(57)【要約】      （修正有）【課題】チャンバークリーニング直後から膜特性が安定し、プリデポなしでも所望のデバイス特性が得られるような半導体デバイスの連続製造方法及びこれに使用するチャンバーを提供する。【解決手段】薄膜シリコンをプラズマＣＶＤにより製膜する工程を有する半導体デバイスの連続製造方法において、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行う。又内壁側の隅は角がない構造とし、内壁がＡｌ材料又はアルマイト加工されたＡｌ材料チャンバーとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜シリコンをプラズマＣＶＤにより製膜する工程を有する半導体デバイスの連続製造方法において、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うことを特徴とする半導体デバイスの連続製造方法。
【請求項２】
上記シリコンは、非晶質シリコン又は微結晶シリコンを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体デバイスの連続製造方法。
【請求項３】
上記半導体デバイスは、太陽電池又はＴＦＴであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体デバイスの連続製造方法。
【請求項４】
上記Ｆ２ガスは希釈ガスなしの１００％Ｆ２ガスであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の半導体デバイスの連続製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体デバイスの連続製造方法に使用するチャンバーであって、チャンバーの内壁側の隅は角がない構造としたことを特徴とするチャンバー。
【請求項６】
上記チャンバーの内壁側は、Ａｌ材料又はアルマイト加工されたＡｌ材料からなることを特徴とする請求項５に記載のチャンバー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜シリコンをプラズマＣＶＤにより製膜する工程を有する半導体デバイスの連続製造方法及びこれに使用するチャンバー（反応容器）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池やＴＦＴ（Thin Film Transistor;薄膜トランジスタ）の製造には薄膜シリコンを製膜する工程があり、この工程では主としてプラズマＣＶＤ装置が使用される。プラズマＣＶＤ装置では製膜を行うにつれ、ＣＶＤ装置のチャンバー内にシリコン系膜が蓄積され、ある一定以上の膜厚になると、膜が剥離したり、粒子状のゴミ（パーティクル）が発生し、膜特性に悪影響を与えたり、ＣＶＤ装置の故障につながったりする。
従来のチャンバーの平面模式図を図５に示す。
【０００３】
そこで、これを回避するために、定期的にチャンバークリーニングを行い、チャンバー内の膜やパーティクルを除去することが行われる。このチャンバークリーニングには主に２種類の方法がある。１つは装置を停止し、チャンバーを大気開放して作業者が内部を清掃し、膜が堆積した部材を洗浄済みのもの、あるいは新品と取り替えるメカニカルクリーニングであり、もう１つはチャンバークリーニング用ガスを用いて、装置を停止することなく行うクリーニングである。チャンバークリーニング用ガスには代表的なものとして、ＮＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６などがある。
【０００４】
これらのガスは地球温暖化係数が大きいことや、Ｆ以外にＮ、Ｃ、Ｓなどの元素を含んでいるため、これら元素がチャンバー内壁に残留し、製膜時にチャンバー内壁から放出されることでシリコン膜中に取り込まれ、デバイス特性に悪影響を与えることが知られている。
【０００５】
上記メカニカルクリーニングは、クリーニング自体は有効であるが、装置を停止して行うため、大気開放の悪影響があること、デバイス製造のための時間が余分にかかること、チャンバークリーニング作業者は真空用部材を取り扱うため熟練を要し、このための人件費がかかること、さらに交換部材を用意する必要があるため、同じ部材が都合2セット以上必要であり、無駄が多いこと、などの欠点がある。また装置を停止することなく行うチャンバークリーニングにおいては、このような時間は必要ないが、ＮＦ３、ＣＦ４、ＳＦ６、Ｃ２Ｆ６などの代表的クリーニングガスを用いたチャンバークリーニング直後においてはチャンバー内が不安定な状態となるため、クリーニング直後のバッチでは安定した膜特性が得られない。
【０００６】
このためデバイス製造の前処理として工程で使うものと同一の膜種にてチャンバー内に製膜を行うプリデポ、又は捨てバッチと呼ぶ工程が必要である。そしてこの工程の最中はデバイス生産には寄与しないので生産性を落とす欠点がある。
【特許文献１】特開２００３−１５１９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記従来技術の欠点を改善し、チャンバークリーニング直後から膜特性が安定し、プリデポなしでも所望のデバイス特性が得られるような半導体デバイスの連続製造方法及びこれに使用するチャンバーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
課題を解決するための手段は次のとおりである。
（１）薄膜シリコンをプラズマＣＶＤにより製膜する工程を有する半導体デバイスの連続製造方法において、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うことを特徴とする半導体デバイスの連続製造方法。
（２）上記シリコンは、非晶質シリコン又は微結晶シリコンを含むことを特徴とする（１）に記載の半導体デバイスの連続製造方法。
（３）上記半導体装置は、太陽電池又はＴＦＴであることを特徴とする（１）又は（２）に記載の半導体デバイスの連続製造方法。
（４）上記Ｆ２ガスは、希釈ガスなしの１００％Ｆ２ガスであることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の半導体デバイスの連続製造方法。
（５）（１）ないし（４）のいずれかに記載の半導体デバイスの連続製造方法に使用するチャンバーであって、チャンバーの内壁側の隅は角がない構造としたことを特徴とするチャンバー。
（６）上記チャンバーの内壁側は、Ａｌ材料又はアルマイト加工されたＡｌ材料からなることを特徴とする（５）に記載のチャンバー。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に従い、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うことにより、半導体デバイスの連続製造に際し、チャンバークリーニング直後から膜特性が安定し、プリデポなしでも所望のデバイス特性が得られる。
また、Ｆ２ガスは地球温暖化係数が０であるため、従来のＮＦ３等のクリーニングガスに比べて環境への悪影響が少ない。
本発明に係るチャンバーを用いることにより、半導体デバイスの連続製造において、チャンバークリーニングの時間を短くして生産性を上げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態について非晶質シリコン太陽電池のシリコン膜製膜工程を例にとって説明する。
太陽電池基板はロードロック室（前室）に搬入され、ロードロック室を真空に排気した後、搬送チャンバーを介し、ｐ層用プロセスチャンバーに運ばれ、プラズマＣＶＤによるｐ層シリコンの製膜が行われる。
【００１１】
次に、基板はi層用プロセスチャンバーに運ばれ、プラズマＣＶＤによるi層シリコン製膜が行われた後、n層用プロセスチャンバーに運ばれ、プラズマＣＶＤによるn層シリコンの製膜が行われる。p層とn層は1回当たりの製膜が数１０ｎｍ程度であり、i層の膜厚は２５０〜３００ｎｍ程度である。
【００１２】
チャンバークリーニングの目安は、チャンバー内壁の膜はがれやパーティクルが顕著になる膜厚で決定されるが、通常は２ミクロン程度である。ここでｐ層、n層の膜厚が２０ｎｍとすると、チャンバークリーニングの頻度は、１００バッチに１回となる。非晶質i層の場合、膜厚が２５０ｎｍとすると、チャンバークリーニングは８バッチに１回となる。
【００１３】
本発明では、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うことを特徴とする。すなわち１００バッチに1回又は８バッチに１回のチャンバークリーニングを、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うものである。チャンバークリーニング後はそのまま製膜を開始し、生産を続ける。
なおＦ２ガスはＡｒガス等で希釈してもよいし、希釈ガスなしの１００％Ｆ２ガスでもよい。この場合には、Ａｒガス等の使用を不要とする利点がある。
【００１４】
本発明に係るＦ２ガスを用いたチャンバークリーニングの有効性について、従来の代表的クリーニングガスであるＮＦ３との比較で説明する。
図１は、ＮＦ３ガスを用いたチャンバークリーニング直後からの太陽電池のI−V特性推移図である。縦軸は短絡電流、横軸は開放電圧を表しており、どちらの値も大きいほうが太陽電池の特性としてはよい。図1では、２、３バッチ目と比べて１バッチ目が特に開放電圧が小さく、変換効率も１／３程度と小さい。１バッチ目は実用に耐えられる変換効率ではないため、通常の生産ラインでは不良である。
【００１５】
図２は、本発明に係るＦ２ガスを用いたチャンバークリーニング直後からの太陽電池のI−V特性推移図である。図2ではバッチ間の差がほとんどなく、１バッチ目から所望の特性が出ていることがわかる。
【００１６】
図３は、Ｆ２ガスとＮＦ３ガスとのクリーニング直後からの太陽電池変換効率のバッチ数依存性図である。変換効率についてＦ２ガスは１バッチ目から所望の値が出ているが、ＮＦ３ガスでは２バッチ目から回復している。１バッチ目は所望の特性ではないため、不良である。
【００１７】
次に本発明は、薄膜シリコンをプラズマＣＶＤにより製膜する工程を有する半導体デバイスの連続製造において、装置を停止することなくＦ２ガスを用いてチャンバークリーニングを行うものであるが、チャンバークリーニングは内壁に付着した膜がすべて除去されるまで行う。
【００１８】
ここで、チャンバー内壁に付着した膜は内壁の場所によって厚さや性質が異なることや、チャンバー内のプラズマの広がり方が均一ではないため、場所によってエッチングレートが異なる。このため、クリーニングの過程では、除去された場所とまだ除去されていない場所とがチャンバー内に混在することになる。またプラズマ領域から遠い場所は、活性なクリーニングガス反応種が到達しにくいため、エッチング時間が長くなる。
エッチング時間が長くなると、クリーニングガス反応種によるチャンバー内の部材へのダメージが顕著になることや、ガスをより多く消費することによるクリーニングコスト増などの弊害が生じる。
【００１９】
したがって、半導体デバイスの連続製造において、チャンバークリーニング時間を短くして生産性を上げるには、チャンバーの角など、反応種が届きにくい領域を無くして反応種を届きやすくすればよい。
【００２０】
図４に本発明の実施に特に有効なチャンバー構造の一例を示す。チャンバーの内壁側又は防着板の隅は角がなく、反応種が全体に届きやすい構造となっている。なお図４に示すチャンバーの内壁側では隅を隅切りしているが、隅を丸くした構造としてもよい。
【００２１】
本発明の実施の形態では、非晶質シリコン太陽電池を例示して本発明を説明したが本発明はこれに限定されず、例えば多接合太陽電池の構成要素である微結晶シリコン太陽電池、非晶質シリコンゲルマニウム太陽電池、微結晶シリコンゲルマニウム太陽電池にも適用可能である。これら太陽電池作製ＣＶＤ工程ではプロセスによってＳｉＯ２膜、窒化シリコン膜、シリコンカーバイド膜を製膜する場合があるが、これらについても適用可能である。
【００２２】
またチャンバーについても従来より周知のＳＵＳ等の材料のものが利用可能であるが、特に内壁側がＡｌ材料又はアルマイト加工されたＡｌ材料からなるチャンバーが好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ＮＦ３ガスクリーニング直後からの太陽電池のI−V特性推移図である。
【図２】Ｆ２ガスクリーニング直後からの太陽電池のI−V特性推移図である。
【図３】クリーニング直後からの太陽電池変換効率のバッチ数依存性である。
【図４】本発明に係るチャンバーの平面模式図である。
【図５】従来のチャンバーの平面模式図である。
【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】
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