(57)【要約】【課題】スループットの低下を抑制でき、かつメンテナンスの費用を抑制できる成膜装置を得ること。【解決手段】成膜装置は、被処理物を載置する第１電極と、前記被処理物を加熱する加熱器と、前記第１電極と対向して設けられて、高周波電力が印加されて前記第１電極との間にプラズマを生成する第２電極と、前記第２電極を冷却する冷却器と、前記第１電極、前記加熱器、前記第２電極及び前記冷却器を収納する容器と、前記容器の内部に、前記被処理物の表面に形成される膜の原料ガスを供給する原料供給部と、を含む。【選択図】図１
2016134574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理物を載置する第１電極と、
前記被処理物を加熱する加熱器と、
前記第１電極と対向して設けられて、高周波電力が印加されて前記第１電極との間にプラズマを生成する第２電極と、
前記第２電極を冷却する冷却器と、
前記第１電極、前記加熱器、前記第２電極及び前記冷却器を収納する容器と、
前記容器の内部に、前記被処理物の表面に形成される膜の原料ガスを供給する原料供給部と、
を含むことを特徴とする、成膜装置。
【請求項２】
前記第２電極は、前記膜よりも熱膨張係数が大きいことを特徴とする、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記冷却器は、
前記第２電極に取り付けられて、冷却媒体を流す冷却配管を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
気体を圧縮することにより液化して前記冷却媒体を生成する液化装置と、
前記液化装置によって生成された前記冷却媒体を前記冷却配管に供給する供給装置と、
前記冷却配管を通過した前記冷却媒体を前記容器の外部へ排出する排出通路と、
を有することを特徴とする、請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記容器内のガスを排出する排出装置を有し、
前記加熱器の加熱が停止した後、前記原料供給部から前記容器の内部にガスを供給して断熱膨張させ、かつ前記排出装置は前記原料供給部から供給されたガスを前記容器の内部から排出することを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記冷却器による前記第２電極の冷却と、前記第２電極の冷却の停止とを断続して繰り返すことを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物の表面に膜を形成する成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ（Chemical  Vapor  Deposition：化学気相成長）装置は、特許文献１に記載されてあるように、真空容器と放電のため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１０ｋＨｚから１００ＭＨｚの交流電源とマッチングボックスとを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１３７２１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プラズマＣＶＤ装置を用いて薄膜を成膜する場合、長時間の成膜を行っていると、真空チャンバー内部及び電極表面に膜が付着する。この膜が厚くなると、電極の表面から剥離し、パーティクルという粒子となり、真空チャンバー内部に拡散する可能性がある。そのため、プラズマＣＶＤ装置を構成する電極といった部品は、ある期間が経過すると、その表面に付着した膜状の物質を取り除くメンテナンスが実行される。このメンテナンスは、プラズマＣＶＤ装置のスループットを低下させるので、効率よくメンテナンスを実行し、プラズマＣＶＤ装置の稼働時間を確保することがスループットの向上に必要となる。
【０００５】
特許文献１には、電極板表面及び基板トレイ表面にＡｌよりも融点の高い金属膜を溶射により形成することで、表面粗さＲａが２０μｍから５０μｍの凹凸を形成する。このような構造により、パーティクルの発生を抑制している。ところで、プラズマＣＶＤ装置の電極板及び基板トレイといった部品は、ある使用頻度に達すると交換され、使用済みの部品は洗浄するという運用を行うことが一般的である。特許文献１は、洗浄後、再度金属膜を溶射する必要があるために、メンテナンス費用が高コストとなる可能性がある。
【０００６】
本発明は、スループットの低下を抑制でき、かつメンテナンスの費用を抑制できる成膜装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る、成膜装置は、被処理物を載置する第１電極と、前記被処理物を加熱する加熱器と、前記第１電極と対向して設けられて、高周波電力が印加されて前記第１電極との間にプラズマを生成する第２電極と、前記第２電極を冷却する冷却器と、前記第１電極、前記加熱器、前記第２電極及び前記冷却器を収納する容器と、前記容器の内部に、前記被処理物の表面に形成される膜の原料ガスを供給する原料供給部と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、スループットの低下を抑制でき、かつメンテナンスの費用を抑制できる成膜装置を得ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る成膜装置を示す図
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図
【図３】実施の形態１に係る成膜装置をメンテナンスする際の第２電極の状態を拡大して示す図
【図４】実施の形態１の変形例に係る冷却器の断面を示す図
【図５】実施の形態１の変形例に係る冷却器の断面を示す図
【図６】成膜装置のメンテナンス時における実施の形態２の処理を示すフローチャート
【図７】成膜装置のメンテナンス時に実施の形態２の処理を実行した場合における第２電極の状態を拡大して示す図
【図８】成膜装置のメンテナンス時における実施の形態２の処理の変形例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る成膜装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る成膜装置を示す図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。図１中に矢印Ｄで示される方向は下方、すなわち鉛直方向であり、矢印Ｕで示される方向は上方、すなわち鉛直方向とは反対方向である。
【００１２】
実施の形態１において、成膜装置１００は、ＣＶＤ装置であり、より具体的にはプラズマＣＶＤ装置である。成膜装置１００は、被処理物４を載置する第１電極２と、被処理物４を加熱する加熱器３と、第１電極２と対向して設けられて、高周波電力が印加されて第１電極２との間にプラズマを生成する第２電極５と、第２電極５を冷却する冷却器６と、第１電極２、加熱器３、第２電極５及び冷却器６を収納する容器１と、容器１の内部に、被処理物４の表面４Ｓに形成される膜４Ｆの原料ガスを供給する原料供給部１３と、を含む。
【００１３】
被処理物４は、太陽電池セルの基板であるが、これに限定されない。実施の形態１において、成膜装置１００は、太陽電池セルの基板である被処理物４の表面４Ｓに、窒化シリコン薄膜を反射防止膜として形成する。このように、実施の形態１において、被処理物４の表面４Ｓに形成される膜４Ｆは、窒化シリコン薄膜であるが、これに限定されない。膜４Ｆは、被処理物４の種類によって適宜変更される。
【００１４】
実施の形態１において、容器１は、真空チャンバーである。容器１は、成膜時において、容器１の内部１ＩＮのガスを排出する排出装置である真空ポンプ１４によって、内部１ＩＮの気体が外部に放出されることで、内部１ＩＮが大気圧よりも低い状態に保たれる。真空ポンプ１４は、その吸引口１４Ｉが、弁装置１６を介して容器１と接続されている。弁装置１６が開かれると、真空ポンプ１４の吸引口１４Ｉと容器１の内部１ＩＮとが接続される。この状態で真空ポンプ１４が動作すると、容器１の内部１ＩＮの気体が外部に排出されて、容器１の内部１ＩＮの圧力が低下する。容器１の内部１ＩＮの圧力が成膜に必要な大きさになると、成膜装置１００は被処理物４の表面４Ｓに膜４Ｆを成膜する。
【００１５】
第１電極２は、平板状の導電体である。第１電極２は、容器１の内部１ＩＮに設けられて、上方Ｕの表面に被処理物４を載置して支持する。第１電極２は、基板ホルダーとも称される。第１電極２は、容器１の導電体の部分に接続される。容器１の導電体の部分は、ＧＮＤに接続されるので、第１電極２は、容器１を介してＧＮＤに接続される。第１電極２の下方Ｄには、加熱器３が設けられる。加熱器３の種類は問わないが、成膜装置１００は、容器１内で真空に近い状態で被処理物４の表面４Ｓに成膜するため、加熱器３は、輻射によって第１電極２を加熱することが好ましい。
【００１６】
第１電極２に載置された被処理物４の温度を成膜時に一定に保つため、少なくとも成膜時に、加熱器３は温度制御される。加熱器３の温度制御のために、第１電極２には温度センサ１７が取り付けられている。実施の形態１においては、温度センサ１７によって検出された温度を用いて加熱器３の温度制御が実行される。実施の形態１において、加熱器３は制御装置２０によって温度制御されるが、加熱器３の温度制御は制御装置２０によるものに限定されない。加熱器３は、オペレータの操作によって温度制御されてもよい。
【００１７】
第２電極５は、平板状の導電体である。実施の形態１において、第２電極５は、被処理物４の表面４Ｓに形成される膜４Ｆよりも熱膨張係数が大きい材料で形成されている。このような材料は、ステンレスが挙げられるが、第２電極５に使用される材料はステンレスに限定されるものではなく、チタン又はチタン合金が使用されてもよい。第２電極５には、温度センサ１８が設けられている。温度センサ１８は、第２電極５の温度を検出して第２電極５の冷却を停止するタイミングを判断するために用いられる。第２電極５には、温度センサ１８が必ずしも設けられなくてもよい。
【００１８】
実施の形態１において、第２電極５は、図２に示されるように、板面と直交する方向から見たときの形状が長方形であるが、第２電極５の形状はこれに限定されない。第２電極５は、容器１の内部１ＩＮ内の、第１電極２よりも上方Ｕ側であって、第１電極２と対向する部分に設けられる。このように、第２電極５は容器１の上方Ｕに設けられ、第１電極２は容器１の下方Ｄに配置される。実施の形態１において、平板状の第１電極２と、同じく平板状の第２電極５とは、互いの板面が平行になっている。第２電極５は、電源装置１１と電気的に接続されている。実施の形態１において、電源装置１１は、少なくとも成膜時に、高周波電力を第２電極５に印加する。実施の形態１において、高周波電力は、１０ｋＨｚから１００ＭＨｚの交流電力である。
【００１９】
図１及び図２に示されるように、第２電極５は、貫通孔５Ｈを有する。貫通孔５Ｈは、平板状の第２電極５の厚み方向に向かって貫通する。実施の形態１において、貫通孔５Ｈは、貫通方向から見た形状が長方形のスリットであるが、貫通孔５Ｈはこのようなものに限定されず、貫通方向から見た形状が円形、三角形、正方形又は菱形であってもよい。また、実施の形態１において、第２電極５は複数の貫通孔５Ｈを有するが、単数であってもよい。実施の形態１において、貫通孔５Ｈは、長手方向が第２電極５の短手方向に沿って配置される。複数の貫通孔５Ｈは、第２電極５の長手方向に沿って並べられている。
【００２０】
冷却器６は、図１に示されるように、第２電極５の第１電極２と対向する面５ＳＰの裏面５ＲＰに取り付けられている。冷却器６は、図２に示されるように、入口管６ＨＩ、出口管６ＨＥ、入口管６ＨＩと出口管６ＨＥとを接続する複数の配管６Ｐを備える。入口管６ＨＩ、出口管６ＨＥ及び複数の配管６Ｐは、第２電極５に取り付けられて、冷却媒体を流す冷却配管である。入口管６ＨＩには冷却媒体の入口６Ｉが設けられ、出口管６ＨＥには冷却媒体の出口６Ｅが設けられる。実施の形態１において、冷却媒体は液化された炭酸ガスである。以下において、液化された炭酸ガスを、適宜液化炭酸ガスと称する。冷却媒体は、液化炭酸ガスに限定されるものではなく、冷却された気体又は液体であってもよい。冷却媒体に液化された気体が用いられる場合、気体の種類は特に限定はされないが、不活性ガスであることがより好ましい。
【００２１】
入口管６ＨＩ、出口管６ＨＥ及び複数の配管６Ｐは、第２電極５が有する複数の貫通孔５Ｈと重ならない位置に設けられる。具体的には、入口管６ＨＩ及び出口管６ＨＥは、複数の貫通孔５Ｈが設けられる領域の外側に設けられる。実施の形態１において、入口管６ＨＩ及び出口管６ＨＥは直管であり、第２電極５の長手方向に沿って設けられる。配管６Ｐは、隣接する貫通孔５Ｈの間に設けられる。実施の形態１において、配管６Ｐは直管である。複数の配管６Ｐは、貫通孔５Ｈの長手方向、すなわち第２電極５の短手方向に沿って配置されて、入口管６ＨＩと出口管６ＨＥとを接続している。
【００２２】
実施の形態１において、第２電極５の長手方向の両側に設けられた貫通孔５Ｈの外側に配管６Ｐは設けられていない。冷却器６は、このような構造には限定されない。冷却器６は、第２電極５の長手方向の最も外側に配置された貫通孔５Ｈの外側まで延長された入口管６ＨＩと出口管６ＨＥとが、第２電極５の長手方向の両側に設けられた貫通孔５Ｈの外側に設けられた配管６Ｐによって接続されてもよい。
【００２３】
入口管６ＨＩの入口６Ｉには、図１に示される冷却媒体の供給通路７ＰＤが接続される。出口管６ＨＥの出口６Ｅには、図１に示される冷却媒体の排出通路１２Ｐが接続される。供給通路７ＰＤは、冷却媒体の供給系統７に含まれ、排出通路１２Ｐは冷却媒体の排出系統１２に含まれる。次に、冷却媒体の供給系統７について説明する。
【００２４】
冷却媒体の供給系統７は、タンク７Ｂと、圧縮機８と、供給通路７ＰＡ，７ＰＢと、弁装置７Ｖと、供給通路７ＰＣと、ポンプ９と、供給通路７ＰＤとを含む。タンク７Ｂは、冷却媒体である液化した炭酸ガスを気体、すなわち炭酸ガスの状態で溜める。圧縮機８は、気体を圧縮することにより液化して冷却媒体を生成する液化装置である。実施の形態１において、圧縮機８は、タンク７Ｂの炭酸ガスを圧縮して液化させることにより、冷却媒体である液化炭酸ガスを生成する。供給通路７ＰＡ，７ＰＢは、タンク７Ｂから送り出された炭酸ガスを、圧縮機８に導く。供給通路７ＰＡは、タンク７Ｂと弁装置７Ｖとを接続し、供給通路７ＰＢは、弁装置７Ｖと圧縮機８とを接続する。
【００２５】
弁装置７Ｖは、供給通路７ＰＡと供給通路７ＰＢとの間に設けられて、タンク７Ｂから圧縮機８への炭酸ガスの供給と停止とを切り替える。供給通路７ＰＣは、圧縮機８とポンプ９とを接続して、圧縮機８によって液化された炭酸ガス、すなわち液化炭酸ガスをポンプ９に導く。ポンプ９は、液化装置である圧縮機８によって生成された冷却媒体を冷却配管である冷却器６に供給する供給装置である。実施の形態１において、ポンプ９は、圧縮機８によって生成された液化炭酸ガスを供給通路７ＰＤに送り出すことにより、供給通路７ＰＤに接続された冷却器６に液化炭酸ガスを供給する。
【００２６】
供給通路７ＰＤは、ポンプ９から送り出された、液化炭酸ガスを冷却器６に導く。冷却器６に流入した液化炭酸ガスは、冷却器６を流れる過程で第２電極５を冷却した後、排出通路１２Ｐから排出される。次に、冷却媒体の排出系統１２について説明する。
【００２７】
冷却媒体の排出系統１２は、排出通路１２Ｐと、回収タンク１２Ｂとを含む。排出通路１２Ｐは、冷却配管である冷却器６を通過した冷却媒体を、容器１の外部へ排出する。回収タンク１２Ｂは、排出通路１２Ｐの排出口１２ＰＥと接続されており、排出通路１２Ｐを介して冷却器６からの冷却媒体を回収する。排出系統１２が、第２電極５を冷却した冷却媒体を冷却器６から回収することにより、冷却器６内の冷却媒体は、常時新しい冷却媒体に置き換えられる。
【００２８】
回収タンク１２Ｂは、冷却器６からの冷却媒体を、液相、気相又は液相と気相との二相の状態で溜めておく。回収タンク１２Ｂ内の冷却媒体は、供給系統７のタンク７Ｂに戻されてもよい。また、供給系統７のタンク７Ｂが回収タンク１２Ｂと兼用されてもよい。次に、原料供給部１３について説明する。
【００２９】
原料供給部１３は、被処理物４の表面４Ｓに形成される膜４Ｆの原料ガスを供給する。実施の形態１において、原料供給部１３は、原料ガスを放出する放出口１３Ｈを備えている。放出口１３Ｈの形状及び個数は実施の形態１の形態に限定されるものではない。原料供給部１３は、第２電極５の第１電極２と対向する面５ＳＰの裏面５ＲＰ側に設けられている。原料供給部１３は、原料供給系統１５から供給される原料ガスを放出口１３Ｈから放出することにより、第２電極５の裏面５ＲＰ側から容器１の内部１ＩＮに供給する。放出口１３Ｈから放出された原料ガスは、第２電極５の貫通孔５Ｈから、第２電極５と第１電極２との間に供給される。
【００３０】
図２に示されるように、成膜装置１００は、複数の原料供給部１３を備えている。複数の原料供給部１３は、第２電極５の長手方向及び短手方向にそれぞれ３個ずつ、計９個が配置されている。原料供給部１３の数及び配置は、実施の形態１のものに限定されない。複数の原料供給部１３は、図１に示されるように、第２電極５の裏面５ＲＰ側に設けられたカバー５Ｃと第２電極５との間に設けられている。このようにすることで、原料供給部１３から放出された原料ガスは、確実に第２電極５の貫通孔５Ｈから第２電極５と第１電極２との間に供給される。
【００３１】
複数の原料供給部１３は、原料分配通路１０で接続されている。原料供給系統１５から１つの原料供給部１３に原料ガスが供給されると、原料分配通路１０を介してすべての原料供給部１３に原料ガスが供給される。実施の形態１では、図２に示される複数の原料供給部１３のうち、中央に配置された原料供給部１３Ｃに原料ガスが供給される。そして、原料ガスは、原料供給部１３Ｃから原料分配通路１０を介して他の原料供給部１３に供給される。
【００３２】
原料供給系統１５は、原料タンク１５Ｂと、原料供給通路１５Ｐと、弁装置１５Ｖと、原料供給装置であるポンプ１５Ｆとを含む。原料タンク１５Ｂは、原料ガスを溜める。原料供給通路１５Ｐは、原料タンク１５Ｂと複数の原料供給部１３のうちの１つ、実施の形態１では図２に示される原料供給部１３Ｃとを接続する。弁装置１５Ｖは、原料供給通路１５Ｐに設けられて、原料供給部１３への原料ガスの供給と遮断とを切り替える。ポンプ１５Ｆは、原料供給通路１５Ｐの弁装置１５Ｖと原料供給部１３との間に設けられて、原料タンク１５Ｂの原料ガスを原料供給部１３に供給する。
【００３３】
膜４Ｆとして窒化シリコン薄膜を成膜する場合、原料ガスには、シラン（ＳｉＨ４）、アンモニア（ＮＨ３）及び窒素（Ｎ２）が用いられる。原料ガスは、膜４Ｆの種類によって適宜変更される。成膜装置１００が被処理物４の表面４Ｓに膜４Ｆを形成する場合、加熱器３により第１電極２を加熱するとともに第１電極２の温度を一定に保ち、真空ポンプ１４により容器１内の圧力を予め定められた大きさに保つ。そして、電源装置１１は第２電極５に高周波電力を印加し、原料供給部１３は原料ガスを第２電極５と第１電極２との間に供給する。すると、第２電極５と第１電極２との間に高周波電界が印加されて、第２電極５と第１電極２との間にプラズマ放電が発生する。発生したプラズマが原料ガスに作用することにより得られた反応生成物が、被処理物４の表面４Ｓに堆積することで、膜４Ｆが形成される。
【００３４】
実施の形態１において、成膜装置１００は、制御装置２０によって制御される。制御装置２０は、成膜装置１００の加熱器３、圧縮機８、ポンプ９，１５Ｆ、電源装置１１、弁装置７Ｖ，１５Ｖ，１６、真空ポンプ１４を制御する。制御装置２０は、処理部２１と、記憶部２２と、入出力部２３とを備える。実施の形態１において、処理部２１はＣＰＵ（Central  Processing  Unit）である。記憶部２２はＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）又はこれらの組み合わせである。入出力部２３は、加熱器３、圧縮機８、ポンプ９，１５Ｆ、電源装置１１、弁装置７Ｖ，１５Ｖ，１６、真空ポンプ１４及び温度センサ１７，１８が接続されており、処理部２１とこれらの機器類とのインターフェースとして機能する。
【００３５】
処理部２１は、成膜装置１００を制御するためのコンピュータプログラムを記憶部２２から読み出して実行することにより、成膜装置１００を制御する。この他にも、制御装置２０は、成膜装置１００を制御するためのシステムＩＣ（Integral  Circuit）及び制御回路によって構成されていてもよい。
【００３６】
図３は、実施の形態１に係る成膜装置をメンテナンスする際の第２電極の状態を拡大して示す図である。成膜装置１００を用いて膜４Ｆを成膜する場合、長時間の稼働によって容器１の内部１ＩＮ及び第２電極５の第１電極５と対向する面５ＳＰに膜ＦＭが付着する。以下において、第２電極５の第１電極５と対向する面５ＳＰを、適宜表面５ＳＰと称する。第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜４Ｆが厚くなると、膜ＦＭは第２電極５の表面５ＳＰから剥離し、パーティクルという粒子となり、容器１の内部１ＩＮに拡散する可能性がある。
【００３７】
パーティクルの発生原因としては、第２電極５の表面５ＳＰの温度変化により、第２電極５自身と、表面５ＳＰに付着している膜ＦＭとの膨張率の違いにより、膜ＦＭに応力Ｐｆが発生することが考えられる。例えば、第１電極２が容器１の内部１ＩＮに存在する場合は、第１電極２からの輻射熱で、第２電極５の表面５ＳＰの温度は高くなる。第１電極２が容器１の内部１ＩＮから搬出されると、輻射熱の影響が小さくなり、第２電極５の表面５ＳＰの温度は低くなる。このように、容器１の内部１ＩＮの環境が変化することにより、第２電極５の表面５ＳＰには温度変化が生じ、パーティクルの発生原因になると考えられる。
【００３８】
被処理物４の表面４Ｓに膜４Ｆが高温で成膜された後、第２電極５の温度を低下させると、第２電極５の収縮量の方が、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭの収縮量よりも大きくなる。このため、第２電極５と膜ＦＭとの間にはせん断応力が発生するとともに、膜ＦＭには圧縮応力Ｐｆが発生するので、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭが剥がれ落ちる。
【００３９】
成膜装置１００のメンテナンス時に第２電極５を自然冷却する場合、容器１の内部１ＩＮに流れる窒素によって冷却されることになるため、第２電極５の温度と、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭの温度とを比較すると、両者は同程度か、第２電極５の温度よりも膜ＦＭの温度が低くなる。
【００４０】
成膜装置１００は、第２電極５の表面５ＳＰの裏面５ＲＰに、第２電極５の表面５ＳＰを急冷するための冷却器６を有している。成膜装置１００がメンテナンスされる場合、成膜装置１００はメンテナンス周期に至るまで使用された後、すべての加熱器３による加熱が停止されて降温する。この際に、制御装置２０は、図１に示される冷却媒体の供給系統７を制御して第２電極５の裏面５ＲＰに設けられた冷却器６に冷却媒体を供給し、第２電極５を急冷する。すると、第２電極５の表面５ＳＰには大きな温度変化が形成される。第２電極５の表面５ＳＰに発生する温度変化が大きいほど、第２電極５は図３に示される矢印Ｐｐの方向に大きく収縮するため、第２電極５の表面５ＳＰに付着している膜ＦＭには大きな圧縮応力Ｐｆが作用する。このため、膜ＦＭが表面５ＳＰから剥がれやすくなり、第２電極５から効率よく膜ＦＭを剥がし落とすことが可能となる。
【００４１】
前述したように、成膜装置１００は、メンテナンス時において、冷却器６を用いて第２電極５を冷却するので、第２電極５の温度を膜ＦＭの温度よりも低くすることができる。このため、第２電極５の収縮量と膜ＦＭの収縮量との差を大きくすることができるので、膜ＦＭには圧縮応力Ｐｆを発生させ、第２電極５と膜ＦＭとの間にはせん断応力を発生させることができる。その結果、成膜装置１００は、第２電極５の表面５ＳＰから効率よく膜ＦＭを剥がし落とすことができるので、第２電極５を効率よくクリーニングすることができる。その結果、成膜装置１００は、メンテナンスの時間が短縮される。また、成膜装置１００は、パーティクルの発生が抑えられるので、第２電極５をメンテナンスするまでの期間が長くなる。その結果、成膜装置１００は、頻繁にメンテナンスをされる必要がなくなるので、スループットの低下が抑制される。
【００４２】
このように、成膜装置１００は、効率的なメンテナンスが実現されるので、パーティクルの抑制及びスループットの向上を実現できる。また、成膜装置１００は、メンテナンス後に、第２電極５に金属膜を被覆する必要はないので、スループットの低下が抑制されるとともに、メンテナンス費用も抑制される。さらに、成膜装置１００は、第２電極５の表面５ＳＰから膜ＦＭを確実に取り除くことができるので、パーティクルの発生が抑制される。このため、被処理物４にパーティクルが付着する可能性を低減して、被処理物４の特性の低下が引き起こされる可能性を極めて低くすることができる。
【００４３】
実施の形態１において、第２電極５は、被処理物４の表面４Ｓに形成される膜４Ｆよりも熱膨張係数が大きい材料、具体的にはステンレスで形成される。第２電極５にＳＵＳ３０４を用い、成膜装置１００によって被処理物４の表面４Ｓに窒化シリコンの膜４Ｆが形成される場合を考える。この場合、ＳＵＳ３０４の熱膨張係数は１８×１０−６／℃前後であるのに対し、窒化シリコンの熱膨張係数は３×１０−６／℃前後である。このため、成膜装置１００のメンテナンス時において、冷却器６に冷却媒体を供給して第２電極５を急冷すると、第２電極５の収縮量と第２電極５の表面５ＳＰに付着している膜ＦＭとの収縮量との差をより大きくすることができる。その結果、成膜装置１００は、第２電極５と膜ＦＭとの間のせん断応力及び膜ＦＭの圧縮応力Ｐｆをより大きくすることができるので、第２電極５の表面５ＳＰから効率よく膜ＦＭを剥がし落とすことができる。
【００４４】
成膜装置１００は、メンテナンス時において、加熱器３の加熱が停止した後、原料供給部１３から容器１の内部１ＩＮにガス、具体的には原料ガスの少なくとも一部、さらに具体的には窒素ガスを供給して断熱膨張させる。このとき、真空ポンプ１４は、原料供給部１３から供給されたガスを容器１の内部１ＩＮから排出する。このようにすると、断熱膨張したガスによっても第２電極５が冷却されるので、第２電極５の収縮量と第２電極５の表面５ＳＰに付着している膜ＦＭとの収縮量との差をさらに大きくすることができる。その結果、第２電極５の表面５ＳＰからさらに効率よく膜ＦＭが剥がし落とされるので、成膜装置１００のメンテナンスに要する時間がさらに短縮される。
【００４５】
（冷却器の変形例）
図４及び図５は、実施の形態１の変形例に係る冷却器の断面を示す図である。実施の形態１の冷却器６は、入口管６ＨＩ、出口管６ＨＥ及び配管６Ｐの管軸方向と直交する断面の外形状は円形であった。これに対して、変形例の冷却器６ａは、入口管６ＨＩａ、出口管６ＨＥａ及び配管６Ｐａの管軸方向と直交する断面の外形状は、図４に示されるように正方形である。このようにすると、入口管６ＨＩａ、出口管６ＨＥａ及び配管６Ｐａが第２電極５の裏面５ＲＰと接触する面積を大きくすることができるので、より効率よく第２電極５の表面５ＳＰを冷却することができる。
【００４６】
実施の形態１の冷却器６は、図２に示されるように入口管６ＨＩ、出口管６ＨＥ及び配管６Ｐを備えていたが、このようなものに限定されない。図５に示される変形例の冷却器６ｂのように、冷却媒体の入口６Ｉｂから冷却媒体の出口６Ｅｂまでを、複数の曲げ部６Ｂを有する一本の折れ曲がった管で形成されてもよい。また、冷却器６，６ａ，６ｂは、冷却媒体を通過させる冷却配管であったが、冷却器は冷却媒体を用いなくてもよい。このような冷却器としては、ペルチエ素子を利用したものが挙げられる。
【００４７】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１に係る成膜装置１００のメンテナンスをする際に、冷却器６による第２電極５の冷却と、第２電極５の冷却の停止とを断続して繰り返すものである。このようにすることで、容器１の内部１ＩＮ及び第２電極５の温度を制御して、第２電極５に急な温度変化を繰り返し与えることができる。第２電極５の温度変化が大きいほど、第２電極５の表面５ＳＰに付着している膜ＦＭには大きな応力が作用するので、第２電極５から膜ＦＭがより剥がれやすくなる。このため、急な温度変化を第２電極５に繰り返し与えることで、クリーニングの効率を向上させることができる。
【００４８】
実施の形態２において、成膜装置１００をメンテナンスする際には、加熱器３による加熱を停止した後、冷却媒体による第２電極５の冷却と冷却の停止とが繰り返される。このようにすると、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭに作用する応力を短時間で周期的に変動させることができる。すなわち、膜ＦＭが短時間で周期的に伸び縮みするので、膜ＦＭの温度サイクルによる応力変動により、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭを、より効率よく剥がし落とすことができる。
【００４９】
図６は、成膜装置のメンテナンス時における実施の形態２の処理を示すフローチャートである。図７は、成膜装置のメンテナンス時に実施の形態２の処理を実行した場合における第２電極の状態を拡大して示す図である。図１に示される成膜装置１００をメンテナンスするにあたり、制御装置２０は、加熱器３による加熱を停止させるとともに、ステップＳ１０１において、カウント数ｎを０にする。カウント数ｎは、第２電極５の冷却と冷却停止とのサイクル数を計数するために用いられる。ｎは、０以上の整数である。サイクル数は、第２電極５の冷却と冷却停止とをそれぞれ１回ずつ実行した場合を１とする。
【００５０】
ステップＳ１０２において、制御装置２０は、カウント数ｎとカウント数閾値ｎｃとを比較する。カウント数閾値ｎｃは１以上の整数に設定されている。すなわち、実施の形態２においては、第２電極５の冷却と冷却停止とは、少なくとも１回実行される。カウント数ｎがカウント数閾値ｎｃよりも小さい場合、すなわちステップＳ１０２においてＮｏである場合、制御装置２０は、ステップＳ１０３において、第２電極５を冷却する。冷却器６，６ａ，６ｂが用いられる場合、制御装置２０は、図１に示される弁装置７Ｖを開き、圧縮機８及びポンプ９を動作させて、冷却媒体である液化炭酸ガスを冷却器６に供給する。このとき、制御装置２０は、弁装置１５Ｖを開いて窒素ガスを容器１の内部１ＩＮに供給して断熱膨張させるとともに、弁装置１６を開いて真空ポンプ１４を動作させて、容器１の内部１ＩＮから窒素ガスを排出させてもよい。
【００５１】
ステップＳ１０４において、制御装置２０は、第２電極５の冷却を開始してから経過した時間ｔｍ１と、第１時間閾値ｔｍｃ１とを比較する。第１時間閾値ｔｍｃ１は、第２電極５の表面５ＳＰに形成された膜ＦＭに少なくとも応力が発生するまでの時間とすることができる。時間ｔｍ１が第１時間閾値ｔｍｃ１よりも小さい場合、すなわちステップＳ１０４でＮｏである場合、制御装置２０は、ステップＳ１０３及びステップＳ１０４を繰り返す。この場合、第２電極５の冷却が継続される。
【００５２】
時間ｔｍ１が第１時間閾値ｔｍｃ１以上である場合、すなわちステップＳ１０４でＹｅｓである場合、制御装置２０は、ステップＳ１０５に進み、第２電極５の冷却を停止する。冷却器６，６ａ，６ｂが用いられる場合、制御装置２０は、図１に示される弁装置７Ｖを閉じ、圧縮機８及びポンプ９を停止させる。窒素ガスが容器１の内部１ＩＮに供給されている場合、制御装置２０は、弁装置１５Ｖを閉じるとともに、真空ポンプ１４を停止させる。
【００５３】
次に、ステップＳ１０６において、制御装置２０は、第２電極５の冷却を停止してから経過した時間ｔｍ２と、第２時間閾値ｔｍｃ２とを比較する。第２時間閾値ｔｍｃ２は、第２電極５の表面５ＳＰの温度の上昇幅が予め定められた温度以上になるまでの時間とすることができる。時間ｔｍ２が第２時間閾値ｔｍｃ２よりも小さい場合、すなわちステップＳ１０６でＮｏである場合、制御装置２０は、ステップＳ１０５及びステップＳ１０６を繰り返す。この場合、第２電極５の冷却は停止されている。第２電極５の冷却が停止されると、第２電極５は昇温して膨張する。
【００５４】
時間ｔｍ２が第２時間閾値ｔｍｃ２以上である場合、すなわちステップＳ１０６でＹｅｓである場合、制御装置２０は、ステップＳ１０７に進み、カウント数ｎに１を加算して、新たなカウント数ｎとする。次に、制御装置２０は、ステップＳ１０２に戻り、ステップＳ１０２からステップＳ１０６を繰り返す。ステップＳ１０２においてカウント数ｎがカウント数閾値ｎｃ以上である場合、すなわちステップＳ１０２においてＹｅｓである場合、制御装置２０は、成膜装置１００のメンテナンス時における第２電極５の冷却及びその停止の処理を終了する。
【００５５】
第２電極５の冷却が停止されると、図７に示されるように、第２電極５は膨張するので、矢印ＴＮｐに示される方向に伸びる。第２電極５が伸びることにより、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭには引張応力ＴＮｆが作用する。前述したように、第２電極５が冷却されたときには、図３に示されるように、第２電極５の表面５ＳＰに付着した膜ＦＭには圧縮応力Ｐｆが作用する。このように、実施の形態２によれば、第２電極５の冷却と冷却の停止とを繰り返すことにより、第２電極５の収縮と膨張とが繰り返される。その結果、膜ＦＭには圧縮応力Ｐｆと引張応力ＴＮｆとが交互に作用するので、膜ＦＭは第２電極５の表面５ＳＰから剥がれやすくなる。次に、成膜装置１００のメンテナンス時における処理の変形例を説明する。
【００５６】
図８は、成膜装置のメンテナンス時における実施の形態２の処理の変形例を示すフローチャートである。変形例に係る処理のステップＳ２０１からステップＳ２０３は、前述した処理のステップＳ１０１からステップＳ１０３と同一なので、説明を省略する。
【００５７】
ステップＳ２０４において、制御装置２０は、図１に示される温度センサ１８から取得した第２電極５の温度Ｔと、第１温度閾値Ｔｃ１とを比較する。第１温度閾値Ｔｃ１は、第２電極５の表面５ＳＰに形成された膜ＦＭに少なくとも応力が発生するときの温度とすることができる。温度Ｔが第１温度閾値Ｔｃ１よりも大きい場合、すなわちステップＳ２０４でＮｏである場合、制御装置２０は、ステップＳ２０３及びステップＳ２０４を繰り返す。この場合、第２電極５の冷却が継続される。
【００５８】
温度Ｔが第１温度閾値Ｔｃ１以下である場合、すなわちステップＳ２０４でＹｅｓである場合、制御装置２０は、ステップＳ２０５に進み、第２電極５の冷却を停止する。第２電極５の冷却を停止させる処理は、前述したステップＳ１０５と同一なので説明を省略する。次に、ステップＳ２０６において、制御装置２０は、図１に示される温度センサ１８から取得した第２電極５の温度Ｔと、第２温度閾値Ｔｃ２とを比較する。第２温度閾値Ｔｃ２は、第２電極５の表面５ＳＰの温度の上昇幅が予め定められた温度以上になったときの温度とすることができる。温度Ｔが第２温度閾値Ｔｃ２よりも小さい場合、すなわちステップＳ２０６でＮｏである場合、制御装置２０は、ステップＳ２０５及びステップＳ２０６を繰り返す。この場合、第２電極５の冷却は停止されている。
【００５９】
温度Ｔが第２温度閾値Ｔｃ２以上である場合、すなわちステップＳ２０６でＹｅｓである場合、制御装置２０は、ステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０７の処理は、前述したステップＳ１０７と同一なので説明を省略する。次に、制御装置２０は、ステップＳ２０２に戻り、ステップＳ２０２からステップＳ２０６を繰り返す。ステップＳ２０２においてカウント数ｎがカウント数閾値ｎｃ以上である場合、すなわちステップＳ２０２においてＹｅｓである場合、制御装置２０は、成膜装置１００のメンテナンス時における第２電極５の冷却及びその停止の処理を終了する。
【００６０】
変形例の処理は、第２電極５の温度を用いて第２電極５の冷却と停止とを切り替えるので、前述した実施の形態２の処理が奏する作用及び効果に加え、温度センサ１８は必要になるが第２電極５の冷却と停止とを切り替えるタイミングをより正確に決定できるという利点がある。なお、前述した実施の形態２の処理は、温度センサ１８が不要なので、成膜装置１００の構成を簡単にできるという利点もある。
【００６１】
実施の形態２では、制御装置２０が第２電極５の冷却と停止とを切り替えるとしたが、成膜装置１００のオペレータが第２電極５の冷却と停止とを切り替えてもよい。また、実施の形態２では、冷却器６，６ａ，６ｂに冷却媒体を供給して第２電極５を冷却する例を説明したが、冷却器にペルチエ素子を用いた場合も、ペルチエ素子への通電と通電停止とを切り替えることにより、第２電極５の冷却と停止とを切り替えることができる。
【００６２】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  容器、１ＩＮ  内部、２  第１電極、３  加熱器、４  被処理物、４Ｓ  表面、４Ｆ，ＦＭ  膜、５  第２電極、５Ｃ  カバー、５Ｈ  貫通孔、５ＲＰ  裏面、５ＳＰ  表面、６，６ａ，６ｂ  冷却器、６Ｂ  曲げ部、６Ｅ，６Ｅｂ  出口、６ＨＥ，６ＨＥａ  出口管、６Ｉ，６Ｉｂ  入口、６ＨＩ，６ＨＩａ  入口管、６Ｐ，６Ｐａ  配管、７  供給系統、７Ｂ  タンク、７ＰＡ，７ＰＢ，７ＰＣ，７ＰＤ  供給通路、７Ｖ，１５Ｖ，１６  弁装置、８  圧縮機、９，１５Ｆ  ポンプ、１０  原料分配通路、１１  電源装置、１２  排出系統、１２Ｂ  回収タンク、１２Ｐ  排出通路、１２ＰＥ  排出口、１３，１３Ｃ  原料供給部、１３Ｈ  放出口、１４  真空ポンプ、１４Ｉ  吸引口、１５  原料供給系統、１５Ｂ  原料タンク、１５Ｐ  原料供給通路、１７，１８  温度センサ、２０  制御装置、２１  処理部、２２  記憶部、２３  入出力部、１００  成膜装置。
【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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【図７】
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【図８】
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