JP2001308016A - 化学的気相成長装置および方法 - Google Patents
化学的気相成長装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の全面にわたって膜厚および膜質を均一
にして成膜できるようにする。 【解決手段】 高周波電力を印加する電極４の内部に材
料ガスを供給し電極板１２に形成した複数のガス穴１４
より流出させて基板６の表面に成膜する化学的気相成長
装置を構成するに際し、前記電極４の内部に材料ガスを
供給する中央部ガス配管１７，周縁部ガス配管１８と、
その材料ガス供給量を個別に制御する中央部マスフロー
１９，周縁部マスフロー２０とを配置する。これによ
り、材料ガスを電極板１２の全面からほぼ均一に流出さ
せることが可能になり、基板６の全面に材料ガスを均等
に供給できる。
にして成膜できるようにする。 【解決手段】 高周波電力を印加する電極４の内部に材
料ガスを供給し電極板１２に形成した複数のガス穴１４
より流出させて基板６の表面に成膜する化学的気相成長
装置を構成するに際し、前記電極４の内部に材料ガスを
供給する中央部ガス配管１７，周縁部ガス配管１８と、
その材料ガス供給量を個別に制御する中央部マスフロー
１９，周縁部マスフロー２０とを配置する。これによ
り、材料ガスを電極板１２の全面からほぼ均一に流出さ
せることが可能になり、基板６の全面に材料ガスを均等
に供給できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置や半導
体の製造に使用される化学的気相成長装置および方法に
関する。
体の製造に使用される化学的気相成長装置および方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶表示装置や半導体は各方面に
広く利用されるようになってきており、液晶表示装置用
の薄膜トランジスターや半導体の製造に利用される化学
的気相成長法を実施するための成膜装置（以下Ｐ−ＣＶ
Ｄ装置と称する）の進歩は著しい。特に液晶表示装置用
の薄膜トランジスターを製造するＰ−ＣＶＤ装置におい
ては、基板の大面積化に伴い、膜厚や屈折率等の膜質を
基板面内全面で均一成膜させる各種の取り組みがなされ
ている。
広く利用されるようになってきており、液晶表示装置用
の薄膜トランジスターや半導体の製造に利用される化学
的気相成長法を実施するための成膜装置（以下Ｐ−ＣＶ
Ｄ装置と称する）の進歩は著しい。特に液晶表示装置用
の薄膜トランジスターを製造するＰ−ＣＶＤ装置におい
ては、基板の大面積化に伴い、膜厚や屈折率等の膜質を
基板面内全面で均一成膜させる各種の取り組みがなされ
ている。
【０００３】Ｐ−ＣＶＤ装置における成膜を図４を用い
て説明する。ガスボンベ３２からの材料ガスを反応室３
３の電極３４の内部に導入して、拡散板３５に衝突させ
拡散板空間３６全体に拡散させ拡散板３５全面に開けた
複数のガス穴３５ａを通じて流出させ、次に電極板３７
に衝突させ電極板空間３８全体に拡散させ電極板３７全
面に開けた複数のガス穴３７ａから流出させ、基板３９
の表面に材料ガスを供給する。一方では、図示しない排
気手段で排気を行って反応室３３内を調圧し、この状態
で、基板３９を背面側のヒーター４０で加熱するととも
に、電源４１より電極３４に高周波電力を供給して電極
３４と基板３９との間でプラズマを発生させることによ
り、基板３９の表面に成膜する。
て説明する。ガスボンベ３２からの材料ガスを反応室３
３の電極３４の内部に導入して、拡散板３５に衝突させ
拡散板空間３６全体に拡散させ拡散板３５全面に開けた
複数のガス穴３５ａを通じて流出させ、次に電極板３７
に衝突させ電極板空間３８全体に拡散させ電極板３７全
面に開けた複数のガス穴３７ａから流出させ、基板３９
の表面に材料ガスを供給する。一方では、図示しない排
気手段で排気を行って反応室３３内を調圧し、この状態
で、基板３９を背面側のヒーター４０で加熱するととも
に、電源４１より電極３４に高周波電力を供給して電極
３４と基板３９との間でプラズマを発生させることによ
り、基板３９の表面に成膜する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記したＰ
−ＣＶＤ装置の電極３４の成膜部（すなわち電極板３
７）が大きい場合、たとえば表面積が５００mm×５００
mm以上の場合に、基板３９の中央部と周辺部で成膜速度
やウエットエッチング速度等が異なり膜厚や膜質が不均
一になってしまう。
−ＣＶＤ装置の電極３４の成膜部（すなわち電極板３
７）が大きい場合、たとえば表面積が５００mm×５００
mm以上の場合に、基板３９の中央部と周辺部で成膜速度
やウエットエッチング速度等が異なり膜厚や膜質が不均
一になってしまう。
【０００５】これは、材料ガスを均一化するには拡散板
空間３６や電極板空間３８のスペースが大きすぎ、電極
板３７の全面から均一に材料ガスが供給されないからで
ある。この問題を解消するために拡散板３５を多層化し
たり、ガス穴３５ａ，３７ａの配置を変更する試みがな
されたが、まだ十分とはいえない。
空間３６や電極板空間３８のスペースが大きすぎ、電極
板３７の全面から均一に材料ガスが供給されないからで
ある。この問題を解消するために拡散板３５を多層化し
たり、ガス穴３５ａ，３７ａの配置を変更する試みがな
されたが、まだ十分とはいえない。
【０００６】そのために、依然として基板３９の中央部
と周縁部とで膜質に差異が生じてしまう。この膜質の差
異は、例えば液晶表示装置の薄膜トランジスターの場
合、基板３９の中央部と周縁部とで性能が異なり、表示
品位のばらつきが生じる結果となる。
と周縁部とで膜質に差異が生じてしまう。この膜質の差
異は、例えば液晶表示装置の薄膜トランジスターの場
合、基板３９の中央部と周縁部とで性能が異なり、表示
品位のばらつきが生じる結果となる。
【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、基板
の全面に対して材料ガスを均等に供給し、膜厚および膜
質の均一な薄膜を形成することを目的とする。
の全面に対して材料ガスを均等に供給し、膜厚および膜
質の均一な薄膜を形成することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、複数のガス穴を基板対向面に形成した高周
波電力印加電極の内部に材料ガスを供給するに際して、
複数の材料ガス供給系を配置し、各材料ガス供給系の材
料ガス供給量を個別に制御することで、材料ガスを電極
の基板対向面の全面からほぼ均等に流出させ、基板全面
に均一に成膜する。
に本発明は、複数のガス穴を基板対向面に形成した高周
波電力印加電極の内部に材料ガスを供給するに際して、
複数の材料ガス供給系を配置し、各材料ガス供給系の材
料ガス供給量を個別に制御することで、材料ガスを電極
の基板対向面の全面からほぼ均等に流出させ、基板全面
に均一に成膜する。
【０００９】
【発明の実施の形態】請求項１記載の本発明は、高周波
電力を印加する電極の内部に材料ガスを供給しその基板
対向面の全面に形成した複数のガス穴より流出させて基
板表面に成膜する化学的気相成長装置であって、前記電
極の内部に材料ガスを供給する複数の材料ガス供給系
と、各材料ガス供給系の材料ガス供給量を個別に制御す
る材料ガス供給量制御手段とを有したことを特徴とする
化学的気相成長装置である。
電力を印加する電極の内部に材料ガスを供給しその基板
対向面の全面に形成した複数のガス穴より流出させて基
板表面に成膜する化学的気相成長装置であって、前記電
極の内部に材料ガスを供給する複数の材料ガス供給系
と、各材料ガス供給系の材料ガス供給量を個別に制御す
る材料ガス供給量制御手段とを有したことを特徴とする
化学的気相成長装置である。
【００１０】この構成によれば、各材料ガス供給系を電
極内の適当な位置で開口させて設置し、各材料ガス供給
系の材料ガス供給量（流量）を個別に制御することで、
基板対向面の面積の大きい電極であっても材料ガスを全
面からほぼ均一に流出させることが可能であり、基板の
全面に材料ガスを均等に供給して均一に成膜できる。
極内の適当な位置で開口させて設置し、各材料ガス供給
系の材料ガス供給量（流量）を個別に制御することで、
基板対向面の面積の大きい電極であっても材料ガスを全
面からほぼ均一に流出させることが可能であり、基板の
全面に材料ガスを均等に供給して均一に成膜できる。
【００１１】請求項２記載の本発明は、請求項１記載の
構成において、材料ガス供給系が、電極内中央部に材料
ガスを供給する中央部材料ガス供給系と、電極内周縁部
に材料ガスを供給する周縁部材料ガス供給系とであるこ
とを特徴とする化学的気相成長装置である。
構成において、材料ガス供給系が、電極内中央部に材料
ガスを供給する中央部材料ガス供給系と、電極内周縁部
に材料ガスを供給する周縁部材料ガス供給系とであるこ
とを特徴とする化学的気相成長装置である。
【００１２】この構成によれば、材料ガスを電極の基板
対向面の全面から、すなわち中央部と周縁部とにかかわ
らず、ほぼ均一に流出させることができる。請求項３記
載の本発明は、高周波電力を印加する電極の内部に材料
ガスを供給しその基板対向面の全面に形成した複数のガ
ス穴より流出させて基板表面に成膜するに際し、電極内
中央部と電極内周縁部とに供給する材料ガスの供給量を
個別に制御し電極のガス穴から流出する材料ガスの流量
を基板対向面の全面で均一にすることを特徴とする化学
的気相成長方法である。
対向面の全面から、すなわち中央部と周縁部とにかかわ
らず、ほぼ均一に流出させることができる。請求項３記
載の本発明は、高周波電力を印加する電極の内部に材料
ガスを供給しその基板対向面の全面に形成した複数のガ
ス穴より流出させて基板表面に成膜するに際し、電極内
中央部と電極内周縁部とに供給する材料ガスの供給量を
個別に制御し電極のガス穴から流出する材料ガスの流量
を基板対向面の全面で均一にすることを特徴とする化学
的気相成長方法である。
【００１３】この構成によれば、基板の全面に材料ガス
を均等に供給して均一に成膜できる。請求項４記載の本
発明は、請求項３記載の構成において、電極内中央部と
電極内周縁部とに供給する材料ガスの成分比を相違させ
ることを特徴とする化学的気相成長方法である。
を均等に供給して均一に成膜できる。請求項４記載の本
発明は、請求項３記載の構成において、電極内中央部と
電極内周縁部とに供給する材料ガスの成分比を相違させ
ることを特徴とする化学的気相成長方法である。
【００１４】この構成によれば、発生するラジカル等を
そのライフタイムにかかわらず基板表面に均等に存在さ
せることが可能であり、膜厚および膜質をより均一化で
きる。
そのライフタイムにかかわらず基板表面に均等に存在さ
せることが可能であり、膜厚および膜質をより均一化で
きる。
【００１５】請求項５記載の本発明は、成膜対象面の全
面に均等供給された材料ガスにより化学的気相成長法で
成膜され基板中央部から基板周縁部にわたって膜厚およ
び膜質が均一な薄膜を有したことを特徴とするガラス基
板である。
面に均等供給された材料ガスにより化学的気相成長法で
成膜され基板中央部から基板周縁部にわたって膜厚およ
び膜質が均一な薄膜を有したことを特徴とするガラス基
板である。
【００１６】請求項６記載の本発明は、請求項７記載の
ガラス基板を用いて構成されたことを特徴とする液晶表
示装置である。以下、本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
ガラス基板を用いて構成されたことを特徴とする液晶表
示装置である。以下、本発明の実施の形態を図面を参照
しながら説明する。
【００１７】図１は本発明の実施の形態における化学的
気相成長装置の断面図である。反応室１には、材料ガス
を供給する材料ガス供給系２と排ガス系（図示せず）と
が接続されている。反応室１の内部には、外部の電源３
より高周波電力を供給される箱状の電極４が上部に設置
され、この電極４の下方にヒータ５が設置されていて、
電極４に対向するヒータ５の上面にガラス基板などの基
板６が設置されるようになっている。
気相成長装置の断面図である。反応室１には、材料ガス
を供給する材料ガス供給系２と排ガス系（図示せず）と
が接続されている。反応室１の内部には、外部の電源３
より高周波電力を供給される箱状の電極４が上部に設置
され、この電極４の下方にヒータ５が設置されていて、
電極４に対向するヒータ５の上面にガラス基板などの基
板６が設置されるようになっている。
【００１８】電極４の内部は、対向する側壁どうしを連
結して水平方向に設けられた上部拡散板７，下部拡散板
８によって拡散板空間９，１０，電極板空間１１に区分
され、拡散板空間１０，電極板空間１１はさらに、拡散
板８から電極板１２（電極底部）にわたって上下方向に
かつ同心状に設けられた四角枠状の金属遮蔽板１３によ
って中央部拡散板空間１０ａ，周縁部拡散板空間１０
ｂ，１０ｂ，中央部電極板空間１１ａ，周縁部電極板空
間１１ｂ，１１ｂに区分されている。上部拡散板７の周
縁部、下部拡散板８の全面（中央部拡散板空間１０ａで
は周縁部）、電極板１２の全面には複数のガス穴１４が
形成されている。なお、電極４の上部拡散板７，下部拡
散板８，電極板１２，金属支柱１５は電気的に同電位で
あり、電極４は電極外周部及び反応室１の付帯設備と電
気的に切り離されている。
結して水平方向に設けられた上部拡散板７，下部拡散板
８によって拡散板空間９，１０，電極板空間１１に区分
され、拡散板空間１０，電極板空間１１はさらに、拡散
板８から電極板１２（電極底部）にわたって上下方向に
かつ同心状に設けられた四角枠状の金属遮蔽板１３によ
って中央部拡散板空間１０ａ，周縁部拡散板空間１０
ｂ，１０ｂ，中央部電極板空間１１ａ，周縁部電極板空
間１１ｂ，１１ｂに区分されている。上部拡散板７の周
縁部、下部拡散板８の全面（中央部拡散板空間１０ａで
は周縁部）、電極板１２の全面には複数のガス穴１４が
形成されている。なお、電極４の上部拡散板７，下部拡
散板８，電極板１２，金属支柱１５は電気的に同電位で
あり、電極４は電極外周部及び反応室１の付帯設備と電
気的に切り離されている。
【００１９】材料ガス供給系は、材料ガスボンベ１６
と、材料ガスボンベ１６に一端において連通し他端が中
央部拡散板空間１０ａのほぼ中央位置で開口した中央部
ガス配管１７と、材料ガスボンベ１６に一端において連
通し他端が拡散板空間９のほぼ中央位置で開口した周縁
部ガス配管１８と、中央部ガス配管１７，周縁部ガス配
管１８にそれぞれ介装された中央部マスフロー１９，周
縁部２０マスフローとで構成されている。中央部ガス配
管１７，周縁部ガス配管１８による反応室１の貫通部分
は絶縁体２１でシールされている。なお、上部拡散板
７，下部拡散板８，金属遮蔽板１３は材料ガス供給系の
構成要員でもある。
と、材料ガスボンベ１６に一端において連通し他端が中
央部拡散板空間１０ａのほぼ中央位置で開口した中央部
ガス配管１７と、材料ガスボンベ１６に一端において連
通し他端が拡散板空間９のほぼ中央位置で開口した周縁
部ガス配管１８と、中央部ガス配管１７，周縁部ガス配
管１８にそれぞれ介装された中央部マスフロー１９，周
縁部２０マスフローとで構成されている。中央部ガス配
管１７，周縁部ガス配管１８による反応室１の貫通部分
は絶縁体２１でシールされている。なお、上部拡散板
７，下部拡散板８，金属遮蔽板１３は材料ガス供給系の
構成要員でもある。
【００２０】上記構成における作用を説明する。成膜に
際して、反応室１内のヒータ５の上面に基板６を設置
し、反応室１内を排ガス系（図示せず）によって真空排
気し、その後に材料ガス供給系２と排ガス系とによって
所定のガス圧に調整する。
際して、反応室１内のヒータ５の上面に基板６を設置
し、反応室１内を排ガス系（図示せず）によって真空排
気し、その後に材料ガス供給系２と排ガス系とによって
所定のガス圧に調整する。
【００２１】このとき中央部ガス配管１７および周縁部
ガス配管１８を通じて供給する材料ガスは、電極板１２
の各ガス穴１４を通じて電極板１２の全面から均一に流
出するように予め試験的に求めた流量比となるように、
中央部マスフロー１９，周縁部２０マスフローで流量調
整する。
ガス配管１８を通じて供給する材料ガスは、電極板１２
の各ガス穴１４を通じて電極板１２の全面から均一に流
出するように予め試験的に求めた流量比となるように、
中央部マスフロー１９，周縁部２０マスフローで流量調
整する。
【００２２】そして、この状態において、電源３より電
極４に一定の高周波電力を供給し、電極４と基板６との
間でプラズマを発生させる。このようにすることによ
り、中央部ガス配管１７からの材料ガスは下部拡散板８
に吹きつけられ中央部拡散板空間１０ａで拡散し、ガス
穴１４を通じて電極板１２に吹き付けられ中央部電極板
空間１１ａで拡散する。また、周縁部ガス配管１８から
の材料ガスは上部拡散板７に吹きつけられ拡散板空間９
で拡散し、ガス穴１４を通って下部拡散板８に吹き付け
られ周縁部拡散板空間１０ｂで拡散し、次いでガス穴１
４を通って電極板１２に吹き付けられ周縁部電極板空間
１１ｂで拡散する。中央部電極板空間１１ａ，周縁部電
極板空間１１ｂ，１１ｂのそれぞれで拡散した材料ガス
は電極板１２のガス穴１４を通じて均一に外部へ流出し
基板６に向かう。
極４に一定の高周波電力を供給し、電極４と基板６との
間でプラズマを発生させる。このようにすることによ
り、中央部ガス配管１７からの材料ガスは下部拡散板８
に吹きつけられ中央部拡散板空間１０ａで拡散し、ガス
穴１４を通じて電極板１２に吹き付けられ中央部電極板
空間１１ａで拡散する。また、周縁部ガス配管１８から
の材料ガスは上部拡散板７に吹きつけられ拡散板空間９
で拡散し、ガス穴１４を通って下部拡散板８に吹き付け
られ周縁部拡散板空間１０ｂで拡散し、次いでガス穴１
４を通って電極板１２に吹き付けられ周縁部電極板空間
１１ｂで拡散する。中央部電極板空間１１ａ，周縁部電
極板空間１１ｂ，１１ｂのそれぞれで拡散した材料ガス
は電極板１２のガス穴１４を通じて均一に外部へ流出し
基板６に向かう。
【００２３】この基板６に向かって均一に流れる材料ガ
スの分子が電極４と基板６との間でプラズマにより励起
されてイオン化、ラジカル化し、ヒーター５により加熱
された基板６の表面に堆積する。その結果、基板６の全
面に中央部と周縁部とにかかわらず均一に成膜される。
スの分子が電極４と基板６との間でプラズマにより励起
されてイオン化、ラジカル化し、ヒーター５により加熱
された基板６の表面に堆積する。その結果、基板６の全
面に中央部と周縁部とにかかわらず均一に成膜される。
【００２４】なお、図１に仮想線で示したように別途の
材料ガスボンベを設けて、中央部ガス配管１７，周縁部
ガス配管１８を通じて成分比の異なる材料ガスを供給し
て成膜するようにしてもよい。
材料ガスボンベを設けて、中央部ガス配管１７，周縁部
ガス配管１８を通じて成分比の異なる材料ガスを供給し
て成膜するようにしてもよい。
【００２５】また、上記実施の形態では材料ガス供給系
２は中央部ガス配管１７，周縁部ガス配管１８の２系統
とし、各ガス配管に続く流路を電極４内部に遮蔽板１３
によって区分して設けたが、ガス配管の数や位置、電極
４内流路の構成、さらには拡散板の数や位置は適宜に変
更可能である。
２は中央部ガス配管１７，周縁部ガス配管１８の２系統
とし、各ガス配管に続く流路を電極４内部に遮蔽板１３
によって区分して設けたが、ガス配管の数や位置、電極
４内流路の構成、さらには拡散板の数や位置は適宜に変
更可能である。
【００２６】以下、上記したような本発明の化学的気相
成長装置（以下、本発明装置という）および図４に示し
た従来の化学的気相成長装置（以下、従来装置という）
で成膜した時の膜厚および膜質について説明する。
成長装置（以下、本発明装置という）および図４に示し
た従来の化学的気相成長装置（以下、従来装置という）
で成膜した時の膜厚および膜質について説明する。
【００２７】図２は窒化シリコン膜の成膜速度分布を示
す。２２は従来装置で成膜した窒化シリコン膜の成膜速
度分布、２３は本発明装置で成膜した窒化シリコン膜の
成膜速度分布を示す。２４は基板面内での膜厚測定ポイ
ントをそれぞれ示し、基板の対角線にほぼ沿う一端と他
端との間でほぼ等間隔に５ポイント（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ）とっている。
す。２２は従来装置で成膜した窒化シリコン膜の成膜速
度分布、２３は本発明装置で成膜した窒化シリコン膜の
成膜速度分布を示す。２４は基板面内での膜厚測定ポイ
ントをそれぞれ示し、基板の対角線にほぼ沿う一端と他
端との間でほぼ等間隔に５ポイント（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ）とっている。
【００２８】成膜に用いた従来装置，本発明装置の電極
内流路の総断面積、および電極に供給したガスの総流量
は等しい。また単位面積当たりの高周波電力密度はとも
に０．７Ｗ／ｃｍ2 であり、ガス成分比は、従来装置で
はＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：５：３５であり、本発
明装置では電極中央部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：
５：３５、電極周縁部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：
４：３５である。また、電極中央部と電極周縁部の流路
断面積比は１：１である。
内流路の総断面積、および電極に供給したガスの総流量
は等しい。また単位面積当たりの高周波電力密度はとも
に０．７Ｗ／ｃｍ2 であり、ガス成分比は、従来装置で
はＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：５：３５であり、本発
明装置では電極中央部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：
５：３５、電極周縁部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ：Ｎ2 ＝１：
４：３５である。また、電極中央部と電極周縁部の流路
断面積比は１：１である。
【００２９】図２から、本発明装置による窒化シリコン
膜では従来装置による窒化シリコン膜に比べて成膜速度
が基板中央部と基板周縁部で均一化されることがわか
る。成膜速度の基板面内ばらつきを（ＭＡＸ値−ＭＩＮ
値）／（ＭＡＸ値＋ＭＩＮ値）×１００で表わすと、従
来装置による成膜速度分布２２に比べて本発明装置によ
る成膜速度分布２３の方がばらつきが約５％小さい。こ
れは、電極表面の中央部と周縁部とで材料ガス流量が不
均一であった従来の問題点が改善されたことによる。
膜では従来装置による窒化シリコン膜に比べて成膜速度
が基板中央部と基板周縁部で均一化されることがわか
る。成膜速度の基板面内ばらつきを（ＭＡＸ値−ＭＩＮ
値）／（ＭＡＸ値＋ＭＩＮ値）×１００で表わすと、従
来装置による成膜速度分布２２に比べて本発明装置によ
る成膜速度分布２３の方がばらつきが約５％小さい。こ
れは、電極表面の中央部と周縁部とで材料ガス流量が不
均一であった従来の問題点が改善されたことによる。
【００３０】図３は６３バッファードフッ酸（以下６３
ＢＨＦと称する）による窒化シリコン膜のウエットエッ
チング速度分布を示す。２５は従来装置により図２の成
膜速度分布２１で示されるものと同様の条件で成膜した
窒化シリコン膜、２６は本発明装置により図２の成膜速
度分布２２で示されるものと同様の条件で成膜した窒化
シリコン膜、２７は本発明装置により後述する条件で成
膜した窒化シリコン膜、のそれぞれウエットエッチング
速度分布を示す。２８は基板面内でのウエットエッチン
グ速度測定ポイントをそれぞれ示し、基板の対角線にほ
ぼ沿う一端と他端との間でほぼ等間隔に５ポイント
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）とっている。
ＢＨＦと称する）による窒化シリコン膜のウエットエッ
チング速度分布を示す。２５は従来装置により図２の成
膜速度分布２１で示されるものと同様の条件で成膜した
窒化シリコン膜、２６は本発明装置により図２の成膜速
度分布２２で示されるものと同様の条件で成膜した窒化
シリコン膜、２７は本発明装置により後述する条件で成
膜した窒化シリコン膜、のそれぞれウエットエッチング
速度分布を示す。２８は基板面内でのウエットエッチン
グ速度測定ポイントをそれぞれ示し、基板の対角線にほ
ぼ沿う一端と他端との間でほぼ等間隔に５ポイント
（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）とっている。
【００３１】図３において、従来装置による窒化シリコ
ン膜のウエットエッチング速度分布２５を見ると、基板
中央部に比べて基板周縁部のウエットエッチング速度が
高い。これは、電極表面の中央部と周縁部とで材料ガス
流量が不均一になり、基板の中央部と周縁部とで膜質が
異なってしまう、という従来の問題点に起因する。
ン膜のウエットエッチング速度分布２５を見ると、基板
中央部に比べて基板周縁部のウエットエッチング速度が
高い。これは、電極表面の中央部と周縁部とで材料ガス
流量が不均一になり、基板の中央部と周縁部とで膜質が
異なってしまう、という従来の問題点に起因する。
【００３２】一方、本発明装置による窒化シリコン膜の
ウエットエッチング速度分布２６では、基板周縁部のウ
エットエッチング速度が、従来装置による窒化シリコン
膜のウエットエッチング速度分布２５のものより低くな
っている。ウエットエッチング速度の基板面内ばらつき
を（ＭＡＸ値−ＭＩＮ値）／（ＭＡＸ値＋ＭＩＮ値）×
１００で表すと、従来装置による窒化シリコン膜のウエ
ットエッチング速度分布２５に比べて、本発明装置によ
る窒化シリコン膜のウエットエッチング速度分布２６の
方が約１０％小さい。しかし、ウエットエッチング速度
分布２６においても、基板周縁部と基板中央部とでウエ
ットエッチング速度を実質上完全まで等しくすることは
できていない。これは、プラズマにより発生するラジカ
ルの中でＳｉＨ３結合のラジカルのライフタイムが長
く、基板中央部で発生したＳｉＨ３が基板周縁部まで到
達してしまい、ガス比が変化するためである。
ウエットエッチング速度分布２６では、基板周縁部のウ
エットエッチング速度が、従来装置による窒化シリコン
膜のウエットエッチング速度分布２５のものより低くな
っている。ウエットエッチング速度の基板面内ばらつき
を（ＭＡＸ値−ＭＩＮ値）／（ＭＡＸ値＋ＭＩＮ値）×
１００で表すと、従来装置による窒化シリコン膜のウエ
ットエッチング速度分布２５に比べて、本発明装置によ
る窒化シリコン膜のウエットエッチング速度分布２６の
方が約１０％小さい。しかし、ウエットエッチング速度
分布２６においても、基板周縁部と基板中央部とでウエ
ットエッチング速度を実質上完全まで等しくすることは
できていない。これは、プラズマにより発生するラジカ
ルの中でＳｉＨ３結合のラジカルのライフタイムが長
く、基板中央部で発生したＳｉＨ３が基板周縁部まで到
達してしまい、ガス比が変化するためである。
【００３３】この点を考慮したのが、ウエットエッチン
グ速度分布２７で示される窒化シリコン膜であり、供給
した材料ガスの成分比は、電極中央部でＳｉＨ4 ：ＮＨ
3 ＝１：４、電極周縁部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ＝１：３．
５である。その結果、基板中央部と基板周縁部とにおけ
るウエットエッチング速度の差は大幅に改善され、ウエ
ットエッチング速度ばらつきも、ウエットエッチング速
度分布２５で示される窒化シリコン膜に比べて１５％、
ウエットエッチング速度分布２６で示される窒化シリコ
ン膜に比べて５％改善された。この結果は、材料ガスの
成分比を変えることで、発生するラジカル等のライフタ
イムにかかわらず、基板の中央部から周縁部にわたって
膜厚および膜質をさらに均一化できることを示してい
る。
グ速度分布２７で示される窒化シリコン膜であり、供給
した材料ガスの成分比は、電極中央部でＳｉＨ4 ：ＮＨ
3 ＝１：４、電極周縁部でＳｉＨ4 ：ＮＨ3 ＝１：３．
５である。その結果、基板中央部と基板周縁部とにおけ
るウエットエッチング速度の差は大幅に改善され、ウエ
ットエッチング速度ばらつきも、ウエットエッチング速
度分布２５で示される窒化シリコン膜に比べて１５％、
ウエットエッチング速度分布２６で示される窒化シリコ
ン膜に比べて５％改善された。この結果は、材料ガスの
成分比を変えることで、発生するラジカル等のライフタ
イムにかかわらず、基板の中央部から周縁部にわたって
膜厚および膜質をさらに均一化できることを示してい
る。
【００３４】
【発明の効果】以上のように、本発明の化学的気相成長
装置によれば、ガス穴を形成した電極の内部に材料ガス
を供給する複数の材料ガス供給系と、各材料ガス供給系
の材料ガス供給量を個別に制御するガス供給量制御手段
とを備えているので、基板対向面の面積の大きい電極で
あっても流出する材料ガスの流量を全面で均一にするこ
とができ、電極に対応する大きい基板に対しても全面に
わたって膜厚および膜質を均一にして成膜できる。した
がって、液晶表示装置用の薄膜トランジスターや半導体
の製造に非常に有用である。
装置によれば、ガス穴を形成した電極の内部に材料ガス
を供給する複数の材料ガス供給系と、各材料ガス供給系
の材料ガス供給量を個別に制御するガス供給量制御手段
とを備えているので、基板対向面の面積の大きい電極で
あっても流出する材料ガスの流量を全面で均一にするこ
とができ、電極に対応する大きい基板に対しても全面に
わたって膜厚および膜質を均一にして成膜できる。した
がって、液晶表示装置用の薄膜トランジスターや半導体
の製造に非常に有用である。
【００３５】また本発明の化学的気相成長方法によれ
ば、ガス穴を形成した電極の内部に材料ガスを供給する
際に、電極内中央部と電極内周縁部とに供給する材料ガ
スの供給量を個別に制御して電極から流出する材料ガス
の流量を基板対向面の全面で均一にするようにしたの
で、基板表面に材料ガスを均等に供給することができ、
基板の全面にわたって膜厚および膜質を均一にして成膜
できる。
ば、ガス穴を形成した電極の内部に材料ガスを供給する
際に、電極内中央部と電極内周縁部とに供給する材料ガ
スの供給量を個別に制御して電極から流出する材料ガス
の流量を基板対向面の全面で均一にするようにしたの
で、基板表面に材料ガスを均等に供給することができ、
基板の全面にわたって膜厚および膜質を均一にして成膜
できる。
【００３６】このとき、電極内中央部と電極内周縁部と
に供給する材料ガスの成分比を相違させることで、発生
するラジカル等をそのライフタイムにかかわらず基板表
面に均等に存在させることが可能になり、膜厚および膜
質をより均一化できる。
に供給する材料ガスの成分比を相違させることで、発生
するラジカル等をそのライフタイムにかかわらず基板表
面に均等に存在させることが可能になり、膜厚および膜
質をより均一化できる。
【図１】本発明の実施の形態における化学的気相成長装
置の概略構成を示した断面図
置の概略構成を示した断面図
【図２】図１に示した化学的気相成長装置および従来の
化学的気相成長装置で窒化シリコン膜を成膜した時の成
膜速度分布図
化学的気相成長装置で窒化シリコン膜を成膜した時の成
膜速度分布図
【図３】図１に示した化学的気相成長装置および従来の
化学的気相成長装置で成膜した窒化シリコン膜をウエッ
トエッチングした時のウエットエッチング速度分布図
化学的気相成長装置で成膜した窒化シリコン膜をウエッ
トエッチングした時のウエットエッチング速度分布図
【図４】従来の化学的気相成長装置の概略構成を示した
断面図
断面図
１ 反応室 ３ 電源 ４ 電極 ６ 基板 12 電極板 14 ガス穴 16 材料ガスボンベ 17 中央部ガス配管 18 周縁部ガス配管 19 中央部マスフロー 20 周縁部マスフロー
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H090 HB03X HB04X HC03 HC12 HC13 HD01 HD03 JA06 JB02 JB06 JC07 JC09 JD04 2H092 JA28 KA01 KA07 MA03 MA07 MA18 MA35 4K030 AA06 AA13 AA18 BA40 CA06 EA03 EA06 FA03 LA15 5F045 AA08 AB33 AF07 BB02 CA15 DP03 DQ10 EE02 EE12 EF05 EF09 EF14 EH04 EH05 EH13
Claims (6)
- 【請求項１】 高周波電力を印加する電極の内部に材料
ガスを供給しその基板対向面の全面に形成した複数のガ
ス穴より流出させて基板表面に成膜する化学的気相成長
装置であって、 前記電極の内部に材料ガスを供給する複数の材料ガス供
給系と、 各材料ガス供給系の材料ガス供給量を個別に制御するガ
ス供給量制御手段とを有したことを特徴とする化学的気
相成長装置。 - 【請求項２】 材料ガス供給系が、電極内中央部に材料
ガスを供給する中央部材料ガス供給系と、電極内周縁部
に材料ガスを供給する周縁部材料ガス供給系とであるこ
とを特徴とする請求項１記載の化学的気相成長装置。 - 【請求項３】 高周波電力を印加する電極の内部に材料
ガスを供給しその基板対向面の全面に形成した複数のガ
ス穴より流出させて基板表面に成膜するに際し、 電極内中央部と電極内周縁部とに供給する材料ガスの供
給量を個別に制御し電極のガス穴から流出する材料ガス
の流量を基板対向面の全面で均一にすることを特徴とす
る化学的気相成長方法。 - 【請求項４】 電極内中央部と電極内周縁部とに供給す
る材料ガスの成分比を相違させることを特徴とする請求
項３記載の化学的気相成長方法。 - 【請求項５】 成膜対象面の全面に均等供給された材料
ガスにより化学的気相成長法で成膜され基板中央部から
基板周縁部にわたって膜厚および膜質が均一な薄膜を有
したことを特徴とするガラス基板。 - 【請求項６】 請求項５記載のガラス基板を用いて構成
されたことを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121860A JP2001308016A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 化学的気相成長装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000121860A JP2001308016A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 化学的気相成長装置および方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308016A true JP2001308016A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18632420
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000121860A Pending JP2001308016A (ja) | 2000-04-24 | 2000-04-24 | 化学的気相成長装置および方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001308016A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502917A (ja) * | 2003-08-21 | 2007-02-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 調整可能な光学的性質およびエッチング特性を有する材料を堆積させる方法と装置。 |
| JP2013159798A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマｃｖｄ装置 |
-
2000
- 2000-04-24 JP JP2000121860A patent/JP2001308016A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007502917A (ja) * | 2003-08-21 | 2007-02-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 調整可能な光学的性質およびエッチング特性を有する材料を堆積させる方法と装置。 |
| JP4903567B2 (ja) * | 2003-08-21 | 2012-03-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 調整可能な光学的性質およびエッチング特性を有する材料を堆積させる方法と装置。 |
| JP2013159798A (ja) * | 2012-02-02 | 2013-08-19 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマｃｖｄ装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20061109 |