JP5478725B2 - 成膜装置、成膜装置のメンテナンス方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板に被膜を形成する成膜装置、およびそのメンテナンス方法に関する。
本願は、２０１０年０６月２５日に、日本に出願された特願２０１０−１４５３５０号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

現在の太陽電池は、単結晶シリコン（Ｓｉ）型および多結晶シリコン型が大半を占めている。しかし、Ｓｉの材料不足などが懸念されており、近年では、製造コストが低く、材料不足のリスクが小さい薄膜Ｓｉ層が形成された薄膜太陽電池の需要が高まっている。さらに、従来型のａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）層のみの薄膜太陽電池に加え、最近ではａ−Ｓｉ層とμｃ−Ｓｉ（微結晶シリコン）層を積層することにより変換効率の向上を図るタンデム型薄膜太陽電池の要求が高まっている。

この薄膜太陽電池の薄膜シリコン層（半導体層）の成膜には、プラズマＣＶＤ装置を用いることが多い。プラズマＣＶＤ装置としては、枚葉式ＰＥ−ＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）装置、インライン型ＰＥ−ＣＶＤ装置、バッチ式ＰＥ−ＣＶＤ装置などが存在する。

しかしながら、タンデム型薄膜太陽電池の製造上の課題は、微結晶シリコン（μｍ−Ｓｉ）発電層を、ＣＶＤ法を用いて成膜する際に同時に生成される副生成物である多量のポリシラン粉の取り扱いにある。
ポリシラン粉は茶褐色粉末（茶粉）であり、可燃性を有するため、その取り扱いには注意を必要とする。
成膜室内において連続して基板の成膜を行うと、副生成物が成膜室内の各所に付着する。その副生成物がその後の成膜時に基板上に付着したりすると薄膜太陽電池としての変換効率が低下してしまうなどの問題が生じる。

従来は、静電気防止、副生成物の飛散防止のため、成膜室のメンテナンス（クリーニング）前に副生成物に水（水蒸気）を吹き付けていた（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この方法では、水（水蒸気）で副生成物が液体となり、粘性を持つために除去しづらい。また、水を使うために、メンテナンス後のチャンバの立ち上げに時間がかかる、等の問題があった。

特開２０１０−１５５４号公報

本発明は、このような従来の実情に鑑みてなされたものであり、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能な成膜装置を提供することを第一の目的とする。
さらに、本発明は、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能な成膜装置のメンテナンス方法を提供することを第二の目的とする。

上記課題を解決して上記の第一および第二の目的を達成するために、本発明のいくつかの態様は次のような成膜装置、成膜装置のメンテナンス方法を提供した。
（１）本発明の一態様に係る成膜装置は、減圧下において基板に被膜を形成する成膜室と、前記成膜室内に生じた可燃性の副生成物に点火する点火部と、前記成膜室に酸素ガスを供給する第一のガス供給部と、前記成膜室に窒素ガスを供給する第二のガス供給部と、前記成膜室内の圧力を測定する第一の検出部と、を備える。

（２）上記（１）に記載の成膜装置では、前記成膜室に、前記副生成物の温度を測定する第二の検出部が設けられていてもよい。

（３）上記（１）または（２）に記載の成膜装置では、前記成膜室に、前記成膜室内の空間温度を測定する第三の温度検出部が設けられていてもよい。

（４）本発明の一態様に係る成膜装置のメンテナンス方法は、減圧下において基板に被膜を形成する成膜装置のメンテナンス方法であって、前記成膜装置の成膜室内から被膜が形成された前記基板をこの成膜室外へ搬送し（工程Ａ）、前記成膜室内に酸素ガスを導入し（工程Ｂ）、成膜によって生じた可燃性の副生成物に点火し（工程Ｃ）、前記副生成物を燃焼させ（工程Ｄ）、前記成膜室内に窒素ガスを導入し（工程Ｅ）、前記副生成物を燃焼させる際に生じた不燃性の酸化副生成物を前記成膜室から除去する（工程Ｆ）。

（５）上記（４）に記載の成膜装置のメンテナンス方法は、前記工程Ｄにおいて、前記成膜室の圧力が略一定となるように酸素ガスを補給するようにしてもよい。

（６）上記（４）または（５）に記載の成膜装置のメンテナンス方法は、前記工程Ｄにおいて、前記成膜室の排気系統が閉鎖されるようにしてもよい。

（７）上記（４）ないし（６）のいずれか一項に記載の成膜装置のメンテナンス方法は、前記工程Ｃと、前記工程Ｄとで、前記成膜室の圧力が略同一になるように圧力制御を行うようにしてもよい。

（８）上記（４）ないし（６）のいずれか一項に記載の成膜装置のメンテナンス方法は、前記工程Ｃが、前記燃焼工程よりも前記成膜室の圧力が低圧となるように圧力制御を行うようにしてもよい。

（９）上記（４）ないし（８）のいずれか一項に記載の成膜装置のメンテナンス方法は、前記成膜室から排気される排気ガスを窒素ガスで希釈してもよい（工程Ｇ）。

本発明の上記態様に係る成膜装置によれば、成膜室内の副生成物に酸素を供給して燃焼させることによって、可燃性の副生成物を不燃性の酸化物にすることができる。したがって、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能になる。
本発明の上記態様に係る成膜装置のメンテナンス方法によれば、成膜室内の副生成物に点火し、酸素を供給して燃焼させる工程を備えることによって、可燃性の副生成物を不燃性の酸化物にすることができる。したがって、シリコン膜を成膜する際に生じるポリシランを含む副生成物を、非成膜時に迅速かつ簡便に処理することが可能になる。

被成膜物の一例である薄膜太陽電池の一例を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態における成膜装置の概略構成図である。 同実施形態における成膜室の斜視図である。 同実施形態における成膜室を別の角度から見た斜視図である。 同実施形態における成膜室の側面図である。 同実施形態における点火部の一例を示す断面図である。 同実施形態における電極ユニットの斜視図である。 同実施形態における電極ユニットの別角度からの斜視図である。 同実施形態における電極ユニットの一部分解斜視図である。 同実施形態における電極ユニットのカソードユニットおよびアノードユニットの部分断面図である。 同実施形態における仕込・取出室の斜視図である。 同実施形態における仕込・取出室の別角度からの斜視図である。 同実施形態におけるプッシュ−プル機構の概略構成図である。 同実施形態における基板脱着室の概略構成を示す斜視図である。 同実施形態における基板脱着室の概略構成を示す正面図である。 同実施形態における基板収容カセットの斜視図である。 同実施形態におけるキャリアの斜視図である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（１）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（２）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（３）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（４）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（５）である。 同実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（１）である。 同実施形態におけるプッシュ−プル機構の動きを示す説明図（２）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（６）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（７）である。 同実施形態に係る実施形態における薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（８）であり、基板が電極ユニットに挿入されたときの概略断面図である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（９）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（１０）である。 同実施形態に係る薄膜太陽電池の製造方法の過程を示す説明図（１１）であり、基板が電極ユニットにセットされたときの部分断面図である。 同実施形態に係る成膜過程を示す説明図（１２）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（１３）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（１４）である。 同実施形態に係る成膜装置の成膜過程を示す説明図（１５）である。 同実施形態に係る実施形態における成膜装置の別の態様を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における成膜装置の別の配置方法を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における成膜装置のさらに別の配置方法を示す概略構成図である。 本発明の実施形態における成膜装置のメンテナンス方法の工程Ｂ、工程Ｃ、工程Ｄ、工程Ｅ−１、工程Ｅ−２を示す説明図である。 同実施形態に係る成膜装置のメンテナンス方法の上記各工程に対する成膜室圧力の変化を示すグラフである。 本発明の成膜装置の別な実施形態に係るメンテナンス方法の工程Ｂ、工程Ｃ、工程Ｄ、工程Ｅ−１、工程Ｅ−２を示す説明図である。 同実施形態に係る成膜装置のメンテナンス方法の上記各工程に対する成膜室圧力の変化を示すグラフである。 本発明の一実施例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態に係る成膜装置、成膜装置のメンテナンス方法について説明する。
（薄膜太陽電池）
最初に、本実施形態の成膜装置によって形成される被成膜物の一例である、薄膜太陽電池の構造について例示する。
図１は、薄膜太陽電池の断面図である。図１に示すように、薄膜太陽電池１００は、表面を構成する基板Ｗと、基板Ｗ上に設けられた透明導電膜からなる上部電極１０１と、アモルファスシリコンで構成されたトップセル１０２と、トップセル１０２と後述するボトムセル１０４との間に設けられた透明導電膜からなる中間電極１０３と、マイクロクリスタルシリコンで構成されたボトムセル１０４と、透明導電膜からなるバッファ層１０５と、金属膜からなる裏面電極１０６とが積層されている。

つまり、薄膜太陽電池１００は、ａ−Ｓｉ／マイクロクリスタルＳｉタンデム型太陽電池となっている。このようなタンデム構造の薄膜太陽電池１００では、短波長光をトップセル１０２で、長波長光をボトムセル１０４でそれぞれ吸収することで発電効率の向上を図ることができる。

トップセル１０２のｐ層（１０２ｐ）、ｉ層（１０２ｉ）、ｎ層（１０２ｎ）の３層構造がアモルファスシリコンで形成されている。また、ボトムセル１０４のｐ層（１０４ｐ）、ｉ層（１０４ｉ）、ｎ層（１０４ｎ）の３層構造がマイクロクリスタルシリコンで構成されている。

このように構成した薄膜太陽電池１００は、太陽光に含まれる光子というエネルギー粒子がｉ層に当たると光起電力効果により、電子と正孔（ｈｏｌｅ）が発生し、電子はｎ層、正孔はｐ層に向かって移動する。この光起電力効果により発生した電子を上部電極１０１と裏面電極１０６により取り出して、光エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。

また、トップセル１０２とボトムセル１０４との間に中間電極１０３を設けることにより、トップセル１０２を通過してボトムセル１０４に到達する光の一部が中間電極１０３で反射して再びトップセル１０２側に入射するため、セルの感度特性が向上し、発電効率の向上に寄与する。

ガラス基板Ｗ（以下、単に基板Ｗと称す）側から入射した太陽光は、各層を通過して裏面電極１０６で反射される。薄膜太陽電池１００には光エネルギーの変換効率を向上させるために、上部電極１０１に入射した太陽光の光路を伸ばすプリズム効果と光の閉じ込め効果を目的としたテクスチャ構造を採用している。

（成膜装置）
図２は本発明の成膜装置（薄膜太陽電池製造装置）の一例を示す概略構成図である。
図２に示すように、成膜装置１０は、複数の基板Ｗに対して同時に被膜（例えば、マイクロクリスタルシリコンで構成されたボトムセル１０４）をＣＶＤ法を用いて成膜可能な成膜室１１と、成膜室１１に搬入される成膜処理前基板Ｗ１と、成膜室１１から搬出された成膜処理後基板Ｗ２と、を同時に収容可能な仕込・取出室１３と、キャリア２１（図９参照）に対して基板Ｗ（成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２）を脱着する基板脱着室１５と、基板Ｗをキャリア２１（図９参照）から脱着するための基板脱着ロボット（駆動機構）１７と、別の処理工程へ基板Ｗを搬送するために収容する基板収容カセット（搬送部）１９と、を備えている。

本実施形態では、成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５で構成される基板成膜ライン１６が４つ設けられている。
基板脱着ロボット１７は床面に敷設されたレール１８上を移動できるようになっており、全ての基板成膜ライン１６への基板Ｗの受け渡しを１台の基板脱着ロボット１７でできるようになっている。
成膜室１１と仕込・取出室１３とで構成されるプロセスモジュール１４は一体化されており、トラックに積載可能な大きさで形成されている。

図３Ａは、成膜室の概略構成を示す斜視図である。図３Ｂは、図３Ａとは別の角度から見た斜視図である。図３Ｃは成膜室概略構成を示す側面図である。
図３Ａ〜図３Ｃに示すように、成膜室１１は略箱型に形成されている。成膜室１１の仕込・取出室１３と接続される側面２３には、基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過可能なキャリア搬出入口２４が３箇所形成されている。キャリア搬出入口２４には、キャリア搬出入口２４を開閉するシャッタ（第一開閉部）２５が設けられている。
シャッタ２５を閉止したときには、キャリア搬出入口２４は気密性を確保して閉止される。側面２３と対向する側面２７には、基板Ｗに成膜を施すための電極ユニット３１が３基取り付けられている。電極ユニット３１は、成膜室１１から着脱可能に構成されている。
成膜室１１の側面下部２８には、成膜室１１内を真空排気するための排気管２９が接続されており、排気管２９には真空ポンプ３０が設けられている。

成膜室１１の底面の四隅には、それぞれ、点火部３９が合計４箇所に設けられている。点火部３９は、例えば、図３Ｄに示すように、成膜室１１内に露呈される棒状の赤熱部３９ａを備えたＳｉＣヒータから構成されれば良い。
ＳｉＣヒータは、例えば、赤熱部３９ａを１１００℃程度まで加熱することができる。このような点火部３９は、後述する可燃性の副生成物への点火時に通電される。

点火部３９の赤熱部３９ａ以外の部分は、成膜室１１内において、副生成物が直接堆積しないように、例えば、金属等のカバー３９ｂによって覆われているのが好ましい。
点火部３９の赤熱部３９ａは、その先端が成膜室１１の底面に向けて延びるように傾斜して設けられているのが好ましい。これによって、成膜室１１の底面に堆積する可燃性の副生成物Ｑに対して、確実に点火をすることができる。

成膜室１１の側面２３には成膜室１１内の圧力を測定するための圧力計（第一の検出部）９１が設置されている。圧力計９１は、例えば真空から常圧の範囲の圧力を測定できれば良く、成膜室１１内の圧力値を出力する。

成膜室１１の底面の各辺の中間付近には、下部温度計（第二の検出部）９２が設置されている。下部温度計９２は、例えば、熱電対から構成されれば良い。これら下部温度計９２は、成膜後に成膜室１１の下部に堆積する副生成物が燃焼した際の温度を測定するものであり、副生成物が成膜室１１に堆積した際に、例えば熱電対のセンサー部分が副生成物に埋もれる程度の高さ位置に取り付けられれば良い。

下部温度計９２は、成膜室１１の底面の各辺の点火部３９の間の中間点に設置されることが好ましい。下部温度計９２は、副生成物の燃焼の完了を確認する時に使用する場合があるため、副生成物への延焼が最も遅い部分に設置されることが好ましいためである。
副生成物への延焼が最も遅い部分は、副生成物の堆積が多く、点火部３９から離れた、底面の各辺の中間付近になる場合が多い。
下部温度計９２の設置位置は下部に堆積する副生成物に接触していれば、下部に堆積する副生成物の燃焼を確認することができる。

成膜室１１の上部には、成膜室１１内の空間温度を測定する上部温度計（第三の検出部）９３が設置されている。上部温度計９３は、例えば、熱電対から構成されれば良い。
上部温度計９３は、副生成物が燃焼した際に成膜室１１内の空間温度、即ち成膜室１１内のガスの温度を測定するものである。このため、上部温度計９３は、成膜室１１の上部で、できるだけ中央付近に設置されることが好ましい。但し、基板やキャリアの搬送部が設置される場合、その間に設置されてもよい。
点火部３９で点火すると、成膜室１１内のガスの燃焼により成膜室内が一瞬高温となる。上部温度計９３は、この温度上昇を確認することで、点火状況を検知することが可能である。

成膜室１１には、成膜室１１に酸素ガスを導入する酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０と、窒素ガスを導入する窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０とが接続されている。
酸素ガス供給部１６０や窒素ガス供給部１５０は、不図示の配管を介して、後述する成膜室１１のカソードユニット６８（図４Ｄ参照）に供給される。
酸素ガス供給部１６０と窒素ガス供給部１５０の導入位置は、カソードユニット６８に限定されず、成膜室１１に導入されればよい。さらに、酸素ガス供給部１６０と窒素ガス供給部１５０の導入位置は異なってもよい。

図４Ａは、電極ユニット３１の概略構成を示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａとは別の角度から見た斜視図である。図４Ｃは、電極ユニット３１の一部分解斜視図である。図４Ｄは、カソードユニットおよびアノードユニットの部分断面図である。
電極ユニット３１は、成膜室１１の側面２７に形成された３箇所の開口部２６に着脱可能構成されている（図３Ｂ参照）。
電極ユニット３１は、下部に車輪６１が設けられており床面上を移動可能に構成されている。
車輪６１が取り付けられた底板部６２には側板部６３が鉛直方向に立設されている。この側板部６３は、成膜室１１の側面２７の開口部２６を閉塞する大きさを有している。つまり、側板部６３が成膜室１１の壁面の一部を成している。

図４Ｃに示すように、車輪６１付の底板部６２は、電極ユニット３１と分離・接続可能な台車構造としてもよい。このように分離可能な台車構造とすることで、電極ユニット３１を成膜室１１に接続した後は、台車を分離し、共通の台車として、他の電極ユニット３１の移動に使用できる。

側板部６３の一方の面（成膜室１１の内部を向く面）６５には、成膜を施す際に基板Ｗの両面に位置するアノードユニット９０とカソードユニット６８とが設けられている。本実施形態の電極ユニット３１には、カソードユニット６８を挟んで両側に離間してアノードユニット９０がそれぞれ配置されており、一つの電極ユニット３１で２枚の基板Ｗを同時に成膜できるようになっている。

したがって、基板Ｗは、重力方向と略平行になるような状態でカソードユニット６８の両面側にそれぞれ対向配置され、２つのアノードユニット９０は、各基板Ｗの厚さ方向外側に各基板Ｗとそれぞれ対向した状態で配置されている。アノードユニット９０は、板状のアノード６７とアノードユニット９０に内蔵されたヒータＨとで構成されている。

側板部６３の他方の面６９には、アノードユニット９０を駆動させるための駆動装置７１と、成膜を施す際にカソードユニット６８のカソード中間部材７６に給電するためのマッチングボックス７２と、が取り付けられている。側板部６３には、さらにカソードユニット６８に成膜ガスを供給する配管用の接続部（不図示）が形成されている。

アノードユニット９０には、基板Ｗの温度を制御する温度制御部として、ヒータＨが内蔵されている。
２つのアノードユニット９０，９０は側板部６３に設けられた駆動装置７１により、互いに近接・離反する方向（水平方向）に移動可能に構成され、基板Ｗとカソードユニット６８との離間距離を制御可能にしている。

具体的には、基板Ｗの成膜を施す際には、２つのアノードユニット９０，９０がカソードユニット６８方向に移動して基板Ｗと当接し、さらに、カソードユニット６８に近接する方向に移動して基板Ｗとカソードユニット６８との離隔距離を所望の距離に調節する。
その後、成膜を行い、成膜終了後にアノードユニット９０，９０が互いに離反する方向に移動して、基板Ｗを電極ユニット３１から容易に取り出すことができるように構成されている。

アノードユニット９０は、駆動装置７１にヒンジ（不図示）を介して取りつけられており、電極ユニット３１を成膜室１１から引き抜いた状態で、アノードユニット９０（アノード６７）のカソードユニット６８側の面６７Ａが側板部６３の一方の面６５と略平行になるまで回動できる（開く）ようになっている。つまり、アノードユニット９０は平面視において略９０°回動できるようになっている（図４Ａ参照）。

カソードユニット６８は、シャワープレート７５（＝カソード）、カソード中間部材７６、排気ダクト７９、浮遊容量体８２を有している。
カソードユニット６８には、酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０や窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０が、不図示の配管を介して接続される。
アノードユニット９０（アノード６７）に対向する面には、それぞれ小孔（不図示）が複数形成されたシャワープレート７５が配置されており、成膜ガスを基板Ｗに向かって噴出できるようになっている。

なお、この実施形態では、酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０や窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０を、成膜室１１内に導入する際に、カソードユニット６８のシャワープレート７５から噴射させているが、これ以外にも例えば、成膜室１１の壁面に形成したガス導入口から、成膜室１１内に直接、酸素ガスや窒素ガスを導入する構成であってもよい。例えば、成膜室１１内にクリーニング用のガスを流す配管を設け、この配管を利用して酸素ガスや窒素ガスを成膜室１１内に導入する構成であってもよい。

酸素ガス供給部１６０および窒素ガス供給部１５０から供給される酸素ガスや窒素ガスを、上記シャワープレート７５から成膜室１１内に導入することができる。
シャワープレート７５，７５は、マッチングボックス７２と接続されたカソード（高周波電極）である。
２枚のシャワープレート７５，７５の間には、マッチングボックス７２と接続されたカソード中間部材７６が設けられている。

すなわち、シャワープレート７５は、カソード中間部材７６の両側面に、このカソード中間部材７６と電気的に接続された状態で配置されている。カソード中間部材７６とシャワープレート（カソード）７５は導電体で形成され、高周波はカソード中間部材７６を介してシャワープレート（カソード）７５に印加される。このため、２枚のシャワープレート７５，７５には、プラズマ発生のための同電位・同位相の電圧が印加される。

カソード中間部材７６は、マッチングボックス７２と図示しない配線により接続されている。カソード中間部材７６とシャワープレート７５との間には空間部７７が形成されており、ガス供給装置（不図示）よりこの空間部７７を介して成膜ガスが供給されるようになっている。また、空間部７７を介して酸素ガス、および窒素ガスが供給される。

空間部７７は、カソード中間部材７６で分離される。空間部７７は、それぞれのシャワープレート７５，７５毎に対応して別々に形成され、各シャワープレート７５，７５から放出されるガスが独立して制御される。すなわち、空間部７７は、ガス供給路の役割を有している。
この実施形態にあっては、空間部７７がそれぞれのシャワープレート７５、７５毎に対応して別々に形成されているので、カソードユニット６８は、２系統のガス供給路を有していることになる。

カソードユニット６８の周縁部には、略全周に亘って中空状の排気ダクト７９が設けられている。排気ダクト７９には、成膜空間８１の成膜ガスや反応副生成物（パウダー）を排気するための排気口８０が形成されている。

具体的には、成膜を施す際の基板Ｗとシャワープレート７５との間に形成される成膜空間８１に面して排気口８０が形成されている。
排気口８０は、カソードユニット６８の周縁部に沿って複数形成されており、全周に亘って略均等に排気できるように構成されている。
カソードユニット６８の下部における排気ダクト７９の成膜室１１内へ向いた面８２には開口部（不図示）が形成されており、排気した成膜ガスなどを成膜室１１内へ排出できるようになっている。

成膜室１１内へ排出されたガスは、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９より外部へ排気されるようになっている。排気ダクト７９とカソード中間部材７６との間には、誘電体および／もしくは積層空間を有する浮遊容量体８２が設けられている。排気ダクト７９は、接地電位に接続されている。排気ダクト７９は、カソード７５およびカソード中間部材７６からの異常放電を防止するためのシールド枠としても機能する。

カソードユニット６８の周縁部には、排気ダクト７９の外周部からシャワープレート７５（＝カソード）の外周部に至る部位を覆うようにマスク７８が設けられている。マスク７８は、キャリア２１に設けられた後述する挟持部５９の挟持片５９Ａ（図９、図２１参照）を被覆するとともに、成膜を施す際に挟持片５９Ａと一体となって成膜空間８１の成膜ガスやパーティクルを排気ダクト７９に導くためのガス流路Ｒを形成している。すなわち、キャリア２１（挟持片５９Ａ）とシャワープレート７５との間、および排気ダクト７９との間にガス流路Ｒが形成されている。

このような電極ユニット３１を設けることにより、一つの電極ユニット３１で、基板Ｗが挿入されるアノードユニット９０とカソードユニット６８との隙間が２箇所形成される。したがって、２枚の基板Ｗを一つの電極ユニット３１で同時に成膜することができる。

図２に戻り、成膜室１１と仕込・取出室１３との間、および、仕込・取出室１３と基板脱着室１５との間をキャリア２１が移動できるように移動レール３７が成膜室１１〜基板脱着室１５間に敷設されている。移動レール３７は、成膜室１１と仕込・取出室１３との間で分離され、キャリア搬出入口２４はシャッタ２５を閉じることで密閉可能である。

図５Ａは、仕込・取出室１３の概略構成を示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａとは別の角度から見た斜視図である。図５Ａ、図５Ｂに示すように、仕込・取出室１３は、箱型に形成されている。側面３３は成膜室１１の側面２３と気密性を確保して接続されている。側面３３には３つのキャリア２１が挿通可能な開口部３２が形成されている。

側面３３と対向する側面３４は、基板脱着室１５に接続されている。側面３４には、基板Ｗが搭載されたキャリア２１が通過可能なキャリア搬出入口３５が３箇所形成されている。キャリア搬出入口３５には、気密性を確保できるシャッタ（第二開閉部）３６が設けられている。移動レール３７は、仕込・取出室１３と基板脱着室１５との間で分離され、キャリア搬出入口３５はシャッタ３６を閉じることで密閉可能である。

仕込・取出室１３には、キャリア２１を移動レール３７に沿って成膜室１１と仕込・取出室１３との間を移動させるためのプッシュ−プル機構３８が設けられている。
図６に示すように、プッシュ−プル機構３８は、キャリア２１を係止するための係止部４８と、係止部４８の両端に設けられ、移動レール３７と略平行に配されたガイド部材４９と、係止部４８をガイド部材４９に沿って移動させるための移動装置５０と、を備えている。

仕込・取出室１３内には、成膜処理前基板Ｗ１および成膜処理後基板Ｗ２を同時に収容させるために、キャリア２１を平面視において移動レール３７の敷設方向と略直交する方向に所定距離移動させるための移動機構（不図示）が設けられている。仕込・取出室１３の側面下部４１には、仕込・取出室１３内を真空排気するための排気管４２が接続されており、排気管４２には真空ポンプ４３が設けられている。

図７Ａは、基板脱着室の概略構成を示す斜視図である。図７Ｂは、基板脱着室の概略構成を示す正面図である。図７Ａ、図７Ｂに示すように、基板脱着室１５は、フレーム枠状に形成されており、仕込・取出室１３の側面３４に接続されている。基板脱着室１５では、移動レール３７に配されているキャリア２１に対して成膜処理前基板Ｗ１を取り付けることができ、成膜処理後基板Ｗ２をキャリア２１から取り外すことができるようになっている。基板脱着室１５には、キャリア２１が３個並列配置できるように構成されている。

基板脱着ロボット１７は、駆動アーム４５を有しており（図２参照）、駆動アーム４５の先端に基板Ｗを吸着できるようになっている。駆動アーム４５は、基板脱着室１５に配されたキャリア２１と基板収容カセット１９との間で駆動できるようになっている。駆動アーム４５は、基板収容カセット１９から成膜処理前基板Ｗ１を取り出し、基板脱着室１５に配されたキャリア（第一キャリア）２１に成膜処理前基板Ｗ１を取り付ける作業、および成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着室１５に戻ってきたキャリア（第二キャリア）２１から取り外し、基板収容カセット１９へ搬送する。

図８は、基板収容カセット１９の斜視図である。図８に示すように、基板収容カセット１９は、箱型に形成されており、基板Ｗを複数枚収容可能な大きさを有している。基板Ｗは、被成膜面を水平方向と略平行になるようにした状態で上下方向に複数枚積層して収容できるようになっている。
基板収容カセット１９の下部には、キャスター４７が設けられており、別の処理装置へと移動できるようになっている。なお、基板収容カセット１９において、基板Ｗの被成膜面を重力方向と略平行になるようにした状態で左右方向に複数枚収容できるようにしてもよい。

図９は、キャリア２１の斜視図である。図９に示すように、キャリア２１には、基板Ｗを取り付けることができる額縁状のフレーム５１が２個形成されている。つまり、一つのキャリア２１に基板Ｗを２枚取り付けることができるようになっている。２個のフレーム５１，５１は、その上部において連結部材５２により一体化されている。連結部材５２の上方には、移動レール３７に載置される車輪５３が設けられており、移動レール３７上を車輪５３が転がることで、キャリア２１が移動できる。

フレーム５１の下部には、キャリア２１が移動する際に基板Ｗの揺れを抑制するためにフレームホルダ５４が設けられている。フレームホルダ５４の先端は、各室の底面上に設けられた断面凹状のレール部材５５（図１８参照）に嵌合されている。レール部材５５は、平面視において移動レール３７に沿う方向に配されている。フレームホルダ５４を複数のローラで構成すれば、より安定した搬送が可能となる。

フレーム５１は、それぞれ周縁部５７と挟持部５９とを有している。フレーム５１に形成された開口部５６には、基板Ｗの被成膜面が露出されるようになっており、開口部５６の周縁部５７において、挟持部５９が基板Ｗを両側から挟持して固定できるようになっている。

基板Ｗを挟持している挟持部５９は、バネなどによる付勢力が働いている。
挟持部５９は、基板Ｗの表面ＷＯ（被成膜面）および裏面ＷＵ（背面）に当接する挟持片５９Ａ，５９Ｂを有しているが（図２１参照）、この挟持片５９Ａ，５９Ｂの離隔距離は、バネなどを介して可変可能になっている。つまり、アノードユニット９０（アノード６７）の移動に応じて、挟持片５９Ａが挟持片５９Ｂに対して近接・離反する方向に沿って移動可能に構成されている（詳細は後述する）。ここで、キャリア２１は、一つの移動レール３７上に１個（１対（２枚）の基板を保持できる１個のキャリア）取り付けられている。つまり、一組の成膜装置１０には３個（３対６枚基板保持）のキャリア２１が取り付けられている。

本実施形態の成膜装置１０では、上述した成膜室１１、仕込・取出室１３および基板脱着室１５とで構成される基板成膜ライン１６が４つ配置構成されているため、２４枚の基板Ｗを略同時に成膜することができる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

例えば、本実施形態では一つの成膜室１１に一つの仕込・取出室１３を連接した場合の説明をしたが、一つの大きな仕込・取出室１３に対して複数の成膜室１１を並列配置させて連接したプロセスモジュール１１４を設け、その仕込・取出室１３内をキャリア２１が移動できるようにしてもよい（図２６参照）。このように構成することで、仕込・取出室１３内をキャリア２１に取り付けられた基板Ｗが移動できるため、各成膜室１１で異なる成膜材料を供給できるようにすることで、基板Ｗに成膜材料の異なる複数の層をより効率よく成膜することができる。

さらに、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図２７のようにしてもよい。この例では、基板脱着ロボット１７に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが放射状に設置される。このように構成することで、基板脱着ロボット１７がレール上を移動する時間を無くすことができる。つまり、基板脱着ロボット１７の動作時間を短縮して、タクトタイムを短縮することができる。

さらに、薄膜太陽電池製造装置の配置構成を図２８のようにしてもよい。この例では、基板脱着ロボット１７の両側に、成膜室１１、仕込・取出室１３、基板脱着室１５からなるモジュールが設置される。このように構成することで、省スペース、かつ、基板脱着ロボット１７の動作時間の短縮を図ることができる。

本実施形態では、一台の基板脱着ロボット１７を配置して基板Ｗの脱着をするように構成したが、二台の基板脱着ロボット１７を配置し、一方を基板Ｗの取り付け専用とし、他方を基板Ｗの取り外し専用としてもよい。さらに、一台の基板脱着ロボット１７に二本の駆動アーム４５を設け、二枚の基板Ｗを同時に取り付け、取り外しをするように構成してもよい。

（成膜方法：薄膜太陽電池の製造方法）
次に、本実施形態の成膜装置１０を用いて、基板Ｗに被膜を成膜する方法を説明する。なお、この説明においては一つの基板成膜ライン１６の図面を用いるが、他の三つの基板成膜ライン１６も略同一の流れで基板Ｗを成膜する。

図１０に示すように、成膜処理前基板Ｗ１を複数枚収容した基板収容カセット１９を所定の位置に配置する。

図１１に示すように、基板脱着ロボット１７の駆動アーム４５を動かして、基板収容カセット１９から成膜処理前基板Ｗ１を一枚取り出し、成膜処理前基板Ｗ１を基板脱着室１５に設置されているキャリア２１に取り付ける。このとき、基板収容カセット１９に水平方向に配置された成膜処理前基板Ｗ１を、鉛直方向に向きを変えてキャリア２１に取り付ける。この動作をもう一度繰り返し、一つのキャリア２１に２枚の成膜処理前基板Ｗ１を取り付ける。さらに、この動作を繰り返して、基板脱着室１５に設置されている残り二つのキャリア２１にも成膜処理前基板Ｗ１をそれぞれ取り付ける。つまり、この段階で成膜処理前基板Ｗ１を６枚取り付ける。

図１２に示すように、成膜処理前基板Ｗ１が取り付けられた３個のキャリア２１を移動レール３７に沿って略同時に移動させ、仕込・取出室１３内に収容する。仕込・取出室１３にキャリア２１を収容した後、仕込・取出室１３のキャリア搬出入口３５のシャッタ３６を閉じる。その後、仕込・取出室１３の内部を、真空ポンプ４３を用いて真空状態に保持する。

図１３に示すように、３個のキャリア２１を平面視において移動レール３７が敷設された方向と直交する方向に移動機構を用いてそれぞれ所定距離（半ピッチ）移動させる。所定距離とは一つのキャリア２１が隣接する移動レール３７，３７間に位置する距離である。

図１４に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、成膜室１１で成膜が終了した成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを仕込・取出室１３にプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。このとき、キャリア２１とキャリア２１Ａとが平面視において交互に並列するようになっている。この状態を所定時間保持することで成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前基板Ｗ１に伝熱されて、成膜処理前基板Ｗ１が加熱される。

ここで、プッシュ−プル機構３８の動きを説明する。なお、ここでは成膜室１１に位置しているキャリア２１Ａを仕込・取出室１３へ移動させる際の動きを説明する。
図１５Ａに示すように、プッシュ−プル機構３８の係止部４８に成膜処理後基板Ｗ２が取り付けられたキャリア２１Ａを係止する。そして、係止部４８に取り付けられている移動装置５０の移動アーム５８を揺動させる。このとき移動アーム５８の長さは可変する。

すると、キャリア２１Ａが係止された係止部４８はガイド部材４９に案内されるように移動し、図１５Ｂに示すように、仕込・取出室１３内へと移動する。つまり、キャリア２１Ａが成膜室１１から仕込・取出室１３へと移動される。このように構成することで、成膜室１１内にキャリア２１Ａを駆動させるための駆動源が不要になる。
上述した動きの逆の動きをさせることで、仕込・取出室１３のキャリアを成膜室１１へ移動させることができる。

図１６に示すように、キャリア２１およびキャリア２１Ａを移動機構により移動レール３７と直交する方向に移動し、成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１が移動レール３７に沿う位置まで移動させる。

図１７に示すように、プッシュ−プル機構３８を用いて成膜処理前基板Ｗ１を保持したキャリア２１を成膜室１１に移動させ、移動完了後にシャッタ２５を閉状態にする。なお、成膜室１１は真空状態が保持されている。このとき、キャリア２１に取り付けられた成膜処理前基板Ｗ１は、成膜室１１内において、アノードユニット９０とカソードユニット６８との間に表面ＷＯが重力方向と略平行になるように鉛直方向に沿った状態で挿入される（図１８参照）。

図１８、図１９に示すように、電極ユニット３１の２つのアノードユニット９０を駆動装置７１により互いに近接する方向に移動させて、アノードユニット９０（アノード６７）と成膜処理前基板Ｗ１の裏面ＷＵとを当接させる。

図２０に示すように、さらに駆動装置７１を駆動させると、アノード６７に押されるように成膜処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８側に向かって移動する。そして、成膜処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間が所定距離（成膜距離）になるまで移動させる。なお、この成膜処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８のシャワープレート７５との隙間（成膜距離）は５〜１５ｍｍで、例えば５ｍｍ程度である。

このとき、成膜処理前基板Ｗ１の表面ＷＯ側に当接しているキャリア２１の挟持部５９の挟持片５９Ａは成膜処理前基板Ｗ１（アノードユニット９０）の移動に伴って変位するようになっている。なお、アノードユニット９０がカソードユニット６８から離反する方向に向かって移動した際には、挟持片５９Ａにはバネなどの復元力が作用して挟持片５９Ｂ側に向かって変位するようになっている。この時、成膜処理前基板Ｗ１は、アノード６７と挟持片５９Ａで挟持される。

成膜処理前基板Ｗ１がカソードユニット６８側に向かって移動すると、挟持片５９Ａがマスク７８に当接し、この時点でアノードユニット９０の移動が停止する（図２１参照）。
ここで、図２１に示すように、マスク７８は挟持片５９Ａの表面と基板Ｗの外縁部を覆うように形成されているとともに、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部と密接可能に形成されている。すなわち、マスク７８と、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部との合わせ面は、シール面の役割を有しており、これらマスク７８と、挟持片５９Ａもしくは基板Ｗの外縁部との間から成膜ガスがアノード６７側にほとんど漏れないようになっている。
これにより、成膜ガスが広がる範囲が制限され、不要な範囲が成膜されることを抑制することができる。これによりクリーニング範囲を挟くすること、およびクリーニング頻度を減少させることができ、装置の稼働率が向上する。

成膜処理前基板Ｗ１の移動は、基板Ｗの外縁部がマスク７８に当接することによって停止することになるので、マスク７８とシャワープレート７５、および排気ダクト７９との間隙、つまり、ガス流路Ｒの厚さ方向の流路高さは、成膜処理前基板Ｗ１とカソードユニット６８との隙間が所定距離となるように設定されている。

別の形態として、マスクを排気ダクト７９へ弾性体を介して取り付けることによって、基板Ｗとシャワープレート７５（＝カソード）の距離は駆動装置７１のストロークによって任意に変更することもできる。上記では、マスク７８と基板Ｗが当接する場合を記載したが、成膜ガスの通過を制限するような微少な間隔を空けてマスク７８と基板Ｗが配置されても良い。

このような状態でカソードユニット６８のシャワープレート７５から成膜ガスを噴出させるとともに、マッチングボックス７２を起動させてカソードユニット６８のシャワープレート（＝カソード）７５に電圧を印加することで、成膜空間８１にプラズマを発生させ、成膜処理前基板Ｗ１の表面ＷＯに成膜を施す。このとき、アノード６７に内蔵されているヒータＨにより成膜処理前基板Ｗ１が所望の温度に加熱される。

ここで、アノードユニット９０は成膜処理前基板Ｗ１が所望の温度に達すると加熱を停止する。しかしながら、カソードユニット６８に電圧が印加されることによって成膜空間８１にプラズマが発生する。時間の経過に伴い、プラズマからの入熱によりアノードユニット９０が加熱を停止しても成膜処理前基板Ｗ１の温度が所望の温度よりも上昇してしまう虞がある。

この場合、アノードユニット９０を、温度上昇しすぎた成膜処理前基板Ｗ１を冷却するための放熱板として機能させることもできる。したがって、成膜処理前基板Ｗ１は成膜処理時間の時間経過に関わらず所望の温度に保持される。
なお、一度の成膜処理工程で複数の層を成膜する際には、供給する成膜ガス材料を所定時間毎に切り替えることで実施することができる。

成膜中および成膜後に、カソードユニット６８の周縁部に形成された排気口８０より成膜空間８１のガスやパーティクルを排気するとともに、排気されたガスは、ガス流路Ｒを介してカソードユニット６８の周縁部の排気ダクト７９から開口部（カソードユニット６８の下部における排気ダクト７９の成膜室１１内へ向いた面８２に形成された開口部）を通過させて、成膜室１１の側面下部２８に設けられた排気管２９から外部へと排気する。成膜室１１内の全ての電極ユニット３１において、上述した処理と同じ処理を実行するため６枚の基板Ｗに対して同時に成膜を施すことができる。

そして、成膜が終了したら、駆動装置７１により２つのアノードユニット９０を互いに離反する方向に移動させ、成膜処理後基板Ｗ２およびフレーム５１（挟持片５９Ａ）をもとの位置に戻す（図１９、図２１参照）。さらにアノードユニット９０を離反する方向に移動させることで、成膜処理後基板Ｗ２とアノードユニット９０とが離反する（図１８参照）。

図２２に示すように、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にし、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる。このとき仕込・取出室１３は排気され、次に成膜される成膜処理前基板Ｗ１を取り付けたキャリア２１Ｂが既に位置している。そして、仕込・取出室１３内で成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱を成膜処理前基板Ｗ１へ伝熱し、成膜処理後基板Ｗ２の温度を下げる。

図２３に示すように、キャリア２１Ｂが成膜室１１内へと移動した後、移動機構によりキャリア２１を移動レール３７上に配置される位置まで戻す。

図２４に示すように、シャッタ２５を閉状態にし、成膜処理後基板Ｗ２が所定温度まで低下した後に、シャッタ３６を開状態にして、キャリア２１を基板脱着室１５へと移動させる。

図２５に示すように、基板脱着室１５において成膜処理後基板Ｗ２を基板脱着ロボット１７によりキャリア２１から取り外し、基板収容カセット１９へと搬送する。全ての成膜処理後基板Ｗ２の取り外しが完了したら、基板収容カセット１９を次工程の場所まで移動させることで、処理が終了する。

成膜処理後基板Ｗ２と成膜処理前基板Ｗ１とを仕込・取出室１３に同時に収容させることができるため、仕込・取出室１３の一連の基板成膜工程において真空排気工程を減らすことができる。したがって、生産性を向上することができる。

仕込・取出室１３において、成膜処理後基板Ｗ２と成膜処理前基板Ｗ１とが同時に収容されると、成膜処理後基板Ｗ２に蓄熱されている熱が成膜処理前基板Ｗ１に伝熱され、熱交換が行われる。
つまり、成膜処理前基板Ｗ１を成膜室１１に収容した後に通常実施する加熱工程、および、成膜処理後基板Ｗ２を仕込・取出室１３から搬出する前に通常実施する冷却工程を省略することができる。結果として、生産性を向上することができるとともに、従来の加熱工程・冷却工程に用いていた設備を取り止めることができるため、製造コストを低減することができる。

尚、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な形状や構成等は一例にすぎず、適宜変更が可能である。

（成膜装置のメンテナンス方法１）
本発明の一実施形態に係る成膜装置のメンテナンス方法について、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｄ、および図２９を参照して説明する。図２９は、本発明の成膜装置のメンテナンス方法を段階的に示した説明図である。図２９において円筒は、成膜室１１を模式的に表している。
本発明の実施形態に係る成膜装置によって基板Ｗにマイクロクリスタルシリコンの被膜を成膜すると、成膜室１１内に、茶褐色の粉末（茶粉）であるポリシランを含む可燃性の副生成物が生じる。こうした副生成物が成膜室１１内に堆積した状態で成膜を続けると、成膜した被膜の特性が低下する。このため、例えば、基板Ｗに５０〜３００回成膜を行うたびに、以下に示す副生成物の除去を行う。

例えば、３００回程度の成膜工程が完了した後、成膜室１１のシャッタ２５を開状態にして、キャリア２１を仕込・取出室１３へプッシュ−プル機構３８を用いて移動させる（図５Ａ、図５Ｂ参照）。これによって、成膜室１１内から被膜の形成された基板Ｗ（成膜処理後基板Ｗ２）が成膜室１１外へ搬送される（工程Ａ）。

成膜室１１から基板Ｗを搬出し、シャッタ２５を閉状態とし、排気管２９を閉じて排気系統を閉鎖した後、酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０からカソードユニット６８のシャワープレート７５を介して成膜室１１内に酸素を導入する（図２９（ａ）［工程Ｂ］）。
こうした成膜室１１内への酸素ガスの導入は、例えば、成膜室１１内の酸素濃度が７５％程度になるように行えばよい。これによって、成膜室１１内の内圧は１０Ｐａ程度から１０ｋＰａ程度に高められる。成膜室１１内の酸素濃度が７５％程度になるように酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０から酸素ガスを導入し、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から窒素ガスを導入することができる。

次に、成膜室１１の底面に形成された点火部３９に通電する。成膜室１１の下部には、５０〜３００回のマイクロクリスタルシリコンの成膜によって生成したポリシランを主体とした副生成物が堆積している。点火部３９に通電されると、可燃性の副生成物であるポリシランと、成膜室１１内に導入された酸素ガスとの間で酸化反応による燃焼が開始される（図２９（ｂ）［工程Ｃ］）。

燃焼が開始時には一時的に温度が上昇し、内部の圧力が上昇する（図３０に示す工程Ｃ）。この温度上昇は圧力計（第一の検出部）９１と、上部温度計（第三の検出部）９３で検出することができる。点火前の成膜室１１の圧力と酸素量は、点火時の圧力が大気圧を越えないように決められることが好ましい。点火後は酸素の消費に伴い圧力が減少する。

こうした副生成物の燃焼中にも酸素ガス供給部１６０から成膜室１１内に酸素ガスを供給し続け、副生成物の燃焼を継続させる（図２９（ｃ）［工程Ｄ］）。酸素ガスの供給量は、ポリシランの酸化反応（燃焼反応による）酸素ガスの減少を補う程度の流量が確保されるようにする。これによって、成膜室１１内の内圧は略一定に保たれる。例えば、酸素を最大で２００ＳＬＭ程度流し続けることによって、成膜室１１内の内圧を１０ｋＰａ、酸素濃度を７５％程度に維持する。この工程Ｄでは、消費された酸素を補充するため内圧が一定になるように酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０から酸素ガスを導入すればよく、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から窒素ガスを導入しなくてもよい。

副生成物の燃焼中は、成膜室１１の側面に形成された圧力計（第一の検出部）９１によって、成膜室１１内の圧力を常にモニタリングし、成膜室１１内が所定の内圧（例えば１０ｋＰａ）に保たれるように、圧力計９１の出力に基づいて酸素ガス供給部１６０からの酸素ガスの流量を制御すればよい。

また、副生成物の燃焼中は、成膜室１１の側面下部に形成された下部温度計（第二の検出部）９２によって、燃焼中の副生成物の温度がモニタリングされる。また、成膜室１１の上部に形成された上部温度計（第三の検出部）９３によって、成膜室１１内の空間温度がモニタリングされる。このような、成膜室１１に形成された下部温度計９２や上部温度計９３の温度出力データが、それぞれ所定値を超えるなどした場合、異常燃焼と判断して酸素ガス供給部１６０から酸素ガスの供給を停止して、副生成物の燃焼を停止させればよい。

こうした工程Ｄによる成膜室１１内の副生成物の燃焼によって、成膜室１１内には、ポリシランが酸素によって燃焼（酸化）し、不燃性の酸化ケイ素（燃焼生成物）が生じる。こうした燃焼生成物は、成膜室１１内に堆積する。

成膜室１１内に堆積した副生成物の燃焼が完了したら、排気系統を閉鎖したまま、今度は、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から成膜室１１内に窒素ガスを導入する（図２９（ｄ）［工程Ｅ−１］）。これによって、成膜室１１内の酸素の濃度を希釈する。窒素ガスの導入は、例えば、成膜室１１内の酸素濃度が１５％程度に低下するまで、最大流量が例えば２００ＳＬＭ以下で導入すればよい。これによって、成膜室１１内の内圧は、例えば、５０ｋＰａ程度に上昇する。
副生成物の燃焼の完了は、下部温度計（第二の検出部）９２の温度のモニタリングや、酸素の導入量の減少/終了により検出することもでき、また、一定時間の経過で完了と擬制することもできる。

この後、排気管２９のバルブ（図示略）を開とし、真空ポンプ３０を動作させて排気管２９から成膜室１１内の窒素、酸素混合ガスを真空排気する（図２９（ｅ）［工程Ｅ−２］）。この時、工程Ｅ−１で成膜室１１内の酸素濃度を窒素ガスによって希釈している（酸素濃度１５％程度）ため、成膜室１１内のガスを安全に排気することができる。

そして、成膜室１１内を常圧にした後、例えば真空掃除機などを用いて、成膜室１１の底部に堆積した酸化ケイ素（燃焼生成物）を吸引除去する。この堆積物の除去時において、成膜室１１内に堆積した可燃性の副生成物（ポリシラン）は、工程Ｂ〜工程Ｃによって不燃性の燃焼生成物（酸化ケイ素）に変化させているので、吸引除去中に堆積物が発火したりする懸念がない。安全に成膜室１１内の燃焼生成物を集塵、除去することができる。また収集した燃焼生成物も不燃性であるので、安全に保管、処理を行うことが可能になる。

図３０に、図２９の各工程における成膜室１１内の圧力変化をグラフで示す。

この実施形態では、点火部３９によって副生成物に点火する工程Ｃから、酸素ガス供給部１６０から成膜室１１内に酸素ガスを供給し続けて副生成物の燃焼を継続させる工程Ｄまでを、成膜室１１内の圧力がほぼ同じになるように制御する。
図３０のグラフによれば、工程Ｂでの酸素の導入によって、成膜室１１内の内圧は１０Ｐａ程度から１０ｋＰａ程度に上昇する。そして、工程Ｃで副生成物に点火されると、成膜室１１の内圧は一瞬、１５ｋＰａ程度まで上がるが、すぐに１０ｋＰａ程度になる。そして、工程Ｄで成膜室１１内に燃焼によって消費された酸素と同量の酸素を導入することで、成膜室１１は、ほぼ１０ｋＰａ程度の内圧に保たれる。その後、工程Ｅ−１で成膜室１１内に希釈用の窒素を導入すると、成膜室１１の内圧は５０ｋＰａ程度まで上昇し、工程Ｅ−２で成膜室１１内が真空排気されると、速やかに１ｋＰａ以下に低下する。

（成膜装置のメンテナンス方法２）
本発明の成膜装置の別なメンテナンス方法について、図３Ａ〜図３Ｃ、図４Ａ〜図４Ｄ、および図３１を参照して説明する。図３１は、本発明の成膜装置の別なメンテナンス方法を段階的に示した説明図である。
この実施形態のメンテナンス方法では、成膜室１１内から被膜の形成された基板Ｗ（成膜処理後基板Ｗ２）が成膜室１１外へ搬送される（工程Ａ）。そして、シャッタ２５を閉状態とし、排気管２９を閉じて排気系統を閉鎖した後、酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０からカソードユニット６８のシャワープレート７５を介して成膜室１１内に酸素を導入する（図３１（ａ）［工程Ｂ］）。
こうした成膜室１１内への酸素ガスの導入は、例えば、成膜室１１内の酸素濃度が７５％程度になるように行えばよい。これによって、成膜室１１内の内圧は１０Ｐａ程度から１ｋＰａ程度に高められる。成膜室１１内の酸素濃度が７５％程度になるように酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０から酸素ガスを導入し、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から窒素ガスを導入することができる。

次に、成膜室１１の内圧を低圧、例えば１ｋＰａ程度の低圧状態で点火部３９に通電する。これによって、可燃性の副生成物であるポリシランと、成膜室１１内に導入された酸素ガスとの間で酸化反応による燃焼が開始される（図３１（ｂ）［工程Ｃ］）。燃焼が開始時には一時的に温度が上昇し、内部の圧力が上昇する（図３２の工程Ｃ）。この温度上昇は圧力計（第一の検出部）９１と、上部温度計（第三の検出部）９３で検出することができる。本実施例では、点火前の成膜室１１の圧力と酸素量は、十分に低いので、一時的な圧力上昇も小さい。点火後は酸素の消費に伴い圧力が減少する。

そして、燃焼開始後は、成膜室１１内の内圧が１０ｋＰａ程度の高圧になるように酸素ガスと窒素ガスの供給を行う。工程Ｄの開始時には、成膜室１１内の酸素濃度が７５％程度になるように酸素ガス供給部（第一のガス供給部）１６０から酸素ガスを導入し、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から窒素ガスを導入する。内圧が１０ｋＰａ程度になったら、圧力が一定になるように、燃焼により消費された分の酸素を導入する。

これにより、副生成物の燃焼を継続させる（図３１（ｃ）［工程Ｄ］）。酸素ガスの供給量は、ポリシランの酸化反応（燃焼反応による）酸素ガスの減少を補う程度の流量が確保されるようにする。これによって、成膜室１１内の内圧は略一定に保たれる。例えば、酸素を最大で２００ＳＬＭ程度流し続けることによって、成膜室１１内の内圧を１０ｋＰａ、酸素濃度を７５％程度に維持する。

副生成物の燃焼中は、成膜室１１の側面に形成された圧力計（第一の検出部）９１によって、成膜室１１内の圧力を常にモニタリングし、成膜室１１内が所定の内圧（例えば１０ｋＰａ）に保たれるように、圧力計９１の出力に基づいて酸素ガス供給部１６０からの酸素ガスの流量を制御すればよい。

こうした工程Ｄによる成膜室１１内の副生成物の燃焼によって、成膜室１１内には、ポリシランが酸素によって燃焼（酸化）し、不燃性の酸化ケイ素（燃焼生成物）が生じる。こうした燃焼生成物は、成膜室１１内に堆積する。
その後、成膜室１１内に堆積した副生成物の燃焼が完了したら、窒素ガス供給部（第二のガス供給部）１５０から成膜室１１内に窒素ガスを導入し（図３１（ｄ）［工程Ｅ−１］）、成膜室１１内の濃度を希釈する。

窒素ガスの導入は、例えば、成膜室１１内の酸素濃度が１５％程度に低下するまで、最大流量が例えば２００ＳＬＭ以下で導入すればよい。これによって、成膜室１１内の内圧は、例えば、５０ｋＰａ程度に上昇する。
副生成物の燃焼の完了は、下部温度計（第二の検出部）９２の温度のモニタリングや、酸素の導入量の減少/終了により検出することもできるし、一定時間の経過で完了と擬制することもできる。

この後、排気管２９のバルブ（図示略）を開とし、真空ポンプ３０を動作させて排気管２９から成膜室１１内の窒素、酸素混合ガスを真空排気する（図３１（ｅ）［工程Ｅ−２］）。そして、成膜室１１内を常圧にした後、例えば真空掃除機などを用いて、成膜室１１の底部に堆積した酸化ケイ素（燃焼生成物）を吸引除去する。

図３２に、図３１の各工程における成膜室１１内の圧力変化をグラフで示す。
この実施形態では、点火部３９によって副生成物に点火する工程Ｃの点火直前の圧力を、酸素ガス供給部１６０から成膜室１１内に酸素ガスを供給し続けて副生成物の燃焼を継続させる工程Ｄの成膜室１１内の内圧より低くするように制御する（２段階燃焼）。

図３２のグラフによれば、工程Ｂでの酸素の導入によって、成膜室１１内の内圧は１０Ｐａ程度から１ｋＰａ程度に上昇する。そして、工程Ｃで副生成物に点火されると、成膜室１１の内圧は一瞬、４ｋＰａ程度まで上がるが、すぐに１ｋＰａ程度になる。
そして、工程Ｄで成膜室１１内に燃焼によって消費された酸素と同量の酸素を導入する際に、成膜室１１の内圧を１０ｋＰａ程度にまで高める。工程Ｄでは、成膜室１１の内圧を１０ｋＰａ程度に保って副生成物の燃焼を行う。その後、工程Ｅ−１で成膜室１１内に希釈用の窒素を導入すると、成膜室１１の内圧は５０ｋＰａ程度まで上昇し、工程Ｅ−２で成膜室１１内が真空排気されると、速やかに１ｋＰａ以下に低下する。
点火前の圧力を低くすることで、点火時の圧力上昇を押えることができ、さらに、燃焼時の圧力を高くすることで、燃焼速度を上げることができる。なお、点火直後に圧力が上昇しても、大気圧より低く制御されることが好ましい。成膜室１１は減圧用に製作されているためである。

図５Ａ、図５Ｂに示すような成膜室１１を用いて、副生成物（ポリシラン）の点火前〜燃焼時における、副生成物の温度（茶粉温度）、成膜室１１内の空間温度、および成膜室１１内の内圧（ＤＧ）の測定を行った。こうした測定結果を図３３に示す。なお、副生成物の温度は、成膜室１１の側面下部に形成した下部温度計（第二の検出部）９２（図３Ａ〜図３Ｃ参照）、成膜室１１内の空間温度は、成膜室１１の上部に形成した上部温度計（第三の検出部）９３（図３Ａ〜図３Ｃ参照）によってそれぞれ測定した。また、成膜室１１内の内圧（ＤＧ）は、成膜室１１の側面に形成した圧力計（第一の検出部）９１によって測定した。

図３３に示すグラフによれば、副生成物（茶粉）への点火後、成膜室１１内の内圧（ＤＧ）や成膜室１１内の空間温度の下降に伴って副生成物の温度（茶粉温度）は緩やかに上昇する。その後、副生成物を所定の温度（燃焼温度）範囲で安定して燃焼させることが可能であることが確認された。

本発明は、ＣＶＤ法を用いて基板にシリコン膜を成膜する成膜装置について広く適用可能である。

１０ 成膜装置
１１ 成膜室
１３ 仕込・取出室
１４ プロセスモジュール
１５ 基板脱着室
１７ 基板脱着ロボット（駆動機構）
１９ 基板収容カセット（搬送部）
２１ キャリア（第一キャリア、第二キャリア）
２５ シャッタ（第一開閉部）
３６ シャッタ（第二開閉部）
１０４ ボトムセル（所望の膜）
Ｗ 基板
Ｗ１ 成膜処理前基板
Ｗ２ 成膜処理後基板
１５０ 窒素ガス供給部（第二のガス供給部）
１６０ 酸素ガス供給部（第一のガス供給部）

Claims (9)

1. 減圧下において基板に被膜を形成する成膜室と、
   前記成膜室内に生じた可燃性の副生成物に点火する点火部と、
   前記成膜室に酸素ガスを供給する第一のガス供給部と、
   前記成膜室に窒素ガスを供給する第二のガス供給部と、
   前記成膜室内の圧力を測定する第一の検出部と、
   を備えたことを特徴とする成膜装置。
2. 請求項１に記載した成膜装置であって、
   前記成膜室には、前記副生成物の温度を測定する第二の検出部が設けられていることを特徴とする。
3. 請求項１または２に記載した成膜装置であって、
   前記成膜室には、この成膜室内の空間温度を測定する第三の温度検出部が設けられていることを特徴とする。
4. 減圧下において基板に被膜を形成する成膜装置のメンテナンス方法であって、
   前記成膜装置の成膜室内から被膜が形成された前記基板をこの成膜室外へ搬送し、
   前記成膜室に酸素ガスを導入し、
   成膜によって生じた可燃性の副生成物に点火し、
   前記副生成物を燃焼させ、
   前記成膜室内に窒素ガスを導入し、
   前記副生成物を燃焼させる際に生じた不燃性の酸化副生成物を前記成膜室から除去する
   ことを特徴とする成膜装置のメンテナンス方法。
5. 前記副生成物を燃焼させる際に、前記成膜室内の圧力が略一定となるように前記酸素ガスを前記成膜室に補給することを特徴とする請求項４に記載の成膜装置のメンテナンス方法。
6. 前記副生成物を燃焼させる際に、前記成膜室の排気系統は閉鎖されることを特徴とする請求項４または５に記載の成膜装置のメンテナンス方法。
7. 前記可燃性の副生成物に点火する際及び前記副生成物を燃焼させる際には、前記成膜室内の圧力が略同一になるように圧力制御を行うことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載した成膜装置のメンテナンス方法。
8. 前記可燃性の副生成物に点火する際には、前記副生成物を燃焼させる時よりも前記成膜室内の圧力が低圧となるように圧力制御を行うことを特徴とする請求項４ないし６のいずれか１項に記載した成膜装置のメンテナンス方法。
9. 前記成膜室から排気される排気ガスを窒素ガスで希釈することを特徴とする請求項４ないし８のいずれか１項に記載した成膜装置のメンテナンス方法。

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