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JP2012219288A - Thin film fabricating apparatus and thin film fabrication method - Google Patents

Thin film fabricating apparatus and thin film fabrication method Download PDF

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JP2012219288A
JP2012219288A JP2011083702A JP2011083702A JP2012219288A JP 2012219288 A JP2012219288 A JP 2012219288A JP 2011083702 A JP2011083702 A JP 2011083702A JP 2011083702 A JP2011083702 A JP 2011083702A JP 2012219288 A JP2012219288 A JP 2012219288A
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Japan
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reaction product
forming chamber
film forming
gas
film
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Withdrawn
Application number
JP2011083702A
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Japanese (ja)
Inventor
Mikio Yamamuka
幹雄 山向
Kenji Shintani
賢治 新谷
Shinsaku Yamaguchi
晋作 山口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】新たな不純物を発生させることなく、製膜室の内部にダメージを生じさせずにクリーニング処理時に残留した反応生成物の影響を除外し、良好な物性の薄膜を製造することができる薄膜製造装置を得ること。
【解決手段】製膜室11と、ステージ12と、製膜室11内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、被膜の形成によって製膜室11内に付着した堆積物と反応して反応生成物を生成するクリーニングガスを製膜室11内に供給するクリーニングガス供給手段と、反応生成物の構成元素と反応して気体を生成する元素を含む反応生成物除去ガスを製膜室11内に供給する反応生成物除去ガス供給手段と、ステージ12に対向して配置されるシャワーヘッド14と、反応生成物および反応生成物除去ガスを解離可能なエネルギを有する光を放射する光源19a〜19cと、を備え、光源19a〜19cは堆積物が付着する製膜室11内の領域が照射されるように配置される。
【選択図】図1
A thin film capable of producing a thin film having good physical properties without generating new impurities, eliminating the influence of a reaction product remaining during a cleaning process without causing damage to the inside of the film forming chamber. To obtain manufacturing equipment.
A film forming chamber, a stage, a raw material gas supplying means for supplying a raw material gas into the film forming chamber, and a deposit adhered to the film forming chamber by forming a film react to react. A cleaning gas supply means for supplying a cleaning gas for generating a product into the film forming chamber 11 and a reaction product removing gas containing an element that generates a gas by reacting with a constituent element of the reaction product in the film forming chamber 11 The reaction product removal gas supply means for supplying the reaction product, the shower head 14 disposed opposite to the stage 12, and light sources 19a to 19c that emit light having energy capable of dissociating the reaction product and the reaction product removal gas. The light sources 19a to 19c are arranged so as to irradiate a region in the film forming chamber 11 to which deposits adhere.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、薄膜製造装置および薄膜製造方法に関するものである。   The present invention relates to a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method.

現在、太陽電池やLSI(Large Scale Integrated Circuit)素子等の電子デバイスの製造において、化学気相成長(Chemical Vapor Deposition:CVD)装置による薄膜製造プロセスが幅広く適用されている。これは、薄膜の材料となる原料ガスを真空状態とした製膜室内に導入し、プラズマ等の高エネルギにより分解して活性な励起原子を発生させ、これら励起原子の基板表面での化学反応を促進して薄膜形成を行うものである。このようなCVD装置においては、基板上のみならず、製膜室の内壁やシャワーヘッド表面、基板ステージ表面にも製膜される。そして、製膜工程の繰り返しに伴って、これら付着膜は堆積していき、その一部が剥離することによって基板を汚染してしまうことがある。   Currently, thin film manufacturing processes using chemical vapor deposition (CVD) apparatuses are widely applied in the manufacture of electronic devices such as solar cells and LSI (Large Scale Integrated Circuit) elements. This is because the raw material gas, which is the material of the thin film, is introduced into a film-forming chamber in a vacuum state, decomposed by high energy such as plasma to generate active excited atoms, and the chemical reaction of these excited atoms on the substrate surface occurs. It promotes to form a thin film. In such a CVD apparatus, the film is formed not only on the substrate but also on the inner wall of the film forming chamber, the surface of the shower head, and the surface of the substrate stage. Then, as the film forming process is repeated, these adhesion films are deposited, and a part thereof may be peeled off to contaminate the substrate.

このため、従来から製膜室の内部は定期的にクリーニング処理が施されて、製膜室の内壁、シャワーヘッド、基板ステージの表面等に付着・堆積した膜の除去が行われている。たとえば、太陽電池やLSI素子の製造工程で頻繁に使用されるシリコン系薄膜を製膜するCVD装置の場合、クリーニング処理にはNF3等のフッ素系ガス(エッチングガス)が用いられる。これらフッ素系ガスを製膜室に供給しながらプラズマを発生させ、気相で分解して励起フッ素原子を形成し、製膜室の内壁、シャワーヘッド、基板ステージの表面等に付着・堆積した半導体膜をエッチング除去している。 For this reason, conventionally, the inside of the film forming chamber is periodically cleaned, and the film adhering to and deposited on the inner wall of the film forming chamber, the shower head, the surface of the substrate stage, and the like is removed. For example, in the case of a CVD apparatus for forming a silicon-based thin film frequently used in the manufacturing process of solar cells and LSI elements, a fluorine-based gas (etching gas) such as NF 3 is used for the cleaning process. Semiconductors deposited and deposited on the inner wall of the deposition chamber, shower head, substrate stage, etc. by generating plasma while supplying these fluorine-based gases to the deposition chamber and decomposing in the gas phase to form excited fluorine atoms The film is removed by etching.

しかし、このクリーニング処理の際に、製膜室内の至る箇所でシリコン系の半導体膜とフッ素系ガスとの反応生成物であるSiFx,AlF等のフッ化物が生成される。これらフッ化物は製膜室に残留しやすく、ポンプによる排気だけでは十分に除去することは困難である。実際、製膜室内にフッ化物が多量に残留した場合、製膜速度の低下や膜厚分布の劣化を引き起こすとされている。また、作製した半導体膜中に残留フッ化物が不純物として混入した場合、デバイス特性が低下するといった現象も報告されている。 However, during this cleaning process, fluorides such as SiF x and AlF, which are reaction products of the silicon-based semiconductor film and the fluorine-based gas, are generated throughout the film-forming chamber. These fluorides are likely to remain in the film forming chamber, and it is difficult to remove them sufficiently by only exhausting with a pump. Actually, when a large amount of fluoride remains in the film forming chamber, it is said that the film forming speed is lowered and the film thickness distribution is deteriorated. In addition, a phenomenon has been reported in which device characteristics deteriorate when residual fluoride is mixed as an impurity in a manufactured semiconductor film.

そこで、従来では、クリーニング処理後に製膜室内に残留するフッ化物を除去する各種の方法が提案されている。たとえば、クリーニング処理後にプリ製膜を行い、製膜室の内壁表面をプリコートして残留フッ化物を閉じ込める技術(たとえば、特許文献1参照)や、クリーニング処理後に製膜室内にアンモニア等の還元ガスを導入してプラズマを発生させる工程を設け、残留フッ化物をガス化(フッ化水素化)することで速やかに製膜室外に排出する方法(たとえば、特許文献2参照)、さらには、クリーニング処理後に製膜室内で加水分解、加アルコール分解反応の少なくとも一つ以上の反応処理を施し、残留フッ化物をガス化(フッ化水素化)して速やかに製膜室外に排出する方法(たとえば、特許文献3参照)などが提案されている。   Therefore, conventionally, various methods for removing the fluoride remaining in the film forming chamber after the cleaning process have been proposed. For example, a technique for pre-filming after the cleaning process, pre-coating the inner wall surface of the film-forming chamber to confine residual fluoride (for example, refer to Patent Document 1), or a reducing gas such as ammonia in the film-forming chamber after the cleaning process. A method of introducing and generating plasma and gasifying (hydrogen fluoride) residual fluoride to quickly discharge it out of the film forming chamber (see, for example, Patent Document 2), and further after cleaning treatment A method in which at least one of hydrolysis and alcoholysis reaction is performed in the film forming chamber, and the residual fluoride is gasified (hydrogen fluoride) and quickly discharged out of the film forming chamber (for example, Patent Documents) 3) is proposed.

特開平11−340149号公報JP 11-340149 A 特開平7−201738号公報JP-A-7-201738 特願2004−273136号公報Japanese Patent Application No. 2004-273136

しかしながら、特許文献1のように、クリーニング処理後にプリ製膜を行う方法を採用する場合、プリ製膜に要する時間の分だけスループットが悪化し、生産性が低下してしまうという問題点があった。また、プリ製膜を行うことで原料ガスを余分に消費するため、その分だけ高コストになるという問題点もあった。   However, when adopting a method of performing pre-film formation after the cleaning process as in Patent Document 1, there is a problem that throughput is deteriorated by the time required for pre-film formation and productivity is lowered. . In addition, since the pre-film formation consumes extra source gas, there is a problem that the cost is increased accordingly.

さらに、特許文献2のように、クリーニング処理後に製膜室内で還元ガスのプラズマを発生させた場合、製膜室の内壁表面にイオンが衝突してダメージが入り、内壁部材(たとえば、防着板等)の交換頻度が高くなり、メンテナンスサイクルが短くなって生産性が低下してしまうという問題点があった。また、特許文献3のように、製膜室内で加水分解または加アルコール分解を起こそうとした場合、製膜室内に水(H2O)やアルコール(CxyOH)を導入するため、酸素(O)や炭素(C)が新たな不純物として残留し、製膜プロセスや膜物性に悪影響を及ぼす虞があった。 Further, as in Patent Document 2, when reducing gas plasma is generated in the film forming chamber after the cleaning process, ions collide with the inner wall surface of the film forming chamber to cause damage, and an inner wall member (for example, an adhesion prevention plate) Etc.), the maintenance frequency becomes short and the productivity is lowered. Further, as in Patent Document 3, when trying to wake the hydrolysis or alcoholysis in the deposition chamber, for introducing the water (H 2 O) and alcohol (C x H y OH) in the deposition chamber, Oxygen (O) and carbon (C) remain as new impurities, which may adversely affect the film forming process and film properties.

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、新たな不純物を発生させることなく、製膜室の内部にダメージを生じさせずにクリーニング処理時に残留した反応生成物の影響を除外し、良好な物性の薄膜を製造することができる薄膜製造装置および薄膜製造方法を得ることを目的とする。   The present invention has been made in view of the above, and eliminates the influence of the reaction product remaining during the cleaning process without generating any new impurities and without causing damage to the inside of the film forming chamber. It aims at obtaining the thin film manufacturing apparatus and thin film manufacturing method which can manufacture the thin film of a physical property.

上記目的を達成するため、この発明にかかる薄膜製造装置は、製膜室と、前記製膜室内で基板を保持する基板保持手段と、前記基板上に作製する被膜の原料ガスを、前記製膜室内に供給する原料ガス供給手段と、前記基板上への前記被膜の形成によって前記製膜室内に付着した堆積物と反応して反応生成物を生成するクリーニングガスを前記製膜室内に供給するクリーニングガス供給手段と、前記反応生成物の構成元素と反応して気体を生成する元素を含む反応生成物除去ガスを前記製膜室内に供給する反応生成物除去ガス供給手段と、前記基板保持手段に対向して配置され、前記原料ガス供給手段から供給される前記原料ガスを前記基板保持手段に向けてシャワー状に吐出するガス吐出手段と、前記反応生成物および前記反応生成物除去ガスを解離可能なエネルギを有する光を放射する光源と、を備え、前記光源は、前記堆積物が付着する前記製膜室内の領域が照射されるように配置されることを特徴とする。   In order to achieve the above object, a thin film manufacturing apparatus according to the present invention includes a film forming chamber, substrate holding means for holding a substrate in the film forming chamber, and a film forming material gas formed on the substrate. A raw material gas supply means for supplying into the chamber, and a cleaning for supplying into the film forming chamber a cleaning gas that reacts with deposits deposited in the film forming chamber by the formation of the film on the substrate to generate a reaction product. A gas supply means, a reaction product removal gas supply means for supplying a reaction product removal gas containing an element that reacts with a constituent element of the reaction product to generate a gas, and a substrate holding means; A gas discharge means which is disposed oppositely and discharges the source gas supplied from the source gas supply means in a shower-like manner toward the substrate holding means; the reaction product and the reaction product removal gas; And a light source emitting light having a releasable energy, said light source, characterized in that the film-forming chamber in the region in which the deposit adheres is arranged to be irradiated.

この発明によれば、クリーニング処理の結果生じる反応生成物の構成元素と反応して気体を生成する元素を含む反応生成物除去ガスを製膜室内に供給する反応生成物除去ガス供給手段と、反応生成物および反応生成物除去ガスを解離可能なエネルギを有する光を放射する光源と、を備え、光源を堆積物が付着する製膜室内の領域が照射されるように配置したので、クリーニング処理時に製膜室の内壁などに残留した反応生成物を分解し、排気しやすい気体として、製膜室内壁への損傷や新たな不純物の生成を懸念することなく速やかに除去することができる。その結果、その後に作製される被膜中への残留フッ化物(不純物)の混入が大幅に抑制され、良好な物性を有する薄膜を安定に供給することができるという効果を有する。   According to this invention, the reaction product removal gas supply means for supplying the reaction product removal gas containing the element that reacts with the constituent element of the reaction product generated as a result of the cleaning process to generate gas into the film forming chamber, and the reaction A light source that emits light having energy capable of dissociating the product and the reaction product removal gas, and the light source is disposed so as to irradiate a region in the film forming chamber to which the deposit adheres. The reaction product remaining on the inner wall of the film forming chamber can be decomposed and easily removed as a gas that can be easily exhausted without worrying about damage to the film forming chamber wall or generation of new impurities. As a result, there is an effect that the residual fluoride (impurities) in the film produced thereafter is greatly suppressed, and a thin film having good physical properties can be stably supplied.

図1は、実施の形態1による薄膜製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a thin film manufacturing apparatus according to Embodiment 1. FIG. 図2は、薄膜製造装置での処理手順の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the thin film manufacturing apparatus. 図3は、薄膜製造装置の製膜室内の残留ガスを質量分析計で測定した際のマススペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a mass spectrum when the residual gas in the film forming chamber of the thin film manufacturing apparatus is measured with a mass spectrometer. 図4は、フッ化物除去処理時の紫外線の照射時間を変化させた場合の質量数m/e=85のマススペクトル強度の変化を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a change in mass spectrum intensity of mass number m / e = 85 when the irradiation time of ultraviolet rays during the fluoride removal process is changed. 図5は、薄膜製造装置で製造した半導体膜中のフッ素含有量を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the fluorine content in the semiconductor film manufactured by the thin film manufacturing apparatus. 図6は、薄膜製造装置で作製したi型微結晶シリコン膜を発電層とする薄膜シリコン太陽電池セルの電圧−電流特性(J−V特性)を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing voltage-current characteristics (JV characteristics) of a thin-film silicon solar battery cell using an i-type microcrystalline silicon film produced by a thin-film manufacturing apparatus as a power generation layer. 図7は、薄膜シリコン太陽電池セルの構造の一例を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a thin-film silicon solar battery cell. 図8は、図6のJ−V特性から求めた短絡電流密度(Jsc)、開放端電圧(Voc)、曲線因子(FF)の値を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating the values of the short circuit current density (J sc ), the open circuit voltage (V oc ), and the fill factor (FF) obtained from the JV characteristics of FIG. 図9は、一回あたりのプロセスフローで薄膜シリコン太陽電池の光電変換層を製膜する際の所要時間の関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the relationship of the required time when forming the photoelectric conversion layer of the thin-film silicon solar cell in one process flow. 図10は、実施の形態2による薄膜製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the thin film manufacturing apparatus according to the second embodiment. 図11は、アルミニウム板の平均面粗さを変化させた場合の拡散反射率の変化を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a change in diffuse reflectance when the average surface roughness of the aluminum plate is changed. 図12は、アルミニウム板の拡散反射率の入射光の波長依存性を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing the wavelength dependence of the incident light of the diffuse reflectance of the aluminum plate. 図13は、フッ化物除去処理時の紫外線の照射時間を変化させた場合の質量数m/e=85のマススペクトル強度の変化を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a change in mass spectrum intensity of mass number m / e = 85 when the irradiation time of ultraviolet rays during the fluoride removal process is changed. 図14は、一回あたりのプロセスフローで薄膜シリコン太陽電池の光電変換層を製膜する際の所要時間の関係を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the relationship of the required time when forming the photoelectric conversion layer of the thin-film silicon solar cell in one process flow.

以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかる薄膜製造装置および薄膜製造方法を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, a thin film manufacturing apparatus and a thin film manufacturing method according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1による薄膜製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。薄膜製造装置は、たとえばアルミニウム製またはアルミニウム合金製の製膜室11を有している。製膜室11は、たとえば円筒形状を有している。製膜室11内部には、処理対象である基板を水平に支持する基板保持手段であるステージ12が配置されている。ステージ12は、製膜室11内の水平方向の中央部付近に配置され、製膜室11内部で支持部材13によって支持されている。また、ステージ12は、図示しないがヒータなどの基板加熱手段や、基板を真空吸着などの方法で保持する保持機構などを内蔵している。また、製膜室11の側壁には、図示しないが基板の搬入出口が設けられており、図示しないゲートバルブによって開閉可能な構成となっている。
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a thin film manufacturing apparatus according to Embodiment 1. FIG. The thin film manufacturing apparatus has a film forming chamber 11 made of, for example, aluminum or aluminum alloy. The film forming chamber 11 has, for example, a cylindrical shape. Inside the film forming chamber 11, a stage 12, which is a substrate holding means for horizontally supporting a substrate to be processed, is disposed. The stage 12 is disposed in the vicinity of the central portion in the horizontal direction in the film forming chamber 11, and is supported by the support member 13 inside the film forming chamber 11. Although not shown, the stage 12 incorporates a substrate heating means such as a heater, a holding mechanism for holding the substrate by a method such as vacuum suction, and the like. Further, although not shown, a substrate loading / unloading port is provided on the side wall of the film forming chamber 11 and can be opened and closed by a gate valve (not shown).

製膜室11内のステージ12の基板保持面に対向するように、ステージ12の上部にガス吐出部材であるシャワーヘッド14が設けられている。このシャワーヘッド14は、上部電極としても機能し、製膜室11の側壁に図示しない絶縁部材を介して支持されている。シャワーヘッド14には、厚さ方向に貫通する図示しない多数の吐出孔が設けられており、製膜室11上部から供給されるガスをシャワー状に製膜室11内の空間へと供給する。また、シャワーヘッド14には、高周波電力をシャワーヘッド14に供給する高周波電源供給部71が給電線72を介して接続されている。このように、ステージ12とシャワーヘッド14とは、一対の平行平板電極を構成している。   A shower head 14, which is a gas discharge member, is provided above the stage 12 so as to face the substrate holding surface of the stage 12 in the film forming chamber 11. The shower head 14 also functions as an upper electrode and is supported on the side wall of the film forming chamber 11 via an insulating member (not shown). The shower head 14 is provided with a number of discharge holes (not shown) penetrating in the thickness direction, and the gas supplied from the upper part of the film forming chamber 11 is supplied to the space in the film forming chamber 11 in a shower shape. In addition, a high frequency power supply unit 71 that supplies high frequency power to the shower head 14 is connected to the shower head 14 via a feeder line 72. Thus, the stage 12 and the shower head 14 constitute a pair of parallel plate electrodes.

製膜室11の底部付近には、ガス排気口15が設けられている。ガス排気口15には、配管31を介して排気手段である真空ポンプ32が接続される。また、配管31上には真空ポンプ32による製膜室11内のガスの排気の度合いを切り替えるバルブ33を有する。   A gas exhaust port 15 is provided near the bottom of the film forming chamber 11. A vacuum pump 32 as exhaust means is connected to the gas exhaust port 15 via a pipe 31. In addition, a valve 33 is provided on the pipe 31 to switch the degree of exhaust of the gas in the film forming chamber 11 by the vacuum pump 32.

製膜室11の上部付近には、原料ガス供給口16と、クリーニングガス供給口17と、反応生成物除去ガス供給口18と、が設けられている。   In the vicinity of the upper part of the film forming chamber 11, a raw material gas supply port 16, a cleaning gas supply port 17, and a reaction product removal gas supply port 18 are provided.

原料ガス供給口16には、配管41が接続され、配管41に、図示しない原料ガス供給源と、原料ガス供給源から製膜室11内への原料ガスの供給のオン/オフを切り替えるガスバルブ42と、が設けられている。原料ガスとして、シリコン系膜を形成する場合には、たとえばSiH3ガス、H2ガス、Arガスなどを用いることができる。なお、図中では、1本の配管41が示されているが、原料ガス供給源ごとにガスバルブ42や配管41が設けられる。 A piping 41 is connected to the raw material gas supply port 16, and a gas valve 42 that switches a raw material gas supply source (not shown) and on / off of the supply of the raw material gas from the raw material gas supply source into the film forming chamber 11 is connected to the piping 41. And are provided. In the case of forming a silicon-based film as the source gas, for example, SiH 3 gas, H 2 gas, Ar gas, or the like can be used. In the drawing, one pipe 41 is shown, but a gas valve 42 and a pipe 41 are provided for each source gas supply source.

クリーニングガス供給口17には、配管51が接続され、配管51には、図示しないクリーニングガス供給源と、クリーニングガス供給源から製膜室11内へのクリーニングガスの供給のオン/オフを切り替えるガスバルブ52と、が設けられる。クリーニングガスとしては、シリコン系膜のクリーニングを行う場合には、F2,NF3,ClF3,CF4などのフッ素を含むガスまたはこれらを1種類以上含む混合ガスと、N2,Ar,He,Kr,Xe,Neなどの不活性ガスまたはこれらを1種類以上含む混合ガスと、を含むものを用いることができる。なお、図中では、1本の配管51が示されているが、クリーニングガス供給源ごとにガスバルブ52や配管51が設けられる。 A piping 51 is connected to the cleaning gas supply port 17, and a gas valve for switching on / off a cleaning gas supply source (not shown) from the cleaning gas supply source into the film forming chamber 11 is connected to the piping 51. 52 are provided. As the cleaning gas, when cleaning a silicon-based film, a gas containing fluorine such as F 2 , NF 3 , ClF 3 , CF 4 , or a mixed gas containing one or more of these, and N 2 , Ar, He are used. , Kr, Xe, Ne, or other inert gas or a mixed gas containing one or more of them can be used. In the drawing, one pipe 51 is shown, but a gas valve 52 and a pipe 51 are provided for each cleaning gas supply source.

反応生成物除去ガス供給口18には、配管61が接続され、配管61には、図示しない反応生成物除去ガス供給源と、反応生成物除去ガス供給源から製膜室11内への反応生成物除去ガスの供給のオン/オフを切り替えるガスバルブ62と、が設けられる。シリコン系膜をフッ素系のガスでクリーニングする場合には、反応生成物除去ガスとして、H2ガスを用いることができる。なお、この明細書で反応生成物とは、製膜室11内の構成部材に堆積・付着した膜とクリーニングガスとの反応によって生じる製膜室11内に残留したもののことをいう。 A piping 61 is connected to the reaction product removal gas supply port 18, and a reaction product removal gas supply source (not shown) and a reaction product from the reaction product removal gas supply source into the film forming chamber 11 are connected to the piping 61. And a gas valve 62 for switching on / off the supply of the object removal gas. When cleaning the silicon-based film with a fluorine-based gas, H 2 gas can be used as the reaction product removal gas. In this specification, the reaction product means a product that remains in the film forming chamber 11 generated by a reaction between a film deposited and adhered to a component in the film forming chamber 11 and a cleaning gas.

この実施の形態1では、ステージ12の上面と下面および製膜室11上部付近にそれぞれ反応生成物と反応生成物除去ガスを解離させる解離手段である光源19(19a〜19c)が設けられる。光源19は、被膜が堆積・付着される可能性のある製膜室11内の領域、たとえば製膜室11の内壁、ステージ12、シャワーヘッド14の表面等の全体が照射されるように配置されることが望ましい。   In the first embodiment, light sources 19 (19a to 19c), which are dissociation means for dissociating the reaction product and the reaction product removal gas, are provided near the upper and lower surfaces of the stage 12 and the upper part of the film forming chamber 11, respectively. The light source 19 is arranged so that the entire region in the film forming chamber 11 where the film may be deposited and adhered, for example, the inner wall of the film forming chamber 11, the stage 12, the surface of the shower head 14, and the like is irradiated. It is desirable.

また、製膜時に光源19の表面への膜付着が起こり難い箇所に光源19が配置されることが望ましい。ステージ12の上面に設けられる光源19aは、製膜時に基板に隠れる位置、すなわち基板載置領域内に配置される。これによって、製膜中にステージ12上面に設けられた光源19aの表面への膜付着は防止される。光源19cは、製膜室11上部付近、具体的には、原料ガス供給口16が設けられる製膜室11上面とシャワーヘッド14との間の空間25に設けられる。製膜中には、ステージ12の下面や、製膜室11上面とシャワーヘッド14との間の空間25にラジカルが飛来することはほとんどないと考えられ、これらの位置に設けられる光源19b,19cの表面への膜付着も防止される。   In addition, it is desirable that the light source 19 be arranged at a location where film adhesion to the surface of the light source 19 is difficult to occur during film formation. The light source 19a provided on the upper surface of the stage 12 is disposed in a position hidden in the substrate during film formation, that is, in the substrate placement region. This prevents film adhesion to the surface of the light source 19a provided on the upper surface of the stage 12 during film formation. The light source 19 c is provided in the vicinity of the upper part of the film forming chamber 11, specifically, in a space 25 between the upper surface of the film forming chamber 11 where the source gas supply port 16 is provided and the shower head 14. It is considered that radicals hardly fly into the lower surface of the stage 12 or the space 25 between the upper surface of the film forming chamber 11 and the shower head 14 during film formation, and the light sources 19b and 19c provided at these positions. Film adhesion to the surface of the film is also prevented.

さらに、光源19として、クリーニングガスと製膜室11内に付着・堆積した被膜との反応生成物と、反応生成物除去ガスと、を解離させることができるエネルギ(振動数)を有する光を放射することができる光源が用いられる。   Further, the light source 19 emits light having energy (frequency) that can dissociate the reaction product of the cleaning gas and the coating adhered and deposited in the film forming chamber 11 and the reaction product removal gas. A light source that can be used is used.

シリコン系膜を製膜する場合には、上記したようにクリーニングガスとしてフッ素系ガスが用いられる。シリコン膜のクリーニング処理時には、Siとフッ素系ガス中のFとが反応し、反応生成物としてSiFxが生成される。SiFxは製膜室11内に残留しやすく、真空ポンプ32による排気だけでは除去することが困難であるので、この実施の形態1では、SiFxからフッ化水素(HF)を生成し、製膜室11内のSiFxを除去するようにする。これは、HFは、SiFxに比して真空ポンプ32を用いて速やかに製膜室11外へと排気することが可能であるからである。そのために、反応生成物除去ガスとしてH2ガスを用いる。 When forming a silicon-based film, a fluorine-based gas is used as the cleaning gas as described above. During the cleaning process of the silicon film, Si and F in the fluorine-based gas react to generate SiF x as a reaction product. Since SiF x tends to remain in the film forming chamber 11 and is difficult to remove only by evacuation by the vacuum pump 32, in the first embodiment, hydrogen fluoride (HF) is generated from SiF x and manufactured. SiF x in the film chamber 11 is removed. This is because HF can be quickly exhausted out of the film forming chamber 11 using the vacuum pump 32 as compared with SiF x . For this purpose, H 2 gas is used as the reaction product removal gas.

まず、SiFxを下記(1)式のようにSiとFを解離させる。また、解離したFをHFとするために水素分子(H2)も下記(2)式のように解離させる。
SiFx → Si + xF ・・・(1)
2 → H + H ・・・(2)
First, the SiF x following formula (1) dissociating the Si and F as. Further, in order to make dissociated F into HF, hydrogen molecules (H 2 ) are also dissociated as shown in the following formula (2).
SiF x → Si + xF (1)
H 2 → H + H (2)

ここで、SiFxの解離エネルギは6.2eVであり、水素分子の解離エネルギは4.7eVであるので、SiFxとH2とをともに光分解するには6.2eV以上のエネルギを有する光を照射する必要がある。6.2eVは光の波長に換算すると200nmであることから、光源19から放射される光は波長200nm以下の深紫外線となる。すなわち、SiFxとH2に波長200nm以下の紫外線を照射することによって、上記(1)、(2)式のように光分解反応を起こさせることが可能である。 Here, since the dissociation energy of SiF x is 6.2 eV and the dissociation energy of hydrogen molecules is 4.7 eV, light having an energy of 6.2 eV or more is required for photolysis of both SiF x and H 2. Need to be irradiated. Since 6.2 eV is 200 nm in terms of the wavelength of light, the light emitted from the light source 19 is deep ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less. That is, by irradiating SiF x and H 2 with ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less, it is possible to cause a photodegradation reaction as in the above formulas (1) and (2).

このような構造の薄膜製造装置でSi膜を形成する場合の処理について説明する。図2は、薄膜製造装置での処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、薄膜製造装置で、製膜室11内のクリーニング処理を行う(ステップS11)。具体的には、まず、製膜室11内を所定の真空度になるように真空ポンプ32で排気する。その後、クリーニングガスとしてNF3などのフッ素系ガスを製膜室11内に導入しながら、下部電極であるステージ12を接地した状態で、上部電極であるシャワーヘッド14に高周波電源供給部71から高周波電力を印加して、シャワーヘッド14とステージ12との間の空間にプラズマを発生させ、励起フッ素原子を形成する。そして、製膜室11の内壁、シャワーヘッド14およびステージ12の表面等に付着・堆積したSi膜をエッチング除去する。このとき、製膜室11内の至る所でSiFxなどのフッ化物が反応生成物として生成される。 A process for forming a Si film with the thin film manufacturing apparatus having such a structure will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure in the thin film manufacturing apparatus. First, in the thin film manufacturing apparatus, a cleaning process in the film forming chamber 11 is performed (step S11). Specifically, first, the film forming chamber 11 is evacuated by the vacuum pump 32 so as to have a predetermined degree of vacuum. After that, while introducing a fluorine-based gas such as NF 3 into the film forming chamber 11 as a cleaning gas, the high-frequency power supply unit 71 supplies a high-frequency power to the shower head 14 serving as the upper electrode while the stage 12 serving as the lower electrode is grounded. Electric power is applied to generate plasma in the space between the shower head 14 and the stage 12 to form excited fluorine atoms. Then, the Si film adhered and deposited on the inner wall of the film forming chamber 11, the surfaces of the shower head 14 and the stage 12 is removed by etching. At this time, fluoride such as SiF x is generated as a reaction product everywhere in the film forming chamber 11.

ついで、フッ化物除去処理が行われる(ステップS12)。具体的には、クリーニング処理が終了すると、クリーニングガス供給源と接続される配管51のガスバルブ52を閉じて、製膜室11内を真空ポンプ32で十分に真空引きした後、反応生成物除去ガス供給源と接続される配管61のガスバルブ62を開けて、製膜室11内に反応生成物除去ガスとしての水素ガスを供給する。その後、光源19a〜19cから波長200nm以下の紫外線を製膜室11内に放射する。光源19a〜19cから紫外線を放射する時間として、70秒以上2分以下であることが望ましい。これは、70秒未満の照射では、製膜室11内に残留するフッ化物量を、その後に行われる製膜処理で形成される被膜の特性を劣化させない程度のフッ化物量とすることができないからである。また、2分よりも長い時間の照射では、製膜室11内に残留するフッ化物の量に大きな変化はないからである。   Next, a fluoride removal process is performed (step S12). Specifically, when the cleaning process is completed, the gas valve 52 of the pipe 51 connected to the cleaning gas supply source is closed, and the film forming chamber 11 is sufficiently evacuated by the vacuum pump 32, and then the reaction product removal gas The gas valve 62 of the pipe 61 connected to the supply source is opened to supply hydrogen gas as a reaction product removal gas into the film forming chamber 11. Thereafter, ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less is emitted from the light sources 19 a to 19 c into the film forming chamber 11. The time for emitting ultraviolet rays from the light sources 19a to 19c is preferably 70 seconds or more and 2 minutes or less. This is because, with irradiation for less than 70 seconds, the amount of fluoride remaining in the film-forming chamber 11 cannot be set to an amount that does not deteriorate the characteristics of the film formed by the film-forming process performed thereafter. Because. Moreover, it is because there is no big change in the quantity of the fluoride which remains in the film forming chamber 11 by irradiation longer than 2 minutes.

水素ガスを流しながら紫外線を照射することで、上記(1)、(2)式に示されるように光分解反応が進行する。すなわち、製膜室11の内壁などに付着したSiFxなどのフッ化物がSiとFに分解(解離)されるとともに、製膜室11内に供給された水素ガスもHに分解(解離)される。そして、分解されたFとHとが反応してHFが生成され、真空ポンプ32によって製膜室11の外部へと排気される。なお、分解されたSiはHと反応してシラン(SiH3)となり、同じく真空ポンプ32によって製膜室11の外部へと排気される。 By irradiating ultraviolet rays while flowing hydrogen gas, the photodecomposition reaction proceeds as shown in the above formulas (1) and (2). That is, fluoride such as SiF x adhering to the inner wall of the film forming chamber 11 is decomposed (dissociated) into Si and F, and hydrogen gas supplied into the film forming chamber 11 is also decomposed (dissociated) into H. The The decomposed F and H react to generate HF, which is exhausted to the outside of the film forming chamber 11 by the vacuum pump 32. The decomposed Si reacts with H to become silane (SiH 3 ), and is similarly exhausted to the outside of the film forming chamber 11 by the vacuum pump 32.

光源19a〜19cは、製膜室11内の被膜が堆積・付着される領域の全体が照射されるように配置されているので、上記のような反応は製膜室11内のほぼ全体にわたって生じる。たとえば、ステージ12の上面に設置された光源19aから放射された光L1は、ステージ12とシャワーヘッド14との間に残留するフッ化物に照射されて、その光分解を行う。また、ステージ12の下面に設置された光源19bから放射された光L2は、ステージ12の下の空間に入り込んだ残留フッ化物に照射されて、その光分解を行う。さらに、製膜室11の上面とシャワーヘッド14との間の空間25に配置された光源19cから放射された光L3は、その空間25に入り込んだ残留フッ化物に照射されて、その光分解を行う。以上によって、製膜室11内の残留フッ化物が除去される。   Since the light sources 19a to 19c are arranged so that the entire region where the coating film in the film forming chamber 11 is deposited and adhered is irradiated, the above reaction occurs over almost the entire film forming chamber 11. . For example, the light L1 emitted from the light source 19a installed on the upper surface of the stage 12 is irradiated to the fluoride remaining between the stage 12 and the shower head 14, and the light is decomposed. Further, the light L2 emitted from the light source 19b installed on the lower surface of the stage 12 is irradiated to the residual fluoride that has entered the space under the stage 12, and the light is decomposed. Further, the light L3 emitted from the light source 19c disposed in the space 25 between the upper surface of the film forming chamber 11 and the shower head 14 is irradiated to the residual fluoride that has entered the space 25, and the photolysis is performed. Do. By the above, the residual fluoride in the film forming chamber 11 is removed.

そして、薄膜製造装置内でSi膜の製膜処理が行われる(ステップS13)。具体的には、フッ化物除去処理が終了すると、反応生成物除去ガス供給源と接続される配管61のガスバルブ62を閉じて、製膜室11内を真空ポンプ32を用いて十分に真空引きした後に、原料ガス供給源と接続される配管41のガスバルブ42を開けて、製膜室11内にSiH3ガス、H2ガス、Arガスなどの原料ガスを供給する。原料ガスはシャワーヘッド14の吐出口で分散され、シャワー状にステージ12の方向へと供給される。ついで、製膜室11内が所定の圧力に達すると、下部電極であるステージ12を接地した状態で、上部電極であるシャワーヘッド14に高周波電源供給部71から高周波電力を印加して、シャワーヘッド14とステージ12との間の空間にプラズマを生成させる。これによって、原料ガス供給源から供給される原料ガスが活性化され、基板上にSi膜が形成される。このとき、プラズマと接する製膜室11内の構成部材にも基板上と同様に膜が堆積される。なお、Si膜(半導体膜)の製膜中には、製膜時に発生するラジカルが飛来し難い領域に光源19a〜19cが配置されているので、その表面への膜付着は抑えられ、光源19a〜19cの表面が曇って紫外線の照射強度が低下してしまうことを防止している。 Then, the Si film is formed in the thin film manufacturing apparatus (step S13). Specifically, when the fluoride removal process is completed, the gas valve 62 of the pipe 61 connected to the reaction product removal gas supply source is closed, and the inside of the film forming chamber 11 is sufficiently evacuated using the vacuum pump 32. Later, the gas valve 42 of the pipe 41 connected to the source gas supply source is opened, and source gases such as SiH 3 gas, H 2 gas, Ar gas and the like are supplied into the film forming chamber 11. The source gas is dispersed at the outlet of the shower head 14 and is supplied in the shower shape toward the stage 12. Next, when the inside of the film forming chamber 11 reaches a predetermined pressure, high frequency power is applied from the high frequency power supply unit 71 to the shower head 14 that is the upper electrode while the stage 12 that is the lower electrode is grounded. Plasma is generated in the space between 14 and stage 12. As a result, the source gas supplied from the source gas supply source is activated, and a Si film is formed on the substrate. At this time, a film is also deposited on the components in the film forming chamber 11 in contact with the plasma in the same manner as on the substrate. During the deposition of the Si film (semiconductor film), the light sources 19a to 19c are arranged in regions where radicals generated during deposition are difficult to fly, so that film adhesion to the surface is suppressed, and the light source 19a The surface of ˜19c is clouded to prevent the irradiation intensity of ultraviolet rays from being lowered.

その後、所定の厚さのSi膜が基板上に形成されると、高周波電源供給部71からの高周波電力の供給が停止され、ガスバルブ42を閉じ、製膜室11内を十分に排気した後、製膜室11内に窒素ガスや不活性ガスなどを供給して所定の圧力とし、基板の搬入出口からステージ12上の基板が製膜室11外へと搬出される。以上によって、薄膜製造装置での処理が終了する。なお、続けて製膜する場合には、ステップS11に戻り、上記した処理が繰り返し行われることになる。   Thereafter, when a Si film having a predetermined thickness is formed on the substrate, the supply of the high frequency power from the high frequency power supply unit 71 is stopped, the gas valve 42 is closed, and the film forming chamber 11 is sufficiently evacuated. Nitrogen gas, inert gas, or the like is supplied into the film forming chamber 11 to obtain a predetermined pressure, and the substrate on the stage 12 is carried out of the film forming chamber 11 from the substrate loading / unloading port. Thus, the process in the thin film manufacturing apparatus is completed. In addition, when forming a film continuously, it returns to step S11 and the above-mentioned process is performed repeatedly.

つぎに、実施の形態1による薄膜製造装置を用いてクリーニング処理後に紫外線を照射してフッ化物除去処理および製膜処理を行う具体例について説明する。   Next, a specific example in which the fluoride removal process and the film forming process are performed by irradiating ultraviolet rays after the cleaning process using the thin film manufacturing apparatus according to the first embodiment will be described.

図3は、薄膜製造装置の製膜室内の残留ガスを質量分析計で測定した際のマススペクトルを示す図である。図3(a)は、製膜室11をクリーニング処理した後で真空引きのみ実施した場合の質量分析結果を示し、図3(b)は、クリーニング処理後に水素ガスを供給しながら光源から紫外線を100秒間照射処理した後で測定した際のマススペクトルを示す。なお、図3(a)、(b)は、いずれも十分に真空引きを行った後で測定した結果である。これらの図で、横軸は質量数(質量電荷比、m/e)を示しており、縦軸はスペクトル強度(任意単位)を示している。   FIG. 3 is a diagram showing a mass spectrum when the residual gas in the film forming chamber of the thin film manufacturing apparatus is measured with a mass spectrometer. FIG. 3 (a) shows the mass analysis result when only vacuuming is performed after the film forming chamber 11 is cleaned, and FIG. 3 (b) shows the ultraviolet rays from the light source while supplying hydrogen gas after the cleaning process. The mass spectrum at the time of measuring after irradiating for 100 seconds is shown. FIGS. 3A and 3B show the results of measurement after sufficient evacuation. In these figures, the horizontal axis represents the mass number (mass-to-charge ratio, m / e), and the vertical axis represents the spectral intensity (arbitrary unit).

図3(a)に示されるように、クリーニング処理後に真空引きのみ行った製膜室11からは、質量数m/e=85に比較的強いピークが検出された。これは残留フッ化物SiF3に相当するフラグメントピークと考えられる。これに対し、図3(b)に示されるように、実施の形態1によるクリーニング処理後に水素ガスを供給しながら100秒間紫外線を照射する残留フッ化物除去処理行った後のスペクトルでは、質量数m/e=85のスペクトルはほとんど消失している。このように、実施の形態1によるクリーニング処理後に水素ガスを供給しながら紫外線照射を行うことによって、製膜室11内の残留フッ化物を効果的に除去できることが分かる。 As shown in FIG. 3A, a relatively strong peak at a mass number m / e = 85 was detected from the film forming chamber 11 in which only vacuuming was performed after the cleaning process. This is considered to be a fragment peak corresponding to residual fluoride SiF 3 . On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the spectrum after the residual fluoride removing process of irradiating ultraviolet rays for 100 seconds while supplying hydrogen gas after the cleaning process according to the first embodiment, the mass number m The spectrum of / e = 85 has almost disappeared. Thus, it can be seen that residual fluoride in the film forming chamber 11 can be effectively removed by performing ultraviolet irradiation while supplying hydrogen gas after the cleaning process according to the first embodiment.

図4は、フッ化物除去処理時の紫外線の照射時間を変化させた場合の質量数m/e=85のマススペクトル強度の変化を示す図である。この図で、横軸は紫外線の照射時間(秒、sec)を示しており、縦軸はSiF3に相当する質量数m/e=85のマススペクトル強度(任意単位)を示している。 FIG. 4 is a diagram showing a change in mass spectrum intensity of mass number m / e = 85 when the irradiation time of ultraviolet rays during the fluoride removal process is changed. In this figure, the horizontal axis indicates the ultraviolet irradiation time (second, sec), and the vertical axis indicates the mass spectrum intensity (arbitrary unit) of mass number m / e = 85 corresponding to SiF 3 .

この図に示されるように、質量数m/e=85のスペクトル強度は紫外線照射処理の時間が長くなるほど単調に減少し、70秒以上の照射でほぼゼロになっている。すなわち、70秒以上の紫外線照射処理を施すことで、製膜室11内で生成された残留フッ化物は、ほぼ製膜室11の外に除去できていることが分かる。そのため、光源を用いた紫外線の照射時間は、70秒以上であることが望ましい。   As shown in this figure, the spectral intensity of mass number m / e = 85 monotonously decreases as the time of ultraviolet irradiation treatment becomes longer, and becomes almost zero after irradiation for 70 seconds or more. That is, it can be seen that the residual fluoride produced in the film forming chamber 11 can be removed almost outside the film forming chamber 11 by performing the ultraviolet irradiation treatment for 70 seconds or more. Therefore, it is desirable that the irradiation time of ultraviolet rays using a light source is 70 seconds or more.

図5は、薄膜製造装置で製造した半導体膜中のフッ素含有量を示す図である。この図で、横軸は基板上に製膜した半導体膜の表面からの深さ(μm)を示し、縦軸は半導体膜中のフッ素含有量(atom/cc)を示している。また、ここでは、測定対象の半導体膜として、薄膜製造装置で基板上に微結晶シリコン膜を堆積させたものを用いている。図中のプロファイルP1は、図2に示した実施の形態1による処理フローで微結晶シリコン膜を製膜した場合であり、プロファイルP2は、従来の薄膜製造装置でプリ製膜工程を抜いて微結晶シリコン膜を製膜した比較例の場合、すなわちクリーニング処理を行った直後に微結晶シリコン膜を製膜した場合である。これらのプロファイルP1,P2は、二次イオン質量分析計(Secondary Ion Mass Spectrometer:以下、SIMSという)で測定した際の信号強度(膜厚方向のフッ素含有量プロファイル)である。   FIG. 5 is a diagram showing the fluorine content in the semiconductor film manufactured by the thin film manufacturing apparatus. In this figure, the horizontal axis indicates the depth (μm) from the surface of the semiconductor film deposited on the substrate, and the vertical axis indicates the fluorine content (atoms / cc) in the semiconductor film. Here, the semiconductor film to be measured is a thin film manufacturing apparatus in which a microcrystalline silicon film is deposited on a substrate. A profile P1 in the figure is a case where a microcrystalline silicon film is formed by the processing flow according to the first embodiment shown in FIG. 2, and a profile P2 is obtained by skipping the pre-film formation process with a conventional thin film manufacturing apparatus. This is a comparative example in which a crystalline silicon film is formed, that is, a case where a microcrystalline silicon film is formed immediately after performing a cleaning process. These profiles P1 and P2 are signal intensities (fluorine content profiles in the film thickness direction) when measured with a secondary ion mass spectrometer (hereinafter referred to as SIMS).

プロファイルP1,P2に示されるように、実施の形態1によるフッ化物除去処理を行った後に製膜する場合には、実施の形態1によるフッ化物除去処理を行わないで製膜する場合に比して、微結晶シリコン膜中のフッ素含有量が約1桁低くなっている。   As shown in profiles P1 and P2, when the film is formed after the fluoride removal process according to the first embodiment, the film is formed without performing the fluoride removal process according to the first embodiment. Thus, the fluorine content in the microcrystalline silicon film is reduced by about one digit.

図6は、薄膜製造装置で作製したi型微結晶シリコン膜を発電層とする薄膜シリコン太陽電池セルの電圧−電流特性(J−V特性)を示す図である。この図で、横軸は、薄膜太陽電池の両端に現れる電圧(Voltage、V)を示し、縦軸は太陽電池に流れる電流密度(Current density、A/cm2)を示している。ここでは、擬似太陽光(100mW/cm2)を照射しながらJ−V特性を測定する。 FIG. 6 is a diagram showing voltage-current characteristics (JV characteristics) of a thin-film silicon solar battery cell using an i-type microcrystalline silicon film produced by a thin-film manufacturing apparatus as a power generation layer. In this figure, the horizontal axis indicates the voltage (Voltage, V) appearing at both ends of the thin film solar cell, and the vertical axis indicates the current density (Current density, A / cm 2 ) flowing through the solar cell. Here, the JV characteristics are measured while irradiating simulated sunlight (100 mW / cm 2 ).

図7は、薄膜シリコン太陽電池セルの構造の一例を模式的に示す断面図である。薄膜シリコン太陽電池セル100は、基板101上に、第1電極層102、微結晶シリコン膜を含む光電変換層103および第2電極層107が順に積層された構造を有する。基板101としては、たとえばガラスなどの透光性絶縁基板を用いることができ、第1電極層102としては、ITO(Indium Tin Oxide)などの透明導電性材料を用いることができる。光電変換層103は、p−i−n構造の微結晶シリコン膜を用いることができ、たとえば、p型微結晶シリコン膜104、i型微結晶シリコン膜105およびn型微結晶シリコン膜106が積層された構造のものを用いることができる。第2電極層107としては、たとえばAlなどの光を反射する金属材料などを用いることができる。なお、この断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。このような構造の薄膜シリコン太陽電池セル100では、基板101側から光が入射される。   FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a thin-film silicon solar battery cell. The thin-film silicon solar battery cell 100 has a structure in which a first electrode layer 102, a photoelectric conversion layer 103 including a microcrystalline silicon film, and a second electrode layer 107 are sequentially stacked on a substrate 101. As the substrate 101, a light-transmitting insulating substrate such as glass can be used, and as the first electrode layer 102, a transparent conductive material such as ITO (Indium Tin Oxide) can be used. As the photoelectric conversion layer 103, a microcrystalline silicon film having a pin structure can be used. For example, a p-type microcrystalline silicon film 104, an i-type microcrystalline silicon film 105, and an n-type microcrystalline silicon film 106 are stacked. The structure of the structure made can be used. As the second electrode layer 107, for example, a metal material that reflects light such as Al can be used. This cross-sectional view is schematic, and the relationship between the thickness and width of the layers, the ratio of the thicknesses of the layers, and the like are different from the actual ones. In the thin-film silicon solar battery cell 100 having such a structure, light is incident from the substrate 101 side.

図6中の曲線S1は、図1に示される薄膜製造装置を用いて、図2に示される処理フローにしたがってi型微結晶シリコン膜105を製膜した薄膜シリコン太陽電池セル100についてのJ−V特性である。また、曲線S2は、従来の薄膜製造装置でプリ製膜工程を抜いて製造したi型微結晶シリコン膜を有する比較例の薄膜シリコン太陽電池セル100についてのJ−V特性である。   A curve S1 in FIG. 6 indicates the J-- for the thin-film silicon solar battery cell 100 in which the i-type microcrystalline silicon film 105 is formed according to the processing flow shown in FIG. 2 using the thin-film manufacturing apparatus shown in FIG. V characteristics. Curve S2 is a JV characteristic of the thin film silicon solar battery cell 100 of the comparative example having an i-type microcrystalline silicon film manufactured by skipping the pre-film forming process with a conventional thin film manufacturing apparatus.

図8は、図6のJ−V特性から求めた短絡電流密度(Jsc)、開放端電圧(Voc)、曲線因子(FF)の値を示す図である。図6と図8に示されるように、比較例による方法で製造した薄膜シリコン太陽電池セル100に比べて、実施の形態1による方法で製造した薄膜シリコン太陽電池セル100の方が、短絡電流密度Jsc、開放端電圧Vocおよび曲線因子FFの全ての点で勝っている。これは、光電変換層103を構成するi型微結晶シリコン膜105中の不純物量(膜中フッ素含有量)が、実施の形態1による薄膜製造装置のクリーニング方法を適用することで、比較例に比して大きく低減できることによるものと考えられる。 FIG. 8 is a diagram illustrating the values of the short circuit current density (J sc ), the open circuit voltage (V oc ), and the fill factor (FF) obtained from the JV characteristics of FIG. As shown in FIGS. 6 and 8, the short-circuit silicon solar cell 100 manufactured by the method according to the first embodiment is shorter in the short-circuit current density than the thin-film silicon solar cell 100 manufactured by the method according to the comparative example. J sc , the open circuit voltage V oc and the fill factor FF are all superior . This is because the impurity amount in the i-type microcrystalline silicon film 105 constituting the photoelectric conversion layer 103 (fluorine content in the film) is applied to the comparative example by applying the thin film manufacturing apparatus cleaning method according to the first embodiment. This is probably due to the fact that it can be greatly reduced.

図9は、一回あたりのプロセスフローで薄膜シリコン太陽電池の光電変換層を製膜する際の所要時間の関係を示す図である。この図で、横軸は所要時間を示している。また、上段は、フッ化物除去処理として特許文献1による方法を用いる場合を示し、下段は、フッ化物除去処理として実施の形態1による方法を用いる場合を示している。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship of the required time when forming the photoelectric conversion layer of the thin-film silicon solar cell in one process flow. In this figure, the horizontal axis indicates the required time. Further, the upper part shows a case where the method according to Patent Document 1 is used as the fluoride removing process, and the lower part shows a case where the method according to the first embodiment is used as the fluoride removing process.

上記したように、フッ化物除去処理として特許文献1によるプリ製膜を行う場合には、「原料ガスの導入」、「製膜」および「残留ガスの排気」の各工程を行うため、合計で少なくとも10分以上を要する。一方、実施の形態1によるフッ化物除去処理では、製膜室11内に水素ガスを導入しながら紫外線照射を行うだけであり、紫外線照射時間は少なくとも70秒行えばよいため、処理に要する時間は2分以下とすることができる。また、特許文献1によるクリーニング時間を20分とし、プリ製膜時間を5分とし、製膜時間を40分とし、実施の形態1によるクリーニング時間を15分とし、紫外線照射時間を120秒とし、製膜時間を40分とした場合には、実施の形態1によるフッ化物除去処理を用いた1回のプロセスに要する時間(以下、総プロセス時間という)は3420秒であり、特許文献1によるフッ化物除去処理を用いた総プロセス時間である3900秒に比較して12%程度短縮することができる。なお、実施の形態1では、プリ製膜を省いた分だけ製膜室11内に付着する膜の厚さが薄くなるため、特許文献1に比してクリーニング時間を短くすることができる。   As described above, when the pre-film formation according to Patent Document 1 is performed as the fluoride removal process, the steps of “introduction of raw material gas”, “film formation” and “exhaust of residual gas” are performed. It takes at least 10 minutes. On the other hand, in the fluoride removal process according to the first embodiment, only the ultraviolet irradiation is performed while introducing hydrogen gas into the film forming chamber 11, and the ultraviolet irradiation time needs to be at least 70 seconds. It can be 2 minutes or less. Further, the cleaning time according to Patent Document 1 is set to 20 minutes, the pre-film forming time is set to 5 minutes, the film forming time is set to 40 minutes, the cleaning time according to Embodiment 1 is set to 15 minutes, and the ultraviolet irradiation time is set to 120 seconds. When the film forming time is 40 minutes, the time required for one process using the fluoride removing process according to the first embodiment (hereinafter referred to as the total process time) is 3420 seconds. This can be reduced by about 12% compared to the total process time of 3900 seconds using the compound removal process. In the first embodiment, since the thickness of the film attached to the film forming chamber 11 is reduced by the amount that the pre-film formation is omitted, the cleaning time can be shortened as compared with Patent Document 1.

実施の形態1では、製膜室11内に200nm以下の波長の紫外線を放射する光源を設け、クリーニング処理後に製膜室11内に水素ガスを供給しながら紫外線を照射した。これによって、クリーニング処理時に製膜室11の内壁などに残留したフッ化物を分解し、真空ポンプ32で排気しやすいフッ化水素として速やかに除去することができる。また、従来技術(特許文献2,3)に比べ、製膜室11内壁への損傷や新たな不純物の生成を懸念することなく残留フッ化物を製膜室11外に排出することが可能である。その結果、その後に作製される被膜中への残留フッ化物(不純物)の混入が大幅に抑制され、良好な物性を有する薄膜を安定に供給することができるという効果を有する。   In the first embodiment, a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less is provided in the film forming chamber 11, and ultraviolet light is irradiated while supplying hydrogen gas into the film forming chamber 11 after the cleaning process. As a result, the fluoride remaining on the inner wall of the film forming chamber 11 during the cleaning process can be decomposed and quickly removed as hydrogen fluoride that can be easily exhausted by the vacuum pump 32. Further, compared to the prior art (Patent Documents 2 and 3), it is possible to discharge the residual fluoride to the outside of the film forming chamber 11 without worrying about damage to the inner wall of the film forming chamber 11 or generation of new impurities. . As a result, there is an effect that the residual fluoride (impurities) in the film produced thereafter is greatly suppressed, and a thin film having good physical properties can be stably supplied.

また、製膜室11内への光放射の工程の後、すぐに被膜(半導体膜)の製膜工程を開始することができる。すなわち、従来技術(特許文献1)に対してプリ製膜の工程を省くことが可能となるので、製膜室11内のクリーニング処理後にプリ製膜を行って残留フッ化物を除去する場合に比して、プロセスに要する時間と原料ガスの使用量が削減され、スループットの向上(生産性の向上)とコスト削減を図ることができるという効果も有する。   Further, immediately after the process of light emission into the film forming chamber 11, the film forming process of the coating film (semiconductor film) can be started. That is, since it is possible to omit the pre-film forming process compared to the conventional technique (Patent Document 1), the pre-film forming process is performed after the cleaning process in the film forming chamber 11 to remove residual fluoride. As a result, the time required for the process and the amount of the raw material gas used can be reduced, and it is possible to improve throughput (improve productivity) and reduce costs.

実施の形態2.
図10は、実施の形態2による薄膜製造装置の概略構成を模式的に示す断面図である。この薄膜製造装置は、実施の形態1の図1の薄膜製造装置の構成に加えて、製膜室11の内壁と、シャワーヘッド14の表面と、ステージ12および支持部材13の表面と、に光拡散反射部材21を設けた構造となっている。これによって、光源19から放射された光は、製膜室11の内壁と、シャワーヘッド14の表面と、ステージ12および支持部材13の表面とに設けられた光拡散反射部材21で乱反射し、高い強度を維持したまま、製膜室11内の隅々まで到達することが可能となる。なお、実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略している。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of the thin film manufacturing apparatus according to the second embodiment. In addition to the configuration of the thin film manufacturing apparatus of FIG. 1 according to the first embodiment, this thin film manufacturing apparatus applies light to the inner wall of the film forming chamber 11, the surface of the shower head 14, and the surfaces of the stage 12 and the support member 13. The diffuse reflection member 21 is provided. As a result, the light emitted from the light source 19 is diffusely reflected by the light diffusion reflection member 21 provided on the inner wall of the film forming chamber 11, the surface of the shower head 14, and the surfaces of the stage 12 and the support member 13, and is high. It is possible to reach every corner of the film forming chamber 11 while maintaining the strength. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as Embodiment 1, and the description is abbreviate | omitted.

ここで、光源19として紫外線を放射するランプを用いる場合には、光拡散反射部材21として紫外線拡散反射板を用いることができる。紫外線拡散反射板として、表面に平均面粗さRa=0.5μmの微細な凹凸形状を加工したアルミニウム板を用いるのが望ましい。   Here, when a lamp that emits ultraviolet rays is used as the light source 19, an ultraviolet diffuse reflection plate can be used as the light diffusion reflection member 21. As the ultraviolet diffuse reflection plate, it is desirable to use an aluminum plate whose surface has a fine uneven shape with an average surface roughness Ra = 0.5 μm.

図11は、アルミニウム板の平均面粗さを変化させた場合の拡散反射率の変化を示す図である。この図で、横軸はアルミニウム板の表面の平均面粗さRa(μm)を示し、縦軸は拡散反射率(%)を示している。ここでは、平均面粗さRaを0.3μmから2.0μmの範囲で変化させたアルミニウム板に波長350nmの紫外線を入射させた場合の拡散反射率を測定している。図11から明らかなように、平均面粗さRaを0.5μmとしたアルミニウム板において、紫外線拡散反射率は最も高くなっている。   FIG. 11 is a diagram showing a change in diffuse reflectance when the average surface roughness of the aluminum plate is changed. In this figure, the horizontal axis represents the average surface roughness Ra (μm) of the surface of the aluminum plate, and the vertical axis represents the diffuse reflectance (%). Here, the diffuse reflectance is measured when ultraviolet light having a wavelength of 350 nm is incident on an aluminum plate whose average surface roughness Ra is changed in the range of 0.3 μm to 2.0 μm. As is clear from FIG. 11, the ultraviolet diffuse reflectance is highest in an aluminum plate having an average surface roughness Ra of 0.5 μm.

図12は、アルミニウム板の拡散反射率の入射光の波長依存性を示す図である。この図において、横軸はアルミニウム板に入射する紫外線の波長(nm)を示し、縦軸は拡散反射率(%)を示している。また、この図で、曲線R1は、平均面粗さRaを0.5μmに固定して粗面加工したアルミニウム板を用いる場合を示しており、曲線R2は、表面未処理のアルミニウム板(従来装置での部材における平均面粗さRaは約5μm)を用いる場合を示している。この図12から、波長250−400nmの紫外線領域において、平均面粗さRaを0.5μmに加工したアルミニウム板の表面で、表面未処理のアルミニウム板を用いる場合に比べてより高い拡散反射率が得られるのが分かる。これによって、波長200nm以下の紫外線を用いる場合でも、0.5μm程度の平均面粗さRaを有するアルミニウム板を用いることによって、照射された紫外線を効率的に反射することが可能であることが類推される。   FIG. 12 is a diagram showing the wavelength dependence of the incident light of the diffuse reflectance of the aluminum plate. In this figure, the horizontal axis indicates the wavelength (nm) of ultraviolet light incident on the aluminum plate, and the vertical axis indicates the diffuse reflectance (%). In this figure, curve R1 shows the case of using a roughened aluminum plate with an average surface roughness Ra fixed to 0.5 μm, and curve R2 shows an untreated aluminum plate (conventional device). The average surface roughness Ra of the member in FIG. 5 is about 5 μm). From FIG. 12, in the ultraviolet region with a wavelength of 250 to 400 nm, the surface of the aluminum plate processed to have an average surface roughness Ra of 0.5 μm has a higher diffuse reflectance than when an untreated aluminum plate is used. You can see that Thus, even when ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less are used, it can be analogized that the irradiated ultraviolet rays can be efficiently reflected by using an aluminum plate having an average surface roughness Ra of about 0.5 μm. Is done.

図13は、フッ化物除去処理時の紫外線の照射時間を変化させた場合の質量数m/e=85のマススペクトル強度の変化を示す図である。この図で、横軸は紫外線の照射時間(秒、sec)を示しており、縦軸はSiF3に相当する質量数m/e=85のマススペクトル強度(任意単位)を示している。また、曲線SP1は、実施の形態1による紫外線拡散反射板を用いない構造の薄膜製造装置の場合のマススペクトル強度を示し、曲線SP2は、実施の形態2による平均面粗さRa=0.5μmの紫外線拡散反射板を用いる構造の薄膜製造装置の場合のマススペクトル強度を示している。 FIG. 13 is a diagram showing a change in mass spectrum intensity of mass number m / e = 85 when the irradiation time of ultraviolet rays during the fluoride removal process is changed. In this figure, the horizontal axis indicates the ultraviolet irradiation time (second, sec), and the vertical axis indicates the mass spectrum intensity (arbitrary unit) of mass number m / e = 85 corresponding to SiF 3 . A curve SP1 indicates the mass spectrum intensity in the case of the thin film manufacturing apparatus having a structure that does not use the ultraviolet diffuse reflector according to the first embodiment, and a curve SP2 indicates the average surface roughness Ra = 0.5 μm according to the second embodiment. The mass spectral intensity in the case of the thin film manufacturing apparatus of the structure using an ultraviolet diffusive reflector is shown.

曲線SP2に示される実施の形態2によるマススペクトルでは、実施の形態1の曲線SP1に比べてより短い時間で、残留フッ化物によるスペクトル強度が減少している。具体的には、実施の形態1では、約70秒の紫外線照射でマススペクトル強度がほぼゼロになっているのに対し、実施の形態2では、約20秒の紫外線照射でマススペクトル強度がほぼゼロに至っている。すなわち、実施の形態2による薄膜製造装置を用いることで、実施の形態1に比べて、製膜室11内に残留するフッ化物を約0.3倍の時間で分解し、より速やかに製膜室11外に除去することが可能となる。   In the mass spectrum according to the second embodiment shown by the curve SP2, the spectral intensity due to the residual fluoride decreases in a shorter time than the curve SP1 according to the first embodiment. Specifically, in the first embodiment, the mass spectrum intensity is almost zero after the ultraviolet irradiation of about 70 seconds, whereas in the second embodiment, the mass spectrum intensity is almost zero after the ultraviolet irradiation of about 20 seconds. It has reached zero. That is, by using the thin film manufacturing apparatus according to the second embodiment, the fluoride remaining in the film forming chamber 11 is decomposed in about 0.3 times as compared with the first embodiment, and the film is formed more quickly. It can be removed outside the chamber 11.

図14は、一回あたりのプロセスフローで薄膜シリコン太陽電池の光電変換層を製膜する際の所要時間の関係を示す図である。この図で、横軸は所要時間を示している。また、上段は、フッ化物除去処理として特許文献1による方法を用いる場合を示し、中段は、フッ化物除去処理として実施の形態1による方法を用いる場合を示し、下段は、フッ化物除去処理として実施の形態2による方法を用いる場合を示している。なお、上段と中段に示される図は、実施の形態1の図9に示されるものと同様であるので、その詳細な説明については省略する。   FIG. 14 is a diagram showing the relationship of the required time when forming the photoelectric conversion layer of the thin-film silicon solar cell in one process flow. In this figure, the horizontal axis indicates the required time. Moreover, the upper stage shows the case where the method according to Patent Document 1 is used as the fluoride removal process, the middle stage shows the case where the method according to Embodiment 1 is used as the fluoride removal process, and the lower stage shows the case as the fluoride removal process. The case where the method by the form 2 of this is used is shown. In addition, since the figure shown by the upper stage and the middle stage is the same as that of FIG. 9 of Embodiment 1, it abbreviate | omits about the detailed description.

実施の形態2では、平均面粗さRa=0.5μmの凹凸を有する紫外線拡散反射板を製膜室11内に備える薄膜製造装置でフッ化物除去処理を行っているため、光源19から放射された紫外線が、製膜室11内の構成部材で高い強度で乱反射され、乱反射された紫外線がさらに製膜室11内の他の構成部材に照射される。これによって、実施の形態1に比して製膜室11内の残留フッ化物に紫外線が効果的に照射され、残留フッ化物の光分解反応が促進される。その結果、実施の形態2による総プロセス時間は、実施の形態1による総プロセス時間よりもさらに短くなる。たとえば、実施の形態2によるクリーニング時間を15分とし、紫外線照射時間を20秒とし、製膜時間を40分とした場合には、実施の形態2によるフッ化物除去処理を用いた総プロセス時間は3320秒であり、特許文献1によるフッ化物除去処理を用いた総プロセス時間である3900秒に比較して15%程度短縮することができる。   In the second embodiment, since the fluoride removing process is performed by the thin film manufacturing apparatus provided with the ultraviolet diffuse reflection plate having the unevenness of the average surface roughness Ra = 0.5 μm in the film forming chamber 11, it is emitted from the light source 19. Ultraviolet rays are diffused and reflected with high intensity by the constituent members in the film forming chamber 11, and the diffused ultraviolet rays are further irradiated to other constituent members in the film forming chamber 11. This effectively irradiates the residual fluoride in the film forming chamber 11 with ultraviolet rays as compared with the first embodiment, and promotes the photodecomposition reaction of the residual fluoride. As a result, the total process time according to the second embodiment is further shorter than the total process time according to the first embodiment. For example, when the cleaning time according to the second embodiment is 15 minutes, the ultraviolet irradiation time is 20 seconds, and the film forming time is 40 minutes, the total process time using the fluoride removing process according to the second embodiment is 3320 seconds, which is about 15% shorter than 3900 seconds, which is the total process time using the fluoride removal process according to Patent Document 1.

実施の形態2では、製膜室11内の製膜時に被膜が形成される虞のある領域に平均面粗さRa=0.5μm程度の凹凸を有する光拡散反射部材21を設けた。これによって、フッ化物除去処理時に光源19から照射される光が製膜室11内の構成部材表面で高い強度を保ったまま乱反射され、製膜室11内の隅々にまで光が到達するので、製膜室11内の構成部材表面に残留した反応生成物を効率よく光分解し、除去することができるという効果を有する。その結果、製膜室11内のクリーニング処理後にプリ製膜を行って残留した反応生成物を除去する場合に比して、プロセスに要する時間と原料ガスの使用量が削減され、スループットの向上(生産性の向上)とコスト削減を図ることができるという効果を有する。   In the second embodiment, the light diffusing and reflecting member 21 having irregularities with an average surface roughness Ra of about 0.5 μm is provided in a region where a film may be formed during film formation in the film forming chamber 11. As a result, the light emitted from the light source 19 during the fluoride removal treatment is diffusely reflected while maintaining high intensity on the surface of the constituent member in the film forming chamber 11, and the light reaches every corner in the film forming chamber 11. The reaction product remaining on the surface of the constituent member in the film forming chamber 11 can be efficiently photodecomposed and removed. As a result, the time required for the process and the amount of the source gas used are reduced and the throughput is improved as compared with the case where the remaining reaction products are removed by performing the pre-film formation after the cleaning process in the film-forming chamber 11 ( Productivity) and cost reduction.

なお、上述した説明では、薄膜製造装置でSi膜を形成し、薄膜製造装置内に堆積・付着したSi膜をフッ素系ガスを用いてクリーニング処理を行った後、フッ化物除去処理を行う場合について説明したが、これに限定されるものではない。薄膜製造装置内に堆積・付着した被膜をクリーニング処理した際に薄膜製造装置内に残留する反応生成物を解離し、それを真空ポンプ32で排気可能な気体とすることができれば、この発明を適用することができる。   In the above description, the Si film is formed by the thin film manufacturing apparatus, the Si film deposited and adhered in the thin film manufacturing apparatus is cleaned using a fluorine-based gas, and then the fluoride removal process is performed. Although described, the present invention is not limited to this. The present invention is applied if the reaction product remaining in the thin film manufacturing apparatus is dissociated when the film deposited and adhered in the thin film manufacturing apparatus is cleaned, and the gas can be exhausted by the vacuum pump 32. can do.

以上のように、この発明にかかる薄膜製造装置は、半導体薄膜の製造に有用であり、特に、Si系の薄膜を製造する薄膜製造装置に適している。   As described above, the thin film manufacturing apparatus according to the present invention is useful for manufacturing a semiconductor thin film, and is particularly suitable for a thin film manufacturing apparatus for manufacturing a Si-based thin film.

11 製膜室
12 ステージ
13 支持部材
14 シャワーヘッド
15 ガス排気口
16 原料ガス供給口
17 クリーニングガス供給口
18 反応生成物除去ガス供給口
19,19a〜19c 光源
21 光拡散反射部材
31,41,51,61 配管
32 真空ポンプ
33 バルブ
42,52,62 ガスバルブ
71 高周波電源供給部
72 給電線
100 薄膜シリコン太陽電池セル
101 基板
102 第1電極層
103 光電変換層
104 p型微結晶シリコン膜
105 i型微結晶シリコン膜
106 n型微結晶シリコン膜
107 第2電極層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Film forming chamber 12 Stage 13 Support member 14 Shower head 15 Gas exhaust port 16 Raw material gas supply port 17 Cleaning gas supply port 18 Reaction product removal gas supply port 19, 19a-19c Light source 21 Light diffusive reflection member 31, 41, 51 , 61 Piping 32 Vacuum pump 33 Valve 42, 52, 62 Gas valve 71 High frequency power supply unit 72 Feed line 100 Thin-film silicon solar cell 101 Substrate 102 First electrode layer 103 Photoelectric conversion layer 104 p-type microcrystalline silicon film 105 i-type micro Crystalline silicon film 106 n-type microcrystalline silicon film 107 Second electrode layer

Claims (10)

製膜室と、
前記製膜室内で基板を保持する基板保持手段と、
前記基板上に作製する被膜の原料ガスを、前記製膜室内に供給する原料ガス供給手段と、
前記基板上への前記被膜の形成によって前記製膜室内に付着した堆積物と反応して反応生成物を生成するクリーニングガスを前記製膜室内に供給するクリーニングガス供給手段と、
前記反応生成物の構成元素と反応して気体を生成する元素を含む反応生成物除去ガスを前記製膜室内に供給する反応生成物除去ガス供給手段と、
前記基板保持手段に対向して配置され、前記原料ガス供給手段から供給される前記原料ガスを前記基板保持手段に向けてシャワー状に吐出するガス吐出手段と、
前記反応生成物および前記反応生成物除去ガスを解離可能なエネルギを有する光を放射する光源と、
を備え、
前記光源は、前記堆積物が付着する前記製膜室内の領域が照射されるように配置されることを特徴とする薄膜製造装置。
A film forming chamber;
Substrate holding means for holding the substrate in the film forming chamber;
A raw material gas supply means for supplying a raw material gas for a coating film formed on the substrate into the film forming chamber;
Cleaning gas supply means for supplying a cleaning gas into the film forming chamber that reacts with deposits deposited in the film forming chamber by the formation of the film on the substrate to generate a reaction product;
A reaction product removal gas supply means for supplying a reaction product removal gas containing an element that reacts with a constituent element of the reaction product to generate a gas into the film forming chamber;
A gas discharge means that is disposed opposite to the substrate holding means and discharges the source gas supplied from the source gas supply means in a shower shape toward the substrate holding means;
A light source that emits light having energy capable of dissociating the reaction product and the reaction product removal gas;
With
The thin film manufacturing apparatus, wherein the light source is disposed so as to irradiate a region in the film forming chamber to which the deposit adheres.
前記光源は、前記基板保持手段の前記基板を保持する第1の面側の前記基板が載置される領域と、前記基板保持手段の前記第1の面に対向する第2の面側と、に設けられることを特徴とする請求項1に記載の薄膜製造装置。   The light source includes a region on the first surface side that holds the substrate of the substrate holding unit, a second surface side that faces the first surface of the substrate holding unit, and The thin film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the thin film manufacturing apparatus is provided. 前記光源は、前記ガス吐出手段と、前記原料ガス供給手段に接続される原料ガス供給口と、の間の前記製膜室内の空間に設けられることを特徴とする請求項2に記載の薄膜製造装置。   3. The thin film manufacturing according to claim 2, wherein the light source is provided in a space in the film forming chamber between the gas discharge unit and a source gas supply port connected to the source gas supply unit. apparatus. 前記堆積物が付着する前記製膜室内の領域を構成する構成部材上に、前記光源からの光を散乱させる光拡散部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の薄膜製造装置。   The light diffusing member that scatters the light from the light source is further provided on a constituent member that constitutes a region in the film forming chamber to which the deposit adheres. The thin film manufacturing apparatus described. 前記原料ガスは、Siを含む原料ガスであり、
前記クリーニングガスは、Fを含むクリーニングガスであり、
前記反応生成物除去ガスは、H2を含む反応生成物除去ガスであり、
前記光源は、200nm以下の波長の紫外線を放射する光源であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の薄膜製造装置。
The source gas is a source gas containing Si,
The cleaning gas is a cleaning gas containing F;
The reaction product removal gas is a reaction product removal gas containing H 2 ,
The thin film manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source is a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 200 nm or less.
前記光拡散部材は、平均面粗さが0.5μmの凹凸が表面に形成されているアルミニウム板であることを特徴とする請求項4に記載の薄膜製造装置。   5. The thin film manufacturing apparatus according to claim 4, wherein the light diffusing member is an aluminum plate having irregularities with an average surface roughness of 0.5 [mu] m formed on the surface. 製膜室内に原料ガスを供給し、前記製膜室内に配置された基板上に被膜を形成する薄膜の製造方法において、
前記製膜室内にクリーニングガスを供給し、前記基板上への前記被膜の形成によって前記製膜室内に付着した堆積物と前記クリーニングガスとを反応させて反応生成物を生成するクリーニング工程と、
前記反応生成物を解離可能なエネルギを有する光を前記製膜室内に放射して前記反応生成物を光分解し、前記製膜室外へと排気して、前記反応生成物を除去する反応生成物除去工程と、
を含むことを特徴とする薄膜製造方法。
In a thin film manufacturing method of supplying a source gas into a film forming chamber and forming a film on a substrate disposed in the film forming chamber,
A cleaning step of supplying a cleaning gas into the film forming chamber and reacting a deposit adhered to the film forming chamber by the formation of the film on the substrate and the cleaning gas to generate a reaction product;
A reaction product that radiates light having energy capable of dissociating the reaction product into the film forming chamber to photolyze the reaction product, exhausts the reaction product to the outside of the film forming chamber, and removes the reaction product. A removal step;
A thin film manufacturing method comprising:
前記反応生成物除去工程では、前記反応生成物の構成元素と反応し、気体を生成する元素を含む反応生成物除去ガスを前記製膜室内に供給しながら、前記反応生成物および前記反応生成物除去ガスを解離可能なエネルギを有する光を前記製膜室内に放射して前記反応生成物および前記反応生成物除去ガスを光分解し、前記反応生成物が解離した元素と前記反応生成物除去ガスが解離した元素とが反応して得られる気体を前記製膜室外へと排気することを特徴とする請求項7に記載の薄膜製造方法。   In the reaction product removal step, the reaction product and the reaction product are supplied while supplying a reaction product removal gas containing an element that reacts with a constituent element of the reaction product and generates a gas into the film forming chamber. The reaction product and the reaction product removal gas are photodecomposed by radiating light having energy capable of dissociating the removal gas into the film forming chamber, and the element from which the reaction product is dissociated and the reaction product removal gas. The thin film manufacturing method according to claim 7, wherein a gas obtained by a reaction with an element dissociated from is exhausted to the outside of the film forming chamber. 前記反応生成物除去工程の後に、前記製膜室内に前記基板を搬入し、前記基板上に前記被膜を形成する被膜形成工程をさらに含むことを特徴とする請求項7または8に記載の薄膜製造方法。   9. The thin film manufacturing method according to claim 7, further comprising a film forming step of carrying the substrate into the film forming chamber and forming the film on the substrate after the reaction product removing step. Method. 前記原料ガスは、Siを含む原料ガスであり、
前記クリーニングガスは、Fを含むクリーニングガスであり、
前記反応生成物除去ガスは、H2を含む反応生成物除去ガスであり、
前記反応生成物除去工程では、200nm以下の波長の紫外線を放射することを特徴とする請求項7〜9のいずれか1つに記載の薄膜製造方法。
The source gas is a source gas containing Si,
The cleaning gas is a cleaning gas containing F;
The reaction product removal gas is a reaction product removal gas containing H 2 ,
The thin film manufacturing method according to any one of claims 7 to 9, wherein in the reaction product removing step, ultraviolet rays having a wavelength of 200 nm or less are emitted.
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