JPH11288891A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の生産性を低下させることなく、所定の
薄膜の品質に大きな影響を与える高品質部分薄膜の品質
を向上させることができるようにする。 【解決手段】 プラズマＣＶＤ装置は、３層薄膜を構成
する絶縁膜を形成する場合、成膜条件を３段階に変化さ
せて形成する。この場合、このプラズマＣＶＤ装置は、
絶縁膜を形成するための反応室として、２つの反応室２
３，２４を有し、各段の部分成膜条件に従って形成され
る３つの部分絶縁膜のうち、最初の２つの部分絶縁膜を
反応室２３で順次形成し、最後の１つの部分絶縁膜、す
なわち、絶縁膜の品質に大きな影響を与える高品質部分
絶縁膜を専用の反応室２４で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、反応空間内で、固
体デバイスの基板上に反応ガスによる化学反応を使って
所定の薄膜を形成する場合、成膜条件を段階的に変化さ
せて形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＴＦＴ（Thin Film Transisto
r）液晶表示パネルの製造工程の１つとして、ガラス基
板上に３層薄膜を形成する成膜工程がある。

【０００３】ここで、３層薄膜とは、３つ薄膜を層状に
重ねることによって形成された薄膜である。３つの薄膜
としては、通常、絶縁膜と、半導体膜と、導体膜が用い
られる。絶縁膜は、通常、窒化膜や酸化膜等で構成さ
れ、半導体膜は、通常、ａ−Ｓｉ：Ｈ膜等で構成され、
導体膜は、通常、ａ−Ｓｉ（ｎ＋）膜等で構成される。

【０００４】この３層薄膜は、通常、反応ガスによる化
学反応を使った成膜処理、すなわち、ＣＶＤ処理により
形成される。このＣＶＤ処理においては、化学反応を促
進するためのエネルギーとして、通常、プラズマが用い
られる。

【０００５】このプラズマＣＶＤ処理においては、形成
する薄膜の種類に応じて、使用する反応ガスの種類が異
なるだけでなく、成膜時の圧力設定値や基板温度、さら
には、反応室の電極構造が異なる場合がある。このた
め、３層薄膜を形成する場合は、一般に、３つの薄膜を
それぞれ専用の反応室で形成するようになっている。

【０００６】図８は、３層薄膜を構成する３つの薄膜を
それぞれ専用の反応室を用いて形成する従来のプラズマ
ＣＶＤ装置の構成を示す平面図である。なお、図には、
複数の反応室を使って複数のガラス基板を１枚ずつ処理
する枚葉クラスタ式のプラズマＣＶＤ装置を代表として
示す。

【０００７】図示のプラズマＣＶＤ装置は、ロードロッ
ク室１１と、予備基板加熱室１２と、絶縁膜用反応室１
３と、半導体膜用反応室１４と、導体膜用反応室１５
と、真空搬送室１６とを有する。

【０００８】このような構成では、ガラス基板は、加熱
室１２で加熱された後、反応室１３，１４，１５で順次
絶縁膜と、半導体膜と、導体膜とを形成される。これに
より、ガラス基板上に３層薄膜が形成される。

【０００９】このようにして形成された３層薄膜は、後
の製造工程により、最終的にＴＦＴ液晶表示パネルを駆
動するためのスイッチング素子へと加工される。このス
イッチング素子の電気的特性のうち、例えば、電界効果
移動度（以下「モビリティ」という。）は、ＴＦＴ液晶
表示パネルの解像度（面内ドット数）とサイズとを決定
する重要な要素となっている。

【００１０】このモビリティは、パネルの解像度とサイ
ズによって異なる。例えば、サイズが９〜１４インチの
量産レベルのＴＦＴ液晶表示パネルでは、解像度がＶＧ
Ａ／ＳＶＧＡ級（ドット数６４０×４８０〜８００×６
００）の場合、０．３〜０．６（ｃｍ2／Ｖｓ）程度の
モビリティが必要となる。また、解像度がＸＧＡ／ＥＷ
Ｓ級（ドット数１０２４×７６８）の場合、０．６〜
１．１（ｃｍ2／Ｖｓ）程度のモビリティが必要とな
る。

【００１１】現在、解像度がＶＧＡ／ＳＶＧＡ級のＴＦ
Ｔ液晶表示パネルは、すでに、実用化され、量産化され
ている。これに対し、解像度がＸＧＡ／ＥＷＳ級のＴＦ
Ｔ液晶表示パネルでは、量産化を実現するために、モビ
リティを向上させるための各種の研究、開発がなされて
いる。

【００１２】このモビリティを向上させるためには、３
層薄膜を構成する絶縁膜の品質（電気的特性）を向上さ
せることが極めて大きな効果を有することが、すでに研
究され、一般的に知られている。しかしながら、装置の
生産性（ガラス基板の処理能力）を低下させることな
く、絶縁膜の品質を向上させることは、容易ではなく、
現在の最も大きな課題の１つになっている。

【００１３】この課題を解決するための方法として、ス
テップ成膜法がある。このステップ成膜法は、絶縁膜を
形成するときに、その成膜条件を段階的に変化させて形
成する方法である。

【００１４】このような構成によれば、高品質の絶縁膜
を効率的に形成することができるので、装置の生産性を
低下させることなく、絶縁膜の品質を向上させることが
できる。

【００１５】このステップ成膜法によって絶縁膜を形成
する従来のプラズマＣＶＤ装置は、絶縁膜を形成するた
めの反応室として、１つの反応室を有し、この１つの反
応室で成膜条件を段階的に変化させながら形成するよう
になっていた。図８の例では、絶縁膜用反応室１３で成
膜条件を段階的に変化させて形成するようになってい
た。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成では、装置の生産性を低下させることなく、絶
縁膜の品質を向上させるという課題を十分に達成するこ
とが困難であるという問題があった。以下、この問題を
具体例を使って説明する。

【００１７】今、ゲート配線が施されたガラス基板上に
３層薄膜を形成する場合を考える。また、ステップ成膜
法として、成膜条件を３段階に変化させる方法を考え
る。この場合、各段の成膜条件（以下「部分成膜条件」
という。）をそれぞれｘ１，ｘ２，ｘ３とすると、各部
分成膜条件ｘ１，ｘ２，ｘ３に従って形成される絶縁膜
（以下「部分絶縁膜」という。）に要求される特性は、
例えば、次のようなものとなる。

【００１８】（ａ）部分成膜条件ｘ１に従って形成され
る部分絶縁膜に要求される特性 ゲート配線に対する密着性、被覆性が優れていること （ｂ）部分成膜条件ｘ２に従って形成される部分絶縁膜
に要求される特性 絶縁性が優れていること （ｃ）部分成膜条件ｘ３に従って形成される部分絶縁膜
に要求される特性 半導体膜との電気的界面特性が優れていること

【００１９】各部分成膜条件ｘ１，ｘ２，ｘ３は、それ
ぞれ対応する特性を満たすような条件に設定される。そ
して、絶縁膜は、この３つの部分成膜条件ｘ１，ｘ２，
ｘ３を段階的に変化させることにより形成される。

【００２０】ここで、絶縁膜の品質（電気的特性）は、
部分成膜条件ｘ１，ｘ２，ｘ３に従って形成される部分
絶縁膜の品質に依存する。この依存度は、通常、 部分成膜条件ｘ１＜部分成膜条件ｘ２＜部分成膜条件ｘ
３ の関係にある。すなわち、部分成膜条件ｘ１に従って形
成される部分絶縁膜の品質への依存度が最も小さく、部
分成膜条件ｘ３に従って形成される部分絶縁膜の品質へ
の依存度が最も大きい。

【００２１】したがって、装置の生産性を低下させるこ
となく、絶縁膜の品質を向上させるには、装置の生産性
を低下させることなく、部分成膜条件ｘ３に従って形成
される部分絶縁膜の品質を向上させる必要がある。以
下、この絶縁膜の品質に大きな影響を与える部分絶縁膜
を高品質部分絶縁膜という。

【００２２】しかしながら、従来のように、１つの反応
室で成膜条件を段階的に変化させながら、絶縁膜を形成
する構成では、装置の生産性を低下させることなく、高
品質部分絶縁膜の品質を向上させることができなかっ
た。これは、高品質部分絶縁膜の品質を向上させるため
には、この品質に影響を与える異物の除去周期を短くす
る必要があるからである。

【００２３】すなわち、プラズマＣＶＤ装置では、ガラ
ス基板のみならず、プラズマに接する領域及びその周辺
部にも成膜されてしまう。例えば、２つの平行平板電極
を水平に配設する平行平板型のプラズマＣＶＤ装置で
は、ガラス基板だけでなく、上部電極の表面にも膜が堆
積する。この堆積物は、成膜処理を重ねるに従って厚さ
を増し、やがて、膜自身の応力により剥離する。

【００２４】また、プラズマＣＶＤ装置では、通常、電
極が加熱されている。これにより、電極に堆積した膜か
らは、熱エネルギーの効果（粒子運動量の増加）によ
り、常に、不純物質（ここでは、ガラス基板上に堆積す
る薄膜の品質を低下させる物質）が飛び出している。こ
の不純物質の量は、一般に、膜の質が悪いほど多くな
り、また、膜の堆積量が多いほど多くなる。

【００２５】上述したような異物（剥離物や不純物）
は、成膜時に、ガラス基板上に形成される薄膜に入り込
んでいく。これにより、薄膜の品質安定性が著しく損な
われ、結果として、装置の生産性が悪化する。そのた
め、プラズマＣＶＤ装置においては、上述したような異
物を周期的に除去する処理（ガスクリーニング処理、電
極交換処理など）を実行するようになっている。

【００２６】このような構成によれば、異物の発生を抑
制することができるため、薄膜の品質を向上させること
ができる。この場合、薄膜の品質は、異物除去処理の実
行周期を短くすればするほど向上させることができる。
しかしながら、異物除去処理の実行周期を短くすると、
装置の生産性が低下する。したがって、異物除去処理の
実行周期は、薄膜の品質と装置の生産性の両方を考慮し
て決定する必要がある。

【００２７】この点について、上述したステップ成膜法
について考察してみる。このステップ成膜法では、電極
等に堆積した不要な膜は、たとえこれが均一な膜厚で堆
積していたとしても、均質にはならない。これにより、
このステップ成膜法では、電極に堆積した膜は、成膜時
に剥離し、ガラス基板上の絶縁膜にパーティクルとして
取り込まれやすい。このような現象は、当然のことなが
ら、部分成膜条件ｘ３に従って高品質部分絶縁膜を形成
する場合に最も発生しやすい。

【００２８】このような現象が発生しても、高品質部分
絶縁膜が剥離物の影響を受けにくければ問題がない。し
かしながら、この高品質部分絶縁膜は、他の部分絶縁膜
とは成膜特性（膜厚分布、成膜速度）が大きく異なるこ
とが多く、純粋な膜であればあるほど、剥離物の影響を
大きく受けやすい。したがって、この部分絶縁膜の品質
を向上させるためには、異物除去処理の実行周期を短く
する必要がある。しかしながら、異物除去処理の実行周
期を短くすると、装置の生産性が低下する。

【００２９】したがって、従来のプラズマＣＶＤ装置で
は、装置の生産性を低下させることなく、高品質部分絶
縁膜の品質を向上させることが難しかった。これによ
り、このプラズマＣＶＤ装置では、装置の生産性を低下
させることなく、絶縁膜の品質を向上させるという課題
を十分に達成することができなかったわけである。

【００３０】なお、ステップ成膜法は、絶縁膜を形成す
る場合だけでなく、半導体膜や導体膜等の薄膜を形成す
る場合にも用いられる（この場合、その必要性は、絶縁
膜を形成する場合とは、必ずしも同じではないが、最終
的な製品の性能向上、信頼性向上、生産性向上を狙いと
して用いられるものであることに変わりない。）。した
がって、上述したような問題は、ステップ成膜法によっ
て絶縁膜を形成する場合だけでなく、半導体膜や導体膜
等の他の薄膜を形成する場合にも発生する。

【００３１】そこで、本発明は、ステップ成膜法によっ
て所定の薄膜を形成する場合、装置の生産性を低下させ
ることなく、各段の成膜条件に従って形成される複数の
薄膜のうち、所定の薄膜の品質に大きな影響を与える薄
膜の品質を向上させることができるＣＶＤ装置を提供す
ることを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載のＣＶＤ装置は、反応空間内で、固体デ
バイスの基板上に反応ガスによる化学反応を使って所定
の薄膜を形成する場合、成膜条件を段階的に変化させて
形成する装置において、所定の薄膜を形成するための反
応室として、複数の反応室を有し、各段の成膜条件に従
って形成される複数の薄膜のうち、所定の薄膜の品質に
大きな影響を与える薄膜を専用の反応室で形成するよう
に構成されていることを特徴とする。

【００３３】この請求項１記載のＣＶＤ装置では、基板
は、複数の反応室に順次搬送され、成膜条件を複数段階
に分けることにより得られた１つまた複数の成膜条件
（以下「部分成膜条件」という。）に従って順次成膜処
理を受ける。これにより、所定の薄膜の一部をなす薄膜
（以下「部分薄膜」という。）が１つまたは複数形成さ
れる。そして、最後の反応室で成膜処理を受けた段階
で、所定の薄膜の形成処理が終了する。

【００３４】この場合、所定の薄膜の品質に大きな影響
を与える部分薄膜（以下「高品質部分薄膜」という。）
は、専用の反応室を用いて形成される。したがって、こ
の高品質部分薄膜は、その品質に影響を与える異物が少
ない環境で形成されることになる。これにより、この異
物を除去するための異物除去処理の実行周期を短くする
ことなく、高品質部分薄膜の品質を高めることができ
る。その結果、装置の生産性を低下させることなく、高
品質部分薄膜の品質を向上させることができる。これに
より、装置の生産性を低下させることなく、所定の薄膜
の品質を向上させることができる。

【００３５】請求項２記載のＣＶＤ装置は、請求項１記
載の装置において、反応ガスを反応空間に拡散するため
の複数のガス拡散穴を有し、このガス拡散穴の分布密度
が反応空間に対する反応ガスの導入部付近でその周辺部
より小さくなるように設定されていることを特徴とす
る。

【００３６】この請求項２記載のＣＶＤ装置では、この
ガス拡散穴の分布密度がガス導入部付近でその周辺部よ
り小さくなるように設定されているので、基板上の反応
ガスの分布密度は、その導入当初は、均一になり、次第
に、ガス導入部付近よりその周辺部の方で大きくなる。
これにより、反応ガスの分解速度が早いために、高品質
部分絶縁膜を形成するための成膜時間が短くて済むよう
な場合には、高品質部分薄膜の膜厚分布を均一にするこ
とができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００３８】［１］第１の実施の形態 ［１−１］構成 図１は、本発明の第１の実施の形態の全体的な構成を示
す平面図である。なお、図には、本発明を、枚葉クラス
タ式のプラズマＣＶＤ装置に適用した場合を代表として
示す。また、以下の説明では、本発明を、上述した３層
薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に適用した場合を代
表として説明する。さらに、以下の説明では、本発明
を、３層薄膜を構成する絶縁膜を上述した３つの部分成
膜条件ｘ１，ｘ２，ｘ３に従って形成する場合を代表と
して説明する。

【００３９】図１に示すプラズマＣＶＤ装置は、反応室
の内部（反応空間）が大気に触れるのを防止するための
ロードロック室２１と、成膜すべき基板を予め加熱する
ための予備基板加熱室２２と、３層薄膜を構成する絶縁
膜を形成するための２つの絶縁膜用反応室２３，２４
と、３層薄膜を構成する半導体膜を形成するための半導
体膜用反応室２５と、３層薄膜を構成する導体膜を形成
するための導体膜用反応室２６と、基板を搬送するため
の真空搬送室２７とを有する。

【００４０】上記２つの絶縁膜用反応室２３，２４のう
ち、絶縁膜用反応室２３では、部分成膜条件ｘ１に従っ
た成膜処理と部分成膜条件ｘ２に従った成膜処理が実行
される。これに対し、絶縁膜用反応室２４では、部分成
膜条件ｘ３に従った成膜処理が実行される。

【００４１】真空搬送室２７は、例えば、八角形の筒状
に形成されている。この真空搬送室２７の内部には、基
板搬送ロボット（図示せず）が収容されている。ロード
ロック室２１等は、真空搬送室２７の各辺ごとに設けら
れている。このロードロック室２１等は、例えば、四角
形の筒状に形成されている。

【００４２】図２は、反応室２３，２４，２５，２６の
構成を示す平面図である。なお、図には、放電発生用電
極として、水平に配設された平行平板型の電極を用いる
反応室を代表として示す。

【００４３】図示の反応室は、成膜処理を行うための反
応空間を形成する真空容器３１と、この真空容器３１の
内部（反応空間）に反応ガスを導入するためのガス導入
管３２と、このガス導入管３２により導入された反応ガ
スを拡散させるためのガス拡散板３３と、放電発生用の
平行平板電極を構成する上部電極３４及び下部電極３５
と、電極３４，３５に放電発生用の高周波電力を供給す
る高周波発振器３６とを有する。

【００４４】上記電極３４，３５は、真空容器３１の内
部において、互いに対向するように水平に配設されてい
る。また、上部電極３４は、内部が空洞の薄い箱状に形
成されている。上記ガス導入管３２は、この箱状の上部
電極３４の天板３４１の中央部からその内部に反応ガス
を導入するようになっている。

【００４５】上記ガス分散板３３は、上部電極３４の内
部に水平に配設されている。このガス分散板３３は、ガ
ス導入管３２を介して上部電極３４の内部に導入された
反応ガスを上部電極３４の底板３４２側に拡散させるた
めの複数のガス分散穴３３１を有する。この複数のガス
拡散穴３３１は、下部電極３５の上面に載置されたガラ
ス基板Ｗに対し、均一に配設されている。

【００４６】上部電極３４の底板３４２には、ガス拡散
板３３により拡散された反応ガスを下部電極３５側に拡
散させるための複数のガス分散穴３４３が設けられてい
る。この複数のガス分散穴３４３は、下部電極３５の上
面に載置されたガラス基板Ｗに対し、均一に配設されて
いる。

【００４７】上記下部電極３５の上面には、上記のごと
く、成膜すべきガラス基板Ｗが載置される。上記高周波
発振器３６の一方の端子は、上部電極３４に接続され、
他方の端子は、下部電極３５に接続されている。

【００４８】［１−２］動作 上記構成において、動作を説明する。まず、図１に示す
プラズマＣＶＤ装置の全体的な動作を説明する。

【００４９】成膜すべき複数のガラス基板は、例えば、
カセットに収容された状態で、ロードロック室２１に搬
入される。ロードロック室２１に搬入された複数のガラ
ス基板は、真空搬送室２７内の基板搬送ロボットによ
り、予備基板加熱室２２の内部に搬送される。

【００５０】予備基板加熱室２２の内部に搬送されたガ
ラス基板は、所定温度まで加熱された後、基板搬送ロボ
ットにより、部分絶縁膜用反応室２３の内部に搬送され
る。部分絶縁膜用反応室２３の内部に搬送されたガラス
基板は、部分成膜条件ｘ１に従って最初の部分絶縁膜を
形成された後、部分成膜条件ｘ２に従って次の部分絶縁
膜を形成される。

【００５１】この成膜処理が終了したガラス基板は、基
板搬送ロボットにより、高品質部分絶縁膜用反応室２４
の内部に搬送され、部分成膜条件ｘ３に従って高品質部
分絶縁膜を形成される。これにより、３層薄膜を構成す
る絶縁膜の形成が終了する。

【００５２】この成膜処理が終了したガラス基板は、基
板搬送ロボットにより、半導体膜用反応室２５の内部に
搬送され、所定の成膜条件に従って半導体膜を形成され
る。この成膜処理が終了したガラス基板は、基板搬送ロ
ボットにより、導体膜用反応室２６の内部に搬送され、
所定の成膜条件に従って導体膜を形成される。これによ
り、３層薄膜の形成が終了する。

【００５３】この成膜処理が終了すると、ガラス基板
は、基板搬送ロボットによりロードロック室２１内のカ
セットに戻される。以上の処理がカセットに収容されて
いるすべてのガラス基板について終了すると、カセット
がロードロック室２１の内部から取り出され、次のカセ
ットがロードロック室２１の内部に搬送される。これに
より、次のカセットに収容されているガラス基板に対し
て再び上述した処理が施される。

【００５４】以上が、図１に示すプラズマＣＶＤ装置の
全体的な動作である。次に、図２に示す反応室における
成膜処理を説明する。

【００５５】この成膜処理においては、成膜すべきガラ
ス基板が下部電極３５の上面に載置される。また、成膜
用の反応ガスがガス導入管３２を介して上部電極３４の
内部に導入される。上部電極３４の内部に導入された反
応ガスは、ガス拡散板３３に形成されたガス拡散穴３３
１により、上部電極３４の底板３４２側に拡散された
後、この底板３３２に形成されたガス拡散穴３４３によ
り、下部電極３５側に拡散される。

【００５６】また、この成膜処理においては、上部電極
３３と下部電極３４との間に、高周波発振器３６から高
周波電力が供給される。これにより、上部電極３３と下
部電極３４との間でプラズマ生成用の放電が発生する。
その結果、上部電極３３と下部電極３４との間にプラズ
マが生成される。このプラズマにより、反応ガス中のガ
ス分子が分解される。これにより、成膜用の化学反応が
促進され、ガラス基板Ｗ上に薄膜（絶縁膜、半導体膜、
導体膜）が形成される。

【００５７】以上が、図２に示す反応室における成膜処
理である。

【００５８】［１−３］効果 以上詳述した本実施の形態によれば、絶縁膜を形成する
ための反応室として、２つの反応室２３，２４を設け、
部分成膜条件ｘ１，ｘ２，ｘ３に従って形成される部分
絶縁膜のうち、絶縁膜の品質に大きな影響を与える高品
質部分絶縁膜を専用の反応室２４で形成するようにした
ので、この高品質部分絶縁膜を異物の少ない環境で形成
することができる。

【００５９】これにより、高品質絶縁膜の品質に影響を
与える異物を除去するための異物除去処理の実行周期を
短くすることなく、この高品質部分絶縁膜の品質を向上
させることができる。その結果、装置の生産性を低下さ
せることなく、高品質部分絶縁膜の品質を向上させるこ
とができる。これにより、装置の生産性を低下させるこ
となく、絶縁膜の品質を向上させることができる。

【００６０】これを図３及び図４を参照しながら説明す
る。図３は、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置と従来
のプラズマＣＶＤ装置の生産性を比較して示す特性図で
ある。また、図４は、図３に示す生産性を確保しなが
ら、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置により形成され
た絶縁膜から形成されたスイッチング素子と従来のプラ
ズマＣＶＤ装置により形成された絶縁膜から形成された
スイッチング素子の品質を比較して示す特性図である。

【００６１】図３において、横軸は時間を示し、縦軸は
ガラス基板の処理枚数（成膜枚数）を示す。また、Ｃ１
１は、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置によるガラス
基板の処理枚数を示し、Ｃ１２は、従来のプラズマＣＶ
Ｄ装置によるガラス基板の処理枚数を示す。

【００６２】さらに、ａ１は、本実施の形態のプラズマ
ＣＶＤ装置の成膜処理期間を示し、ａ２は、同じく異物
除去処理期間を示す。また、ａ３は、異物除去処理の実
行周期を示す。同様に、ｂ１は、従来のプラズマＣＶＤ
装置の成膜処理期間を示し、ｂ２は、同じく異物除去処
理期間を示す。また、ｂ３は、異物除去処理の実行周期
を示す。

【００６３】また、図４において、横軸はゲート電圧
（Ｖ）を示し、縦軸はモビリティ（ｃｍ／Ｖ・ｓ）を示
す。また、Ｃ２１は、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装
置で形成された３層薄膜から形成されたスイッチング素
子のモビリティの測定結果を示し、Ｃ２２は、従来のプ
ラズマＣＶＤ装置で形成された３層薄膜から形成された
スイッチング素子のモビリティの測定結果を示す。

【００６４】本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、
従来のプラズマＣＶＤ装置に比べ、高品質部分絶縁膜用
反応室２４へのガラス基板の搬入処理とこの反応室２４
からのガラス基板の搬出処理とが余計に必要になる。し
たがって、本実施の形態では、１枚当たりの基板処理時
間は、従来より長くなる。

【００６５】しかしながら、本実施の形態のプラズマＣ
ＶＤ装置では、高品質絶縁膜を異物の少ない環境で形成
することができる。これにより、図３に示すように、従
来のプラズマＣＶＤ装置より異物除去処理の実行周期を
延ばすことができる（ａ３＞ｂ３）。その結果、本実施
の形態のプラズマＣＶＤ装置では、従来のプラズマＣＶ
Ｄ装置とほぼ同じ生産性を確保することが可能となる。

【００６６】しかも、このように異物除去処理の実行周
期を延ばしたとしても、高品質部分絶縁膜に影響を与え
る異物の発生量を従来より抑えることができる。これに
より、本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置では、従来の
プラズマＣＶＤ装置より高品質部分絶縁膜の品質を向上
させることができる。その結果、本実施の形態のプラズ
マＣＶＤ装置では、図４に示すように、従来のプラズマ
ＣＶＤ装置よりスイッチング素子のモビリティとして、
高いモビリティを得ることができる。具体的には、量産
レベルのＴＦＴ液晶表示パネルにおいて、アモーファス
シリコンＴＦＴ素子（スイッチング素子）のモビリティ
を１．０ｃｍ2／Ｖｓ以上に設定することができる。

【００６７】［２］第２の実施の形態 ［２−１］構成 図５は、本発明の第２の実施の形態の要部の構成を示す
側面図である。なお、図５において、先の図２とほぼ同
じ機能を果たす部分には、同一符号を付して詳細な説明
を省略する。

【００６８】本実施の形態は、高品質部分絶縁膜用の反
応室２４の構成に特徴を有する。すなわち、先の実施の
形態では、図２に示すように、ガラス基板Ｗに対するガ
ス拡散穴３３１，３４３の分布密度を均一に設定する場
合を説明した。

【００６９】これに対し、本実施の形態は、図５に示す
ように、ガス拡散穴３４３の分布密度は均一に設定し、
ガス拡散穴３３１の分布密度は不均一に設定するように
したものである。すなわち、ガス拡散穴３３１の分布密
度をガラス基板Ｗの中央部でその周辺部より小さくなる
ように設定したものである。言い換えれば、ガス拡散穴
３３１の分布密度をガス導入部（ガス導入管３２の配置
位置）付近でその周辺部より小さくなるように設定した
ものである。なお、図には、分布密度として、２つの分
布密度を設定する場合を示す。

【００７０】但し、本実施の形態でも、高品質部分絶縁
膜用の反応室２４以外の反応室２３，２５，２６では、
先の実施の形態と同様に、ガス拡散穴３３１の分布密度
は、均一になるように設定されている。

【００７１】［２−３］効果 このような構成によれば、ガラス基板Ｗ上の高品質部分
絶縁膜の膜厚分布を均一にすることができる。

【００７２】すなわち、先の実施の形態のように、ガス
拡散穴３３１，３４３の分布密度をガラス基板Ｗに対し
て均一に設定する構成では、部分成膜条件ｘ１，ｘ２に
従って形成される部分絶縁膜の膜厚分布をガラス基板Ｗ
の全体に渡って均一にすることが容易である。しかしな
がら、このような構成では、部分成膜条件ｘ３に従って
形成される高品質部分絶縁膜の膜厚は、ガラス基板Ｗの
中心から周辺に向かうに従って徐々に小さくなる傾向に
あり、容易に均一化できない。

【００７３】これは、部分成膜条件ｘ３が部分成膜条件
ｘ１，ｘ２に比べ、高い高周波電力と希釈率を要求する
ものであるため、反応ガスの分解速度が早まるためと考
えられる。ここで、希釈率とは、主反応ガスの流量を希
釈ガスの流量で割った値である。なお、主反応ガスとし
ては、例えば、ＳｉＨ４ガスが用いられる。

【００７４】図６は、この様子を示す特性図である。図
において、横軸は、ガラス基板Ｗの中心からの距離を示
し、縦軸は、ガラス基板Ｗの中心の膜厚に対する各部の
相対膜厚を示す。また、特性曲線Ｃ３１は、部分成膜条
件ｘ１，ｘ２に従って形成される部分絶縁膜の膜厚分布
を示し、特性曲線Ｃ３２は、部分成膜条件ｘ３に従って
形成される高品質部分絶縁膜の膜厚分布を示す。

【００７５】図示のごとく、先の実施の形態のような構
成によれば、部分成膜条件ｘ１，ｘ２に従って形成され
る部分絶縁膜の膜厚は、ガラス基板Ｗの中心から周辺に
かけて均一になる（特性曲線Ｃ３１参照）。しかしなが
ら、部分成膜条件ｘ３に従って形成される高品質部分絶
縁膜の膜厚は、ガラス基板Ｗの中心から周辺に向かうに
従って徐々に小さくなる（特性曲線Ｃ３２参照）。

【００７６】これに対し、本実施の形態のように、ガス
拡散穴３３１の分布密度をガラス基板Ｗの中央部でその
周辺部より小さくする構成では、ガラス基板Ｗ上の反応
ガスの分布密度は、その導入当初は、均一になり、その
後、次第に中心から周辺に向かうに従って徐々に大きく
なる。したがって、部分成膜条件ｘ１，ｘ２に従って形
成される部分絶縁膜の膜厚は、ガラス基板Ｗの中心から
周辺に向かうに従って徐々に大きくなる。これに対し、
部分成膜条件ｘ３に従って形成される高品質部分絶縁膜
の膜厚分布は、均一になる。

【００７７】図７は、この様子を示す特性図である。図
において、横軸は、ガラス基板Ｗの中心からの距離を示
し、縦軸は、ガラス基板Ｗの中心の膜厚に対する各部の
相対膜厚を示す。また、特性曲線Ｃ４１は、部分成膜条
件ｘ１，ｘ２に従って形成される部分絶縁膜の膜厚分布
を示し、特性曲線Ｃ４２は、部分成膜条件ｘ３に従って
形成される高品質部分絶縁膜の膜厚分布を示す。

【００７８】図示のごとく、本実施の形態では、部分成
膜条件ｘ１，ｘ２に従って形成される部分絶縁膜の膜厚
は、ガラス基板Ｗの中心から周辺に向かうに従って徐々
に大きくなる（特性曲線Ｃ４１参照）。これに対し、部
分成膜条件ｘ３に従って形成される高品質部分絶縁膜の
膜厚分布は、均一になる（特性曲線Ｃ４２参照）。

【００７９】［２−４］変形例 （１）以上の説明では、ガス拡散穴３３１の分布密度を
２段階に分けて変化させる場合を説明した。しかしなが
ら、本実施の形態では、３段階以上に分けて変化させる
ようにしてもよいし、連続的に変化させるようにしても
よい。

【００８０】（２）また、以上の説明では、ガス拡散穴
３３１の分布密度を変化させる場合を説明した。しかし
ながら、本実施の形態では、ガス拡散穴３４３の分布密
度を変化させるようにしてもよい。また、ガス拡散穴３
３１とガス拡散穴３４３の両方の分布密度を変化させる
ようにしてもよい。

【００８１】（３）また、以上の説明では、ガス導入管
３２をガラス基板Ｗの中央部に設けるプラズマＣＶＤ装
置に本実施の形態を適用する場合を説明した。しかしな
がら、本実施の形態は、例えば、ガス導入管３２をガラ
ス基板Ｗの周辺部に設けるプラズマＣＶＤ装置にも適用
することができる。

【００８２】この場合は、ガラス基板Ｗの周辺部のう
ち、ガス導入管３２が設けられる部分のガス拡散穴の分
布密度を小さくし、その他の部分の分布密度を大きくす
ればよい。要は、本実施の形態は、ガス拡散穴の分布密
度を、ガス導入部付近でその周辺部より小さくするよう
な構成であればよい。

【００８３】［３］そのほかの実施の形態 以上、本発明の２つの実施の形態を詳細に説明したが、
本発明は、上述したような実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００８４】（１）例えば、先の実施の形態では、部分
成膜条件ｘ１に従って形成される部分絶縁膜と部分成膜
条件ｘ２に従って形成される部分絶縁膜を１つの反応室
２３で形成する場合を説明した。しかしながら、本発明
では、これらをそれぞれ専用の反応室で形成するように
してもよい。

【００８５】（２）また、先の実施の形態では、本発明
を、ステップ成膜法として、成膜条件を３段階に変化さ
せるステップ成膜法を採用するプラズマＣＶＤ装置に適
用する場合を説明した。しかしながら、本発明は、成膜
条件を２段階または４段階以上に変化させるステップ成
膜法を採用するプラズマＣＶＤ装置にも適用することが
できる。

【００８６】（３）また、先の実施の形態では、絶縁膜
をステップ成膜法で形成するプラズマＣＶＤ装置に本発
明を適用する場合を説明した。しかしながら、本発明
は、絶縁膜以外の薄膜、例えば、半導体膜や導体膜をス
テップ成膜法で形成するプラズマＣＶＤ装置にも適用す
ることができる。

【００８７】（４）また、先の実施の形態では、本発明
を、ＴＦＴ液晶表示パネルのガラス基板上に所定の薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置に適用する場合を説明し
た。しかしながら、本発明は、例えば、ＴＦＴ液晶表示
パネル以外の液晶表示パネルのガラス基板に所定の薄膜
を形成するプラズマＣＶＤ装置にも適用することができ
る。また、本発明は、液晶表示パネル以外の固体デバイ
スの基板、例えば、半導体デバイスのウェーハ上に所定
の薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置にも適用すること
ができる。

【００８８】（５）また、先の実施の形態では、本発明
を、成膜用の化学反応を活性化するためのエネルギーと
してプラズマを用いるＣＶＤ装置に適用する場合を説明
した。しかしながら、本発明は、プラズマ以外のエネル
ギー、例えば、熱を用いるＣＶＤ装置にも適用すること
ができる。

【００８９】（６）また、先の実施の形態では、本発明
を、枚葉クラスタ式のＣＶＤ装置に適用する場合を説明
した。しかしながら、本発明は、バッチ式のＣＶＤ装置
にも適用することができる。

【００９０】（７）このほかにも、本発明は、その要旨
を逸脱しない範囲で、種々様々変形実施可能なことは勿
論である。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１記載のＣＶ
Ｄ装置によれば、所定の薄膜を形成するための反応室と
して、複数の反応室を設け、部分成膜条件に従って形成
される部分薄膜のうち、異物の影響を受けやすい高品質
部分薄膜を専用の反応室で形成するようにしたので、装
置の生産性を低下させることなく、高品質部分薄膜の品
質を向上させることができる。

【００９２】また、請求項２記載のＣＶＤ装置によれ
ば、請求項１記載の装置において、ガス拡散穴の分布密
度をガス導入部付近でその周辺部より小さくなるように
設定したので、反応ガスの分解速度が早いために、高品
質部分薄膜を形成するための成膜時間が短くて済むよう
な場合には、高品質部分薄膜の膜厚分布を均一にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の全体的な構成を示
す平面図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態のＣＶＤ装置におけ
る反応室の構成を示す側面図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態の効果を説明するた
めの特性図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態の効果を説明するた
めの特性図である。

【図５】本発明の第２の実施の形態の要部の構成を示す
側面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態の効果を説明するた
めの特性図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態の効果を説明するた
めの特性図である。

【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す平面図
である。

【符号の説明】

２１…ロードロック室、２２…予備基板加熱室、２３…
部分絶縁膜用反応室、２４…高品質部分絶縁膜用反応
室、２５…半導体膜用反応室、２６…導体膜用反応室、
２７…真空搬送室、３１…真空容器、３２…ガス導入
管、３３…ガス拡散板、３３１…ガス拡散穴、３４…上
部電極、３４１…天板、３４２…底板、３４３…ガス拡
散穴、３５…下部電極、３６…高周波発振器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応空間内で、固体デバイスの基板上に
   反応ガスによる化学反応を使って所定の薄膜を形成する
   場合、成膜条件を段階的に変化させて形成するＣＶＤ装
   置において、 前記所定の薄膜を形成するための反応室として複数の反
   応室を有し、各段の成膜条件に従って形成される複数の
   薄膜のうち、前記所定の薄膜の品質に大きな影響を与え
   る薄膜を専用の反応室で形成するように構成されている
   ことを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 【請求項２】 前記反応ガスを前記反応空間に拡散する
   ための複数のガス拡散穴を有し、このガス拡散穴の分布
   密度が前記反応空間に対する前記反応ガスの導入部付近
   でその周辺部より小さくなるように設定されていること
   を特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。