JP2012199473A - Thin film deposition apparatus and thin film deposition method - Google Patents

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Naomasa Miyatake
直正 宮武
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin film deposition apparatus which can stably deposit a microcrystalline silicon thin film of high crystallinity on a substrate.SOLUTION: A thin film deposition apparatus forming a thin film on a substrate, comprises: a deposition container; a silane gas supply part supplying a silane gas that is a material of the thin film to the deposition container; a diluent gas supply part supplying a diluent gas diluting the silane gas to the deposition container; a plasma generation part generating a plasma inside the deposition container; a silicon base material arranged inside the deposition container; and a control part controlling timing that the silane gas supply part supplies the silane gas and timing that the diluent gas supply part supplies the diluent gas.

Description

本発明は、プラズマを用いて基板に薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。   The present invention relates to a thin film forming apparatus and a thin film forming method for forming a thin film on a substrate using plasma.

従来より、基板に薄膜を形成するためにCVD(Chemical Vapor Deposition)装置が用いられる。特に、CVD装置を用いて薄膜太陽電池やTFT(Thin Film Transistor)に用いられるSi薄膜をガラス基板に形成するプロセスが注目されている。Si薄膜の形成では、例えば、モノシラン(SiH)をプラズマ化して、ガラス基板上にSi薄膜を形成する。近年、薄膜太陽電池用パネルは大型化しており、大型のガラス基板に、品質特性が高くしかも均質な特性を有する微結晶Si薄膜を低コストで形成することが望まれている。 Conventionally, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus is used to form a thin film on a substrate. In particular, a process of forming a Si thin film used for a thin film solar cell or TFT (Thin Film Transistor) on a glass substrate by using a CVD apparatus has attracted attention. In the formation of the Si thin film, for example, monosilane (SiH 4 ) is turned into plasma to form the Si thin film on the glass substrate. In recent years, thin-film solar cell panels have been increased in size, and it is desired to form a microcrystalline Si thin film having high quality characteristics and uniform characteristics on a large glass substrate at low cost.

例えば、微結晶Si薄膜を形成する際の製造コストを下げるためには、成膜する基板の温度を250℃以下にすることが望まれる。しかし、基板の温度を250℃以下にして微結晶Si薄膜を形成するとき、薄膜の結晶性が悪くキャリアの移動度が低い、といった微結晶Si薄膜の特性上の問題がある。   For example, in order to reduce the manufacturing cost when forming the microcrystalline Si thin film, it is desired that the temperature of the substrate on which the film is formed be 250 ° C. or lower. However, when a microcrystalline Si thin film is formed at a substrate temperature of 250 ° C. or lower, there is a problem in characteristics of the microcrystalline Si thin film, such that the crystallinity of the thin film is poor and the carrier mobility is low.

一方、従来に比べて高い品質の微結晶シリコン薄膜を形成する法方が知られている(非特許文献1)。
当該方法では、核形成工程において、Hガスの流量を150sccm、SiHガスの流量を0sccmとし、微結晶シリコン成長工程において、Hガスの流量を150sccm、SiHガスの流量を25sccmとすることにより、SiO基板の上にSiが核形成されることが記載されている。
On the other hand, a method for forming a high-quality microcrystalline silicon thin film as compared with the prior art is known (Non-Patent Document 1).
In this method, the flow rate of H 2 gas is 150 sccm and the flow rate of SiH 4 gas is 0 sccm in the nucleation step, and the flow rate of H 2 gas is 150 sccm and the flow rate of SiH 4 gas is 25 sccm in the microcrystalline silicon growth step. Thus, it is described that Si is nucleated on the SiO 2 substrate.

Japanese Journal of Applied Physics Vol. 43, No. 12, 2004, pp. 7909-7933, Low-Temperature Microcrystalline Silicon Film Deposited by High-Density and Low-Potential Plasma Technique Using Hydrogen RadicalsJapanese Journal of Applied Physics Vol. 43, No. 12, 2004, pp. 7909-7933, Low-Temperature Microcrystalline Silicon Film Deposited by High-Density and Low-Potential Plasma Technique Using Hydrogen Radicals

上記方法では、核形成工程において、成膜容器の内壁に堆積しているSi薄膜が水素原子や水素ラジカルによってスパッタされるため、SiHガスを流さないにもかかわらずSiの核が形成されると考えられている。 In the above method, since the Si thin film deposited on the inner wall of the film formation container is sputtered by hydrogen atoms or hydrogen radicals in the nucleation step, Si nuclei are formed without flowing SiH 4 gas. It is believed that.

しかしながら、当該方法では、核形成工程において、成膜容器の内壁に堆積したSi薄膜の分布などにより、基板上に成膜される薄膜の特性が変化するため、安定した成膜が難しいという問題がある。   However, this method has a problem that, in the nucleation step, the characteristics of the thin film formed on the substrate change due to the distribution of the Si thin film deposited on the inner wall of the film forming container, and thus it is difficult to form a stable film. is there.

そこで、本発明は、結晶性の高い微結晶シリコン薄膜を安定して基板上に成膜することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a thin film forming apparatus and a thin film forming method capable of stably forming a highly crystalline microcrystalline silicon thin film on a substrate.

上記課題を解決するため、本発明の薄膜形成装置は、基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、成膜容器と、前記薄膜の原料であるシランガスを前記成膜容器に供給するシランガス供給部と、前記シランガスを希釈する希釈ガスを前記成膜容器に供給する希釈ガス供給部と、前記成膜容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記成膜容器の内部に配置されるシリコン基材と、前記シランガス供給部が前記シランガスを供給するタイミング、及び、前記希釈ガス供給部が前記希釈ガスを供給するタイミングを制御する制御部と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problems, a thin film forming apparatus of the present invention is a thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate, and a silane gas that supplies a film forming container and a silane gas that is a raw material of the thin film to the film forming container A supply unit, a dilution gas supply unit for supplying a dilution gas for diluting the silane gas to the film formation container, a plasma generation unit for generating plasma in the film formation container, and an inside of the film formation container. And a control unit that controls a timing at which the silane gas supply unit supplies the silane gas and a timing at which the dilution gas supply unit supplies the dilution gas.

また、前記成膜容器は、前記シリコン基材を支持する支持部を備えることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the said film-forming container is equipped with the support part which supports the said silicon base material.

また、前記シリコン基材の厚さは、1mm以上であることが好ましい。   The thickness of the silicon substrate is preferably 1 mm or more.

また、前記制御部は、前記希釈ガスのみを前記成膜容器に供給した後に、前記シランガスと前記希釈ガスとを前記成膜容器に供給するように、前記シランガス供給部及び前記希釈ガス供給部を制御することが好ましい。   In addition, the controller may supply the silane gas supply unit and the dilution gas supply unit so as to supply the silane gas and the dilution gas to the film formation container after supplying only the dilution gas to the film formation container. It is preferable to control.

また、前記希釈ガスは水素ガスであることが好ましい。   The dilution gas is preferably hydrogen gas.

また、上記課題を解決するため、本発明の薄膜形成方法は、基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、内部にシリコン基材が配置された成膜容器に希釈ガスを供給する第1成膜工程と、前記成膜容器にシランガスと前記希釈ガスとを供給する第2成膜工程と、前記成膜容器の内部に前記希釈ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、を有することを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a thin film forming method of the present invention is a thin film forming method for forming a thin film on a substrate, wherein a dilution gas is supplied to a film forming container in which a silicon substrate is disposed. 1 film forming process, a second film forming process for supplying silane gas and the dilution gas to the film forming container, and a plasma generating process for generating plasma of the diluting gas inside the film forming container. It is characterized by.

また、前記シリコン基材の厚さは、1mm以上であることが好ましい。   The thickness of the silicon substrate is preferably 1 mm or more.

また、前記希釈ガスは水素ガスであることが好ましい。   The dilution gas is preferably hydrogen gas.

また、第1成膜工程は、更に、成膜容器に前記シランガスを供給し、第1成膜工程において前記成膜容器に供給されるシランガスの流量は、第2成膜工程において前記成膜容器に供給されるシランガスの流量よりも少ないことが好ましい。   The first film formation step further supplies the silane gas to the film formation container, and the flow rate of the silane gas supplied to the film formation container in the first film formation step is the same as that in the second film formation step. The flow rate is preferably less than the flow rate of the silane gas supplied to.

本発明によれば、結晶性の高い微結晶シリコン薄膜を安定して基板上に成膜することができる。   According to the present invention, a highly crystalline microcrystalline silicon thin film can be stably formed on a substrate.

実施形態の薄膜形成装置の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of the thin film formation apparatus of embodiment. 実施形態の薄膜形成方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the thin film formation method of embodiment.

<第1の実施形態>
(薄膜形成装置の構成)
まず、図1を参照して、本実施形態の薄膜形成装置の構成を説明する。図1は、本実施形態の薄膜形成装置の一例を示す概略構成図である。本実施形態の薄膜形成装置10は、成膜容器内に成膜ガスを供給するとともにプラズマを発生させることができ、プラズマCVD法により基板S上に微結晶シリコンの薄膜を形成する。本実施形態では、プラズマの発生に平行平板電極を用いるが、この方式に限定されない。
本実施形態の薄膜形成装置10は、成膜容器20と、シリコン基材24と、排気部40と、高周波電源50と、シランガス供給部60と、希釈ガス供給部62と、制御部70と、を備える。
<First Embodiment>
(Configuration of thin film forming apparatus)
First, with reference to FIG. 1, the structure of the thin film formation apparatus of this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a thin film forming apparatus of the present embodiment. The thin film forming apparatus 10 of the present embodiment can supply a film forming gas into a film forming container and generate plasma, and forms a thin film of microcrystalline silicon on the substrate S by a plasma CVD method. In the present embodiment, parallel plate electrodes are used for generating plasma, but the present invention is not limited to this method.
The thin film forming apparatus 10 of the present embodiment includes a film forming container 20, a silicon substrate 24, an exhaust unit 40, a high frequency power source 50, a silane gas supply unit 60, a dilution gas supply unit 62, a control unit 70, Is provided.

成膜容器20は、基板支持部32と、上側電極36と、下側電極38と、を備える。基板支持部32の上面には下側電極38が設けられている。ここで、下側電極38は接地されている。基板Sは、成膜容器20の下方から基板支持部32を貫通するリフトピン44によって支持される。リフトピン44は昇降機構46によって上下方向に昇降可能であり、リフトピン44が基板Sを支持した状態で昇降機構46がリフトピン44を下方向に移動させることにより、基板Sは下側電極38の上に設置される。
また、基板支持部32の内部には加熱ヒータ34が設けられており、加熱ヒータ34により基板Sの温度を調整することができる。
The film forming container 20 includes a substrate support part 32, an upper electrode 36, and a lower electrode 38. A lower electrode 38 is provided on the upper surface of the substrate support portion 32. Here, the lower electrode 38 is grounded. The substrate S is supported by lift pins 44 penetrating the substrate support portion 32 from below the film forming container 20. The lift pins 44 can be moved up and down by a lift mechanism 46, and the lift mechanism 44 moves the lift pins 44 downward while the lift pins 44 support the substrate S, whereby the substrate S is placed on the lower electrode 38. Installed.
In addition, a heater 34 is provided inside the substrate support portion 32, and the temperature of the substrate S can be adjusted by the heater 34.

上側電極36は基板Sの上方に設けられ、高周波電源50と接続されている。高周波電源50が所定の周波数の高周波電流を供給することにより、上側電極36と下側電極38との間でプラズマが生成される。
また、高周波電源50は制御部70と接続されている。高周波電源50が上側電極36に高周波電流を供給するタイミングは、制御部70により制御される。
The upper electrode 36 is provided above the substrate S and is connected to the high frequency power supply 50. When the high frequency power supply 50 supplies a high frequency current having a predetermined frequency, plasma is generated between the upper electrode 36 and the lower electrode 38.
The high frequency power supply 50 is connected to the control unit 70. The timing at which the high frequency power supply 50 supplies the high frequency current to the upper electrode 36 is controlled by the control unit 70.

また、成膜容器20は、基板Sの上方にシリコン基材24とを備える。シリコン基材24は、成膜容器20に設けられた支持部26によって支持されている。シリコン基材24は、例えば、単結晶シリコンや多結晶シリコンである。また、シリコン基材24の厚さは、例えば、1mm以上であることが好ましい。   The film forming container 20 includes a silicon base material 24 above the substrate S. The silicon substrate 24 is supported by a support portion 26 provided in the film forming container 20. The silicon substrate 24 is, for example, single crystal silicon or polycrystalline silicon. Moreover, it is preferable that the thickness of the silicon base material 24 is 1 mm or more, for example.

なお、図1に示される例では、シリコン基材24は、基板Sと上側電極36との間に設けられている例を説明したが、例えば、成膜容器20の側面に設けられていてもよい。   In the example shown in FIG. 1, the example in which the silicon base material 24 is provided between the substrate S and the upper electrode 36 has been described. However, for example, the silicon base material 24 may be provided on the side surface of the film formation container 20. Good.

排気部40は、排気管42を介して成膜容器20内に供給されたシランガスや希釈ガスなどの成膜ガスを排気する。排気部40は、例えば、ドライポンプである。排気部40が成膜容器20内を排気することにより、成膜ガスが成膜容器20内に供給されても、成膜容器20内の真空度は、0.1Pa〜100Pa程度に維持される。   The exhaust unit 40 exhausts a film forming gas such as a silane gas or a dilution gas supplied into the film forming container 20 through the exhaust pipe 42. The exhaust unit 40 is, for example, a dry pump. The exhaust unit 40 evacuates the film forming container 20 so that the degree of vacuum in the film forming container 20 is maintained at about 0.1 Pa to 100 Pa even when the film forming gas is supplied into the film forming container 20. .

シランガス供給部60は、基板S上に形成する微結晶シリコン薄膜の原料であるシランガス(SiH)を成膜容器20の内部に供給する。また、シランガス供給部60は制御部70と接続されており、シランガス供給部60がシランガスを供給するタイミングやシランガスの流量は、制御部70により制御される。 The silane gas supply unit 60 supplies silane gas (SiH 4 ), which is a raw material of the microcrystalline silicon thin film formed on the substrate S, into the film forming container 20. The silane gas supply unit 60 is connected to the control unit 70, and the timing at which the silane gas supply unit 60 supplies the silane gas and the flow rate of the silane gas are controlled by the control unit 70.

希釈ガス供給部62は、希釈ガスを成膜容器20の内部に供給する。希釈ガスは、例えば、水素ガスである。また、希釈ガス供給部62は制御部70と接続されており、希釈ガス供給部62が希釈ガスを供給するタイミングや希釈ガスの流量は、制御部70により制御される。   The dilution gas supply unit 62 supplies the dilution gas into the film forming container 20. The dilution gas is, for example, hydrogen gas. The dilution gas supply unit 62 is connected to the control unit 70, and the timing at which the dilution gas supply unit 62 supplies the dilution gas and the flow rate of the dilution gas are controlled by the control unit 70.

制御部70は、高周波電源50が上側電極36に高周波電流を供給するタイミング、シランガス供給部60がシランガスを供給するタイミング、希釈ガス供給部62が希釈ガスを供給するタイミングを制御する。また、制御部70は、シランガス供給部60から供給されるシランガスの流量、希釈ガス供給部62から供給される希釈ガスの流量を制御する。
以上が本実施形態の薄膜形成装置10の概略構成である。
The control unit 70 controls the timing at which the high frequency power supply 50 supplies a high frequency current to the upper electrode 36, the timing at which the silane gas supply unit 60 supplies silane gas, and the timing at which the dilution gas supply unit 62 supplies dilution gas. The control unit 70 controls the flow rate of the silane gas supplied from the silane gas supply unit 60 and the flow rate of the dilution gas supplied from the dilution gas supply unit 62.
The above is the schematic configuration of the thin film forming apparatus 10 of the present embodiment.

(薄膜形成方法)
次に、図2を参照して、本実施形態の薄膜形成装置10を用いた薄膜形成方法について説明する。図2は、本実施形態の薄膜形成方法の一例を示すフローチャートである。
(Thin film formation method)
Next, with reference to FIG. 2, the thin film formation method using the thin film formation apparatus 10 of this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is a flowchart showing an example of the thin film forming method of the present embodiment.

まず、第1成膜工程が行われる(ステップS101)。第1成膜工程では、希釈ガス供給部62が成膜容器20の内部に希釈ガスとして水素ガスを供給する。例えば、水素ガスの流量は、200sccmである。   First, a first film forming process is performed (step S101). In the first film formation step, the dilution gas supply unit 62 supplies hydrogen gas as a dilution gas into the film formation container 20. For example, the flow rate of hydrogen gas is 200 sccm.

次に、第1成膜工程中に高周波電源50が高周波電流を供給することにより、上側電極36と下側電極38との間でプラズマを発生する(ステップS102)。成膜容器20の内部で水素ガスのプラズマが発生することにより、シリコン基材24がスパッタされ、成膜容器20の内部空間にシリコンが供給され、シリコン雰囲気が形成される。
また、第1成膜工程だけでなく、後述する第2成膜工程中も、上側電極36と下側電極38との間でプラズマは発生し続ける。
Next, plasma is generated between the upper electrode 36 and the lower electrode 38 by supplying a high-frequency current from the high-frequency power source 50 during the first film forming step (step S102). When the hydrogen gas plasma is generated inside the film forming container 20, the silicon substrate 24 is sputtered, and silicon is supplied to the internal space of the film forming container 20, thereby forming a silicon atmosphere.
Moreover, plasma continues to be generated between the upper electrode 36 and the lower electrode 38 not only in the first film forming process but also in the second film forming process described later.

なお、本実施形態において、第1成膜工程では、シランガス供給部60は成膜容器20の内部にシランガスを供給しない。しかしながら、第1成膜工程において、加熱ヒータ34により加熱された基板Sの上には微結晶シリコンの核が形成される。これは、シリコン基材24や成膜容器20の内壁に堆積しているSi薄膜がプラズマによりスパッタされ、成膜容器20の内部空間がシリコン雰囲気になっていることによるものである。
本実施形態では、成膜容器20の内部にシリコン基材24が設けられているため、成膜容器20の内壁面に堆積しているSi薄膜の分布などにより、基板Sに形成される微結晶シリコン薄膜の特性が変化するのを抑制することができる。
In the present embodiment, the silane gas supply unit 60 does not supply the silane gas into the film formation container 20 in the first film formation step. However, in the first film formation step, microcrystalline silicon nuclei are formed on the substrate S heated by the heater 34. This is because the Si thin film deposited on the silicon substrate 24 and the inner wall of the film forming container 20 is sputtered by plasma, and the inner space of the film forming container 20 is in a silicon atmosphere.
In the present embodiment, since the silicon base material 24 is provided inside the film forming container 20, the microcrystals formed on the substrate S due to the distribution of the Si thin film deposited on the inner wall surface of the film forming container 20 and the like. It can suppress that the characteristic of a silicon thin film changes.

次に、プラズマの発生を維持した状態で、第2成膜工程が行われる(ステップS103)。第2成膜工程では、シランガス供給部60が成膜容器20の内部にシランガスを供給する。例えば、シランガスの流量は、10sccmである。また、第2成膜工程では、希釈ガス供給部62が成膜容器20の内部に水素ガスを供給する。例えば、水素ガスの流量は、10sccmである。   Next, the second film forming process is performed in a state where the generation of plasma is maintained (step S103). In the second film forming step, the silane gas supply unit 60 supplies silane gas into the film forming container 20. For example, the flow rate of silane gas is 10 sccm. In the second film formation step, the dilution gas supply unit 62 supplies hydrogen gas into the film formation container 20. For example, the flow rate of hydrogen gas is 10 sccm.

上述したように、ステップS102において、基板Sの上に微結晶シリコンの核が形成されているため、ステップS103において、シリコンの核の上に結晶性の高い微結晶シリコンの膜が成膜される。   As described above, since a microcrystalline silicon nucleus is formed on the substrate S in step S102, a highly crystalline microcrystalline silicon film is formed on the silicon nucleus in step S103. .

以上説明したように、本実施形態の薄膜形成方法によれば、成膜容器20の内部にシリコン基材24が設けられているため、結晶性の高い微結晶シリコン薄膜を安定して基板S上に成膜することができる。   As described above, according to the thin film forming method of the present embodiment, since the silicon base material 24 is provided inside the film forming container 20, a highly crystalline microcrystalline silicon thin film can be stably formed on the substrate S. It can be formed into a film.

<第2の実施形態>
第1の実施形態では、第1成膜工程において、シランガス供給部60が成膜容器20の内部にシランガスを供給しない例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。本実施形態では、第1成膜工程においても、シランガス供給部60が成膜容器20の内部にシランガスを供給する点が第1の実施形態と異なる。その他、薄膜形成装置10の構成は第1の実施形態と同様であるため、以下、本実施形態の薄膜形成方法について説明する。
<Second Embodiment>
In the first embodiment, the example in which the silane gas supply unit 60 does not supply the silane gas into the film formation container 20 in the first film formation process has been described, but the present invention is not limited to this. This embodiment is different from the first embodiment in that the silane gas supply unit 60 also supplies silane gas into the film formation container 20 in the first film formation step. Since the configuration of the thin film forming apparatus 10 is the same as that of the first embodiment, the thin film forming method of this embodiment will be described below.

まず、第1成膜工程が行われる(ステップS101)。本実施形態の第1成膜工程では、シランガス供給部60が成膜容器20の内部にシランガスを供給する。例えば、シランガスの流量は5sccmである。また、希釈ガス供給部62が成膜容器20の内部に希釈ガスとして水素ガスを供給する。例えば、水素ガスの流量は、200sccmである。   First, a first film forming process is performed (step S101). In the first film formation step of the present embodiment, the silane gas supply unit 60 supplies silane gas into the film formation container 20. For example, the flow rate of silane gas is 5 sccm. The dilution gas supply unit 62 supplies hydrogen gas as a dilution gas into the film forming container 20. For example, the flow rate of hydrogen gas is 200 sccm.

次に、第1成膜工程中に高周波電源50が高周波電流を供給することにより、上側電極36と下側電極38との間でプラズマを発生する(ステップS102)。成膜容器20の内部で水素ガスのプラズマが発生することによって、シリコン基材24がスパッタされ、成膜容器20の内部空間にシリコンが供給され、シリコン雰囲気が形成される。   Next, plasma is generated between the upper electrode 36 and the lower electrode 38 by supplying a high-frequency current from the high-frequency power source 50 during the first film forming step (step S102). When the plasma of hydrogen gas is generated inside the film forming container 20, the silicon base material 24 is sputtered, and silicon is supplied to the internal space of the film forming container 20, thereby forming a silicon atmosphere.

本実施形態においても、第1成膜工程において、加熱ヒータ34により加熱された基板Sの上には微結晶シリコンの核が形成される。これは、シリコン基材24や成膜容器20の内壁に堆積しているSi薄膜がプラズマによりスパッタされるものや、第1成膜工程においてシランガス供給部60から供給されるシランガスによるものである。
しかしながら、第1成膜工程において、加熱された基板Sの上に微結晶シリコンの核を効率よく形成するためには、シランガスと希釈ガスの合計流量に対するシランガスの流量の割合が小さいことが好ましい。例えば、第1成膜工程において、シランガスと希釈ガスの合計流量に対するシランガスの流量は、1%以上10%以下であることが好ましい。
Also in the present embodiment, microcrystalline silicon nuclei are formed on the substrate S heated by the heater 34 in the first film forming step. This is because the Si thin film deposited on the silicon substrate 24 and the inner wall of the film forming container 20 is sputtered by plasma, or by the silane gas supplied from the silane gas supply unit 60 in the first film forming step.
However, in order to efficiently form microcrystalline silicon nuclei on the heated substrate S in the first film formation step, it is preferable that the ratio of the flow rate of the silane gas to the total flow rate of the silane gas and the dilution gas is small. For example, in the first film forming step, the flow rate of the silane gas with respect to the total flow rate of the silane gas and the dilution gas is preferably 1% or more and 10% or less.

次に、プラズマの発生を維持した状態で、第2成膜工程が行われる(ステップS103)。第2成膜工程では、シランガス供給部60が成膜容器20の内部にシランガスを供給する。例えば、シランガスの流量は、10sccmである。また、第2成膜工程では、希釈ガス供給部62が成膜容器20の内部に水素ガスを供給する。例えば、水素ガスの流量は、10sccmである。
第2成膜工程において、結晶性の高い微結晶シリコンの膜を成膜するためには、シランガスと希釈ガスの合計流量に対するシランガスの流量の割合を第1成膜工程よりも大きくすることが好ましい。例えば、第2成膜工程において、シランガスと希釈ガスの合計流量に対するシランガスの流量は、10%以上50%以下であることが好ましい。
Next, the second film forming process is performed in a state where the generation of plasma is maintained (step S103). In the second film forming step, the silane gas supply unit 60 supplies silane gas into the film forming container 20. For example, the flow rate of silane gas is 10 sccm. In the second film formation step, the dilution gas supply unit 62 supplies hydrogen gas into the film formation container 20. For example, the flow rate of hydrogen gas is 10 sccm.
In order to form a microcrystalline silicon film with high crystallinity in the second film formation step, it is preferable that the ratio of the flow rate of the silane gas to the total flow rate of the silane gas and the dilution gas is larger than that in the first film formation step. . For example, in the second film formation step, the flow rate of the silane gas with respect to the total flow rate of the silane gas and the dilution gas is preferably 10% or more and 50% or less.

以上説明したように、本実施形態の薄膜形成方法においても、成膜容器20の内部にシリコン基材24が設けられているため、結晶性の高い微結晶シリコン薄膜を安定して基板Sに成膜することができる。   As described above, also in the thin film forming method of the present embodiment, since the silicon base material 24 is provided inside the film forming container 20, a highly crystalline microcrystalline silicon thin film can be stably formed on the substrate S. Can be membrane.

以上、本発明の薄膜形成装置、及び、薄膜形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。   Although the thin film forming apparatus and the thin film forming method of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiment. It goes without saying that various improvements and modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

10 薄膜形成装置
20 成膜容器
24 シリコン基材
26 支持部
32 基板支持部
34 加熱ヒータ
36 上側電極
38 下側電極
40 排気部
42 排気管
44 リフトピン
46 昇降機構
50 高周波電源
60 シランガス供給部
62 希釈ガス供給部
70 制御部
S 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thin film formation apparatus 20 Film-forming container 24 Silicon base material 26 Support part 32 Substrate support part 34 Heater 36 Upper electrode 38 Lower electrode 40 Exhaust part 42 Exhaust pipe 44 Lift pin 46 Lifting mechanism 50 High frequency power supply 60 Silane gas supply part 62 Dilution gas Supply unit 70 Control unit S Substrate

Claims (9)

基板上に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
成膜容器と、
前記薄膜の原料であるシランガスを前記成膜容器に供給するシランガス供給部と、
前記シランガスを希釈する希釈ガスを前記成膜容器に供給する希釈ガス供給部と、
前記成膜容器の内部にプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記成膜容器の内部に配置されるシリコン基材と、
前記シランガス供給部が前記シランガスを供給するタイミング、及び、前記希釈ガス供給部が前記希釈ガスを供給するタイミングを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする薄膜形成装置。
A thin film forming apparatus for forming a thin film on a substrate,
A deposition container;
A silane gas supply unit for supplying silane gas, which is a raw material of the thin film, to the film formation container;
A dilution gas supply unit for supplying a dilution gas for diluting the silane gas to the film formation container;
A plasma generating section for generating plasma inside the film formation container;
A silicon substrate disposed inside the film formation container;
A control unit for controlling the timing at which the silane gas supply unit supplies the silane gas, and the timing at which the dilution gas supply unit supplies the dilution gas;
A thin film forming apparatus comprising:
前記成膜容器は、前記シリコン基材を支持する支持部を備える、請求項1に記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the film forming container includes a support portion that supports the silicon substrate. 前記シリコン基材の厚さは、1mm以上である、請求項1又は2に記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the silicon substrate has a thickness of 1 mm or more. 前記制御部は、前記希釈ガスのみを前記成膜容器に供給した後に、前記シランガスと前記希釈ガスとを前記成膜容器に供給するように、前記シランガス供給部及び前記希釈ガス供給部を制御する、請求項1乃至3のいずれかに記載の薄膜形成装置。   The control unit controls the silane gas supply unit and the dilution gas supply unit so as to supply the silane gas and the dilution gas to the film formation container after supplying only the dilution gas to the film formation container. The thin film forming apparatus according to claim 1. 前記希釈ガスは水素ガスである、請求項1乃至4のいずれかに記載の薄膜形成装置。   The thin film forming apparatus according to claim 1, wherein the dilution gas is hydrogen gas. 基板上に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
内部にシリコン基材が配置された成膜容器に希釈ガスを供給する第1成膜工程と、
前記成膜容器にシランガスと前記希釈ガスとを供給する第2成膜工程と、
前記成膜容器の内部に前記希釈ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生工程と、
を有することを特徴とする薄膜形成方法。
A thin film forming method for forming a thin film on a substrate,
A first film forming step of supplying a dilution gas to a film forming container in which a silicon substrate is disposed;
A second film forming step of supplying the silane gas and the dilution gas to the film forming container;
A plasma generating step of generating plasma of the dilution gas inside the film formation container;
A thin film forming method characterized by comprising:
前記シリコン基材の厚さは、1mm以上である、請求項6に記載の薄膜形成方法。   The thin film forming method according to claim 6, wherein the silicon substrate has a thickness of 1 mm or more. 前記希釈ガスは水素ガスである、請求項6又は7に記載の薄膜形成方法。   The thin film forming method according to claim 6 or 7, wherein the dilution gas is hydrogen gas. 第1成膜工程は、更に、成膜容器に前記シランガスを供給し、
第1成膜工程において前記成膜容器に供給されるシランガスの流量は、第2成膜工程において前記成膜容器に供給されるシランガスの流量よりも少ない、請求項6乃至8のいずれかに記載の薄膜形成方法。

In the first film formation step, the silane gas is further supplied to the film formation container,
The flow rate of the silane gas supplied to the film formation container in the first film formation step is smaller than the flow rate of the silane gas supplied to the film formation container in the second film formation step. Thin film forming method.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016108590A (en) * 2014-12-04 2016-06-20 トヨタ自動車株式会社 Plasma film deposition apparatus, and plasma film deposition method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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