JPH08255758A - プラズマ気相成長装置 - Google Patents

プラズマ気相成長装置

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JPH08255758A
JPH08255758A JP5637295A JP5637295A JPH08255758A JP H08255758 A JPH08255758 A JP H08255758A JP 5637295 A JP5637295 A JP 5637295A JP 5637295 A JP5637295 A JP 5637295A JP H08255758 A JPH08255758 A JP H08255758A
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JP
Japan
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electrode
shower head
blow
plasma
discharge
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JP5637295A
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English (en)
Inventor
Kunio Matsumura
邦夫 松村
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性を向上したプラズマ気相成長装置を提
供する。 【構成】 電極15上にガラス基板Gを載置しマスク18に
て保持する。電極15内のヒータ16を過熱するとともに、
成膜用ガス系から成膜ガスを供給し、吹出用シャワーヘ
ッド4のガス噴出孔8から反応室1内に供給する。吹出
用シャワーヘッド4にRF電源21から高周波電圧を印加
し、吹出用シャワーヘッド4および電極15間で放電を行
なわせてプラズマ状態とし、ガラス基板Gの表面に薄膜
を形成する。放電空間の周囲の排気用制御板13、マスク
18およびチャンバ壁防着板19のいずれも絶縁性のセラミ
ック部品にて形成しているため、吹出用シャワーヘッド
4および電極15間以外では放電が生じないため、成膜時
に異常放電が生じない。反応室1内をクリーニングする
場合には、クリーニング用ガス系からクリーニング用ガ
スを供給し、吹出用シャワーヘッド4のガス噴出孔8か
ら反応室1内に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマにより反応性
気体を分解し、薄膜を形成するプラズマ気相成長装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、プラズマCVD法は比較的低温
で薄膜を形成することができる利点を有するため、最
近、TFT−LCD用の薄膜トランジスタの製造に用い
られている。特に、TFT−LCDの分野では画面の大
型化、多面取り化が要求され、画面を形成するガラス基
板の周辺部まで使用されてきている。
【0003】さらに、生産性の向上、歩留まりの向上な
どの要求から、ガラス基板を一枚ずつ処理する枚葉プラ
ズマCVD装置が注目されるようになってきている。こ
の枚葉プラズマCVD装置については、たとえば共立出
版発行の『薄膜化技術』に記載されているように、コイ
ル結合型および容量結合型があり、これらは半導体製造
プロセスあるいはa−Si薄膜太陽電池の製造プロセス
に適用されている。
【0004】そして、この容量結合型のプラズマCVD
装置では、放電電極と、この放電電極と対をなしSiウ
エハなどの基板を配設する他方の電極とが同一の大きさ
に形成され、この他方の電極上に電極面積より小さい基
板を配設して成膜を行なっている。このため、膜厚分布
および膜質分布など良好な領域のみを成膜有効領域とし
て使用することになり、大きな面積を取ることができな
い。
【0005】このため、たとえば特開昭54−5836
1号公報に記載されているように、放電電極および他方
の電極の面積が同一にし、放電電極と他方の電極との間
の距離を部分的に可変して、プラズマ均一性を図った構
成が知られている。
【0006】ところが、基板としてはSiウエハなどの
半導体基板を用いており、放電電極および他方の電極は
同一面積であり、この場合もプラズマ有効領域は電極の
面積より小さい領域になってしまう。
【0007】また、たとえば特開昭59−2374号公
報に記載されているように、チャンバ内の付着物の低減
および付着を防止して、高周波の放電電極の周囲を包囲
する隔離壁を設けた構成も知られている。この隔離壁は
石英製で、付着物の低減効果はあるものの放電領域を狭
く規定してしまい、電極領域周辺部でのプラズマ均一性
の改善は期待できず、膜厚分布および膜質分布は改善さ
れず、この場合もプラズマ有効領域が電極より小さくな
ってしまう。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のいずれの場合に
も、半導体製造あるいは太陽電池製造を対象としたもの
であり、成膜用基板としては主としてSiウエハを用い
ており、電極領域に対し基板領域が狭いものであり、大
面積化には十分に対応できないあるいは異常放電が生ず
るおそれがある問題を有している。
【0009】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、大面積化に十分対応できあるいは異常放電を防止で
き生産性を向上したプラズマ気相成長装置を提供するこ
とを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のプラズマ
気相成長装置は、一方の電極と、この一方の電極に対向
して設けられ、絶縁性基板を固定する他方の電極と、前
記一方の電極および他方の電極間に高周波電力を印加し
て前記一方の電極および他方の電極間に放電してプラズ
マを発生させる高周波電力供給手段と、前記一方の電極
および他方の電極間で放電する放電空間の周囲に設けら
れた絶縁手段とを具備したものである。
【0011】請求項2記載のプラズマ気相成長装置は、
一方の電極と、この一方の電極に対向して設けられ、絶
縁性基板を固定する他方の電極と、前記一方の電極とほ
ぼ同一平面で前記一方の電極の周囲の少なくとも一部に
突出して設けられた拡張電極部と、前記一方の電極およ
び他方の電極間に高周波電力を印加して前記一方の電極
および他方の電極間にプラズマを発生させる高周波電力
供給手段とを具備したものである。
【0012】請求項3記載のプラズマ気相成長装置は、
請求項2記載のプラズマ気相成長装置において、一方の
電極は、ガス噴出孔を有し、拡張電極部は、ガス噴出孔
を有さないものである。
【0013】
【作用】本発明のプラズマ気相成長装置は、一方の電極
および他方の電極間で放電する放電空間の周囲に絶縁手
段を設けたため、高周波電力供給手段により一方の電極
および他方の電極間で放電を行なう際に、周囲との間で
異常放電を生じない。
【0014】また、本発明のプラズマ気相成長装置は、
一方の電極とほぼ同一平面で一方の電極の周囲の少なく
とも一部に突出して拡張電極部を設けたため、絶縁性基
板に対向する一方の電極の面積が実質的に大きくなるの
で、絶縁性基板の大型化に対応する。
【0015】
【実施例】以下、本発明のプラズマ気相成長装置の一実
施例を図面に示すアクティブ型のTFT−LCD製造用
の枚葉プラズマCVD装置(ケミカル・ベーパー・デポ
ジション)を参照して説明する。
【0016】図1において、1は反応室で、この反応室
1の上部には吸気用筒部2が形成され、側部上方には排
気用筒部3が連通形成されている。
【0017】そして、反応室1の上部側には一方の電極
となるアルミナコートされた吹出用シャワーヘッド4が
配設され、この吹出用シャワーヘッド4は内部に中空の
拡散室5が形成され、この拡散室5には上方に吸気管6
が連通され、吹出用シャワーヘッド4の下部にはガス噴
出孔8が多数形成されている。また、反応室1の吸気用
筒部2と吹出用シャワーヘッド4の吸気管6との間には
シール材11が介挿されてシールするとともに、反応室1
の上内面と吹出用シャワーヘッド4の上面との間にはシ
ール材12が介挿されてシールしている。
【0018】さらに、吹出用シャワーヘッド4のガス噴
出孔8を有する面と下面が面一に絶縁性であるセラミッ
ク部品からなる排気制御板13が吹出用シャワーヘッド4
から突出して形成されている。
【0019】また、反応室1の下面側には吹出用シャワ
ーヘッド4に対向する他方の電極としての電極15が形成
され、この電極15は内部にヒータ16を有している。そし
て、この電極15の上面にはTFT−LCD用の絶縁性基
板としてのガラス基板Gが載置され、このガラス基板G
は中央の部分に反応窓17が形成された絶縁性であるセラ
ミック部品からなるマスク18にて保持される。
【0020】さらに、反応室1の吹出用シャワーヘッド
4および電極15の周囲、すなわち放電空間の周囲となる
内側面は、絶縁性であるセラミック部品からなる絶縁手
段としてのチャンバ壁防着板19で被覆されている。
【0021】そして、吹出用シャワーヘッド4には高周
波電力供給手段としてのRF電源21が接続され、電極15
はアースされ、吹出用シャワーヘッド4と電極15との間
で放電が行なわれる。
【0022】また、反応室1には、図2に示すように、
吸気管6に設けられる反応性気体である成膜用ガスを供
給する成膜用ガス系22、クリーニング用ガスを供給する
クリーニング用ガス系23および排気用筒部3に設けられ
る排気用の排気系24を有している。そして、成膜用ガス
系22はNH3 ガスを貯蔵するNH3 ボンベ31、N2 ガス
を貯蔵するN2 ボンベ32、H2 ガスを貯蔵するH2 ボン
ベ33およびSiH4 ガスを貯蔵するSiH4 ボンベ34を
有しており、NH3 ボンベ31、N2 ボンベ32、H2 ボン
ベ33およびSiH4 ボンベ34はそれぞれ開閉用のバルブ
35,36,37,38を有している。また、クリーニング用ガ
ス系23はNF3 ガスを貯蔵するNF3 ボンベ39およびA
rガスを貯蔵するArボンベ40を有しており、NF3
ンベ39およびArボンベ40はそれぞれ開閉用のバルブ4
1,42を有している。またさらに、排気系24は排気用の
ポンプ43およびこのポンプ43の排気を開閉するバルブ44
を有している。
【0023】次に、上記実施例の動作について説明す
る。
【0024】まず、電極15上にガラス基板Gを載置しマ
スク18にて保持する。電極15内のヒータ16を過熱すると
ともに、バルブ35,36,37,38を開き、成膜用ガス系22
からNH3 ガス、N2 ガス、H2 ガスおよびSiH4
スを供給し、吹出用シャワーヘッド4のガス噴出孔8か
ら反応室1内を成膜ガス雰囲気にする。
【0025】そして、吹出用シャワーヘッド4にRF電
源21から高周波電圧を印加し、吹出用シャワーヘッド4
および電極15間で放電を行なわせてプラズマ状態とし、
ガラス基板Gの表面に薄膜を形成する。
【0026】なお、必要に応じてバルブ44を開き、ポン
プ43を駆動させて、排気用筒部3から反応室1内の排気
を行なう。
【0027】また、放電空間の周囲の排気制御板13、マ
スク18およびチャンバ壁防着板19のいずれもが絶縁性の
セラミック部品にて形成されているため、吹出用シャワ
ーヘッド4および電極15間以外では放電が生じないた
め、成膜時に異常放電が生じない。
【0028】さらに、反応室1内をクリーニングする場
合には、バルブ41,42を開き、クリーニング用ガス系23
からNF3 ガス、Arガスを供給し、吹出用シャワーヘ
ッド4のガス噴出孔8から反応室1内をクリーニングガ
ス雰囲気にする。
【0029】そして、図1および図2に示すプラズマ気
相成長装置を用いてTFT−LCDを作製し、TFT特
性を評価したところ、図4に示すように、図3に示すガ
ラス基板の中心部に沿った部分IIのTFTのオン電流
は、周辺部I,III のオン電流に対して約2倍の値を示
し、すなわちガラス基板Gの周辺部I,III で良好なオ
ン電流が得られないことがあることがわかる。したがっ
て、このガラス基板Gを用いて画像表示を行なった場
合、書き込み不足が生じ、表示不均一性を生じるおそれ
もある。
【0030】次に、他の実施例を図5を参照して説明す
る。
【0031】この図5に示す実施例は、図1に示す実施
例において、吹出用シャワーヘッド4の周囲の排気制御
板13の下面に吹出用シャワーヘッド4の下面から面一の
導体からなる拡張電極部51を設けたものである。この拡
張電極部51は、吹出シャワーヘッド4と電気的に同一電
位にしている。
【0032】そして、基本的な動作は図1および図2に
示す実施例と同様であるが、ガラス基板Gなどの絶縁性
基板に成膜する場合、ガラス基板Gに対向するいわゆる
対向電極である吹出用シャワーヘッド4は、拡張電極部
51分だけガラス基板Gより大きな面積となり、ガラス基
板Gの周辺部の電界均一性が向上し、膜厚分布および膜
質分布が向上する。
【0033】この図5に示すプラズマ気相成長装置を用
いてTFT−LCDを作成し、TFT特性を評価したと
ころ、図7に示すように、図6に示すガラス基板Gの中
心部に沿った部分IIのオン電流と、周辺部I,III のオ
ン電流とはほほ同等の値を示す。つまり、ガラス基板G
の周辺部I,III のオン電流が改善されたことが分か
り、このガラス基板Gを用いて画像表示を行なった場
合、書き込み特性は十分であり、均一性良好な画像が得
られた。
【0034】さらに、図9に拡張電極部51の大きさによ
るTFTのオン電流のへの影響を評価した結果を示す。
図8に示すように、ガラス基板Gに対し、長さおよび幅
がそれぞれ25mm大きい拡張電極部51I、同様に50
mm大きい拡張電極部51IIを用いてTFTのオン電流を
評価した。
【0035】この結果、25mmの拡張電極部51Iを用
いた場合のオン電流特性も、50mmの拡張電極部51II
を用いた場合のオン電流特性もいずれもガラス基板Gの
端部から良好な特性を示し、拡張電極部51は25mm幅
でもオン電流特性は問題ないことを示しており、画像表
示を行なった場合も書き込み特性は十分であり、均一性
良好な画像が得られた。したがって、比較的大きなガラ
ス基板Gを用いても十分に薄膜を形成でき、ガラス基板
Gの周辺部まで有効利用できるため、大面積でのTFT
−LCD作製、あるいは、複数のデバイスを同一基板に
形成可能であり、ガラス基板Gの周辺部にも無駄が生じ
ることなく生産性を向上できる。
【0036】なお、上記実施例では、拡張電極部51にガ
ス噴出孔を有していない場合について説明したが、ガス
噴出孔を設けても同様の効果を得ることができるととも
に、拡張電極部51は一体部品あるいは取り外し可能な複
数の別体部品のいずれの場合にも同様の効果を得ること
ができる。
【0037】また、平行平板型のプラズマ処理装置にお
いても同様である。
【0038】
【発明の効果】本発明のプラズマ気相成長装置によれ
ば、放電空間の周囲に絶縁手段を設けたため、周囲との
間で異常放電を生じないので、生産性向上および絶縁性
基板の有効利用を向上できる。
【0039】また、本発明のプラズマ気相成長装置によ
れば、一方の電極の周囲に突出して拡張電極部を設けた
ため、絶縁性基板に対向する一方の電極の面積が実質的
に大きくなるので、絶縁性基板の周囲も中心と同様に膜
形成を行なえ、絶縁基板の周辺部までを無駄にすること
なく、絶縁性基板の大型化に対応でき、生産性向上およ
び絶縁性基板の有効利用を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ気相成長装置の一実施例を示
す概略図である。
【図2】同上成膜用ガス系、クリーニング用ガス系およ
び排気系を含めて示す構成図である。
【図3】同上ガラス基板の位置関係を示す説明図であ
る。
【図4】同上図3に示す位置とオン電流との関係を示す
グラフである。
【図5】他の実施例のプラズマ気相成長装置を示す概略
図である。
【図6】同上ガラス基板の位置関係を示す説明図であ
る。
【図7】同上図6に示す位置とオン電流との関係を示す
グラフである。
【図8】同上拡張電極部の大きさ関係を示す説明図であ
る。
【図9】同上図8に示す拡張電極部の大きさとオン電流
との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
4 一方の電極としての吹出用シャワーヘッド 8 ガス噴出孔 15 他方の電極 19 絶縁手段としてのチャンバ壁防着板 21 高周波電力供給手段としてのRF電源 51 拡張電極部 G 絶縁性基板としてのガラス基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方の電極と、 この一方の電極に対向して設けられ、絶縁性基板を固定
    する他方の電極と、 前記一方の電極および他方の電極間に高周波電力を印加
    して前記一方の電極および他方の電極間に放電してプラ
    ズマを発生させる高周波電力供給手段と、 前記一方の電極および他方の電極間で放電する放電空間
    の周囲に設けられた絶縁手段とを具備したことを特徴と
    するプラズマ気相成長装置。
  2. 【請求項2】 一方の電極と、 この一方の電極に対向して設けられ、絶縁性基板を固定
    する他方の電極と、 前記一方の電極とほぼ同一平面で前記一方の電極の周囲
    の少なくとも一部に突出して設けられた拡張電極部と、 前記一方の電極および他方の電極間に高周波電力を印加
    して前記一方の電極および他方の電極間にプラズマを発
    生させる高周波電力供給手段とを具備したことを特徴と
    するプラズマ気相成長装置。
  3. 【請求項3】 一方の電極は、ガス噴出孔を有し拡張電
    極部は、ガス噴出孔を有さないことを特徴とする請求項
    2記載のプラズマ気相成長装置。
JP5637295A 1995-03-15 1995-03-15 プラズマ気相成長装置 Pending JPH08255758A (ja)

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