JPS6134931A - シリコン膜の製造方法 - Google Patents

シリコン膜の製造方法

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JPS6134931A
JPS6134931A JP15405484A JP15405484A JPS6134931A JP S6134931 A JPS6134931 A JP S6134931A JP 15405484 A JP15405484 A JP 15405484A JP 15405484 A JP15405484 A JP 15405484A JP S6134931 A JPS6134931 A JP S6134931A
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JP
Japan
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film
silicon
substrate
chamber
coating
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JP15405484A
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English (en)
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Teruhiko Furushima
古島 輝彦
Tatsumi Shoji
辰美 庄司
Satoru Itabashi
板橋 哲
Soichiro Kawakami
総一郎 川上
Masaki Fukaya
深谷 正樹
Atsushi Yamagami
山上 敦士
Satoru Sugita
杉田 哲
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Canon Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/24Deposition of silicon only

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はシリコン又はシリコン含有物質の堆積膜を製造
する方法に関し、更に詳しくはグロー放電分解法(プラ
ズマCVD)、スパッタリング(sp)法、イオンブレ
ーティング法、光CVD法、真空蒸着法等によりシリコ
ン又はシリコン含有物質の堆積膜を製造する方法に関す
る。
〔従来技術〕
従来から広く行なわれているプラズマCVDやSP法、
光CVD法による非晶質シリコン膜の製造において、ペ
ルジャー等の膜形成室の内壁及び基板ホルダー・対向電
極等の諸冶具に付着した非晶質シリコン膜が、非晶質シ
リコン膜自身の内部応力及び非晶質シリコンと上記諸治
具(通常、SUSステンレス製)表面との弱い密着力等
の原因でハガレを生じ、ペルジャー内に非晶質シリコン
粉が浮遊する。これがペルジャー内に残り、基板上に析
出する非晶質シリコン中にゴミとして含まれるので、非
晶質シリコン膜が不均一になるという不都合を生じた。
これを防止するため、従来、ペルジャー内に発生した非
晶質シリコン粉を吸引清掃をしてから基板を基板ホルダ
ーにセットし、排気操作も低速で行ない残留している非
晶質シリコン粉及び基板セット中乃至排気中に発生する
非晶質シリコン粉の舞い上り、基板上への付着を極力避
けることが一般的に行われている。しかし、このような
方法では、10に以下(特に5ル以下)のゴミに対して
は大きな効果が得られないのが現状である。又、非晶質
シリコン膜作成に先立って、5iNH,5i02膜等の
異種材料を室内で析出させて諸治具を被覆して非晶質シ
リコン膜のハガレを防止することも知られているが、こ
うした異種材料を析出させることによってチャンバー雰
囲気が変わり非晶質シリコン膜に影響を及ぼすので、常
に安定した特性の良好な非晶質シリコン膜を製造するこ
とが出来ないとび)う欠点があった。更に、非晶質シリ
コン膜形成室を大気圧にリークして開放にしないロード
ロック装置を採用して非晶質シリコン膜のハガレを防止
することが行なわれている。この装置の採用は有効では
あるが、装置コストが高いという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の一つの目的はシリコン又はシリコン含有物質の
堆積膜を膜中に含まれるゴミ量を減らして再現性よく製
造する方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、膜中のゴミ量を減らすことにより
シリコン膜を用いるデバイスの歩留り、均一性を向上さ
せることにある。
〔発明の開示〕
本発明の上記目的は、次のシリコン膜の製造方法により
達成される。
減圧室内において、基体上にシリコンまたはシリコン含
有物質からなる膜体を形成させるに当り、前記基体を除
く前記減圧室の構成部材の表面に前記膜体と同一組成の
シリコンまたはシリコン含有物質によって被覆を形成す
るに先立って、水素含有ガスまたはアルゴン含有ガスを
前記減圧室内に導入して放電現象を生起させることを特
徴とするシリコン膜の製造方法。
用いられる水素含有ガスおよびアルゴン含有ガスハ、水
素、アルゴンおよび水素またはアルゴンと他のガスとの
混合ガスである。
上記の放電現象の生起により、減圧室の構成部材、例え
ば、内壁、基板ホルダー、対向電極などの表面が清浄化
され、構成部材上に密着力の強いシリコンまたはシリコ
ン含有物質の被覆が得られる。
〔発明の実施態様〕
本発明のシリコン膜の製造法は、グロー放電分解法(プ
ラズマCVD)、スパッタ(SP) ?j、  イオン
ブレーティング法、光cvD法、法学真空蒸着法よりシ
リコノまたはシリコン含有物質の堆積膜、即ち単結晶、
多結晶又は非晶質のシリコ/膜あるいは水素化、ハロゲ
ン化、炭素含有、窒素含有もしくは酸素含有等のシリコ
ン半導体膜などの製造法、蒔に膜形成室が大気に晒され
るバッチ構造の装置を用いるシリコノ膜の製造法として
適している。
本発明においては、先ず水素含有ガスまたはアルゴンガ
スを膜形成真空室内に流入させ、グロー放電を生起させ
、室内および構成部材の表面をクリーニングし、ついで
これらの表面に膜体と同一組成のシリコンまたはシリコ
ン金石物質によって被覆を形成する。この被覆の形成は
、基体上に膜体を形成するときよりも高い出発物質分解
エネルギー、例えば膜体形成の場合の2倍以上、特に5
倍以」二のエネルギーを用いるのが好ましい。また、被
覆の形成速度は、膜体形成の際のそれよりも速く、かつ
、被覆の形成の際の被覆温度は、膜体形成の際の基体温
度よりも高いことが好ましい。このような条件を用いる
ことにより、より密着力の大きい被覆を構成することが
できる。
被覆形成の際に、出発物質の分解エネルギーを高めるた
めには、例えばプラズマを用いるプラズマGVDやSP
法では、印加する直流又は高周波(RF)電力を高める
ことが効果的であり、光CVD法においては照射光量の
増大によって同等の効果を生む。イオンブレーティング
法では、RF主電力電界の強度を高めることが行なわれ
る。
以下に本発明カノノ:を添付図面を参照して具体的に説
明する。
第1図は、本発明方法を実施するために用いる/へッチ
方式のプラズマCVD装置の一構成例を示した模式図で
あり、チャンバー1内にチャンバ一本体と電気的に絶縁
されたアノード電極2とカソード電極3とが501の間
隔で相対向し、アノード電極2の対向面4上には基体5
を保持するためのホルダー6がネジ等で固着されている
。カソード電極3の内部はCvD用原料ガス(例えばシ
ランガスを主成分とするシラン、水素及びアルゴンの混
合ガス)の導入ライン7と接続されている。カッ−゛ 
ド電極3の対向面8には電極内部に導入される原料カス
を図中矢印の如く基体5に向けて吹出させるための複数
の口が設けられている。9は基体5を加熱するためにア
ノード電極内に設けられたヒーター、10はチャンバー
内を排気するための排気口であり、適宜の減圧手段(例
えば真空ポンプ)と接続されている。11はペルジャー
内の他所への出発原料の堆積を防ぐための防着板である
12はリークバルブ、13はアノード電極にRF ’1
.;力(例えば13.58MH2)を入力するための電
源である。
予め減圧手段によって減圧されているチャンバー1内に
原料ガスを導入しヒーター9により加熱された基体5に
向けて吹付けると共に、電源13によりカソード電極3
に電力を入力してアースされた7ノード電極2との間で
グロー放電を生起させることにより、基体5上にa−5
i膜を形成することができる。残余の原料ガスは排気口
lOを通って排出される。
第1図の装置により本発明方法を実施するには、基体5
を取り外した状態で、高純度の水素ガスを導入ライン7
からチャンバー1内に導入し、RF電@13を投入して
カソード電極3に高周波電力を供給しグロー放電(水素
プラズマ)を生起させる。ついで、チャンバー1内の水
素を排気【コ10から排気する。
上記の工程が終了してから、シランガスを導入ライン7
からチャンバー1内に導入し、RF電源13からのRF
主電力基体5上でa−9i膜を形成するときよりも高め
てグロー放電を行ない、チャンバー内壁、防着板、7ノ
ード電極、カソード電極等の諸冶具表面の被覆を行なう
放電パワーは、基体5上a−3iの膜を製造する場合の
2倍以上、更には5倍以上が好ましい。又この時に、同
時に基体ホルダー6の温度を、前記のように過室のa−
3i膜製造時よりも高くすることは効果を更に高める。
さらにチャンバー等ノベーキングを同時に行うことも好
ましい。又高パワーミーSi膜被覆の厚さは、0.1p
以上。更には0.2に以上が好ましい。
以下に実施例および比較例を示して本発明をより具体的
に説明する。
実施例1 第1図に示したプラズマCVD装置を分解して、チャン
バー1.アノード電極2、カソード電極3、基板ホルダ
ー6、防着板11に4のステンレス酸の各部品の付着膜
をビーズブラストで落した後、溶剤(トリクレンとアセ
トン)、さらに純水で充分洗浄して、100°Cの加熱
乾燥後組立てた。
ガラス基体5をセットしないで、基板温度を250°C
に保ちながら、高純度H2ガスを導入ライン7から20
0SC:C’M流入させ、内圧をloOmTorrとす
る。この状態でRF電源13を投入してカソード電極3
に300Wの高周波電力を供給し、30分間グロー放電
(H2プラズマ)を生起させる。つづいて、チャン/へ
一1内のH2を排気口9から排気し、真空度を2 X 
10’ Torrとする。
基体5をセットレないま覧、構成部材表面温度を 25
0″Cに保ちシランガス(小松電子−社製、99.98
%)を50SCCM流入させ内圧を0.1Torrとし
てパワー 100Wを投入して、10分間析出させた。
析出a−5i膜厚は、約0.3 JL程度である。
ついで、ガラス基体5(コーニング# 7059)を基
体ホルダー6にセットし、油拡散ポンプを用いて排気し
、ペルジャー内を1.5X 10’ Torrまで真空
引きした。基体温度は、200°Cに保ち、シランガス
(小松型子株社製、99.96%)を導入ライン7を通
して5QSCCM (50cc/rims 1 atm
) Q人させ内圧0.1Torrで、RFパワー5W 
(200mmφのアノード電極及びカソード電極)で4
時間析出させ1.0弘厚のa−3i膜を形成した。
基体温度が、100°Cに下るのを待ってペルジャー内
を大気圧リークして、基板を取り出した。こうして得ら
れたa−9i膜を、光学顕微鏡によって表面観察を行な
いa−9i膜中に含まれる1μ以上のゴミを数えて1c
m’当りの平均数を算出した。
上記のa−9i膜製造プロセス(この間ペルジャー内は
、はぼ同等の条件で吸引清掃された)で製造をくりかえ
した。こうして得られた各a−S i膜の1戸以」二の
ゴミ数は、第2図の曲線すのように増大し、後述する比
較例(曲線a)と比べて明らかなように、a−5i膜中
のゴミ数が、大巾に少なく。
なっている。くりかえし数30回でも数十個/crn’
以下の状態が保たれる。
比較例 第1図に示したプラズマCVD装置を分解して。
チャンバー1.7ノード電極2、カソード電極3、基板
ホルダー6、防着板tt5のステンレス製の各部品の付
着膜をビーズブラストで落した後、溶剤(トリクレンと
アセトノ)、さらに純水で充分洗浄して、 110°C
の加熱乾燥後組立てた。
充分なベーキングを経て、次のような条件でa−Si膜
を製造した。ガラス基体5(コーニング#7059)を
基体ホルダー6にセットし、油拡散ポンプを用いて排気
し、ペルジャー内を1.5×1O−6Torrまで真空
引きした。基板温度は、 200°Cに保ち、シランガ
ス(小松電子■社製、 99.1118%)をガス導入
ライン7を通して50SC:CM (50cc/riI
Il@L  atm) 流入させ内圧0.ITorrで
、I’lFパワー5 W (200mmφの7ノード電
極及びカソード電極)で4時間析出させ0.1 色原の
a−3i膜を形成した。
こうしたa−5i膜製造プロセス(この間ペルジャー内
は、はぼ同等の条件で吸引清掃された。)で製造をくり
かえした。第2図曲線aで、a−9i膜製造(析出)回
数とlu1以上のゴミのcm’当りの平均数の関係を示
した。この曲線のようにゴミを増大して20回目からほ
ぼ飽和する。この製造方法によっては、5回目以降数+
4Tli/cr1fと増大し、好ましくない。
実施例2 実施例1と同様に10回目までa−9i膜の製造をくり
かえした後再び高純度H2ガスによるグロー放電を生起
させ、更に、RFパワーioowで10分間a−3i膜
による室内被覆工程を行い、続いて11回目から同様に
基体上でa−9i膜をくりかえしく20回目まで)製造
した。こうした10回毎のくりかえしを行った時のa−
5i膜中のゴミ数の変化が第2図曲線Cに示されている
初期にのみ高RFパワーでa−9i膜を析出した場合に
比べくりかえしないし周期的に被覆工程を行うことによ
り、更にゴミ数が減少している。
実施例3 第3図に示した同軸形対向電極を有する真空薄膜製造装
置を用いた例を示す。
実施例1と同様にして装置を分解清掃したのち、ガラス
基体34をセットしないで構成部材の表面温度を250
℃に保ちながら、高純度Arガスを導入ライン36から
50SCCM流入させ、内圧を 50mTorrとし、
RF電源35から400Wの高周波電力を供給しテ30
分間グロー放電(Arプラズマ)を生起させ、更に、R
Fパワー100Wで10分間a−9i膜による室内被覆
を行った。その後、実施例1と同様にしてガラス基体3
4上にa−5i膜製造プロセスをくりかえした。こうし
て得られた各a−3i膜の1−以上のゴミ数は減少して
いる。ゴミ数の減少は、Arプラズマにより、カソード
電極33、アノード電極(基体ホルダー)32などの表
面がH2プラズマにより荒され、被覆膜の密着力が向上
したことによるものと考えられる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、基体上に形成されたa−5i膜中のゴ
ミ数が減少し、均一な膜質が得られる。本発明方法によ
り得られたa−5illiJを用いて各種のデバイスを
作製したところゴミによる欠陥(電極のショート)が減
少し、歩留りが向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法を実施するために用いるプラズマC
VD装置の一構成例を示した模式図、第2図は本発明方
法により製造されるシリコン膜に含まれるゴミ数の減少
具合を、比較例の場合とともに示したグラフ、第3図は
本発明方法を実施するために用いるプラズマCVD装置
の別の構成例を示した模式図である。 1.31・・・チャンバー、 2.32・・・アノード電極、 3.33・・・カソード電極。 5.34・・・基体、 6  ・・・基体ホルダー、 7.36・・・導入ライン、 10   ・・・排気口、 13.35・・・RF主電源 第1図 a−5i膜抑比凹数 第2図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)減圧室内において、基体上にシリコンまたはシリコ
    ン含有物質からなる殻体を形成させるに当り、前記基体
    を除く前記減圧室の構成部材の表面に前記膜体と同一組
    成のシリコンまたはシリコン含有物質によって被覆を形
    成するに先立って、水素含有ガスまたはアルゴン含有ガ
    スを前記減圧室内に導入して放電現象を生起させること
    を特徴とするシリコン膜の製造方法。 2)前記構成部材の表面の被覆を、前記基体上に膜体を
    形成するときよりも高い出発物質分解エネルギーにより
    形成する特許請求の範囲第1項記載の方法。 3)前記構成部材の表面の被覆を、前記基体上に膜体を
    形成するときよりも速いシリコン析出速度で形成する特
    許請求の範囲第1項記載の方法。 4)前記構成部材の表面の被覆を、前記基体上に膜体を
    形成するときの基体温度よりも高い被覆面温度において
    形成する特許請求の範囲第1項記載の方法。 5)前記膜体および被覆の形成をプラズマを用いて行な
    い、前記構成部材の被覆を、前記基体上に膜体を形成す
    るときよりも高い直流または高周波エネルギーを用いて
    行なう特許請求の範囲第1項記載の方法。
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