ＣＶＤ装置のクリーニング方法
【課題】反応ガスの使用量を低減することが可能なＣＶＤ装置のクリーニング方法を提供することである。
【解決手段】ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を行うことで、成膜室２２のクリーニングを行う。ノンプラズマ工程では、成膜室２２内にフッ素と窒素の混合ガス等を導入して成膜室２２内を摂氏２５０度未満に保つ。ノンプラズマ工程においては、プラズマ放電を行わない。プラズマ工程では、成膜室２２内を減圧し、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガス等を導入してプラズマを発生させる。プラズマ工程においても、成膜室２２内を摂氏２５０度未満に保つ。
【解決手段】ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を行うことで、成膜室２２のクリーニングを行う。ノンプラズマ工程では、成膜室２２内にフッ素と窒素の混合ガス等を導入して成膜室２２内を摂氏２５０度未満に保つ。ノンプラズマ工程においては、プラズマ放電を行わない。プラズマ工程では、成膜室２２内を減圧し、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガス等を導入してプラズマを発生させる。プラズマ工程においても、成膜室２２内を摂氏２５０度未満に保つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＶＤ装置の成膜室内部をクリーニングする方法に関し、さらに詳細には、プラズマ放電が可能な高周波電源装置を備えたＣＶＤ装置に適用され、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置の成膜室をクリーニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置（光電変換装置）に用いられる太陽光発電素子は、ガラス基板に透明導電膜やアモルファスシリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜等の薄膜層を、複数積層したものである。これらの薄膜層は、一般的にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて、ガラス基板を挿入した成膜室内に反応ガスを充填し、化学反応を起こすことで形成される。そのため、量産等に用いられるＣＶＤ装置においては、成膜室内に不要な化合物や析出物等がこびりついてしまう。これらの化合物や析出物等は、コンタミネーションの原因となり、太陽光発電素子の特性を劣化させてしまう。そのため、成膜室は、定期的にクリーニングする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、半導体装置のクリーニング方法が開示されている。特許文献１に記載の半導体装置のクリーニング方法では、半導体装置が有するチャンバー（成膜室）内に混合ガスを導入して、成膜室内の不要物をエッチングできるとされている。特許文献１では、クリーニング方法の実施例として、様々な方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３３８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方策によると、成膜室内を隅々までクリーニングすることができず、成膜室の細部に残さが残ってしまうという不満がある。すなわち特許文献１の方策は、プラズマ放電を利用して混合ガスを活性化させるものであるから、プラズマが発生している領域についてはクリーニング効果が高い。しかしながら、成膜室内において、プラズマが存在する領域は限られており、成膜室の隅にはプラズマが至らず、残さが除去されずに残ってしまう。
【０００６】
また特許文献１の方策では、チャンバー内にアルゴンガスを注入してプラズマ放電を開始した後、混合ガスをチャンバー内に導入し、析出物と混合ガスとを反応させ、生成されたガス状の反応生成物を、真空引きすることで、析出物をチャンバー内から外へ除去している。ところが、この特許文献１に記載のクリーニング方法では、クリーニング工程を実行している間は、チャンバー内に混合ガスを導入して真空排気をし続けるため、大量の混合ガスが必要となる。また、チャンバー内にプラズマ放電をし、且つ真空を維持する必要があり、長時間のクリーニングによって大量の電力を費やしてしまう。つまり、特許文献１に記載のクリーニング方法では、析出物の除去にかかるコストがかさんでしまう恐れがある。
【０００７】
上記した現状に鑑み、本発明は、成膜室を隅々まで清掃することができ、且つ反応ガスの消費量の低減にも寄与するＣＶＤ装置のクリーニング方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室を有し、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置のクリーニング方法において、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有し、前記ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程であり、第一反応ガスと第二反応ガスは、フッ素元素を含むものであることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【０００９】
プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室とは、成膜が可能な装置を備えた成膜室を指している。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法は、成膜が可能な成膜室を有したＣＶＤ装置において、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有している。
【００１０】
ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程である。換言すれば、ノンプラズマ工程は、プラズマ放電を行わずに化学反応のみによるクリーニング工程であり、第一反応ガスを成膜室内に一時的に溜めるノンフロー方式か、又は第一反応ガスを成膜室に注入しながら排気するフロー方式を実施する。
【００１１】
一方、プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程である。換言すれば、プラズマ工程は、プラズマ雰囲気中における化学反応によるクリーニング工程であり、第二反応ガスを成膜室に注入しながら排気するフロー方式を実施する。
【００１２】
第一反応ガスと第二反応ガスの組成は、同一であってもよい。
ノンプラズマ工程では、第一反応ガスの供給方法としてノンフロー方式、フロー方式の選択肢がある。
またノンプラズマ工程においては、第一反応ガスが至った領域をクリーニングすることができ、成膜室を隅々まで清掃することができる。その一方でノンプラズマ工程はプラズマによらずに残さと反応ガスとを反応させるので、プラズマを併用する場合と比べると、残さ除去に時間を要する。そのため、例えば、単にノンプラズマ工程だけを実行すると、残さが厚く積層された領域については、短時間では残さを充分に除去することができないことがある。
【００１３】
一方、プラズマ工程では、プラズマを併用することによって反応ガスを活性化させるので、残さを除去する効果が高い。そのため成膜室内の残さを速く且つ確実に除去可能である。そのため析出物が厚くたまった部位であっても、これを充分に除去することが可能である。また析出物が厚くたまる部位は、基板を設置する領域の近傍や、成膜室に成膜用のガスを導入する部位の近傍である場合が多く、一般的にプラズマを発生させることができる領域である。そのためプラズマ工程を経ると、析出物が厚くたまる部位についても満足な残さ除去を行うことができる。
すなわち本発明は、ノンプラズマ工程にて広範囲に広がる薄い析出物を除去し、プラズマ工程で厚く析出した残さを除去することができる。
特に、ハイブリッド型と称される太陽電池の様な、結晶構造が異なる層を複数備えた基板を１つの成膜室内で成膜する成膜装置では、硬度や組成、反応性が異なる析出物が重なって付着している。この様な成膜室をクリーニングする場合には、反応条件を変えてクリーニングすることが有効であり、本発明の様なプラズマ工程とノンプラズマ工程を併用する効果か高い。
また更に、酸化シリコン膜（特にｎ型酸化シリコン膜）の様な共有結合を有する析出物が存在する成膜室や、合金が析出する成膜室をクリーニングする場合にも本発明の様なプラズマ工程とノンプラズマ工程を併用する効果か高い。
また本発明によると、反応ガスの節約にも寄与する。つまり、ノンプラズマ工程では、第一反応ガスをノンフロー方式で供給する場合、使用するガス量は少なくて済む。また、プラズマ工程においても、仕上げ処理を速く行うことができるため、使用するガス量は少なくて済む。すなわち、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、結果的に残さの除去に使用するガス量を低減できる。またクリーニングに要する総時間も短縮することができる。
すなわち本発明は、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることによる相乗効果で、成膜室内をより完全に清掃することができ、且つ反応ガスの消費量を低減し、さらに所要時間を短縮することもできる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記ノンプラズマ工程及び／又は前記プラズマ工程においては、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１５】
ノンプラズマ工程においては、反応ガスの反応性を高めるために成膜室内を昇温することが望ましい。クリーニングの効率を高めるという観点からは、成膜室の温度は高いほど良いと言える。
しかしながら、本発明者らの実験によると、成膜室内の温度を一定以上に上昇させると、成膜室やこれに連通する流路の部材を腐食させることが判った。
すなわち成膜室やこれに連通する流路は、腐食を防ぐためにステンレス鋼が多用されている。ステンレス鋼は錆びにくいが、フッ素を含む反応ガスと接触すると腐食する。そして腐食速度は、環境温度の上昇と共に増加してゆくが、本発明者らの実験によると、摂氏２５０度程度を境として腐食速度が急激に上昇する。
ここで本発明は、前述の通り、ノンプラズマ工程において、第一反応ガスの反応性を高めるために成膜室内を昇温し過ぎると反応速度が加速され、過度なクリーニングによって成膜室が腐食されることがある。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満としている。つまり、成膜室等にステンレス鋼が使用されていても、成膜室等が腐食されることを防止できる。
プラズマ工程についても同様であり、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することによって成膜室等にステンレス鋼が使用されていても、成膜室等が腐食されることを防止できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記第一反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１７】
フッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスは、反応性に優れるため、化学反応のみによるノンプラズマ工程に好適である。また、フッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が極めて小さいため、クリーニングガスとして好適である。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記第二反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、フッ化カルボニルガス、少なくともフッ化カルボニルガスと酸素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１９】
フッ化カルボニルガスは、前述のフッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスと同様に反応性に優れるため、速い反応が望まれるプラズマ工程に好適である。また、フッ化カルボニルガスも、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が極めて小さいため、クリーニングガスとして好適である。
【００２０】
前記ノンプラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際には、成膜室内におけるフッ素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることが好ましい（請求項５）。
【００２１】
前記ノンプラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用い、成膜室内における三フッ化塩素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることが望ましい（請求項６）。
【００２２】
前記プラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ素ガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項７）。
【００２３】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、１００〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２４】
また、前記プラズマ工程において、フッ化カルボニルガスと酸素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ化カルボニルガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項８）。
【００２５】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、１００〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２６】
さらに、前記プラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用いた際の成膜室内の分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項９）。
【００２７】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、２０〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に行った後に、再度プラズマ工程を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００２９】
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に行った後に、再度プラズマ工程を行う。すなわち最後にプラズマ工程を行ってクリーニングを終了する。前述の通り、成膜室は、ノンプラズマ工程にて大部分の不要物を除去し、プラズマ工程で厚く積層された析出物を除去して仕上げることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、ガス分析装置を有し、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００３１】
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行う。例えば、プラズマ工程では、成膜室内のクリーニング状況を確認することが困難である。つまり、ガス分析装置で反応ガスの成分を分析することで、成膜室内のクリーニング状況を把握できる。その結果、過度なクリーニングによって成膜室が腐食されることを防止できる。
【００３２】
またクリーニング方法を実施した後に、成膜室内に膜材料を導入してプラズマを発生させることが望ましい。
【００３３】
この方法によると、成膜室そのものや、成膜室内のヒータ等の機器に薄い被膜が形成される。当該被膜は機器等の保護膜として機能する。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、前記成膜室に基板を搬入及び搬出可能な移動用チャンバーを有し、前記移動用チャンバーは収納室を有し、前記収納室は成膜室と結合して室内を一体化可能であり、収納室と成膜室とを一体化した状態で前記ノンプラズマ工程を実施することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００３５】
移動用チャンバーは、成膜室へ基板を搬入及び搬出するものである。つまり、移動用チャンバーは、成膜が可能な装置等を収納室内には備えていない。そのため、収納室内に反応ガスを注入することは困難であり、収納室内のクリーニングは手作業で行われていた。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、移動用チャンバーが有する収納室と成膜室とを一体化した状態でノンプラズマ工程を実施する。すなわち、成膜室のクリーニングを行う際に、収納室も併せてクリーニングすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法によれば、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、成膜室を隅々まで清掃することができ、且つ反応ガスの消費量の低減にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法に用いるＣＶＤ装置を移動用チャンバー側から見た全体斜視図である。
【図２】移動用チャンバーを収納室出入口側から見た斜視図である。
【図３】成膜チャンバーの内部構造を示す斜視図である。
【図４】成膜チャンバーに内蔵される電極の斜視図である。
【図５】移動用チャンバーの内部を示す斜視図である。
【図６】チャンバー本体の内部構造を示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施形態で使用する基体キャリアの斜視図である。
【図８】図７の基体キャリアの分解斜視図である。
【図９】移動用チャンバーと成膜チャンバーが接合した状態を示す外観斜視図である。
【図１０】移動用チャンバーから成膜チャンバーに基体キャリアが移動する状態を示す移動用チャンバーと成膜チャンバーの一部破断斜視図である。
【図１１】ガス分析装置が弁と真空ポンプの間に設けられた成膜チャンバーを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明が制限して理解されるべきではない。
【００３９】
図１において、１は、本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置のクリーニング方法に用いるＣＶＤ装置を示す。ＣＶＤ装置１は、ガラス製の基体４６（基板）に半導体層を成膜するものである。ＣＶＤ装置１は、大きく分けて、基体受取・払出し装置２と、成膜チャンバー群３と、移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２によって構成される。
【００４０】
順次説明すると、基体受取・払出し装置２は、図１の様にベース部材４に基体移動装置８が５基設けられたものである。
成膜チャンバー群３を構成する成膜チャンバー１５は、いずれも同一の構造をしたものである。図３は、成膜チャンバー１５の内部構造を示す斜視図である。
【００４１】
成膜チャンバー１５の外観形状は、図１、３に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の成膜室出入口１６が設けられている。成膜室出入口１６の開口端にはフランジ１７が設けられている。
【００４２】
成膜室出入口１６には、気密性を備えたシャッター１８が設けられている。
シャッター１８は、スライド型ゲートバルブと称されるものが採用されており、図３の矢印に示すように扉状の部材１４が矢印の方向にスライドする。
【００４３】
成膜チャンバー１５の内部は、プラズマＣＶＤ法によって基体４６に成膜する成膜室２２となっている。そしてその内部には、図５に示すように６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、５基の電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられている。すなわち図５で細い長方形として図示されているのがヒータ２３であり、太い長方形として図示されているのが電極２５である。
【００４４】
ヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、いずれも板状の面ヒータであるが、その内部構造は、公知のプラズマＣＶＤに使用されるものと同一であり、たとえば板体の内部にシーズヒータが埋め込まれたものや、板面状のセラミックヒータ、或いはハロゲンランプが面状に配置されたもの等を採用することができる。
【００４５】
６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの内、両端部のヒータ２３ａ，２３ｆは、成膜室２２側面の内壁２４ａ，２４ｂに取り付けられている。他のヒータ２３ｂ，ｃ，ｄは、所定の間隔を開けて成膜室２２内に平行に縦置きされている。
【００４６】
一方、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、図４に示すように枠体２６の両面にシャワープレート２７が取り付けられたものである。
【００４７】
枠体２６にはガスパイプ３１が接続されており、原料ガス供給源６１（反応ガス注入装置）に接続されている。また枠体２６には、マッチング回路（ＭＢＸ）を介して高周波交流電源６０（高周波交流電源）に接続されている。
【００４８】
図３に示すように、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは前記した６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に平行に縦置きされている。
また、成膜室２２の内部には、前記した基体受取・払出し装置２と同様の基体移動装置２９が設けられている。基体移動装置２９の数は、前記した基体受取・払出し装置２と同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２と同一である。
成膜室２２の内部では、図３に示すように各基体移動装置２９のガイド溝１１内に電極２５ａ〜２５ｅが位置する。
【００４９】
また図３に示すように、成膜室２２には弁３３を介して真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４が接続されている。
【００５０】
次に移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２について説明する。
移動用チャンバー５は、図２に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の収納室出入口３５が設けられている。収納室出入口３５の開口端にはフランジ３７が設けられている。
【００５１】
収納室出入口３５及びフランジ３７の大きさ及び形状は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６およびフランジ１７と等しい。
移動用チャンバー５の収納室出入口３５には、これを遮蔽する部材が無く、収納室出入口３５は常に開放されている。
【００５２】
移動用チャンバー５の内部は、図５に示すように基体４６を収納する収納室４７となっている。
収納室４７の内部には、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２と同様に基体移動装置４９が設けられている。基体移動装置４９の数は、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２のそれと同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２等と同一である。
【００５３】
また移動用チャンバー５の収納室４７内には、図６に示すように６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが設けられている。６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの構造は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同様である。移動用チャンバー５内の６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの位置関係についても成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同一である。
また、収納室４７には、弁４５を介して真空ポンプ４４が接続されている。真空ポンプ４４は、収納室側減圧装置として機能する。
【００５４】
チャンバー移動装置３２は、横列方向と、前後方向に移動用チャンバー５を移動させるものであり、図１、図２の様に横列方向の移動はレール５０に沿って行われる。つまり、図示しない電動機で、レール５０に沿って移動する。
一方、前後方向には直線ガイド５１に沿って行われる。つまり、図示しない油圧又は空気圧シリンダーで移動用チャンバー５が前後方向（成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向）に直線移動する。
【００５５】
次に、基体４６を運搬する基体キャリア７２について説明する。
基体キャリア７２は、図７に示すように、直方体のキャリアベース７３を有し、その両側に合計８個の車輪７５が設けられている。
【００５６】
キャリアベース７３の上面側には、二枚の枠体７７が平行に対向して設けられている。
枠体７７は、図７，８の様に、正方形の開口７８が２個設けられたものであり、当該開口７８の周囲にクリップ８０が多数設けられている。
【００５７】
基体キャリア７２の枠体７７には、図８に示すように基体４６たるガラス基板が取り付けられ、この二者をクリップ８０が押さえている。
したがって、基体４６たるガラス基板の露出面は、対向する枠体７７の内側を向いている。
【００５８】
次に、ＣＶＤ装置１の全体的なレイアウトを説明する。
【００５９】
ＣＶＤ装置１では、図１の様に、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５がいずれも成膜室出入口１６を同一方向に向けた状態で横列に配置されている。また基体受取・払出し装置２は、成膜チャンバー群３と並んだ位置にある。
【００６０】
そして図１、図２の様にチャンバー移動装置３２のレール５０が、成膜チャンバー群３及び基体受取・払出し装置２の正面側に沿って設置されており、前記した様に移動台車５５を介して移動用チャンバー５がレール５０に載置されている。移動用チャンバー５の収納室出入口３５は、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６に対して対向する方向を向いている。
チャンバー移動装置３２の電動機（図示省略）を回転して自走し、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー群３の列方向に移動する。
またチャンバー移動装置３２のシリンダー（図示省略）を伸縮させると、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向に移動する。
【００６１】
次に、ＣＶＤ装置１を使用したＣＶＤ方法について簡単に説明する。
【００６２】
図９は、移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５が接合した状態を示す外観斜視図である。図１０は、移動用チャンバー５から成膜チャンバー１５に基体キャリア７２が移動する状態を示す移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５の一部破断斜視図である。
【００６３】
ＣＶＤ方法の準備段階として、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５の成膜室２２内を減圧する。具体的には、成膜室出入口１６のシャッター１８を閉じ、真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４を起動すると共に、弁３３を開いて成膜室２２内の空気を排気する。また基体４６を基体キャリア７２に取り付けておく。
【００６４】
ＣＶＤ方法では、最初に、基体受取・払出し装置２に基体キャリア７２をセットする。具体的には、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置し、基体受取・払出し装置２の基体移動装置８のガイド溝１１間に基体キャリア７２の車輪７５を嵌め込む。
【００６５】
そして図示しない制御装置によって基体受取・払出し装置２、移動用チャンバー５及び成膜チャンバー群３が有機的に動作し、基体４６にシリコン系のｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜する。
【００６６】
具体的に説明すると、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置すると、基体受取・払出し装置２の位置に移動用チャンバー５が移動する。
そして、５基の基体キャリア７２が順次前進し、移動用チャンバー５側の収納室４７内に移動する。
【００６７】
全ての基体キャリア７２が移動用チャンバー５側に移動したことが確認されると、移動用チャンバー５が再度横列方向に移動し、隣接する位置の成膜チャンバー１５の前で停止する。
【００６８】
続いて移動用チャンバー５のシリンダーが伸び、移動用チャンバーが成膜チャンバー１５に対して近接する方向に移動する。
【００６９】
そしてついには、図９、図１０の様に移動用チャンバー５の先端が成膜チャンバー１５の先端と当接する。
【００７０】
すなわち移動用チャンバー５の収納室出入口３５が、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６と合致し、移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７と合致して移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７を押しつける。
【００７１】
前記した様に成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６には気密性を備えたシャッター１８が設けられているので、移動用チャンバー５においては、収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間が形成される。
【００７２】
移動用チャンバー５のフランジ３７と成膜チャンバー１５のフランジ１７が完全に結合されたことが確認されると、真空ポンプ（収納室側減圧装置）４４を起動すると共に弁４５を開き、前記した収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間から空気を排気し、減圧して真空にする。
【００７３】
そして前記した閉塞空間が所定の真空度に達すると、移動用チャンバー５の収納室４７内に設けられた６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを昇温し、内部の基体４６を加熱昇温する。このＣＶＤ方法ではチャンバー内を減圧した後に基体の加熱を行うので、基板表面に酸化膜ができず、高品質の薄膜を形成させることができる。
【００７４】
基体４６が所定の温度になったことが確認されると、成膜チャンバー１５のシャッター１８が開かれる。ここで成膜チャンバー１５の成膜室２２は、先に高真空状態となっているが、前記した様に収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間から空気を排気して当該部分も真空状態であるから、成膜チャンバー１５のシャッター１８を開いても成膜室２２内の真空度は維持される。
【００７５】
そしてシャッター１８が完全に開いたことが確認されると、基体キャリア７２は成膜チャンバー１５の成膜室２２内に引き込まれる。
【００７６】
成膜室２２の内部には６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがあり、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは互い違いに配されているから、基体キャリア７２に搭載された各基体４６は、いずれもヒータ２３と電極２５の間に挿入される。
【００７７】
すなわち移動用チャンバー５の収納室４７内には基体４６が複数収納され、各基体４６は所定の間隔を設けて平行に並べて縦置きされていたが、移動用チャンバー５の収納室４７内の基体４６は、面方向に直線移動して成膜チャンバー１５の成膜室２２に移送され、各基体４６は、ヒータ２３と電極２５の間に挿入される。
【００７８】
基体キャリア７２の全てが成膜チャンバー１５の成膜室２２内に移動し、それぞれ所定の位置に配置されたことが確認されると成膜チャンバー１５のシャッター１８を閉じる。そして成膜チャンバー１５の成膜室２２内において、基体キャリア７２の基体４６にシリコン半導体が成膜される。
【００７９】
すなわち電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの枠体２６内に原料ガスを供給すると共に電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに高周波交流を印加し、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと基体キャリア７２の間にグロー放電を発生させて原料ガスを分解し、縦置きされた基体４６の表面上に薄膜を形成させる。
【００８０】
そして、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、太陽電池を構成する各薄膜層を形成させる。すなわち太陽電池は、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層が積層されたものである。ＣＶＤ装置１では、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層を順次積層することができる。
【００８１】
また成膜チャンバー１５内で成膜工程が実行されている間、基体キャリア７２が排出されて空状態となっている移動用チャンバー５に大気が導入されることで、収納室４７内の圧力が減圧状態から外気圧と均衡化する状態へと至る。
【００８２】
そして収納室４７内と外気との圧力差が解消すると、チャンバー移動装置３２のシリンダー７１を縮め、移動用チャンバー５が成膜チャンバー１５から離れる方向に移動する。すなわち接合状態であった、移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離する。なお、収納室４７を大気開放してから移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離するので、移動用チャンバー５に大気圧がかからず、移動用チャンバー５の移動は容易である。
【００８３】
そして移動用チャンバー５をレール５０に沿って自走させ、成膜チャンバーの列方向に移動し、基体受取・払出し装置２の前で再度停止させる。
以下、この工程を繰り返し、基体４６に薄膜を積層する作業を行う。
【００８４】
つぎに、本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置１のクリーニング方法について説明する。
本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置１のクリーニング方法は、成膜チャンバー１５（成膜室２２）を単体でクリーニングする方法と、成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態でクリーニングする方法とがある。
まず、成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法について説明する。
【００８５】
成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法の準備段階として、成膜室出入口１６のシャッター１８を閉じる。
成膜室２２単体のクリーニング方法で行われる工程は、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程の２種類であり、この２種類の工程を順に行うことで、成膜室２２のクリーニングを行うことが可能である。ノンプラズマ工程と、プラズマ工程の順番は不問であり、実施回数も問わない。従ってノンプラズマ工程の実施後にプラズマ工程を実施して成膜室２２のクリーニングを終えてもよく、プラズマ工程を先に実施してその後でノンプラズマ工程を実施し、成膜室２２のクリーニングを終えてもよい。またノンプラズマ工程と、プラズマ工程を交互に複数回繰り返してもよい。さらにノンプラズマ工程又は複数回繰り返した後に、プラズマ工程を複数回繰り返してもよく、プラズマ工程又は複数回繰り返した後に、ノンプラズマ工程を複数回繰り返してもよい。
推奨される方策は、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を交互に複数回繰り返し、最後にプラズマ工程を実施して成膜室２２のクリーニングを終える方策である。
【００８６】
ここで、各工程について説明する。
ノンプラズマ工程は、成膜室２２内でプラズマ放電を行わず、第一反応ガスによる化学反応のみでクリーニングを行う工程である。ノンプラズマ工程において、第一反応ガスの注入方法として、ノンフロー方式とフロー方式があるが、いずれの方式も採用することができる。
ここでノンフロー方式は、成膜室２２内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させた後に、第一反応ガスを排出して成膜室２２内を清掃する方策である。一方、フロー方式は、成膜室２２内に第一反応ガスを注入しながら成膜室２２内を排気して成膜室２２内を清掃する方策である。
前記した様に第一反応ガスの注入方法は任意であり、ノンフロー方式を採用しても、フロー方式を採用してもよいが、本実施形態では、ノンフロー方式を採用することとする。 第一反応ガスの注入には原料ガス供給源６１を用い、成膜室２２内の排気には真空ポンプ３４を用いる。
【００８７】
なお、ノンプラズマ工程では、ノンフロー方式とフロー方式ともに、大気圧近傍の圧力であってもよいが、成膜室２２内を減圧して行うことが望ましい。
ノンプラズマ工程を実施する際の成膜室２２内の圧力（全圧）は１０００〜５０００（Ｐａ：パスカル）として説明する。
【００８８】
ノンプラズマ工程に用いる第一反応ガスは、表１に示す３種類の中から１つを選択する。すなわち、Ｎｏ．１の単体のフッ素ガス、Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスと、Ｎｏ．３の三フッ化塩素ガスである。なおいずれの場合でも微量の添加ガスを含んでいてもよい。
Ｎｏ．１のフッ素ガス単体を使用する場合においては、全圧が分圧に等しい。すなわちフッ素ガス単体を使用する場合においては、成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスにおいては、フッ素ガス（Ｆ2）がクリーニングガスであり、窒素ガス（Ｎ2）が希釈ガスである。成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．３の三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ3）においては、成膜室２２内における三フッ化塩素ガス濃度は、１００（ｖｏｌ％）である。また、成膜室２２内における三フッ化塩素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
【００８９】
【表１】
【００９０】
ノンプラズマ工程においては、成膜室２２に内蔵されたヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを駆動して成膜室２２内を昇温する。
成膜室２２内の温度は、摂氏２５０度未満とすることが望ましい。またより望ましい温度範囲は、摂氏２５度から摂氏２００度であり、もっとも推奨される温度範囲は、摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲である。
すなわち成膜室２２内の温度が摂氏２５０度以上になると、成膜室２２の本体やヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ等の内部機器、さらに真空ポンプ３４等の付属機器等まで腐食してしまう懸念がある。一方、雰囲気温度が摂氏２５度未満であれば、反応ガスの活性が低下し、析出物の除去が円滑に行われない。
成膜室２２内の温度が摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲に保たれれば、析出物の除去が円滑に行われ、且つ内部機器を傷めることもない。
【００９１】
一方、プラズマ工程は、成膜室２２内をプラズマ雰囲気とした状態で、第二反応ガスによる化学反応でクリーニングを行う工程である。プラズマ工程では、第二反応ガスの注入方法は、フロー方式である。第二反応ガスの注入には原料ガス供給源６１（図４参照）を用い、成膜室２２内の排気には真空ポンプ３４（図３参照）を用いる。また、プラズマ放電には、高周波交流電源６０（図４参照）を用いる。
【００９２】
プラズマ工程では、成膜室２２内を減圧する。プラズマ工程における成膜室２２内の全圧は、１（Ｐａ）から５０００（Ｐａ）であり、推奨される全圧は１０（Ｐａ）から３０００（Ｐａ）である。また最も推奨される全圧は１００（Ｐａ）から１０００（Ｐａ）である。
本実施形態では、プラズマ工程において、成膜室２２内を全圧２０〜１０００（Ｐａ）に減圧している。
【００９３】
プラズマ工程を実施する場合においても、成膜室２２内の温度は、摂氏２５０度未満とすることが望ましい。またより望ましい温度範囲は、摂氏２５度から摂氏２００度であり、もっとも推奨される温度範囲は、摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲である。
すなわち成膜室２２内の温度が摂氏２５０度以上になると、成膜室２２の本体やヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ等の内部機器、さらに真空ポンプ３４等の付属機器等まで腐食してしまう懸念がある。一方、雰囲気温度が摂氏２５度未満であれば、反応ガスの活性が低下し、析出物の除去が円滑に行われない。
成膜室２２内の温度が摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲に保たれれば、析出物の除去が円滑に行われ、且つ内部機器を傷めることもない。
【００９４】
プラズマ工程に用いる第二反応ガスは、表２に示す５種類の中から１つを選択する。すなわち、Ｎｏ．１のフッ素ガス単体、Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガス、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体、Ｎｏ．４のフッ化カルボニルと酸素ガスの混合ガス、Ｎｏ．５の三フッ化塩素ガスの単体、のいずれか選択される。ただしＮｏ．１のフッ素ガス単体、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体は、微量の添加ガスを含んでいてもよい。また他の混合ガスについても微量の添加ガスを含んでいてもよい。
いずれのガスを採用する場合においても、反応ガス（希釈ガスを除く部分）の成膜室２２内における分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
すなわちＮｏ．１のフッ素ガス単体には、成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスにも成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
さらには、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体を採用する場合には、成膜室２２内におけるフッ化カルボニルガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
またＮｏ．４のフッ化カルボニルと酸素ガスの混合ガス、を採用する場合にも、成膜室２２内におけるフッ化カルボニルガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．５の三フッ化塩素ガスの単体を採用する場合には、成膜室２２内における三フッ化塩素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
なお単体のガスを使用する場合には、分圧と全圧とは等しいものとなる。
【００９５】
【表２】
【００９６】
プラズマ工程では、プラズマを併用して反応性を高めているので、成膜室２２内の析出物を速く且つ確実に除去可能である。
そのため、ノンプラズマ工程にて成膜室２２内の広い範囲の不要物を除去し、プラズマ工程で成膜室２２内に厚く積層された析出物を速く除去して仕上げることができる。またノンプラズマ工程においては第一反応ガスをノンフロー方式で供給し、一度溜めるだけで良いため、使用するガス量は少なくて済む。また、プラズマ工程においても、仕上げ処理を速く行うことができるため、使用するガス量は少なくて済む。すなわち、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、成膜室２２内の不要物の除去に使用するガス量を、従来と比べて低減できる。また全体の処理時間も短縮することができる。
【００９７】
またノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に実施し、あるいは繰り返した後、最後に再度ノンプラズマ工程を行うことが推奨される。
前述の通り、ノンプラズマ工程にて成膜室２２の大部分の不要物を除去し、プラズマ工程で成膜室２２の不要物を速く除去して仕上げることができる。
【００９８】
またクリーニング工程が終了した後に、成膜室内に膜材料を導入してプラズマを発生させることによっても同様の効果が期待できる。例えばクリーニング工程が終了した後に、成膜室内にシリコン等の膜材料を形成するガスを導入してプラズマを発生させる。その結果、成膜室２２の内面等が、シリコンが被覆され、このシリコン層が保護膜として機能する。
【００９９】
つぎに、プラズマ工程或いはノンプラズマ工程において、成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行う成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法について説明する。
図１１に示すように、成膜室２２の弁３３と真空ポンプ３４の間には、ガス分析装置６５が設けられている。例えばプラズマ工程において、ガス分析装置６５で成膜室２２から排出される反応ガスのモニタリングを行う。つまり、ガス分析装置６５で反応ガスの成分を分析し、排出ガスに含まれる析出物に由来するガスの成分を監視する。そして析出物に由来するガスが一定量以下となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
【０１００】
この方法は、ノンプラズマ工程においても応用することができる。例えば、ノンプラズマ工程の最中に、定期的に内部のガスを抽出し、その成分を分析する。例えばノンプラズマ工程においてフロー方式を採用する場合には、析出物に由来するガスが一定量以下となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
逆にノンフロー方式を採用する場合には、析出物に由来するガスが一定量以上となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
この様に、成膜室から排出される反応ガス等をモニタリングすることによって成膜室２２内のクリーニング状況を把握できる。その結果、過度なクリーニングによって成膜室２２が腐食されることを防止できる。
【０１０１】
つぎに、成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態のクリーニング方法について説明する。
成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態のクリーニング方法の準備段階として、図９，１０で示したように、成膜室２２と収納室４７とを結合して一体化させる。この時、成膜室２２と収納室４７のどちらからも、基材キャリア７２は取り出しておく。
【０１０２】
成膜室２２と収納室４７とが一体化された状態において、前述と同様に、成膜室２２にてノンプラズマ工程を実施する。その結果、成膜室２２のクリーニングと共に、収納室４７内も併せてクリーニングを行うことができる。なお、収納室４７（移動用チャンバー５）内には、図６で示したように、６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが設けられている。そのため、収納室４７のクリーニングの際に、ヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆのクリーニングも行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ＣＶＤ装置
５ 移動用チャンバー
２２ 成膜室
３４ 真空ポンプ（成膜室側減圧装置）
４６ 基体（基板）
４７ 収納室
６０ 高周波交流電源（高周波電源装置）
６１ 原料ガス供給源（反応ガス注入装置）
６５ ガス分析装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はＣＶＤ装置の成膜室内部をクリーニングする方法に関し、さらに詳細には、プラズマ放電が可能な高周波電源装置を備えたＣＶＤ装置に適用され、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置の成膜室をクリーニングする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電装置（光電変換装置）に用いられる太陽光発電素子は、ガラス基板に透明導電膜やアモルファスシリコン薄膜、微結晶シリコン薄膜等の薄膜層を、複数積層したものである。これらの薄膜層は、一般的にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて、ガラス基板を挿入した成膜室内に反応ガスを充填し、化学反応を起こすことで形成される。そのため、量産等に用いられるＣＶＤ装置においては、成膜室内に不要な化合物や析出物等がこびりついてしまう。これらの化合物や析出物等は、コンタミネーションの原因となり、太陽光発電素子の特性を劣化させてしまう。そのため、成膜室は、定期的にクリーニングする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、半導体装置のクリーニング方法が開示されている。特許文献１に記載の半導体装置のクリーニング方法では、半導体装置が有するチャンバー（成膜室）内に混合ガスを導入して、成膜室内の不要物をエッチングできるとされている。特許文献１では、クリーニング方法の実施例として、様々な方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５３３８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の方策によると、成膜室内を隅々までクリーニングすることができず、成膜室の細部に残さが残ってしまうという不満がある。すなわち特許文献１の方策は、プラズマ放電を利用して混合ガスを活性化させるものであるから、プラズマが発生している領域についてはクリーニング効果が高い。しかしながら、成膜室内において、プラズマが存在する領域は限られており、成膜室の隅にはプラズマが至らず、残さが除去されずに残ってしまう。
【０００６】
また特許文献１の方策では、チャンバー内にアルゴンガスを注入してプラズマ放電を開始した後、混合ガスをチャンバー内に導入し、析出物と混合ガスとを反応させ、生成されたガス状の反応生成物を、真空引きすることで、析出物をチャンバー内から外へ除去している。ところが、この特許文献１に記載のクリーニング方法では、クリーニング工程を実行している間は、チャンバー内に混合ガスを導入して真空排気をし続けるため、大量の混合ガスが必要となる。また、チャンバー内にプラズマ放電をし、且つ真空を維持する必要があり、長時間のクリーニングによって大量の電力を費やしてしまう。つまり、特許文献１に記載のクリーニング方法では、析出物の除去にかかるコストがかさんでしまう恐れがある。
【０００７】
上記した現状に鑑み、本発明は、成膜室を隅々まで清掃することができ、且つ反応ガスの消費量の低減にも寄与するＣＶＤ装置のクリーニング方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室を有し、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置のクリーニング方法において、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有し、前記ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程であり、第一反応ガスと第二反応ガスは、フッ素元素を含むものであることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【０００９】
プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室とは、成膜が可能な装置を備えた成膜室を指している。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法は、成膜が可能な成膜室を有したＣＶＤ装置において、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有している。
【００１０】
ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程である。換言すれば、ノンプラズマ工程は、プラズマ放電を行わずに化学反応のみによるクリーニング工程であり、第一反応ガスを成膜室内に一時的に溜めるノンフロー方式か、又は第一反応ガスを成膜室に注入しながら排気するフロー方式を実施する。
【００１１】
一方、プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程である。換言すれば、プラズマ工程は、プラズマ雰囲気中における化学反応によるクリーニング工程であり、第二反応ガスを成膜室に注入しながら排気するフロー方式を実施する。
【００１２】
第一反応ガスと第二反応ガスの組成は、同一であってもよい。
ノンプラズマ工程では、第一反応ガスの供給方法としてノンフロー方式、フロー方式の選択肢がある。
またノンプラズマ工程においては、第一反応ガスが至った領域をクリーニングすることができ、成膜室を隅々まで清掃することができる。その一方でノンプラズマ工程はプラズマによらずに残さと反応ガスとを反応させるので、プラズマを併用する場合と比べると、残さ除去に時間を要する。そのため、例えば、単にノンプラズマ工程だけを実行すると、残さが厚く積層された領域については、短時間では残さを充分に除去することができないことがある。
【００１３】
一方、プラズマ工程では、プラズマを併用することによって反応ガスを活性化させるので、残さを除去する効果が高い。そのため成膜室内の残さを速く且つ確実に除去可能である。そのため析出物が厚くたまった部位であっても、これを充分に除去することが可能である。また析出物が厚くたまる部位は、基板を設置する領域の近傍や、成膜室に成膜用のガスを導入する部位の近傍である場合が多く、一般的にプラズマを発生させることができる領域である。そのためプラズマ工程を経ると、析出物が厚くたまる部位についても満足な残さ除去を行うことができる。
すなわち本発明は、ノンプラズマ工程にて広範囲に広がる薄い析出物を除去し、プラズマ工程で厚く析出した残さを除去することができる。
特に、ハイブリッド型と称される太陽電池の様な、結晶構造が異なる層を複数備えた基板を１つの成膜室内で成膜する成膜装置では、硬度や組成、反応性が異なる析出物が重なって付着している。この様な成膜室をクリーニングする場合には、反応条件を変えてクリーニングすることが有効であり、本発明の様なプラズマ工程とノンプラズマ工程を併用する効果か高い。
また更に、酸化シリコン膜（特にｎ型酸化シリコン膜）の様な共有結合を有する析出物が存在する成膜室や、合金が析出する成膜室をクリーニングする場合にも本発明の様なプラズマ工程とノンプラズマ工程を併用する効果か高い。
また本発明によると、反応ガスの節約にも寄与する。つまり、ノンプラズマ工程では、第一反応ガスをノンフロー方式で供給する場合、使用するガス量は少なくて済む。また、プラズマ工程においても、仕上げ処理を速く行うことができるため、使用するガス量は少なくて済む。すなわち、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、結果的に残さの除去に使用するガス量を低減できる。またクリーニングに要する総時間も短縮することができる。
すなわち本発明は、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることによる相乗効果で、成膜室内をより完全に清掃することができ、且つ反応ガスの消費量を低減し、さらに所要時間を短縮することもできる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記ノンプラズマ工程及び／又は前記プラズマ工程においては、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１５】
ノンプラズマ工程においては、反応ガスの反応性を高めるために成膜室内を昇温することが望ましい。クリーニングの効率を高めるという観点からは、成膜室の温度は高いほど良いと言える。
しかしながら、本発明者らの実験によると、成膜室内の温度を一定以上に上昇させると、成膜室やこれに連通する流路の部材を腐食させることが判った。
すなわち成膜室やこれに連通する流路は、腐食を防ぐためにステンレス鋼が多用されている。ステンレス鋼は錆びにくいが、フッ素を含む反応ガスと接触すると腐食する。そして腐食速度は、環境温度の上昇と共に増加してゆくが、本発明者らの実験によると、摂氏２５０度程度を境として腐食速度が急激に上昇する。
ここで本発明は、前述の通り、ノンプラズマ工程において、第一反応ガスの反応性を高めるために成膜室内を昇温し過ぎると反応速度が加速され、過度なクリーニングによって成膜室が腐食されることがある。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満としている。つまり、成膜室等にステンレス鋼が使用されていても、成膜室等が腐食されることを防止できる。
プラズマ工程についても同様であり、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することによって成膜室等にステンレス鋼が使用されていても、成膜室等が腐食されることを防止できる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記第一反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１７】
フッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスは、反応性に優れるため、化学反応のみによるノンプラズマ工程に好適である。また、フッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスは、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が極めて小さいため、クリーニングガスとして好適である。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、前記第二反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、フッ化カルボニルガス、少なくともフッ化カルボニルガスと酸素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００１９】
フッ化カルボニルガスは、前述のフッ素ガス、及び三フッ化塩素ガスと同様に反応性に優れるため、速い反応が望まれるプラズマ工程に好適である。また、フッ化カルボニルガスも、地球温暖化係数（ＧＷＰ）が極めて小さいため、クリーニングガスとして好適である。
【００２０】
前記ノンプラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際には、成膜室内におけるフッ素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることが好ましい（請求項５）。
【００２１】
前記ノンプラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用い、成膜室内における三フッ化塩素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることが望ましい（請求項６）。
【００２２】
前記プラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ素ガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項７）。
【００２３】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、１００〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２４】
また、前記プラズマ工程において、フッ化カルボニルガスと酸素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ化カルボニルガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項８）。
【００２５】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、１００〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２６】
さらに、前記プラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用いた際の成膜室内の分圧を２０〜１０００パスカルとすることが好ましい（請求項９）。
【００２７】
なおこの条件下の成膜室内の全圧は、２０〜１０００パスカルであることが推奨される。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に行った後に、再度プラズマ工程を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００２９】
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に行った後に、再度プラズマ工程を行う。すなわち最後にプラズマ工程を行ってクリーニングを終了する。前述の通り、成膜室は、ノンプラズマ工程にて大部分の不要物を除去し、プラズマ工程で厚く積層された析出物を除去して仕上げることができる。
【００３０】
請求項１１に記載の発明は、ガス分析装置を有し、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００３１】
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行う。例えば、プラズマ工程では、成膜室内のクリーニング状況を確認することが困難である。つまり、ガス分析装置で反応ガスの成分を分析することで、成膜室内のクリーニング状況を把握できる。その結果、過度なクリーニングによって成膜室が腐食されることを防止できる。
【００３２】
またクリーニング方法を実施した後に、成膜室内に膜材料を導入してプラズマを発生させることが望ましい。
【００３３】
この方法によると、成膜室そのものや、成膜室内のヒータ等の機器に薄い被膜が形成される。当該被膜は機器等の保護膜として機能する。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、前記成膜室に基板を搬入及び搬出可能な移動用チャンバーを有し、前記移動用チャンバーは収納室を有し、前記収納室は成膜室と結合して室内を一体化可能であり、収納室と成膜室とを一体化した状態で前記ノンプラズマ工程を実施することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法である。
【００３５】
移動用チャンバーは、成膜室へ基板を搬入及び搬出するものである。つまり、移動用チャンバーは、成膜が可能な装置等を収納室内には備えていない。そのため、収納室内に反応ガスを注入することは困難であり、収納室内のクリーニングは手作業で行われていた。
本発明で採用するＣＶＤ装置のクリーニング方法では、移動用チャンバーが有する収納室と成膜室とを一体化した状態でノンプラズマ工程を実施する。すなわち、成膜室のクリーニングを行う際に、収納室も併せてクリーニングすることができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法によれば、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、成膜室を隅々まで清掃することができ、且つ反応ガスの消費量の低減にも寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法に用いるＣＶＤ装置を移動用チャンバー側から見た全体斜視図である。
【図２】移動用チャンバーを収納室出入口側から見た斜視図である。
【図３】成膜チャンバーの内部構造を示す斜視図である。
【図４】成膜チャンバーに内蔵される電極の斜視図である。
【図５】移動用チャンバーの内部を示す斜視図である。
【図６】チャンバー本体の内部構造を示す平面断面図である。
【図７】本発明の実施形態で使用する基体キャリアの斜視図である。
【図８】図７の基体キャリアの分解斜視図である。
【図９】移動用チャンバーと成膜チャンバーが接合した状態を示す外観斜視図である。
【図１０】移動用チャンバーから成膜チャンバーに基体キャリアが移動する状態を示す移動用チャンバーと成膜チャンバーの一部破断斜視図である。
【図１１】ガス分析装置が弁と真空ポンプの間に設けられた成膜チャンバーを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下は、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明は、実施形態の理解を容易にするためのものであり、これによって、本発明が制限して理解されるべきではない。
【００３９】
図１において、１は、本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置のクリーニング方法に用いるＣＶＤ装置を示す。ＣＶＤ装置１は、ガラス製の基体４６（基板）に半導体層を成膜するものである。ＣＶＤ装置１は、大きく分けて、基体受取・払出し装置２と、成膜チャンバー群３と、移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２によって構成される。
【００４０】
順次説明すると、基体受取・払出し装置２は、図１の様にベース部材４に基体移動装置８が５基設けられたものである。
成膜チャンバー群３を構成する成膜チャンバー１５は、いずれも同一の構造をしたものである。図３は、成膜チャンバー１５の内部構造を示す斜視図である。
【００４１】
成膜チャンバー１５の外観形状は、図１、３に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の成膜室出入口１６が設けられている。成膜室出入口１６の開口端にはフランジ１７が設けられている。
【００４２】
成膜室出入口１６には、気密性を備えたシャッター１８が設けられている。
シャッター１８は、スライド型ゲートバルブと称されるものが採用されており、図３の矢印に示すように扉状の部材１４が矢印の方向にスライドする。
【００４３】
成膜チャンバー１５の内部は、プラズマＣＶＤ法によって基体４６に成膜する成膜室２２となっている。そしてその内部には、図５に示すように６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと、５基の電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅが設けられている。すなわち図５で細い長方形として図示されているのがヒータ２３であり、太い長方形として図示されているのが電極２５である。
【００４４】
ヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは、いずれも板状の面ヒータであるが、その内部構造は、公知のプラズマＣＶＤに使用されるものと同一であり、たとえば板体の内部にシーズヒータが埋め込まれたものや、板面状のセラミックヒータ、或いはハロゲンランプが面状に配置されたもの等を採用することができる。
【００４５】
６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの内、両端部のヒータ２３ａ，２３ｆは、成膜室２２側面の内壁２４ａ，２４ｂに取り付けられている。他のヒータ２３ｂ，ｃ，ｄは、所定の間隔を開けて成膜室２２内に平行に縦置きされている。
【００４６】
一方、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは、図４に示すように枠体２６の両面にシャワープレート２７が取り付けられたものである。
【００４７】
枠体２６にはガスパイプ３１が接続されており、原料ガス供給源６１（反応ガス注入装置）に接続されている。また枠体２６には、マッチング回路（ＭＢＸ）を介して高周波交流電源６０（高周波交流電源）に接続されている。
【００４８】
図３に示すように、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは前記した６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの間に平行に縦置きされている。
また、成膜室２２の内部には、前記した基体受取・払出し装置２と同様の基体移動装置２９が設けられている。基体移動装置２９の数は、前記した基体受取・払出し装置２と同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２と同一である。
成膜室２２の内部では、図３に示すように各基体移動装置２９のガイド溝１１内に電極２５ａ〜２５ｅが位置する。
【００４９】
また図３に示すように、成膜室２２には弁３３を介して真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４が接続されている。
【００５０】
次に移動用チャンバー５及びチャンバー移動装置３２について説明する。
移動用チャンバー５は、図２に示すように天面、底面、左右側面、裏面の６面が囲まれた箱状であり、正面には長方形の収納室出入口３５が設けられている。収納室出入口３５の開口端にはフランジ３７が設けられている。
【００５１】
収納室出入口３５及びフランジ３７の大きさ及び形状は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６およびフランジ１７と等しい。
移動用チャンバー５の収納室出入口３５には、これを遮蔽する部材が無く、収納室出入口３５は常に開放されている。
【００５２】
移動用チャンバー５の内部は、図５に示すように基体４６を収納する収納室４７となっている。
収納室４７の内部には、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２と同様に基体移動装置４９が設けられている。基体移動装置４９の数は、前記した基体受取・払出し装置２及び成膜室２２のそれと同一であり、その間隔も基体受取・払出し装置２等と同一である。
【００５３】
また移動用チャンバー５の収納室４７内には、図６に示すように６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが設けられている。６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの構造は、前記した成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同様である。移動用チャンバー５内の６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆの位置関係についても成膜チャンバー１５の成膜室２２に配された６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆと同一である。
また、収納室４７には、弁４５を介して真空ポンプ４４が接続されている。真空ポンプ４４は、収納室側減圧装置として機能する。
【００５４】
チャンバー移動装置３２は、横列方向と、前後方向に移動用チャンバー５を移動させるものであり、図１、図２の様に横列方向の移動はレール５０に沿って行われる。つまり、図示しない電動機で、レール５０に沿って移動する。
一方、前後方向には直線ガイド５１に沿って行われる。つまり、図示しない油圧又は空気圧シリンダーで移動用チャンバー５が前後方向（成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向）に直線移動する。
【００５５】
次に、基体４６を運搬する基体キャリア７２について説明する。
基体キャリア７２は、図７に示すように、直方体のキャリアベース７３を有し、その両側に合計８個の車輪７５が設けられている。
【００５６】
キャリアベース７３の上面側には、二枚の枠体７７が平行に対向して設けられている。
枠体７７は、図７，８の様に、正方形の開口７８が２個設けられたものであり、当該開口７８の周囲にクリップ８０が多数設けられている。
【００５７】
基体キャリア７２の枠体７７には、図８に示すように基体４６たるガラス基板が取り付けられ、この二者をクリップ８０が押さえている。
したがって、基体４６たるガラス基板の露出面は、対向する枠体７７の内側を向いている。
【００５８】
次に、ＣＶＤ装置１の全体的なレイアウトを説明する。
【００５９】
ＣＶＤ装置１では、図１の様に、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５がいずれも成膜室出入口１６を同一方向に向けた状態で横列に配置されている。また基体受取・払出し装置２は、成膜チャンバー群３と並んだ位置にある。
【００６０】
そして図１、図２の様にチャンバー移動装置３２のレール５０が、成膜チャンバー群３及び基体受取・払出し装置２の正面側に沿って設置されており、前記した様に移動台車５５を介して移動用チャンバー５がレール５０に載置されている。移動用チャンバー５の収納室出入口３５は、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６に対して対向する方向を向いている。
チャンバー移動装置３２の電動機（図示省略）を回転して自走し、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー群３の列方向に移動する。
またチャンバー移動装置３２のシリンダー（図示省略）を伸縮させると、移動用チャンバー５は、成膜チャンバー１５に対して近接・離反方向に移動する。
【００６１】
次に、ＣＶＤ装置１を使用したＣＶＤ方法について簡単に説明する。
【００６２】
図９は、移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５が接合した状態を示す外観斜視図である。図１０は、移動用チャンバー５から成膜チャンバー１５に基体キャリア７２が移動する状態を示す移動用チャンバー５と成膜チャンバー１５の一部破断斜視図である。
【００６３】
ＣＶＤ方法の準備段階として、成膜チャンバー群３を構成する４個の成膜チャンバー１５の成膜室２２内を減圧する。具体的には、成膜室出入口１６のシャッター１８を閉じ、真空ポンプ（成膜室側減圧装置）３４を起動すると共に、弁３３を開いて成膜室２２内の空気を排気する。また基体４６を基体キャリア７２に取り付けておく。
【００６４】
ＣＶＤ方法では、最初に、基体受取・払出し装置２に基体キャリア７２をセットする。具体的には、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置し、基体受取・払出し装置２の基体移動装置８のガイド溝１１間に基体キャリア７２の車輪７５を嵌め込む。
【００６５】
そして図示しない制御装置によって基体受取・払出し装置２、移動用チャンバー５及び成膜チャンバー群３が有機的に動作し、基体４６にシリコン系のｐ層、ｉ層及びｎ層を成膜する。
【００６６】
具体的に説明すると、基体キャリア７２を基体受取・払出し装置２に載置すると、基体受取・払出し装置２の位置に移動用チャンバー５が移動する。
そして、５基の基体キャリア７２が順次前進し、移動用チャンバー５側の収納室４７内に移動する。
【００６７】
全ての基体キャリア７２が移動用チャンバー５側に移動したことが確認されると、移動用チャンバー５が再度横列方向に移動し、隣接する位置の成膜チャンバー１５の前で停止する。
【００６８】
続いて移動用チャンバー５のシリンダーが伸び、移動用チャンバーが成膜チャンバー１５に対して近接する方向に移動する。
【００６９】
そしてついには、図９、図１０の様に移動用チャンバー５の先端が成膜チャンバー１５の先端と当接する。
【００７０】
すなわち移動用チャンバー５の収納室出入口３５が、成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６と合致し、移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７と合致して移動用チャンバー５のフランジ３７が、成膜チャンバー１５のフランジ１７を押しつける。
【００７１】
前記した様に成膜チャンバー１５の成膜室出入口１６には気密性を備えたシャッター１８が設けられているので、移動用チャンバー５においては、収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間が形成される。
【００７２】
移動用チャンバー５のフランジ３７と成膜チャンバー１５のフランジ１７が完全に結合されたことが確認されると、真空ポンプ（収納室側減圧装置）４４を起動すると共に弁４５を開き、前記した収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間から空気を排気し、減圧して真空にする。
【００７３】
そして前記した閉塞空間が所定の真空度に達すると、移動用チャンバー５の収納室４７内に設けられた６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを昇温し、内部の基体４６を加熱昇温する。このＣＶＤ方法ではチャンバー内を減圧した後に基体の加熱を行うので、基板表面に酸化膜ができず、高品質の薄膜を形成させることができる。
【００７４】
基体４６が所定の温度になったことが確認されると、成膜チャンバー１５のシャッター１８が開かれる。ここで成膜チャンバー１５の成膜室２２は、先に高真空状態となっているが、前記した様に収納室４７と、成膜チャンバー１５のシャッター１８とによって囲まれた閉塞空間から空気を排気して当該部分も真空状態であるから、成膜チャンバー１５のシャッター１８を開いても成膜室２２内の真空度は維持される。
【００７５】
そしてシャッター１８が完全に開いたことが確認されると、基体キャリア７２は成膜チャンバー１５の成膜室２２内に引き込まれる。
【００７６】
成膜室２２の内部には６基のヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆがあり、各電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅとヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆは互い違いに配されているから、基体キャリア７２に搭載された各基体４６は、いずれもヒータ２３と電極２５の間に挿入される。
【００７７】
すなわち移動用チャンバー５の収納室４７内には基体４６が複数収納され、各基体４６は所定の間隔を設けて平行に並べて縦置きされていたが、移動用チャンバー５の収納室４７内の基体４６は、面方向に直線移動して成膜チャンバー１５の成膜室２２に移送され、各基体４６は、ヒータ２３と電極２５の間に挿入される。
【００７８】
基体キャリア７２の全てが成膜チャンバー１５の成膜室２２内に移動し、それぞれ所定の位置に配置されたことが確認されると成膜チャンバー１５のシャッター１８を閉じる。そして成膜チャンバー１５の成膜室２２内において、基体キャリア７２の基体４６にシリコン半導体が成膜される。
【００７９】
すなわち電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅの枠体２６内に原料ガスを供給すると共に電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに高周波交流を印加し、電極２５ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅと基体キャリア７２の間にグロー放電を発生させて原料ガスを分解し、縦置きされた基体４６の表面上に薄膜を形成させる。
【００８０】
そして、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、太陽電池を構成する各薄膜層を形成させる。すなわち太陽電池は、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層が積層されたものである。ＣＶＤ装置１では、一つの成膜チャンバー１５の成膜室２２内で、ｐ層、ｉ層及びｎ層の各半導体層を順次積層することができる。
【００８１】
また成膜チャンバー１５内で成膜工程が実行されている間、基体キャリア７２が排出されて空状態となっている移動用チャンバー５に大気が導入されることで、収納室４７内の圧力が減圧状態から外気圧と均衡化する状態へと至る。
【００８２】
そして収納室４７内と外気との圧力差が解消すると、チャンバー移動装置３２のシリンダー７１を縮め、移動用チャンバー５が成膜チャンバー１５から離れる方向に移動する。すなわち接合状態であった、移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離する。なお、収納室４７を大気開放してから移動用チャンバー５を成膜チャンバー１５から分離するので、移動用チャンバー５に大気圧がかからず、移動用チャンバー５の移動は容易である。
【００８３】
そして移動用チャンバー５をレール５０に沿って自走させ、成膜チャンバーの列方向に移動し、基体受取・払出し装置２の前で再度停止させる。
以下、この工程を繰り返し、基体４６に薄膜を積層する作業を行う。
【００８４】
つぎに、本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置１のクリーニング方法について説明する。
本発明の実施形態に係るＣＶＤ装置１のクリーニング方法は、成膜チャンバー１５（成膜室２２）を単体でクリーニングする方法と、成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態でクリーニングする方法とがある。
まず、成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法について説明する。
【００８５】
成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法の準備段階として、成膜室出入口１６のシャッター１８を閉じる。
成膜室２２単体のクリーニング方法で行われる工程は、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程の２種類であり、この２種類の工程を順に行うことで、成膜室２２のクリーニングを行うことが可能である。ノンプラズマ工程と、プラズマ工程の順番は不問であり、実施回数も問わない。従ってノンプラズマ工程の実施後にプラズマ工程を実施して成膜室２２のクリーニングを終えてもよく、プラズマ工程を先に実施してその後でノンプラズマ工程を実施し、成膜室２２のクリーニングを終えてもよい。またノンプラズマ工程と、プラズマ工程を交互に複数回繰り返してもよい。さらにノンプラズマ工程又は複数回繰り返した後に、プラズマ工程を複数回繰り返してもよく、プラズマ工程又は複数回繰り返した後に、ノンプラズマ工程を複数回繰り返してもよい。
推奨される方策は、ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を交互に複数回繰り返し、最後にプラズマ工程を実施して成膜室２２のクリーニングを終える方策である。
【００８６】
ここで、各工程について説明する。
ノンプラズマ工程は、成膜室２２内でプラズマ放電を行わず、第一反応ガスによる化学反応のみでクリーニングを行う工程である。ノンプラズマ工程において、第一反応ガスの注入方法として、ノンフロー方式とフロー方式があるが、いずれの方式も採用することができる。
ここでノンフロー方式は、成膜室２２内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させた後に、第一反応ガスを排出して成膜室２２内を清掃する方策である。一方、フロー方式は、成膜室２２内に第一反応ガスを注入しながら成膜室２２内を排気して成膜室２２内を清掃する方策である。
前記した様に第一反応ガスの注入方法は任意であり、ノンフロー方式を採用しても、フロー方式を採用してもよいが、本実施形態では、ノンフロー方式を採用することとする。 第一反応ガスの注入には原料ガス供給源６１を用い、成膜室２２内の排気には真空ポンプ３４を用いる。
【００８７】
なお、ノンプラズマ工程では、ノンフロー方式とフロー方式ともに、大気圧近傍の圧力であってもよいが、成膜室２２内を減圧して行うことが望ましい。
ノンプラズマ工程を実施する際の成膜室２２内の圧力（全圧）は１０００〜５０００（Ｐａ：パスカル）として説明する。
【００８８】
ノンプラズマ工程に用いる第一反応ガスは、表１に示す３種類の中から１つを選択する。すなわち、Ｎｏ．１の単体のフッ素ガス、Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスと、Ｎｏ．３の三フッ化塩素ガスである。なおいずれの場合でも微量の添加ガスを含んでいてもよい。
Ｎｏ．１のフッ素ガス単体を使用する場合においては、全圧が分圧に等しい。すなわちフッ素ガス単体を使用する場合においては、成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスにおいては、フッ素ガス（Ｆ2）がクリーニングガスであり、窒素ガス（Ｎ2）が希釈ガスである。成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．３の三フッ化塩素ガス（ＣｌＦ3）においては、成膜室２２内における三フッ化塩素ガス濃度は、１００（ｖｏｌ％）である。また、成膜室２２内における三フッ化塩素ガスの分圧は、１０００〜５０００（Ｐａ）である。
【００８９】
【表１】
【００９０】
ノンプラズマ工程においては、成膜室２２に内蔵されたヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを駆動して成膜室２２内を昇温する。
成膜室２２内の温度は、摂氏２５０度未満とすることが望ましい。またより望ましい温度範囲は、摂氏２５度から摂氏２００度であり、もっとも推奨される温度範囲は、摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲である。
すなわち成膜室２２内の温度が摂氏２５０度以上になると、成膜室２２の本体やヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ等の内部機器、さらに真空ポンプ３４等の付属機器等まで腐食してしまう懸念がある。一方、雰囲気温度が摂氏２５度未満であれば、反応ガスの活性が低下し、析出物の除去が円滑に行われない。
成膜室２２内の温度が摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲に保たれれば、析出物の除去が円滑に行われ、且つ内部機器を傷めることもない。
【００９１】
一方、プラズマ工程は、成膜室２２内をプラズマ雰囲気とした状態で、第二反応ガスによる化学反応でクリーニングを行う工程である。プラズマ工程では、第二反応ガスの注入方法は、フロー方式である。第二反応ガスの注入には原料ガス供給源６１（図４参照）を用い、成膜室２２内の排気には真空ポンプ３４（図３参照）を用いる。また、プラズマ放電には、高周波交流電源６０（図４参照）を用いる。
【００９２】
プラズマ工程では、成膜室２２内を減圧する。プラズマ工程における成膜室２２内の全圧は、１（Ｐａ）から５０００（Ｐａ）であり、推奨される全圧は１０（Ｐａ）から３０００（Ｐａ）である。また最も推奨される全圧は１００（Ｐａ）から１０００（Ｐａ）である。
本実施形態では、プラズマ工程において、成膜室２２内を全圧２０〜１０００（Ｐａ）に減圧している。
【００９３】
プラズマ工程を実施する場合においても、成膜室２２内の温度は、摂氏２５０度未満とすることが望ましい。またより望ましい温度範囲は、摂氏２５度から摂氏２００度であり、もっとも推奨される温度範囲は、摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲である。
すなわち成膜室２２内の温度が摂氏２５０度以上になると、成膜室２２の本体やヒータ２３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ等の内部機器、さらに真空ポンプ３４等の付属機器等まで腐食してしまう懸念がある。一方、雰囲気温度が摂氏２５度未満であれば、反応ガスの活性が低下し、析出物の除去が円滑に行われない。
成膜室２２内の温度が摂氏５０度から摂氏１５０度の範囲に保たれれば、析出物の除去が円滑に行われ、且つ内部機器を傷めることもない。
【００９４】
プラズマ工程に用いる第二反応ガスは、表２に示す５種類の中から１つを選択する。すなわち、Ｎｏ．１のフッ素ガス単体、Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガス、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体、Ｎｏ．４のフッ化カルボニルと酸素ガスの混合ガス、Ｎｏ．５の三フッ化塩素ガスの単体、のいずれか選択される。ただしＮｏ．１のフッ素ガス単体、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体は、微量の添加ガスを含んでいてもよい。また他の混合ガスについても微量の添加ガスを含んでいてもよい。
いずれのガスを採用する場合においても、反応ガス（希釈ガスを除く部分）の成膜室２２内における分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
すなわちＮｏ．１のフッ素ガス単体には、成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。Ｎｏ．２のフッ素ガスと窒素ガスの混合ガスにも成膜室２２内におけるフッ素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
さらには、Ｎｏ．３のフッ化カルボニルガス単体を採用する場合には、成膜室２２内におけるフッ化カルボニルガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
またＮｏ．４のフッ化カルボニルと酸素ガスの混合ガス、を採用する場合にも、成膜室２２内におけるフッ化カルボニルガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
Ｎｏ．５の三フッ化塩素ガスの単体を採用する場合には、成膜室２２内における三フッ化塩素ガスの分圧は、２０〜１０００（Ｐａ）である。
なお単体のガスを使用する場合には、分圧と全圧とは等しいものとなる。
【００９５】
【表２】
【００９６】
プラズマ工程では、プラズマを併用して反応性を高めているので、成膜室２２内の析出物を速く且つ確実に除去可能である。
そのため、ノンプラズマ工程にて成膜室２２内の広い範囲の不要物を除去し、プラズマ工程で成膜室２２内に厚く積層された析出物を速く除去して仕上げることができる。またノンプラズマ工程においては第一反応ガスをノンフロー方式で供給し、一度溜めるだけで良いため、使用するガス量は少なくて済む。また、プラズマ工程においても、仕上げ処理を速く行うことができるため、使用するガス量は少なくて済む。すなわち、ノンプラズマ工程とプラズマ工程を組み合わせることにより、成膜室２２内の不要物の除去に使用するガス量を、従来と比べて低減できる。また全体の処理時間も短縮することができる。
【００９７】
またノンプラズマ工程とプラズマ工程を順番に実施し、あるいは繰り返した後、最後に再度ノンプラズマ工程を行うことが推奨される。
前述の通り、ノンプラズマ工程にて成膜室２２の大部分の不要物を除去し、プラズマ工程で成膜室２２の不要物を速く除去して仕上げることができる。
【００９８】
またクリーニング工程が終了した後に、成膜室内に膜材料を導入してプラズマを発生させることによっても同様の効果が期待できる。例えばクリーニング工程が終了した後に、成膜室内にシリコン等の膜材料を形成するガスを導入してプラズマを発生させる。その結果、成膜室２２の内面等が、シリコンが被覆され、このシリコン層が保護膜として機能する。
【００９９】
つぎに、プラズマ工程或いはノンプラズマ工程において、成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行う成膜チャンバー１５（成膜室２２）単体のクリーニング方法について説明する。
図１１に示すように、成膜室２２の弁３３と真空ポンプ３４の間には、ガス分析装置６５が設けられている。例えばプラズマ工程において、ガス分析装置６５で成膜室２２から排出される反応ガスのモニタリングを行う。つまり、ガス分析装置６５で反応ガスの成分を分析し、排出ガスに含まれる析出物に由来するガスの成分を監視する。そして析出物に由来するガスが一定量以下となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
【０１００】
この方法は、ノンプラズマ工程においても応用することができる。例えば、ノンプラズマ工程の最中に、定期的に内部のガスを抽出し、その成分を分析する。例えばノンプラズマ工程においてフロー方式を採用する場合には、析出物に由来するガスが一定量以下となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
逆にノンフロー方式を採用する場合には、析出物に由来するガスが一定量以上となったならば、クリーニングが完了したものとみなす。
この様に、成膜室から排出される反応ガス等をモニタリングすることによって成膜室２２内のクリーニング状況を把握できる。その結果、過度なクリーニングによって成膜室２２が腐食されることを防止できる。
【０１０１】
つぎに、成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態のクリーニング方法について説明する。
成膜チャンバー１５（成膜室２２）と移動用チャンバー５（収納室４７）とを一体化させた状態のクリーニング方法の準備段階として、図９，１０で示したように、成膜室２２と収納室４７とを結合して一体化させる。この時、成膜室２２と収納室４７のどちらからも、基材キャリア７２は取り出しておく。
【０１０２】
成膜室２２と収納室４７とが一体化された状態において、前述と同様に、成膜室２２にてノンプラズマ工程を実施する。その結果、成膜室２２のクリーニングと共に、収納室４７内も併せてクリーニングを行うことができる。なお、収納室４７（移動用チャンバー５）内には、図６で示したように、６基のヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆが設けられている。そのため、収納室４７のクリーニングの際に、ヒータ４３ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆのクリーニングも行うことができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ ＣＶＤ装置
５ 移動用チャンバー
２２ 成膜室
３４ 真空ポンプ（成膜室側減圧装置）
４６ 基体（基板）
４７ 収納室
６０ 高周波交流電源（高周波電源装置）
６１ 原料ガス供給源（反応ガス注入装置）
６５ ガス分析装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室を有し、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置のクリーニング方法において、
ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有し、
前記ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、
前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程であり、
第一反応ガスと第二反応ガスは、フッ素元素を含むものであることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記ノンプラズマ工程及び／又は前記プラズマ工程においては、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記第一反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記第二反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、フッ化カルボニルガス、少なくともフッ化カルボニルガスと酸素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記ノンプラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内におけるフッ素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項６】
前記ノンプラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用い、成膜室内における三フッ化塩素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項７】
前記プラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ素ガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項８】
前記プラズマ工程において、フッ化カルボニルガスと酸素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ化カルボニルガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項９】
前記プラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用いた際の成膜室内の分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を一回ずつあるいは複数回実施した後に、プラズマ工程を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
ガス分析装置を有し、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１２】
前記成膜室に基板を搬入及び搬出可能な移動用チャンバーを有し、前記移動用チャンバーは収納室を有し、前記収納室は成膜室と結合して室内を一体化可能であり、収納室と成膜室とを一体化した状態で前記ノンプラズマ工程を実施することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１】
プラズマ放電が可能な高周波電源装置と、成膜室側減圧装置と、反応ガス注入装置を備えた成膜室を有し、前記成膜室内で基板に成膜が可能なＣＶＤ装置のクリーニング方法において、
ノンプラズマ工程と、プラズマ工程を有し、
前記ノンプラズマ工程は、成膜室内に第一反応ガスを注入して所定の時間だけ経過させる工程、又は成膜室内に第一反応ガスを注入しながら成膜室内を排気する工程であり、
前記プラズマ工程は、成膜室内に第二反応ガスを注入しながら成膜室内を排気し、且つプラズマ放電を行う工程であり、
第一反応ガスと第二反応ガスは、フッ素元素を含むものであることを特徴とするＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項２】
前記ノンプラズマ工程及び／又は前記プラズマ工程においては、成膜室内の温度を摂氏２５０度未満の温度に調整することを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項３】
前記第一反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項４】
前記第二反応ガスは、フッ素ガス、少なくともフッ素ガスと窒素ガスとを含む混合ガス、フッ化カルボニルガス、少なくともフッ化カルボニルガスと酸素ガスとを含む混合ガス、三フッ化塩素ガスのいずれかであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項５】
前記ノンプラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内におけるフッ素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項６】
前記ノンプラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用い、成膜室内における三フッ化塩素ガスの分圧を１０００〜５０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項７】
前記プラズマ工程において、フッ素ガスと窒素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ素ガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項８】
前記プラズマ工程において、フッ化カルボニルガスと酸素ガスの混合ガスを用いた際の成膜室内のフッ化カルボニルガスの分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項９】
前記プラズマ工程において、三フッ化塩素ガスを用いた際の成膜室内の分圧を２０〜１０００パスカルとすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１０】
前記ノンプラズマ工程とプラズマ工程を一回ずつあるいは複数回実施した後に、プラズマ工程を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１１】
ガス分析装置を有し、ガス分析装置で前記成膜室から排出される反応ガスのモニタリングを行うことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【請求項１２】
前記成膜室に基板を搬入及び搬出可能な移動用チャンバーを有し、前記移動用チャンバーは収納室を有し、前記収納室は成膜室と結合して室内を一体化可能であり、収納室と成膜室とを一体化した状態で前記ノンプラズマ工程を実施することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のＣＶＤ装置のクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２１６７１８（Ｐ２０１２−２１６７１８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１９１１（Ｐ２０１１−８１９１１）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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