JPH1090640A - 薄膜の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】成膜された基板の割れが防止され、工程歩留ま
り良く製造することが可能な薄膜の製造方法及びその製
造装置を提供することにある。 【解決手段】原料ガスがガス供給系２２から導入され、
この原料ガスを電界中で活性化させてプラズマを発生さ
せ、絶縁性基板２８上に薄膜を形成させる薄膜の製造方
法において、絶縁性基板２８を支持台３０上に配置する
工程と、電界中で活性化された原料ガスにより絶縁性基
板２８上に薄膜を形成する工程と、絶縁性基板２８と支
持台３０との間に生じている静電気力を緩和するプラズ
マ雰囲気中で、支持台３０に備えられたピン３２を複数
段階に分けて押し上げることにより絶縁性基板２８と支
持台３０とを剥離する工程と、を有することを特徴とす
る薄膜の製造方法及びこの製造方法に適用される製造装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、薄膜の製造方法
及びその製造装置に係り、特に、プラズマＣＶＤ（Chem
ical Vapor Deposition ）を利用した成膜方法及びその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体薄膜や絶縁膜をはじめ、各
種薄膜の形成にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）
法が用いられている。ＣＶＤ法には、原料ガスを活性化
するために、熱を用いるもの、光を用いるもの、プラズ
マ反応を用いるもの、さらには、電子サイクロトロン共
鳴を用いるものなどが知られている。中でも、プラズマ
反応を利用するプラズマＣＶＤ法は、均質で、比較的生
産性よく薄膜の形成が可能であることから、各種分野で
利用されている。

【０００３】薄膜トランジスタを用いた液晶ディスプレ
イ（ＴＦＴ−ＬＣＤ）等では、ガラス基板などの絶縁基
板上に、アモルファスシリコンなどの半導体薄膜やシリ
コンナイトライドなどの絶縁膜をプラズマＣＶＤ法によ
り形成している。近年、ＴＦＴ−ＬＣＤ用のプラズマＣ
ＶＤ装置として、設置面積が小さく、メンテナンスが容
易な枚葉式プラズマＣＶＤ装置が開発され、量産ライン
に適用されつつある。枚葉式プラズマＣＶＤ装置は、所
定の処理が施される所定枚数のガラス基板を収納するた
めのロードロックチャンバ、ガラス基板を予備加熱する
基板プレヒートチャンバ、ガラス基板上に薄膜を形成す
るために所定の処理を施すプロセスチャンバ、及びロー
ドロックチャンバからガラス基板を１枚ずつ取り出して
各チャンバに搬送する真空ロボットを含む本体搬送チャ
ンバを有する。

【０００４】枚葉式プラズマＣＶＤ装置は、トレイを用
いずにガラス基板のみを１枚ずつ搬送してプロセスチャ
ンバにおいて成膜する方式である。成膜工程では、１枚
のガラス基板が搬送チャンバの真空ロボットによりプロ
セスチャンバ内に搬送され、プロセスチャンバ内に備え
られ、導電性を有するサセプタ上に載置される。続い
て、プロセスチャンバにおいて、プラズマＣＶＤにより
ガラス基板上に所定の組成の薄膜が形成される。そし
て、薄膜形成後、サセプタからガラス基板が剥離され、
真空ロボットによりこのガラス基板がプロセスチャンバ
から搬送チャンバに搬送され、さらに、他のチャンバに
搬送される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この枚
葉式プラズマＣＶＤ装置では、プロセスチャンバにおい
てガラス基板上に薄膜が形成された後、ガラス基板をプ
ロセスチャンバから搬送チャンバへ搬送する際に、プロ
セスチャンバを真空に保持し、サセプタに備えられたピ
ンによりガラス基板がサセプタから剥離されるが、その
際に、静電気によりガラス基板とサセプタとが吸着して
いるため、ガラス基板がサセプタから剥離され難いとい
う不具合が生じる。さらに、ピンにより強制的にガラス
基板を剥離しようとすると、ガラス基板が割れる可能性
が高いという問題がある。これは、基板の材質がガラ
ス、樹脂などの絶縁体であるため、帯電され易いという
性質に基づくものである。

【０００６】従って、この発明の目的は、上述したよう
な事情に鑑み成されたものであって、成膜された基板の
割れが防止され、工程歩留まり良く製造することが可能
な薄膜の製造方法及びその製造装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、原料ガスが導入され、この原
料ガスを電界中で活性化させてプラズマを発生させ、絶
縁性基板上に薄膜を形成させる薄膜の製造方法におい
て、絶縁性基板を支持台上に配置する工程と、電界中で
活性化された原料ガスにより前記絶縁性基板上に薄膜を
形成する工程と、 前記絶縁性基板と前記支持台との間
に生じている静電気力を緩和するプラズマ雰囲気中で、
前記絶縁性基板と前記支持台とを剥離する工程と、を有
することを特徴とする薄膜の製造方法を提供するもので
ある。

【０００８】また、この発明によれば、絶縁性基板を支
持すると共に、接地されている支持手段と、前記支持手
段に設けられ、前記絶縁性基板に対して垂直下方に貫通
され、段階的に垂直上方に駆動されて前記支持手段から
前記絶縁性基板を押し上げる押し上げ手段と、前記支持
手段に支持されている絶縁性基板に対向して配置され、
前記支持手段との間で高周波電界を発生させるために高
周波電源に接続された電極部と、前記支持手段及び電極
部を収容すると共に、原料ガスを供給するガス供給部に
接続される供給孔、及び真空ポンプに接続されてガスを
排気する排気孔が形成された反応容器と、を有する薄膜
の製造装置であって、前記反応容器に原料ガスが導入さ
れ、この原料ガスを高周波電界中で活性化させて前記支
持手段に支持されている絶縁性基板上に薄膜を形成さ
せ、前記絶縁性基板と前記支持手段との間に生じている
静電気力を緩和するプラズマ雰囲気中で前記押し上げ手
段を段階的に垂直上方に駆動することにより絶縁性基板
がその外周部から段階的に押し上げられて絶縁性基板と
支持手段とが剥離されることを特徴とする薄膜の製造装
置が提供される。

【０００９】さらに、この発明によれば 複数の絶縁性
基板を収納する収納部、絶縁性基板を予備加熱する予備
加熱部、原料ガスをプラズマ化して絶縁性基板上に薄膜
を形成する成膜部、及び収納部から絶縁性基板を１枚ず
つ取り出して予備加熱部及び成膜部に搬送する搬送部と
を有する枚葉式プラズマＣＶＤ装置において、絶縁性基
板を支持すると共に、接地されている支持手段と、前記
支持手段に設けられ、前記絶縁性基板に対して垂直下方
に貫通され、段階的に垂直上方に駆動されて前記支持手
段から前記絶縁性基板を押し上げる押し上げ手段と、前
記支持手段に支持されている絶縁性基板に対向して配置
され、前記支持手段との間で高周波電界を発生させるた
めに高周波電源に接続された電極部と、前記支持手段及
び電極部を収容すると共に、原料ガスを供給するガス供
給部に接続される供給孔、及び真空ポンプに接続されて
ガスを排気する排気孔が形成された反応容器と、を有す
る成膜部であって、前記反応容器に原料ガスが導入さ
れ、この原料ガスを高周波電界中で活性化させて前記支
持手段に支持されている絶縁性基板上に薄膜を形成さ
せ、前記絶縁性基板と前記支持手段との間に生じている
静電気力を緩和するプラズマ雰囲気中で前記押し上げ手
段を５段階以上に分けて垂直上方に駆動することにより
絶縁性基板がその外周部から段階的に押し上げられて絶
縁性基板と支持手段とが剥離されることを特徴とする薄
膜の製造装置が提供される。

【００１０】この発明によれば、絶縁性基板に薄膜が形
成された後、水素プラズマ雰囲気中で絶縁性基板が支持
台から剥離される。成膜後の絶縁性基板は帯電されて支
持台に吸着されているが、水素プラズマが絶縁性基板に
帯電されている電荷と中和するため、絶縁性基板が支持
台から剥離され易くなる。また、水素プラズマは、絶縁
性基板上に形成された薄膜にダメージを与えるおそれが
なく、さらに、表面浄化作用も有する。

【００１１】また、この発明によれば、水素プラズマ雰
囲気中において、支持台に備えられている押し上げピン
を複数段階に分けて上昇させて絶縁性基板を支持台から
剥離する。この押し上げピンを上昇させることにより、
絶縁性基板の外周部が押し上げられて支持台との間に間
隙が形成される。水素プラズマにより、その間隙の電荷
が中和される。さらに押し上げピンを上昇させることに
より、絶縁性基板の外周部に形成された間隙が拡大さ
れ、さらに水素プラズマによりその間隙の電荷が中和さ
れる。このように複数段階に分けて、好ましくは５段階
以上に分けて段階的に絶縁性基板を支持台から剥離する
ことにより、絶縁性基板の割れが防止される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
薄膜の製造方法及びその製造装置の実施の形態について
詳細に説明する。図１は、この発明の薄膜の製造方法及
びその製造装置に適用される枚葉式プラズマＣＶＤ装置
の外観を示す図である。この枚葉式プラズマＣＶＤ装置
１０は、所定の処理が施される所定枚数のガラス基板を
収納するためのロードロックチャンバ１２、ガラス基板
を予備加熱する基板プレヒートチャンバ１４、ガラス基
板に所定の処理を施すプロセスチャンバ１６、及びロー
ドロックチャンバ１２からガラス基板を１枚ずつ取り出
して各チャンバに搬送する真空ロボットを含む本体搬送
チャンバ１８を有する。ロードロックチャンバ１８は、
例えば１２枚のガラス基板を収納可能なカセットを備え
ている。

【００１３】また、この枚葉式プラズマＣＶＤ装置１０
は、所定枚数、例えば２４枚のガラス基板を収納可能で
あるとともにＣＶＤ装置１０の外部に配置されたカセッ
トから、ガラス基板を１枚ずつ取り出してロードロック
チャンバ１２内のカセットにロード／アンロードする基
板搬送ロボット（図示しない）を有する。

【００１４】インプット用カセットに収容されたガラス
基板は、基板搬送ロボットにより１枚ずつ取り出され、
ロードロックチャンバ１２内のカセットにロードされ
る。ロードロックチャンバ１２にロードされたガラス基
板は、本体搬送チャンバ１８の真空ロボットにより、基
板プレヒートチャンバ１４に搬送される。ガラス基板
は、基板プレヒートチャンバ１４において、予備加熱さ
れた後、真空ロボットによりプロセスチャンバ１６に搬
送される。このガラス基板には、プロセスチャンバ１６
においてプラズマＣＶＤ法により、例えば、ゲート絶縁
膜、アモルファスシリコン膜、シリコンナイトライド等
が積層される。続いて、このガラス基板は、真空ロボッ
トによりロードロックチャンバ１２に収容される。そし
て、ガラス基板は、基板搬送ロボットによりロードロッ
クチャンバ１２からアンロードされ、アウトプット用カ
セットに収納されて次の処理装置に搬送される。

【００１５】なお、インプット用カセットとアウトプッ
ト用カセットとは、説明の便宜上、異なる名称とした
が、同一のカセットを用いている。図２には、図１に示
したプロセスチャンバの断面が概略的に示されている。
プロセスチャンバ１６は、ゲートバルブ２０を介して搬
送チャンバ１８に接続されている。このプロセスチャン
バ１６は、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）が表面に被着されて
成るアルミニウム（Ａｌ）によって形成されている。ま
た、このプロセスチャンバ１６には、シラン（ＳｉＨ
₄ ）、水素（Ｈ₂ ）、窒素（Ｎ₂ ）、及びアンモニア
（ＮＨ₃ ）などの各原料ガス、及び三フッ化窒素（ＮＦ
₃ ）、アルゴン（Ａｒ）等のクリーニングガスをそれぞ
れバルブを介して供給するガス供給系２２、プロセスチ
ャンバ１６内のガスを排気する真空ポンプを含む排気系
２４、及びプロセスチャンバ１６に高周波電圧を供給す
る電源系２６が接続されている。

【００１６】また、プロセスチャンバ１６には、一主平
面上に基板２８が載置されるサセプタ３０、基板２８を
サセプタ３０から剥離するための押し上げピン３２、押
し上げピン３２を押し上げるプレート３４、及び高周波
電界を発生させる高周波電極３６が備えられている。さ
らに、プロセスチャンバ１６には、ガス供給系２２から
ガスが導入される導入孔、及び排気系２４に接続される
排気孔が形成されている。

【００１７】サセプタ３０は、アルミニウムによって形
成され、その表面にはアルミナが被着されている。ま
た、サセプタ３０の内部には、基板の温度を制御するた
めのヒータ３８が備えられている。さらに、サセプタ３
０は、高周波電極３６に対向して上下動可能に設けら
れ、グランド電位に接続されて、高周波電極３６の対向
電極として機能する。

【００１８】複数の押し上げピン３２は、サセプタ３０
を貫通して設けられ、サセプタ３０の下方にはプレート
３４が備えられている。サセプタ３０が下降されること
により、複数の押し上げピン３２がプレート３４によっ
て同時に押し上げられる。この押し上げピン３２を駆動
することにより、ガラス基板２８がサセプタ３０に載置
され、ガラス基板２８に所定の処理が施されると、ガラ
ス基板がサセプタ３０から引き離される。

【００１９】高周波電極３６は、アルミニウムによって
形成され、その表面にはアルミナが被着されている。ま
た、高周波電極３６は、導入孔から導入されるガスをプ
ロセスチャンバ１６内に均一に拡散させる吹き出し孔３
７を備えている。さらに、この高周波電極３６は、電源
系２６に接続されて高周波電圧が供給されている。

【００２０】一方、搬送チャンバ１８には、基板を１枚
ずつ搬送するための真空ロボット４０が備えられてい
る。この真空ロボット４０は、伸縮自在に設けられたア
ーム部４２、及びこのアーム部４２の先端に設けられて
いるハンド部４４を有する。この真空ロボット４０によ
り、図１に示したロードロックチャンバ１２に収納され
ているインプット用カセットから、ガラス基板が１枚ず
つ取り出され、各ゲートバルブを介して所定のチャンバ
に搬送される。チャンバにおいて、処理が完了したガラ
ス基板は、再びこの真空ロボット４０によりロードロッ
クチャンバ１２のカセットに収容される。

【００２１】次に、このようなプラズマＣＶＤ装置を用
いて、基板上にアモルファスシリコン膜やシリコンナイ
トライド膜を形成する方法を例として、図１及び図２を
参照しながらプラズマＣＶＤ装置の動作について詳細に
説明する。

【００２２】まず、搬送チャンバ１８内の真空ロボット
４０のアーム部４２が伸ばされ、ハンド部４４がロード
ロックチャンバ１２内のカセットから１枚のガラス基板
２８を取り出し、アーム部４２を縮めることで搬送チャ
ンバ１８にこのガラス基板２８が搬送される。次に、ゲ
ートバルブ２０が開放され、再びアーム部４２が伸ばさ
れてガラス基板２８がこのゲートバルブ２０を介してプ
ロセスチャンバ１６内に導入される。ガラス基板２８
は、押し上げられた状態のピン３２上に配置され、真空
ロボット４０のアーム部４２が縮められてプロセスチャ
ンバ１６から排出された後にゲートバルブ２０が閉鎖さ
れる。ガラス基板２８は、ピン３２が降下される、すな
わちサセプタ３０を上昇させることによりサセプタ３０
上に載置される。次に、サセプタ３０を上下方向に駆動
することにより、高周波電極３６とサセプタ３０との間
の電極間距離が２４ｍｍに調整される。また、ガス供給
系２２からプロセスチャンバ１６内にシラン；４００sc
cm及び水素；１４００sccmが導入される。さらにプロセ
スチャンバ１６内の圧力が１Ｔｏｒｒに調圧された後、
電源系２６から高周波電極３６に３００Ｗの電力が供給
されて放電させる。シラン及び水素は、放電により活性
化され、プラズマ生成物としてのアモルファスシリコン
が生成されガラス基板上に析出される。このようなプラ
ズマＣＶＤにより、同様に、原料ガスとしてシラン、ア
ンモニア、窒素を用いて所定の条件で放電させることに
よりシリコンナイトライド膜が形成される。また、シリ
コンナイトライド膜とアモルファスシリコン膜との積層
膜も形成できる。さらに、原料ガスとしてシラン、亜酸
化窒素、窒素を用いることにより、シリコン酸化膜、シ
リコン酸窒化膜が形成できる。またさらに、原料ガスと
してシラン、フォスフィン、水素を用いることにより、
ｎ型アモルファスシリコン膜が形成できる。

【００２３】このようにして、プラズマＣＶＤにより、
ガラス基板２８上に所定の組成を有する薄膜が形成さ
れ、成膜工程が完了すると、以下のようにしてガラス基
板がサセプタから剥離される。即ち、電極間距離が２４
ｍｍに保持された状態で、ガス供給系２２から水素；１
４００sccmがプロセスチャンバ１６内に導入される。ま
た、プロセスチャンバ１６内の圧力が０．２Ｔｏｒｒに
調整された後、電源系２６から高周波電極３６に１５０
Ｗの電力が供給されて、５秒間放電させる（第１段
階）。続いて、放電を継続させた状態でサセプタ３０を
降下させて実質的に押し上げピン３２がプレート３４に
より押し上げられ、電極間距離が３３ｍｍに設定されて
２秒間保持される（第２段階）。この時、ガラス基板２
８は静電気力によりサセプタ３０に吸着されているた
め、ピン３２が位置しているガラス基板２８の外周部が
押し上げられる。続いて、この放電状態の下で、サセプ
タ３０をさらに降下させて押し上げピンが押し上げら
れ、電極間距離が４１ｍｍに設定されて２秒間保持され
る（第３段階）。次に、放電を継続させた状態で、さら
にサセプタ３０を降下させ、電極間距離が５０ｍｍに設
定されて６秒間保持される（第４段階）。この時、押し
上げピン３２がさらに押し上げられて、ガラス基板２８
がサセプタ３０から剥離される。ガラス基板２８とサセ
プタ３０との間の距離は９ｍｍである。さらに、放電を
継続させた状態でサセプタ３０が降下され、電極間距離
が５２ｍｍに設定されて５秒間保持される（第５段
階）。この時、ガラス基板２８は押し上げピン３２によ
り、さらに押し上げられ、ガラス基板２８とサセプタ３
０との間の距離は１１ｍｍである。

【００２４】この剥離工程は、プロセスチャンバを減圧
状態に維持して水素ガスを導入し、放電を生じさせるこ
とにより水素プラズマを生じさせ、この水素プラズマ中
でガラス基板をサセプタから剥離するものである。サセ
プタ上に載置されているガラス基板は、帯電された状態
にあり、サセプタとガラス基板とが電荷の作用により吸
着されている。プラズマ中では、水素イオンが発生する
ため、帯電されているガラス基板の電荷が中和されて帯
電量が減少され、サセプタとガラス基板との吸着が緩和
される。したがって、水素プラズマ雰囲気中で電荷を中
和しつつ、徐々に（段階的に）押し上げピンを上昇させ
ることにより、ガラス基板がその外周側から押し上げら
れ、ガラス基板とサセプタとの間に間隙を形成させる。
さらに放電を継続させて水素プラズマを生成しながら、
この間隙の電荷も中和してガラス基板とサセプタとの吸
着を緩和させる。このようにして、ガラス基板とサセプ
タとの間に形成された間隙が徐々に拡大されてガラス基
板がサセプタから剥離される。

【００２５】なお、水素プラズマを用いずに、ガラス基
板をサセプタから剥離した場合には、１０枚ごとに５枚
の割合でガラス基板の割れが発生した。また、水素プラ
ズマを用いて２段階でガラス基板をサセプタから剥離し
た場合には、１０００枚毎に１枚の割合でガラス基板の
割れが発生した。この実施の形態のように、水素プラズ
マを用いて、５段階でガラス基板を剥離した場合には、
ガラス基板の割れが発生する割合は、１０００枚毎にほ
ぼ０回であった。したがって、この実施の形態で示した
ように、水素プラズマ雰囲気中で５段階でガラス基板が
サセプタから剥離されることが好ましいが、ガラス基板
のサイズ、ガスの供給量、放電時間などの種々の条件を
最適化することにより、段階数を減らすことも可能であ
る。

【００２６】また、この実施の形態では、ガラス基板の
剥離工程で用いられるプラズマガスとして、成膜に影響
を与えないように質量が小さい水素ガスが最適である
が、窒素などの他のガスが用いられてもよい。

【００２７】このようにガラス基板がサセプタから剥離
された後、放電が停止され、プロセスチャンバ１６内の
ガスが排気孔を介して排気される。続いて、ゲートバル
ブ２０が開放され、真空ロボット４０のアーム部４２が
プロセスチャンバ１６に向けて伸ばされて、ハンド部４
４がガラス基板２８とサセプタ３０との間に挿入され
る。続いて、押し上げピン３２を降下させてガラス基板
２８をハンド部上に載置させた後、アーム部４２が縮め
られて搬送チャンバ１８内にガラス基板が収容される。
そして、ゲートバルブ２０が閉鎖される。成膜が完了し
たガラス基板は、ロードロックチャンバのカセットに収
納される。そして、このガラス基板２８は、他の処理工
程が必要な場合には、さらに他の処理装置に搬送され、
所定の処理が施される。

【００２８】次に、この方法を薄膜トランジスタ（以
下、ＴＦＴと略称する）の製造方法に適用した例につい
て説明する。図３は、アクティブマトリクス型表示装置
用アレイ基板の一部概略正面図であり、図４は、製造プ
ロセスを説明するための図３中ａ−ａ’線に沿って切断
した概略断面図である。

【００２９】このアクティブマトリクス型表示装置用ア
レイ基板１０１は、透明なガラス基板１００上に複数本
のアルミニウム（Ａｌ）から成る信号線１５１と、この
信号線１５１と直交する複数本のモリブデン−タンタル
（Ｍｏ−Ｔａ）合金膜から成る走査線１０５とがマトリ
クス状に配置され、信号線１５１と走査線１０５とによ
って囲まれる領域内にＩ．Ｔ．Ｏ．（Indium Tin Oxid
e）から成る透明な画素電極１６１が配置されている。

【００３０】信号線１５１と走査線１０５との交差部分
には、走査線１０５自体をゲート電極１０３（図４中
（ｆ）参照）とした逆スタガ構造のＴＦＴ１５９が配置
されている。

【００３１】このＴＦＴ１５９は、図４中（ｆ）に示す
ように、ゲート電極１０３上に、酸化シリコン（ＳｉＯ
₂ ）膜からなる第１ゲート絶縁膜１１１、シリコンナイ
トライド（ＳｉＮ_x ）膜からなる第２ゲート絶縁膜１１
３、第１ゲート絶縁膜１１１及び第２ゲート絶縁膜１１
３上に配置されるアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：
Ｈ）薄膜から成る半導体薄膜１２３、半導体薄膜１２３
上にゲート電極１０３に自己整合された第１及び第２チ
ャネル保護膜１３３、１３７、半導体薄膜１２３に低抵
抗半導体膜１４３、１４５を介して電気的に接続される
ソース電極１５５および信号線１５１と一体のドレイン
電極１５３が配置されて成っている。

【００３２】ところで、この第１及び第２チャネル保護
膜１３３、１３７は、シリコンナイトライド（ＳｉＮ
_x ）膜と酸素含有シリコンナイトライド（ＳｉＮ_x Ｏ
_y ）膜とから成り、それぞれ３０００オングストロー
ム、２００オングストロームの膜厚で積層して配置され
ている。

【００３３】また、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板１０１は、透明なガラス基板１００上
に、走査線１０５と略平行して配置される、走査線１０
５と同一材料から成るＭｏ−Ｔａ合金膜から成る補助容
量線１０７を備え、補助容量線１０７と、補助容量線１
０７と第１及び第２ゲート絶縁膜１１１、１１３を介し
て配置される画素電極１６１との間で補助容量（CS）を
形成している。

【００３４】次に、このアクティブマトリクス型表示装
置用アレイ基板１０１の製造方法について図４を参照し
て説明する。まず、図４（ａ）に示すように、ガラス基
板１００の一主面上にＭｏ−Ｔａ合金膜をスパッターに
よって被着し、これを複数本のストライプ状にパターン
ニングして一部をゲート電極１０３と成す走査線１０５
（図３参照）並びに補助容量線１０７を形成し、更にゲ
ート電極１０３および補助容量線１０７上に第１ゲート
絶縁膜１１１として酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）膜を堆積
する。

【００３５】次に、このゲート電極１０３，走査線１０
５，補助容量線１０７および第１ゲート絶縁膜１１１が
配設されたガラス基板１００を例えば２４枚収納するカ
セット単位でロードロックチャンバ１２の近傍まで搬送
され、このカセットから各ガラス基板１００が図１及び
図２に示した枚葉式プラズマＣＶＤ（Chemical VaporDi
position ）装置１０のロードロックチャンバ１２内に
設けられた１２枚のガラス基板を収納可能なカセットに
搬送される。そして、ロードトックチャンバ１２の内部
が排気され、真空に近い状態に維持される。さらに、上
述したように、搬送チャンバ１８内の真空ロボット４０
により、ロードロックチャンバ１２のカセットからガラ
ス基板１００が１枚ずつ取り出され、搬送チャンバ１８
内に一旦搬送された後、所定のプロセスチャンバ１６に
搬送される。プロセスチャンバ１６に搬送されたガラス
基板１００は、サセプタ３０上に配置される。続いて原
料ガスとして２００sccmの流量のシラン（ＳｉＨ₄ ）、
１０００sccmの流量のアンモニア（ＮＨ₃ ）、７０００
sccmの流量の窒素（Ｎ₂ ）をプロセスチャンバ１６内に
導入すると共に、プロセスチャンバ１６内を１Torrに維
持し、更にガラス基板温度を３３０℃まで上昇させる。
そして、１３００Ｗの高周波電圧を供給し、これにより
シラン（ＳｉＨ₄ ）およびアンモニア（ＮＨ₃ ）をプラ
ズマ励起させてシリコンナイトライド（ＳｉＮ_x ）を第
２ゲート絶縁膜１１３として５００オングストロームの
膜厚で堆積させる。

【００３６】この後、原料ガスを４００sccmの流量のシ
ラン（ＳｉＨ₄ ）、１４００sccmの流量の水素（Ｈ₂ ）
にガスを切り換えてプロセスチャンバ内に導入し、更に
１５０Ｗの高周波電力を供給して、第２ゲート絶縁膜１
１３上にａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１２１を５００オングストロ
ームの膜厚で堆積させる。尚、ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１２１
の堆積に際してもプロセスチャンバ内を１Torrに維持す
る。

【００３７】再び、原料ガスとして２００sccmの流量の
シラン（ＳｉＨ₄ ）、１０００sccmの流量のアンモニア
（ＮＨ₃ ）、キャリアガスとして７０００sccmの流量の
窒素（Ｎ₂ ）をプロセスチャンバ内に導入すると共に、
１３００Ｗの高周波電圧を供給して、シリコンナイトラ
イド（ＳｉＮ_x ）１３１を３０００オングストロームの
膜厚で堆積させる。尚、シリコンナイトライド（ＳｉＮ
_x ）１３１の堆積に際してもプロセスチャンバ内は同様
の１Torrに維持する。

【００３８】また、原料ガスとして２００sccmの流量の
シラン（ＳｉＨ₄ ）、１０００sccmの流量のアンモニア
（ＮＨ₃ ）、キャリアガスとして７０００sccmの流量の
窒素（Ｎ₂ ）、更に１２００sccmの流量の亜酸化窒素を
プロセスチャンバ内に導入すると共に、１３００Ｗの高
周波電圧を供給して、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光）により
測定したところ、膜中に原子比で３０atm%以上の３５at
m%の酸素を含有する酸素含有シリコンナイトライド（Ｓ
ｉＮ_x Ｏ_y ）１３５を２００オングストロームの膜厚で
堆積させる。尚、酸素含有シリコンナイトライド（Ｓｉ
Ｎ_x Ｏ_y ）１３５の堆積に際してもプロセスチャンバ内
は同様の１Torrに維持する。

【００３９】以上のようにして、図４（ｂ）に示すよう
に、第１ゲート絶縁膜１１１としてシリコン酸化膜を含
む基板１００上にシリコンナイトライド（ＳｉＮ_x ）膜
から成る第２ゲート絶縁膜１１３，ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１
２１，シリコンナイトライド（ＳｉＮ_x ）１３１及び酸
素含有シリコンナイトライド（ＳｉＮ_x Ｏ_y ）１３５の
４層を連続して堆積させた後、プロセスチャンバ内を減
圧し、排気する。続いて、上述したように、ガラス基板
１００がサセプタ３０から剥離される。すなわち、水素
ガスを１４００sccmの流量でプロセスチャンバ１６内に
導入し、プロセスチャンバ１６内の圧力が０．２Ｔｏｒ
ｒに調整された後、電源系２６から高周波電極３６に１
５０Ｗの電力が供給されて、５秒間放電させる（第１段
階）。続いて、放電を継続させた状態でサセプタ３０を
降下させて実質的に押し上げピン３２が押し上げられ、
電極間距離が３３ｍｍに設定されて２秒間保持される
（第２段階）。続いて、この放電状態の下で、サセプタ
３０をさらに降下させて押し上げピンが押し上げられ、
電極間距離が４１ｍｍに設定されて２秒間保持される
（第３段階）。次に、放電を継続させた状態で、さらに
サセプタ３０を降下させ電極間距離が５０ｍｍに設定さ
れて６秒間保持される（第４段階）。さらに、放電を継
続させた状態でサセプタ３０が降下され、電極間距離が
５２ｍｍに設定されて５秒間保持される（第５段階）。
このようにしてガラス基板がサセプタ３０から剥離され
た後、ゲートバルブ２０が開放され、真空ロボット４０
によりガラス基板１００がプロセスチャンバ１６から排
出され、ロードロックチャンバに収納される。

【００４０】この後、ガラス基板１００は他の処理装置
に搬送され、酸素含有シリコンナイトライド（ＳｉＮ_x
Ｏ_y ）１３５上にグレゾール・ノボラック系レジンを主
体とするフォトレジストをスピンコーターにより塗布
し、ゲート電極１０３をマスクとしてガラス基板１００
の裏側から光を照射し、更にガラス基板１００正面から
マスクを介して光を照射することにより、フォトレジス
トを感光させ、図４（ｃ）に示すように、ゲート電極１
０３に対応する領域のフォトレジスト１３９を残しシリ
コンナイトライド（ＳｉＮ_x ）１３１及び酸素含有シリ
コンナイトライド（ＳｉＮ_x Ｏ_y ）１３５をフォトレジ
スト１３９をマスクとしてパターニングし第１チャネル
保護膜１３３及び第２チャネル保護膜１３７を形成す
る。

【００４１】この後、図４（ｄ）に示すように、第１チ
ャネル保護膜１３３及び第２チャネル保護膜１３７上の
フォトレジスト１３９を剥離液により除去する。また、
ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１２１表面を希フッ酸液中で洗浄した
後、このガラス基板１００は再びプラズマＣＶＤ装置に
搬送され、同様のプラズマＣＶＤ法により、ｎ型アモル
ファスシリコン（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜１４０を堆積
する。このときのプラズマＣＶＤ装置の動作は、上述し
た通りである。尚、上記した洗浄に際し、第２チャネル
保護膜１３７の膜厚によっては、第２チャネル保護膜１
３７全体が除去されることがあるが、第２チャネル保護
膜１３７は残存しても、また除去されてもかまわない。
しかしながら、第２チャネル保護膜１３７は、第１チャ
ネル保護膜１３３の誘電率が６程度であるのに対して４
程度と小さく、このため第１チャネル保護膜１３３及び
第２チャネル保護膜１３７を介してソース電極やドレイ
ン電極とゲート電極との間で形成される寄生容量をより
軽減できるため、第２チャネル保護膜１３７は残存する
方が良い。

【００４２】しかる後、図４（ｅ）に示すようにパター
ニングして島状のｎ⁺ ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１４１及び半導
体薄膜１２３を形成し、更にＩ．Ｔ．Ｏ．膜を成膜、パ
ターニングして画素電極１６１を形成する。

【００４３】更に、図４（ｆ）に示すように、アルミニ
ウムを被着し、パターニングしてソース電極１５３およ
びドレイン電極１５５をそれぞれ形成してアクティブマ
トリクス型表示装置用アレイ基板１０１を作成した。
尚、ソース、ドレイン電極１５３、１５５の形成時に、
島状のｎ⁺ ａ−Ｓｉ：Ｈ薄膜１４１も同時にパターニン
グして低抵抗半導体膜１４３、１４５とした。

【００４４】なお、このソース電極１５３及びドレイン
電極１５５が形成された後、これらの電極表面に、プラ
ズマＣＶＤ法により、シリコンナイトライド膜の保護膜
が形成されてもよい。

【００４５】このようなＴＦＴの製造方法において、プ
ラズマＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜やシリコ
ンナイトライド膜などの薄膜が形成される工程で、上述
したようなプラズマガス雰囲気中で段階的にガラス基板
がサセプタから剥離される方法を用いることにより、ガ
ラス基板の割れが防止され、例えば薄膜トランジスタを
用いた液晶ディスプレイなどの製造工程における歩留ま
りを向上させることができる。

【００４６】なお、この実施の形態では、サセプタから
剥離される基板がガラス基板である場合について述べた
が、基板の材質は樹脂などの他の絶縁性の材質であって
もよい。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の薄膜の
製造方法及びその製造装置によれば、水素プラズマ雰囲
気中において、薄膜が形成された基板がサセプタに備え
られた押し上げピンにより段階的に押し上げられ、基板
がサセプタから剥離される。したがって、基板とサセプ
タとの間の静電気力が緩和され、基板がサセプタから剥
離され易くなるため、成膜された基板の割れが防止さ
れ、工程歩留まり良く製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の薄膜の製造方法及びその製
造装置に適用される枚葉式プラズマＣＶＤ装置の外観を
示す図である。

【図２】図２は、図１に示した枚葉式プラズマＣＶＤ装
置に含まれるプロセスチャンバを概略的に示す断面図で
ある。

【図３】図３は、この発明の薄膜の製造方法で製造され
るアレイ基板の一例を示す一部概略正面図である。

【図４】図４は、この発明の製造プロセスを説明するた
めの図である。

【符号の説明】

１０…枚葉式プラズマＣＶＤ装置 １２…ロードロックチャンバ １４…プレヒートチャンバ １６…プロセスチャンバ １８…搬送チャンバ ２０…ゲートバルブ ２２…ガス供給系 ２４…排気系 ２６…電源系 ２８…基板 ３０…サセプタ ３２…押し上げピン ３４…プレート ３６…高周波電極 ４０…真空ロボット

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原料ガスが導入され、この原料ガスを電界
   中で活性化させてプラズマを発生させ、絶縁性基板上に
   薄膜を形成させる薄膜の製造方法において、 絶縁性基板を支持台上に配置する工程と、 電界中で活性化された原料ガスにより前記絶縁性基板上
   に薄膜を形成する工程と、 前記絶縁性基板と前記支持台との間に生じている静電気
   力を緩和するプラズマ雰囲気中で、前記絶縁性基板と前
   記支持台とを剥離する工程と、 を有することを特徴とする薄膜の製造方法。
2. 【請求項２】前記絶縁性基板と前記支持台とを剥離する
   工程は、水素ガスを導入して電界中で活性化させること
   により発生される水素プラズマ雰囲気中で実行されるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の薄膜の製造方法。
3. 【請求項３】前記絶縁性基板と前記支持台とを剥離する
   工程は、絶縁性基板と支持台との間に複数段階に分けて
   間隙を形成し、これを拡大することにより支持台から絶
   縁性基板を剥離することを特徴とする請求項２に記載の
   薄膜の形成方法。
4. 【請求項４】前記絶縁性基板と前記支持台とを剥離する
   工程は、支持台に備えられたピンを複数段階に分けて押
   し上げることにより絶縁性基板がその外周部から段階的
   に押し上げられて、絶縁性基板と支持台との間の間隙が
   段階的に拡大され、水素プラズマによりこの間隙の電荷
   が中和されて絶縁性基板と支持台とが剥離されることを
   特徴とする請求項２に記載の薄膜の形成方法。
5. 【請求項５】前記絶縁性基板と前記支持台とを剥離する
   工程は、５段階以上に分けて実行されることを特徴とす
   る請求項４に記載の薄膜の形成方法。
6. 【請求項６】絶縁性基板を支持すると共に、接地されて
   いる支持手段と、 前記支持手段に設けられ、前記絶縁性基板に対して垂直
   下方に貫通され、段階的に垂直上方に駆動されて前記支
   持手段から前記絶縁性基板を押し上げる押し上げ手段
   と、 前記支持手段に支持されている絶縁性基板に対向して配
   置され、前記支持手段との間で高周波電界を発生させる
   ために高周波電源に接続された電極部と、 前記支持手段及び電極部を収容すると共に、原料ガスを
   供給するガス供給部に接続される供給孔、及び真空ポン
   プに接続されてガスを排気する排気孔が形成された反応
   容器と、を有する薄膜の製造装置であって、 前記反応容器に原料ガスが導入され、この原料ガスを高
   周波電界中で活性化させて前記支持手段に支持されてい
   る絶縁性基板上に薄膜を形成させ、前記絶縁性基板と前
   記支持手段との間に生じている静電気力を緩和するプラ
   ズマ雰囲気中で前記押し上げ手段を段階的に垂直上方に
   駆動することにより絶縁性基板がその外周部から段階的
   に押し上げられて絶縁性基板と支持手段とが剥離される
   ことを特徴とする薄膜の製造装置。
7. 【請求項７】複数の絶縁性基板を収納する収納部、絶縁
   性基板を予備加熱する予備加熱部、原料ガスをプラズマ
   化して絶縁性基板上に薄膜を形成する成膜部、及び収納
   部から絶縁性基板を１枚ずつ取り出して予備加熱部及び
   成膜部に搬送する搬送部とを有する枚葉式プラズマＣＶ
   Ｄ装置において、 絶縁性基板を支持すると共に、接地されている支持手段
   と、 前記支持手段に設けられ、前記絶縁性基板に対して垂直
   下方に貫通され、段階的に垂直上方に駆動されて前記支
   持手段から前記絶縁性基板を押し上げる押し上げ手段
   と、 前記支持手段に支持されている絶縁性基板に対向して配
   置され、前記支持手段との間で高周波電界を発生させる
   ために高周波電源に接続された電極部と、 前記支持手段及び電極部を収容すると共に、原料ガスを
   供給するガス供給部に接続される供給孔、及び真空ポン
   プに接続されてガスを排気する排気孔が形成された反応
   容器と、を有する成膜部であって、 前記反応容器に原料ガスが導入され、この原料ガスを高
   周波電界中で活性化させて前記支持手段に支持されてい
   る絶縁性基板上に薄膜を形成させ、前記絶縁性基板と前
   記支持手段との間に生じている静電気力を緩和するプラ
   ズマ雰囲気中で前記押し上げ手段を５段階以上に分けて
   垂直上方に駆動することにより絶縁性基板がその外周部
   から段階的に押し上げられて絶縁性基板と支持手段とが
   剥離されることを特徴とする薄膜の製造装置。