JP2001131753A - プラズマcvd装置のクリーニング方法 - Google Patents

プラズマcvd装置のクリーニング方法

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JP2001131753A
JP2001131753A JP31834999A JP31834999A JP2001131753A JP 2001131753 A JP2001131753 A JP 2001131753A JP 31834999 A JP31834999 A JP 31834999A JP 31834999 A JP31834999 A JP 31834999A JP 2001131753 A JP2001131753 A JP 2001131753A
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cleaning
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plasma cvd
reaction chamber
gas
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Masashi Yoshimi
雅士 吉見
Yohei Koi
洋平 小井
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Kanegafuchi Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマCVD装置を短時間でかつ低コスト
でクリーニングし得る方法を提供する。 【解決手段】 プラズマCVD反応室内で気相析出によ
って基板上に所望の膜を堆積するためのプラズマCVD
装置をクリーニングする方法において、反応室1内で基
板4上以外の領域において不安定に付着している気相析
出粉末またはフレークを含むダストに対して不活性ガス
を外部から導入して吹付けることによってそれらのダス
トを吹飛ばすことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は気相析出によって基
板上に成膜するための気相析出成膜装置において不所望
な析出ダストを除去する方法に関し、特にプラズマCV
D装置のクリーニング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在では、プラズマCVD装置が、種々
の薄膜を形成するためにしばしば利用されている。代表
的な例としては、薄膜太陽電池、電子写真コピー機の感
光ドラム、液晶ディスプレイのTFTアレイなどに必要
とされるシリコン系薄膜がプラズマCVD装置を利用し
て形成されている。
【0003】図3は、プラズマCVD装置の典型的な一
例を模式的なブロック図で概略的に図解している。な
お、本願の各図において、同一の参照番号は同一部分ま
たは相当部分を示している。この図3のプラズマCVD
装置においては、プラズマ反応室1内に基板支持電極2
と成膜原料ガス吹出電極3が互いに対面して配置されて
いる。アースに接続された基板支持電極2は、基板4を
支持し、その基板を所定温度に加熱するためのヒータを
内蔵している。成膜原料ガスを基板4に向けて吹出すた
めに多数の開口を有するガス吹出電極3は、バルブV1
を有する原料ガス導入パイプ6に対して機械的に接続さ
れているとともに、高周波電源5に対して電気的に接続
されている。反応室1は、バルブV2を有する排気パイ
プ7を介して、成膜用排気系8によって減圧される。
【0004】このようなプラズマCVD装置において、
減圧された反応室1内へ原料ガス導入パイプ6を介して
たとえばシラン系ガスを含む原料ガスを導入しながら、
ガス吹出電極3へ高周波電源5から高周波電力を印加す
れば、基板4とガス吹出電極3との間でグロー放電によ
るプラズマPが発生する。そのプラズマ反応によって原
料ガスが分解し、所定温度に加熱された基板4上に所望
のシリコン系薄膜が形成され得る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のようなプラズマ
CVD装置においては、プラズマCVD反応によって基
板4上に所望のシリコン系薄膜が形成される間に、不所
望なポリシラン系の粉末や非晶質シリコン系フレークな
どからなるダストが高周波電極3の表面や反応室1の内
壁に付着することが避けられない。そして、これらのダ
ストの付着量が成膜時間の累積に伴って増大したとき、
不安定に付着しているダストは原料ガスの流れや排気系
ポンプからの振動などの影響によって剥がれ落ちること
がある。それらの剥がれ落ちたダストは、基板4上に飛
来することがあり、所望のシリコン系薄膜中の欠陥の原
因となり得る。
【0006】したがって、プラズマCVD装置の成膜時
間の累積が所定量に達したとき、一般にはその装置が人
手によって分解されてクリーニングされる。その場合に
は、高周波電極表面や反応室内壁に不安定に付着してい
るダストのみならず強固に付着しているダストをも確実
に除去するために、たとえばサンドブラストのような機
械的クリーニングも利用される。また、シリコン系ダス
トの除去には、アルカリ溶液を用いたクリーニングも行
なわれる。
【0007】しかし、このように人手によってプラズマ
CVD装置を分解してクリーニングする方法は、装置の
分解、クリーニング、および組立のための長時間を要す
るとともに多額の人件費をも必要とする。
【0008】ここで、非晶質薄膜太陽電池においてはそ
れに含まれる非晶質シリコン光電変換層は約0.3μm
の厚さを有していれば十分であるのに対して、多結晶質
薄膜太陽電池においてはそれに含まれる多結晶質シリコ
ン光電変換層は、その光吸収係数の関係から約3μm程
度の厚さに堆積しなければならない(特開平11−14
5499参照)。このことは、プラズマCVD装置を利
用して多結晶質薄膜太陽電池を製造する場合には、非晶
質薄膜太陽電池の場合に比べて、そのCVD装置の1バ
ッチあたりにCVD反応室内に付着するダストが多くな
り、CVD装置のクリーニングを必要とする頻度が高く
なる。
【0009】そこで、プラズマCVD装置を分解するこ
となく、CF4とO2の混合ガスやClF3ガスを用いた
プラズマエッチングによってクリーニングすることが提
案されている(たとえば、特開昭59−142839、
特開平3−157667参照)。このようなプラズマエ
ッチングはクリーニングされるべきCVD装置の分解を
要しないという大きな利点を有しているが、ドライエッ
チング反応によって付着ダストを除去するには、依然と
してかなりの反応時間を必要とする。
【0010】また、プラズマエッチングに一般に利用さ
れるハロゲン化合物ガスは高価である。さらに、一般に
ハロゲン化合物ガスは有害性や燃焼性の高いガスである
ことが多いので、そのようなエッチングガスの取扱いの
ための安全設備にコストがかかる。
【0011】上述のような従来技術の課題に鑑み、本発
明は、プラズマCVD装置を短時間でかつ低コストでク
リーニングし得る方法を提供することを目的としてい
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、プラズ
マCVD反応室内で気相析出によって基板上に所望の膜
を堆積するためのプラズマCVD装置をクリーニングす
る方法において、反応室内で基板上以外の領域において
不安定に付着している気相析出粉末またはフレークを含
むダストに対して不活性ガスを外部から導入して吹付け
ることによってそれらの不安定に付着しているダストを
吹飛ばす。
【0013】それらの吹飛ばされたダストは所望の膜を
堆積する間に用いられる成膜用排気系とは異なって別途
に設けられたクリーニング用排気系によって反応室内か
ら排出され得る。
【0014】不活性ガスとしては、安価な窒素が好まし
く用いられ得る。シラン系ガスを利用するプラズマCV
Dによるシリコン系薄膜の形成においては特にシリコン
系ダストが多く発生しやすいので、本発明によるクリー
ニング方法はシリコン系薄膜の成膜に用いられるプラズ
マCVD装置をクリーニングするために特に好ましく適
用され得るものである。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態のより具体的
な例として、以下において実施例を説明する。
【0016】図1は、本実施例に用いられたプラズマC
VD装置を模式的なブロック図で概略的に図解してい
る。この図1のプラズマCVD装置においては、図3の
装置に加えて、第1〜第3のクリーニングガス導入パイ
プ9〜11を備えており、これらのパイプ9〜11はそ
れぞれバルブV3〜V5を有している。第1のクリーニ
ングガス導入パイプ9はバルブV1とガス吹出電極3と
の間において原料ガス導入パイプ6に接続されており、
第2と第3のクリーニングガス導入パイプ10と11は
反応室1内の側壁に沿ってガス噴射するように配置され
ている。
【0017】図1のプラズマCVD装置においてはさら
に、バルブV6を有する排気パイプ12を介して反応室
1からクリーニングガスを排出するためのクリーニング
用排気系13が設けられている。なお、反応室1から排
気されるクリーニングガスにはそれによって吹飛ばされ
たダストが含まれているので、そのようなダストを捕獲
するためのトラップ14がバルブV6とクリーニング用
排気系13との間において排気パイプ12の中間に設け
られるのが好ましい。そのようなトラップ12は、サイ
クロンもしくはフィルタまたはそれらの組合せとして構
成することができる。
【0018】本実施例では、図1のプラズマCVD装置
を用いて非晶質シリコン膜が基板4上に形成された。図
1から理解されるように、バルブV3〜V6を閉じた状
態では、図1の装置は図3の装置と全く同様に機能す
る。非晶質シリコン膜のプラズマCVD条件としては、
シランガスと水素ガスが原料ガスとして用いられ、基板
温度が200℃であり、そして反応室の圧力が1330
Pa(10Torr)に設定された。このような条件の
もとで、1回のプラズマCVD成膜処理によって、1つ
の基板4上に光電変換装置に利用される厚さ約3μmの
多結晶質シリコン膜が形成された。
【0019】このような成膜処理の累積回数が増大する
につれて、反応室1の内壁には主として粉状のポリシラ
ン系ダストの付着が増加し、高周波電極3には主として
非晶質シリコンのフレーク状ダストの付着が増加した。
そして、成膜処理の累積回数が40回を超えた後、すな
わち、累積成膜厚さが約120μmを超えた後に、成膜
された多結晶質シリコン膜を観察すれば、ダストが基板
上に落下した痕跡と思われる数個のピンホールが肉眼で
確認された。
【0020】その後、図2に示されているようにして、
プラズマCVD装置のクリーニング処理が行なわれた。
すなわち、まず成膜処理の終了した基板を反応室1から
取出した後に、バルブV1とV2が閉じられ、原料ガス
源と成膜用排気系8とが反応室1に対して遮断された。
その後にバルブV3〜V6が開けられ、大きな排気容量
を有するクリーニング用排気系13によって反応室1を
排気しつつ、第1〜第3のクリーニングガス導入パイプ
9〜11を介して反応室1内へクリーニングガスが数分
間噴射された。
【0021】このようなクリーニングガスの噴射によっ
て、反応室1の内壁表面や高周波電極3の表面に不安定
に付着していたダストが吹飛ばされ、排気パイプ12を
介してトラップ14内に捕獲された。ところで、このよ
うなクリーニングにおいて、反応室1の内壁表面や高周
波電極3の表面に強固に付着しているダストは吹飛ばす
ことができず、完全なクリーニングを行なうことはでき
ない。しかし、そのように強固に付着しているダスト
は、もともとほとんど脱落するおそれのないものであ
り、基板4上の堆積膜に欠陥を導入する原因となるおそ
れのないものである。
【0022】このようなクリーニング処理の後に、さら
に多結晶質シリコン膜の成膜処理が多数回行なわれた。
その場合に、クリーニング処理後の成膜処理の累積回数
が約23回、すなわち、累積成膜厚さが約70μmを超
えるまでは、成膜された多結晶質シリコン膜においてピ
ンホールが肉眼で検知し得ることはなかった。すなわ
ち、わずかに数分間のクリーニングガス噴射処理によっ
て、プラズマCVD装置の内部を分解クリーニングまた
はドライエッチングクリーニングすることなしに、さら
に約70μmもの累積膜厚までの成膜処理を膜中欠陥を
導入することなく行ない得ることがわかった。
【0023】なお、上述の実施例ではクリーニングガス
として不活性で安価なN2ガスが用いられたが、Arの
ような他の不活性ガスが用いられてもよいことは言うま
でもない。また、第2と第3のクリーニングガス導入パ
イプ10と11は反応室内の側壁に付着したダストを効
果的に吹飛ばすように配置されているが、他にダストが
不安定に多く付着しやすい個所があるならば、その近辺
にもクリーニングガス導入パイプが配置されてもよいこ
とは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上のように、本発明に従うプラズマC
VD装置のクリーニング方法によれば、わずかに数分間
のクリーニングガスの噴射によって高周波電極や反応室
内壁に不安定に付着しているダストを吹飛ばして反応室
外へ排出することができ、すなわち、プラズマCVD装
置を短時間でかつ低コストでクリーニングすることがで
きる。
【0025】また、本発明によるプラズマCVD装置の
クリーニング方法においては、成膜用排気系とは別途に
大きな排気容量を有するクリーニング用排気系が設けら
れ得るので、クリーニング処理の間に成膜用排気系を汚
染することなくかつガス噴射によるクリーニングをより
確実なものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるクリーニング方法を実施し得る
プラズマCVD装置の一例を概略的に図解する模式的な
ブロック図である。
【図2】 図1のプラズマCVD装置の反応室内をクリ
ーニングしている状態を概略的に図解する模式的なブロ
ック図である。
【図3】 従来からの典型的なプラズマCVD装置の一
例を概略的に図解する模式的なブロック図である。
【符号の説明】
1 プラズマ反応室、2 基板支持電極、3 ガス吹出
電極、4 基板、5高周波電源、6 原料ガス導入パイ
プ、7 排気パイプ、8 成膜用排気系、9,10,1
1 クリーニングガス導入パイプ、12 クリーニング
ガス排出パイプ、13 クリーニング用排気系、14
トラップ、V1〜V6 バルブ、Pプラズマ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA05 AA06 AA18 BA29 BB03 EA04 EA11 FA01 4M104 BB01 DD44 HH20 5F045 AA08 AB03 AC01 AD06 AE23 BB08 BB15 EB06 EC07 EE14 EF05 EF20 EG01 EG08 EH05 EH14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマCVD反応室内で気相析出によ
    って基板上に所望の膜を堆積するためのプラズマCVD
    装置をクリーニングする方法であって、 前記反応室内において前記基板上以外の領域において不
    安定に付着している気相析出粉末またはフレークを含む
    ダストに対して不活性ガスを外部から導入して吹付ける
    ことによって前記不安定に付着しているダストを吹飛ば
    すことを特徴とするプラズマCVD装置のクリーニング
    方法。
  2. 【請求項2】 前記吹飛ばされたダストは前記所望の膜
    を堆積する間に用いられる成膜用排気系とは異なって別
    途に設けられたクリーニング用排気系によって前記反応
    室内から排出されることを特徴とする請求項1に記載の
    プラズマCVD装置のクリーニング方法。
  3. 【請求項3】 前記不活性ガスとして窒素が用いられる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマC
    VD装置のクリーニング方法。
  4. 【請求項4】 前記ダストはシラン系ガスを主成分とし
    て含む成膜原料ガスから析出したポリシラン系またはシ
    リコン系のダストであることを特徴とする請求項1から
    3のいずれかの項に記載のプラズマCVD装置のクリー
    ニング方法。
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