JP2010185099A - 成膜装置のクリーニング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜処理のコストが上昇することを抑制し、かつクリーニングの前後に成膜装置の成膜室を大気開放する必要がない成膜装置のクリーニング方法を提供する
【解決手段】先に処理されたフレキシブル基板５０の終端部である先基板終端部、次に処理されるフレキシブル基板５０の先端部である次基板先端部、又は先基板終端部と次基板先端部を接続する接続用基板の少なくとも一つが第１連結部４０２、成膜室２０２，２０４，２０６、及び第２連結部４０８を介して基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がった状態で、第１遮断部（ゲートバルブ：図示せず）及び第２遮断部（ゲートバルブ：図示せず）を用いて第１連結部４０２及び第２連結部４０８を遮断し、その後成膜室２０２，２０４，２０６のクリーニング処理を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、フレキシブル基板に光電変換層を成膜する成膜装置のクリーニング方法に関する。

太陽電池の一つである薄膜太陽電池は、使用するシリコン等の量が少ないため、重要性が高まっている。薄膜太陽電池の基板としてフレキシブル基板を用いた場合、ロールツーロール方式で薄膜太陽電池を製造することができるため、薄膜太陽電池の製造効率が向上する。

一方、薄膜太陽電池を製造するための成膜装置は、定期的にクリーニング処理を行う必要がある。クリーニングを行うときに成膜装置からフレキシブル基板を取り除いておくと、クリーニングを行った後、成膜装置内にフレキシブル基板を通すときに、成膜装置の成膜室を大気解放する必要があった。これに対して特許文献１には、クリーニング処理を行うときには、フレキシブル基板としてのフィルムの成膜面を遮蔽するクリーニングマスクを設けることが記載されている。

特開２００８−５７０２０号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、クリーニングマスクを移動させる移動機構を設ける必要がある。このため、成膜処理のコストが上昇していた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、成膜処理のコストが上昇することを抑制し、かつクリーニングの前後に成膜装置の成膜室を大気開放する必要がない成膜装置のクリーニング方法を提供することにある。

本発明は、フレキシブル基板に成膜処理を行う成膜装置のクリーニング方法であって、
前記成膜装置は、
前記フレキシブル基板に成膜処理を行う成膜室と、
ロール状に巻かれた前記フレキシブル基板を保持しており、前記成膜室に前記フレキシブル基板を送り出す基板送出部と、
前記成膜室で成膜処理された前記フレキシブル基板をロール状に巻き取る基板巻取部と、
前記成膜室と前記基板送出部を連結する第１連結部と、
前記成膜室と前記基板巻取部とを連結する第２連結部と、
前記第１連結部を遮断する第１遮断部と、
前記第２連結部を遮断する第２遮断部と、
を備え、
先に処理された前記フレキシブル基板の終端部である先基板終端部、次に処理される前記フレキシブル基板の先端部である次基板先端部、又は前記先基板終端部と前記次基板先端部を接続する接続用基板の少なくとも一つが前記第１連結部、前記成膜室、及び前記第２連結部を介して前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がった状態で、前記第１遮断部及び前記第２遮断部を用いて前記第１連結部及び前記第２連結部を遮断し、その後前記成膜室のクリーニング処理を行うクリーニング工程を備える成膜装置のクリーニング方法が提供される。

本発明によれば、成膜装置に新たな機構を設ける必要が無いため、成膜処理のコストが上昇することを抑制することができる。また、クリーニングの前後に成膜装置の成膜室を大気開放しなくてすむ。

第１の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法に用いられる成膜装置の構成を示す図である。 成膜室の構成を示す断面図である。 図１に示した成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。 第２の実施形態に係る成膜室の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。 第４の実施形態に係るクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。 第５の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

図１は、第１の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法に用いられる成膜装置の構成を示す図である。この成膜装置は、フレキシブル基板５０に成膜処理を行う装置であり、成膜室２０２，２０４，２０６、基板送出部１００、基板巻取部３００、第１連結部４０２、第２連結部４０８を備えている。成膜室２０２，２０４，２０６は、フレキシブル基板５０に成膜処理を行う。基板送出部１００は、ロール状に巻かれたフレキシブル基板５０を保持しており、成膜室２０２，２０４，２０６にフレキシブル基板５０を送り出す。基板巻取部３００は、成膜室で成膜処理されたフレキシブル基板５０をロール状に巻き取る。第１連結部４０２は第１遮断部（ゲートバルブ：図示せず）を有しており、成膜室２０２と基板送出部１００を連結する。第２連結部４０８は第２遮断部（ゲートバルブ：図示せず）を有しており、成膜室２０６と基板巻取部３００とを連結する。

この成膜装置をクリーニングするとき、先に処理されたフレキシブル基板５０の終端部である先基板終端部、次に処理されるフレキシブル基板５０の先端部である次基板先端部、又は先基板終端部と次基板先端部を接続する接続用基板の少なくとも一つが第１連結部４０２、成膜室２０２，２０４，２０６、及び第２連結部４０８を介して基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がった状態で、第１遮断部（ゲートバルブ）及び第２遮断部（ゲートバルブ）を用いて第１連結部４０２及び第２連結部４０８を遮断し、その後成膜室２０２，２０４，２０６のクリーニング処理を行う。

成膜室２０２，２０４，２０６は、例えばフレキシブル基板５０上に、薄膜太陽電池の光電変換層を成膜する処理を行う。具体的には、成膜室２０２は第１導電型の微結晶シリコン層を成膜し、成膜室２０４は真性型の微結晶シリコン層を成膜し、成膜室２０６は第２導電型の微結晶シリコン層を成膜する。そして成膜室２０２と成膜室２０４は第３連結部４０４で連結されており、成膜室２０４と成膜室２０６は第４連結部４０６で連結されている。第３連結部４０４及び第４連結部４０６は、それぞれ遮断部としてのゲートバルブを有している。上記したクリーニング処理を行うとき、第３連結部４０４及び第４連結部４０６は、ゲートバルブにより遮断されている。

図２は、成膜室２０２の構成を示す断面図である。成膜室２０２は、成膜容器２１０、アノード電極２２０、及びカソード電極２３０を備えている。アノード電極２２０及びカソード電極２３０は成膜容器２１０の中に配置されている。アノード電極２２０は接地されており、フレキシブル基板５０を加熱するためのヒータを内蔵している。カソード電極２３０は高周波電源２３４に接続している。またカソード電極２３０は、処理ガスを成膜容器２１０に導入するシャワーヘッドとなっており、処理ガスを導入するための配管２３２が接続されている。本図に示す例において、アノード電極２２０が上側に位置しており、カソード電極２３０が下側に位置している。

本実施形態において、成膜室２０２のクリーニング処理を行うとき、配管２３２及びカソード電極２３０を介してクリーニングガスが成膜容器２１０の中に導入される。そしてカソード電極２３０に高周波を入力し、クリーニングガスを用いてプラズマを生成する。このプラズマにより、成膜室２０２がクリーニングされる。なおクリーニングガスは、フッ素を含むガス、例えばＮＦ_３である。

なお成膜室２０４，２０６の構成も、上記した成膜室２０２の構成と略同様である。

図３は、図１に示した成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。

まず、先に処理されるロール状のフレキシブル基板５０を基板送出部１００にセットし、このフレキシブル基板５０の始端部を、第１連結部４０２、成膜室２０２、第３連結部４０４、成膜室２０４、第４連結部４０６、成膜室２０６、及び第２連結部４０８を介して基板巻取部３００に取り付ける（ステップＳ１００）。次いで、成膜装置の各部分を排気する。その後、第１連結部４０２、第３連結部４０４、第４連結部４０６、第２連結部４０８それぞれのゲートバルブを閉じる処理、成膜処理、各ゲートバルブの開放処理、及びフレキシブル基板５０の搬送処理をこの順に繰り返し行うことにより、フレキシブル基板５０を搬送しつつ、成膜室２０２，２０４，２０６それぞれで成膜処理を行う（ステップＳ１１０）。

セットしているフレキシブル基板５０の終端がロールの芯から外れる直前になり、セットしているフレキシブル基板５０の終端の直前部分が送り出された状態になり、成膜される（すなわち先基板終端部が基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がった状態になる）と、成膜室２０２，２０４，２０６の成膜処理を終了する（ステップＳ１２０）。次いで、第１連結部４０２、第３連結部４０４、第４連結部４０６、第２連結部４０８それぞれのゲートバルブを閉める（ステップＳ１３０）。次いで、成膜室２０２，２０４，２０６それぞれの成膜容器２１０内にクリーニングガスを導入し、このクリーニングガスを用いてプラズマを発生させることにより、成膜室２０２，２０４，２０６それぞれをクリーニングする（ステップＳ１４０）。

次いで、各ゲートバルブが閉じている状態で、基板送出部１００を大気開放し、基板送出部１００に、次に処理すべきロール状のフレキシブル基板５０を搬入する（ステップＳ１６０）。そして、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部（すなわち次基板始端部）と、処理済のフレキシブル基板５０の終端部（すなわち先基板終端部）とを接続する（ステップＳ１７０）。このとき、次基板始端部と先基板終端部とを直接接続しても良いし、接続用基板（例えばテフロン（登録商標）フィルム）を介して接続しても良い。その後、基板送出部１００を排気する。

次いで、各ゲートバルブを開放し、処理済のフレキシブル基板の終端部を基板巻取部３００に巻き取らせる。次いで、各ゲートバルブを閉じる。次いで、基板巻取部３００を大気開放して、ロール状の処理済のフレキシブル基板５０を基板巻取部３００から搬出する（ステップＳ１８０）。このとき、処理済のフレキシブル基板５０の終端部と、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部とを離し、次に処理されるフレキシブル基板５０がロール状に巻き取られるように、このフレキシブル基板５０の始端部をセットする。その後、ステップＳ１１０に戻る。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、処理済のフレキシブル基板５０の終端の直前部分（先基板終端部）が成膜室２０２，２０４，２０６にセットされている状態、すなわち先基板終端部が基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がった状態で、各連結部のゲートバルブを閉じ、その後、成膜室２０２，２０４，２０６のクリーニング処理を行う。このため、クリーニング処理を行った後、ゲートバルブを閉じたままで次のフレキシブル基板５０の始端部と、処理済のフレキシブル基板５０の終端部とを接続することができる。このため、クリーニングの前後に成膜室２０２，２０４，２０６を大気開放する必要が無くなる。また、成膜装置に新たな機構を設ける必要が無い。従って、成膜処理のコストが上昇することを抑制できる。

また、クリーニングを行なった部分がフレキシブル基板５０の終端部又は始端部であるため、フレキシブル基板５０の途中部分でクリーニングを行う場合と比較して、フレキシブル基板５０のうちクリーニングを行なった部分を容易に特定して、その部分を取り除くことができる。

また、クリーニングの前後に成膜室２０２，２０４，２０６を大気開放する必要が無いため、クリーニング頻度を増やすことができ、かつ、クリーニング直後の成膜処理の品質が安定する。この結果、成膜装置における成膜処理の歩留まりを向上させることができる。

図４は、第２の実施形態に係る成膜室２０２，２０４，２０６の構成を示す図である。本実施形態に係る成膜装置は、成膜室２０２，２０４，２０６にクリーニング用のラジカル供給部２４０を有している点を除いて、成膜方法を含めて第１の実施形態と同様である。すなわち本実施形態では、成膜室２０２，２０４，２０６のクリーニング処理を行うとき、クリーニングガスが成膜容器２１０に供給される代わりに、クリーニング用のラジカルがラジカル供給部２４０から成膜容器２１０に供給される。

ラジカル供給部２４０は、外部から供給されるクリーニングガスを用いてプラズマを発生させる。そしてラジカル供給部２４０は、このプラズマからクリーニング用のラジカルを成膜容器２１０に送り込む。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図５は、第３の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態に用いられる成膜装置の構成は、第１又は第２の実施形態と同様である。またステップＳ１００からステップＳ１３０までの処理は、図３と同様であるため、説明を省略する。

成膜室２０２，２０４，２０６の成膜処理を終了し、第１連結部４０２、第３連結部４０４、第４連結部４０６、第２連結部４０８それぞれのゲートバルブを閉める（ステップＳ１３０）と、基板送出部１００を大気開放し、基板送出部１００に次に処理すべきロール状のフレキシブル基板５０を搬入する（ステップＳ１３２）。そして、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部（すなわち次基板始端部）と、処理済のフレキシブル基板５０の終端部（すなわち先基板終端部）とを接続する（ステップＳ１３４）。このとき、次基板始端部と先基板終端部とを直接接続しても良いし、接続用基板（例えばテフロン（登録商標）フィルム）を介して接続しても良い。その後、基板送出部１００を排気する。

次いで、各ゲートバルブを開放し、処理済のフレキシブル基板５０の終端部を基板巻取部３００に巻き取らせる。次いで、各ゲートバルブを閉じる。次いで、基板巻取部３００を大気開放して、処理済のロール状のフレキシブル基板５０を基板巻取部３００から搬出する（ステップＳ１３６）。このとき、処理済のフレキシブル基板５０の終端部と、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部とを離し、次に処理されるフレキシブル基板５０がロール状に巻き取られるように、このフレキシブル基板５０の始端部をセットする。

次いで、第１連結部４０２、第３連結部４０４、第４連結部４０６、第２連結部４０８それぞれのゲートバルブを閉める。この状態において、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部が、基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がっている。次いで、成膜室２０２，２０４，２０６それぞれをクリーニングする（ステップＳ１４０）。この間に、基板巻取部３００を排気する。その後、ステップＳ１１０に戻る。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図６は、第４の実施形態に係るクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態に用いられる成膜装置の構成は、第３の実施形態と同様である。またステップＳ１００からステップＳ１３４までの処理は、第３の実施形態の図５と同様であるため、説明を省略する。

次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部（すなわち次基板始端部）と、処理済のフレキシブル基板５０の終端部（すなわち先基板終端部）とを接続する（ステップＳ１３４）と、基板送出部１００を排気する。次いで、各ゲートバルブを開放し、フレキシブル基板５０を移動させ、次基板先端部が基板送出部１００につながり、先基板終端部が基板巻取部３００に繋がっている状態、すなわち基板送出部１００と基板巻取部３００の間に先基板終端部と次基板始端部とがセットされた状態にする（ステップＳ１３７）。このとき、次基板先端部と先基板終端部の間に接続用基板が位置していても良い。

次いで、各ゲートバルブを閉じて、成膜室２０２，２０４，２０６それぞれをクリーニングする（ステップＳ１４０）。次いで、各ゲートバルブを開放し、処理済のフレキシブル基板５０の終端部を基板巻取部３００に巻き取らせる。次いで、各ゲートバルブを閉じる。次いで、基板巻取部３００を大気開放して、ロール状の処理済のフレキシブル基板５０を基板巻取部３００から搬出する（ステップＳ１４２）。このときの処理は、図５のステップＳ１３６と同様である。その後、ステップＳ１１０に戻る。

本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図７は、第５の実施形態に係る成膜装置のクリーニング方法を説明するためのフローチャートである。本実施形態に用いられる成膜装置の構成は、第４の実施形態と同様である。またステップＳ１００からステップＳ１３２までの処理は、第４の実施形態における図６と同様であるため、説明を省略する。

基板送出部１００に次に処理すべきロール状のフレキシブル基板５０を搬入する（ステップＳ１３２）と、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部（すなわち次基板始端部）と、処理済のフレキシブル基板５０の終端部（すなわち先基板終端部）とを、接続用基板を介して接続する（ステップＳ１３５）。次いで、基板送出部１００を排気する。次いで、各ゲートバルブを開放し、フレキシブル基板５０を移動させ、接続用基板が基板送出部１００から基板巻取部３００まで繋がった状態にする。すなわち接続用基板を成膜室２０２，２０４，２０６にセットする（ステップＳ１３９）。

その後の処理は、図６のステップＳ１４０，Ｓ１４２と同様であるため、説明を省略する。

本実施形態によっても、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

（実施例）
第１の実施形態に示した方法を用いて、成膜装置のクリーニング処理を行なった。このとき、フレキシブル基板５０としては、厚さが５０μｍのポリイミドフィルムに、電極としてのＡｇ膜をスパッタリング法で形成したものを用いた。Ａｇ膜の厚さは２００ｎｍとした。フレキシブル基板５０には、基板送出方向に１６０Ｎの張力を加えた。またフレキシブル基板５０の搬送速度は、１０ｍｍ／秒とした。また先に処理されたフレキシブル基板５０の終端部（すなわち先基板終端部）と、次に処理されるフレキシブル基板５０の始端部（すなわち次基板始端部）を、テフロン（登録商標）フィルムを介して接続した。

本実施例によれば、フレキシブル基板５０を交換するたびにクリーニングを行なえた。この結果、成膜装置の稼働率が、クリーニング時に大気開放していたときと比較して１０％向上した。

５０ フレキシブル基板
１００ 基板送出部
２０２ 成膜室
２０４ 成膜室
２０６ 成膜室
２１０ 成膜容器
２２０ アノード電極
２３０ カソード電極
２３２ 配管
２３４ 高周波電源
２４０ ラジカル供給部
３００ 基板巻取部
４０２ 第１連結部
４０４ 第３連結部
４０６ 第４連結部
４０８ 第２連結部

Claims (5)

1. フレキシブル基板に成膜処理を行う成膜装置のクリーニング方法であって、
   前記成膜装置は、
   前記フレキシブル基板に成膜処理を行う成膜室と、
   ロール状に巻かれた前記フレキシブル基板を保持しており、前記成膜室に前記フレキシブル基板を送り出す基板送出部と、
   前記成膜室で成膜処理された前記フレキシブル基板をロール状に巻き取る基板巻取部と、
   前記成膜室と前記基板送出部を連結する第１連結部と、
   前記成膜室と前記基板巻取部とを連結する第２連結部と、
   前記第１連結部を遮断する第１遮断部と、
   前記第２連結部を遮断する第２遮断部と、
   を備え、
   先に処理された前記フレキシブル基板の終端部である先基板終端部、次に処理される前記フレキシブル基板の先端部である次基板先端部、又は前記先基板終端部と前記次基板先端部を接続する接続用基板の少なくとも一つが前記第１連結部、前記成膜室、及び前記第２連結部を介して前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がった状態で、前記第１遮断部及び前記第２遮断部を用いて前記第１連結部及び前記第２連結部を遮断し、その後前記成膜室のクリーニング処理を行うクリーニング工程を備える成膜装置のクリーニング方法。
2. 請求項１に記載のクリーニング方法において、
   前記クリーニング工程において、前記先基板終端部が前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がっており、
   前記クリーニング工程の後に、前記先基板終端部と前記次基板先端部とを接続する基板接続工程を有する成膜装置のクリーニング方法。
3. 請求項１に記載のクリーニング方法において、
   前記クリーニング工程の前に、前記先基板終端部と前記次基板先端部とを接続する基板接続工程を有しており、
   前記クリーニング工程において、前記次基板先端部が前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がっている成膜装置のクリーニング方法。
4. 請求項１に記載のクリーニング方法において、
   前記クリーニング工程の前に、前記先基板終端部と前記次基板先端部とを前記接続用基板を介して接続する基板接続工程を有しており、
   前記クリーニング工程において、前記接続用基板が前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がっている成膜装置のクリーニング方法。
5. 請求項１に記載のクリーニング方法において、
   前記クリーニング工程の前に、前記先基板終端部と前記次基板先端部とを前記接続用基板を介して接続する基板接続工程を有しており、
   前記クリーニング工程において、前記接続用基板が、前記先基板終端部と前記次基板先端部の少なくとも一方を介して前記基板送出部から前記基板巻取部まで繋がっている成膜装置のクリーニング方法。

Images