JP2009542921A - 多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、2006年7月7日に出願された米国特許仮出願第60/818,966号の利益を主張する。
Claims (39)
- 多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置であって、
前記多結晶シリコンを堆積させるチャンバ手段と、
堆積表面を有するターゲット基板を支持する手段と、
少なくとも1つの反応物を反応させて反応生成物を生じさせるためにプラズマ火炎を生成し、前記反応生成物を前記ターゲット基板上に堆積させる誘導結合プラズマトーチ手段と、
を備え、
前記プラズマトーチ手段が、前記基板から固定距離に配置され、前記支持手段が、前記ターゲット基板を前記誘導結合プラズマトーチ手段から離れる方向に移動させて、前記ターゲット基板と前記誘導結合プラズマトーチ手段との間に前記固定距離を設けるようにする、
ことを特徴とするプラズマ堆積装置。 - 前記反応生成物が、シリコン、真性シリコン、p型ドープシリコン、及びn型ドープシリコンからなる群から選択される、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記少なくとも1つの反応物が、ガス、蒸気、エアロゾル、微小粒子、ナノ粒子、又は粉末からなる群から選択された材料の形態である、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記少なくとも1つの反応物が、水素(H2)と、トリクロロシラン(SiHCl3)、シリコンテトラクロライド(SiCl4)、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)、四臭化シリコン(SiBr4)、及びこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つの化合物である、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記プラズマ火炎が、ヘリウムガス、アルゴンガス、水素ガス、及びこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つのガスから生成される、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記チャンバ手段が、
前記チャンバ手段からの未堆積固体及び未反応化学物質の少なくとも1つを排出するため、前記堆積表面の上方に配置された排気手段を更に含む、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記チャンバ手段が、
前記堆積装置で再使用するために前記チャンバ手段から排出された前記未堆積固体及び未反応化学物質のうちの少なくとも1つをリサイクルするリサイクル手段を更に含む、
請求項6に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導結合プラズマ手段が、
前記外側石英管よりも大きい直径を有し且つ互いに約2から10mmの距離で離間して配置された複数の巻線を有する誘導コイルを更に含む、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導コイルと前記ターゲット基板との間の前記距離が、約30から55mmの間である、
請求項8に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導結合プラズマトーチと前記堆積表面とが互いに実質的に垂直である、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導結合プラズマトーチが、実質的に鉛直方向に配置される、
請求項10に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記堆積表面が、前記反応生成物の堆積中に回転される、
請求項1に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置であって、
未堆積固体及び未反応化学物質の少なくとも1つを回収する排気システムを有する、前記多結晶シリコンを堆積させるチャンバと、
堆積ゾーンを定める堆積表面を有するターゲット基板を保持するため、前記堆積チャンバ内部に配置された支持体と、
前記堆積チャンバ内に配置され且つ前記支持体から離間して配置された少なくとも1つの誘導結合プラズマトーチと、
を備え、
前記少なくとも1つの誘導結合プラズマトーチが前記堆積表面に実質的に垂直なプラズマ火炎を発生させ、前記プラズマ火炎が、少なくとも2つの反応物を反応させて前記多結晶シリコンを生成し、前記堆積表面に前記多結晶シリコンの層を堆積させるようにする反応ゾーンを定める、
ことを特徴とするプラズマ堆積装置。 - 前記多結晶シリコンが、シリコン、真性シリコン、p型ドープシリコン、及びn型ドープシリコンからなる群から選択される、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記少なくとも2つの反応物が、ガス、蒸気、エアロゾル、微小粒子、ナノ粒子、又は粉末からなる群から選択された材料の形態で堆積される、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記少なくとも2つの反応物が、水素(H2)と、トリクロロシラン(SiHCl3)、 シリコンテトラクロライド(SiCl4)、ジクロロシラン(SiH2Cl2)、シラン(SiH4)、ジシラン(Si2H6)、四臭化シリコン(SiBr4)、及びこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つのガスとによって生成される、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記プラズマトーチ手段が、ヘリウムガス、アルゴンガス、水素ガス、及びこれらの混合物からなる群から選択された少なくとも1つのガスから生成される、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記チャンバ手段が、
前記チャンバ手段からの未堆積固体及び未反応化学物質の少なくとも1つを排出するため、前記堆積表面の上方に配置された排気手段を更に含む、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記堆積のためのチャンバが、RFエネルギーを遮蔽して前記チャンバの外部環境から前記チャンバを隔離する材料で作られている、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記排気システムが、
前記チャンバからの副生ガス及び粒子を除去するための排気ポートトを更に備える、
請求項19に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記排気システムが、前記チャンバ内の分圧を制御する、
請求項18に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記少なくとも1つの誘導結合プラズマトーチが、
外側石英管及び前記外側石英管よりも大きい直径を有する複数の巻線を有する誘導コイルと、
内側石英管と、
前記外側石英管及び前記内側石英管を接続するチャンバと、
を備え、
前記プラズマガス源が前記チャンバに接続されて前記外側石英管と前記内側石英管との間に前記プラズマガス源が提供されるようになる、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記外側石英管が、約180から400mmの長さを有する、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記外側石英管が、約50から90mmの直径を有する、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記内側石英管が、約120から180mmの長さを有する、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記内側石英管が、約50から70mmの直径を有する、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記巻線が、互いに約2から10mmの距離だけ離間して配置されている、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導コイルと前記ターゲット基板との間の距離が、約30から55mmの間である、
請求項27に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記誘導コイルに接続された高周波発生器を更に備える、
請求項22に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 前記回収された未堆積固体をリサイクルしてインゴットに処理されるようにすることを更に含む、
請求項13に記載の多結晶シリコンを作製するためのプラズマ堆積装置。 - 堆積チャンバ内のターゲット基板上に多結晶シリコンの層を作製する方法であって、
前記ターゲット基板を支持する段階と、
前記基板の一方の側の表面領域に沿って前記基板から前記コイルを分離する30から55mmの距離を位置決め可能に選択される、コイルを有する高周波誘導結合プラズマトーチを提供する段階と、
本質的に不活性ガスからなるプラズマガスを前記高周波誘導結合プラズマトーチ内に導入して前記コイル内部にプラズマを形成する段階と、
前記高周波誘導結合プラズマトーチ内に反応物を注入して反応生成物を生成する段階と、
前記基板と前記コイルとの間のスペースを維持しながら、前記誘導結合プラズマトーチの反応生成物を前記基板上に堆積させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記チャンバ内部の分圧を調整する段階を更に含む、
請求項31に記載のターゲット基板上に多結晶シリコンの層を作製する方法。 - 堆積チャンバ内のターゲット基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法であって、
前記ターゲット基板を支持体上に支持する段階と、
前記少なくとも1つの基板上に反応生成物を堆積させるための少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチを提供する段階と、
を含み、
前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが前記ターゲット基板からある距離に位置付けられ、前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが各々コイルを有し、前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが、前記基板の一方の側の堆積表面領域に沿って、前記基板から前記コイルを分離する30から55mmの距離で位置決め可能に選択され、
前記方法が更に、
本質的に不活性ガスからなるプラズマガスを前記高周波誘導結合プラズマトーチ内に導入して前記コイル内部にプラズマを形成させる段階と、
前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチ内に反応物を注入して反応生成物を生成する段階と、
前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチのプラズマ火炎によって生成された反応ゾーンの温度を調整する段階と、
前記堆積チャンバ内の圧力を制御する段階と、
前記ターゲット基板の堆積表面の温度を制御する段階と、
前記基板と前記コイルとの間のスペースを維持しながら、前記堆積表面上に前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチの反応生成物を堆積させる段階と、
前記ターゲット基板をその軸線の周りに沿って回転させる段階と、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記チャンバ内部の分圧を調整する段階を更に含む、
請求項33に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。 - 前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチと前記堆積表面とが互いに実質的に垂直である、
請求項33に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。 - 前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが、実質的に垂直方向に位置決めされる、
請求項35に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。 - 前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが、
前記ターゲット基板上の大きな堆積面積に対して前記堆積表面に近接して位置する斜め端部を更に含む、
請求項33に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。 - 前記少なくとも2つの誘導結合プラズマトーチが、前記堆積表面に対して実質的に平行な方向で前記斜め端部を示す角度に傾斜される、
請求項37に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。 - 前記堆積表面が、前記反応生成物の堆積中に回転される、
請求項33に記載の基板上に多結晶シリコンの層を形成する方法。
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