ガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法
【課題】ＨＦガスを用いたガラス基板のエッチング時に、チェンバ内壁に付着したアルカリ元素のフッ化物からなる堆積膜やパーティクルを従来に比して容易に洗浄することができるガラス基板処理装置を得ること。
【解決手段】真空チェンバ１１と、真空チェンバ１１内でガラス基板１００を保持する基板ステージ１２と、真空チェンバ１１内にガラス基板１００を処理する処理ガスを供給するガス供給機構２０と、基板ステージ１２の基板保持面に対向して配置され、基板ステージ１２に向けて処理ガスを吐出するガスシャワーヘッド１３と、真空チェンバ１１内のガスを排気する排気手段と、真空チェンバ１１内を洗浄水１１０で洗浄するシャワーヘッド３１と、真空チェンバ１１内に貯留した洗浄水１１０を排水する排水機構４０と、を備える。
【解決手段】真空チェンバ１１と、真空チェンバ１１内でガラス基板１００を保持する基板ステージ１２と、真空チェンバ１１内にガラス基板１００を処理する処理ガスを供給するガス供給機構２０と、基板ステージ１２の基板保持面に対向して配置され、基板ステージ１２に向けて処理ガスを吐出するガスシャワーヘッド１３と、真空チェンバ１１内のガスを排気する排気手段と、真空チェンバ１１内を洗浄水１１０で洗浄するシャワーヘッド３１と、真空チェンバ１１内に貯留した洗浄水１１０を排水する排水機構４０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は、火力発電や原子力発電の代替エネルギーとして大いに期待されており、従来からの単結晶あるいは多結晶シリコン基板を用いる結晶系の太陽電池に加え、近年、安価なソーダガラス上にシリコン薄膜を堆積して太陽電池セルを形成する薄膜シリコン太陽電池が注目されている。
【０００３】
薄膜シリコン太陽電池は、たとえばガラス基板上に、透明導電膜からなる第１電極層と、Ｐ型アモルファスシリコン膜、発電層であるＩ型アモルファスシリコン膜およびＮ型アモルファスシリコン膜からなるアモルファスシリコンセルと、透明導電膜および金属電極膜からなる第２電極層と、が積層された構造を有する。薄膜シリコン太陽電池では、ガラス基板を介して入射した太陽光を効率的に発電に利用するため、たとえばガラス基板の表面にテクスチャと呼ばれる凹凸形状を形成して入射光を散乱させ、発電層内での光路長を長くすることで高い発電電流を得ている。
【０００４】
薄膜シリコン太陽電池で使用するガラス基板の表面への凹凸形状の形成方法としては、サンドブラストを用いる方法などが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ガラス基板をフッ酸液やフッ化水素（ＨＦ）ガスに曝すと、表面に微細な凹凸形状が形成されることが知られており（たとえば、特許文献２参照）、ＨＦガスを用いた気相エッチング装置として、半導体ＬＳＩ（Large-Scale Integrated）デバイスやＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）の製造分野で使用されている気相ＨＦエッチング装置が知られている（たとえば、特許文献３、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９９７４５号公報
【特許文献２】特許第２７３７９０１号公報
【特許文献３】特開２００８−１８７１０５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】W. I. Jang, C. A. Choi, J. H. Lee, C. H. Jun, H. Yang, Y. T. Kim, “Characterization of residues on anhydrous HF gas-phase etching of sacrificial oxides for surface micromachining”, Jpn. J. Appl. Phys., vol.39, pp.337-342(2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サンドブラスト法を用いた場合には、ガラス基板表面の凹凸形状の形状制御が困難であり、この上に太陽電池を作製した場合、安定した太陽電池特性が得られないという問題点があった。
【０００８】
また、従来の気相ＨＦエッチング装置は、直径φ６〜１０インチのシリコン基板表面に形成された半導体装置のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜をエッチングするための装置であり、薄膜太陽電池で使用するガラス基板の表面に凹凸形状を形成するための装置ではない。そのため、従来の気相ＨＦエッチング装置を用いて薄膜シリコン太陽電池用のガラス基板をエッチングして基板表面に凹凸形状の形成を行なう場合には、半導体ＬＳＩデバイスやＭＥＭＳの製造の際には生じなかった以下の問題点が発生してしまう。
【０００９】
一般的なソーダガラスの組成は、ＳｉＯ2（７２％）、Ｎａ2Ｏ（１３％）、ＣａＯ（１０％）、ＭｇＯ（４％）、Ａｌ2Ｏ3（１％）であり、半導体装置のシリコン酸化膜とは異なり、アルカリ元素（Ｎａ，Ｃａ等）がガラス中に相当量（１０〜２０％程度）含まれている。これらの元素がＨＦガスと反応して生成されるフッ化物、すなわちフッ化ナトリウム（ＮａＦ）、珪フッ化ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＦ6）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等は、ＳｉＯ2成分から生成されるＳｉＦ4のような反応生成物とは異なり、沸点が高く（言い換えれば蒸気圧が低く）、真空チェンバ内の減圧下においても揮発しにくい性質がある。たとえば大気圧下（〜７６０Ｔｏｒｒ）でのＳｉＦ4の沸点は−９５℃であるが、Ｎａ2ＳｉＦ6では４８５℃、ＮａＦは１，７０４℃、ＣａＦ2は２，５００℃であることが知られている。
【００１０】
このため、ＨＦガス中では、ガラス中のＳｉＯ2成分のエッチングは容易に進行するが、アルカリ元素のフッ化物が表面に形成されると、減圧下でも殆ど揮発せず表面に残留する。一方、沸点が比較的低い（蒸気圧が比較的高い）ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6等は、減圧下においてはその一部は表面から脱離する。ガラス基板表面から脱離したＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6は、付着係数が大きい（Ｓp〜１）ガス種であることから、気相ＨＦエッチング装置内のガスシャワーヘッドや真空チェンバ壁面に衝突すると直ちに再付着し、これらの膜が堆積するようになる。薄膜太陽電池の製造では、１ｍ角を超える大型ガラス基板が使用されるが、この場合には、エッチング処理時に発生する反応生成物の発生量は基板面積に比例するため、結果として真空チェンバ内にアルカリ元素のフッ化物（特にＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の膜が多量に堆積するようになる。
【００１１】
真空チェンバ内に堆積した膜は、膜厚が厚くなると膜剥がれによりパーティクルの発生源となり、太陽電池の製品歩留まりの低下を引き起こすという問題点があった。また、ガラス基板上に形成されたアルカリ元素のフッ化物（厚さ：数百ｎｍ〜数μｍ）も膜剥がれが起こり易く、エッチング処理後に基板を真空チェンバから取り出す際に、チェンバ内部に多量のパーティクルを発生させることがある。このため、真空チェンバ内に付着した堆積膜やパーティクルを除去するためには、エッチング装置の運転を止め、作業者による真空チェンバ内部の洗浄・清掃を長時間行う必要があり、装置の稼働率が大きく低下するという問題点もあった。
【００１２】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ＨＦガスを用いて太陽電池用のガラス基板をエッチングする際に、チェンバ内壁に付着したアルカリ元素のフッ化物からなる堆積膜やパーティクルを従来に比して容易に洗浄することができるガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この発明にかかるガラス基板処理装置は、処理室と、前記処理室内でガラス基板を保持する基板保持手段と、前記処理室内に前記ガラス基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記基板保持手段の基板保持面に対向して配置され、前記基板保持手段に向けて前記処理ガスを吐出する処理ガス吐出手段と、前記処理室内のガスを排気する排気手段と、前記処理室内に洗浄水を散布する散水手段と、前記散水手段に前記洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、前記処理室内に貯留した前記洗浄水を排水する排水手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＨＦガスを用いてアルカリ元素を含むガラス基板のエッチングによって生じたアルカリ元素のフッ化物から成る堆積膜やパーティクルをin-situに、かつ従来に比して効果的に洗浄除去することができ、その結果、太陽電池の製品歩留まりの向上や装置の稼働率の改善を実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態３によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、実施の形態４によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態５によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態５による基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法を詳細に説明する。なお、これら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。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、処理室としての真空チェンバ１１を備え、この内部に基板保持手段である基板ステージ１２と、処理ガス吐出手段であるガスシャワーヘッド１３と、が対向して配置されている。この例では、基板ステージ１２は、真空チェンバ１１内の下部に配置され、ガスシャワーヘッド１３は、真空チェンバ１１内の上部に配置される。基板ステージ１２上には、エッチング処理を施すガラス基板１００が載置される。この図では、エッチング処理後のチェンバクリーニング時の状態を表しているので、ガラス基板１００が載置されていない状態を示している。また、真空チェンバ１１の壁や基板ステージ１２は図示しない加熱機構が設けられる。
【００１８】
真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置には、ガス供給機構２０が設けられている。ガス供給機構２０は、真空チェンバ１１に接続されるガス供給配管２１と、ガス供給配管２１から分岐する一方のガス供給配管２１１に設けられ、エッチング処理時に処理ガスを供給する処理ガス供給部２２と、他方のガス供給配管２１２に設けられ、パージ用ガスを供給するパージ用ガス供給部２３と、処理ガスまたはパージ用ガスの真空チェンバ１１内への供給のオン／オフを切替えるガス供給配管２１上に設けられるガス供給バルブ２４と、を有する。
【００１９】
この例では、処理ガス供給部２２は、ガラス基板１００のエッチングを行うＨＦガスやフッ酸蒸気を供給するＨＦガス供給部２２１と、エッチング時にＨＦを解離させるＨＦ解離ガスを供給するＨＦ解離ガス供給部２２２とを有する。ＨＦガスは、無水のフッ化水素（ＨＦ）ガスであり、フッ酸蒸気は、フッ化水素（ＨＦ）ガスを水に溶かし込んだ液体の蒸気であり、フッ化水素ガスと水蒸気とを含むガスである。また、ＨＦ解離ガスとして、水蒸気（Ｈ2Ｏ）やメタノール（ＣＨ3ＯＨ）、エタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）、イソプロピルアルコール（Ｃ3Ｈ7ＯＨ）などのアルコールガスなどを用いることができる。ＨＦガス供給部２２１は、ガス供給配管２１１から分岐するガス供給配管２１１Ａに接続されており、ガス供給配管２１１Ａ上には、ＨＦガスの流量を制御するマスフローコントローラ２５Ａが設けられる。また、ＨＦ解離ガス供給部２２２は、ガス供給配管２１１から分岐するガス供給配管２１１Ｂに接続されており、ガス供給配管２１１Ｂ上には、ＨＦ解離ガスの流量を制御するマスフローコントローラ２５Ｂが設けられる。パージ用ガス供給部２３は、真空チェンバ１１内にＮ2ガスや、Ａｒガスなどの希ガス、乾燥空気などからなるパージ用ガスを供給する。
【００２０】
ガスシャワーヘッド１３の内部には、内部の貯気空間にガスを均一に拡散させるためのガス拡散板１３１が備えられ、また、ガスシャワーヘッド１３の基板ステージ１２と対向する面には、面内から均一にガスが噴出するように、無数の小孔を有するシャワープレート１３２が設けられている。
【００２１】
また、真空チェンバ１１には、真空チェンバ１１内を真空排気するための排気口１４が設けられ、この排気口１４には排気管１５が接続されている。排気管１５には、排気手段としての排気バルブ１６と図示しない圧力調整バルブおよび真空ポンプが接続されている。エッチング処理時には、排気バルブ１６を開け、圧力調整バルブにより真空チェンバ１１内の圧力を所望の値に調整することができる。この例では、排気口１４は、真空チェンバ１１の側壁の下方に設けられている。
【００２２】
さらに、真空チェンバ１１には、真空チェンバ１１内に洗浄水を導入するための給水機構３０と、真空チェンバ１１から洗浄水を排出する排水機構４０と、を有している。給水機構３０は、真空チェンバ１１の内部全体に洗浄水をかけるために真空チェンバ１１内に設けられ、無数の小孔を有するリング状の散水手段であるシャワーヘッド３１と、シャワーヘッド３１に洗浄水を供給する洗浄水供給部３２と、シャワーヘッド３１と洗浄水供給部３２との間を接続する給水管３３と、シャワーヘッド３１に供給される洗浄水を所定の温度に加熱する洗浄水加熱部３４と、洗浄水のシャワーヘッド３１への供給のオン／オフを切替える給水バルブ３５と、シャワーヘッド３１へのパージ用ガスの供給のオン／オフを切り替えるガス供給バルブ３６と、を備える。洗浄水は特に限定されないが、脱イオン水、より好ましくは純水を用いるのが望ましい。また、洗浄効果を高めるために界面活性剤を加えてもよい。また、洗浄水加熱部３４は、ヒータと温度計を有し、洗浄水の温度が所定の温度となるように制御される。さらにガス供給バルブ３６は、ガス供給配管３７を介してパージ用ガス供給部２３と接続される。なお、この図では、給水バルブ３５は開いた状態を表し、ガス供給バルブ３６は閉じた状態を表している。
【００２３】
排水機構４０は、真空チェンバ１１の底部に設けられる排水口４１と、排水口４１に接続される排水管４２と、排水管４２上に設けられ、排水のオン／オフを切替える排水バルブ４３と、を備える。なお、この図では、排水バルブ４３は開いた状態を表している。
【００２４】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理について説明する。図２は、実施の形態１による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２上に載置したガラス基板１００のエッチング処理を行う（ステップＳ１１）。具体的には、真空チェンバ１１内にガラス基板１００を搬送し、基板ステージ１２上に載置した後、図示しない排気手段によって、真空チェンバ１１内が所定の真空度になるまで排気する。このとき、ガス供給バルブ２４、排水バルブ４３および給水バルブ３５を閉め（オフとし）、排気バルブ１６を開ける（オンとする）。
【００２６】
真空チェンバ１１内が所定の真空度になると、ＨＦガス供給部２２１とＨＦ解離ガス供給部２２２からＨＦガスまたはフッ酸蒸気とたとえば水蒸気とを、それぞれマスフローコントローラ２５Ａ，２５Ｂで所定の流量となるように調整して供給する。このとき、ガス供給配管２１１Ａを流れるＨＦガスと、ガス供給配管２１１Ｂを流れる水蒸気と、は、ガス供給配管２１１で合流し、混合され、ガス供給配管２１へと到達する。そして、ガス供給バルブ２４を開くことでＨＦガスと水蒸気との混合ガスがガスシャワーヘッド１３へと供給される（逆に、ガス供給バルブ２４を閉じるとガスが直ちに遮断される）。ガスシャワーヘッド１３内へと供給された混合ガスは、ガス拡散板１３１によって貯気空間内に均一に拡散され、シャワープレート１３２から均一に真空チェンバ１１内へと吐出（噴出）される。このとき、圧力調整バルブによって、真空チェンバ１１内は所定の圧力とされる。そして、所定の時間この状態を維持することで、吐出された混合ガスによる基板ステージ１２上のガラス基板１００のエッチング処理が行われる。
【００２７】
所定の時間、エッチング処理を行った後、ガス供給バルブ２４を閉状態（オフ）とし（ステップＳ１２）、混合ガスの真空チェンバ１１内への供給を止める。すなわち、ＨＦガス供給部２２１からのＨＦガスの供給とＨＦ解離ガス供給部２２２から水蒸気の供給を止める。その後、所定の時間真空チェンバ１１内を真空排気して、混合ガスを十分に排出した後、排気バルブ１６を閉め（ステップＳ１３）、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２からガラス基板１００を真空搬送によって取り出す（ステップＳ１４）。以上によって、ガラス基板１００のエッチング処理が終了する。
【００２８】
ついで、Ｎ2ガスを真空チェンバ１１に供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、ガス供給バルブ２４を閉め、真空チェンバ１１の底の排水バルブ４３を開け（ステップＳ１５）、続いて洗浄水の給水バルブ３５も開けて（ステップＳ１６）、洗浄水供給部３２から洗浄水１１０を真空チェンバ１１内に導入する。このとき、ガス供給バルブ２４と排気バルブ１６は閉まっているので、水分がガス供給配管２１や排気管１５に浸入することはない。
【００２９】
洗浄水供給部３２からの洗浄水１１０は、真空チェンバ１１内に設置したシャワーヘッド３１へと到達し、シャワーヘッド３１から四方八方に吹き出され、ガスシャワーヘッド１３、基板ステージ１２、真空チェンバ１１の壁面が洗浄水１１０によって洗われる。この水洗処理を所定の時間行う（ステップＳ１７）。なお、このとき、洗浄水１１０は、真空チェンバ１１の下部に溜まるが、排水口４１から排水される。
【００３０】
上述したように、ソーダガラスをＨＦガス中でエッチングすると、アルカリ金属元素のフッ化物（ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の堆積膜やパーティクルがシャワープレート１３２や真空チェンバ１１の壁面に付着するが、これらの堆積膜やパーティクルは可溶性であり、真空チェンバ１１内に導入する洗浄水１１０によって溶解させることができる。ＮａＦの溶解度は、２５℃で４．１ｇ／１００ｍｌであり、Ｎａ2ＳｉＦ6の溶解度は２５℃で０．７６ｇ／１００ｍｌであり、１００℃で２．４５ｇ／１００ｍｌである。一方、ＣａＦ2の溶解度は、１８℃で０．００１５ｇ／１００ｍｌであり、殆ど溶解しないことが知られている。
【００３１】
大型ガラス基板（たとえば１．４ｍ×１．１ｍ）対応のガラス基板処理装置１０の真空チェンバ１１の内寸法を１．６ｍ×１．３ｍ×０．３ｍと仮定すると、真空チェンバ１１の容積はＶ＝６２４，０００ｃｍ3となり、内部の表面積はＳ＝５９，０００ｃｍ2となる。この真空チェンバ１１の内壁に１μｍの厚さのＮａＦ膜（密度：２．７９ｇ／ｃｍ3）が均一に堆積しているとすると、付着しているＮａＦ膜の全質量Ｗは１６．５ｇである。一方、この真空チェンバ１１に水を満たしたとすると、真空チェンバ１１の容積（６２４，０００ｃｍ3）とＮａＦの２５℃での溶解度（４．１ｇ／１００ｍｌ）から、ＮａＦを最大２５６ｋｇまで溶かすことができる。つまり、真空チェンバ１１に供給する洗浄水１１０の量を適当に選択することによって、ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6の堆積膜やパーティクルを溶解して除去することができる。特に、液温を上げることで堆積膜やパーティクルの溶解度は増加するので、洗浄水加熱部３４を動作させて、洗浄水１１０の液温を室温〜９０℃の範囲で所望の値に設定すると洗浄効果を向上させることができる。洗浄水１１０の温度として、３０℃以上、好ましくは５０℃以上とすることができる。これによって、クリーニング後に、真空チェンバ１１の壁面の水分を速やかに蒸発させることもできる。
【００３２】
水洗が終了すると、給水バルブ３５を閉めて（ステップＳ１８）、洗浄水１１０が排水され、蒸発するのを待つ。このとき、自然に洗浄水１１０の排水と蒸発を待つようにしてもよいが、真空チェンバ１１内の乾燥を短時間で充分なものにするために、ガス供給バルブ２４を開き、パージ用ガス供給部２３からパージ用ガスをガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に所定の時間流し続け、さらに、ガス供給バルブ３６を開き、洗浄水１１０のシャワーヘッド３１にもパージ用ガスを供給することで、シャワーヘッド３１内に溜まっている水分を真空チェンバ１１内に排出させ、内部を乾燥させるパージ処理を行ってもよい（ステップＳ１９）。このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ガス供給バルブ２４，３６を閉じてパージ用ガスの供給を停止し、排水バルブ４３を閉める（ステップＳ２０）。そして、排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気することによって（ステップＳ２１）、チェンバクリーニング処理が完了する。
【００３３】
なお、上記した説明では、図２に示されるようにガラス基板１００のエッチング処理毎にチェンバクリーニングを行っているが、必ずしも毎回クリーニングを行う必要は無く、真空チェンバ１１内で膜剥がれが起こるまでエッチング処理を重ねた後、すなわち所定枚数のガラス基板１００をエッチング処理する毎に、チェンバクリーニングを施してもよい。
【００３４】
また、上述した説明では、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を放出させるのにリング状のシャワーヘッド３１を用いたが、散水手段がこれに限定されるものではない。図３は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０では、散水手段が真空チェンバ１１の長手方向に平行な方向に延在するロッド状のシャワーヘッド３１Ａとなっている。このようにすることで、真空チェンバ１１の側壁にも十分に洗浄水１１０をかけることが可能となる。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その説明を省略している。
【００３５】
また、上述した説明では、基板エッチング処理が終了し、ガラス基板１００を真空チェンバ１１から取り出してから、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入しているが、ガラス基板１００を基板ステージ１２に設置した状態で真空チェンバ１１内を水洗してもよい。この場合には、ガラス基板１００上の堆積膜も同時に溶解・除去することができ、後工程の水洗処理を兼ねることができ、後工程を含めた処理時間の短縮に有効である。ただし、この場合には、ガラス基板１００の乾燥を充分に行うために、ガラス基板１００の表面および裏面にＮ2ガスを吹き付ける機構や基板ステージ１２を回転させる機構等がさらに設けられる。
【００３６】
実施の形態１では、真空チェンバ１１内にＨＦガスやフッ酸蒸気を導入してガラス基板１００のエッチングを行った後、真空チェンバ１１内の堆積膜やパーティクルが付着する範囲に洗浄水１１０を散布してクリーニング処理を行うようにした。ソーダガラスのエッチングで生じた堆積膜やパーティクル（ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6等）は水に溶解することから、真空チェンバ１１内を水洗することによって、これらの堆積膜やパーティクルを除去することができる。つまり、ガラス基板１００の表面処理後にチェンバクリーニングを施すことによって、真空チェンバ１１内に発塵を引き起こすことなく、長期的に安定してガラス基板１００の表面処理を重ねることができるという効果を有する。その結果、太陽電池の製造歩留まりの低下やスループットの低下を防止することができるという効果を有する。
【００３７】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１のガラス基板処理装置の洗浄水用のシャワーヘッド３１を除去し、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に給水管３３を直接接続する構造としている。これによって、真空チェンバ１１の内部を水洗する際に、ガスシャワーヘッド１３内部や真空チェンバ１１の内部に洗浄水１１０を充填させ、壁面に付着しているアルカリ元素のフッ化物（既に述べたように、主にＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の堆積膜やパーティクルを溶解させながら除去する構造としている。
【００３８】
また、真空チェンバ１１には、内部の圧力が大気圧以上に加圧されないよう、ベント管５１とベントバルブ５２が接続されている。ベント管５１は、真空チェンバ１１の上面部に設けられており、このベントバルブ５２を開けると、ベント管５１を介して真空チェンバ１１内に溜まったガスを大気中に放出することができる。この図では、ベントバルブ５２を開けている状態を示している。なお、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００３９】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理について説明する。図５は、実施の形態２による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
実施の形態１の図２のステップＳ１１〜Ｓ１４と同様に、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２に載置したガラス基板１００をＨＦガスやフッ酸蒸気を用いてエッチング処理した後、ガス供給バルブ２４を閉じ、排気バルブ１６を閉じて、真空チェンバ１１からガラス基板１００を取り出す基板エッチング処理を行う（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。
【００４１】
基板エッチング処理が完了すると、真空チェンバ１１にＮ2ガスを供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、真空チェンバ１１の底面の排水バルブ４３を開け（ステップＳ３５）、また真空チェンバ１１の上面のベントバルブ５２を開ける（ステップＳ３６）。
【００４２】
ついで、給水バルブ３５を開け（ステップＳ３７）、洗浄水供給部３２からガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。このとき、洗浄水１１０の給水速度を排水速度よりも大きく設定する。これによって、真空チェンバ１１内の水面は上昇するようになる。真空チェンバ１１内が洗浄水１１０でほぼ満たされた時点で給水速度と排水速度とが釣り合うように給水速度を調整し、所定の時間、真空チェンバ１１の内部全体を水洗する（ステップＳ３８）。このように、洗浄水１１０を真空チェンバ１１内に供給するときには、真空チェンバ１１内の空間に溜まっているガスをベント管５１を介して真空チェンバ１１の外に放出し、真空チェンバ１１内が加圧されないようにしている。
【００４３】
所定の時間が経過した後、すなわち水洗が終了した後、給水バルブ３５を閉め（ステップＳ３９）、洗浄水１１０が排水されるのを待つ。このとき、真空チェンバ１１内をより早く乾燥させるために、排水の途中からガス供給バルブ２４を開き、真空チェンバ１１内にパージ用ガス供給部２３からパージ用ガスとしてのＮ2ガスを導入し、ベント管５１および排水管４２からガスを放出するパージ処理を行う（ステップＳ４０）。
【００４４】
このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ベントバルブ５２を閉め（ステップＳ４１）、ついで排水バルブ４３も閉める（ステップＳ４２）。そして、最後に排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気することによって（ステップＳ４３）、チェンバクリーニングが完了する。
【００４５】
実施の形態２では、給水バルブ３５から給水される洗浄水１１０の給水速度が、排水バルブ４３から排水される洗浄水１１０の排水速度に比して大きくなるように、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を供給するようにした。これによって、真空チェンバ１１内全体が洗浄水１１０で満たされ、ガスシャワーヘッド１３や基板ステージ１２等の隙間にも洗浄水１１０を行き渡らせることができ、実施の形態１に比して真空チェンバ１１内のクリーニングをより効果的に行うことができる。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態２のガラス基板処理装置の真空チェンバ１１の側壁に設けられる振動子６１と、振動子６１に接続される超音波発生部６２と、をさらに備える。超音波発生部６２によって振動子６１で超音波またはメガソニック波（高周波超音波）が発生され、この振動子６１が励起源となり、洗浄水１１０に超音波またはメガソニック波を伝播させる。これによって、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を満たした状態で、洗浄水１１０に超音波またはメガソニック波を励起し、超音波洗浄またはメガソニック洗浄によって真空チェンバ１１内部の洗浄を行うようにしている。なお、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。また、このガラス基板処理装置１０を用いたクリーニング方法については、実施の形態２の図５のステップＳ３８で超音波洗浄またはメガソニック洗浄を行う部分以外は、実施の形態２で説明したものと同様であるので、その説明も省略する。
【００４７】
この実施の形態３によれば、振動子６１を真空チェンバ１１の側壁に設け、真空チェンバ１１内が洗浄水１１０で満たされた際に、超音波またはメガソニック波を発生させるようにしたので、洗浄能力を実施の形態２に比して高めることができるという効果を有する。
【００４８】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１〜３のガラス基板処理装置の排水管４２にパーティクルトラップ７１をさらに備える構造となっている。パーティクルトラップ７１は、たとえば１層以上のフィルタが積層された構造からなり、排水中に含まれる膜の破片やパーティクルを取り除くことができる。なお、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。このガラス基板処理装置１０を用いたクリーニング方法については、実施の形態１，２で説明したものと同様であるので、その説明も省略する。
【００４９】
この実施の形態４によれば、パーティクルトラップ７１を排水管４２に設けるようにしたので、クリーニング処理で真空チェンバ１１の内壁などから落ちた堆積物やパーティクルをパーティクルトラップ７１で取り除くことができる。その結果、排水管４２の目詰まりを防ぐことが出来、長期間安定に装置を稼働することができるという効果を有する。
【００５０】
実施の形態５．
上述した実施の形態１〜４では、基板エッチング処理後にガラス基板を取り出し、基板ステージ上にはガラス基板が無い状態で真空チェンバ内の洗浄を行う例について説明した。この場合、ガラス基板処理装置から取り出したガラス基板は洗浄装置を用いて基板表面の堆積物を洗浄・除去する処理がさらに行なわれる。製造ラインの処理能力を上げる、あるいは製造コストを下げるためには、このガラス基板処理装置内で引き続きガラス基板の洗浄を行う方が好ましい。そこで、この実施の形態５では、ガラス基板処理装置内でガラス基板の洗浄を行うことができるガラス基板処理装置およびガラス基板処理方法について説明する。
【００５１】
図８は、実施の形態５によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１のガラス基板処理装置で、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入するための２つの給水機構３０Ａ，３０Ｂを有している。給水機構３０Ａは、実施の形態１の図１の給水機構３０と同じであり、図１で使用されている符号の末尾に“Ａ”が付されている。もう一方の給水機構３０Ｂは、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水１１０が供給されるように設けられている。すなわち、給水機構３０Ｂは、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水を供給する洗浄水供給部３２Ｂと、真空チェンバ１１と洗浄水供給部３２Ｂとの間を接続する給水管３３Ｂと、真空チェンバ１１に供給される洗浄水を所定の温度に加熱する洗浄水加熱部３４Ｂと、洗浄水の真空チェンバ１１への供給のオン／オフを切り替える給水バルブ３５Ｂと、を備える。また、真空チェンバ１１と給水バルブ３５Ｂとの間で給水管３３Ｂには、パージ用ガス供給部２３と接続されるガス供給配管３７Ｂが設けられ、このガス供給配管３７Ｂ上に、真空チェンバ１１内へのパージ用ガスの供給のオン／オフを切り替えるガス供給バルブ３６Ｂが設けられる。なお、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００５２】
このような構成によって、給水機構３０Ｂの洗浄水供給部３２Ｂからの洗浄水１１０をガスシャワーヘッド１３にも供給し、シャワープレート１３２から、基板ステージ１２上のガラス基板１００の表面に洗浄水１１０を散水することができるようになる。その結果、給水機構３０Ａによる真空チェンバ１１の壁面に付着した堆積膜やパーティクルなどの堆積物の洗浄に加え、ガラス基板１００の表面の堆積物の洗浄・除去も可能である。
【００５３】
なお、この図８では、図１の構成にさらに真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水を供給する給水機構３０Ｂを有する構造を示しているが、これに限定されるものではなく、実施の形態１の図３の構成を有するガラス基板処理装置１０の真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水１１０を供給する給水機構３０Ｂを有する構造としてもよい。
【００５４】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理について説明する。図９は、実施の形態５による基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理の手順の一例を示すフローチャートである。以下に詳細について説明する。
【００５５】
実施の形態１の図２のステップＳ１１〜Ｓ１２と同様に、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２に載置したガラス基板１００をＨＦガスやフッ酸蒸気を用いてエッチング処理した後、ガス供給バルブ２４を閉じる（ステップＳ５１〜Ｓ５２）。その後も、図示しない排気手段によって、真空チェンバ１１内を真空排気する（ステップＳ５３）。以上によって、ガラス基板１００のエッチング処理が終了する。
【００５６】
基板エッチング処理が完了すると、基板ステージ１２上にガラス基板１００を残した状態で、排気バルブ１６を閉じ、真空チェンバ１１にＮ2ガスを供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、真空チェンバ１１の底面の排水バルブ４３を開ける（ステップＳ５４）。
【００５７】
ついで、洗浄水供給部３２Ａの洗浄水の給水バルブ３５Ａを開け（ステップＳ５５）、洗浄水供給部３２Ａからリング状のシャワーヘッド３１を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。洗浄水１１０は四方八方に吹き出され、ガスシャワーヘッド１３、基板ステージ１２、真空チェンバ１１の壁面が洗浄水１１０によって洗浄される（ステップＳ５６）。またこのとき、別の洗浄水供給部３２Ｂの給水バルブ３５Ｂも開け（ステップＳ５５）、洗浄水供給部３２Ｂからガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。洗浄水１１０は、ガラス基板１００に向かって吹き出され、ガラス基板１００の表面が洗浄水１１０によって洗浄される（ステップＳ５６）。
【００５８】
所定の時間が経過した後、すなわち真空チェンバ１１内およびガラス基板１００の水洗が終了した後、給水バルブ３５Ａ，３５Ｂを閉め（ステップＳ５７）、洗浄水１１０が排水されるのを待つ。このとき、自然に洗浄水１１０が排水されるのと、真空チェンバ１１内面およびガラス基板１００から蒸発されるのと、を待つようにしてもよいが、真空チェンバ１１内の乾燥を短時間で充分なものにするために、ガス供給バルブ２４を開き、パージ用ガス供給部２３からパージ用ガスをガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に所定の時間流し続け、さらに、ガス供給バルブ３６Ａ，３６Ｂを開き、給水管３３Ａ，３３Ｂ内、シャワーヘッド３１内およびガスシャワーヘッド１３内に溜まっている水分を強制的に排出させ、内部を乾燥させるパージ処理を行ってもよい（ステップＳ５８）。このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ガス供給バルブ２４，３６Ａ，３６Ｂを閉じてパージ用ガスの供給を停止し、排水バルブ４３を閉める（ステップＳ５９）。
【００５９】
そして、排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気する（ステップＳ６０）。以上によって、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理が同時に完了する。その後は、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２から洗浄が完了したガラス基板１００が、真空搬送によって取り出される。
【００６０】
実施の形態５では、真空チェンバ１１の内部全体に洗浄水１１０を散水する給水機構３０Ａと、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置から基板ステージ１２上に載置されたガラス基板１００に向けて洗浄水１１０を散水する給水機構３０Ｂと、を設け、基板エッチング処理後にガラス基板１００を基板ステージ１２上に載置させたまま、給水機構３０Ａ，３０Ｂから洗浄水１１０を散水するようにした。これによって、チェンバクリーニング処理時にガラス基板１００の洗浄も同時に行うことができるので、真空チェンバ１１から取り出されたガラス基板１００は洗浄工程での洗浄処理を省略して、直ちにつぎの工程に進めることができる。その結果、ガラス基板１００の製造を低コスト化することができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ガラス基板処理装置
１１ 真空チェンバ
１２ 基板ステージ
１３ ガスシャワーヘッド
１４ 排気口
１５ 排気管
１６ 排気バルブ
２０ ガス供給機構
２１，３７，３７Ｂ，２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２ ガス供給配管
２２ 処理ガス供給部
２３ パージ用ガス供給部
２４，３６，３６Ａ，３６Ｂ ガス供給バルブ
２５Ａ，２５Ｂ マスフローコントローラ
３０，３０Ａ，３０Ｂ 給水機構
３１，３１Ａ シャワーヘッド
３２，３２Ａ，３２Ｂ 洗浄水供給部
３３，３３Ａ，３３Ｂ 給水管
３４，３４Ａ，３４Ｂ 洗浄水加熱部
３５，３５Ａ，３５Ｂ 給水バルブ
４０ 排水機構
４１ 排水口
４２ 排水管
４３ 排水バルブ
５１ ベント管
５２ ベントバルブ
６１ 振動子
６２ 超音波発生部
７１ パーティクルトラップ
１００ ガラス基板
１１０ 洗浄水
１３１ ガス拡散板
１３２ シャワープレート
２２１ ＨＦガス供給部
２２２ ＨＦ解離ガス供給部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電は、火力発電や原子力発電の代替エネルギーとして大いに期待されており、従来からの単結晶あるいは多結晶シリコン基板を用いる結晶系の太陽電池に加え、近年、安価なソーダガラス上にシリコン薄膜を堆積して太陽電池セルを形成する薄膜シリコン太陽電池が注目されている。
【０００３】
薄膜シリコン太陽電池は、たとえばガラス基板上に、透明導電膜からなる第１電極層と、Ｐ型アモルファスシリコン膜、発電層であるＩ型アモルファスシリコン膜およびＮ型アモルファスシリコン膜からなるアモルファスシリコンセルと、透明導電膜および金属電極膜からなる第２電極層と、が積層された構造を有する。薄膜シリコン太陽電池では、ガラス基板を介して入射した太陽光を効率的に発電に利用するため、たとえばガラス基板の表面にテクスチャと呼ばれる凹凸形状を形成して入射光を散乱させ、発電層内での光路長を長くすることで高い発電電流を得ている。
【０００４】
薄膜シリコン太陽電池で使用するガラス基板の表面への凹凸形状の形成方法としては、サンドブラストを用いる方法などが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ガラス基板をフッ酸液やフッ化水素（ＨＦ）ガスに曝すと、表面に微細な凹凸形状が形成されることが知られており（たとえば、特許文献２参照）、ＨＦガスを用いた気相エッチング装置として、半導体ＬＳＩ（Large-Scale Integrated）デバイスやＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）の製造分野で使用されている気相ＨＦエッチング装置が知られている（たとえば、特許文献３、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１９９７４５号公報
【特許文献２】特許第２７３７９０１号公報
【特許文献３】特開２００８−１８７１０５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】W. I. Jang, C. A. Choi, J. H. Lee, C. H. Jun, H. Yang, Y. T. Kim, “Characterization of residues on anhydrous HF gas-phase etching of sacrificial oxides for surface micromachining”, Jpn. J. Appl. Phys., vol.39, pp.337-342(2000)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、サンドブラスト法を用いた場合には、ガラス基板表面の凹凸形状の形状制御が困難であり、この上に太陽電池を作製した場合、安定した太陽電池特性が得られないという問題点があった。
【０００８】
また、従来の気相ＨＦエッチング装置は、直径φ６〜１０インチのシリコン基板表面に形成された半導体装置のシリコン酸化膜やシリコン窒化膜をエッチングするための装置であり、薄膜太陽電池で使用するガラス基板の表面に凹凸形状を形成するための装置ではない。そのため、従来の気相ＨＦエッチング装置を用いて薄膜シリコン太陽電池用のガラス基板をエッチングして基板表面に凹凸形状の形成を行なう場合には、半導体ＬＳＩデバイスやＭＥＭＳの製造の際には生じなかった以下の問題点が発生してしまう。
【０００９】
一般的なソーダガラスの組成は、ＳｉＯ2（７２％）、Ｎａ2Ｏ（１３％）、ＣａＯ（１０％）、ＭｇＯ（４％）、Ａｌ2Ｏ3（１％）であり、半導体装置のシリコン酸化膜とは異なり、アルカリ元素（Ｎａ，Ｃａ等）がガラス中に相当量（１０〜２０％程度）含まれている。これらの元素がＨＦガスと反応して生成されるフッ化物、すなわちフッ化ナトリウム（ＮａＦ）、珪フッ化ナトリウム（Ｎａ2ＳｉＦ6）、フッ化カルシウム（ＣａＦ2）等は、ＳｉＯ2成分から生成されるＳｉＦ4のような反応生成物とは異なり、沸点が高く（言い換えれば蒸気圧が低く）、真空チェンバ内の減圧下においても揮発しにくい性質がある。たとえば大気圧下（〜７６０Ｔｏｒｒ）でのＳｉＦ4の沸点は−９５℃であるが、Ｎａ2ＳｉＦ6では４８５℃、ＮａＦは１，７０４℃、ＣａＦ2は２，５００℃であることが知られている。
【００１０】
このため、ＨＦガス中では、ガラス中のＳｉＯ2成分のエッチングは容易に進行するが、アルカリ元素のフッ化物が表面に形成されると、減圧下でも殆ど揮発せず表面に残留する。一方、沸点が比較的低い（蒸気圧が比較的高い）ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6等は、減圧下においてはその一部は表面から脱離する。ガラス基板表面から脱離したＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6は、付着係数が大きい（Ｓp〜１）ガス種であることから、気相ＨＦエッチング装置内のガスシャワーヘッドや真空チェンバ壁面に衝突すると直ちに再付着し、これらの膜が堆積するようになる。薄膜太陽電池の製造では、１ｍ角を超える大型ガラス基板が使用されるが、この場合には、エッチング処理時に発生する反応生成物の発生量は基板面積に比例するため、結果として真空チェンバ内にアルカリ元素のフッ化物（特にＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の膜が多量に堆積するようになる。
【００１１】
真空チェンバ内に堆積した膜は、膜厚が厚くなると膜剥がれによりパーティクルの発生源となり、太陽電池の製品歩留まりの低下を引き起こすという問題点があった。また、ガラス基板上に形成されたアルカリ元素のフッ化物（厚さ：数百ｎｍ〜数μｍ）も膜剥がれが起こり易く、エッチング処理後に基板を真空チェンバから取り出す際に、チェンバ内部に多量のパーティクルを発生させることがある。このため、真空チェンバ内に付着した堆積膜やパーティクルを除去するためには、エッチング装置の運転を止め、作業者による真空チェンバ内部の洗浄・清掃を長時間行う必要があり、装置の稼働率が大きく低下するという問題点もあった。
【００１２】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、ＨＦガスを用いて太陽電池用のガラス基板をエッチングする際に、チェンバ内壁に付着したアルカリ元素のフッ化物からなる堆積膜やパーティクルを従来に比して容易に洗浄することができるガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、この発明にかかるガラス基板処理装置は、処理室と、前記処理室内でガラス基板を保持する基板保持手段と、前記処理室内に前記ガラス基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、前記基板保持手段の基板保持面に対向して配置され、前記基板保持手段に向けて前記処理ガスを吐出する処理ガス吐出手段と、前記処理室内のガスを排気する排気手段と、前記処理室内に洗浄水を散布する散水手段と、前記散水手段に前記洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、前記処理室内に貯留した前記洗浄水を排水する排水手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、ＨＦガスを用いてアルカリ元素を含むガラス基板のエッチングによって生じたアルカリ元素のフッ化物から成る堆積膜やパーティクルをin-situに、かつ従来に比して効果的に洗浄除去することができ、その結果、太陽電池の製品歩留まりの向上や装置の稼働率の改善を実現することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図２は、実施の形態１による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す断面図である。
【図４】図４は、実施の形態２によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図５】図５は、実施の形態２による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】図６は、実施の形態３によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、実施の形態４によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図８】図８は、実施の形態５によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
【図９】図９は、実施の形態５による基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるガラス基板処理装置とそのクリーニング方法、およびガラス基板処理方法を詳細に説明する。なお、これら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。
【００１７】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、処理室としての真空チェンバ１１を備え、この内部に基板保持手段である基板ステージ１２と、処理ガス吐出手段であるガスシャワーヘッド１３と、が対向して配置されている。この例では、基板ステージ１２は、真空チェンバ１１内の下部に配置され、ガスシャワーヘッド１３は、真空チェンバ１１内の上部に配置される。基板ステージ１２上には、エッチング処理を施すガラス基板１００が載置される。この図では、エッチング処理後のチェンバクリーニング時の状態を表しているので、ガラス基板１００が載置されていない状態を示している。また、真空チェンバ１１の壁や基板ステージ１２は図示しない加熱機構が設けられる。
【００１８】
真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置には、ガス供給機構２０が設けられている。ガス供給機構２０は、真空チェンバ１１に接続されるガス供給配管２１と、ガス供給配管２１から分岐する一方のガス供給配管２１１に設けられ、エッチング処理時に処理ガスを供給する処理ガス供給部２２と、他方のガス供給配管２１２に設けられ、パージ用ガスを供給するパージ用ガス供給部２３と、処理ガスまたはパージ用ガスの真空チェンバ１１内への供給のオン／オフを切替えるガス供給配管２１上に設けられるガス供給バルブ２４と、を有する。
【００１９】
この例では、処理ガス供給部２２は、ガラス基板１００のエッチングを行うＨＦガスやフッ酸蒸気を供給するＨＦガス供給部２２１と、エッチング時にＨＦを解離させるＨＦ解離ガスを供給するＨＦ解離ガス供給部２２２とを有する。ＨＦガスは、無水のフッ化水素（ＨＦ）ガスであり、フッ酸蒸気は、フッ化水素（ＨＦ）ガスを水に溶かし込んだ液体の蒸気であり、フッ化水素ガスと水蒸気とを含むガスである。また、ＨＦ解離ガスとして、水蒸気（Ｈ2Ｏ）やメタノール（ＣＨ3ＯＨ）、エタノール（Ｃ2Ｈ5ＯＨ）、イソプロピルアルコール（Ｃ3Ｈ7ＯＨ）などのアルコールガスなどを用いることができる。ＨＦガス供給部２２１は、ガス供給配管２１１から分岐するガス供給配管２１１Ａに接続されており、ガス供給配管２１１Ａ上には、ＨＦガスの流量を制御するマスフローコントローラ２５Ａが設けられる。また、ＨＦ解離ガス供給部２２２は、ガス供給配管２１１から分岐するガス供給配管２１１Ｂに接続されており、ガス供給配管２１１Ｂ上には、ＨＦ解離ガスの流量を制御するマスフローコントローラ２５Ｂが設けられる。パージ用ガス供給部２３は、真空チェンバ１１内にＮ2ガスや、Ａｒガスなどの希ガス、乾燥空気などからなるパージ用ガスを供給する。
【００２０】
ガスシャワーヘッド１３の内部には、内部の貯気空間にガスを均一に拡散させるためのガス拡散板１３１が備えられ、また、ガスシャワーヘッド１３の基板ステージ１２と対向する面には、面内から均一にガスが噴出するように、無数の小孔を有するシャワープレート１３２が設けられている。
【００２１】
また、真空チェンバ１１には、真空チェンバ１１内を真空排気するための排気口１４が設けられ、この排気口１４には排気管１５が接続されている。排気管１５には、排気手段としての排気バルブ１６と図示しない圧力調整バルブおよび真空ポンプが接続されている。エッチング処理時には、排気バルブ１６を開け、圧力調整バルブにより真空チェンバ１１内の圧力を所望の値に調整することができる。この例では、排気口１４は、真空チェンバ１１の側壁の下方に設けられている。
【００２２】
さらに、真空チェンバ１１には、真空チェンバ１１内に洗浄水を導入するための給水機構３０と、真空チェンバ１１から洗浄水を排出する排水機構４０と、を有している。給水機構３０は、真空チェンバ１１の内部全体に洗浄水をかけるために真空チェンバ１１内に設けられ、無数の小孔を有するリング状の散水手段であるシャワーヘッド３１と、シャワーヘッド３１に洗浄水を供給する洗浄水供給部３２と、シャワーヘッド３１と洗浄水供給部３２との間を接続する給水管３３と、シャワーヘッド３１に供給される洗浄水を所定の温度に加熱する洗浄水加熱部３４と、洗浄水のシャワーヘッド３１への供給のオン／オフを切替える給水バルブ３５と、シャワーヘッド３１へのパージ用ガスの供給のオン／オフを切り替えるガス供給バルブ３６と、を備える。洗浄水は特に限定されないが、脱イオン水、より好ましくは純水を用いるのが望ましい。また、洗浄効果を高めるために界面活性剤を加えてもよい。また、洗浄水加熱部３４は、ヒータと温度計を有し、洗浄水の温度が所定の温度となるように制御される。さらにガス供給バルブ３６は、ガス供給配管３７を介してパージ用ガス供給部２３と接続される。なお、この図では、給水バルブ３５は開いた状態を表し、ガス供給バルブ３６は閉じた状態を表している。
【００２３】
排水機構４０は、真空チェンバ１１の底部に設けられる排水口４１と、排水口４１に接続される排水管４２と、排水管４２上に設けられ、排水のオン／オフを切替える排水バルブ４３と、を備える。なお、この図では、排水バルブ４３は開いた状態を表している。
【００２４】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理について説明する。図２は、実施の形態１による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００２５】
まず、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２上に載置したガラス基板１００のエッチング処理を行う（ステップＳ１１）。具体的には、真空チェンバ１１内にガラス基板１００を搬送し、基板ステージ１２上に載置した後、図示しない排気手段によって、真空チェンバ１１内が所定の真空度になるまで排気する。このとき、ガス供給バルブ２４、排水バルブ４３および給水バルブ３５を閉め（オフとし）、排気バルブ１６を開ける（オンとする）。
【００２６】
真空チェンバ１１内が所定の真空度になると、ＨＦガス供給部２２１とＨＦ解離ガス供給部２２２からＨＦガスまたはフッ酸蒸気とたとえば水蒸気とを、それぞれマスフローコントローラ２５Ａ，２５Ｂで所定の流量となるように調整して供給する。このとき、ガス供給配管２１１Ａを流れるＨＦガスと、ガス供給配管２１１Ｂを流れる水蒸気と、は、ガス供給配管２１１で合流し、混合され、ガス供給配管２１へと到達する。そして、ガス供給バルブ２４を開くことでＨＦガスと水蒸気との混合ガスがガスシャワーヘッド１３へと供給される（逆に、ガス供給バルブ２４を閉じるとガスが直ちに遮断される）。ガスシャワーヘッド１３内へと供給された混合ガスは、ガス拡散板１３１によって貯気空間内に均一に拡散され、シャワープレート１３２から均一に真空チェンバ１１内へと吐出（噴出）される。このとき、圧力調整バルブによって、真空チェンバ１１内は所定の圧力とされる。そして、所定の時間この状態を維持することで、吐出された混合ガスによる基板ステージ１２上のガラス基板１００のエッチング処理が行われる。
【００２７】
所定の時間、エッチング処理を行った後、ガス供給バルブ２４を閉状態（オフ）とし（ステップＳ１２）、混合ガスの真空チェンバ１１内への供給を止める。すなわち、ＨＦガス供給部２２１からのＨＦガスの供給とＨＦ解離ガス供給部２２２から水蒸気の供給を止める。その後、所定の時間真空チェンバ１１内を真空排気して、混合ガスを十分に排出した後、排気バルブ１６を閉め（ステップＳ１３）、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２からガラス基板１００を真空搬送によって取り出す（ステップＳ１４）。以上によって、ガラス基板１００のエッチング処理が終了する。
【００２８】
ついで、Ｎ2ガスを真空チェンバ１１に供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、ガス供給バルブ２４を閉め、真空チェンバ１１の底の排水バルブ４３を開け（ステップＳ１５）、続いて洗浄水の給水バルブ３５も開けて（ステップＳ１６）、洗浄水供給部３２から洗浄水１１０を真空チェンバ１１内に導入する。このとき、ガス供給バルブ２４と排気バルブ１６は閉まっているので、水分がガス供給配管２１や排気管１５に浸入することはない。
【００２９】
洗浄水供給部３２からの洗浄水１１０は、真空チェンバ１１内に設置したシャワーヘッド３１へと到達し、シャワーヘッド３１から四方八方に吹き出され、ガスシャワーヘッド１３、基板ステージ１２、真空チェンバ１１の壁面が洗浄水１１０によって洗われる。この水洗処理を所定の時間行う（ステップＳ１７）。なお、このとき、洗浄水１１０は、真空チェンバ１１の下部に溜まるが、排水口４１から排水される。
【００３０】
上述したように、ソーダガラスをＨＦガス中でエッチングすると、アルカリ金属元素のフッ化物（ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の堆積膜やパーティクルがシャワープレート１３２や真空チェンバ１１の壁面に付着するが、これらの堆積膜やパーティクルは可溶性であり、真空チェンバ１１内に導入する洗浄水１１０によって溶解させることができる。ＮａＦの溶解度は、２５℃で４．１ｇ／１００ｍｌであり、Ｎａ2ＳｉＦ6の溶解度は２５℃で０．７６ｇ／１００ｍｌであり、１００℃で２．４５ｇ／１００ｍｌである。一方、ＣａＦ2の溶解度は、１８℃で０．００１５ｇ／１００ｍｌであり、殆ど溶解しないことが知られている。
【００３１】
大型ガラス基板（たとえば１．４ｍ×１．１ｍ）対応のガラス基板処理装置１０の真空チェンバ１１の内寸法を１．６ｍ×１．３ｍ×０．３ｍと仮定すると、真空チェンバ１１の容積はＶ＝６２４，０００ｃｍ3となり、内部の表面積はＳ＝５９，０００ｃｍ2となる。この真空チェンバ１１の内壁に１μｍの厚さのＮａＦ膜（密度：２．７９ｇ／ｃｍ3）が均一に堆積しているとすると、付着しているＮａＦ膜の全質量Ｗは１６．５ｇである。一方、この真空チェンバ１１に水を満たしたとすると、真空チェンバ１１の容積（６２４，０００ｃｍ3）とＮａＦの２５℃での溶解度（４．１ｇ／１００ｍｌ）から、ＮａＦを最大２５６ｋｇまで溶かすことができる。つまり、真空チェンバ１１に供給する洗浄水１１０の量を適当に選択することによって、ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6の堆積膜やパーティクルを溶解して除去することができる。特に、液温を上げることで堆積膜やパーティクルの溶解度は増加するので、洗浄水加熱部３４を動作させて、洗浄水１１０の液温を室温〜９０℃の範囲で所望の値に設定すると洗浄効果を向上させることができる。洗浄水１１０の温度として、３０℃以上、好ましくは５０℃以上とすることができる。これによって、クリーニング後に、真空チェンバ１１の壁面の水分を速やかに蒸発させることもできる。
【００３２】
水洗が終了すると、給水バルブ３５を閉めて（ステップＳ１８）、洗浄水１１０が排水され、蒸発するのを待つ。このとき、自然に洗浄水１１０の排水と蒸発を待つようにしてもよいが、真空チェンバ１１内の乾燥を短時間で充分なものにするために、ガス供給バルブ２４を開き、パージ用ガス供給部２３からパージ用ガスをガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に所定の時間流し続け、さらに、ガス供給バルブ３６を開き、洗浄水１１０のシャワーヘッド３１にもパージ用ガスを供給することで、シャワーヘッド３１内に溜まっている水分を真空チェンバ１１内に排出させ、内部を乾燥させるパージ処理を行ってもよい（ステップＳ１９）。このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ガス供給バルブ２４，３６を閉じてパージ用ガスの供給を停止し、排水バルブ４３を閉める（ステップＳ２０）。そして、排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気することによって（ステップＳ２１）、チェンバクリーニング処理が完了する。
【００３３】
なお、上記した説明では、図２に示されるようにガラス基板１００のエッチング処理毎にチェンバクリーニングを行っているが、必ずしも毎回クリーニングを行う必要は無く、真空チェンバ１１内で膜剥がれが起こるまでエッチング処理を重ねた後、すなわち所定枚数のガラス基板１００をエッチング処理する毎に、チェンバクリーニングを施してもよい。
【００３４】
また、上述した説明では、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を放出させるのにリング状のシャワーヘッド３１を用いたが、散水手段がこれに限定されるものではない。図３は、実施の形態１によるガラス基板処理装置の概略構成の他の例を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０では、散水手段が真空チェンバ１１の長手方向に平行な方向に延在するロッド状のシャワーヘッド３１Ａとなっている。このようにすることで、真空チェンバ１１の側壁にも十分に洗浄水１１０をかけることが可能となる。なお、図１と同一の構成要素には、同一の符号を付して、その説明を省略している。
【００３５】
また、上述した説明では、基板エッチング処理が終了し、ガラス基板１００を真空チェンバ１１から取り出してから、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入しているが、ガラス基板１００を基板ステージ１２に設置した状態で真空チェンバ１１内を水洗してもよい。この場合には、ガラス基板１００上の堆積膜も同時に溶解・除去することができ、後工程の水洗処理を兼ねることができ、後工程を含めた処理時間の短縮に有効である。ただし、この場合には、ガラス基板１００の乾燥を充分に行うために、ガラス基板１００の表面および裏面にＮ2ガスを吹き付ける機構や基板ステージ１２を回転させる機構等がさらに設けられる。
【００３６】
実施の形態１では、真空チェンバ１１内にＨＦガスやフッ酸蒸気を導入してガラス基板１００のエッチングを行った後、真空チェンバ１１内の堆積膜やパーティクルが付着する範囲に洗浄水１１０を散布してクリーニング処理を行うようにした。ソーダガラスのエッチングで生じた堆積膜やパーティクル（ＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6等）は水に溶解することから、真空チェンバ１１内を水洗することによって、これらの堆積膜やパーティクルを除去することができる。つまり、ガラス基板１００の表面処理後にチェンバクリーニングを施すことによって、真空チェンバ１１内に発塵を引き起こすことなく、長期的に安定してガラス基板１００の表面処理を重ねることができるという効果を有する。その結果、太陽電池の製造歩留まりの低下やスループットの低下を防止することができるという効果を有する。
【００３７】
実施の形態２．
図４は、実施の形態２によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１のガラス基板処理装置の洗浄水用のシャワーヘッド３１を除去し、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に給水管３３を直接接続する構造としている。これによって、真空チェンバ１１の内部を水洗する際に、ガスシャワーヘッド１３内部や真空チェンバ１１の内部に洗浄水１１０を充填させ、壁面に付着しているアルカリ元素のフッ化物（既に述べたように、主にＮａＦやＮａ2ＳｉＦ6）の堆積膜やパーティクルを溶解させながら除去する構造としている。
【００３８】
また、真空チェンバ１１には、内部の圧力が大気圧以上に加圧されないよう、ベント管５１とベントバルブ５２が接続されている。ベント管５１は、真空チェンバ１１の上面部に設けられており、このベントバルブ５２を開けると、ベント管５１を介して真空チェンバ１１内に溜まったガスを大気中に放出することができる。この図では、ベントバルブ５２を開けている状態を示している。なお、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００３９】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理について説明する。図５は、実施の形態２による基板エッチング処理とチェンバクリーニング処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００４０】
実施の形態１の図２のステップＳ１１〜Ｓ１４と同様に、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２に載置したガラス基板１００をＨＦガスやフッ酸蒸気を用いてエッチング処理した後、ガス供給バルブ２４を閉じ、排気バルブ１６を閉じて、真空チェンバ１１からガラス基板１００を取り出す基板エッチング処理を行う（ステップＳ３１〜Ｓ３４）。
【００４１】
基板エッチング処理が完了すると、真空チェンバ１１にＮ2ガスを供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、真空チェンバ１１の底面の排水バルブ４３を開け（ステップＳ３５）、また真空チェンバ１１の上面のベントバルブ５２を開ける（ステップＳ３６）。
【００４２】
ついで、給水バルブ３５を開け（ステップＳ３７）、洗浄水供給部３２からガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。このとき、洗浄水１１０の給水速度を排水速度よりも大きく設定する。これによって、真空チェンバ１１内の水面は上昇するようになる。真空チェンバ１１内が洗浄水１１０でほぼ満たされた時点で給水速度と排水速度とが釣り合うように給水速度を調整し、所定の時間、真空チェンバ１１の内部全体を水洗する（ステップＳ３８）。このように、洗浄水１１０を真空チェンバ１１内に供給するときには、真空チェンバ１１内の空間に溜まっているガスをベント管５１を介して真空チェンバ１１の外に放出し、真空チェンバ１１内が加圧されないようにしている。
【００４３】
所定の時間が経過した後、すなわち水洗が終了した後、給水バルブ３５を閉め（ステップＳ３９）、洗浄水１１０が排水されるのを待つ。このとき、真空チェンバ１１内をより早く乾燥させるために、排水の途中からガス供給バルブ２４を開き、真空チェンバ１１内にパージ用ガス供給部２３からパージ用ガスとしてのＮ2ガスを導入し、ベント管５１および排水管４２からガスを放出するパージ処理を行う（ステップＳ４０）。
【００４４】
このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ベントバルブ５２を閉め（ステップＳ４１）、ついで排水バルブ４３も閉める（ステップＳ４２）。そして、最後に排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気することによって（ステップＳ４３）、チェンバクリーニングが完了する。
【００４５】
実施の形態２では、給水バルブ３５から給水される洗浄水１１０の給水速度が、排水バルブ４３から排水される洗浄水１１０の排水速度に比して大きくなるように、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を供給するようにした。これによって、真空チェンバ１１内全体が洗浄水１１０で満たされ、ガスシャワーヘッド１３や基板ステージ１２等の隙間にも洗浄水１１０を行き渡らせることができ、実施の形態１に比して真空チェンバ１１内のクリーニングをより効果的に行うことができる。
【００４６】
実施の形態３．
図６は、実施の形態３によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態２のガラス基板処理装置の真空チェンバ１１の側壁に設けられる振動子６１と、振動子６１に接続される超音波発生部６２と、をさらに備える。超音波発生部６２によって振動子６１で超音波またはメガソニック波（高周波超音波）が発生され、この振動子６１が励起源となり、洗浄水１１０に超音波またはメガソニック波を伝播させる。これによって、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を満たした状態で、洗浄水１１０に超音波またはメガソニック波を励起し、超音波洗浄またはメガソニック洗浄によって真空チェンバ１１内部の洗浄を行うようにしている。なお、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。また、このガラス基板処理装置１０を用いたクリーニング方法については、実施の形態２の図５のステップＳ３８で超音波洗浄またはメガソニック洗浄を行う部分以外は、実施の形態２で説明したものと同様であるので、その説明も省略する。
【００４７】
この実施の形態３によれば、振動子６１を真空チェンバ１１の側壁に設け、真空チェンバ１１内が洗浄水１１０で満たされた際に、超音波またはメガソニック波を発生させるようにしたので、洗浄能力を実施の形態２に比して高めることができるという効果を有する。
【００４８】
実施の形態４．
図７は、実施の形態４によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１〜３のガラス基板処理装置の排水管４２にパーティクルトラップ７１をさらに備える構造となっている。パーティクルトラップ７１は、たとえば１層以上のフィルタが積層された構造からなり、排水中に含まれる膜の破片やパーティクルを取り除くことができる。なお、実施の形態１，２と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。このガラス基板処理装置１０を用いたクリーニング方法については、実施の形態１，２で説明したものと同様であるので、その説明も省略する。
【００４９】
この実施の形態４によれば、パーティクルトラップ７１を排水管４２に設けるようにしたので、クリーニング処理で真空チェンバ１１の内壁などから落ちた堆積物やパーティクルをパーティクルトラップ７１で取り除くことができる。その結果、排水管４２の目詰まりを防ぐことが出来、長期間安定に装置を稼働することができるという効果を有する。
【００５０】
実施の形態５．
上述した実施の形態１〜４では、基板エッチング処理後にガラス基板を取り出し、基板ステージ上にはガラス基板が無い状態で真空チェンバ内の洗浄を行う例について説明した。この場合、ガラス基板処理装置から取り出したガラス基板は洗浄装置を用いて基板表面の堆積物を洗浄・除去する処理がさらに行なわれる。製造ラインの処理能力を上げる、あるいは製造コストを下げるためには、このガラス基板処理装置内で引き続きガラス基板の洗浄を行う方が好ましい。そこで、この実施の形態５では、ガラス基板処理装置内でガラス基板の洗浄を行うことができるガラス基板処理装置およびガラス基板処理方法について説明する。
【００５１】
図８は、実施の形態５によるガラス基板処理装置の概略構成を模式的に示す断面図である。このガラス基板処理装置１０は、実施の形態１のガラス基板処理装置で、真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入するための２つの給水機構３０Ａ，３０Ｂを有している。給水機構３０Ａは、実施の形態１の図１の給水機構３０と同じであり、図１で使用されている符号の末尾に“Ａ”が付されている。もう一方の給水機構３０Ｂは、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水１１０が供給されるように設けられている。すなわち、給水機構３０Ｂは、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水を供給する洗浄水供給部３２Ｂと、真空チェンバ１１と洗浄水供給部３２Ｂとの間を接続する給水管３３Ｂと、真空チェンバ１１に供給される洗浄水を所定の温度に加熱する洗浄水加熱部３４Ｂと、洗浄水の真空チェンバ１１への供給のオン／オフを切り替える給水バルブ３５Ｂと、を備える。また、真空チェンバ１１と給水バルブ３５Ｂとの間で給水管３３Ｂには、パージ用ガス供給部２３と接続されるガス供給配管３７Ｂが設けられ、このガス供給配管３７Ｂ上に、真空チェンバ１１内へのパージ用ガスの供給のオン／オフを切り替えるガス供給バルブ３６Ｂが設けられる。なお、実施の形態１と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略している。
【００５２】
このような構成によって、給水機構３０Ｂの洗浄水供給部３２Ｂからの洗浄水１１０をガスシャワーヘッド１３にも供給し、シャワープレート１３２から、基板ステージ１２上のガラス基板１００の表面に洗浄水１１０を散水することができるようになる。その結果、給水機構３０Ａによる真空チェンバ１１の壁面に付着した堆積膜やパーティクルなどの堆積物の洗浄に加え、ガラス基板１００の表面の堆積物の洗浄・除去も可能である。
【００５３】
なお、この図８では、図１の構成にさらに真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水を供給する給水機構３０Ｂを有する構造を示しているが、これに限定されるものではなく、実施の形態１の図３の構成を有するガラス基板処理装置１０の真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置に洗浄水１１０を供給する給水機構３０Ｂを有する構造としてもよい。
【００５４】
つぎに、このような構造のガラス基板処理装置１０での基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理について説明する。図９は、実施の形態５による基板エッチング処理、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理の手順の一例を示すフローチャートである。以下に詳細について説明する。
【００５５】
実施の形態１の図２のステップＳ１１〜Ｓ１２と同様に、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２に載置したガラス基板１００をＨＦガスやフッ酸蒸気を用いてエッチング処理した後、ガス供給バルブ２４を閉じる（ステップＳ５１〜Ｓ５２）。その後も、図示しない排気手段によって、真空チェンバ１１内を真空排気する（ステップＳ５３）。以上によって、ガラス基板１００のエッチング処理が終了する。
【００５６】
基板エッチング処理が完了すると、基板ステージ１２上にガラス基板１００を残した状態で、排気バルブ１６を閉じ、真空チェンバ１１にＮ2ガスを供給して真空チェンバ１１内を大気圧に戻した後、真空チェンバ１１の底面の排水バルブ４３を開ける（ステップＳ５４）。
【００５７】
ついで、洗浄水供給部３２Ａの洗浄水の給水バルブ３５Ａを開け（ステップＳ５５）、洗浄水供給部３２Ａからリング状のシャワーヘッド３１を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。洗浄水１１０は四方八方に吹き出され、ガスシャワーヘッド１３、基板ステージ１２、真空チェンバ１１の壁面が洗浄水１１０によって洗浄される（ステップＳ５６）。またこのとき、別の洗浄水供給部３２Ｂの給水バルブ３５Ｂも開け（ステップＳ５５）、洗浄水供給部３２Ｂからガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に洗浄水１１０を導入する。洗浄水１１０は、ガラス基板１００に向かって吹き出され、ガラス基板１００の表面が洗浄水１１０によって洗浄される（ステップＳ５６）。
【００５８】
所定の時間が経過した後、すなわち真空チェンバ１１内およびガラス基板１００の水洗が終了した後、給水バルブ３５Ａ，３５Ｂを閉め（ステップＳ５７）、洗浄水１１０が排水されるのを待つ。このとき、自然に洗浄水１１０が排水されるのと、真空チェンバ１１内面およびガラス基板１００から蒸発されるのと、を待つようにしてもよいが、真空チェンバ１１内の乾燥を短時間で充分なものにするために、ガス供給バルブ２４を開き、パージ用ガス供給部２３からパージ用ガスをガスシャワーヘッド１３を介して真空チェンバ１１内に所定の時間流し続け、さらに、ガス供給バルブ３６Ａ，３６Ｂを開き、給水管３３Ａ，３３Ｂ内、シャワーヘッド３１内およびガスシャワーヘッド１３内に溜まっている水分を強制的に排出させ、内部を乾燥させるパージ処理を行ってもよい（ステップＳ５８）。このようにして、真空チェンバ１１内の水分を充分に蒸発させた後、ガス供給バルブ２４，３６Ａ，３６Ｂを閉じてパージ用ガスの供給を停止し、排水バルブ４３を閉める（ステップＳ５９）。
【００５９】
そして、排気バルブ１６を開けて、真空チェンバ１１内を真空排気する（ステップＳ６０）。以上によって、チェンバクリーニング処理および基板洗浄処理が同時に完了する。その後は、真空チェンバ１１内の基板ステージ１２から洗浄が完了したガラス基板１００が、真空搬送によって取り出される。
【００６０】
実施の形態５では、真空チェンバ１１の内部全体に洗浄水１１０を散水する給水機構３０Ａと、真空チェンバ１１のガスシャワーヘッド１３の設置位置から基板ステージ１２上に載置されたガラス基板１００に向けて洗浄水１１０を散水する給水機構３０Ｂと、を設け、基板エッチング処理後にガラス基板１００を基板ステージ１２上に載置させたまま、給水機構３０Ａ，３０Ｂから洗浄水１１０を散水するようにした。これによって、チェンバクリーニング処理時にガラス基板１００の洗浄も同時に行うことができるので、真空チェンバ１１から取り出されたガラス基板１００は洗浄工程での洗浄処理を省略して、直ちにつぎの工程に進めることができる。その結果、ガラス基板１００の製造を低コスト化することができるという効果を有する。
【符号の説明】
【００６１】
１０ ガラス基板処理装置
１１ 真空チェンバ
１２ 基板ステージ
１３ ガスシャワーヘッド
１４ 排気口
１５ 排気管
１６ 排気バルブ
２０ ガス供給機構
２１，３７，３７Ｂ，２１１，２１１Ａ，２１１Ｂ，２１２ ガス供給配管
２２ 処理ガス供給部
２３ パージ用ガス供給部
２４，３６，３６Ａ，３６Ｂ ガス供給バルブ
２５Ａ，２５Ｂ マスフローコントローラ
３０，３０Ａ，３０Ｂ 給水機構
３１，３１Ａ シャワーヘッド
３２，３２Ａ，３２Ｂ 洗浄水供給部
３３，３３Ａ，３３Ｂ 給水管
３４，３４Ａ，３４Ｂ 洗浄水加熱部
３５，３５Ａ，３５Ｂ 給水バルブ
４０ 排水機構
４１ 排水口
４２ 排水管
４３ 排水バルブ
５１ ベント管
５２ ベントバルブ
６１ 振動子
６２ 超音波発生部
７１ パーティクルトラップ
１００ ガラス基板
１１０ 洗浄水
１３１ ガス拡散板
１３２ シャワープレート
２２１ ＨＦガス供給部
２２２ ＨＦ解離ガス供給部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内でガラス基板を保持する基板保持手段と、
前記処理室内に前記ガラス基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記基板保持手段の基板保持面に対向して配置され、前記基板保持手段に向けて前記処理ガスを吐出する処理ガス吐出手段と、
前記処理室内のガスを排気する排気手段と、
前記処理室内に洗浄水を散布する散水手段と、
前記散水手段に前記洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
前記処理室内に貯留した前記洗浄水を排水する排水手段と、
を備えることを特徴とするガラス基板処理装置。
【請求項２】
前記散水手段は、
前記洗浄水供給手段と配管により接続されており、
前記処理室の内壁に向かって前記洗浄水を吐出するノズルを有することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板処理装置。
【請求項３】
前記処理ガス吐出手段は、前記散水手段と兼用されており、
前記処理ガス供給手段と前記洗浄水供給手段が各々の配管によって前記処理ガス吐出手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板処理装置。
【請求項４】
前記処理室に設けられる振動子と、
前記振動子に超音波またはメガソニック波を発生させる超音波発生手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項５】
前記散水手段は、前記洗浄水を加熱する加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項６】
前記排水手段は、
前記処理室の底部に設けられる排水管と、
前記排水管に設けられ、前記洗浄水中の堆積膜や微粒子をろ過するパーティクルトラップと、
を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項７】
ガラス基板をＨＦまたはフッ酸蒸気を含む減圧ガス雰囲気下の処理室内でエッチング処理した後、前記処理室をクリーニングするガラス基板処理装置のクリーニング方法において、
前記処理室内に洗浄水をシャワー状に供給するとともに前記洗浄水を前記処理室から排水することを特徴とするガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項８】
前記処理室内に前記洗浄水が充填されるように、前記洗浄水を前記処理室内に供給するとともに前記処理室内から排水することを特徴とする請求項７に記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項９】
前記処理室内に充填された前記洗浄水に超音波またはメガソニック波の振動を加えることを特徴とする請求項８に記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記洗浄水を３０℃以上に加熱して前記処理室内に供給することを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
ガラス基板をＨＦまたはフッ酸蒸気を含む減圧ガス雰囲気下の処理室内でエッチング処理するエッチング工程と、
前記処理室内に洗浄水をシャワー状に供給して前記処理室をクリーニングしながら、前記処理室内の前記ガラス基板の表面にも洗浄水をシャワー状に供給して前記ガラス基板をクリーニングするクリーニング工程と、
を含むことを特徴とするガラス基板処理方法。
【請求項１２】
前記クリーニング工程では、前記洗浄水を３０℃以上に加熱して供給することを特徴とする請求項１１に記載のガラス基板処理方法。
【請求項１】
処理室と、
前記処理室内でガラス基板を保持する基板保持手段と、
前記処理室内に前記ガラス基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と、
前記基板保持手段の基板保持面に対向して配置され、前記基板保持手段に向けて前記処理ガスを吐出する処理ガス吐出手段と、
前記処理室内のガスを排気する排気手段と、
前記処理室内に洗浄水を散布する散水手段と、
前記散水手段に前記洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、
前記処理室内に貯留した前記洗浄水を排水する排水手段と、
を備えることを特徴とするガラス基板処理装置。
【請求項２】
前記散水手段は、
前記洗浄水供給手段と配管により接続されており、
前記処理室の内壁に向かって前記洗浄水を吐出するノズルを有することを特徴とする請求項１に記載のガラス基板処理装置。
【請求項３】
前記処理ガス吐出手段は、前記散水手段と兼用されており、
前記処理ガス供給手段と前記洗浄水供給手段が各々の配管によって前記処理ガス吐出手段に接続されていることを特徴とする請求項１に記載のガラス基板処理装置。
【請求項４】
前記処理室に設けられる振動子と、
前記振動子に超音波またはメガソニック波を発生させる超音波発生手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項５】
前記散水手段は、前記洗浄水を加熱する加熱手段をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項６】
前記排水手段は、
前記処理室の底部に設けられる排水管と、
前記排水管に設けられ、前記洗浄水中の堆積膜や微粒子をろ過するパーティクルトラップと、
を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置。
【請求項７】
ガラス基板をＨＦまたはフッ酸蒸気を含む減圧ガス雰囲気下の処理室内でエッチング処理した後、前記処理室をクリーニングするガラス基板処理装置のクリーニング方法において、
前記処理室内に洗浄水をシャワー状に供給するとともに前記洗浄水を前記処理室から排水することを特徴とするガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項８】
前記処理室内に前記洗浄水が充填されるように、前記洗浄水を前記処理室内に供給するとともに前記処理室内から排水することを特徴とする請求項７に記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項９】
前記処理室内に充填された前記洗浄水に超音波またはメガソニック波の振動を加えることを特徴とする請求項８に記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記洗浄水を３０℃以上に加熱して前記処理室内に供給することを特徴とする請求項７から９のいずれか１つに記載のガラス基板処理装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
ガラス基板をＨＦまたはフッ酸蒸気を含む減圧ガス雰囲気下の処理室内でエッチング処理するエッチング工程と、
前記処理室内に洗浄水をシャワー状に供給して前記処理室をクリーニングしながら、前記処理室内の前記ガラス基板の表面にも洗浄水をシャワー状に供給して前記ガラス基板をクリーニングするクリーニング工程と、
を含むことを特徴とするガラス基板処理方法。
【請求項１２】
前記クリーニング工程では、前記洗浄水を３０℃以上に加熱して供給することを特徴とする請求項１１に記載のガラス基板処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１０３７７（Ｐ２０１３−１１０３７７Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８６５５８（Ｐ２０１２−８６５５８）
【出願日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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