２２６が処理チャンバ２１０に通じる導管２１０に接続する位置に遮断弁２３６を位置決めすることにより、必要に応じて、再循環を回避してもよい。
【００３４】
再循環絞り弁２２８を、流入側圧力計２０６と連結してもよい。流入側圧力計２０６を再循環絞り弁２０８と連結することにより、流入側圧力計２０６で測定される圧力に基づいて、再循環絞り弁２２８を開放する程度を制御することができる。従って、再循環させられるガスの量は、流入側圧力計２０６で測定される圧力の関数である。一実施形態において、流入側圧力計２０６で測定される圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒである。別の実施形態において、流入側圧力計２０６で測定される圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒである。処理チャンバ２１２への処理ガスの所望の質量流量は、制御することができる。処理チャンバ２１２への所望の質量流量が一度決定されたら、新鮮で再循環させていない処理ガスと再循環させられた処理ガスの量の合計流量が、チャンバ２１２への所望の質量流量に等しくなるようにと、新鮮で再循環させていない処理ガスの質量流量を設定して、再循環させた処理ガスの量を、この新鮮で再循環させていない処理ガスの関数として調節することができる。
【００３５】
再循環させた処理ガスは、遠隔プラズマ源２０２と処理チャンバ２１２との間の位置で、新鮮で再循環させていない処理ガスに合流することができる。遠隔プラズマ源２０２を過ぎた地点で再循環させた処理ガスを供給することにより、再循環ガスの存在によって生じ得る、流入導管２１０に沿った堆積を軽減することができる。加えて、遠隔プラズマ源２０２で発生したプラズマにより、再循環ガスの存在により流入導管２１０内で形成され得る堆積物を洗浄することができる。
【００３６】
図６は、希釈ガス再循環システム６００の別の実施形態を示す図である。ガスパネル６０８からの処理ガスは、導管６０４、６１０を通して処理チャンバ６１２に供給することができる。処理ガスのプラズマは、ガスパネル６０８と処理チャンバ６１２との間に位置決めされた遠隔プラズマ源６０２内で打つことができる。処理チャンバ６１２は、機械式バッキングポンプ（図示せず）によって排出してよい。処理チャンバ６１２と機械式バッキングポンプとの間に位置決めされた１つ以上の増圧装置６１８により、処理チャンバ６１２の排気を補助してもよい。一実施形態において、増圧装置６１８は、ルーツブロアである。別の実施形態において、増圧装置６１８は、機械式ポンプである。加えて、増圧装置６１８は、処理チャンバ６１２に戻る導管６３２に沿って位置決めしてもよい。処理ガスは、導管６１６、６２０、６３６を通って処理チャンバ６１２から機械式バッキングポンプへと排出することができる。排気側圧力計６２２により、導管６２０内の圧力を測定することができる。
【００３７】
チャンバ圧力計６３８により、処理チャンバ６１２内の圧力を測定してもよい。チャンバ絞り弁６１４を開放及び閉鎖することにより、処理チャンバ６１２から排気する処理ガスの量を制御することができる。チャンバ絞り弁６１４を開放する程度は、チャンバ圧力計６３８で測定される圧力の関数である。チャンバ圧力計６３８及びチャンバ絞り弁６１４は、連結してもよい。一実施形態において、チャンバ圧力計６３８で測定される圧力は、約０．３Ｔｏｒｒ〜約２５Ｔｏｒｒである。別の実施形態において、チャンバ圧力計６３８で測定される圧力は、約０．３Ｔｏｒｒ〜約１５Ｔｏｒｒである。
【００３８】
処理チャンバ６１２から排出された処理ガスの一部は、粒子トラップ／フィルタ６２８を経由して処理チャンバ６１２に再循環させてよい。再循環絞り弁６２４により、機械式バッキングポンプに排出する処理ガスの量及びどのぐらいの量の処理ガスを粒子トラップ／フィルタ６２８に再循環させるかを制御することができる。遮断弁６３０が開放されると、機械式バッキングポンプが粒子トラップ／フィルタ６２８を通して処理ガスを引き寄せる。粒子トラップ／フィルタ６２８を通して引き寄せられた処理ガスの一部を導管６３４を通して機械式バッキングポンプに排出し、一部を導管６３２を通して処理チャンバ６１２に再循環させることができる。再循環／単離弁６２６及び遮断弁６４０を更に設置して開閉することにより、処理チャンバ６１２内へのガスの再循環を許可又は回避してもよい。
【００３９】
再循環絞り弁６２６を、流入導管６０４に沿って位置決めされた流入側圧力計６０６に連結してもよい。流入側圧力計により、処理チャンバ６１２に供給される新鮮で再循環されていない処理ガスの圧力を測定する。流入側圧力計６０６で測定された圧力に基づいて、再循環絞り弁６２６を開放する程度を制御することができる。一実施形態において、流入側圧力計で測定される圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約１００Ｔｏｒｒである。別の実施形態において、流入側圧力計６０６で測定される圧力は、約１Ｔｏｒｒ〜約２０Ｔｏｒｒである。
【００４０】
再循環絞り弁６２４及び流入側圧力計６０６を連結して、処理チャンバ６１２への処理ガスの質量流量を制御してもよい。一実施形態において、チャンバ６１２への処理ガスの所望の質量流量は、前もって定められる。既定の質量流量に基づいて、新鮮で再循環させていない処理ガスの質量流量を、一定又は所望の流量に設定することができる。次に、処理チャンバ６１２に供給される新鮮で再循環させていない処理ガスと再循環させた処理ガスとをあわせたものが、チャンバ６１２に送られる処理ガス全体の既定された所望の質量流量に等しくなるように、再循環させた処理ガスの量を、流入側圧力計６０６で測定される新鮮で再循環させていない処理ガスの圧力の関数として制御することができる。
【００４１】
（操作）
上述のＰＥＣＶＤシステムは、太陽電池パネル基板等の基板上に膜を堆積するために使用することができる。このような膜は、ＰＩＮ型構造を形成するために堆積されるｐドープシリコン層（Ｐ型）、ｎドープシリコン層（Ｎ型）又は真性シリコン層（Ｉ型）等のシリコン含有膜を含んでいてよい。シリコン含有膜は、非晶質シリコン、微結晶シリコン又はポリシリコンであってよい。再循環システムの操作を図２を参照しながら説明するが、図６に図示の再循環システムも同等に適用可能であることを理解すべきである。
【００４２】
始動時、再循環システムはまだ運転されておらず、再循環絞り弁２２８は、完全に開放されており、全ての処理ガスが機械式バッキングポンプ２３２に排出される。新鮮な処理ガスをガス供給源２０８から遠隔プラズマ源２０２へと、導管２０４を介して供給することができる。この新鮮な処理ガスは、堆積ガス、不活性ガス及び希釈ガス（水素ガス等）を含んでいてよい。ガスは、複数の別々の導管２０４を介して遠隔プラズマ源２０２に供給しても、一本の導管２０４を介して供給してもよい。一実施形態において、堆積ガスは処理チャンバ２１２に直接的に送られ、希釈ガス及び不活性ガスは、遠隔プラズマ源２０２に直接的に供給される。
【００４３】
流入側圧力計２０６により、遠隔プラズマ源２０２に供給される新鮮な処理ガスの量を測定する及び制御する。遠隔プラズマ源２０２内でプラズマが打たれた後、処理ガスは、堆積が発生し得る処理チャンバ２１２へと進む。処理ガスは、一度使用されると、導管２１６を通って、機械式バッキングポンプ２３２によって処理チャンバ２１２から排出される。チャンバ圧力計２３４により処理チャンバ２１２内の圧力を測定する。処理チャンバ２１２内の適正な圧力を維持するために、チャンバ圧力計２３４で測定される圧力に基づいて、チャンバ絞り弁２１４を開閉することができる。１つ以上の増圧装置２１８を、処理チャンバ２１２とバッキングポンプ２３２との間に位置決めしてもよい。
【００４４】
次に、使用済みの処理ガスは粒子トラップ／フィルタ２２４を流れ、粒子はガスから除去される。処理開始時には、再循環絞り弁２２８を完全に開放して、処理チャンバ２１２から排出された処理ガス全てを、システムから排出してもよい。しかしながら、処理が進行して所望のチャンバ圧が達成される及び維持されるに従って、処理ガスの再循環を開始してもよく、再循環絞り弁２２８を部分的又は完全に閉鎖することができる。再循環絞り弁２２８を開放する又は閉じる程度は、流入側圧力計２０６で測定される圧力の関数である。
【００４５】
再循環絞り弁２２８が閉じられるにつれ、所望の量の処理ガスが処理チャンバ２１２に加えられるようにと、遠隔プラズマ源２０２に供給される新鮮で再循環させていない処理ガスの量も対応して低下させられる。流入側圧力計２０６で測定される新鮮で再循環させていない処理ガスの量が低下するにつれ、十分な量の処理ガスが処理チャンバ２１２に再循環させられて所望の処理チャンバ圧力が維持されるようにと、再循環絞り弁２２８が閉じられる。一実施形態において、再循環絞り弁２０８は閉じられ、全処理ガスが再循環させられる。
【００４６】
処理チャンバ２１２に供給される処理ガス混合物は、シラン系ガス及び水素ガスを含んでいてよい。シラン系ガスの適切な例は、以下に限定されるものではないが、モノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）、四塩化ケイ素（ＳｉＣｌ４）及びジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等を含む。シラン系ガスとＨ２ガスとのガス比を維持してガス混合物の反応挙動を制御し、所望の割合の結晶化を行ってもよい。真性微結晶膜の場合、結晶化の度合いは、約２０％〜約８０％であってよい。一実施形態において、シラン系ガスのＨ２に対する比は、約１：２０〜約１：２００である。別の実施形態において、比は約１：８０〜約１：１２０である。別の実施形態において、比は、約１：１００である。不活性ガスを処理チャンバ２１２に供給することもできる。不活性ガスは、Ａｒ、Ｈｅ、Ｘｅ等を含んでいてよい。不活性ガスは、不活性ガスとＨ２ガスとの流量比約１：１０〜約２：１で供給することができる。
【００４７】
真性微結晶シリコン層を堆積する前に、上述したようなシラン系ガス及びＨ２ガスを用いて、真性微結晶シリコンの薄シード層を堆積してもよい。ガス混合物は、約１：１００〜約１：２００００のシラン系ガス：Ｈ２比を有していてよい。一実施形態において、比は、約１：２００〜約１：１０００である。別の実施形態において、比は約１：５００である。
【００４８】
（粒子トラップ／フィルタ）
図３は、粒子トラップ／フィルタ３００の一実施形態を示す概略図である。粒子トラップ／フィルタ３００は、ガス流入口３１０及びガス流出口３１２と連通している内部容積を有するハウジング３０２並びにハウジング３０２内に取り付けられたフィルタ媒体３０４を備えている。ハウジング３０２は、アルミニウム又は他の適合可能な材料から作製することができる。一実施形態において、ハウジング３０２は、ステンレススチールを含む。ハウジング３０２内にフィルタ媒体３０４を取り付けることにより、ハウジングの内部容積は、実質的にフィルタ媒体３０４によって取り囲まれた内側容積３２０と、実質的に内側容積３２０を取り囲んでいる外側容積３１８とに分割される。ガス流方向３１４によって示されるように、処理ガスは、ガス流入口３１０を介してハウジング３０２に進入し、外側容積３１８からフィルタ媒体３０４を通過して内側容積３２０へと流れ、次にガス流出口３１２から粒子トラップ／フィルタ３００を退出する。
【００４９】
フィルタ媒体３０４は、ニッケル、ステンレススチール、プラズマ（フッ素系洗浄ガス等）で洗浄可能なその他の適合可能な合金又はこれらの組み合わせから形成してもよい。一実施形態において、フィルタ媒体３０４は、３１６ステンレススチールを含む。フィルタ媒体３０４は、約２０％〜約３０％の開口面積を有していてよい。一実施形態において、洗浄ガスは、ＳＦ６、ＮＦ３又はＦ２を含んでいる。フィルタ媒体３０４には、外側容積３１８から内側容積３２０への処理ガスの流れ３１４を許容する一方で、処理ガス中に存在している粒子の通過を阻止するように適切にサイズ設定された孔３０６を設けてよい。一実施形態において、フィルタ媒体３０４は、特定のガスによる媒体の通過は許容するが異なるガスの媒体の通過は防止するガス選択性透過膜を備えている。捕捉される粒子のサイズは、孔３０６の構成に依存しており、一実施形態において、約１ミクロンの面積を有している。更に、フィルタ媒体３０４の片面は、拡散接合又は溶接によってフィルタ媒体３０４に取り付けられ得る熱交換回路３０８を含む。一実施形態において、熱交換回路３０８は、フィルタ媒体３０４と同じ材料から形成される。外部供給源３１６から供給される冷却又は加熱流体を循環させて、フィルタ媒体３０４の温度状態を制御してもよい。より具体的には、粒子トラップ／フィルタ３００がフィルタリング・モードで運転中に、水等の冷却剤又はその他の適当な冷却流体を熱交換回路３０８に流してもい。処理ガスが冷却されたフィルタ媒体３０４を流れるにつれ、粒子は効果的に捕捉され、処理ガス内に存在しているポンプオイル蒸気は凝縮されてフィルタ媒体３０４の表面で捕捉される。
【００５０】
図３に図示されるように、粒子トラップ／フィルタ３００の一実施形態は、再循環処理ガスから汚染物質を捕捉するための、熱交換回路３０８によって冷却可能なフィルタ媒体３０４を有している。特に、再循環処理ガス中に気相として存在し得る油系物質を、冷却したフィルタ媒体３０４により凝縮し、捕捉することが可能である。
【００５１】
粒子トラップ／フィルタ３００を洗浄するために、プラズマ及び／又は洗浄ガス（ＳＦ６、ＮＦ３又はＦ２を含む）をガス流入口３１０からハウジング３０２内に流して、ハウジング３０２内及びフィルタ媒体３０４上に蓄積された残留物をエッチングしてもよい。プラズマ及び洗浄ガスを、粒子トラップ／フィルタ３００に流しながら熱交換回路３０８に加熱流体も循環させて、フィルタ媒体３０４の温度を上昇させることができ、粒子トラップ／フィルタ３００内で捕捉された特定の残留物（凝縮された油及びシリコンアンモニウムヘキサフルオライド等）を、代わりに蒸発及び昇華により除去してもよい。
【００５２】
一実施形態において、プラズマ及び洗浄ガスは、図２に図示の遠隔プラズマ源２０２及びガスパネル２０８により発生させられる。このため、プラズマ及び洗浄ガスが再循環システムを下流に向かって流れるに従って、粒子トラップ／フィルタ２２４を簡単に洗浄することが可能である。従って、粒子トラップ／フィルタ２２４を、フィルタ要素を交換する必要なく、定期的に洗浄することができる。
【００５３】
図４は、粒子トラップ／フィルタ４００の別の実施形態である。図３に図示の実施形態と同様に、粒子トラップ／フィルタ４００は、ハウジング４０２と、ハウジング４０２の内部容積を内側容積４１８と、内側容積を取り囲む外側容積４２０に分割する、孔４０６を備えたフィルタ媒体４０４と、外部供給源４１６に連結された熱交換回路４０８を含む。この粒子トラップ／フィルタ４００は、図３の実施形態とは、内側容積４１８がガス流入口４１０と連通し、外側容積４２０がガス流出口４１２と連通している点で異なっている。ガス流方向４１４によって示されるように、処理ガスは、ガス流入口４１０を介してハウジング４０２に進入し、内側容積４１８からフィルタ媒体４０４を通過して外側容積４２０へと流れ、次にガス流出口４１２から粒子トラップ／フィルタ４００を退出する。フィルタ媒体４０４の片面は、拡散接合又は溶接によってフィルタ媒体４０４に取り付けられ得る熱交換回路４０８を含む。一実施形態において、熱交換回路４０８は、フィルタ媒体４０４と同じ材料から形成される。
【００５４】
図５は、粒子トラップ／フィルタ５００の別の実施形態を示している。粒子トラップ／フィルタ５００は、ガス流入口５１０及びガス流出口５１２と連通している内部容積を有しているハウジング５０２を備えている。明確にするために、ハウジングを開けて透視図とした。ハウジング５０２の内部容積には、複数の粒子トラップ／フィルタユニット５０４が集合している。各粒子トラップ／フィルタユニット５０４の構成は、図３に図示の粒子トラップ／フィルタ３００又は図４に図示の粒子トラップ／フィルタ４００のいずれかと同様であってよい。ガス流は、ガス流入口５１０を介してハウジングに進入し、各粒子トラップ／フィルタユニット５０４を流れ、ガス流出口５１２から退出する。個々の粒子トラップ／フィルタ５０４内の熱交換回路は、拡散接合又は溶接によって、フィルタ媒体に取り付けることができる。一実施形態において、熱交換回路は、フィルタ媒体と同じ材料から形成されている。
【００５５】
処理チャンバ及び再循環システムとが効果的に運転されるように、次の堆積作業との合間に洗浄作業を定期的に実行してもよい。洗浄作業について、図２及び図３を参照しながら以下にて説明するが、図４に図示のシステムも同等に適用可能であることを理解すべきである。
【００５６】
洗浄作業の始動時、遮断弁２３８を閉鎖し、再循環絞り弁２２８を開放する。次に、ガス供給源２０８は、ＳＦ６、ＮＦ３又はＦ２を含む洗浄ガスを供給し、洗浄ガスは導管２０４に沿って、プラズマが打たれる遠隔プラズマ源２０２にまで流れる。次に、洗浄ガスは処理チャンバ２１２を通過し、導管２１６、２２０に沿って粒子トラップ／フィルタ２２４にまで流れ、最後に、導管２３０に沿って排出される。
【００５７】
図３に図示されるように、洗浄ガスが粒子トラップ／フィルタ３００を通過する際、熱交換回路３０８に沿って加熱流体を循環させることにより、粒子トラップ／フィルタ３００内のフィルタ媒体３０４を加熱することもできる。これにより、粒子トラップ／フィルタ３００内に蓄積した残留物を、エッチング、蒸発及び昇華の複合作用によって簡単に除去することが可能である。
【００５８】
上記にて、ガス供給源からの処理ガスを通す１本の導管を用いて本発明を説明してきたが、当然のことながら、それぞれが１つ以上の処理ガスを通し、再循環絞り弁に一括して連結されている流入側圧力計を各自備えた複数の導管を使用することもできる。一実施形態において、希釈ガスは、遠隔プラズマ源へと直接的に、独自の別の導管によって供給される。別の実施形態において、堆積ガスは、ガス供給源からチャンバへと、遠隔プラズマ源を通ることなく、その独自の別の導管を通って供給される。更に別の実施形態において、再循環処理ガスは、新鮮で再循環させていない処理ガスと遠隔プラズマ源と処理チャンバとの間の位置で合流することなく、処理チャンバへと直接的に送られる。
【００５９】
処理ガスを再循環させることにより、新鮮で再循環させていない処理ガスの量を減量してよい。新鮮で再循環させていない処理ガスの使用量を減らすことにより、新鮮で再循環させていない処理ガスにかかる費用が少なくなるため、ＰＥＣＶＤにより基板上に層を堆積するコストが削減される。このため、排出された処理ガスを再循環させることにより、ＰＥＣＶＤ処理を効率的に進められる。加えて、上記の再循環システムは、定期洗浄と完全に両立可能なことから、その操作は、費用効率が良い形で最適なレベルに維持される。
【００６０】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく本発明のその他及び更に別の実施形態を創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【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】
2010504436.tif 000007
【図６】
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【国際調査報告】
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