JPH11323562A - 薄膜形成装置 - Google Patents
薄膜形成装置Info
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- JPH11323562A JPH11323562A JP10142274A JP14227498A JPH11323562A JP H11323562 A JPH11323562 A JP H11323562A JP 10142274 A JP10142274 A JP 10142274A JP 14227498 A JP14227498 A JP 14227498A JP H11323562 A JPH11323562 A JP H11323562A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
- H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
- C23C16/452—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by activating reactive gas streams before their introduction into the reaction chamber, e.g. by ionisation or addition of reactive species
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/517—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using a combination of discharges covered by two or more of groups C23C16/503 - C23C16/515
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- H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基材を高温に加熱しなくても結晶性の良好な
薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】 成膜室容器２２に絶縁物２８を介在させ
てプラズマ室容器２４を隣接かつ連通させた。成膜室容
器２２内には基材１０を保持する基材ホルダ８を設けて
いる。プラズマ室容器２４内には原料ガス６が導入さ
れ、これを高周波放電によって電離させてプラズマ２０
を生成する。そのための高周波電極１２および高周波電
源１６を設けている。プラズマ室容器２４と同電位の多
孔電極３０を、両室２２、２４間を仕切るように設け
た。更に、プラズマ室容器２４およびそれと同電位の多
孔電極３０と基材ホルダ８との間に、正極性部分と負極
性部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧ＶP を
印加するパルス電源３６を設けた。
薄膜を形成することができる薄膜形成装置を提供する。 【解決手段】 成膜室容器２２に絶縁物２８を介在させ
てプラズマ室容器２４を隣接かつ連通させた。成膜室容
器２２内には基材１０を保持する基材ホルダ８を設けて
いる。プラズマ室容器２４内には原料ガス６が導入さ
れ、これを高周波放電によって電離させてプラズマ２０
を生成する。そのための高周波電極１２および高周波電
源１６を設けている。プラズマ室容器２４と同電位の多
孔電極３０を、両室２２、２４間を仕切るように設け
た。更に、プラズマ室容器２４およびそれと同電位の多
孔電極３０と基材ホルダ８との間に、正極性部分と負極
性部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧ＶP を
印加するパルス電源３６を設けた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマＣＶＤ
法によって基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置に関
し、より具体的には、基材を高温に加熱しなくても結晶
性の良好な薄膜の形成を可能にする手段に関する。
法によって基材上に薄膜を形成する薄膜形成装置に関
し、より具体的には、基材を高温に加熱しなくても結晶
性の良好な薄膜の形成を可能にする手段に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶ディスプレイを構成する薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）、半導体集積回路、太陽電池等を製造
するために、基材上に結晶性を有する薄膜、例えばシリ
コン薄膜を形成することが行われている。
ジスタ（ＴＦＴ）、半導体集積回路、太陽電池等を製造
するために、基材上に結晶性を有する薄膜、例えばシリ
コン薄膜を形成することが行われている。
【０００３】このような結晶性を有する薄膜の形成手段
の一つに、プラズマＣＶＤ法がある。プラズマＣＶＤ法
は、プラズマ中で原料ガスを分解して基材上に薄膜を形
成するため、基材温度を比較的低くすることができると
いう利点がある。
の一つに、プラズマＣＶＤ法がある。プラズマＣＶＤ法
は、プラズマ中で原料ガスを分解して基材上に薄膜を形
成するため、基材温度を比較的低くすることができると
いう利点がある。
【０００４】プラズマＣＶＤ法による薄膜形成装置の従
来例を図５に示す。図示しない真空排気装置によって真
空に排気される反応室容器２内に、基材１０を保持する
基材ホルダ８と高周波電極１２とが相対向するように配
置されている。基材ホルダ８には、基材加熱用のヒータ
９が設けられている。反応室容器２内には、ガス導入管
４を経由して、例えば水素希釈のシラン（ＳiＨ4 ／Ｈ
2 ）等の原料ガス６が導入される。高周波電極１２と基
材ホルダ８間には、高周波電源１６から整合回路１８を
経由して高周波電力が供給される。
来例を図５に示す。図示しない真空排気装置によって真
空に排気される反応室容器２内に、基材１０を保持する
基材ホルダ８と高周波電極１２とが相対向するように配
置されている。基材ホルダ８には、基材加熱用のヒータ
９が設けられている。反応室容器２内には、ガス導入管
４を経由して、例えば水素希釈のシラン（ＳiＨ4 ／Ｈ
2 ）等の原料ガス６が導入される。高周波電極１２と基
材ホルダ８間には、高周波電源１６から整合回路１８を
経由して高周波電力が供給される。
【０００５】上記原料ガス６の導入および高周波電力の
供給によって、高周波電極１２と基材ホルダ８との間で
高周波放電が生じてこの高周波放電によって原料ガス６
が電離されてプラズマ２０が生成され、このプラズマ２
０中で原料ガス６が分解して基材１０上に薄膜、例えば
シリコン薄膜が形成される。
供給によって、高周波電極１２と基材ホルダ８との間で
高周波放電が生じてこの高周波放電によって原料ガス６
が電離されてプラズマ２０が生成され、このプラズマ２
０中で原料ガス６が分解して基材１０上に薄膜、例えば
シリコン薄膜が形成される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記薄膜形成装置で
は、プラズマＣＶＤ法を用いているために基材温度を比
較的低くすることができるけれども、結晶性を有する薄
膜を形成するためには、基材１０をヒータ９等によって
少なくとも９００℃程度以上に加熱する必要がある。そ
のため、基材１０はこの温度に耐える必要があり、基材
１０の種類が限定される。例えば、軟化点が７００℃程
度以下の低軟化点ガラス（例えばソーダガラスや無アル
カリガラス等。軟化点は前者が約４００℃、後者が約７
００℃）は安価であるけれども、これを従来の装置では
基材に用いることはできない。
は、プラズマＣＶＤ法を用いているために基材温度を比
較的低くすることができるけれども、結晶性を有する薄
膜を形成するためには、基材１０をヒータ９等によって
少なくとも９００℃程度以上に加熱する必要がある。そ
のため、基材１０はこの温度に耐える必要があり、基材
１０の種類が限定される。例えば、軟化点が７００℃程
度以下の低軟化点ガラス（例えばソーダガラスや無アル
カリガラス等。軟化点は前者が約４００℃、後者が約７
００℃）は安価であるけれども、これを従来の装置では
基材に用いることはできない。
【０００７】しかも、基材１０がプラズマ２０に直接曝
されるため、プラズマ２０中に存在する様々なエネルギ
ーを持つイオンが基材１０の表面に入射する。このよう
な不揃いなエネルギーを有するイオンが基材１０に入射
するため、しかも成膜中常に入射するのでイオン入射が
過多になるため、基材１０上の薄膜の結晶成長が妨げら
れたり、膜中にダメージ（欠陥）が発生したりして、結
晶性の良好な薄膜を形成することが困難である。
されるため、プラズマ２０中に存在する様々なエネルギ
ーを持つイオンが基材１０の表面に入射する。このよう
な不揃いなエネルギーを有するイオンが基材１０に入射
するため、しかも成膜中常に入射するのでイオン入射が
過多になるため、基材１０上の薄膜の結晶成長が妨げら
れたり、膜中にダメージ（欠陥）が発生したりして、結
晶性の良好な薄膜を形成することが困難である。
【０００８】そこでこの発明は、基材を高温に加熱しな
くても結晶性の良好な薄膜を形成することができる薄膜
形成装置を提供することを主たる目的とする。
くても結晶性の良好な薄膜を形成することができる薄膜
形成装置を提供することを主たる目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の薄膜形成装置
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧を印加す
るパルス電源とを備えることを特徴としている。
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧を印加す
るパルス電源とを備えることを特徴としている。
【００１０】上記構成によれば、プラズマを生成するプ
ラズマ室容器を、基材を収納してそれに成膜する成膜室
容器とは別に設けており、しかもプラズマ室容器と成膜
室容器との間を仕切る多孔電極を設けているので、成膜
室容器内の基材がプラズマに直接曝されるのを防止する
ことができる。これによって、従来例で問題となってい
た、エネルギーの不揃いなイオンが基材に過多に入射す
るのを抑制することができる。
ラズマ室容器を、基材を収納してそれに成膜する成膜室
容器とは別に設けており、しかもプラズマ室容器と成膜
室容器との間を仕切る多孔電極を設けているので、成膜
室容器内の基材がプラズマに直接曝されるのを防止する
ことができる。これによって、従来例で問題となってい
た、エネルギーの不揃いなイオンが基材に過多に入射す
るのを抑制することができる。
【００１１】プラズマ室容器内では、プラズマ生成手段
でプラズマを生成することによって、原料ガスが分解、
励起され、励起活性種が作られる。この励起活性種の内
で中性のもの、例えばラジカルは、多孔電極の孔を通し
て成膜室容器内へ拡散し、基材ホルダ上の基材表面に堆
積して薄膜を形成する。
でプラズマを生成することによって、原料ガスが分解、
励起され、励起活性種が作られる。この励起活性種の内
で中性のもの、例えばラジカルは、多孔電極の孔を通し
て成膜室容器内へ拡散し、基材ホルダ上の基材表面に堆
積して薄膜を形成する。
【００１２】一方、プラズマ室容器および多孔電極にパ
ルス電源から両極性パルス電圧を印加することによっ
て、当該パルス電圧の正極性サイクル中に、プラズマ室
容器内のプラズマから多孔電極を通してイオン（正イオ
ン）が引き出されるので、基材およびその表面の薄膜
に、イオンを間欠的に照射することができる。しかもこ
のイオンのエネルギーは、実質的に上記両極性パルス電
圧の正極性部分の大きさによって決まるので、エネルギ
ーの揃ったイオンを基材に照射することができる。ま
た、基材に入射するイオンの量は、上記両極性パルス電
圧の正極性部分の大きさ、周波数、デューティ比等によ
って制御することができる。
ルス電源から両極性パルス電圧を印加することによっ
て、当該パルス電圧の正極性サイクル中に、プラズマ室
容器内のプラズマから多孔電極を通してイオン（正イオ
ン）が引き出されるので、基材およびその表面の薄膜
に、イオンを間欠的に照射することができる。しかもこ
のイオンのエネルギーは、実質的に上記両極性パルス電
圧の正極性部分の大きさによって決まるので、エネルギ
ーの揃ったイオンを基材に照射することができる。ま
た、基材に入射するイオンの量は、上記両極性パルス電
圧の正極性部分の大きさ、周波数、デューティ比等によ
って制御することができる。
【００１３】上記のような基材へのイオン照射によっ
て、基材上に形成される薄膜の結晶化を促進することが
できる。結晶化が促進されるのは、照射イオンのエネル
ギーを基材上に堆積した膜に与えて励起することができ
るからである。その結果、基材を高温に加熱しなくて
も、結晶性の良好な薄膜を形成することができる。
て、基材上に形成される薄膜の結晶化を促進することが
できる。結晶化が促進されるのは、照射イオンのエネル
ギーを基材上に堆積した膜に与えて励起することができ
るからである。その結果、基材を高温に加熱しなくて
も、結晶性の良好な薄膜を形成することができる。
【００１４】しかも、上記のような両極性パルス電圧を
印加することによって、負極性サイクル中に上記プラズ
マから電子を引き出してそれを基材に入射させることが
できるので、イオン照射によって基材表面に蓄積する正
電荷を、この電子によって中和することができる。その
結果、イオン照射に伴う基材のチャージアップ（帯電）
を抑制することが可能になり、これによって基材に入射
するイオンを押し戻す（即ち当該イオンのエネルギーを
低下させる）作用を抑えることができるので、基材に目
的どおりのエネルギーでイオンを入射させることが可能
になり、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果をより
確実なものにすることができる。
印加することによって、負極性サイクル中に上記プラズ
マから電子を引き出してそれを基材に入射させることが
できるので、イオン照射によって基材表面に蓄積する正
電荷を、この電子によって中和することができる。その
結果、イオン照射に伴う基材のチャージアップ（帯電）
を抑制することが可能になり、これによって基材に入射
するイオンを押し戻す（即ち当該イオンのエネルギーを
低下させる）作用を抑えることができるので、基材に目
的どおりのエネルギーでイオンを入射させることが可能
になり、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果をより
確実なものにすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、この発明に係る薄膜形成
装置の一例を示す断面図である。図５の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
装置の一例を示す断面図である。図５の従来例と同一ま
たは相当する部分には同一符号を付し、以下においては
当該従来例との相違点を主に説明する。
【００１６】この薄膜形成装置は、図示しない真空排気
装置によって真空（例えば１０-5〜１０-6Ｔｏｒｒ程
度）に排気される成膜室容器２２を備えている。この成
膜室容器２２は、この例では上面に開口部２３を有して
いる。この成膜室容器２２は、この例では電気的に接地
されており、接地電位にある。
装置によって真空（例えば１０-5〜１０-6Ｔｏｒｒ程
度）に排気される成膜室容器２２を備えている。この成
膜室容器２２は、この例では上面に開口部２３を有して
いる。この成膜室容器２２は、この例では電気的に接地
されており、接地電位にある。
【００１７】成膜室容器２２内には、その上記開口部２
３に向けて、即ち後述する多孔電極３０に対向するよう
に、基材ホルダ８が設けられている。この基材ホルダ８
は、その上面に、即ち多孔電極３０に向くように、基材
１０を保持する。この基材ホルダ８は、この例では導体
から成り、かつ電気的に接地されていて、接地電位にあ
る。基材ホルダ８の内部またはその近傍には、基材１０
を加熱するヒータ９が設けられている。
３に向けて、即ち後述する多孔電極３０に対向するよう
に、基材ホルダ８が設けられている。この基材ホルダ８
は、その上面に、即ち多孔電極３０に向くように、基材
１０を保持する。この基材ホルダ８は、この例では導体
から成り、かつ電気的に接地されていて、接地電位にあ
る。基材ホルダ８の内部またはその近傍には、基材１０
を加熱するヒータ９が設けられている。
【００１８】成膜室容器２２の上記開口部２３には、環
状の絶縁物２８を介在させて、プラズマ室容器２４が隣
接されている。このプラズマ室容器２４は、この例では
筒状をしていて、その下面に開口部２５を有しており、
この開口部２５および上記開口部２３を通して成膜室容
器２２に連通している。このプラズマ室容器２４内に、
ガス導入管２６を通して、薄膜形成用の原料ガス６が導
入される。原料ガス６は、プラズマ室容器２４内の圧力
が例えば１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ程度になるように導入
される。
状の絶縁物２８を介在させて、プラズマ室容器２４が隣
接されている。このプラズマ室容器２４は、この例では
筒状をしていて、その下面に開口部２５を有しており、
この開口部２５および上記開口部２３を通して成膜室容
器２２に連通している。このプラズマ室容器２４内に、
ガス導入管２６を通して、薄膜形成用の原料ガス６が導
入される。原料ガス６は、プラズマ室容器２４内の圧力
が例えば１０-2〜１０-4Ｔｏｒｒ程度になるように導入
される。
【００１９】原料ガス６は、基材１０上に形成しようと
する薄膜を構成する元素を含むガスである。例えば、シ
リコン薄膜を形成する場合は、シラン（ＳiＨ4 ）また
は水素希釈のシラン（ＳiＨ4 ／Ｈ2 ）等である。ま
た、原料ガス６とＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等の不活性ガスとの
混合ガスをプラズマ室容器２４内に導入しても良い。そ
のようにすれば、原料ガス構成元素のイオンと同時に不
活性ガスイオンを基材１０に照射することができ、不活
性ガスイオンは薄膜を構成しないので、不活性ガスイオ
ンの持つ運動エネルギーだけを利用して薄膜の結晶化を
促進することが可能になる。
する薄膜を構成する元素を含むガスである。例えば、シ
リコン薄膜を形成する場合は、シラン（ＳiＨ4 ）また
は水素希釈のシラン（ＳiＨ4 ／Ｈ2 ）等である。ま
た、原料ガス６とＡｒ、Ｎｅ、Ｈｅ等の不活性ガスとの
混合ガスをプラズマ室容器２４内に導入しても良い。そ
のようにすれば、原料ガス構成元素のイオンと同時に不
活性ガスイオンを基材１０に照射することができ、不活
性ガスイオンは薄膜を構成しないので、不活性ガスイオ
ンの持つ運動エネルギーだけを利用して薄膜の結晶化を
促進することが可能になる。
【００２０】この例では、次のような高周波電極１２お
よび高周波電源１６等によって、プラズマ室容器２４内
で原料ガス６を電離させてプラズマ２０を生成するプラ
ズマ生成手段を構成している。即ち、プラズマ室容器２
４内に、当該プラズマ室容器２４から電気的に絶縁し
て、高周波電極１２を設けている。１４は絶縁物であ
る。この高周波電極１２は、この例では板状をしてお
り、プラズマ室容器２４内の天井近くに配置している。
この高周波電極１２とプラズマ室容器２４との間に、整
合回路１８を介して高周波電源１６を接続しており、こ
の高周波電源１６から高周波電極１２とプラズマ室容器
２４との間に高周波電力が供給される。これによって、
高周波電極１２とプラズマ室容器２４間で高周波放電を
生じさせて、プラズマ室容器２４内において原料ガス６
を電離させてプラズマ２０を生成することができる。高
周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ、５０Ｍ
Ｈｚあるいは６０ＭＨｚ等である。
よび高周波電源１６等によって、プラズマ室容器２４内
で原料ガス６を電離させてプラズマ２０を生成するプラ
ズマ生成手段を構成している。即ち、プラズマ室容器２
４内に、当該プラズマ室容器２４から電気的に絶縁し
て、高周波電極１２を設けている。１４は絶縁物であ
る。この高周波電極１２は、この例では板状をしてお
り、プラズマ室容器２４内の天井近くに配置している。
この高周波電極１２とプラズマ室容器２４との間に、整
合回路１８を介して高周波電源１６を接続しており、こ
の高周波電源１６から高周波電極１２とプラズマ室容器
２４との間に高周波電力が供給される。これによって、
高周波電極１２とプラズマ室容器２４間で高周波放電を
生じさせて、プラズマ室容器２４内において原料ガス６
を電離させてプラズマ２０を生成することができる。高
周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚ、５０Ｍ
Ｈｚあるいは６０ＭＨｚ等である。
【００２１】プラズマ室容器２４の開口部２５付近に、
プラズマ室容器２４と成膜室容器２２との間を仕切るよ
うに、多数の孔（小孔）を有する多孔電極３０を設けて
いる。この多孔電極３０は、プラズマ室容器２４に電気
的に接続されていてプラズマ室容器２４と同電位にあ
る。この多孔電極３０は、多数の孔を有する板状の電極
でも良いし、多数の孔を有する網状のメッシュ電極でも
良い。メッシュ電極の方が、開口率を上げやすいので好
ましい。
プラズマ室容器２４と成膜室容器２２との間を仕切るよ
うに、多数の孔（小孔）を有する多孔電極３０を設けて
いる。この多孔電極３０は、プラズマ室容器２４に電気
的に接続されていてプラズマ室容器２４と同電位にあ
る。この多孔電極３０は、多数の孔を有する板状の電極
でも良いし、多数の孔を有する網状のメッシュ電極でも
良い。メッシュ電極の方が、開口率を上げやすいので好
ましい。
【００２２】更に、プラズマ室容器２４およびそれと同
電位の多孔電極３０とアース（接地電位部）との間にパ
ルス電源３６を接続して、このパルス電源３６からプラ
ズマ室容器２４および多孔電極３０と基材ホルダ８との
間に両極性パルス電圧ＶP を印加することができるよう
にしている。両極性パルス電圧ＶP は、例えば図３に示
すように、正極性部分４６と負極性部分４８とが交互に
繰り返されるパルス電圧である。この両極性パルス電圧
ＶP の好ましい特性については後述する。
電位の多孔電極３０とアース（接地電位部）との間にパ
ルス電源３６を接続して、このパルス電源３６からプラ
ズマ室容器２４および多孔電極３０と基材ホルダ８との
間に両極性パルス電圧ＶP を印加することができるよう
にしている。両極性パルス電圧ＶP は、例えば図３に示
すように、正極性部分４６と負極性部分４８とが交互に
繰り返されるパルス電圧である。この両極性パルス電圧
ＶP の好ましい特性については後述する。
【００２３】この薄膜形成装置によれば、プラズマ２０
を生成するプラズマ室容器２４を、基材１０を収納して
それに成膜する成膜室容器２２とは別に設けており、し
かもプラズマ室容器２４と成膜室容器２２との間を仕切
る多孔電極３０を設けているので、プラズマ室容器２４
内にプラズマ２０を実質的に閉じ込めることができ、成
膜室容器２２内の基材１０がプラズマ２０に直接曝され
るのを防止することができる。これによって、従来例で
問題となっていた、エネルギーの不揃いなイオンが基材
１０に過多に入射するのを抑制することができる。
を生成するプラズマ室容器２４を、基材１０を収納して
それに成膜する成膜室容器２２とは別に設けており、し
かもプラズマ室容器２４と成膜室容器２２との間を仕切
る多孔電極３０を設けているので、プラズマ室容器２４
内にプラズマ２０を実質的に閉じ込めることができ、成
膜室容器２２内の基材１０がプラズマ２０に直接曝され
るのを防止することができる。これによって、従来例で
問題となっていた、エネルギーの不揃いなイオンが基材
１０に過多に入射するのを抑制することができる。
【００２４】プラズマ室容器２４内では、上記プラズマ
生成手段でプラズマ２０を生成することによって、原料
ガス６が分解、励起され、励起活性種が作られる。この
励起活性種の内で中性の励起活性種３２、例えばラジカ
ル（遊離原子）は、多孔電極３０の孔を通して成膜室容
器２２内へ拡散し、基材ホルダ８上の基材１０の表面に
堆積して薄膜を形成する。例えば、原料ガス６が前述し
たように水素希釈のシランの場合、ＳiＨ2 * 、ＳiＨ3 *
等のラジカルが基材１０に到達して堆積してシリコン薄
膜を形成する。それゆえ、基材ホルダ８および基材１０
は、多孔電極３０に近づけて配置する方が好ましい。そ
のようにすれば、基材１０上に上記励起活性種３２が到
達しやすくなり、成膜速度をより高めることができる。
生成手段でプラズマ２０を生成することによって、原料
ガス６が分解、励起され、励起活性種が作られる。この
励起活性種の内で中性の励起活性種３２、例えばラジカ
ル（遊離原子）は、多孔電極３０の孔を通して成膜室容
器２２内へ拡散し、基材ホルダ８上の基材１０の表面に
堆積して薄膜を形成する。例えば、原料ガス６が前述し
たように水素希釈のシランの場合、ＳiＨ2 * 、ＳiＨ3 *
等のラジカルが基材１０に到達して堆積してシリコン薄
膜を形成する。それゆえ、基材ホルダ８および基材１０
は、多孔電極３０に近づけて配置する方が好ましい。そ
のようにすれば、基材１０上に上記励起活性種３２が到
達しやすくなり、成膜速度をより高めることができる。
【００２５】一方、プラズマ室容器２４および多孔電極
３０にパルス電源３６から両極性パルス電圧ＶP を印加
することによって、当該パルス電圧ＶP の正極性サイク
ル中（正極性部分４６の期間中）に、プラズマ室容器２
４内のプラズマ２０から多孔電極３０を通してイオン
（正イオン）３４が引き出されるので、基材１０および
その表面の薄膜に、イオン３４を間欠的に照射すること
ができる。しかもこのイオン３４のエネルギーは、実質
的に上記両極性パルス電圧ＶP の正極性部分４６の大き
さＶ1 （図３参照）によって決まるので、エネルギーの
揃ったイオン３４を基材１０に照射することができる。
勿論この基材１０に照射するイオン３４のエネルギー
は、上記両極性パルス電圧ＶP の正極性部分の大きさＶ
1 によって制御することができる。また、基材１０に入
射するイオン３４の量は、上記両極性パルス電圧ＶP の
正極性部分の大きさＶ1 、周波数、デューティ比等によ
って制御することができる。イオン３４の量は、正極性
部分の大きさＶ1 の３／２乗に比例する。
３０にパルス電源３６から両極性パルス電圧ＶP を印加
することによって、当該パルス電圧ＶP の正極性サイク
ル中（正極性部分４６の期間中）に、プラズマ室容器２
４内のプラズマ２０から多孔電極３０を通してイオン
（正イオン）３４が引き出されるので、基材１０および
その表面の薄膜に、イオン３４を間欠的に照射すること
ができる。しかもこのイオン３４のエネルギーは、実質
的に上記両極性パルス電圧ＶP の正極性部分４６の大き
さＶ1 （図３参照）によって決まるので、エネルギーの
揃ったイオン３４を基材１０に照射することができる。
勿論この基材１０に照射するイオン３４のエネルギー
は、上記両極性パルス電圧ＶP の正極性部分の大きさＶ
1 によって制御することができる。また、基材１０に入
射するイオン３４の量は、上記両極性パルス電圧ＶP の
正極性部分の大きさＶ1 、周波数、デューティ比等によ
って制御することができる。イオン３４の量は、正極性
部分の大きさＶ1 の３／２乗に比例する。
【００２６】上記のような基材１０へのイオン照射によ
って、基材１０上に形成される薄膜の結晶化を促進する
ことができる。結晶化が促進されるのは、照射イオンの
エネルギーを基材１０上に堆積した膜に与えて励起する
ことができるからである。その結果、基材１０を従来の
ように高温に加熱しなくても、結晶性の良好な薄膜を形
成することができる。例えば、基材１０の温度が４００
℃以下という低温で、基材１０上に結晶性の良好な多結
晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜を形成することも可能にな
る。その結果、基材１０の種類の選択範囲が広がり、例
えば低軟化点ガラス基板のような安価な基材上にも良好
な結晶性を有する薄膜を形成することが可能になる。ま
た、成膜工程のみによって結晶性の良好な薄膜の形成が
可能になるので、従来用いられていた、成膜後に薄膜に
熱処理を加えて結晶化させるという２段階処理を省くこ
とが可能になり、処理工程の低減および生産性の向上を
図ることも可能になる。
って、基材１０上に形成される薄膜の結晶化を促進する
ことができる。結晶化が促進されるのは、照射イオンの
エネルギーを基材１０上に堆積した膜に与えて励起する
ことができるからである。その結果、基材１０を従来の
ように高温に加熱しなくても、結晶性の良好な薄膜を形
成することができる。例えば、基材１０の温度が４００
℃以下という低温で、基材１０上に結晶性の良好な多結
晶シリコン（ｐ−Ｓｉ）薄膜を形成することも可能にな
る。その結果、基材１０の種類の選択範囲が広がり、例
えば低軟化点ガラス基板のような安価な基材上にも良好
な結晶性を有する薄膜を形成することが可能になる。ま
た、成膜工程のみによって結晶性の良好な薄膜の形成が
可能になるので、従来用いられていた、成膜後に薄膜に
熱処理を加えて結晶化させるという２段階処理を省くこ
とが可能になり、処理工程の低減および生産性の向上を
図ることも可能になる。
【００２７】また、この薄膜形成装置では、成膜前、成
膜中または成膜後に基材１０にイオン３４を照射するこ
ともでき、その際に任意にイオン３４のエネルギーやイ
オン種等の選択が可能であるので、薄膜の表面励起、薄
膜中の応力制御、薄膜の結晶性制御、結晶粒径制御、結
晶配向制御、密着力制御等、従来のプラズマＣＶＤ法で
は不可能な制御も可能になる。
膜中または成膜後に基材１０にイオン３４を照射するこ
ともでき、その際に任意にイオン３４のエネルギーやイ
オン種等の選択が可能であるので、薄膜の表面励起、薄
膜中の応力制御、薄膜の結晶性制御、結晶粒径制御、結
晶配向制御、密着力制御等、従来のプラズマＣＶＤ法で
は不可能な制御も可能になる。
【００２８】しかも、上記のような両極性パルス電圧Ｖ
P を印加することによって、負極性サイクル中（負極性
部分４８の期間中）に上記プラズマ２０から電子を引き
出してそれを基材１０に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材１０のチャージアップ（帯電）を抑制す
ることが可能になり、これによって基材１０に入射する
イオン３４を押し戻す（即ち当該イオン３４のエネルギ
ーを低下させる）作用を抑えることができるので、基材
１０に目的どおりのエネルギーでイオン３４を入射させ
ることが可能になり、イオン照射による薄膜の結晶化促
進効果をより確実なものにすることが可能になる。基材
１０が絶縁物の場合や、基材１０の表面に絶縁性の薄膜
を形成する場合は、基材１０の表面がチャージアップし
やすいので、上記のようにして電子を基材１０に入射さ
せる効果は著しい。
P を印加することによって、負極性サイクル中（負極性
部分４８の期間中）に上記プラズマ２０から電子を引き
出してそれを基材１０に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材１０のチャージアップ（帯電）を抑制す
ることが可能になり、これによって基材１０に入射する
イオン３４を押し戻す（即ち当該イオン３４のエネルギ
ーを低下させる）作用を抑えることができるので、基材
１０に目的どおりのエネルギーでイオン３４を入射させ
ることが可能になり、イオン照射による薄膜の結晶化促
進効果をより確実なものにすることが可能になる。基材
１０が絶縁物の場合や、基材１０の表面に絶縁性の薄膜
を形成する場合は、基材１０の表面がチャージアップし
やすいので、上記のようにして電子を基材１０に入射さ
せる効果は著しい。
【００２９】上記両極性パルス電圧ＶP の周波数は、１
０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内が好ましい。１０Ｈｚ未
満だと、正極性サイクル中の基材１０へのイオン照射時
間が長くなるので、負極性サイクル中の電子入射による
中和作用が間に合わなくなり、基材１０のチャージアッ
プを抑制する効果が著しく低下する。１０００Ｈｚを超
えると、そのような速い電位変化にプラズマ２０中のイ
オンが追従できなくなり、プラズマ２０から多孔電極３
０を通してイオン３４を引き出すのが困難になり、基材
１０にイオン照射を行うのが困難になる。
０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの範囲内が好ましい。１０Ｈｚ未
満だと、正極性サイクル中の基材１０へのイオン照射時
間が長くなるので、負極性サイクル中の電子入射による
中和作用が間に合わなくなり、基材１０のチャージアッ
プを抑制する効果が著しく低下する。１０００Ｈｚを超
えると、そのような速い電位変化にプラズマ２０中のイ
オンが追従できなくなり、プラズマ２０から多孔電極３
０を通してイオン３４を引き出すのが困難になり、基材
１０にイオン照射を行うのが困難になる。
【００３０】上記両極性パルス電圧ＶP の正極性部分４
６の大きさＶ1 は、１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内が好
ましい。１００Ｖ未満だと、引き出すイオン３４のエネ
ルギーが小さくなり過ぎて、イオン照射による薄膜の結
晶化促進効果が十分に得られない。１０００Ｖを超える
と、照射イオンのエネルギーが大きくなり過ぎて、かえ
って薄膜にダメージを与えて結晶性を低下させるように
なる。
６の大きさＶ1 は、１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内が好
ましい。１００Ｖ未満だと、引き出すイオン３４のエネ
ルギーが小さくなり過ぎて、イオン照射による薄膜の結
晶化促進効果が十分に得られない。１０００Ｖを超える
と、照射イオンのエネルギーが大きくなり過ぎて、かえ
って薄膜にダメージを与えて結晶性を低下させるように
なる。
【００３１】上記両極性パルス電圧ＶP の負極性部分４
８の大きさＶ2 は、５Ｖ〜１００Ｖの範囲内が好まし
い。５Ｖ未満だと、プラズマ２０中から多孔電極３０を
通して電子を十分に引き出せなくなるので、前述したチ
ャージアップ抑制効果を奏するのが困難になる。１００
Ｖを超えると、基材１０に電子が過多に入射したときの
負のチャージアップ電圧が高くなり過ぎて、それによる
弊害が生じる。
８の大きさＶ2 は、５Ｖ〜１００Ｖの範囲内が好まし
い。５Ｖ未満だと、プラズマ２０中から多孔電極３０を
通して電子を十分に引き出せなくなるので、前述したチ
ャージアップ抑制効果を奏するのが困難になる。１００
Ｖを超えると、基材１０に電子が過多に入射したときの
負のチャージアップ電圧が高くなり過ぎて、それによる
弊害が生じる。
【００３２】上記両極性パルス電圧ＶP のデューティ比
は、５０％以上が好ましい。そのようにすれば、基材１
０に対するイオン照射を主体にすることができる。
は、５０％以上が好ましい。そのようにすれば、基材１
０に対するイオン照射を主体にすることができる。
【００３３】プラズマ生成手段は、図２に示す例のよう
にマイクロ波によるものでも良い。即ち、この図２の例
では、マイクロ波電源３８から出力した例えば２．４５
ＧＨｚの周波数のマイクロ波４０を、導波管４２および
誘電体窓４４（マイクロ波導入手段）を通してプラズマ
室容器２４内に導入して、プラズマ室容器２４内でマイ
クロ波放電を生じさせて原料ガス６を電離させてプラズ
マ２０を生成するようにしている。
にマイクロ波によるものでも良い。即ち、この図２の例
では、マイクロ波電源３８から出力した例えば２．４５
ＧＨｚの周波数のマイクロ波４０を、導波管４２および
誘電体窓４４（マイクロ波導入手段）を通してプラズマ
室容器２４内に導入して、プラズマ室容器２４内でマイ
クロ波放電を生じさせて原料ガス６を電離させてプラズ
マ２０を生成するようにしている。
【００３４】また、プラズマ生成手段は、図示しないけ
れども、プラズマ室容器２４内に紫外線またはレーザ光
を導入してそれによって原料ガス６を励起してプラズマ
２０を生成するものでも良い。
れども、プラズマ室容器２４内に紫外線またはレーザ光
を導入してそれによって原料ガス６を励起してプラズマ
２０を生成するものでも良い。
【００３５】
【実施例】図１に示した装置を用いて、基材１０上にシ
リコン薄膜を、表１に示す条件で形成した（実施例）。
また、比較のために、図５に示した従来の装置を用い
て、パルス電圧印加以外は表１と同様の条件で成膜した
（比較例）。
リコン薄膜を、表１に示す条件で形成した（実施例）。
また、比較のために、図５に示した従来の装置を用い
て、パルス電圧印加以外は表１と同様の条件で成膜した
（比較例）。
【００３６】
【表１】高周波電力の周波数：６０ＭＨｚ 導入原料ガス：ＳiＨ4 （５０％）／Ｈ2 １０ｓｃｃ
ｍ 導入不活性ガス：Ａｒ ５ｓｃｃｍ プラズマ室容器内圧力：１×１０-4Ｔｏｒｒ パルス電圧の正極性部分の大きさ：５００Ｖ パルス電圧の負極性部分の大きさ：１００Ｖ パルス電圧の周波数：５００Ｈｚ パルス電圧のデューティ比：５０％ 基材：無アルカリガラス基板または（１００）面のシリ
コン基板 基材温度：４００℃ 成膜膜厚：１００ｎｍ
ｍ 導入不活性ガス：Ａｒ ５ｓｃｃｍ プラズマ室容器内圧力：１×１０-4Ｔｏｒｒ パルス電圧の正極性部分の大きさ：５００Ｖ パルス電圧の負極性部分の大きさ：１００Ｖ パルス電圧の周波数：５００Ｈｚ パルス電圧のデューティ比：５０％ 基材：無アルカリガラス基板または（１００）面のシリ
コン基板 基材温度：４００℃ 成膜膜厚：１００ｎｍ
【００３７】評価の一つとして、上記シリコン基板上に
形成したシリコン薄膜の膜中の水素濃度を、フーリエ変
換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって測定した。これ
は、波数２０００ｃｍ-1の水素化シリコン（Ｓｉ−Ｈ）
の吸収ピーク積分強度から膜中の水素濃度を定量した。
比較例で得られた薄膜の水素濃度が２×１０-22 ｃｍ-3
であったのに対して、実施例で得られた薄膜の水素濃度
は５×１０-20 ｃｍ-3以下であり、大きく改善（減少）
されていた。
形成したシリコン薄膜の膜中の水素濃度を、フーリエ変
換赤外分光法（ＦＴ−ＩＲ）によって測定した。これ
は、波数２０００ｃｍ-1の水素化シリコン（Ｓｉ−Ｈ）
の吸収ピーク積分強度から膜中の水素濃度を定量した。
比較例で得られた薄膜の水素濃度が２×１０-22 ｃｍ-3
であったのに対して、実施例で得られた薄膜の水素濃度
は５×１０-20 ｃｍ-3以下であり、大きく改善（減少）
されていた。
【００３８】他の評価として、上記無アルカリガラス基
板上に形成したシリコン薄膜の結晶性をＸ線回折法（Ｘ
ＲＤ）およびレーザーラマン分光法によって測定した。
板上に形成したシリコン薄膜の結晶性をＸ線回折法（Ｘ
ＲＤ）およびレーザーラマン分光法によって測定した。
【００３９】ＸＲＤでは、比較例で得られた薄膜がアモ
ルファス構造であったのに対して、実施例で得られた薄
膜は、立方晶構造のシリコンの（１１１）面（２θ＝２
８．２°）および（２２０）面（２θ＝４７．２°）を
示すピークを検出し、結晶性を確認した。その結晶サイ
ズは、Ｘ線回折線の半値幅から、１００Å〜２０００Å
の結晶粒であることを確認した。
ルファス構造であったのに対して、実施例で得られた薄
膜は、立方晶構造のシリコンの（１１１）面（２θ＝２
８．２°）および（２２０）面（２θ＝４７．２°）を
示すピークを検出し、結晶性を確認した。その結晶サイ
ズは、Ｘ線回折線の半値幅から、１００Å〜２０００Å
の結晶粒であることを確認した。
【００４０】ラマン分光法では、図４に示すように、比
較例で得られた薄膜は、ラマンシフト４８０ｃｍ-1付近
がやや高いなだらかなスペクトルが得られており、これ
はアモルファス構造であることを示している。これに対
して、実施例で得られた薄膜は、ラマンシフト５１５〜
５２０ｃｍ-1付近に大きなピークが出現しており、これ
はシリコン薄膜が結晶化していることを示している。
較例で得られた薄膜は、ラマンシフト４８０ｃｍ-1付近
がやや高いなだらかなスペクトルが得られており、これ
はアモルファス構造であることを示している。これに対
して、実施例で得られた薄膜は、ラマンシフト５１５〜
５２０ｃｍ-1付近に大きなピークが出現しており、これ
はシリコン薄膜が結晶化していることを示している。
【００４１】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、プラズ
マ室容器を成膜室容器とは別に設けており、しかも両者
間を仕切る多孔電極を設けたので、成膜室容器内の基材
がプラズマに直接曝されるのを防止することができる。
しかも、基材には、両極性パルス電圧によって、その正
極性サイクル中に多孔電極を通して一定のエネルギーで
引き出したイオンを入射させることができ、しかもこの
イオンのエネルギーや入射量は両極性パルス電圧の大き
さ、周波数、デューティ比等によって制御することがで
きる。このようなイオン照射によって、基材上に形成さ
れる薄膜の結晶化を促進することができるので、基材を
高温に加熱しなくても結晶性の良好な薄膜を形成するこ
とができる。その結果、基材の種類の選択範囲が広が
り、例えば低軟化点ガラス基板のような安価な基材上に
も良好な結晶性を有する薄膜を形成することが可能にな
る。また、成膜工程のみによって結晶性の良好な薄膜の
形成が可能になるので、従来用いられていた、成膜後に
薄膜に熱処理を加えて結晶化させるという２段階処理を
省くことが可能になり、処理工程の低減および生産性の
向上を図ることも可能になる。
マ室容器を成膜室容器とは別に設けており、しかも両者
間を仕切る多孔電極を設けたので、成膜室容器内の基材
がプラズマに直接曝されるのを防止することができる。
しかも、基材には、両極性パルス電圧によって、その正
極性サイクル中に多孔電極を通して一定のエネルギーで
引き出したイオンを入射させることができ、しかもこの
イオンのエネルギーや入射量は両極性パルス電圧の大き
さ、周波数、デューティ比等によって制御することがで
きる。このようなイオン照射によって、基材上に形成さ
れる薄膜の結晶化を促進することができるので、基材を
高温に加熱しなくても結晶性の良好な薄膜を形成するこ
とができる。その結果、基材の種類の選択範囲が広が
り、例えば低軟化点ガラス基板のような安価な基材上に
も良好な結晶性を有する薄膜を形成することが可能にな
る。また、成膜工程のみによって結晶性の良好な薄膜の
形成が可能になるので、従来用いられていた、成膜後に
薄膜に熱処理を加えて結晶化させるという２段階処理を
省くことが可能になり、処理工程の低減および生産性の
向上を図ることも可能になる。
【００４２】しかも、両極性パルス電圧を印加すること
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。
【図１】この発明に係る薄膜形成装置の一例を示す断面
図である。
図である。
【図２】この発明に係る薄膜形成装置の他の例を示す断
面図である。
面図である。
【図３】両極性パルス電圧の波形の一例を示す図であ
る。
る。
【図４】ガラス基板上に形成したシリコン薄膜のラマン
スペクトルの測定結果の一例を示す図である。
スペクトルの測定結果の一例を示す図である。
【図５】従来の薄膜形成装置の一例を示す断面図であ
る。
る。
６ 原料ガス ８ 基材ホルダ １０ 基材 １２ 高周波電極 １６ 高周波電源 ２０ プラズマ ２２ 成膜室容器 ２４ プラズマ室容器 ２８ 絶縁物 ３０ 多孔電極 ３６ パルス電源
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年４月１５日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の薄膜形成装置
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧であっ
て、その正極性部分の大きさが１００Ｖ〜１０００Ｖの
範囲内かつ負極性部分の大きさが５Ｖ〜１００Ｖの範囲
内にある両極性パルス電圧を印加するパルス電源とを備
えることを特徴としている。
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧であっ
て、その正極性部分の大きさが１００Ｖ〜１０００Ｖの
範囲内かつ負極性部分の大きさが５Ｖ〜１００Ｖの範囲
内にある両極性パルス電圧を印加するパルス電源とを備
えることを特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】しかも、両極性パルス電圧を印加すること
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。しかも、両極性パルス電圧の正極性
部分の大きさを１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内にしたこ
とによって、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果が
十分に得られると共に、薄膜にダメージを与えて結晶性
を低下させることが起こらない。更に、両極性パルス電
圧の負極性部分の大きさを５Ｖ〜１００Ｖの範囲内にし
たことによって、基材のチャージアップ抑制効果を奏す
ると共に、基材に電子が過多に入射したときの負のチャ
ージアップ電圧が高くなり過ぎることが起こらない。 ─────────────────────────────────────────────────────
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。しかも、両極性パルス電圧の正極性
部分の大きさを１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内にしたこ
とによって、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果が
十分に得られると共に、薄膜にダメージを与えて結晶性
を低下させることが起こらない。更に、両極性パルス電
圧の負極性部分の大きさを５Ｖ〜１００Ｖの範囲内にし
たことによって、基材のチャージアップ抑制効果を奏す
ると共に、基材に電子が過多に入射したときの負のチャ
ージアップ電圧が高くなり過ぎることが起こらない。 ─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年８月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明の薄膜形成装置
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧であっ
て、その正極性部分の大きさが１００Ｖ〜１０００Ｖの
範囲内かつ負極性部分の大きさが５Ｖ〜１００Ｖの範囲
内にあり、かつ周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚである
両極性パルス電圧を印加するパルス電源とを備えること
を特徴としている。
は、真空に排気される成膜室容器と、この成膜室容器に
絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原料ガスが導
入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室容器内で原
料ガスを電離させてプラズマを生成するプラズマ生成手
段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との間を仕切る
ように設けられていてプラズマ室容器と同電位の多孔電
極と、この多孔電極に対向するように前記成膜室容器内
に設けられていて多孔電極に向くように基材を保持する
基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそれと同電位
の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部分と負極性
部分とが交互に繰り返される両極性パルス電圧であっ
て、その正極性部分の大きさが１００Ｖ〜１０００Ｖの
範囲内かつ負極性部分の大きさが５Ｖ〜１００Ｖの範囲
内にあり、かつ周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚである
両極性パルス電圧を印加するパルス電源とを備えること
を特徴としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】しかも、両極性パルス電圧を印加すること
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。しかも、両極性パルス電圧の正極性
部分の大きさを１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内にしたこ
とによって、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果が
十分に得られると共に、薄膜にダメージを与えて結晶性
を低下させることが起こらない。更に、両極性パルス電
圧の負極性部分の大きさを５Ｖ〜１００Ｖの範囲内にし
たことによって、基材のチャージアップ抑制効果を奏す
ると共に、基材に電子が過多に入射したときの負のチャ
ージアップ電圧が高くなり過ぎることが起こらない。更
に、両極性パルス電圧の周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈ
ｚであるので、負極性サイクル中の電子入射による中和
作用が間に合わなくなって基材のチャージアップを抑制
する効果が著しく低下することを防止することができる
と共に、プラズマから多孔電極を通してイオンを引き出
すのが困難になって基材にイオン照射を行うのが困難に
なることを防止することができる。
によって、その負極性サイクル中にプラズマから電子を
引き出してそれを基材に入射させることができるので、
イオン照射によって基材表面に蓄積する正電荷を、この
電子によって中和することができる。その結果、イオン
照射に伴う基材のチャージアップを抑制することが可能
になり、これによって基材に入射するイオンを押し戻す
作用を抑えることができるので、基材に目的どおりのエ
ネルギーでイオンを入射させることが可能になり、イオ
ン照射による薄膜の結晶化促進効果をより確実なものに
することができる。しかも、両極性パルス電圧の正極性
部分の大きさを１００Ｖ〜１０００Ｖの範囲内にしたこ
とによって、イオン照射による薄膜の結晶化促進効果が
十分に得られると共に、薄膜にダメージを与えて結晶性
を低下させることが起こらない。更に、両極性パルス電
圧の負極性部分の大きさを５Ｖ〜１００Ｖの範囲内にし
たことによって、基材のチャージアップ抑制効果を奏す
ると共に、基材に電子が過多に入射したときの負のチャ
ージアップ電圧が高くなり過ぎることが起こらない。更
に、両極性パルス電圧の周波数が１０Ｈｚ〜１０００Ｈ
ｚであるので、負極性サイクル中の電子入射による中和
作用が間に合わなくなって基材のチャージアップを抑制
する効果が著しく低下することを防止することができる
と共に、プラズマから多孔電極を通してイオンを引き出
すのが困難になって基材にイオン照射を行うのが困難に
なることを防止することができる。
Claims (4)
- 【請求項１】 真空に排気される成膜室容器と、この成
膜室容器に絶縁物を介在させて隣接かつ連通していて原
料ガスが導入されるプラズマ室容器と、このプラズマ室
容器内で原料ガスを電離させてプラズマを生成するプラ
ズマ生成手段と、前記プラズマ室容器と成膜室容器との
間を仕切るように設けられていてプラズマ室容器と同電
位の多孔電極と、この多孔電極に対向するように前記成
膜室容器内に設けられていて多孔電極に向くように基材
を保持する基材ホルダと、前記プラズマ室容器およびそ
れと同電位の多孔電極と基材ホルダとの間に、正極性部
分と負極性部分とが交互に繰り返される両極性パルス電
圧を印加するパルス電源とを備えることを特徴とする薄
膜形成装置。 - 【請求項２】 前記プラズマ生成手段が、前記プラズマ
室容器内に当該プラズマ室容器から電気的に絶縁して設
けられた高周波電極と、この高周波電極とプラズマ室容
器との間に高周波電力を供給して両者間で高周波放電を
生じさせて前記原料ガスを電離させる高周波電源とを備
える請求項１記載の薄膜形成装置。 - 【請求項３】 前記プラズマ生成手段が、前記プラズマ
室容器内にマイクロ波を導入して当該プラズマ室容器内
でマイクロ波放電を生じさせて前記原料ガスを電離させ
るマイクロ波電源と、このマイクロ波電源からのマイク
ロ波を前記プラズマ室容器内に導入するマイクロ波導入
手段とを備える請求項１記載の薄膜形成装置。 - 【請求項４】 前記両極性パルス電圧の周波数が１０Ｈ
ｚ〜１０００Ｈｚである請求項１、２または３記載の薄
膜形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142274A JP2990668B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜形成装置 |
| US09/306,990 US6192828B1 (en) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | Thin film forming device for forming silicon thin film having crystallinity |
| EP99109083A EP0976846B1 (en) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | Thin film forming device for forming silicon thin film having crystallinity |
| DE69904000T DE69904000T2 (de) | 1998-05-08 | 1999-05-07 | Dünnfilm-Herstellungsvorrichtung zur Herstellung eines dünnen kristallinen Silicium-Films |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142274A JP2990668B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11323562A true JPH11323562A (ja) | 1999-11-26 |
| JP2990668B2 JP2990668B2 (ja) | 1999-12-13 |
Family
ID=15311552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10142274A Expired - Fee Related JP2990668B2 (ja) | 1998-05-08 | 1998-05-08 | 薄膜形成装置 |
Country Status (4)
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|---|---|
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| EP (1) | EP0976846B1 (ja) |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10060002B4 (de) * | 1999-12-07 | 2016-01-28 | Komatsu Ltd. | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung |
| JP2016015436A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | エッチング装置およびエッチング方法 |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000003566A1 (fr) * | 1998-07-13 | 2000-01-20 | Toshiyuki Takamatsu | Appareil a decharge pour micro-ondes |
| KR100762754B1 (ko) * | 1999-11-30 | 2007-10-09 | 동경 엘렉트론 주식회사 | 플라즈마 처리 장치 |
| KR20020037995A (ko) * | 2000-11-16 | 2002-05-23 | 구자홍 | 플라즈마 중합 처리장치의 전극 구조 |
| JP3555084B2 (ja) * | 2001-06-11 | 2004-08-18 | Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 | 半導体基板に対するプラズマ処理方法及び半導体基板のためのプラズマ処理装置 |
| WO2003046970A1 (en) * | 2001-11-21 | 2003-06-05 | The Regents Of The University Of California | Low temperature compatible wide-pressure-range plasma flow device |
| KR100453578B1 (ko) * | 2002-01-04 | 2004-10-20 | 주성엔지니어링(주) | 실리콘 에피택셜층 성장공정 전의 기판 사전 세정방법 |
| JP2004200113A (ja) * | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Hamamatsu Kagaku Gijutsu Kenkyu Shinkokai | マイクロ波プラズマ発生装置 |
| CN101451237B (zh) | 2007-11-30 | 2012-02-08 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 具有多个等离子体反应区域的包括多个处理平台的等离子体反应室 |
| JP6002522B2 (ja) * | 2012-09-27 | 2016-10-05 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | 薄膜形成装置、薄膜形成方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4828369A (en) * | 1986-05-28 | 1989-05-09 | Minolta Camera Kabushiki Kaisha | Electrochromic device |
| JPH0525648A (ja) | 1991-07-15 | 1993-02-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | プラズマｃｖｄ成膜方法 |
| JPH0645254A (ja) | 1992-03-13 | 1994-02-18 | Limes:Kk | アモルファスシリコン膜の製造方法及び製造装置 |
| JP3024543B2 (ja) | 1996-03-18 | 2000-03-21 | 日新電機株式会社 | 結晶性シリコン膜及びその製造方法 |
| US5968275A (en) * | 1997-06-25 | 1999-10-19 | Lam Research Corporation | Methods and apparatus for passivating a substrate in a plasma reactor |
| JP3301357B2 (ja) * | 1997-08-26 | 2002-07-15 | 株式会社村田製作所 | 平行平板型プラズマｃｖｄ装置 |
-
1998
- 1998-05-08 JP JP10142274A patent/JP2990668B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-05-07 EP EP99109083A patent/EP0976846B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-05-07 US US09/306,990 patent/US6192828B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-05-07 DE DE69904000T patent/DE69904000T2/de not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10060002B4 (de) * | 1999-12-07 | 2016-01-28 | Komatsu Ltd. | Vorrichtung zur Oberflächenbehandlung |
| JP2016015436A (ja) * | 2014-07-03 | 2016-01-28 | 株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス | エッチング装置およびエッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0976846A1 (en) | 2000-02-02 |
| EP0976846B1 (en) | 2002-11-20 |
| US6192828B1 (en) | 2001-02-27 |
| DE69904000D1 (de) | 2003-01-02 |
| JP2990668B2 (ja) | 1999-12-13 |
| DE69904000T2 (de) | 2003-03-27 |
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