JP2012216718A - Cleaning method of cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a method for cleaning the inside of a film forming chamber of a CVD apparatus. More specifically, the present invention is applied to a CVD apparatus equipped with a high frequency power supply capable of plasma discharge, and can form a film on a substrate in the film forming chamber. The present invention relates to a method for cleaning a film formation chamber of a CVD apparatus.
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。 A solar power generation element used for a solar power generation device (photoelectric conversion device) is obtained by laminating a plurality of thin film layers such as a transparent conductive film, an amorphous silicon thin film, and a microcrystalline silicon thin film on a glass substrate. These thin film layers are generally formed by using a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus to fill a reaction gas into a film forming chamber into which a glass substrate is inserted and to cause a chemical reaction. Therefore, in a CVD apparatus used for mass production or the like, unnecessary compounds or precipitates are stuck in the film forming chamber. These compounds, precipitates, and the like cause contamination and degrade the characteristics of the photovoltaic power generation element. Therefore, it is necessary to periodically clean the film formation chamber.
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。
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。
According to the measure of
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。
Further, in the measure of
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。 In view of the above-described present situation, an object of the present invention is to provide a CVD apparatus cleaning method capable of cleaning a film forming chamber to every corner and contributing to a reduction in reaction gas consumption.
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。
The invention described in
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。
A high-frequency power supply device capable of plasma discharge, a film formation chamber-side decompression device, and a film formation chamber provided with a reactive gas injection device refer to a film formation chamber provided with an apparatus capable of film formation.
The CVD apparatus cleaning method employed in the present invention includes a non-plasma process and a plasma process in a CVD apparatus having a film formation chamber capable of film formation.
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。 The non-plasma step is a step of injecting a first reaction gas into the film formation chamber and allowing a predetermined time to elapse, or a step of exhausting the film formation chamber while injecting the first reaction gas into the film formation chamber. The process is a process of exhausting the film formation chamber while injecting the second reaction gas into the film formation chamber and performing plasma discharge. In other words, the non-plasma process is a cleaning process using only a chemical reaction without performing plasma discharge. Implement a flow system that exhausts while injecting into the tank.
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。 On the other hand, the plasma process is a process for exhausting the film formation chamber while injecting the second reaction gas into the film formation chamber and performing plasma discharge. In other words, the plasma process is a cleaning process by a chemical reaction in a plasma atmosphere, and a flow method is performed in which the second reaction gas is exhausted while being injected into the film formation chamber.
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。
The composition of the first reaction gas and the second reaction gas may be the same.
In the non-plasma process, there are a non-flow method and a flow method as a method for supplying the first reaction gas.
In the non-plasma process, the region where the first reactive gas reaches can be cleaned, and the film formation chamber can be cleaned to every corner. On the other hand, in the non-plasma process, since the residue reacts with the reactive gas without depending on the plasma, it takes time to remove the residue as compared with the case of using plasma together. Therefore, for example, when only the non-plasma process is performed, the residue may not be sufficiently removed in a short time in a region where the residue is thickly stacked.
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。
On the other hand, in the plasma process, since the reaction gas is activated by using plasma together, the effect of removing the residue is high. Therefore, the residue in the film forming chamber can be removed quickly and reliably. Therefore, even if the deposit is thick, it can be sufficiently removed. In addition, the portion where the deposit accumulates is often in the vicinity of the region where the substrate is installed or in the vicinity of the region where the film forming gas is introduced into the film forming chamber. It is. For this reason, after the plasma process, satisfactory residue removal can be performed even for the portion where the deposits are thickened.
That is, the present invention can remove thin precipitates that are spread over a wide range in a non-plasma process, and can remove residues that have been deposited thickly in the plasma process.
In particular, in a film forming apparatus for forming a substrate having a plurality of layers having different crystal structures, such as a solar cell called a hybrid type, in one film forming chamber, precipitates having different hardness, composition, and reactivity are generated. It overlaps and adheres. When cleaning such a film formation chamber, it is effective to change the reaction conditions for cleaning, and the effect of using the plasma process and the non-plasma process as in the present invention is high.
Furthermore, the plasma as in the present invention is also used for cleaning a film forming chamber in which a precipitate having a covalent bond such as a silicon oxide film (particularly an n-type silicon oxide film) or a film forming chamber in which an alloy is deposited. The effect of combining the process and the non-plasma process is high.
Further, according to the present invention, it contributes to saving of the reaction gas. That is, in the non-plasma process, when the first reaction gas is supplied by the non-flow method, the amount of gas used is small. Also in the plasma process, since the finishing process can be performed quickly, the amount of gas used is small. That is, by combining the non-plasma process and the plasma process, the amount of gas used for removing the residue can be reduced as a result. Also, the total time required for cleaning can be shortened.
That is, according to the present invention, the synergistic effect by combining the non-plasma process and the plasma process allows the film forming chamber to be more thoroughly cleaned, reduces the consumption of the reaction gas, and further shortens the required time. it can.
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。 According to a second aspect of the present invention, in the non-plasma process and / or the plasma process, the temperature in the film forming chamber is adjusted to a temperature of less than 250 degrees Celsius. This is a cleaning method.
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。
In the non-plasma process, it is desirable to raise the temperature in the deposition chamber in order to increase the reactivity of the reaction gas. From the viewpoint of improving the cleaning efficiency, it can be said that the higher the temperature of the film forming chamber, the better.
However, according to experiments by the present inventors, it has been found that if the temperature in the film forming chamber is raised above a certain level, the film forming chamber and the members of the flow paths communicating therewith are corroded.
That is, stainless steel is frequently used in the film forming chamber and the flow path communicating therewith in order to prevent corrosion. Stainless steel is hard to rust, but it corrodes when it comes into contact with reactive gases containing fluorine. The corrosion rate increases as the environmental temperature increases, but according to the experiments by the present inventors, the corrosion rate rapidly increases at about 250 degrees Celsius.
In the present invention, as described above, in the non-plasma process, the reaction rate is accelerated if the temperature in the film forming chamber is raised excessively in order to increase the reactivity of the first reaction gas, and the film forming chamber is corroded by excessive cleaning. May be.
In the CVD apparatus cleaning method employed in the present invention, the temperature in the film forming chamber is set to less than 250 degrees Celsius. That is, even if stainless steel is used for the film formation chamber or the like, the film formation chamber or the like can be prevented from being corroded.
The same applies to the plasma process. By adjusting the temperature in the deposition chamber to a temperature of less than 250 degrees Celsius, the deposition chamber is prevented from being corroded even if stainless steel is used in the deposition chamber. it can.
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。
The invention according to
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。 Since fluorine gas and chlorine trifluoride gas are excellent in reactivity, they are suitable for a non-plasma process using only a chemical reaction. In addition, fluorine gas and chlorine trifluoride gas are suitable as cleaning gases because of their extremely low global warming potential (GWP).
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。
The invention according to claim 4 is characterized in that the second reaction gas is fluorine gas, a mixed gas containing at least fluorine gas and nitrogen gas, a carbonyl fluoride gas, a mixed gas containing at least carbonyl fluoride gas and oxygen gas, The CVD apparatus cleaning method according to any one of
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。 Since the carbonyl fluoride gas is excellent in reactivity like the above-described fluorine gas and chlorine trifluoride gas, it is suitable for a plasma process in which a fast reaction is desired. Carbonyl fluoride gas is also suitable as a cleaning gas because it has a very low global warming potential (GWP).
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)。 In the non-plasma process, when a mixed gas of fluorine gas and nitrogen gas is used, the partial pressure of the fluorine gas in the deposition chamber is preferably 1000 to 5000 Pascals (Claim 5).
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)。 In the non-plasma process, it is desirable that chlorine trifluoride gas is used and the partial pressure of chlorine trifluoride gas in the film forming chamber is 1000 to 5000 Pascals.
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)。 In the plasma step, it is preferable that the partial pressure of the fluorine gas in the film forming chamber when a mixed gas of fluorine gas and nitrogen gas is used is 20 to 1000 Pascal.
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。 Note that the total pressure in the film formation chamber under these conditions is recommended to be 100 to 1000 Pascals.
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)。 In the plasma step, it is preferable that the partial pressure of the carbonyl fluoride gas in the deposition chamber when using a mixed gas of carbonyl fluoride gas and oxygen gas is 20 to 1000 Pascal.
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。 Note that the total pressure in the film formation chamber under these conditions is recommended to be 100 to 1000 Pascals.
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)。 Furthermore, in the plasma step, it is preferable that the partial pressure in the film forming chamber when using chlorine trifluoride gas is 20 to 1000 Pascal.
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。 It is recommended that the total pressure in the film forming chamber under this condition is 20 to 1000 Pascal.
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。
The invention according to claim 10 is the CVD apparatus cleaning method according to any one of
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。 In the CVD apparatus cleaning method employed in the present invention, the non-plasma process and the plasma process are sequentially performed, and then the plasma process is performed again. That is, finally, a plasma process is performed to finish cleaning. As described above, the film formation chamber can be finished by removing most of unnecessary substances in the non-plasma process and removing the deposits thickly stacked in the plasma process.
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。 The invention described in claim 11 has a gas analyzer, and the reaction gas discharged from the film forming chamber is monitored by the gas analyzer. This is a method for cleaning a CVD apparatus.
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。 In the CVD apparatus cleaning method employed in the present invention, the reaction gas discharged from the film forming chamber is monitored by a gas analyzer. For example, in the plasma process, it is difficult to check the cleaning status in the film forming chamber. That is, the cleaning state in the film forming chamber can be grasped by analyzing the components of the reaction gas with the gas analyzer. As a result, the film formation chamber can be prevented from being corroded by excessive cleaning.
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。 In addition, it is desirable to introduce a film material into the film formation chamber and generate plasma after performing the cleaning method.
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。 According to this method, a thin film is formed on the film forming chamber itself or a device such as a heater in the film forming chamber. The coating functions as a protective film for equipment and the like.
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。
According to a twelfth aspect of the present invention, the film formation chamber includes a transfer chamber capable of carrying in and out the substrate, the transfer chamber includes a storage chamber, and the storage chamber is coupled to the film formation chamber. 12. The CVD apparatus cleaning method according to
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。
The transfer chamber is for carrying the substrate into and out of the film formation chamber. That is, the transfer chamber does not include an apparatus capable of forming a film in the storage chamber. For this reason, it is difficult to inject the reaction gas into the storage chamber, and cleaning of the storage chamber has been performed manually.
In the CVD apparatus cleaning method employed in the present invention, the non-plasma process is performed in a state in which the storage chamber of the transfer chamber and the film formation chamber are integrated. That is, when the film forming chamber is cleaned, the storage chamber can also be cleaned.
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。 According to the cleaning method for a CVD apparatus of the present invention, by combining the non-plasma process and the plasma process, the film forming chamber can be cleaned to every corner, and the consumption of the reaction gas can be reduced.
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。 Hereinafter, embodiments of a cleaning method for a CVD apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the following description is for facilitating the understanding of the embodiment, and the present invention should not be understood to be limited thereby.
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。
In FIG. 1,
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。
To explain sequentially, the substrate receiving / dispensing device 2 is such that five
The
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。
As shown in FIGS. 1 and 3, the outer shape of the
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。
An
The
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。
Inside the
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。
The
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。
Of the six
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。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the
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。
A
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。
As shown in FIG. 3, the
Further, a
Inside the
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。
As shown in FIG. 3, a vacuum pump (deposition chamber side pressure reducing device) 34 is connected to the
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。
Next, the moving
As shown in FIG. 2, the moving
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。
The size and shape of the storage chamber entrance /
The storage chamber entrance /
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。
The interior of the
A
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。
Further, as shown in FIG. 6, six
A
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。
The
On the other hand, it is performed along the
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。
Next, the
As shown in FIG. 7, the
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。
Two
As shown in FIGS. 7 and 8, the
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。
As shown in FIG. 8, a glass substrate as the
Therefore, the exposed surface of the glass substrate serving as the base 46 faces the inside of the opposing
次に、CVD装置1の全体的なレイアウトを説明する。
Next, the overall layout of the
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。
In the
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。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
The electric motor (not shown) of the
Further, when the cylinder (not shown) of the
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。
Next, a CVD method using the
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。
FIG. 9 is an external perspective view showing a state where the
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。
As a preparation stage of the CVD method, the pressure in the
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。
In the CVD method, first, the
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。
Then, the substrate receiving / dispensing device 2, the
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。
More specifically, when the
Then, the five
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。
When it is confirmed that all the
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。
Subsequently, the cylinder of the moving
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。
Finally, the tip of the
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。
That is, the storage chamber entrance /
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。
As described above, the film-forming chamber entrance /
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。
When it is confirmed that the
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。
When the enclosed space reaches a predetermined degree of vacuum, the six
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。
When it is confirmed that the
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。
When it is confirmed that the
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。
There are six
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。
That is, a plurality of
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。
When it is confirmed that all of the
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。
That is, a source gas is supplied into the
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。
Then, each thin film layer constituting the solar cell is formed in the
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。
Further, while the film forming process is being performed in the
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。
When the pressure difference between the inside of the
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。
Then, the moving
Thereafter, this process is repeated, and an operation of laminating a thin film on the
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。
Next, a cleaning method for the
The
First, a method for cleaning the film forming chamber 15 (film forming chamber 22) alone will be described.
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。
As a preparatory step for the cleaning method for the film forming chamber 15 (film forming chamber 22) alone, the
There are two types of processes performed by the method for cleaning the
A recommended measure is a measure in which the non-plasma process and the plasma process are alternately repeated a plurality of times, and finally the plasma process is performed to finish the cleaning of the
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。
Here, each step will be described.
The non-plasma process is a process in which the plasma discharge is not performed in the
Here, the non-flow method is a measure for injecting the first reaction gas into the
As described above, the method for injecting the first reaction gas is arbitrary, and the non-flow method or the flow method may be adopted. However, in this embodiment, the non-flow method is adopted. A source
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。
Note that in the non-plasma process, both the non-flow method and the flow method may be performed at a pressure in the vicinity of the atmospheric pressure, but it is desirable that the inside of the
The pressure (total pressure) in the
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。
As the first reactive gas used in the non-plasma process, one of the three types shown in Table 1 is selected. That is, no. 1 simple fluorine gas, No. 1 No. 2 fluorine gas and nitrogen gas mixed gas; 3 chlorine trifluoride gas. In either case, a trace amount of additive gas may be included.
No. In the case of using one fluorine gas alone, the total pressure is equal to the partial pressure. That is, when a single fluorine gas is used, the partial pressure of the fluorine gas in the
No. In the mixed gas of fluorine gas and nitrogen gas, fluorine gas (F 2 ) is a cleaning gas, and nitrogen gas (N 2 ) is a dilution gas. The partial pressure of the fluorine gas in the
No. In No. 3 chlorine trifluoride gas (ClF 3 ), the chlorine trifluoride gas concentration in the
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。
In the non-plasma process, the
The temperature in the
That is, when the temperature in the
If the temperature in the
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。
On the other hand, the plasma process is a process of performing cleaning by a chemical reaction with the second reaction gas in a state where the inside of the
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。
In the plasma process, the inside of the
In the present embodiment, the inside of the
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。
Even when the plasma process is performed, the temperature in the
That is, when the temperature in the
If the temperature in the
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。
As the second reactive gas used in the plasma process, one is selected from the five types shown in Table 2. That is, no. No. 1 fluorine gas alone, No. 1 No. 2 mixed gas of fluorine gas and nitrogen gas, No. 2 3 carbonyl fluoride gas alone, No. 3 No. 4 mixed gas of carbonyl fluoride and oxygen gas, No. 4 One of 5 simple substances of chlorine trifluoride gas is selected. However, no. No. 1 fluorine gas alone, No. 1 The single
In any case, the partial pressure of the reaction gas (excluding the dilution gas) in the
That is, no. For one fluorine gas, the partial pressure of fluorine gas in the
Furthermore, no. 3, the partial pressure of the carbonyl fluoride gas in the
No. 4, the partial pressure of the carbonyl fluoride gas in the
No. 5 is used, the partial pressure of the chlorine trifluoride gas in the
When a single gas is used, the partial pressure and the total pressure are equal.
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。
In the plasma process, plasma is used in combination to increase the reactivity, so that the deposits in the
Therefore, a wide range of unnecessary substances in the
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。
It is also recommended that the non-plasma process and the plasma process be performed in order or repeated, and then the non-plasma process is performed again at the end.
As described above, most of the unnecessary materials in the
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。
The same effect can be expected by introducing a film material into the film forming chamber and generating plasma after the cleaning process is completed. For example, after the cleaning process is completed, plasma is generated by introducing a gas for forming a film material such as silicon into the film formation chamber. As a result, the inner surface of the
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。
Next, a cleaning method of the film forming chamber 15 (film forming chamber 22) alone for monitoring the reaction gas discharged from the film forming chamber in the plasma process or the non-plasma process will be described.
As shown in FIG. 11, a
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。
This method can also be applied in a non-plasma process. For example, during the non-plasma process, the internal gas is periodically extracted and its components are analyzed. For example, when the flow method is adopted in the non-plasma process, the cleaning is considered to be completed when the gas derived from the precipitate becomes a certain amount or less.
On the contrary, when the non-flow method is adopted, it is considered that the cleaning is completed when the gas derived from the precipitate becomes a certain amount or more.
In this manner, the cleaning state in the
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。
Next, a cleaning method in which the film forming chamber 15 (film forming chamber 22) and the moving chamber 5 (housing chamber 47) are integrated will be described.
As shown in FIGS. 9 and 10, as a preparatory stage of the cleaning method in which the film forming chamber 15 (film forming chamber 22) and the moving chamber 5 (storage chamber 47) are integrated, as shown in FIGS. The
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。
In a state where the
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
DESCRIPTION OF
46 Base (substrate)
47
61 Source gas supply source (reactive gas injection device)
65 Gas analyzer
Claims (12)
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。 In a cleaning method of a CVD apparatus having a film forming chamber equipped with a high frequency power supply device capable of plasma discharge, a film forming chamber side pressure reducing device, and a reactive gas injection device, and capable of forming a film on a substrate in the film forming chamber ,
It has a non-plasma process and a plasma process,
The non-plasma step is a step of injecting a first reaction gas into the film formation chamber and allowing a predetermined time to elapse, or a step of exhausting the film formation chamber while injecting the first reaction gas into the film formation chamber,
The plasma step is a step of exhausting the film formation chamber while injecting the second reaction gas into the film formation chamber and performing plasma discharge.
A cleaning method for a CVD apparatus, wherein the first reaction gas and the second reaction gas contain a fluorine element.
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JP2018026460A (en) * | 2016-08-10 | 2018-02-15 | 株式会社日立国際電気 | Cleaning method, method for manufacturing semiconductor device, substrate processing device, and program |
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2011
- 2011-04-01 JP JP2011081911A patent/JP2012216718A/en active Pending
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