JPH06120153A - 成膜装置 - Google Patents
成膜装置Info
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- JPH06120153A JPH06120153A JP26759692A JP26759692A JPH06120153A JP H06120153 A JPH06120153 A JP H06120153A JP 26759692 A JP26759692 A JP 26759692A JP 26759692 A JP26759692 A JP 26759692A JP H06120153 A JPH06120153 A JP H06120153A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 膜厚分布、膜質分布の偏りを小さくし、デバ
イス特性の均一性および歩留りを向上することのできる
成膜装置を実現すること。 【構成】 真空チャンバー内に、基板を保持するアノー
ド電極と、アノード電極と対向配置されて原料ガスを分
散するカソード電極とを設け、アノード電極およびカソ
ード電極間にグロー放電を発生させてカソード電極にて
分散された原料ガスが分解することにより生ずる分解生
成物をアノード電極上に保持された基板表面に堆積させ
る成膜装置において、カソード電極は複数の領域に分離
されており、カソード電極の分離された各領域をそれぞ
れ囲む複数の筒状部材と、各筒状部材のそれぞれをアノ
ード電極に向けて移動させ、アノード電極または該アノ
ード電極上に保持された基板と電気的に接続させ、複数
の放電空間を形成させる駆動機構とを有する。
イス特性の均一性および歩留りを向上することのできる
成膜装置を実現すること。 【構成】 真空チャンバー内に、基板を保持するアノー
ド電極と、アノード電極と対向配置されて原料ガスを分
散するカソード電極とを設け、アノード電極およびカソ
ード電極間にグロー放電を発生させてカソード電極にて
分散された原料ガスが分解することにより生ずる分解生
成物をアノード電極上に保持された基板表面に堆積させ
る成膜装置において、カソード電極は複数の領域に分離
されており、カソード電極の分離された各領域をそれぞ
れ囲む複数の筒状部材と、各筒状部材のそれぞれをアノ
ード電極に向けて移動させ、アノード電極または該アノ
ード電極上に保持された基板と電気的に接続させ、複数
の放電空間を形成させる駆動機構とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は成膜装置に関し、特に、
グロー放電を利用して基板表面上に薄膜を堆積形成する
ための成膜装置に関する。
グロー放電を利用して基板表面上に薄膜を堆積形成する
ための成膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】グロー放電を利用して基板表面上に薄膜
を堆積させる成膜装置は、例えば太陽電池、薄膜トラン
ジスタ（以下ＴＦＴと略記）、各種センサ等の大面積基
板にアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと略記）膜を
均一に成膜させる必要があるデバイスを作製する場合等
に用いられる。
を堆積させる成膜装置は、例えば太陽電池、薄膜トラン
ジスタ（以下ＴＦＴと略記）、各種センサ等の大面積基
板にアモルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉと略記）膜を
均一に成膜させる必要があるデバイスを作製する場合等
に用いられる。
【０００３】図６は上述した構成の成膜装置であって、
平行平板型電極構造を有する成膜装置の従来例の構成を
示す図である。
平行平板型電極構造を有する成膜装置の従来例の構成を
示す図である。
【０００４】図中、６０１は真空チャンバー、６０２は
電気的に接地されてアノード電極として用いられる基板
ホルダーである。６０３は基板であり、基板ホルダー６
０２内に複数保持されている。真空チャンバー６０１内
には、基板６０３を挟んで対向するように真空チャンバ
ー６０１と電気的に絶縁されたカソード電極６０４が設
けられ、反カソード電極６０４側には基板加熱ヒータ６
０５が設けられている。カソード電極６０４には高周波
電源と整合回路が接続されている（不図示）。更に成膜
室を高真空に排気するための排気系（不図示）が真空チ
ャンバー６０１に接続されている。また、原料ガスの導
入はガス配管系６２４より供給され、カソード電極６０
４より分散される。カソード電極６０４の周囲には、カ
ソード電極６０４を囲み、更にアノード電極である基板
ホルダー６０２に接するように筒状体のプラズマシール
ド６０８が設置されている。該プラズマシールド６０８
は、シールド効果が生じるように真空チャンバー６０１
および基板ホルダー６０２と電気的に接続するように構
成されている。
電気的に接地されてアノード電極として用いられる基板
ホルダーである。６０３は基板であり、基板ホルダー６
０２内に複数保持されている。真空チャンバー６０１内
には、基板６０３を挟んで対向するように真空チャンバ
ー６０１と電気的に絶縁されたカソード電極６０４が設
けられ、反カソード電極６０４側には基板加熱ヒータ６
０５が設けられている。カソード電極６０４には高周波
電源と整合回路が接続されている（不図示）。更に成膜
室を高真空に排気するための排気系（不図示）が真空チ
ャンバー６０１に接続されている。また、原料ガスの導
入はガス配管系６２４より供給され、カソード電極６０
４より分散される。カソード電極６０４の周囲には、カ
ソード電極６０４を囲み、更にアノード電極である基板
ホルダー６０２に接するように筒状体のプラズマシール
ド６０８が設置されている。該プラズマシールド６０８
は、シールド効果が生じるように真空チャンバー６０１
および基板ホルダー６０２と電気的に接続するように構
成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の成膜装
置においては、アノード電極である基板ホルダーに複数
の基板を保持させて同時に成膜する場合には、基板ホル
ダー中央部から端部（コーナー部）の方向へ向けて同心
円状に膜厚および膜質が等しい分布となるが、その偏り
が大きなものとなり、デバイス化された場合、たとえば
ＴＦＴを作製した場合にはしきい値電圧のばらつきが大
きなものとなってしまう。また、センサーおよび太陽電
池を作製した場合には基板位置によって光電流および光
起電力に大小が生じてしまい、ユニフォーミティが悪く
なり、歩留りを低下させる原因となっている。
置においては、アノード電極である基板ホルダーに複数
の基板を保持させて同時に成膜する場合には、基板ホル
ダー中央部から端部（コーナー部）の方向へ向けて同心
円状に膜厚および膜質が等しい分布となるが、その偏り
が大きなものとなり、デバイス化された場合、たとえば
ＴＦＴを作製した場合にはしきい値電圧のばらつきが大
きなものとなってしまう。また、センサーおよび太陽電
池を作製した場合には基板位置によって光電流および光
起電力に大小が生じてしまい、ユニフォーミティが悪く
なり、歩留りを低下させる原因となっている。
【０００６】均一な膜厚、膜質を得るためには実際の薄
膜堆積領域に対して放電状態が均一である必要がある。
しかしながら、従来の成膜装置での各基板に対するプラ
ズマ状態は、プラズマシールドに接する辺の近傍とプラ
ズマシールドと接しない辺の近傍とでは異なるものとな
ってしまう。例えば、基板ホルダーに４個の矩形の基板
を設置した場合には各基板の２辺、すなわちプラズマシ
ールドに隣接する２辺と他の２辺の近傍におけるプラズ
マ状態は大きく異なる。そのため複数の基板を同一処理
して成膜する場合には基板ホルダーの大きさ、形状によ
っては膜厚、膜質の分布の偏りが大きくなるという問題
点がある。
膜堆積領域に対して放電状態が均一である必要がある。
しかしながら、従来の成膜装置での各基板に対するプラ
ズマ状態は、プラズマシールドに接する辺の近傍とプラ
ズマシールドと接しない辺の近傍とでは異なるものとな
ってしまう。例えば、基板ホルダーに４個の矩形の基板
を設置した場合には各基板の２辺、すなわちプラズマシ
ールドに隣接する２辺と他の２辺の近傍におけるプラズ
マ状態は大きく異なる。そのため複数の基板を同一処理
して成膜する場合には基板ホルダーの大きさ、形状によ
っては膜厚、膜質の分布の偏りが大きくなるという問題
点がある。
【０００７】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、膜厚分布、膜
質分布の偏りを小さくし、デバイス特性の均一性および
歩留りを向上することのできる成膜装置を実現すること
を目的とする。
る問題点に鑑みてなされたものであって、膜厚分布、膜
質分布の偏りを小さくし、デバイス特性の均一性および
歩留りを向上することのできる成膜装置を実現すること
を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の成膜装置は、真
空チャンバー内に、基板を保持するアノード電極と、ア
ノード電極と対向配置されて原料ガスを分散するカソー
ド電極とを設け、アノード電極およびカソード電極間に
グロー放電を発生させてカソード電極にて分散された原
料ガスが分解することにより生ずる分解生成物をアノー
ド電極上に保持された基板表面に堆積させる成膜装置に
おいて、カソード電極は複数の領域に分離されており、
カソード電極の分離された各領域をそれぞれ囲む複数の
筒状部材と、各筒状部材のそれぞれをアノード電極に向
けて移動させ、アノード電極または該アノード電極上に
保持された基板と電気的に接続させ、複数の放電空間を
形成させる駆動機構とを有する。
空チャンバー内に、基板を保持するアノード電極と、ア
ノード電極と対向配置されて原料ガスを分散するカソー
ド電極とを設け、アノード電極およびカソード電極間に
グロー放電を発生させてカソード電極にて分散された原
料ガスが分解することにより生ずる分解生成物をアノー
ド電極上に保持された基板表面に堆積させる成膜装置に
おいて、カソード電極は複数の領域に分離されており、
カソード電極の分離された各領域をそれぞれ囲む複数の
筒状部材と、各筒状部材のそれぞれをアノード電極に向
けて移動させ、アノード電極または該アノード電極上に
保持された基板と電気的に接続させ、複数の放電空間を
形成させる駆動機構とを有する。
【０００９】
【作用】成膜空間となる放電空間は筒状部材とアノード
電極もしくは該アノード電極上に保持された基板とでか
こまれた空間となる。筒状部材は複数設けられているの
で、大面積基板を部分的に囲むことや、複数の基板につ
いてそれぞれ設けることが可能となるので、放電空間内
に置かれる基板を１つのものとして膜質を均一とするこ
とができる。
電極もしくは該アノード電極上に保持された基板とでか
こまれた空間となる。筒状部材は複数設けられているの
で、大面積基板を部分的に囲むことや、複数の基板につ
いてそれぞれ設けることが可能となるので、放電空間内
に置かれる基板を１つのものとして膜質を均一とするこ
とができる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１は本発明の一実施例の構成を模式的に
示す図である。
示す図である。
【００１２】本実施例は平行平板型電極構造を有するプ
ラズマＣＶＤ成膜装置に適用した例である。
ラズマＣＶＤ成膜装置に適用した例である。
【００１３】図１中、１０１は真空チャンバー、１２０
は排気系、１２１1，１２１2は整合回路を備える高周波
電源、１２２1，１２２2は成膜用の原料ガスを貯蔵する
ガスボンベ、１２３1，１２３2はマスフローコントロー
ラーであり、ガスボンベ１２２1，１２２2内の原料ガス
は該マスフローコントローラー１２３1，１２３2および
配管系１２４を介して真空チャンバー１０１に供給され
る。
は排気系、１２１1，１２１2は整合回路を備える高周波
電源、１２２1，１２２2は成膜用の原料ガスを貯蔵する
ガスボンベ、１２３1，１２３2はマスフローコントロー
ラーであり、ガスボンベ１２２1，１２２2内の原料ガス
は該マスフローコントローラー１２３1，１２３2および
配管系１２４を介して真空チャンバー１０１に供給され
る。
【００１４】真空チャンバー１０１の内部には成膜が行
われる矩形の基板１０３、基板１０３を４個保持する基
板ホルダー１０２、グロー放電を発生させるためのカソ
ード電極１０４、基板加熱用ヒーター１０５および移動
可能に構成されたプラズマシールド１０６が配置されて
いる。カソード電極１０４およびプラズマシールド１０
６のそれぞれは各基板１０３に対応して４個設けられて
いる。
われる矩形の基板１０３、基板１０３を４個保持する基
板ホルダー１０２、グロー放電を発生させるためのカソ
ード電極１０４、基板加熱用ヒーター１０５および移動
可能に構成されたプラズマシールド１０６が配置されて
いる。カソード電極１０４およびプラズマシールド１０
６のそれぞれは各基板１０３に対応して４個設けられて
いる。
【００１５】図２は真空チャンバー１０１の構成を詳細
に示す断面図である。
に示す断面図である。
【００１６】真空チャンバー１０１には上述したように
４個のカソード電極１０４が配置されている。カソード
電極１０４と真空チャンバー１０１との間には絶縁材２
０８が設けられており、カソード電極１０４は真空チャ
ンバー１０１と電気的に絶縁されている。各カソード電
極１０４と対向する側には複数の基板１０３を各々保持
する基板ホルダー１０２が配置されている。この基板ホ
ルダー１０２は真空チャンバー１０１と共に電気的にア
ースされていてアノード電極として用いられる。
４個のカソード電極１０４が配置されている。カソード
電極１０４と真空チャンバー１０１との間には絶縁材２
０８が設けられており、カソード電極１０４は真空チャ
ンバー１０１と電気的に絶縁されている。各カソード電
極１０４と対向する側には複数の基板１０３を各々保持
する基板ホルダー１０２が配置されている。この基板ホ
ルダー１０２は真空チャンバー１０１と共に電気的にア
ースされていてアノード電極として用いられる。
【００１７】図３は基板ホルダー１０２側から見たカソ
ード電極１０４の構造を示す図である。
ード電極１０４の構造を示す図である。
【００１８】カソード電極１０４は、原料ガス分散口３
０７と上記の絶縁材２０８により構成されている。カソ
ード電極１０４は図２に示されるように真空チャンバー
１０１の一側面（図２中の右側）と略平行となるように
設けられる。真空チャンバー１０１の反アノード電極１
０４側となる側面（図２中の左側）には基板加熱用ヒー
ター１０５が固定されている。
０７と上記の絶縁材２０８により構成されている。カソ
ード電極１０４は図２に示されるように真空チャンバー
１０１の一側面（図２中の右側）と略平行となるように
設けられる。真空チャンバー１０１の反アノード電極１
０４側となる側面（図２中の左側）には基板加熱用ヒー
ター１０５が固定されている。
【００１９】各カソード電極１０４には該電極を囲み、
更に基板ホルダー１０２（アノード電極）と接する筒状
体のプラズマシールド１０６が設置されており、電気的
に真空チャンバー１０１と基板ホルダー１０２に接続さ
れている。この結果、基板ホルダー１０２に取り付けら
れた各基板１０３には独立した放電空間を得ることがで
きる。
更に基板ホルダー１０２（アノード電極）と接する筒状
体のプラズマシールド１０６が設置されており、電気的
に真空チャンバー１０１と基板ホルダー１０２に接続さ
れている。この結果、基板ホルダー１０２に取り付けら
れた各基板１０３には独立した放電空間を得ることがで
きる。
【００２０】図４は、プラズマシールド１０６の構成を
詳細に示す拡大図である。
詳細に示す拡大図である。
【００２１】プラズマシールド１０６は、例えばＳＵＳ
３０４等の導電体によって構成されるもので、駆動ユニ
ット４０９により図中矢印方向である基板ホルダー１０
２（不図示）側へ動かすことが可能である。プラズマシ
ールド１０６の基板ホルダー１０２寄りの端部には、例
えばインコネル等のバネ４１０が設けられて基板ホルダ
ーと電気的にまた物理的に接続可能とされている。
３０４等の導電体によって構成されるもので、駆動ユニ
ット４０９により図中矢印方向である基板ホルダー１０
２（不図示）側へ動かすことが可能である。プラズマシ
ールド１０６の基板ホルダー１０２寄りの端部には、例
えばインコネル等のバネ４１０が設けられて基板ホルダ
ーと電気的にまた物理的に接続可能とされている。
【００２２】次に、本実施例による具体的な成膜動作に
ついて説明する。なお、以下の成膜動作における装置の
動作制御は不図示の制御装置によってなされる。
ついて説明する。なお、以下の成膜動作における装置の
動作制御は不図示の制御装置によってなされる。
【００２３】先ず複数の基板１０３が保持された基板ホ
ルダー１０２が真空チャンバー１０１内へ導入され、高
真空排気系により所定の真空度まで真空引きされる。次
に、ガスボンベ１２２1，１２２2に貯蔵される原料ガス
をマスフローコントローラ１２３1，１２３2および配管
系１２４によってカソード電極１０４より分散させる。
同時に基板加熱ヒーター１０５により各基板１０３を所
定の温度まで昇温させる。このとき、真空チャンバー１
０１内の圧力が一定に保たれる様に排気系１２０によっ
て制御される。
ルダー１０２が真空チャンバー１０１内へ導入され、高
真空排気系により所定の真空度まで真空引きされる。次
に、ガスボンベ１２２1，１２２2に貯蔵される原料ガス
をマスフローコントローラ１２３1，１２３2および配管
系１２４によってカソード電極１０４より分散させる。
同時に基板加熱ヒーター１０５により各基板１０３を所
定の温度まで昇温させる。このとき、真空チャンバー１
０１内の圧力が一定に保たれる様に排気系１２０によっ
て制御される。
【００２４】次に、プラズマシールド１０６を駆動ユニ
ット４０９（図４参照）により基板ホルダー１０２へ接
続させる。基板ホルダー１０２の基板保持は本例では４
基板であり、カソード電極１０４の対向側にセットされ
ている。そして高周波電源１２１1，１２２2（図１参
照）から整合回路を通じて各々のカソード電極１０４へ
所定の電力を印加させ、グロー放電を個別に生起させ
る。所定の成膜時間後、グロー放電を停止し、ガス供給
を停止し、プラズマシールドを基板ホルダーより脱着し
て、再度高真空排気した後、大気リークして基板を取り
出す。
ット４０９（図４参照）により基板ホルダー１０２へ接
続させる。基板ホルダー１０２の基板保持は本例では４
基板であり、カソード電極１０４の対向側にセットされ
ている。そして高周波電源１２１1，１２２2（図１参
照）から整合回路を通じて各々のカソード電極１０４へ
所定の電力を印加させ、グロー放電を個別に生起させ
る。所定の成膜時間後、グロー放電を停止し、ガス供給
を停止し、プラズマシールドを基板ホルダーより脱着し
て、再度高真空排気した後、大気リークして基板を取り
出す。
【００２５】本実施例による成膜結果の一例を図５に示
す。図５は基板ホルダー中央から端（コーナー部）への
距離と膜厚の関係を示す図である。破線にて示される従
来の基板ホルダーに依存した１５〜１８％程度の分布
が、実線にて示される本実施例の成膜装置に依れば８％
前後に大きく改良されていることが明かに確認できる。
以上説明した実施例では、便宜上単一チャンバーでの動
作機構についてのみ述べたが、一般的なロードロック型
のインライン装置に対しても本発明は当然実現可能であ
る。すなわち基板ホルダーの搬送機能を付加し、上述の
成膜プロセスを順次繰り返して行うことにより達成でき
る。
す。図５は基板ホルダー中央から端（コーナー部）への
距離と膜厚の関係を示す図である。破線にて示される従
来の基板ホルダーに依存した１５〜１８％程度の分布
が、実線にて示される本実施例の成膜装置に依れば８％
前後に大きく改良されていることが明かに確認できる。
以上説明した実施例では、便宜上単一チャンバーでの動
作機構についてのみ述べたが、一般的なロードロック型
のインライン装置に対しても本発明は当然実現可能であ
る。すなわち基板ホルダーの搬送機能を付加し、上述の
成膜プロセスを順次繰り返して行うことにより達成でき
る。
【００２６】また、基板ホルダー１０２については矩形
の基板１０３を４個保持するものとして説明し、各基板
に対応してプラズマシールドを設けるものとして説明し
たが、複数のプラズマシールドによって大型の１つの基
板の成膜領域を分割するものとしてもよい。
の基板１０３を４個保持するものとして説明し、各基板
に対応してプラズマシールドを設けるものとして説明し
たが、複数のプラズマシールドによって大型の１つの基
板の成膜領域を分割するものとしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】以上説明した様に、複数のカソード電極
と、各カソード電極を囲む筒状部材を設けることによ
り、従来、大面積基板を複数同時に成膜する上で問題で
あった膜厚分布、膜質分布の不均一を大幅に改良でき、
その結果、デバイス特性の均一性が上がり、歩留りも大
きく上げることが効果がある。
と、各カソード電極を囲む筒状部材を設けることによ
り、従来、大面積基板を複数同時に成膜する上で問題で
あった膜厚分布、膜質分布の不均一を大幅に改良でき、
その結果、デバイス特性の均一性が上がり、歩留りも大
きく上げることが効果がある。
【図１】本発明の一実施例を模式的に示す図である。
【図２】図１中の真空チャンバー１０１の構成を詳細に
示す図である。
示す図である。
【図３】図１中のカソード電極を基板ホルダー１０２側
から見た図である。
から見た図である。
【図４】図１中のプラズマシールド１０６の構成を詳細
に示す拡大図である。
に示す拡大図である。
【図５】本発明の実施例による成膜結果を示す図であ
る。
る。
【図６】従来例の構成を示す図である。
１０１ 真空チャンバー １０２ 基板ホルダー １０３ 基板 １０４ カソード電極 １０５ 基板加熱用ヒーター １０６ プラズマシールド １２０ 排気系 １２１1，１２２2 高周波電源 １２２1，１２２2 ガスボンベ １２３1，１２３2 マスフローコントローラ １２４ 配管系 ２０８ 絶縁材 ３０７ 原料ガス分散口 ４０９ 駆動ユニット ４１０ ばね
Claims (1)
- 【請求項１】 真空チャンバー内に、基板を保持するア
ノード電極と、アノード電極と対向配置されて原料ガス
を分散するカソード電極とを設け、前記アノード電極お
よびカソード電極間にグロー放電を発生させてカソード
電極にて分散された原料ガスが分解することにより生ず
る分解生成物をアノード電極上に保持された基板表面に
堆積させる成膜装置において、 前記カソード電極は複数の領域に分離されており、 前記カソード電極の分離された各領域をそれぞれ囲む複
数の筒状部材と、 前記各筒状部材のそれぞれを前記アノード電極に向けて
移動させ、アノード電極または該アノード電極上に保持
された基板と電気的に接続させ、複数の放電空間を形成
させる駆動機構とを有することを特徴とする成膜装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26759692A JPH06120153A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 成膜装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26759692A JPH06120153A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 成膜装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06120153A true JPH06120153A (ja) | 1994-04-28 |
Family
ID=17446943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26759692A Pending JPH06120153A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 成膜装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06120153A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077091A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2008034469A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Kaneka Corp | 半導体薄膜の製造方法、及び半導体薄膜製造装置 |
| JP2010157575A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Renesas Electronics Corp | 半導体装置の製造方法および半導体製造装置 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP26759692A patent/JPH06120153A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001077091A (ja) * | 1999-09-03 | 2001-03-23 | Ulvac Japan Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP4576011B2 (ja) * | 1999-09-03 | 2010-11-04 | 株式会社アルバック | プラズマ処理装置 |
| JP2008034469A (ja) * | 2006-07-26 | 2008-02-14 | Kaneka Corp | 半導体薄膜の製造方法、及び半導体薄膜製造装置 |
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