KR20100049599A

KR20100049599A - 압력 제어되는 원격 플라즈마 소오스에 의한 세정률 개선

Info

Publication number: KR20100049599A
Application number: KR1020107003510A
Authority: KR
Inventors: 가쿠 후루타; 리웨이 리; 타카오 하시모토; 수 영 최
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2010-05-12
Also published as: CN101796215A; WO2009012159A1; TW200921770A; JP2010533796A; EP2176444A1; US20090023241A1

Abstract

본 발명은 일반적으로, 대형 기판 처리 챔버를 세정하기 위한 방법을 포함한다. 챔버 체적이 커지면서, 놀랍게도 세정 조건을 단순히 강화시키는 것만으로는 노출된 챔버 표면으로부터 실리콘을 효율적으로 세정할 수 없다는 것이 발견되었다. 노출된 챔버 표면 상의 바람직하지 않은 실리콘 증착물은 태양 전지 패널의 형성에 있어서 오염을 초래할 수 있다. 약 150 ℃ 내지 250 ℃ 범위의 온도로 챔버를 유지하면서 약 10 Torr 또는 그보다 큰 압력으로 챔버의 압력을 증가시키는 것은 플라즈마 세정 효율을 증가시켜 실리콘 증착물이 챔버로부터 제거되게 한다. 고압과 저온의 조합은 태양 전지 패널의 제조에 있어서 기판 처리량의 희생 없이 기판 오염을 감소시킬 수 있다.

Description

압력 제어되는 원격 플라즈마 소오스에 의한 세정률 개선 {CLEAN RATE IMPROVEMENT BY PRESSURE CONTROLLED REMOTE PLASMA SOURCE}

본 발명의 실시예들은 일반적으로, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 챔버와 같은 대형 기판 처리 챔버를 세정하기 위한 공정에 관한 것이다.

태양 전지 패널의 제조에 있어서, 증가된 크기의 태양 전지 패널에 대한 요구가 계속해서 커지고 있다. 태양 전지 패널은 대형 기판으로부터 현재 제조되고 있다. 증가된 태양 전지 패널 크기와 기판 크기에 있어서, 챔버 크기도 또한 계속해서 커지고 있다. 불행히도, 챔버의 크기가 커질수록 실리콘이 증착될 챔버 내부의 영역의 수도 커진다.

실리콘은 태양 전지 패널의 형성 중에 챔버 내부의 노출된 영역 상에 증착될 수 있다. 챔버의 노출 영역 상에 증착되는 실리콘이 효율적으로 제거되지 않으면, 그 실리콘은 박리되어서 챔버 내부에서 증착될 다음 층을 오염시키거나 챔버 내부에서 처리될 다음 기판을 오염시킨다. 챔버를 세정함으로써, 실리콘 오염이 감소될 수 있다.

그러므로, 본 기술 분야에는 대형 기판 처리 챔버를 위한 효율적인 세정 방법이 필요하다.

일 실시예에서, 챔버 세정 방법이 설명된다. 상기 방법은 세정 가스를 원격 플라즈마 소오스로 유동시키는 단계와, 상기 원격 플라즈마 소오스 내의 플라즈마를 점화하는(igniting) 단계와, 상기 플라즈마를 처리 챔버로 도입하는 단계, 및 상기 챔버를 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함한다. 상기 챔버는 약 10 Torr 및 그보다 큰 압력으로 유지되며 약 50,000 제곱센티미터 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용할 수 있는 크기를 가진다.

다른 실시예에서, 태양 전지 제조 방법이 설명된다. 상기 방법은 제 1 챔버 내에 약 50,000 제곱센티미터 또는 그보다 큰 표면적을 가지는 제 1 기판 위에 제 1 실리콘 필름을 증착하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한, 상기 제 1 기판을 상기 제 1 챔버로부터 제거하는 단계와, 상기 제 1 챔버를 세정하는 단계와, 제 2 기판을 상기 제 1 기판으로 도입하는 단계, 및 제 2 실리콘 필름을 상기 제 2 기판 위에 증착하는 단계를 포함한다. 상기 세정하는 단계는 약 10 Torr 및 그보다 큰 압력에서 세정 가스로 상기 제 1 챔버를 플라즈마 세정하는 단계를 포함한다.

또 다른 실시예에서, 실리콘 증착 챔버 세정 방법이 설명된다. 상기 방법은 세정 가스 플라즈마를 상기 챔버로 도입하는 단계를 포함하며, 상기 챔버는 약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성된 기판 수용면을 가지며 약 10 Torr 또는 그보다 큰 압력으로 유지되며, 상기 플라즈마는 불소 라디칼을 포함하며 상기 실리콘을 제거하기 위해 챔버 상에 증착된 실리콘에 상기 불소 라디칼을 반응시킨다.

본 발명의 전술한 특징들이 더 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약한 본 발명에 대해 첨부 도면에 일부가 도시되어 있는 실시예들을 참조하여 더욱 구체적으로 설명될 것이다. 그러나, 첨부된 도면들은 단지 본 발명의 전형적인 실시예들만을 도시하므로 본 발명의 범주를 한정하는 것으로 간주되어서는 안되며 본 발명의 다른 균등한 효과적인 실시예들이 허용되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 장치의 개략적인 횡단면도이며,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단접합(single junction) 태양 전지의 개략도이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 복합(dual tandem) 태양 전지의 개략도이다.

이해를 쉽게 하기 위해, 도면들에 있어서 공통인 동일한 구성 요소를 지시하기 위해 가능하다면 동일한 참조 부호가 사용되었다. 일 실시예에서 설명된 구성 요소들은 특별한 인용 없이도 다른 실시예에 유리하게 사용될 수 있다고 생각해야 한다.

본 발명은 일반적으로, 대형 기판 처리 챔버를 세정하는 방법을 포함한다. 챔버 체적이 커지면서, 놀랍게도 세정 조건을 단순히 강화시키는 것만으로는 노출된 챔버 표면으로부터 실리콘을 효율적으로 세정할 수 없다는 것이 발견되었다. 노출된 챔버 표면 상의 바람직하지 않은 실리콘 증착물은 태양 전지 패널의 형성에 있어서 오염을 초래할 수 있다. 약 150 ℃ 내지 250 ℃ 범위의 온도로 챔버를 유지하면서 약 10 Torr 또는 그보다 큰 압력으로 챔버의 압력을 증가시키는 것은 플라즈마 세정 효율을 증가시켜 실리콘 증착물이 챔버로부터 제거되게 한다. 고압과 저온의 조합은 태양 전지 패널의 제조에 있어서 기판 처리량의 희생 없이 기판 오염을 감소시킬 수 있다.

본 발명은 미국 산타 클라라 소재의 어플라이드 머티리얼즈, 인크.의 자회사인 에이케이티 어메리카, 인크.(AKT America Inc.)로부터 이용가능한 PECVD 챔버와 관련하여 이후에 예시적으로 설명될 것이다. 본 발명은 물리 기상 증착(PVD) 챔버를 포함한, RF 전류를 사용하여 가스를 플라즈마로 활성화(energizing)하는 것을 필요로할 수 있는 어떠한 챔버에도 균등하게 적용가능하다고 이해될 것이다. 또한, 이후에 설명되는 본 발명은 PECVD 챔버 및 다른 발명자들에 의해 제조되는 다른 챔버에도 균등하게 적용가능하다고 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리 장치(100)의 개략적인 횡단면도이다. 상기 장치(100)는 PECVD 챔버(102)이다. 서셉터(106)는 챔버(102)의 바닥 (104)에 연결되는 접지 스트랩(126)에 접지될 수 있다. 기판(108)이 서셉터(106) 상에 배열될 수 있으며 챔버(102) 내부에 있는 샤워헤드(110)의 반대편에 놓일 수 있다. 샤워헤드(110)는 브라켓(114)에 의해 챔버(102) 내부에 지지될 수 있다. 기판(108)은 슬릿 밸브(118)를 통해 챔버(102)의 내측에 삽입될 수 있으며 리프트 핀(142) 상에 배열될 수 있다. 그 후 서셉터(106)가 상승되어 기판(108)과 접촉하게 된다. 서셉터(106)는 액츄에이터(122)에 의해 스템(120: stem) 상에 올려질 수 있다. 진공 펌프(124)는 챔버(102)를 배기시킬 수 있다.

가스 소오스(132)로부터 샤워헤드(110)로 가스가 제공될 수 있다. 상기 가스는 가스가 세정 목적을 위한 플라즈마로 활성활될 수 있는 원격 플라즈마 소오스(130)를 통과하거나 단지, 상기 원격 플라즈마를 그냥 통과해 챔버(102)로 제공될 수 있다. 상기 가스는 RF 전력 소오스(128)로부터 인가된 RF 전류에 의해 챔버(102) 내에서 플라즈마로 점화될 수 있다. 상기 가스는 리드(112)와 상기 샤워헤드(110)의 상류측 사이에 배열되는 플레넘(136: plenum)에 먼저 제공된다. 상기 가스는 상기 플레넘 내에 실질적으로 균등하게 분포되며 그리고나서 상기 상류측(138)과 하류측(140) 사이로 연장하는 샤워헤드(110) 내의 가스 통로(116)를 통과할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 가스 통로(116)는 중공의 캐소드 공동들을 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단접합 태양 전지(200)의 개략적인 도면이다. 태양 전지(200)는 p-도프된 반도체 층(204), 진성 반도체 층(206), 및 n-도프된 반도체 층(208)을 기판(202) 위에 증착함으로써 형성될 수 있다. 완성시 상기 태양 전지(200)는 기판(202)이 태양(210)을 향하도록 뒤집혀 진다. 태양 전지(200)용 반도체 재료는 실리콘을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 실리콘은 비정질 실리콘을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 실리콘은 미세결정질 실리콘을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 실리콘은 폴리실리콘을 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 복합 태양 전지(300)의 개략적인 도면이다. 상기 태양 전지(300)는 태양(302)을 향하도록 제 1 태양 전지(306)를 기판(304) 위에 증착하고 나서 상기 제 1 태양 전지(306) 위에 제 2 태양 전지(308)를 증착함으로써 형성될 수 있다. 상기 제 1 태양 전지(306)는 p-도프된 반도체 층(310), 진성 반도체 층(312), 및 n-도프된 반도체 층(314)을 포함할 수 있다. 제 2 태양 전지(308)는 p-도프된 반도체 층(316), 진성 반도체 층(318), 및 n-도프된 반도체 층(320)을 포함할 수 있다.

태양 전지(300)용 반도체 재료는 실리콘을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 실리콘은 비정질 실리콘을 포함한다. 다른 실시예에서, 상기 실리콘은 미세결정질 실리콘을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 상기 실리콘은 폴리실리콘을 포함한다. 제 1 태양 전지(306)는 진성 반도체 층(312)으로서 비정질 실리콘을 포함할 수 있는 반면에 제 2 태양 전지(308)는 진성 반도체 층(318)으로서 미세결정질 실리콘을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 태양 전지(306,308)가 서로 상이한 두 개의 태양 전지(306,308)를 포함하기 때문에 상기 태양 전지(300)는 이중 복합 태양 전지(300)이다.

본 발명의 설명이 이중 복합 태양 전지에 관한 것이지만, 본 발명은 두 개의 진성 반도체 층들을 위한 동일한 반도체 재료를 사용하는 이중 태양 전지에도 균등하게 적용가능하다고 이해될 것이다. 또한, 본 발명이 단접합 태양 전지 및 이중 복합 태양 전지를 참조하여 설명하지만, 본 발명의 설명에 의해 다른 태양 전지의 구성에도 고려할 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 동일하거나 상이한 두 개보다 많은 태양 전지를 갖는 태양 전지도 고려될 수 있다.

태양 전지를 제조하기 위해, 다수의 층이 공통의 챔버 또는 별도의 챔버 내에서 증착될 수 있다. 어느 하나의 방법에도, 연속적으로 처리된 기판들에 대한 오염이 관심사일 수 있다. 따라서, 챔버들은 각각의 증착 사이에서 세정될 수 있다. 대안으로서, 상기 챔버들은 필요할 때만(on an as need basis) 세정될 수 있다.

보다 작은 챔버(즉, 약 50,000 ㎠ 또는 그 미만의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성된 기판 수용면을 갖는 챔버)에 있어서, 플라즈마는 원격 생성되어 저압(즉, 약 300 mTorr 내지 약 500 mTorr)으로 유지되는 챔버로 제공될 수 있다. 그러나, 보다 큰 챔버(즉, 약 50,000 ㎠ 또는 그 초과의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성된 기판 수용면을 갖는 챔버)에 대해서, 상기 챔버는 놀랍게도 300-500 mTorr에서 효과적으로 세정될 수 없다는 것이 발견되었다.

플라즈마 세정 중의 고압(즉, 약 10 Torr 또는 그보다 큰)은 세정될 챔버 부품들이 플라즈마에 노출되는 잔류 시간을 증가시킬 수 있다. 증가된 잔류 시간은 챔버의 노출된 영역이 보다 긴 시간 주기 동안 세정 플라즈마에 노출되기 때문에 세정 후에 챔버 내부에 남아 있는 오염물의 양을 감소시킬 수 있다. 노츨된 챔버 부품이 플라즈마에 노출되는 것이 길어질수록 플라즈마와 반응하여(즉, 플라즈마에 의해 에칭되어) 노출된 챔버 부품으로부터 제거되는 오염물의 양도 많아진다. 일 실시예에서, 상기 압력은 최대 약 15 Torr 일 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 압력은 10 Torr 내지 15 Torr 범위일 수 있다. 챔버 내의 상기 압력은 챔버 내의 서셉터 아래에 배열되는 압력계(manometer)에 의해 측정될 수 있다.

태양 전지를 포함하는 다수의 층들은 약 250 ℃ 미만의 온도에서 증착될 수 있다. 250 ℃보다 높은 온도에서, p-도프된 반도체 층과 n-도프된 반도체 층을 포함할 수 있는 도펀트들은 상기 진성 반도체 층과 같은 인접 층들의 내측으로 확산될 수 있다. 상기 도펀트들이 인접 층 내측으로 확산되면, 상기 태양 전지는 불량이다. 따라서, 태양 전지의 각각의 층을 위한 증착은 약 250 ℃ 미만의 온도에서 증착될 수 있다.

소정의 처리량을 유지하기 위해, 상기 증착 온도와 같거나 그 미만인 온도에서 세정이 수행될 수 있다. 세정 온도가 상기 증착 온도보다 더 높으면, 처리를 위해 기판을 챔버 내측에 배열하기 이전에 챔버는 냉각될 필요가 있을 수 있다. 상기 추가의 냉각은 처리 시간을 증가시켜 처리량을 감소시킬 수 있다. 유사하게, 세정 온도가 상기 증착 온도보다 낮으면, 처리를 위해 기판을 챔버 내측에 배열하기 이전에 가열될 필요가 있을 수 있다. 이는 증착된 필름이 층 전반에 걸쳐 실질적으로 균일한 특성을 가질 수 있도록 실질적으로 일정한 증착 온도를 유지하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 세정이 상기 증착 온도 미만의 온도에서 수행되면, 기판을 챔버 내측에 배열하기 이전에 챔버를 예열할 필요가 있을 수 있다. 추가의 가열은 기판 처리량을 감소시킨다.

챔버를 세정하기 위한 플라즈마는 원격 플라즈마 소오스 내에서 원격으로 생성될 수 있다. 상기 플라즈마는 NF₃, SF₆, F₂ 및 이들의 조합물과 같은 불소계 에칭 가스들을 포함할 수 있다. 추가로, Ar, N₂O 및 이들의 조합물과 같은 하나 또는 그보다 많은 추가 가스가 존재할 수 있다. 산소 가스는 챔버의 노출된 영역 상에 증착되는 반도체 재료를 산화시켜 세정 효율을 변경시키므로 O₂ 가스는 제공되지 않는 것이 바람직하다.

원격 플라즈마 소오스에 인가되는 전력은 약 25 ㎾까지 일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 전력은 약 20 ㎾일 수 있다. 원격 플라즈마로의 상기 전력은 가스 유량과 압력의 함수일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 불소계 에칭 가스는 약 30 slm(즉, 분당 표준 리터)의 유량을 가질 수 있다. 상기 추가 가스는 약 30 slm까지의 유량로 제공될 수 있다. 불소계 가스 대 추가 가스의 비율은 약 4 : 1 내지 약 1 : 1일 수 있다. 일 실시예에서, 상기 세정 공정은 약 60 초 내지 약 120 초 동안 지속된다.

대용적 처리 챔버(즉, 약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버)에 대해 상기 처리 챔버를 효율적으로 세정하는데에는 고압(즉, 약 10 Torr 보다 큰)이 필요할 수 있다. 놀랍게도, 저용적 처리 챔버(즉, 약 50,000 ㎠ 미만의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버)를 위해 충분한 저압(즉, 약 300 mTorr 내지 약 500 mTorr) 세정은 상기 대용적 처리 챔버를 효율적으로 세정할 수 없다.

예

비교 예 1-10

비교 예	기판크기(㎠)	세정가스	압력(mTorr)	세정시간(초)	온도(℃)	세정도(%)
1A	1,600	NF₃	300	60	200	> 90%
1B	1,600	NF₃	500	60	200	> 90%
2A	4,300	NF₃	300	60	200	> 90%
2B	4,300	NF₃	500	60	200	> 90%
3A	5,500	NF₃	300	60	200	> 90%
3B	5,500	NF₃	500	60	200	> 90%
4A	10,000	NF₃	300	60	200	> 90%
4B	10,000	NF₃	500	60	200	> 90%
5A	15,000	NF₃	300	60	200	> 90%
5B	15,000	NF₃	500	60	200	> 90%
6A	20,000	NF₃	300	60	200	> 90%
6B	20,000	NF₃	500	60	200	> 90%
7A	25,000	NF₃	300	60	200	> 90%
7B	25,000	NF₃	500	60	200	> 90%
8A	40,000	NF₃	300	60	200	> 90%
8B	40,000	NF₃	500	60	200	> 90%
9A	50,000	NF₃	300	60	200	> 75%
9B	50,000	NF₃	500	60	200	> 75%
10A	60,000	NF₃	300	60	200	> 50%
10B	60,000	NF₃	500	60	200	> 50%

표 1은 저압(즉, 약 300 mTorr 내지 약 500 mTorr)에서 다수의 처리 챔버를 세정하기 위한 조건과 결과를 나타낸다. 각각의 예를 위해, 실리콘 증착 공정이 챔버 내에서 수행된 이후에 챔버가 세정되었다. 상기 다수의 처리 챔버는 각각의 예를 위해 표에 기재된 기판 크기를 갖는 기판들을 수용하도록 구성된 기판 수용면을 각각 가진다. 각각의 챔버에 대해, 두 가지 세정 예들이 나타나 있다. 각각의 챔버에 대한 (예 1A와 같이 "A"로 지정된)제 1 세정 예는 300 mTorr의 챔버 압력과 200 ℃의 챔버 온도에서 수행되었다. 상기 세정은 60 초 동안 수행되었다. 각각의 챔버에 대한 (예 1B와 같이 "B"로 지정된)제 2 세정 예는 500 mTorr의 챔버 압력과 200 ℃의 챔버 온도에서 수행되었다. 상기 세정 또한 60 초 동안 수행되었다.

비교 예 1A 및 1B

약 1,600 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 1A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 1B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 1A 및 1B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 2A 및 2B

약 4,300 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 2A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 2B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 2A 및 2B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 3A 및 3B

약 5,500 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 3A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 3B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 3A 및 3B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 4A 및 4B

약 10,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 4A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 4B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 4A 및 4B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 5A 및 5B

약 15,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 5A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 5B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 5A 및 5B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 6A 및 6B

약 20,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 6A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 6B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 6A 및 6B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 7A 및 7B

약 25,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 7A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 7B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 7A 및 7B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 8A 및 8B

약 40,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 8A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 8B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 8A 및 8B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 9A 및 9B

약 50,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 9A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 9B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 9A 및 9B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 단지 약 75%이어서 처리 챔버 내에는 25 % 정도의 오염물이 남아 있었다.

비교 예 10A 및 10B

약 60,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 비교 예 10A에서, 상기 압력은 300 mTorr였다. 비교 예 10B에서, 상기 압력은 500 mTorr였다. 양 비교 예 10A 및 10B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 단지 약 50%이어어서 처리 챔버 내에는 50 % 정도의 오염물이 남아 있었다.

약 50,000 ㎠ 미만의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버에 대해, 상기 챔버로부터 세정된 실리콘의 비율은 90% 이상이었다. 그러나, 약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버에 대해, 상기 챔버로부터 세정된 실리콘의 비율은 90% 미만이었다. 따라서, 약 50,000 ㎠ 미만의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버를 세정하는데 사용된 세정 조건은 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버를 세정하기 위해서 효과적이지 않을 수 있다.

예 1-2

비교 예	기판크기(㎠)	세정가스	압력(Torr)	세정시간(초)	온도(℃)	세정도(%)
1A	50,000	NF₃	10	60	200	> 90%
1B	50,000	NF₃	15	60	200	> 90%
2A	60,000	NF₃	10	60	200	> 90%
2B	60,000	NF₃	15	60	200	> 90%

약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버의 압력을 높힘으로써, 처리 챔버는 효율적으로 세정될 수 있다. 표 2는 약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버를 세정하기 위한 조건과 결과를 나타낸다. 각각의 챔버에 대해, 두 가지 세정 예들이 나타나 있다. 각각의 챔버에 대한 (예 1A와 같이 "A"로 지정된)제 1 세정 예는 10 Torr의 챔버 압력과 200 ℃의 챔버 온도에서 수행되었다. 상기 세정은 60 초 동안 수행되었다. 각각의 챔버에 대한 (예 1B와 같이 "B"F로 지정된)제 2 세정 예는 15 Torr의 챔버 압력과 200 ℃의 챔버 온도에서 수행되었다. 상기 세정 또한 60 초 동안 수행되었다. 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 처리 챔버로부터 세정된 실리콘의 비율은 90 % 이상이었다.

예 1A 및 1B

약 50,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 예 1A에서, 상기 압력은 10 Torr였다. 예 1B에서, 상기 압력은 15 Torr였다. 양 예 1A 및 1B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

예 2A 및 2B

약 60,000 ㎠의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버가 200 ℃의 처리 온도에서 60 초 동안 세정 가스 플라즈마에 노출되었다. 예 2A에서, 상기 압력은 10 Torr였다. 예 2B에서, 상기 압력은 15 Torr였다. 양 예 1A 및 1B에서, 세정된 처리 챔버의 비율은 90% 이상이어서 처리 챔버 내에는 10 % 미만의 오염물이 남아 있었다.

50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버에 대한 세정 특성들의 비교(즉, 표 2의 예 1A, 1B, 2A 및 2B를 표 1의 예 9A, 9B, 10A 및 10B와 각각 비교)에 있어서, 처리 조건에 있어서의 단지 차이점은 압력이다. 그러나, 고압 하에서 세정된 처리 챔버는 더욱 효율적으로 세정되었다. 실제로, 고압 조건 하에서 세정된 대형 챔버(즉, 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버)들은 저압 조건 하에서 세정된 소형 챔버(즉, 50,000 ㎠ 미만의 표면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성되는 기판 수용면을 갖는 처리 챔버)들 만큼 효율적으로 세정되었다. 따라서, 대형 챔버들도 고압(즉, 약 10 Torr 또는 그보다 높은 압력)을 사용함으로써 효율적으로 세정될 수 있다.

전술한 설명들이 본 발명의 실시예들에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예들 및 추가의 실시예들이 본 발명의 기본 범주로부터 이탈함이 창안될 수 있으며, 본 발명의 범주는 이후의 특허청구범위에 의해 결정된다.

Claims

챔버 세정 방법으로서,
세정 가스를 원격 플라즈마 소오스로 유동시키는 단계와,
상기 원격 플라즈마 소오스 내의 플라즈마를 점화시키는 단계와,
약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판을 수용할 수 있는 크기를 가지며 약 10 Torr 또는 그보다 높은 압력으로 유지되는 처리 챔버로 상기 플라즈마를 도입하는 단계, 및
상기 처리 챔버를 상기 플라즈마로 세정하는 단계를 포함하는,
챔버 세정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 세정 가스는 NF₃ 및 N₂O를 포함하며, 상기 NF₃ 대 N₂O의 유동비는 약 4 : 1 내지 약 1 : 1인,
챔버 세정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 세정 가스는 NF₃, F₂, SF₆ 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하는,
챔버 세정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 챔버의 온도는 세정 중에 약 175 ℃ 내지 약 225 ℃ 범위인,
챔버 세정 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 압력은 약 10 Torr 내지 약 15 Torr 범위인,
챔버 세정 방법.
태양 전지 제조 방법으로서,
제 1 챔버 내에서 약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 표면적을 갖는 기판 위에 제 1 실리콘 필름을 증착하는 단계와,
상기 제 1 기판을 상기 제 1 챔버로부터 제거하는 단계와,
약 10 Torr 또는 그보다 높은 압력에서 상기 제 1 챔버를 세정 가스에 의해 플라즈마 세정하는 단계를 포함하는, 상기 제 1 챔버를 세정하는 단계와,
제 2 기판을 상기 제 1 챔버로 도입하는 단계, 및
제 2 실리콘 필름을 상기 제 2 기판 위에 증착하는 단계를 포함하는,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 태양 전지는 단접합 태양 전지를 포함하는,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 태양 전지는 복합 접합 태양 전지를 포함하는,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 세정 가스는 NF₃ 및 N₂O를 포함하며, 상기 NF₃ 대 N₂O의 유동비는 약 4 : 1 내지 약 1 : 1인,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 세정 가스는 NF₃, F₂, SF₆ 및 이들의 조합물로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하는,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 챔버의 온도는 세정 중에 약 175 ℃ 내지 약 225 ℃ 범위인,
태양 전지 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 압력은 약 10 Torr 내지 약 15 Torr 범위인,
태양 전지 제조 방법.
실리콘 증착 챔버 세정 방법으로서,
약 50,000 ㎠ 또는 그보다 큰 면적을 갖는 기판을 수용하도록 구성된 기판 수용면을 가지며 약 10 Torr 또는 그보다 높은 압력으로 유지되는 상기 챔버로 불소 라디칼을 포함하는 세정 가스 플라즈마를 도입하는 단계, 및
실리콘을 제거하도록 상기 불소 라디칼을 상기 챔버 상에 증착된 실리콘과 반응시키는 단계를 포함하는,
실리콘 증착 챔버 세정 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 챔버의 온도는 상기 반응 중에 중에 약 175 ℃ 내지 약 225 ℃ 범위인,
실리콘 증착 챔버 세정 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 압력은 약 10 Torr 내지 약 15 Torr 범위인,
실리콘 증착 챔버 세정 방법.