JP2009141116A - 成膜装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバ12内に配置され、基板11を載置する基板ホルダ16と、基板ホルダ16に対向配置され、成膜材料ガスをチャンバ12内に導入するシャワープレート31と、を備え、シャワープレート31に交流電圧を印加して、チャンバ12内に導入された成膜材料ガスをプラズマ化し、基板11に成膜処理を行う成膜装置10において、シャワープレート31における基板ホルダ16側に、複数の金属メッシュ板30が積層配置されている。
【選択図】図1
Description
電極フランジ104の外側には、成膜ガス供給部121が設けられている。成膜ガス供給部121から供給された成膜ガスは、電極フランジ104とシャワープレート107との間に形成された空間部124に供給される。また、成膜ガスは、シャワープレート107に形成された放出口111から基板ホルダ106に向かって供給される。さらに、電極フランジ104にはRF電源(高周波電源)109が接続されている。なお、電極フランジ104およびシャワープレート107は、ともに導電材で形成されている。
基板110は、基板ホルダ106に内蔵されたヒータ112により予め所定温度に加熱されており、プラズマ化した成膜ガスが基板110表面に到達すると、加熱によって成膜ガスが反応し、基板110表面に反応生成物が堆積する。例えば、成膜ガスがケイ素含有ガスと希釈ガスとを有する場合には、反応生成物として多量の水素を含有したシリコンが堆積し、基板110表面にアモルファスシリコン膜が形成される。
請求項1に記載した発明によれば、金属製メッシュ板を複数枚積層することで、プラズマが局在化可能な容積を大きくすることができる。これにより、金属製メッシュ板内にプラズマを閉じ込めることが可能になり、シャワーヘッドから導入された成膜材料ガスの分解効率を向上させることができ、成膜速度を速くすることができる効果がある。また、金属製メッシュ板内にプラズマを閉じ込めることにより、金属メッシュ板付近で電流が多く消費される。したがって、基板表面付近においてシース領域が狭くなるため、基板に入射するイオンのエネルギが小さくなり、薄膜へのダメージを低減することができる。したがって、安定した良質の薄膜を形成することができる効果がある。
請求項2に記載した発明によれば、メッシュ線径を0.5mm以上2.0mm以下で構成することで、メッシュ線の導電率および印加電圧の周波数から算出される表皮深さを確保することができるとともに、成膜時に生じる輻射熱の熱負荷による素材の塑性変形に耐え得ることができる効果がある。また、金属メッシュ板の積層方向のメッシュ間隙を2.0mm以上10.0mm以下で構成することで、プラズマが局在化できる容積を十分確保することができ、プラズマを効率よく金属メッシュ板内に閉じ込めることができる効果がある。
請求項3に記載した発明によれば、プラズマが局在化できる容積を十分確保することができるため、成膜時に発生したプラズマを効率よく金属メッシュ板内に閉じ込めることができ、成膜速度や結晶面方位を最適化することができる効果がある。
請求項4に記載した発明によれば、金属メッシュ板内にプラズマが入り込み易くなるため、プラズマを効率よく金属メッシュ板内に閉じ込めることができる効果がある。
本発明の実施形態に係る成膜装置について、図1〜図3に基づいて説明する。
図1は成膜装置の概略構成図である。図1に示すように、成膜装置10は、太陽電池や液晶ディスプレイ(LCD)などのデバイスに用いられているアモルファスシリコン(a−Si)薄膜あるいは微結晶シリコン薄膜の形成に用いるプラズマCVD装置である。成膜装置10は、上部が開放された箱型形状の真空チャンバ12を有している。真空チャンバ12は導電材で形成されており、接地されている。真空チャンバ12の上部には、絶縁部材13を介して電極フランジ14(上部電極となる真空フランジ)が取り付けられている。この真空チャンバ12、絶縁部材13および電極フランジ14により、略直方体形状に構成され、その内部が成膜室15として構成されている。
次に、本実施形態の成膜装置10を用いて基板11に成膜処理を施す手順を説明する。
上記構成の成膜装置10を用いて基板11の表面に薄膜を成膜するには、まず、真空ポンプ18で成膜室15を真空排気する。成膜室15を真空状態(減圧状態)に保持した状態で、基板11を真空チャンバ12内に搬入し、基板ホルダ16上に載置する。なお、基板ホルダ16は内蔵されたヒータ26により加熱されている。基板11が基板ホルダ16上に載置され、基板11が所定の温度に加熱された後に、成膜ガス供給部21よりガス導入管33を介して成膜ガス(原料ガス)を空間24内に導入し、ガス噴出口35から成膜室15に成膜ガスを噴出させる。
表1に金属メッシュ板30を3枚積層した場合と、金属メッシュ板30を1枚のみ配置した場合と、で基板11に太陽電池用の微結晶シリコンを成膜したときの比較を示す。なお、表1の成膜処理は、表2の成膜条件で行ったものである。また、金属メッシュ板30は、金属細線の直径が0.7mmで、積層方向の金属メッシュ板30の間隙が4.0mmのものを採用した。
例えば、本実施形態では金属メッシュ板の金属細線にアルミニウムを採用した場合の説明をしたが、それに限らず、アルミニウム合金、Ni系合金およびSUS系合金を用いることができる。また、複数枚の金属メッシュ板の金属細線を全て同じ材料で構成してもよいし、それぞれ別の材料で構成してもよい。
また、本実施形態ではシャワープレートに直接金属メッシュ板を取り付けた場合の説明をしたが、図5に示すように、シャワープレートの周縁に金属製取付枠41を設け、金属製取付枠41の下端部に金属メッシュ板30を取り付けるようにしてもよい。
また、本実施形態では成膜ガスとしてモノシランを用いたが、ケイ素を含有するものであれば、ジシラン、ヘキサメチルジシラザン、TEOSなどを用いてもよい。また、このようなケイ素含有ガスを1種類のみ供給するようにしてもよいし、2種類以上のガスを供給するようにしてもよい。
さらに、本実施形態では希釈ガスとして水素を用いたが、アルゴン、ヘリウム、クリプトンなどの希釈ガスを1種類以上供給するようにしてもよい。
Claims (4)
- チャンバ内に配置され、基板を載置する基板ホルダと、
該基板ホルダに対向配置され、成膜材料ガスを前記チャンバ内に導入するシャワープレートと、を備え、
該シャワープレートに交流電圧を印加して、前記チャンバ内に導入された前記成膜材料ガスをプラズマ化し、前記基板に成膜処理を行う成膜装置において、
前記シャワープレートにおける前記基板ホルダ側に、複数の金属メッシュ板が積層配置されていることを特徴とする成膜装置。 - 前記金属メッシュ板は、メッシュ線径が0.5mm以上2.0mm以下で構成され、積層方向のメッシュ間隙が2.0mm以上10.0mm以下で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の成膜装置。
- 前記金属メッシュ板が3段以上5段以下に積層配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の成膜装置。
- 積層された前記金属メッシュ板のメッシュ孔径が、前記シャワープレート側から前記基板ホルダ側に向かって大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の成膜装置。
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