JP2002020872A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JP2002020872A JP2002020872A JP2000240427A JP2000240427A JP2002020872A JP 2002020872 A JP2002020872 A JP 2002020872A JP 2000240427 A JP2000240427 A JP 2000240427A JP 2000240427 A JP2000240427 A JP 2000240427A JP 2002020872 A JP2002020872 A JP 2002020872A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）用の絶縁膜装置
として、活性層表面へのダメージ低減を図ると同時に均
一性向上を図る。 【構成】 ライン状高密度プラズマ発生部を用いたリモ
ートプラズマＣＶＤ装置であって、高密度プラズマ発生
部と、基板直上の成膜原料ガス供給部と、それに隣接す
る排気口と、基板支持台で主要部が構成される。またこ
の高密度プラズマ部を複数の並べることにより異なる薄
膜を連続的に成膜する。
として、活性層表面へのダメージ低減を図ると同時に均
一性向上を図る。 【構成】 ライン状高密度プラズマ発生部を用いたリモ
ートプラズマＣＶＤ装置であって、高密度プラズマ発生
部と、基板直上の成膜原料ガス供給部と、それに隣接す
る排気口と、基板支持台で主要部が構成される。またこ
の高密度プラズマ部を複数の並べることにより異なる薄
膜を連続的に成膜する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】ダメージの少ない薄膜が形成で
き、薄膜トランジスタ特に低温ポリシリコンＴＦＴへの
応用が、液晶パネル、イメージセンサーへの応用が期待
できる。
き、薄膜トランジスタ特に低温ポリシリコンＴＦＴへの
応用が、液晶パネル、イメージセンサーへの応用が期待
できる。
【０００２】
【従来の技術】近年、低温ポリシリコンＴＦＴを用い液
晶パネルにドライバをモノリシック化したパネルが実用
化されてきた。このような低温ポリシリコンＴＦＴはガ
ラスの耐熱温度６００℃以下で高品質のポリシリコン
膜、ゲート絶縁膜及びその界面を形成することが必要と
なる。しかし、６００℃以下で高品質のゲート絶縁膜を
形成することは困難で、現状シランと亜酸化窒素、ある
いはＴＥＯＳと酸素ガスをプラズマＣＶＤを用いて分解
する方法が使われているが、成膜したＳｉＯ２中にＯＨ
基を多く含み、耐圧、信頼性等に課題がある。またこの
ようなＣＶＤは汎用の平行平板のプラズマＣＶＤが用い
られるため、基板表面へのプラズマダメージ低減及び、
膜の均一性向上が大きな課題となる。基板表面へのダメ
ージ低減はトップゲートがよく用いられる低温ポリシリ
コンで特に重要であり、ダメージによる界面準位の増加
はＴＦＴ特性の及び信頼性低下につながるためプラズマ
ダメージ低減は必須である。また膜の均一性向上はアモ
ルファスシリコンＴＦＴパネルの大型化と共にプロセス
に用いるガラス基板のサイズも大型化しつつあり、面内
の膜の均一性を保つのが困難となってきている。平行平
板のプラズマＣＶＤに対し、成膜した薄膜の均一性はプ
ラズマの均一性、ガスの流れの均一性が大きな要因であ
るが、基板の大型化とともに、２次元面内で均一なプラ
ズマを得るのは難しく、またガスの流れも、排気が基板
周辺からのみに限定されるため、基板中央と周辺で流れ
が異なる。
晶パネルにドライバをモノリシック化したパネルが実用
化されてきた。このような低温ポリシリコンＴＦＴはガ
ラスの耐熱温度６００℃以下で高品質のポリシリコン
膜、ゲート絶縁膜及びその界面を形成することが必要と
なる。しかし、６００℃以下で高品質のゲート絶縁膜を
形成することは困難で、現状シランと亜酸化窒素、ある
いはＴＥＯＳと酸素ガスをプラズマＣＶＤを用いて分解
する方法が使われているが、成膜したＳｉＯ２中にＯＨ
基を多く含み、耐圧、信頼性等に課題がある。またこの
ようなＣＶＤは汎用の平行平板のプラズマＣＶＤが用い
られるため、基板表面へのプラズマダメージ低減及び、
膜の均一性向上が大きな課題となる。基板表面へのダメ
ージ低減はトップゲートがよく用いられる低温ポリシリ
コンで特に重要であり、ダメージによる界面準位の増加
はＴＦＴ特性の及び信頼性低下につながるためプラズマ
ダメージ低減は必須である。また膜の均一性向上はアモ
ルファスシリコンＴＦＴパネルの大型化と共にプロセス
に用いるガラス基板のサイズも大型化しつつあり、面内
の膜の均一性を保つのが困難となってきている。平行平
板のプラズマＣＶＤに対し、成膜した薄膜の均一性はプ
ラズマの均一性、ガスの流れの均一性が大きな要因であ
るが、基板の大型化とともに、２次元面内で均一なプラ
ズマを得るのは難しく、またガスの流れも、排気が基板
周辺からのみに限定されるため、基板中央と周辺で流れ
が異なる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題としては、半導体膜、絶縁膜形成に対し、６０
０℃以下の低温で良質の膜を形成すること、プラズマダ
メージを低減し、ＴＦＴの特性、信頼性向上を図るこ
と、大面積基板に対して均一性のよい薄膜を形成するこ
とであり、本発明はそのような薄膜の成膜装置を提供す
るものである。
する課題としては、半導体膜、絶縁膜形成に対し、６０
０℃以下の低温で良質の膜を形成すること、プラズマダ
メージを低減し、ＴＦＴの特性、信頼性向上を図るこ
と、大面積基板に対して均一性のよい薄膜を形成するこ
とであり、本発明はそのような薄膜の成膜装置を提供す
るものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】基板直上から成膜原料と
なる反応性ガスを供給し、プラズマ発生部により励起さ
れた励起ガスを用いて反応性ガスを分解し所望の薄膜を
基板上に形成する。このときプラズマ源、ガス導入部、
排気部をライン状に形成し、その下を基板を移動させる
ことにより、均一な成膜を実現する。また、ライン状の
プラズマ源を用いることにより、処理時間が長くなる欠
点を補うため、プラズマを高密度化し、実質の成膜速
度を向上させる。ライン状のプラズマ発生部、ガス導
入部、排気部からなる過程と、プラズマ源からなるプラ
ズマユニットを複数個配置し、成膜速度を向上させる。
このとき、ガスの流れを一定にするため、反応チャンバ
内に不活性ガスを導入に複数個のプラズマユニット間の
干渉を無くす。またこのような複数個のプラズマユニッ
トにより異なる性質の薄膜を連続して成膜することによ
り、良質な膜質あるいは界面を持つ薄膜が形成できる。
なる反応性ガスを供給し、プラズマ発生部により励起さ
れた励起ガスを用いて反応性ガスを分解し所望の薄膜を
基板上に形成する。このときプラズマ源、ガス導入部、
排気部をライン状に形成し、その下を基板を移動させる
ことにより、均一な成膜を実現する。また、ライン状の
プラズマ源を用いることにより、処理時間が長くなる欠
点を補うため、プラズマを高密度化し、実質の成膜速
度を向上させる。ライン状のプラズマ発生部、ガス導
入部、排気部からなる過程と、プラズマ源からなるプラ
ズマユニットを複数個配置し、成膜速度を向上させる。
このとき、ガスの流れを一定にするため、反応チャンバ
内に不活性ガスを導入に複数個のプラズマユニット間の
干渉を無くす。またこのような複数個のプラズマユニッ
トにより異なる性質の薄膜を連続して成膜することによ
り、良質な膜質あるいは界面を持つ薄膜が形成できる。
【０００５】
【作用】プラズマ源が基板から離れることにより、イオ
ンが基板に到達する確率は低くなり、イオンダメージが
低減できる。また、プラズマ発生部、ガス導入部、排気
部をライン状にすることにより、プラズマ、ガスの流れ
を均一にすることができ、成膜した薄膜の均一化を図る
ことができる。プラズマユニットを複数個配置し、同種
の薄膜を形成することにより成膜速度の向上が図れ、異
なる種類の膜を成膜する場合、清浄な表面、界面を容易
にえること可能となる。
ンが基板に到達する確率は低くなり、イオンダメージが
低減できる。また、プラズマ発生部、ガス導入部、排気
部をライン状にすることにより、プラズマ、ガスの流れ
を均一にすることができ、成膜した薄膜の均一化を図る
ことができる。プラズマユニットを複数個配置し、同種
の薄膜を形成することにより成膜速度の向上が図れ、異
なる種類の膜を成膜する場合、清浄な表面、界面を容易
にえること可能となる。
【０００６】
【実施例】図１は本発明の装置の断面を示す図である。
薄膜形成装置は励起ガス導入部１０５、プラズマ発生部
１０６、反応ガス導入部１０１、排気部１０２からな
る、プラズマユニット１００とガラス基板１２１を一方
向に移動させるステージ１２２を入れた反応チャンバ１
２０からなり、反応チャンバには反応部のガスの流れを
調整するための、不活性ガスの導入部１０３がある。プ
ラズマ発生部１０６はループ型アンテナ１０４から高周
波を放出し、低圧ガスを電離してプラズマを発生させ
る。反応ガスは基板近くより、基板に向けて供給され、
プラズマより供給されたラジカルと反応して基板上に膜
が形成される。反応後のガスは基板近くより排気され
る。この励起ガス導入部１０５、プラズマ発生部１０
６、反応ガス導入部１０１、排気部１０２及び不活性ガ
スは紙面と垂直方向にライン状に形成されライン状のプ
ラズマユニットを構成する。
薄膜形成装置は励起ガス導入部１０５、プラズマ発生部
１０６、反応ガス導入部１０１、排気部１０２からな
る、プラズマユニット１００とガラス基板１２１を一方
向に移動させるステージ１２２を入れた反応チャンバ１
２０からなり、反応チャンバには反応部のガスの流れを
調整するための、不活性ガスの導入部１０３がある。プ
ラズマ発生部１０６はループ型アンテナ１０４から高周
波を放出し、低圧ガスを電離してプラズマを発生させ
る。反応ガスは基板近くより、基板に向けて供給され、
プラズマより供給されたラジカルと反応して基板上に膜
が形成される。反応後のガスは基板近くより排気され
る。この励起ガス導入部１０５、プラズマ発生部１０
６、反応ガス導入部１０１、排気部１０２及び不活性ガ
スは紙面と垂直方向にライン状に形成されライン状のプ
ラズマユニットを構成する。
【０００７】以下ＳｉＯ２の薄膜形成を例にとりながら
説明する。プラズマ形成のための励起ガスは励起ガス導
入口１０５から導入される。本実施例では酸素（Ｏ２）
５０％、ヘリウム（Ｈｅ）５０％の混合ガスを用い、供
給量は２００ｓｃｃｍであった。ガス圧力は１００ｍＴ
ｏｒｒになるように排気コンダクタンスを調整した。プ
ラズマ１０６は、ループ状アンテナ１０４より供給され
た高周波エネルギーにより形成される。本実施例では２
０〜１００ＭＨｚの高周波電磁波を用いた。投入電力は
１〜５ｋＷであった。このプラズマ発生部から７５ｃｍ
〜１００ｃｍ離れた位置に基板が設置されている。、反
応ガスがガス導入口１０１より供給される。本実施例で
はＨｅ（ヘリウム希釈）のＳｉＨ４（シラン）ガスを用
いた。希釈率は１０％で流量は１０〜５０ｓｃｃｍで行
った。導入した反応ガスが、試料基板１２１上で、プラ
ズマ発生部で励起された酸素もしくはヘリウムの活性種
により分解、反応し成膜が進む。基板にはコーニング社
製７０５９ガラスを用い、基板温度は４００℃とした。
この時のＳｉＯ２の成膜速度は５０ｎｍ／ｍｉｎであっ
た。加熱は基板ステージ１２２に埋め込まれたヒータを
用いて行った。反応後のガスは排気部１０２より排気さ
れる。反応生成系の不要物を速やかに取り去ることは二
次物質の生成を防ぎ、目的対象物を高品位にするために
極めて重要である。このとき反応部以外への排ガスの拡
散を抑えるため、基板付近にＨｅ（ヘリウム）ガスを一
定量不活性ガス導入部１０３より流した。これらの排気
ガスはポンプ１１０により排出される。
説明する。プラズマ形成のための励起ガスは励起ガス導
入口１０５から導入される。本実施例では酸素（Ｏ２）
５０％、ヘリウム（Ｈｅ）５０％の混合ガスを用い、供
給量は２００ｓｃｃｍであった。ガス圧力は１００ｍＴ
ｏｒｒになるように排気コンダクタンスを調整した。プ
ラズマ１０６は、ループ状アンテナ１０４より供給され
た高周波エネルギーにより形成される。本実施例では２
０〜１００ＭＨｚの高周波電磁波を用いた。投入電力は
１〜５ｋＷであった。このプラズマ発生部から７５ｃｍ
〜１００ｃｍ離れた位置に基板が設置されている。、反
応ガスがガス導入口１０１より供給される。本実施例で
はＨｅ（ヘリウム希釈）のＳｉＨ４（シラン）ガスを用
いた。希釈率は１０％で流量は１０〜５０ｓｃｃｍで行
った。導入した反応ガスが、試料基板１２１上で、プラ
ズマ発生部で励起された酸素もしくはヘリウムの活性種
により分解、反応し成膜が進む。基板にはコーニング社
製７０５９ガラスを用い、基板温度は４００℃とした。
この時のＳｉＯ２の成膜速度は５０ｎｍ／ｍｉｎであっ
た。加熱は基板ステージ１２２に埋め込まれたヒータを
用いて行った。反応後のガスは排気部１０２より排気さ
れる。反応生成系の不要物を速やかに取り去ることは二
次物質の生成を防ぎ、目的対象物を高品位にするために
極めて重要である。このとき反応部以外への排ガスの拡
散を抑えるため、基板付近にＨｅ（ヘリウム）ガスを一
定量不活性ガス導入部１０３より流した。これらの排気
ガスはポンプ１１０により排出される。
【０００８】図２は複数のプラズマユニットを備えた場
合の構成図である。プラズマユニットＩ２００とプラズ
マユニットＩＩ２１０を同じ薄膜を成膜する場合成膜速
度を２倍に速くすることが可能となる。また異なる薄膜
を積層することも可能である。この例としてポリシリコ
ンＴＦＴ用の絶縁膜としてＳｉＯ２（シリコン酸化膜）
とＳｉＮ（シリコン窒化膜）の積層膜を形成例を用いて
説明する。ポリシリコンＴＦＴを作製する場合、チャネ
ルとなるポリシリコンに対するダメージをいかに低減す
るかがポイントとなる。ゲート絶縁膜がポリシリコン膜
と接する部分において、上記プラズマユニットＩ２００
を用いて極力ダメージを抑え、シリコン酸化膜の成膜を
行った。このときプラズマパワーは１〜５ｋＷを印加し
たが、プラズマは発生部に集中しており、イオンダメー
ジの低減が図れた。基板がプラズマユニットＩ２００の
直下を基板２２２が移動することにより初期の１０ｎｍ
〜３０ｎｍのＳｉＯ２を成膜する。その後基板２２２は
プラズマユニット２の下へ移動する。プラズマユニット
ＩＩ２１０ではＮＨ３、もしくはＮ２をプラズマ発生部
２１６で励起し反応部に送り込む。反応部では反応ガス
として導入されたＳｉＨ４と混合され、分解反応により
ＳｉＮがＳｉＯ２上に積層される。このように基板の１
回のスキャンで容易に多層膜を形成することができる。
このように複数のプラズマユニットに異なる薄膜を形成
する場合、反応ガスを分離するため、不活性ガスを反応
部周辺に導入し圧力差をつけることが非常に重要とな
る。ここでは不活性ガス導入部２０３ ２１３ よりＨ
ｅガスを反応部に向け１００ｓｃｃｍから５００ｓｃｃ
ｍ流すことにより矢印のようなガスの流れを作ってい
る。
合の構成図である。プラズマユニットＩ２００とプラズ
マユニットＩＩ２１０を同じ薄膜を成膜する場合成膜速
度を２倍に速くすることが可能となる。また異なる薄膜
を積層することも可能である。この例としてポリシリコ
ンＴＦＴ用の絶縁膜としてＳｉＯ２（シリコン酸化膜）
とＳｉＮ（シリコン窒化膜）の積層膜を形成例を用いて
説明する。ポリシリコンＴＦＴを作製する場合、チャネ
ルとなるポリシリコンに対するダメージをいかに低減す
るかがポイントとなる。ゲート絶縁膜がポリシリコン膜
と接する部分において、上記プラズマユニットＩ２００
を用いて極力ダメージを抑え、シリコン酸化膜の成膜を
行った。このときプラズマパワーは１〜５ｋＷを印加し
たが、プラズマは発生部に集中しており、イオンダメー
ジの低減が図れた。基板がプラズマユニットＩ２００の
直下を基板２２２が移動することにより初期の１０ｎｍ
〜３０ｎｍのＳｉＯ２を成膜する。その後基板２２２は
プラズマユニット２の下へ移動する。プラズマユニット
ＩＩ２１０ではＮＨ３、もしくはＮ２をプラズマ発生部
２１６で励起し反応部に送り込む。反応部では反応ガス
として導入されたＳｉＨ４と混合され、分解反応により
ＳｉＮがＳｉＯ２上に積層される。このように基板の１
回のスキャンで容易に多層膜を形成することができる。
このように複数のプラズマユニットに異なる薄膜を形成
する場合、反応ガスを分離するため、不活性ガスを反応
部周辺に導入し圧力差をつけることが非常に重要とな
る。ここでは不活性ガス導入部２０３ ２１３ よりＨ
ｅガスを反応部に向け１００ｓｃｃｍから５００ｓｃｃ
ｍ流すことにより矢印のようなガスの流れを作ってい
る。
【０００９】
【発明の効果】本発明は、６００℃以下の低温で大面積
基板上に良質で均一な絶縁膜の形成を可能し、液晶表示
装置用薄膜トランジスターの性能、信頼性の向上をもた
らすものである。また本発明を用いることにより、シリ
コンに限らず他の半導体薄膜や誘電体薄膜の特性の向上
を図ることが期待できる。
基板上に良質で均一な絶縁膜の形成を可能し、液晶表示
装置用薄膜トランジスターの性能、信頼性の向上をもた
らすものである。また本発明を用いることにより、シリ
コンに限らず他の半導体薄膜や誘電体薄膜の特性の向上
を図ることが期待できる。
【０００１０】
【図１】薄膜形成装置の断面構造図である。
【図２】プラズマヘッドをマルチにした場合の実施例
１００，２００，２１０…ユニットユニット １０６，２０６，２１６…プラズマ発生部 １０４…ループアンテナ １０５，２０５，２１５…励起ガス導入部 １０１，２０１，２１１…反応ガス導入部 １２０，２２０…反応チャンバー １２１，２２１…ガラス基板 １２２，２２２…基板ステージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA13 AA14 AA18 BA29 BA40 BA44 CA06 EA03 FA04 KA02 KA30 LA11 5F045 AA08 AB32 AB33 AC01 AC11 AC12 AC15 AC17 AD07 AD08 AD09 AE17 AE19 BB07 BB16 CA15 DC51 DP03 DP27 EH11 EH18 5F058 BC02 BD01 BD04 BD10 BF07 BF23 BF29 BF30
Claims (5)
- 【請求項１】プラズマ発生部と該プラズマ発生部と一定
の距離を隔てて設置された基板と該プラズマ発生部と該
基板の間に設置された反応性気体の導入口と該基板付近
に設置された反応後のガスを排出する排気部とを備え、
該プラズマ発生部、該反応性気体導入部及び該排気部が
ライン状に形成されたライン状の成膜部と該ライン状の
成膜部と直交する方向に一定の速度で基板を移動させる
移動ステージにより構成される薄膜形成装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の薄膜形成装置において前
記ライン状プラズマ発生部、反応性気体の導入部及び排
気部によって構成されるライン状成膜部が複数個配置さ
れてなることを特長とする薄膜形成装置 - 【請求項３】請求項２に記載の薄膜形成装置において、
少なくとも複数のライン状成膜部のうち１つは他のライ
ン状成膜部と異なる反応性気体を流すことを特長とする
薄膜形成装置。 - 【請求項４】請求項第１項ならびに第２項記載の薄膜形
成装置において、ライン状成膜部以外の場所において、
不活性ガスを反応チャンバ内に導入する機構を備えてな
ることを特長とする薄膜形成装置。 - 【請求項５】請求項第１項、第２項記載の薄膜形成装置
において、該プラズマ発生部は５０ＭＨｚ以上の高周波
により励起させる高密度プラズマであることを特長とす
る。薄膜形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240427A JP2002020872A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | 薄膜形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000240427A JP2002020872A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | 薄膜形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002020872A true JP2002020872A (ja) | 2002-01-23 |
Family
ID=18731788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000240427A Pending JP2002020872A (ja) | 2000-07-03 | 2000-07-03 | 薄膜形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002020872A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009235504A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 窒化珪素膜の成膜方法、ガスバリアフィルムの製造方法、および、ガスバリアフィルム |
-
2000
- 2000-07-03 JP JP2000240427A patent/JP2002020872A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009235504A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Fujifilm Corp | 窒化珪素膜の成膜方法、ガスバリアフィルムの製造方法、および、ガスバリアフィルム |
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