KR101980396B1 - 수소화 처리방법 및 수소화 처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 수소화 처리방법은, 플라즈마 발생부(20)를 준비하는 공정과, 밀폐부재(30)를 준비하는 공정과, 밀폐부재(30) 내에 비정질 실리콘막(S)을 배치하는 공정과, 플라즈마 발생부(20)가, 밀폐부재(30) 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킴으로써, 비정질 실리콘막(S)에 플라즈마 처리를 실시하는 공정을 포함한다. 바람직하게는, 비정질 실리콘막(S)을 배치하는 공정은, 실란 화합물이 용해된 용액을 이용하여 밀폐부재(30) 내에 비정질 실리콘막(S)을 형성하는 공정을 포함한다.

Description

수소화 처리방법 및 수소화 처리장치{HYDROGENATION TREATMENT METHOD AND HYDROGENATION TREATMENT DEVICE}
본 발명은 수소화 처리방법 및 수소화 처리장치에 관한 것이다.
실리콘막을 갖는 반도체장치는, 표시장치나 제어장치 등의 전자기기에 널리 이용되고 있다. 일반적으로 단결정실리콘은 높은 도전성을 나타내나, 비용 및 제조공정의 관점에서, 반도체막으로서 비정질 실리콘막 및 폴리실리콘막이 이용되는 경우가 많다. 그러나 비정질 실리콘막의 도전성은 충분하지 않으며, 많은 경우에 비정질 실리콘막에 대하여 어닐링(annealing)을 실시하여 특성의 개선이 이루어진다.
전형적으로, 비정질 실리콘막에 대하여 열 어닐링을 실시하는 것이 알려져 있다. 열 어닐링에서는 비정질 실리콘막을 비교적 높은 온도하에 노출시킴으로써 폴리실리콘막을 형성한다. 일반적으로, 열 어닐링에서 비정질 실리콘막은 600℃에서 1100℃ 범위의 온도에 수 십시간 노출된다. 여기서, 열 어닐링은 500℃ 이하의 온도에서 실시해도 거의 효과가 없으므로, 열 어닐링을 하는 경우, 비정질 실리콘막을 지지하는 기판으로서, 유리기판이나 플라스틱기판 등의 비교적 저가이면서 가공성이 높은 기판을 이용하는 것은 어렵다.
또 다른 어닐링으로서, 레이저 어닐링이 알려져 있다. 레이저 어닐링에서는, 비정질 실리콘막에 대해 레이저광을 조사함으로써 폴리실리콘막을 형성한다. 일반적으로 레이저 어닐링에서는, 비교적 높은 에너지를 비정질 실리콘막에 대하여 부분적으로 부여할 수 있으며, 실리콘막을 지지하는 기판 전체는 높은 온도에 노출되지 않는다. 이로써, 기판으로서, 내열성이 비교적 낮은 유리기판이나 플라스틱기판을 이용할 수 있다.
레이저 어닐링에서는, 연속발진 레이저나 펄스발진 레이저가 이용된다. 아르곤 이온 레이저 등의 연속발진 레이저를 이용할 경우, 100㎛ 정도 지름의 스폿을 갖는 광빔을 실리콘막에 조사하고, 이 광빔을 실리콘막에 대하여 주사시킨다. 광빔의 조사에 의해 실리콘막은 용융되고, 광빔 내부에서의 에너지분포 및 광빔의 이동에 기인하여 실리콘막이 완만하게 응고될 때에 실리콘막의 결정화가 이루어진다. 그러나 연속발진 레이저를 이용할 경우, 일반적으로, 광빔의 스폿 지름이 작으므로, 비교적 넓은 실리콘막의 결함을 전면적으로 해소시키는데 시간이 오래 걸리는 경우가 있다.
한편, 엑시머 레이저 등의 펄스발진 레이저를 이용할 경우, 비교적 높은 에너지를 갖는 레이저광이 실리콘막에 조사되면 실리콘막이 순간적으로 용융되고, 그 후 실리콘막이 응고될 때에 실리콘막의 결정화가 이루어진다. 펄스발진 레이저에서는 레이저광의 최대 에너지가 비교적 크므로, 광빔의 스폿을 비교적 크게 할 수 있기는 하되, 여전히 광빔의 스폿 지름은 실리콘막에 대하여 그다지 크지 않으므로, 비교적 넓은 실리콘막의 결함을 전면적으로 해소시키는데 시간이 오래 걸리는 경우가 있다. 또 시간을 단축하기 위하여 단순히 스폿 지름을 크게 하면, 이에 수반하여 기판이 받는 열 손상이 증대되어 버린다. 이 경우, 최근 일반적으로 이용되기 시작한 1㎜ 미만 두께의 기판을 이용하면, 열적 손상에 의해 기판이 변형되어 버리는 경우가 있다.
열 어닐링 및 레이저 어닐링 이외에, 결함을 해소시키기 위한 수법으로서 수소플라즈마 처리를 하는 것이 알려져 있다(특허문헌1 참조). 특허문헌1에 개시된 수소플라즈마 처리에서는, 저압(예를 들어 150mTorr)에서 비정질 실리콘막에 대하여 수소플라즈마 처리를 함으로써, 비정질 실리콘막의 당링본드(dangling bond)를 수소에서 종단시키고, 이로써 결합결함을 해소한다.
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허문헌1 : 일본 특허공개 평성 9-82637호 공보
특허문헌1에 개시된 바와 같이 수소플라즈마 처리를 실시하는 경우, 원자량이 작은 수소이온이 비교적 큰 운동에너지를 가지며, 비정질 실리콘막에 물리적 손상이 생기는 경우가 있다.
본 발명은 상기 과제에 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 결함의 해소에 적합한 수소화 처리방법 및 수소화 처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 수소화 처리방법은, 플라즈마 발생부를 준비하는 공정과, 밀폐부재를 준비하는 공정과, 상기 밀폐부재 내에 비정질 실리콘막을 배치하는 공정과, 상기 플라즈마 발생부가, 상기 밀폐부재 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 비정질 실리콘막에 플라즈마처리를 실시하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은, 실란 화합물이 용해된 용액을 이용하여 상기 밀폐부재 내에 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 방법은, 상기 플라즈마 발생부를 상기 밀폐부재 내에 배치하는 공정을 추가로 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 방법은, 상기 밀폐부재에 상기 수소가스를 함유하는 가스를 공급하는 공정을 추가로 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 가스를 공급하는 공정은 상기 비정질 실리콘막을 배치한 후에 실시된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 가스를 공급하는 공정은 상기 비정질 실리콘막을 배치하기 전에 실시되며, 상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은 상기 수소가스를 함유하는 가스가 공급된 상기 밀폐부재 내에서 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은, 상기 수소가스를 함유하는 가스를 공급한 후에, 상기 실란 화합물이 용해된 용액을 이용하여 상기 밀폐부재 내에 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함하며, 상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에서, 상기 비정질 실리콘막을 형성했을 때의 상기 밀폐부재 내의 상기 가스를 변화시키지 않고 상기 플라즈마를 발생시킨다.
한 실시형태에 있어서, 상기 방법은, 상기 비정질 실리콘막에 대하여 하소처리(calcining)를 하는 공정을 추가로 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마처리를 하는 공정에서 상기 가스는 상기 수소가스 및 불활성가스를 함유하는 혼합가스이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 혼합가스에서 상기 수소가스의 농도는 0.1중량% 이상이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 혼합가스는 p형 불순물원소 또는 n형 불순물원소를 갖는 가스를 함유한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 혼합가스는 디보란, 포스핀 및 아르신 중 어느 하나를 함유한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 플라즈마 발생부는 제1 전극과 제2 전극을 갖는다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽이 접지된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에서 상기 플라즈마를 발생시킬 때에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하도록 상기 비정질 실리콘막을 이동시킨다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하도록 상기 비정질 실리콘막을 슬라이드 시키는 공정을 포함한다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에서, 상기 밀폐부재 내의 상기 가스가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하여 상기 비정질 실리콘막에 도달하도록 상기 가스를 흐르게 한 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 플라즈마를 발생시킨다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽은 스트라이프형으로 이어진 2개 이상의 도전부를 갖는 선형전극이며, 상기 도전부는 벌크(bulk)형 또는 망(mesh)형이다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 한쪽 전극에 유전체가 부착된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 유전체는 무기재료 또는 유기재료로 형성된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 무기재료는 유리, 알루미나 또는 아파타이트를 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 유기재료는 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌 또는 노볼락 수지를 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 한쪽은 스트라이프형으로 이어진 2개 이상의 도전부를 포함하는 선형전극이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 도전부는 벌크형 또는 망형이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 유전체는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽에 부착된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극은 접지되고, 상기 유전체는 상기 제1 전극에 부착된 유전체판을 포함하며, 상기 제1 전극은 상기 유전체판을 개재하여 상기 제2 전극과 대향한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 어느 하나와 상기 비정질 실리콘막은 0.5㎜ 이상 이격된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 유전체는 상기 제1 전극에 부착된 제1 유전체와 상기 제2 전극에 부착된 제2 유전체를 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 유전체는 제1 유전체판을 포함하고 상기 제2 유전체는 제2 유전체판을 포함하며, 상기 제2 전극은 접지되고, 상기 제1 유전체판과 상기 제2 유전체판 사이에 유전체재료로 형성된 스페이서가 배치되며, 상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 유전체판에서 0.5㎜ 이상 이격된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은, 주위를 상기 제1 유전체로 피복된 막대형 전극을 가지며, 상기 제1 유전체는 유기절연물로 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 제2 유전체의 바닥부에 고정된 금속판 또는 금속망을 포함하며, 상기 제2 전극은 접지되고, 상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며, 상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극에서 0.5㎜ 이상 이격된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제2 전극은 접지되며 상기 유전체는 상기 제1 전극에만 부착되고, 상기 제1 전극은 상기 유전체를 개재하여 상기 제2 전극과 대향한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 상기 유전체 상에 배치되며, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 유기물로 피복된다.
한 실시형태에 있어서, 상기 제1 전극은 유전체를 개재하지 않고 상기 제2 전극과 대향한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 하는 공정은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이로 교류전압을 인가하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에 있어서, 상기 교류전압은 25볼트 이상 100킬로볼트 이하이며 주파수는 60Hz 이상 1메가Hz 이하이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 교류전압의 파형은 정현파, 삼각파 및 구형파 중 어느 하나이다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 처리를 하는 공정은 상기 비정질 실리콘막을 히터로 가열하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 처리를 하는 공정에서 상기 비정질 실리콘막을 -30℃에서 900℃ 범위 내로 설정하는 공정을 포함한다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 처리를 하는 공정에서, 상기 비정질 실리콘막의 결정 상태를 전리기체 밀도에 대응하여 제어한다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 플라즈마 발생부는 코일을 갖는다.
한 실시형태에서는, 상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에서 상기 플라즈마 발생부는 마이크로파 발생부 및 안테나를 갖는다.
본 발명에 의한 수소화 처리장치는, 플라즈마 발생부와 밀폐부재를 구비하는 수소화 처리장치이며, 상기 플라즈마 발생부는, 상기 밀폐부재 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킨다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 제1 전극과 제2 전극을 갖는다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 코일을 갖는다.
한 실시형태에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 마이크로파 발생부 및 안테나를 갖는다.
본 발명에 의하면, 결합결함의 해소에 적합한 수소화 처리방법 및 수소화 처리장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 수소화 처리장치의 실시형태의 모식도이다.
도 2(a)에서 (d)는 본 발명의 수소화 처리방법의 실시형태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3(a)에서 (c)는 각각 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 4는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 5(a) 및 (b)는 본 발명의 수소화 처리방법의 실시형태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 6은 본 발명의 수소화 처리장치 실시형태의 모식도이다.
도 7(a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 8 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 9 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 10 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 11 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 12 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 13(a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 14 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 15 (a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도를 나타내며, (b)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 방전전극을 위에서 본 모식도를 나타내고, (c)는 (a)에 나타낸 수소화 처리장치의 접지전극을 밑에서 본 모식도를 나타낸다.
도 16은 본 실시형태의 수소화 처리장치에 있어서 막대형 전극의 모식도를 나타낸다.
도 17(a)는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식적 측면도를 나타내며, (b)는 (a)의 모식적 상면도를 나타낸다.
도 18은 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 19는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 20은 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 21은 도 20에 나타낸 수소화 처리장치의 다른 모식도이다.
도 22는 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 23은 본 실시형태의 수소화 처리장치의 모식도이다.
도 24는 수소화 처리가 실시되기 전의 비정질 실리콘막의 이차이온 질량분석에 의한 막 깊이방향의 원소분포 해석결과를 나타내는 그래프이다.
도 25는 수소화 처리가 실시된 후의 비정질 실리콘막의 이차이온 질량분석에 의한 막 깊이방향의 원소분포 해석결과를 나타내는 그래프이다.
도 26은 수소화 처리가 실시되기 전의 비정질 실리콘막의 라만 분광(Raman Spectroscopy) 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 27은 수소화 처리가 실시된 후의 라만 분광 측정결과를 나타내는 그래프이다.
도 28은 전자스핀공명의 측정을 설명하기 위한 모식도이다.
도 29는 전자스핀공명의 측정결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 의한 수소화 처리방법 및 수소화 처리장치의 실시형태를 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되지 않는다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 수소화 처리장치 및 수소화 처리방법의 실시형태를 설명한다.
도 1에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 수소화 처리장치(10)는 플라즈마 발생부(20)와 밀폐부재(30)를 구비한다. 밀폐부재(30)의 내부는 밀폐부재(30) 외부의 기체를 차단하도록 밀폐된다. 또 도 1에서 플라즈마 발생부(20)는 밀폐부재(30) 외부에 배치되듯이 나타내어지나, 플라즈마 발생부(20)는 밀폐부재(30) 내부에 배치되어도 된다.
또 여기서는 밀폐부재(30) 내에 비정질 실리콘막(비정질 규소막)(S)이 배치된다. 비정질 실리콘막(S)에는 당링본드(dangling bond)가 존재한다. 상세한 것은 후술하나, 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)에서는, 밀폐부재(30) 내의 적어도 일부 영역에, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스가 존재하는 상태에서, 플라즈마 발생부(20)가, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마의 발생에 의해, 수소가스의 적어도 일부가 전리(電離)되어 수소이온이 생성된다. 수소이온이 비정질 실리콘막(S)에 도달하면, 비정질 실리콘막(S)의 당링본드가 종단되고, 결합결함이 해소된다. 이와 같이 하여 플라즈마 처리가 이루어진다.
도 2를 참조하여 본 실시형태의 수소화 처리방법을 설명한다. 먼저 도 2(a)에 나타내는 바와 같이 플라즈마 발생부(20)를 준비한다. 플라즈마 발생부(20)는 전계 또는 전자기장을 인가 할 수 있다.
도 2(b)에 나타내는 바와 같이 밀폐부재(30)를 준비한다. 밀폐부재(30)는, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스가 존재한 상태에서 플라즈마 발생부(20)가 플라즈마를 발생하도록 하기 위해, 밀폐부재(30) 외부의 대기가 직접 혼입되지 않도록 밀폐된다. 밀폐부재(30)는, 그 내부를 진공(엄밀하게는 감압)으로 한 경우에도 형상을 유지할 수 있는, 이른바 챔버라도 되며, 글로브박스라도 된다. 또는, 밀폐부재(30)는 가스를 유체로서 내부로 통과시켜도 되며, 예를 들어 밀폐부재(30)는 관형이라도 된다.
도 2(c)에 나타내는 바와 같이 밀폐부재(30) 내에 비정질 실리콘막(S)을 배치한다. 비정질 실리콘막(S)은, 예를 들어 기판에 지지된다. 비정질 실리콘막(S)은, 플라즈마 발생부(20)의 전계 또는 전자기장이 인가되는 곳에 배치되어도 되며, 또는, 플라즈마 발생부(20)의 전계 또는 전자기장이 인가되는 곳에서 떨어진 곳에 배치되어도 된다.
도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 발생부(20)는, 밀폐부재(30) 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 가스가 대기압 근방 압력에서 플라즈마를 발생하도록 한다. 이와 같이 하여 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 비정질 실리콘막(S)의 결합결함(結合缺陷)을 간단하게 해소할 수 있다. 수소화는 이차이온 질량분석, 라만 분광 또는 전자스핀공명에 의해 확인할 수 있다. 또 본 실시형태에 의하면, 수소가스를 함유하는 가스가 대기압 근방일 때에 플라즈마가 발생하므로, 수소이온의 운동량 증가가 억제되어, 비정질 실리콘막(S)에 대한 물리적 손상을 저감할 수 있다. 또 수소가스의 분압(分壓)을 비교적 높게 할 수 있으므로, 수소화 처리를 비교적 짧은 시간에 수행할 수 있다. 또 플라즈마 발생이 대기압 근방에서 이루어지므로, 배치(batch)처리를 쉽게 회피할 수 있다.
전술한 바와 같이, 플라즈마가 발생할 때 수소가스를 함유하는 가스의 압력은 대기압 근방이다. 예를 들어 수소가스를 함유하는 가스의 압력은 0.1atm 이상 2atm 이하이며, 보다 바람직하게는 거의 1atm(101325Pa)이다.
여기서, 수소가스의 비율이 높을수록, 플라즈마 발생 시의 수소이온 수는 효율적으로 증대된다. 이 관점에서, 밀폐부재(30) 내에서 전계 또는 전자기장이 인가될 가스는 수소가스만을 함유하는 것이 바람직하다. 단, 전계 또는 전자기장이 인가될 가스는, 수소가스에 더불어 다른 가스를 함유하여도 된다. 또 밀폐부재(30)에 다른 가스가 존재하는 상태에서, 밀폐부재(30)에 수소를 함유하는 가스가 공급되어도 된다. 공급되는 가스는, 모두 수소가스여도 되고, 또는 수소가스에 더불어 다른 가스를 함유하여도 된다.
플라즈마 발생부(20)의 전계 또는 전자기장이 인가되는 가스가, 수소가스에 더불어 다른 가스를 함유하는 경우, 혼합가스에 함유되는 수소가스 이외의 가스는 비정질 실리콘막(S)의 특성에 악영향을 끼치지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 혼합가스는, 수소가스에 더불어 불활성가스를 가져도 된다. 불활성가스는, 예를 들어 헬륨, 네온, 아르곤 또는 클립톤 등의 제18족 원소에 포함되는 희귀가스이다. 또 불활성가스로서 질소가스를 이용해도 된다. 혼합가스에 함유되는 불활성가스로서, 전술한 희귀가스를 복수 종류 혼합시켜도 된다. 혼합가스 중 수소가스의 농도는 0.1중량％ 이상임이 바람직하다. 여기서, 혼합가스는 산소가스를 함유하지 않는 것이 바람직하다.
또 혼합가스는 불활성가스 대신, 또는 불활성가스에 더불어 p형 또는 n형의 불순물원소를 갖는 가스를 함유하여도 된다. 비정질 실리콘막(S)에 이와 같은 불순물원소가 부여됨으로써, 비정질 실리콘막(S)의 특성을 제어할 수 있다. 예를 들어 혼합가스가 다이보레인을 함유하는 경우, p형 비정질 실리콘막을 형성할 수 있다. 또 혼합가스가 포스핀 또는 아르신을 갖는 경우, n형 비정질 실리콘막을 형성할 수 있다.
여기서, 일반적으로 이온주입에 의해 불순물원소를 실리콘막 내에 부여할 경우, 비교적 고가인 이온주입장치를 이용하여 이온을 주입한 후에 별도로 어닐링을 할 필요가 있다. 이에 반해, 본 실시형태에서는 이온주입장치를 이용할 필요가 없고, 또 플라즈마 발생 시에 불순물원소가 비정질 실리콘막(S) 내에 부여되므로, 별도로 어닐링을 실시하지 않아도 된다.
본 실시형태에서는, 비정질 실리콘막(S)이 배치된 챔버(30) 내에서, 수소가스를 함유하는 가스가 대기압 근방 상태에서 플라즈마를 발생시킨다. 예를 들어 챔버(30) 내의 대기(공기)를 일단 제거한 후에, 수소가스를 함유하는 소정의 가스를 공급하여도 된다. 또 챔버(30)에, 압력이 대기압 근방이 될 때까지 소정의 가스를 공급하고, 그 후 챔버(30) 내에 비정질 실리콘막(S)을 형성하여도 된다. 또는 챔버(30) 내에 비정질 실리콘막(S)을 배치한 후에, 압력이 대기압 근방이 되도록 챔버(30) 내로 소정의 가스를 공급하여도 된다. 여기서, 소정의 가스를 공급한 후에 비정질 실리콘막(S)을 형성할 경우, 비정질 실리콘막(S)을 형성한 후, 챔버(30) 내의 가스를 실질적으로 변화시키지 않고 바로 플라즈마를 발생시켜도 된다.
전술한 바와 같이, 플라즈마 발생부(20)는 전계 또는 전자기장을 발생시킨다. 플라즈마 발생부(20)를 흐르는 전류는 직류라도 교류라도 된다. 예를 들어, 전류의 주파수는 제로 이상 2.45GHz 이하임이 바람직하고, 전류의 주파수는 50Hz 이상 100MHz 이하임이 더 바람직하며, 1kHz 이상 100kHz 이하임이 더욱 바람직하다. 교류전압의 파형은, 정현파, 삼각파 및 구형파 중 어느 것이라도 된다. 예를 들어 구형파를 이용할 경우, 듀티비가 1% 이상이면 충분히 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 또 듀티비는 5% 이상임이 바람직하며, 듀티비는 25% 이상임이 더욱 바람직하다.
플라즈마 발생 시의 전리기체 밀도는, 플라즈마 발생부(20)의 전류 및 그 주파수에 따라 변화한다. 전형적으로, 대기압에서 기체를 전리시킬 경우, 교류전압 또는 주파수가 높을수록 전리기체 밀도가 증가하여 전리가 안정적으로 이루어진다. 단, 방전상태는 전압 및 주파수만이 아니라, 플라즈마 발생부(20)의 구조, 전계 또는 전자기장이 인가되는 가스 등에 따라서도 변화한다.
또 전리기체 밀도에 따라 전자온도 및 이온온도는 다르다. 예를 들어 전리도가 낮은(약전리상태인) 경우, 플라즈마가 발생해도 중성분자가 대부분을 차지한다. 이와 같은 플라즈마는, 약전리 플라즈마 또는 저온 플라즈마라 불린다. 또 이온의 질량은 전자의 질량과 크게 다르므로, 이온과 전자가 충돌해도 에너지교환이 일어나기 어렵다. 따라서 약전리상태에서는 전자온도와 이온온도는 다르다. 예를 들어 이온온도는 실온 부근이며, 전자온도는 수 천도에서 만도 정도이다. 가스가 이와 같은 전리기체인 경우, 가스는 비정질 실리콘막(S)을 지지하는 기판을 고온으로 하는 에너지를 갖지 않으므로, 기판을 저온에서 취급할 수 있다. 이로써, 비정질 실리콘막(S)을 지지하는 기판으로서 유리기판 또는 플라스틱기판을 이용할 수 있다.
또한 전리도를 증대시키면 중성분자의 비율이 감소된다. 전리도를 더 증대시키면 기체분자의 대부분이 전리된 상태가 되고, 가스의 대부분이 이온 및 전자로 구성된다. 이와 같은 플라즈마는 완전전리 플라즈마 또는 고온 플라즈마라고도 불린다. 이 경우, 전자온도가 수 만도 이상으로 증대됨과 동시에 이온온도도 증대된다.
이상의 설명에서 이해되는 바와 같이, 발생시킬 플라즈마를 억제함으로써, 비정질 실리콘막(S)을 지지하는 기판의 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어 비정질 실리콘막(S)을 결정화할 때, 전자온도를 비교적 높게 함으로써 비정질 실리콘막(S)의 표면온도를 증가시켜 어닐링을 하는 한편, 이온온도를 비교적 낮게 함으로써 비정질 실리콘막(S) 및 그 지지부재의 내부온도 변화를 억제할 수 있다. 여기서, 적어도 이론상, 전자온도 및 이온온도는 실온에서 태양표면온도까지 제어 가능하다. 또 예를 들어 전리가스를 균일면, 스트라이프형 또는 토치형으로 함으로써, 비정질 실리콘막(S)을 지지하는 기판을 임의의 형상으로 대응시킴과 동시에, 기판 온도를 제어할 수 있다.
또 본 실시형태의 수소화 처리방법에 의하면, 전리기체 밀도를 제어함으로써, 전자온도를 10만도 이상으로 함과 동시에 수소화 처리가 실시되는 부분의 온도를 비교적 낮게 유지할 수 있다. 단, 처리속도를 향상시키기 위해, 핫플레이트 등의 히터(도시 생략)를 이용하여 기판 온도를 증가시킨 상태에서 플라즈마를 발생시켜도 된다. 이 경우, 결합결함을 해소하면서 결정화 상태를 제어할 수 있다. 플라즈마 발생 시의 기판 온도는 -30℃ 이상 900℃ 이하의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 기판의 두께에 따라 변화되나, 플라즈마 발생 시의 기판 온도는 300℃ 이하로 하는 것이 바람직하며, 250℃ 이하로 하는 것이 더 바람직하다.
플라즈마가 플라즈마 발생부(20) 근방에서 발생되는 경우, 플라즈마 발생 시에, 플라즈마 발생부(20) 근방을 통과하도록 비정질 실리콘막(S)을 이동시켜도 된다. 이 경우, 플라즈마 발생 시에, 플라즈마 발생부(20) 근방을 통과하는 슬라이드부에 비정질 실리콘막(S)이 배치되어도 된다. 이와 같이 비정질 실리콘막(S)을 플라즈마 발생부(20)에 대하여 상대적으로 주사(走査)시킴으로써, 비정질 실리콘막(S) 내 결합결함의 해소, 및 형태 제어를 수행할 수 있다.
또 비정질 실리콘막(S)이 비교적 큰 경우, 플라즈마 발생부(20)를 비정질 실리콘막(S)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 된다. 예를 들어 플라즈마 발생부(20)를 고정시킨 채 비정질 실리콘막(S)을 이동시켜도 된다. 또는 플라즈마 실리콘막(S)를 고정시킨 채 플라즈마 발생부(20)를 이동시켜도 된다.
비정질 실리콘막(S)은 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition:CVD)으로 형성되어도 된다. 또 상세함은 후술하나, 비정질 실리콘막(S)은 실란 화합물이 용해된 용액을 도포함으로써 형성되어도 된다. 이 용액에는, 예를 들어 실란 올리고머 또는 실란 폴리머가 용해되어 있다. 실란계 화합물의 용액은, 예를 들어 스핀코팅 또는 잉크젯에 의해 도포된다. 또 비정질 실리콘막(S)을 형성한 후 플라즈마를 발생시키기 전에 비정질 실리콘막(S)에 대하여 하소처리를 실시하여, 잔존된 용제를 제거하여도 된다. 또 플라즈마를 발생시키기 전에 도포한 용액에 빛을 조사하여도 된다. 여기서 실란계 화합물의 용액은 산소가스를 함유하는 기체 내에서 불안정일 수 있으므로, 실란계 화합물의 용액은 질소분위기 하의 글로브박스 내에서 처리하는 것이 바람직하다.
예를 들어, 실란계 화합물로서 5-원자 고리(five-membered ring)를 갖는 폴리머를 이용해도 되며, 자외광을 조사하여 폴리머를 가교시켜도 된다. 또 이 경우, 플라즈마에 의해 폴리머의 가교를 진행시키는 것도 가능하다. 단, 전리기체 밀도가 너무 높으면 실리콘간의 결합이 절단되어 당링본드가 형성되는 경우가 있으므로, 전리기체 밀도는 적절하게 조정되는 것이 바람직하다.
또 본 실시형태에 의하면, 비교적 고가인 고 진공장치를 이용하지 않아도 수소화 처리를 간단하게 수행할 수 있다. 또한 본 실시형태의 수소화 처리장치에서는, 전리기체 밀도를 증대시켜 열 입자를 생성하고, 이로써 비정질 실리콘막의 결정화를 촉진시킬 수 있다. 또 본 실시형태의 수소화 처리는, 레이저처리공정을 대신하는 어닐링으로 이용되어도 된다. 예를 들어 반도체장치로서 박막트랜지스터를 제작할 경우, 본 실시형태에 의해 비정질 실리콘막(S)의 결합결함을 효율적으로 해소하고, 또 비정질 실리콘막(S)의 결정화를 촉진시켜 이동도를 향상시킬 수 있다.
여기서, 밀폐부재(30) 내 가스는 외부에서 공급되어도 된다. 예를 들어 도3(a)에 나타내는 바와 같이, 밀폐부재(30)에 가스공급관(32)이 부착되고, 가스공급관(32)으로부터 공급된 수소가스를 함유하는 가스로 밀폐부재(30)가 거의 균일하게 충전되어도 된다.
또 도3(b)에 나타내는 바와 같이, 가스공급관(32) 단부는 밀폐부재(30)의 내부에 달하며, 플라즈마 발생부(20) 근방의 수소가스 농도가 비교적 높아지도록 수소가스를 함유하는 가스가 공급되어도 된다. 예를 들어 밀폐부재(30) 전체를 거의 질소분위기로 한 상태에서, 가스공급관(32)으로부터 플라즈마 발생부(20)로 국소적으로 수소가스를 함유하는 가스가 공급되고, 플라즈마 발생부(20)가 이 가스에 플라즈마를 발생시켜도 된다.
또 도3(c)에 나타내는 바와 같이, 밀폐부재(30)는 관형이고, 수소가스를 함유하는 가스가 밀폐부재(30) 내부를 통과하여도 된다. 여기서 비정질 실리콘막(S)은 밀폐부재(30) 내부에 배치되며, 플라즈마 발생부(20)는 밀폐부재(30) 외부에 배치된다.
이하, 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 일례를 설명한다. 또 여기서 플라즈마 발생부(20)는, 일례로서 2개의 전극 사이에 플라즈마를 발생시키나, 플라즈마 발생부(20)는 임의의 수법으로 플라즈마를 발생시켜도 된다.
도 4에, 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 4에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 플라즈마 발생부(20)는 밀폐부재(30)의 내부에 배치된다. 예를 들어, 밀폐부재(30)로서 외부 공기와 차단된 공간이 내부에 형성된 챔버가 이용된다. 플라즈마 발생부(20)는 전극(21a, 21b)을 갖는다. 비정질 실리콘막(S)은 챔버(30) 내부에 배치된다. 예를 들어 전극(21a, 21b)은 도전부재(예를 들어 금속)로 형성된다. 전극(21a, 21b)은 판형이어도 되며, 특정 형상을 가져도 된다. 또 전극(21a, 21b)의 각 부분은 벌크(bulk)형상이라도 되며, 망(mesh)형상이라도 된다. 본 명세서의 이하의 설명에서 전극(21a)을 제1 전극(21a)이라 부르는 경우가 있으며, 전극(21b)을 제2 전극(21b)이라 부르는 경우가 있다.
여기서 비정질 실리콘막(S)은 전극(21a)과 전극(21b) 사이에 배치된다. 예를 들어 비정질 실리콘막(S)은 전극(21a 또는 21b)의 주면 상에 배치되어도 된다. 수소화 처리장치(10)에서는, 챔버(30) 내에서, 수소가스를 함유하는 가스를 대기압 근방의 압력으로 한 상태에서 전극(21a)과 전극(21b) 사이에 전압이 인가된다. 이로써 챔버(30) 내에 전리기체가 생성된다. 본 명세서에서의 이하의 설명에서 전극(21a), 전극(21b)을 합하여 전리기체 생성부(21x)라 부르는 경우가 있다.
여기서 도 5를 참조하여 본 실시형태의 수소화 처리방법을 설명한다.
먼저 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 챔버(30)를 준비한다. 챔버(30) 내에는 전극(21a, 21b) 및 비정질 실리콘막(S)이 배치된다. 여기서는 비정질 실리콘막(S)이 전극(21b)의 주면 상에 배치된다. 비정질 실리콘막(S)은 기판 등의 다른 부재(도시 생략)로 지지되어도 된다. 비정질 실리콘막(S)에는 당링본드가 존재한다.
도 5(b)에 나타내는 바와 같이, 챔버(30) 내에서, 수소가스를 함유하는 가스를 대기압 근방의 압력으로 하고, 이 상태에서 제1 전극(21a)과 제2 전극(21b) 사이에 전압을 인가함으로써 플라즈마를 발생시킨다. 챔버(30) 내 수소가스의 적어도 일부는 플라즈마의 발생에 의해 전리되고, 수소이온이 비정질 실리콘막(S)에 도달하면 비정질 실리콘막(S)의 당링본드가 종단되어, 결합결함이 해소된다. 여기서, 플라즈마 발생 시에 챔버(30) 내의 산소농도가 낮은 것이 바람직하며, 수소가스를 함유하는 가스를 챔버(30)로 공급하기 전에 챔버(30) 내를 한 번 거의 진공상태로 하는 것이 바람직하다.
예를 들어 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a, 21b) 사이에 교류전압이 인가된다. 예를 들어, 전극(21a, 21b) 중 한쪽은 접지되어도 되고, 전극(21a, 21b) 중 다른 쪽 전위만 변동되어도 된다. 예를 들어 전극(21a)에는 교류전압이 공급되고, 전극(21b)은 접지되어도 된다. 예를 들어 교류전압이 100킬로볼트 이하이고 그 주파수가 100kHz 이하인 경우, 저온 플라즈마 상태를 쉽게 실현할 수 있어, 비정질 실리콘막 및 그 지지부재의 온도 증가를 억제할 수 있다.
교류전압은 100킬로볼트 이하임이 바람직하다. 교류전압은 25볼트 이상 100킬로볼트 이하임이 바람직하고, 1킬로볼트 이상 100킬로볼트 이하임이 더 바람직하며, 1킬로볼트 이상 500킬로볼트 이하임이 더욱 바람직하고, 1킬로볼트 이상 20킬로볼트 이하임이 더 바람직하다.
또 교류주파수는 60Hz 이상 1메가Hz 이하임이 바람직하다. 또 교류주파수는 100kHz 이하임이 바람직하고, 1kHz 이상 100kHz 이하임이 더 바람직하며, 1kHz 이상 50kHz 이하임이 더욱 바람직하고, 1kHz 이상 20kHz 이하임이 더 바람직하다. 그리고 교류전압 및 주파수가 낮은 경우, 안정된 플라즈마를 발생시키지 못할 경우가 있다. 그러나 한 번, 교류를 고전압으로 또 고주파수로 하여 플라즈마를 발생시킨 후에 목적으로 하는 전압 및 주파수로 내려줌으로써, 비교적 낮은 교류전압 및 주파수로 비교적 쉽게 안정된 플라즈마를 발생시킬 수가 있다.
플라즈마 발생 시의 전리기체 밀도는 전극(21a, 21b)에 인가되는 교류전압 및 그 주파수에 따라 변화한다. 전형적으로는, 대기압에서 기체를 전리시킬 경우, 교류전압 또는 주파수가 높을수록 전리기체 밀도가 증가되어 전리가 안정적으로 이루어진다. 단, 방전상태는 교류전압 및 주파수만이 아니라, 전극(21a, 21b) 구조, 전극(21a, 21b)간 거리, 챔버(30) 내 가스 등에 따라서도 변화한다.
도 4에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서, 비정질 실리콘막(S)은 플라즈마 발생부(20)의 전계 또는 전자기장이 인가되는 곳에 배치되며, 플라즈마 발생부(20)를 이용하여 발생한 플라즈마에 의해 비정질 실리콘막(S)의 수소화 처리가 이루어진다. 이와 같은 플라즈마는 다이렉트 플라즈마(direct plasma)라고도 불린다. 또 여기서는 상세하게 설명하지 않으나, 비정질 실리콘막(S)은 플라즈마 발생부(20)의 전계 또는 전자기장이 인가되는 곳 이외의 곳에 배치되어도 된다. 이 경우에도 플라즈마 발생부(20)를 이용하여 발생된 플라즈마에 의해 비정질 실리콘막(S)의 수소화 처리가 이루어진다. 이와 같은 플라즈마는 리모트 플라즈마(remote plasma)라고도 불린다.
플라즈마가 전극(21a)과 전극(21b) 사이의 근방에서 발생되는 경우, 플라즈마 발생 시에, 전극(21a)과 전극(21b) 사이를 통과하도록 비정질 실리콘막(S)을 이동시켜도 된다. 이 경우, 플라즈마 발생 시에, 전극(21a)과 전극(21b) 사이를 통과하는 슬라이드부에 비정질 실리콘막(S)이 배치되어도 된다. 이와 같이 비정질 실리콘막(S)을 전극(21a, 21b)에 대하여 상대적으로 주사시킴으로써, 비정질 실리콘막(S) 내 결합결함의 해소, 및 형태 제어를 수행할 수 있다.
또 비정질 실리콘막(S)이 비교적 큰 경우, 전극(21a, 21b)을 비정질 실리콘막(S)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 된다. 예를 들어 전극(21a, 21b)을 고정시킨 채 비정질 실리콘막(S)을 이동시켜도 된다. 또는 비정질 실리콘막(S)을 고정시킨 채 전극(21a, 21b)을 이동시켜도 된다.
또한 도 4에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는 챔버(30) 내부에 전극(21a, 21b)이 마주하도록 배치되고, 이로써 비교적 높은 전리기체 밀도를 실현하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 필요에 따라 전극(21a, 21b) 사이에 유전체를 배치하여도 된다.
도 6에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 이 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a)과 전극(21b) 사이에 유전체(22)가 배치된다. 예를 들어 유전체(22)는 유리이다. 유전체(22)를 이용함으로써 저온 플라즈마를 간단하게 실현할 수 있다.
유전체(22)의 두께는 0.1㎜ 이상임이 바람직하고, 1㎜ 이상임이 더 바람직하며, 3㎜ 이상임이 더욱 바람직하다. 유전체(22)는 도전성을 갖지 않은 일반적인 재료로 형성된다. 유전체(22)는 무기재료 또는 유기재료로 형성되어도 된다. 예를 들어 유전체(22)는 산화알루미늄, 산화규소, 질화규소 등의 무기재료로 형성되어도 되고, 또 무기재료는 유리, 알루미나, 또는 아파타이트라도 된다. 또는 유전체(22)는 실리콘수지, 페놀수지, 폴리이미드수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 유기재료로 형성되어도 되고, 또 유기재료는 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌, 또는 노볼락수지라도 된다, 혹은 유전체(22)로서 절연성 금속산화물을 이용하여도 된다. 예를 들어 유전체(22)로서 산화알루미늄(알루미나)판을 이용하여도 된다.
전극(21a, 21b) 중 한쪽은 유전체(22)에 부착되어도 된다. 예를 들어 전극(21a)은 유전체(22)에 부착되어도 된다. 유전체(22) 주면은 전극(21a, 21b) 주면보다 크고, 유전체(22)는 판형이어도 된다. 또 전극(21a)은 금속망 또는 금속판으로 형성되어도 된다. 예를 들어 유전체(22)에 대하여, 전극(21a)을 유전체(22)에서 노출되지 않는 상태에서 붙이고, 전극(21a, 21b)이 유전체(22)를 개재하여 대향하도록 배치시킨다. 전극(21a)은 절연테이프로 유전체(22)에 붙여진다.
또 이상방전을 억제하기 위해, 비정질 실리콘막(S)과 전극(21a) 사이의 거리를 너무 짧게 하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어 비정질 실리콘막(S)은 전극(21a)에서 0.5㎜ 이상 이격된 곳에 배치되는 것이 바람직하다.
또한 도 6에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a)이 유전체(22)에 부착되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 전극(21a, 21b) 각각이 유전체에 부착되어도 된다.
도 7을 참조하여 전극(21a, 21b)이 부착된 유전체(22a, 22b)를 구비하는 수소화 처리장치(10)를 설명한다. 도 7(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 7(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 7(c)에 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 전극(21a)은 유전체(22a)에 부착되며, 전극(21b)은 유전체(22b)에 부착된다.
유전체(22a, 22b)는 서로 대향하며, 전극(21a, 21b)은 서로 외측에 배치된다. 여기서는 도시하지 않으나, 비정질 실리콘막(S)은 유전체(22b) 중에서 전극(21b)이 배치된 주면과는 다른 주면에, 전극(21b)과 겹쳐지도록 배치된다.
여기서 전극(21a, 21b)은 지면에서부터의 거리가 다르도록(즉, 상하방향으로) 배치되며, 하측에 위치하는 전극(21b)은 접지된다. 전극(21a)에는 챔버(30) 외부에 설치한 전원(50)으로부터 리드선을 통해 전류가 공급된다. 본 명세서에서, 접지된 전극(21b)을 접지전극이라 부르는 경우가 있으며, 다른 쪽 전극(21a)을 방전전극이라 부르는 경우가 있다.
예를 들어 유전체(22a, 22b)에 대하여, 전극(21a, 21b)을 유전체(22a, 22b)에서 노출되지 않는 상태에서 각각 부착시키고, 전극(21a, 21b)이 서로 대향하지 않는 방향이며 유전체(22a, 22b)가 서로 대향하도록 배치하여도 된다. 예를 들어 유전체(22a, 22b)로서 산화알루미늄 기판을 이용하여도 된다. 예를 들어 산화알루미늄 기판(22a, 22b)의 주면은 길이 약 10㎝의 거의 정방형이며, 산화알루미늄 기판(22a, 22b)의 두께는 약 0.5㎜이다. 예를 들어 전극(21a, 21b)으로서 5㎝×5㎝의 스테인리스망이 이용되며, 스테인리스망(21a, 21b)은 각각 절연테이프로 산화알루미늄 기판(22a, 22b)에 붙여진다.
또 유전체(22a, 22b)의 간격은, 유전체(22a, 22b)의 두께 및 전극(21a, 21b) 사이로 인가되는 전압에 따라 설정된다. 유전체(22a, 22b)의 간격은, 단락방전을 피하기 위해 1㎜ 이상임이 바람직하다.
또 도 7에서는 전극(21a, 21b) 중에서 하측에 배치된 전극(21b)이 접지되고, 상측에 설치된 전극(21a)이 전원(50)과 접속되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 하측에 배치된 전극(21b)이 전원(50)과 접속되고, 상측에 설치된 전극(21a)이 접지되어도 된다. 또 도 7에서 방전전극(21a), 접지전극(21b)은 각각 유전체(22a, 22b)에 부착되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 도 8에 나타내는 바와 같이 방전전극(21a)만이 유전체(22)에 부착되어도 된다. 혹은 도 9에 나타내는 바와 같이 접지전극(21b)만이 유전체(22)에 부착되어도 된다. 또는 도 10에 나타내는 바와 같이, 2개의 전극(21a, 21b)은 유전체(22a, 22b)에 부착되지 않으며, 전극(21a, 21b)은 유전체를 개재하지 않고, 수소가스를 함유하는 가스를 개재하여 대향하여도 된다.
그리고, 전극(21a)은 스트라이프형으로 이어진 복수의 도전부를 가져도 되며, 마찬가지로 전극(21b)은 스트라이프형으로 이어진 복수의 도전부를 가져도 된다. 전극(21a, 21b)이 스트라이프 형상의 도전부를 가짐으로써, 전리기체 밀도를 높은 정밀도로 제어할 수 있다. 전리기체 밀도의 제어에 의해, 비정질 실리콘막(S)의 온도상승을 간단하게 억제할 수 있다. 또 전리기체가 발생하는 곳에서 비정질 실리콘막(S)의 결합결함 해소 및 형태변화를 발생시킬 수 있으며, 전리기체가 비정질 실리콘막(S) 상을 주사하도록 플라즈마를 발생시켜도 된다. 이와 같이 전극(21a, 21b)은 선형으로 형성되어도 된다. 또 전극(21a, 21b)이 선형일 경우에도, 전극(21a, 21b)에 대하여 유전체(22(22a, 22b))를 배치하여도 되고, 또는 배치하지 않아도 된다. 또 전극(21a, 21b)의 형상은 동일해도 되고, 달라도 된다. 예를 들어 전극(21a, 21b) 중 한쪽이 판상이어도 되고, 다른 쪽이 선형이어도 된다.
도 11을 참조하여 선형전극(21a, 21b)이 유전체(22a, 22b)에 각각 부착된 수소화 처리장치(10)를 설명한다. 도 11(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타내고, 도 11(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 11(c)에 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 이 수소화 처리장치(10)에서 전극(21a)이 붙여진 유전체(22a)는, 전극(21b)이 붙여진 유전체(22b)와 대향한다. 여기서도 전극(21b)은 접지된다. 전극(21a, 21b)은 선형전극이며, 전극(21a, 21b) 각각에 적어도 스트라이프형으로 이어진 2개 이상의 도전부가 배치된다. 전극(21a, 21b)이 이와 같이 선형으로 형성됨으로써, 전리기체 밀도의 제어를 간단하게 수행할 수 있다. 선형전극(21a, 21b)은 금속판 또는 금속망을 가공함으로써 형성된다.
또, 도 11에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a, 21b) 각각이 유전체(22a, 22b)에 부착되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 전극(21a, 21b) 중 한쪽만이 유전체에 부착되어도 된다. 예를 들어 전극(21b)은 유전체에 부착되지 않고, 전극(21a)이 유전체(22)에 부착되어도 된다.
도 12를 참조하여, 유전체(22)에 부착된 전극(21a) 및 유전체에 부착되지 않는 전극(21b)을 구비하는 수소화 처리장치(10)를 설명한다. 도 12(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타내고, 도 12(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 12(c)에는 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 여기서 전극(21a)은 유전체(22)에 부착되는 한편, 전극(21b)은 유전체에 부착되지 않으며, 전극(21b)은 전극(21a)이 부착된 유전체(22)와 대향한다. 또 전극(21a)은 선형전극이고, 접지되는 전극(21b)은 판형이다.
그리고 도 12에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서, 전극(21b)은 유전체에 부착되지 않고, 전극(21a)은 유전체(22)에 부착되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 전극(21a)은 유전체에 부착되지 않고 전극(21b)이 유전체(22)에 부착되어도 된다.
도 13을 참조하여, 유전체에 부착되지 않는 전극(21a) 및 유전체(22)에 부착 된 전극(21b)을 구비하는 수소화 처리장치(10)를 설명한다. 도 13(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타내고, 도 13(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 13(c)에는 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 도 13에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서, 전극(21b)이 부착된 유전체(22)는 전극(21a)과 대향한다. 전극(21a)은 판형이고, 접지된 전극(21b)은 선형전극이다.
도 11∼도 13에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는, 전극(21a, 21b) 중 적어도 한쪽이 유전체(22)에 부착되며, 전극(21a, 21b)은 유전체(22)를 개재하여 대향하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 전극(21a, 21b) 모두가 유전체에 부착되지 않으며, 전극(21a, 21b)은 유전체를 개재하지 않고 수소가스를 함유하는 가스를 개재하여 대향하여도 된다.
도 14를 참조하여, 유전체에 부착되지 않는 전극(21a, 21b)을 구비하는 수소화 처리장치(10)를 설명한다. 도 14(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타내고, 도 14(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 14(c)에 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 도 14에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 전극(21a)은 선형전극이고, 접지된 전극(21b)은 판형이다.
또 도 14에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 전극(21a)은 선형전극이고, 접지된 전극(21b)은 판형이나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a)이 판형이고 전극(21b)은 선형전극이어도 된다.
도 15(a)에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타내고, 도 15(b)에 전극(21a)을 위에서 본 모식도를 나타내며, 도 15(c)에 전극(21b)을 밑에서 본 모식도를 나타낸다. 도 15에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 전극(21a)은 판형이고, 접지된 전극(21b)은 선형전극이다.
여기서, 도 11∼도 15에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 전극(21a, 21b) 중 적어도 한쪽 선형전극 중에서 서로 평행하게 스트라이프형으로 이어지는 도전부는 다른 도전부에 접속되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 선형전극은 하나의 줄기부로부터 일정 방향으로 평행하게 스트라이프형으로 이어진 가지부를 가져도 되고, 전극은 빗모양 형상이어도 된다.
또 도 11∼도 15에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a, 21b)으로서 비교적 얇은 판형 또는 선형의 도전부재를 이용하나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 16에, 수소화 처리장치(10)에 있어서 하나의 전극(21)의 모식도를 나타낸다. 여기서 전극(21)은 막대형이며, 예를 들어 전극(21)은 막대형 금속으로 형성된다. 전극(21)은 튜브형상 유전체(22) 내에 배치된다. 유전체(22)는 절연재료로 형성되며, 예를 들어 유기절연물로 형성된다. 이 경우, 전리기체 생성면적을 비교적 쉽게 제어할 수 있다. 튜브를 형성하는 유기절연물로, 예를 들어 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌 또는 염화비닐을 이용하여도 된다. 또 막대형 금속으로, 스테인리스 와이어, 구리선, 은선 및 금선 등이 이용된다. 예를 들어, 전극(21)으로 구리선이 이용되며, 구리선은 폴리테트라플루오로에틸렌으로 피복되어도 된다.
이와 같이 피복된 전극(21)으로서 방전전극(21a)이 형성되며, 금속망 또는 금속판인 접지전극(21b)은 유전체(22b)에 부착되어도 된다. 이 경우, 비정질 실리콘막(S)은 전극(21a)에서 0.5㎜ 이상 이격되는 것이 바람직하다. 또는 이와 같이 피복된 전극(21)으로서 접지전극(21b)이 형성되고, 금속망 또는 금속판인 방전전극(21a)은 유전체(22a)에 부착되어도 된다.
혹은 이와 같이 피복된 전극(21)으로서 방전전극(21a)이 형성되고, 접지전극(21b)은 금속망 또는 금속판이어도 된다. 또는 이와 같이 피복된 전극(21)으로서 접지전극(21b)이 형성되며, 방전전극(21a)은 금속망 또는 금속판이어도 된다.
본 실시형태에 의하면, 챔버(30) 내에서, 수소가스를 함유하는 가스는 대기압 근방 압력에서 플라즈마가 발생한다. 플라즈마에 의해 전리된 수소이온으로 비정질 실리콘막(S)의 당링본드를 종단시킬 수 있고, 결합결함을 해소할 수 있다. 또 이와 같은 수소화 처리를 실시함으로써, 결합결함의 해소와 더불어 비정질 실리콘막(S)의 형태상태를 제어할 수 있으며, 비정질상태 및 결정상태가 혼합된 비정질 실리콘막(S)을 형성할 수 있다.
여기서, 수소화 처리장치(10)에서 전리기체의 생성영역은 전극(21a, 21b)의 면적으로 규정된다. 이에 따라 전극(21a, 21b)을 변경함으로써, 수소화 처리가 이루어지는 영역을 제어할 수 있다. 예를 들어 비정질 실리콘막을 절연층상에 형성할 경우, 절연층에 열이 축적되어 절연특성이 열화되는 일이 있으나, 전극(21a, 21b)을 적절하게 변경함으로써, 열로 인한 손상을 억제할 수 있다.
또 전술한 설명에서는 전극(21a, 21b) 사이에 플라즈마가 발생되고, 전극(21a, 21b) 사이에 비정질 실리콘막(S)이 배치되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 17(a)에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식적 측면도를 나타내고, 도 17(b)에 모식적 상면도를 나타낸다. 이와 같이 전극(21a, 21b)을 유전체(22)의 한쪽 주면에 배치하고, 유전체(22)의 다른 쪽 주면 근방에 플라즈마를 발생시켜도 된다. 이와 같은 방전은 연면방전(沿面妨電)이라고도 불린다. 예를 들어 유전체(22)의 한쪽 주면 상에 전극(21a, 21b)을 소정의 간격을 두고 배치한다. 전극(21a, 21b)은 금속판 또는 금속망이다. 여기서 전극(21a)은 절연재료(23a)로 피복되며, 전극(21b)은 절연재료(23b)로 피복된다. 이로써 전극(21a, 21b) 사이에 직접 방전이 발생하는 것이 억제된다. 여기서 절연재료(23a, 23b)로서, 예를 들어 유기수지를 이용하여도 되며, 구체적으로는 유기수지로서 에폭시 수지를 이용하여도 된다.
전극(21a)과 전극(21b) 사이의 거리는 인가전압에 따라 조정된다. 예를 들어 전극(21a)과 전극(21b) 사이의 거리는 약 2㎝이다. 이와 같은 전극(21a, 21b)에 전압을 인가하면, 유전체(22) 중에서 전극(21a, 21b)이 배치된 주면과는 다른 주면 근방의 가스를 전리시킬 수 있다.
비정질 실리콘막(S)은, 연면방전에 의해 전리된 수소가스가 형성되는 영역을 통과함으로써 수소화 처리가 이루어진다. 예를 들어, 고정된 전극(21a, 21b)에 대하여 비정질 실리콘막(S)을 주사시켜도 된다. 또는, 고정된 비정질 실리콘막(S)이 배치된 기판에 대하여 전극(21a, 21b)을 주사시켜도 된다.
수소화 처리장치(10)는, 예를 들어 큰 기판을 이용할 경우, 전리기체 생성부(21x)(도 4 참조)를 기판에 대하여 주사함으로써 수소화 처리를 수행할 수 있다. 또 전리기체 생성부(21x)를 고정시키고 기판을 주사함으로써 수소화 처리를 수행할 수 있다.
여기서, 전극(21a)과 전극(21b) 사이에 비정질 실리콘막(S)이 배치되면, 이상방전이 일어나는 경우가 있다. 예를 들어 비정질 실리콘막(S)이 실리콘웨이퍼 상의 두께 약 100㎜의 절연층(전형적으로, 산화실리콘 또는 질화실리콘으로 형성된 절연층) 상에 형성될 경우, 이상방전이 일어나면 절연층이 파괴되어 버리는 경우가 있다.
따라서 챔버(30) 내 가스가 전극(21a)과 전극(21b) 사이를 통과하여 비정질 실리콘막(S)에 도달하도록 가스를 흐르게 하고, 그 상태에서 전극(21a)과 전극(21b) 사이로 전압을 인가하여 전극(21a, 21b) 사이에 플라즈마를 발생시켜도 된다. 이 경우, 비정질 실리콘막(S)이 전계 중에 배치되어 있지 않으므로, 이상방전에 기인한 비정질 실리콘막(S)의 손상을 억제할 수 있다.
도 18에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 18에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서 비정질 실리콘막(S)은 전극(21a)과 전극(21b) 사이 이외의 곳에 배치되며, 수소가스를 함유하는 가스가, 가스공급관(32)으로부터 전극(21a)과 전극(21b) 사이를 통과한 후에 비정질 실리콘막(S)에 도달하도록 구성된다.
전극(21a)은 전원(50)에 접속되며, 전극(21b)은 접지된다. 전극(21a)에 전류를 공급하고, 전극(21a)과 전극(21b) 사이로 전압이 인가되는 경우에, 수소가스를 함유하는 가스가 전극(21a)과 전극(21b) 사이를 통과하면, 수소가스가 전리되어 플라즈마가 발생한다. 전리된 수소가스는 비정질 실리콘막(S)에 도달하며, 이로써 수소화 처리가 이루어진다. 이와 같이 발생시킨 플라즈마는 리모트 플라즈마(Remote Plasma)라고도 불린다.
여기서, 전극(21a, 21b) 중 적어도 한쪽에 관통공이 배치되어도 된다. 도 19에 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 19에 나타낸 수소화 처리장치(10)에서는 전극(21a)에 관통공(21o)이 배치된다. 이 수소화 처리장치(10)에서는, 수소가스를 함유하는 가스가 전극(21a) 상측으로부터 전극(21a)의 관통공(21o)을 통과하여 전극(21a)과 전극(21b) 사이에 도달하도록 구성된다.
그리고 전술한 설명에서는 챔버(30) 내 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시키나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 챔버(30)로 도입되는 가스를 이용하여 플라즈마를 발생시켜도 된다.
도 20 및 도 21에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 20에 나타내는 바와 같이 이 수소화 처리장치(10)는 싱글챔버 방식이다. 수소화 처리장치(10)는 전극(21a, 21b), 유전체(22a, 22b) 및 스페이서(24)를 구비한다. 도 20에서 전극(21b)은 유전체(22b)로 피복되므로 보이지 않으나, 전극(21b)은 어스선(Lb)을 개재하여 접지단자(Tb)와 접속된다. 또 전극(21a)은 전극(21b)보다 위쪽에 배치된다. 전극(21a)은 고전압선(La)을 개재하여 전원단자(Ta)와 접속된다.
예를 들어 전극(21a, 21b)으로 금속망이 이용되고, 유전체(22a, 22b)로 알루미나 플레이트가 이용된다. 그리고 이상방전을 방지하기 위해, 전극(21a, 21b) 단부의 전체면이 테이프로 피복되어도 된다. 이와 같은 테이프로서 폴리이미드 테이프를 이용하여도 된다.
이 수소화 처리장치(10)에서 유전체(22a) 및 유전체(22b)는 스페이서(24)를 개재하여 배치된다. 스페이서(24)는 유전체(22a)와, 유전체(22b) 위에 배치된 비정질 실리콘막(S)(도 20, 도 21에는 도시하지 않음)과의 거리가 0.5㎜ 이상의 길이를 갖는다. 또 챔버(30) 바닥면과 전극(21b) 사이에 스페이서(25)가 배치되며, 전극(21b)은 챔버(30) 바닥면에 대하여 소정의 간격으로 이격되어 배치된다.
챔버(30)에는, 챔버(30) 내 기체의 흡인에 이용되는 흡인구(32a) 및 챔버(30) 내로의 기체 도입에 이용되는 공급구(32b)가 배치된다. 도 20에는 도시하지 않으나, 흡인구(32a)는 진공펌프에 접속되어도 되고, 공급구(32b)는 혼합가스를 함유하는 혼합가스 캐니스터(canister)에 접속되어도 된다. 또 챔버(30)에는 챔버(30) 내 압력을 나타내는 압력게이지(32c)가 장착된다.
도 21에, 도 20에 나타낸 수소화 처리장치(10)의 다른 모식도를 나타낸다. 여기서는 설명의 간략화를 위해 스페이서(24, 25)를 생략하여 나타낸다. 전극(21a, 21b)은 유전체(22a, 22b) 주면의 거의 중앙에 붙여진다. 전극(21a)을 위쪽에 배치하고 전극(21b)을 아래쪽에 배치하며, 전극(21a, 21b)은 유전체(22a, 22b)에 대하여 바깥쪽을 향하도록 배치된다. 챔버(30)에는 혼합가스 캐니스터(34)를 개재하여 혼합가스가 도입된다. 또 진공펌프(36)를 이용하여 챔버(30) 내 기체는 제거된다.
전원(50)은 파형제어기(52) 및 전압증폭앰프(54)를 갖는다. 파형제어기(52)는, 제어된 파형을 갖는 전압을 나타내는 신호를 출력한다. 전압증폭앰프(54)는, 파형제어기(52)로부터의 신호 전압을 증폭시킨 출력신호를 생성한다. 예를 들어, 파형제어기(52)는 전압 100볼트의 신호를 출력하며, 전압증폭앰프(54)는 파형제어기(52)의 전압을 1000배로 증폭시켜, 전압 10킬로볼트, 주파수 10kHz의 신호를 생성한다. 전극(21a)은 전압증폭앰프(54)에 접속된다. 전극(21b)은 어스에 접속된다.
예를 들어 전극(21a, 21b) 및 비정질 실리콘막(S)(여기서는 도시하지 않음)이 내부에 배치된 챔버(30)를 밀폐하고, 진공펌프(36)를 이용하여 챔버(30) 내 기체를 제거(탈기)한 후, 혼합가스 캐니스터(34)로부터의 혼합가스를 챔버(30) 내로 도입시킨다. 여기서는 혼합가스에 헬륨 및 수소가 함유되어 있다. 탈기 및 혼합가스의 도입은 복수 회 반복하여도 된다. 또한 이와 같은 혼합가스를 도입시킴으로써, 챔버(30) 내 불순물로 인한 오염을 방지함과 동시에, 플라즈마 발생 시의 챔버(30) 내 상태도 억제된다.
챔버(30) 내를 소정의 가스로 충전시킨 다음에 전극(21a)과 전극(21b) 사이로 고전압 및 고주파수의 교류를 공급함으로써, 혼합가스는 적어도 부분적으로 전리되어 플라즈마가 발생한다. 챔버(30) 내에는 비정질 실리콘막(S)이 배치되므로, 전리된 수소가스에 의해 비정질 실리콘막(S)의 수소화 처리가 이루어지고, 비정질 실리콘막(S)의 결합결함이 해소된다.
여기서 플라즈마 발생 시의 비정질 실리콘막(S) 온도는 전극구조, 혼합가스 및 전극(21a, 21b) 사이의 전압에 따라 조정할 수 있다. 예를 들어 비정질 실리콘막(S)은 플라즈마 발생 시에 열에 기인하여 손상을 받는 경우가 있으나, 전극구조의 변경에 의해 전리기체 밀도를 변경할 수 있고, 이로써 비정질 실리콘막(S)의 열에 기인한 손상을 제어할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)는 플라즈마를 발생시킴으로써 결합결함을 해소한다. 여기서, 결함은, 레이저 조사에 의해 다결정 반도체막을 형성한 경우, 및 반도체막에 불순물원소를 주입한 경우에 발생하는 일이 있다. 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)는 이와 같이 발생한 결함(격자결함)의 해소에도 바람직하게 이용된다.
또 전술한 설명에서 플라즈마 발생부(20)는 2개의 전극 사이에 형성된 전계에 의해 플라즈마를 발생시키나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 플라즈마 발생부(20)는 전자기장에 의해 플라즈마를 발생시켜도 된다.
도 22에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 수소화 처리장치(10)에서 플라즈마 발생부(20)는 코일(26)을 갖는다. 여기서는 수소가스를 함유하는 가스가 밀폐부재(30) 내부를 통과하며, 코일(26)은 밀폐부재(30) 주위를 둘러싸도록 배치된다. 코일(26)에 소정의 교류전압을 인가함으로써 밀폐부재(30) 내에서 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마가, 여기서는 도시하지 않는 비정질 실리콘막(S)에 도달하고, 이로써 플라즈마 처리가 이루어진다. 또 도 22에서 코일(26)은 밀폐부재(30) 주위를 둘러싸도록 배치되나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 코일(26)은 밀폐부재(30) 단부의 바깥쪽에 배치되어도 된다.
도 23에 본 실시형태의 수소화 처리장치(10)의 모식도를 나타낸다. 수소화 처리장치(10)에서 플라즈마 발생부(20)는 마이크로파 발생장치(27), 도파로(28) 및 안테나(코일)(29)를 갖는다. 마이크로파 발생장치(27)에서 발생한 마이크로파는 도파로(28) 및 안테나(29)를 통해 밀폐부재(30) 내로 전송된다. 마이크로파의 전송에 의해, 밀폐부재(30) 내에서 플라즈마가 발생한다. 발생한 플라즈마가, 여기서는 도시하지 않는 비정질 실리콘막(S)에 도달하고, 이로써 플라즈마 처리가 이루어진다.
<실시예>
이하에 구체적인 실시예를 설명한다. 단, 이하의 실시예는 본원 발명을 한정하는 것은 아니다.
[실시예1]
여기서는, 도 20 및 도 21을 참조하여 전술한 수소화 처리장치(10)를 이용한다. 전극(21a, 21b)으로서 길이 약 60㎜인 정방형의 금속망을 이용하고, 유전체(22a, 22b)로서 두께 약 5㎜의 알루미나 플레이트를 이용한다. 금속망(21a, 21b)을 알루미나 플레이트(22a, 22b) 주면의 거의 중앙에 붙이고, 금속망(21a, 21b)의 단면을 폴리이미드 테이프로 실링한다. 금속망(21a)을 상측에 배치하고 금속망(21b)을 하측에 배치하며, 금속망(21a, 21b)은 알루미나 플레이트(22a, 22b)에 대해 바깥쪽을 향하도록 배치한다. 스페이서(24)로서 두께 9.6㎜의 베이클라이트판(Bakelite board)을 이용한다. 이와 같은 금속망(21a, 21b), 알루미나판(22a, 22b)을 챔버(30) 내에 설치한다. 전극(21a)은 고전압용 배선(La)을 통해 고전압전원(50)에 접속된다. 전극(21b)은 어스선에 접속된다.
진공펌프(36)를 이용하여, 챔버(30) 내 압력을 5.5×10-1 파스칼까지 저감시킨 후, 순도 99.9999％ 헬륨가스로 치환시킨다. 압력의 저감 및 헬륨가스의 치환을 2회 반복한 후, 다시 진공펌프(36)를 이용하여 챔버(30) 내 압력을 5.5×10-1 파스칼까지 저감시킨다.
다음에 혼합가스를 챔버(30) 내로 도입시킨다. 혼합가스는 헬륨가스 및 수소가스가 96:4 비율로 혼합된 가스이다. 혼합가스의 압력이 대기압 근방이 되기까지 혼합가스를 충전시킨다.
그 다음은 챔버(30) 내에서 금속망(21a, 21b) 사이로 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시킨다. 파형제어기(52)는 소정 전압의 신호를 출력하며, 전압증폭앰프(54)는 파형제어기(52)의 전압을 1000배로 증폭하고 출력신호를 생성한다.
구체적으로, 파형제어기(52)의 출력전압은 1.8V, 3.5V, 4.0V, 4.5V, 5.5V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 1.8kV, 3.5kV, 4.0kV, 4.5kV, 5.5kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 10kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 5개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 1에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 5개 조건(여기서는 조건 1∼5라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 이 조건에서는 전극(21a, 21b) 사이에 스트리머 방전이 형성된다. 또 전압이 높아질수록 전극(21a, 21b) 사이에 스트리머 방전이 퍼짐이 확인된다. 그리고 여기서는 출력주파수가 10kHz로 비교적 높으므로, 글로우 방전은 형성되지 않는다.
Figure 112014009705145-pct00001
[실시예2]
금속망(21a)으로 인가할 전압을 변경한 점을 제외하고, 실시예1과 마찬가지로 플라즈마를 발생시킨다. 구체적으로, 파형제어기(52)의 출력전압은 1.8V, 3.5V, 3.8V, 4.3V, 7.0V, 8.0V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 1.8kV, 3.5kV, 3.8kV, 4.3kV, 7.0kV, 8.0kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 1kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 6개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 2에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 6개 조건(여기서는 조건 6∼11이라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 전압주파수가 1kHz로 비교적 낮은 경우, 금속망(21a)으로의 인가전압은 3.5kV를 넘으면 글로우 방전이 일어남이 확인된다.
Figure 112014009705145-pct00002
[실시예3]
금속망(21a)으로 인가할 전압을 변경한 점을 제외하고, 실시예1 또는 2와 마찬가지로 플라즈마를 발생시킨다. 구체적으로, 파형제어기(52)의 출력전압은 1.8V, 3.5V, 3.9V, 4.3V, 7.0V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 1.8kV, 3.5kV, 3.9kV, 4.3kV, 7.0kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 0.5kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 5개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 3에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 5개 조건(여기서는 조건 12∼16이라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 전압주파수가 0.5kHz로 비교적 낮은 경우, 금속망(21a)으로의 인가전압은 3.5kV를 넘으면 글로우 방전이 일어남이 확인된다.
Figure 112014009705145-pct00003
[실시예4]
알루미나 플레이트(22a, 22b)의 간격, 및 금속망(21a)으로 인가할 전압을 변경한 점을 제외하고, 실시예1에서 3과 마찬가지로 플라즈마를 발생시킨다. 구체적으로, 알루미나 플레이트(22a, 22b)의 간격은 6.4㎜이고, 파형제어기(52)의 출력전압은 3.5V, 4.2V, 5.3V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 3.5kV, 4.2kV, 5.3kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 10kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 3개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 4에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 3개 조건(여기서는 조건 17∼19라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 전압주파수가 10kHz로 비교적 높아도, 알루미나플레이트(22a, 22b)(나아가 금속망(21a, 21b))의 간격이 짧음으로써, 금속망(21a)으로의 인가전압은 4.2kV를 넘으면 글로우 방전이 일어남이 확인된다.
Figure 112014009705145-pct00004
[실시예5]
금속망(21a)으로 인가할 전압을 변경한 점을 제외하고, 실시예4와 마찬가지로 플라즈마를 발생시킨다. 파형제어기(52)의 출력전압은 2.9V, 5.2V, 7.5V, 9.0V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 2.9kV, 5.2kV, 7.5kV, 9.0kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 1kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 4개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 5에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 4개 조건(여기서는 조건 20∼23이라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 전압주파수가 1kHz로 비교적 높아도, 알루미나 플레이트(22a, 22b)(나아가 금속망(21a, 21b))의 간격이 짧음으로써, 금속망(21a)으로의 인가전압이 1.8kV 정도라도 글로우 방전이 일어남이 확인된다.
Figure 112014009705145-pct00005
[실시예6]
금속망(21a)으로 인가할 전압을 변경한 점을 제외하고, 실시예4 또는 5와 마찬가지로 플라즈마를 발생시킨다. 파형제어기(52)의 출력전압은 3.0V, 5.0V, 8.0V, 9.0V이며, 금속망(21a)으로의 인가전압은 3.0kV, 5.0kV, 8.0kV, 9.0kV이다. 그리고 어느 경우에도 전압 파형은 정현파이며, 전압 주파수는 0.5kHz이다. 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 4개 조건 각각에 대하여 방전상태를 관측한다.
표 6에 금속망(21a)으로의 인가전압이 상이한 4개 조건(여기서는 조건 24∼27이라 부른다.)의 상세 및 그 방전상태를 나타낸다. 여기서는 어느 경우에도 글로우 방전이 일어남이 확인된다.
Figure 112014009705145-pct00006
이하에 비정질 실리콘막에 대하여 설명한다. 여기서 비정질 실리콘막은 실란 화합물의 용액을 이용하여 형성한다. 이와 같은 비정질 실리콘막의 합성방법은, 예를 들어 미국 특허 7485691B1호에 기재되어 있다. 촉매 Cp2ZrPh2를 합성한 다음, 폴리페닐실란을 합성하여 최종적으로 폴리하이드로실란을 얻는다.
[합성 예 1] 촉매 Cp2ZrPh2의 합성
질소분위기 하에서, 반응 플라스크에 Cp2ZrCl2(5.0g)를 용매로 하여 39mL의 디메틸에테르(Dimethyl ether:DME)를 주입하며, 온도는 0∼10℃로 설정한다. 반응 플라스크와 동일 온도에서, 농도 37.1moL/L인 PhMgBr의 THF용액(34.37mL)을 적하하고, 그 후 24∼26℃에서 19시간 교반시킨다. 20℃/20Torr에서 감압 농축 후, Et2O(8mL)를 가해 24∼26℃에서 1시간 교반시킨다. 또 톨루엔(39mL)을 가해 동일 온도에서 30분간 교반 후, 반응용액을 여과(filtering)시킨다. 여과액을 20℃/10Torr에서 감압 농축하여 얻어진 고형분을 Et2O(60mL)로 세척한 다음 20℃/5Torr에서 감압 건조시켜, 목적 촉매 Cp2ZrPh2(5.53g)를 얻는다.
[합성 예2] 폴리페닐실란의 합성
질소분위기 하에서, 반응 플라스크에 Cp2ZrPh2(0.165g)를　주입하고, 이것에 24∼26℃에서 PhSiH3(10g)을 가해 동일 온도에서 89시간 교반시킨다. 그 후 다시 톨루엔(47g)을 가한 다음 3％의 HCl(68g×5회)를 가해 교반세척 및 분액(分液)을 행한 후, 이온교환수(68g)를 가해 교반세척 한다. 톨루엔(118g)을 용리액으로 하여 유기층을 플로리실(Plorisil)(27g)칼럼 크로마토그래피로 정제, 농축 후, 80℃에서 2시간 건조시켜 목적 폴리페닐실란(8.87g)을 얻는다.
[합성 예3] 폴리하이드로실란의 합성
갈색의 100mL반응 플라스크에, 폴리페닐실란(5.0g)을 용매로 하여 시클로헥산(43.5g)을 주입한다. 이것에 AlCl3(0.41g)을 가한 다음 액체질소로 응고시킨다. 이것을 수욕조(water bath)로 실온까지 온도를 승온시켜 질소 치환시킨다. 이것에 HCl가스를 유속(950mL/분)으로 10시간 취입시킨다. 그 후, 감압과 질소에 의한 복압(復壓)을 10회 반복하여 HCl을 탈리시킨다. 이것에 질소분위기 하에서 0∼10℃에서 LAH(1.17g)의 Et2O(13.72g)용액을 30분에 걸쳐 적하한다. 실온에서 12시간 교반 후, 반응용액을 이온교환수(11g) 중으로 주입하여 1시간 교반, 정치(靜置) 후, 상청액을 디캔테이션(decantation)한다. 이 수세조작을 3회 반복한 후 유기층을 멤브레인필터로 여과, 농축, 감압 건조시켜 목적 폴리하이드로실란(0.94g)을 얻는다.
[실시예7]
상기 방법으로 얻어진 하이드로실란을 사이클로펜타디엔 용액에 용해시켜 농도 10중량％로 제조한다. 그 후 그 용액 2.5mL를 석영제 용기에 넣고 교반하면서, 파장 300nm 부근에 강한 피크를 갖는 빛을 출사하는 고압수은등(4000mW/㎠)을 5초간 조사하여 폴리실란을 가교시킨다. 가교 후 석영기판 상에 스핀코팅하고, 다음에 질소분위기 중에서 450℃의 온도에서 1시간 유지시켜 비정질 실리콘막(S)을 형성한다. 이때, 비정질 실리콘막(S) 중의 수소가 탈리되어 결합결함이 형성된다.
다음에, 비정질 실리콘막(S)이 형성된 기판을 열처리용 핫플레이트 위에 배치하고 비정질 실리콘막(S)에 대하여 하소처리를 실시한다. 그 후 비정질 실리콘막(S)을 접지전극(21b) 위에 배치한다.
챔버(30)를 밀폐하고, 진공펌프(36)를 이용하여 챔버(30) 내 기체를 제거(탈기)한 후 챔버(30) 내로 혼합가스를 도입시킨다. 여기서 혼합가스는 헬륨 및 수소를 함유하며 수소농도는 약 4％이다. 그 다음에 탈기 및 혼합가스의 도입을 3회 반복함으로써, 챔버(30) 내의 질소가스를 실질적으로 제거한다.
챔버(30) 내를 소정의 가스로 충전한 후 실시예1의 조건5로 전극(21a)과 전극(21b) 사이로 고전압 및 고주파수의 전압을 인가하고, 혼합가스가 적어도 부분적으로 전리되어 플라즈마가 발생한 수소전리기체로 10분간 표면을 처리한다. 그 후 처리기판 중에 존재하는 수소량을 이차이온 질량분석법으로 해석하여, 수소화 처리 전후에 대응한 결합결함의 정도를 비교한다.
도 24에 수소화 처리 전의 기판 깊이방향 원소분석결과를 나타내며, 도 25에 수소화 처리 후의 기판 깊이방향 원소분석결과를 나타낸다. 수소화 처리 전의 기판 중 막두께 방향의 수소분포는 약 2×1021(atoms/cm3)이하인데 반해, 수소화 처리후의 기판 중 막두께 방향의 수소분포는 약 6.5×1021(atoms/cm3)까지 증가한다. 이로써, 수소화 처리에 의해, 수소화 처리 전의 기판 중보다 함유량을 늘릴 수 있음이 분명해졌다.
[실시예8]
상기 방법으로 합성한 하이드로실란을 사이클로펜타디엔 용액에 용해시켜 농도 10중량％로 제조한다. 그 후 그 용액 2.5mL를 석영제 용기에 넣고 교반하면서, 파장 300nm 부근에 강한 피크를 갖는 빛을 출사하는 고압수은등(4000mW/㎠)을 5초간 조사하여 폴리실란을 가교시킨다. 가교 후 석영기판 상에 스핀코팅하고, 다음에 질소분위기 중에서 450℃의 온도에서 1시간 유지시켜 비정질 실리콘막(S)을 형성한다. 이때, 비정질 실리콘막(S) 중의 수소가 탈리되어 결합결함이 형성된다.
다음에, 비정질 실리콘막(S)이 형성된 기판을 열처리용 핫플레이트 위에 배치하고 비정질 실리콘막(S)에 대하여 하소처리를 실시한다. 그 후 비정질 실리콘막(S)을 접지전극(21b) 위에 배치한다.
챔버(30)를 밀폐하고 진공펌프(36)를 이용하여 챔버(30) 내 기체를 제거(탈기)한 후 챔버(30) 내로 혼합가스를 도입시킨다. 여기서 혼합가스는 헬륨 및 수소를 함유하며 수소농도는 약 4％이다. 그 다음에 탈기 및 혼합가스의 도입을 3회 반복함으로써, 챔버(30) 내의 질소가스를 실질적으로 제거한다.
챔버(30) 내를 소정의 가스로 충전한 후, 실시예1의 조건5로 전극(21a)과 전극(21b) 사이로 고전압 및 고주파수의 전압을 인가하고, 혼합가스가 적어도 부분적으로 전리되어 플라즈마가 발생한 수소전리기체로 10분간 표면을 처리한다. 다음에, 얻어진 기판의 결정상태를 라만 분광법(Raman Spectroscopy)으로 해석한다.
도 26에 수소화 처리 전의 라만 분광 측정결과를 나타내며, 도 27에 수소화 처리 후의 라만 분광 측정결과를 나타낸다. 수소화 처리 전에는 450cm-1 부근에 비정질 실리콘 유래의 피크가 나타나지만, 수소화 처리에 의해, 비정질실리콘 유래의 피크(Pa)에 더불어 결정성실리콘 유래의 피크(Pb)가 500cm-1 부근에 나타나게 된다.
[전자스핀공명(Electron Spin Resonance:ESR) 측정]
글로브박스 내(산소농도 0.1ppm 이하, 수분량 1ppm 이하)에서 ESR시료관(30)에 실리콘잉크(고형분 10％)를 200μL 주입한다. 그 후 도 28에 나타내는 바와 같이 ESR시료관(30) 내에 가스공급관(32)을 실리콘잉크보다 상부(약 3㎜ 정도)에 설치하고, 헬륨가스 및 수소가스를 함유하는 혼합가스를 도입시킨다. 도입되는 혼합가스는 10mL/분 정도이며, 수소가스의 농도는 약 4％이다.
ESR시료관(30)에는, 가스공급관(32)의 선단부분에 5㎜ 정도 폭의 도전성 테이프(21)를 감아 도전성 테이프(21)에 고전압전극을 접속하고, 10kV, 10kHz의 교류전압을 인가한다. 전압의 인가에 따라 ESR시료관(30) 내에 플라즈마가 발생되었음을 확인한 후, 실온에서 10분간 계속 플라즈마를 발생시킨다. 그 다음 플라즈마를 발생시킨채 오븐으로 옮겨, 온도를 실온에서부터 1시간에 걸쳐 100℃까지 상승시키고, 다시 1시간 100℃인채 소성처리를 계속한다. 그 다음, 온도를 1시간에 걸쳐 450℃까지 상승시키며, 450℃에 달한 시점에서 1시간 450℃로 온도를 유지시키고, 그 후 실온까지 자연 냉각시킨다. 온도가 100℃가 된 시점에서 플라즈마를 정지시켜, 다시 실온까지 냉각시킨다. 여기서, 소성처리 시에 ESR시료관(30)은 세워서 설치함으로써 돌비(突沸)로 인한 비산을 피한다. ESR시료관(30) 바닥부에 실리콘이 고화되었음을 확인한 다음, 전자스핀 측정장치에 의해 실리콘 내에 잔존하는 결합결함(당링본드)을 측정한다.
도 29에 ESR 측정결과를 나타낸다. 당링본드에 의한 마이크로파의 흡수는 인가 자기장 337mT에 상당한다. 도 29에는, 비교를 위해, 플라즈마를 발생시키지 않는 경우의 측정결과를 함께 나타낸다. 또 플라즈마의 망간마커에 상당하는 인가 자기장은 332mT 및 341mT에 상당하며, 도 29에는 플라즈마의 발생 유무에 상관없이 망간마커에 의한 흡수 정도가 거의 동등해지도록 도시된다. 도 29에서, 플라즈마의 발생에 의해 결합결함이 비약적으로 저감되었음을 이해할 수 있다.
본 발명에 의하면, 비정질 실리콘막의 결합결함을 해소할 수 있다. 이와 같은 비정질 실리콘막은 반도체장치에 바람직하게 이용된다.
10 : 수소화 처리장치 　　　　　　20 : 플라즈마 발생부
21x : 전리기체 발생부 　　　　　 21a : 제1 전극
21b : 제2 전극 　　 　　 22 : 유전체
22a : 제1 유전체 22b : 제2 유전체
24 : 스페이서 30 : 밀폐부재

Claims (46)

  1. 플라즈마 발생부를 준비하는 공정과,
    밀폐부재를 준비하는 공정과,
    상기 밀폐부재 내에 비정질 실리콘막을 배치하는 공정과,
    상기 플라즈마 발생부가, 상기 밀폐부재 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 비정질 실리콘막에 플라즈마 처리를 실시하는 공정과,
    상기 밀폐부재에, 상기 수소가스를 함유하는 가스를 공급하는 공정을 포함하고,
    상기 가스를 공급하는 공정은, 상기 비정질 실리콘막을 배치하기 전에 실시되며,
    상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은, 상기 수소가스를 함유하는 가스가 공급된 상기 밀폐부재 내에서 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은, 실란 화합물이 용해된 용액을 이용하여 상기 밀폐부재 내에 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를, 상기 밀폐부재 내에 배치하는 공정을 더 포함하는, 수소화 처리방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 비정질 실리콘막을 배치하는 공정은, 상기 수소가스를 함유하는 가스를 공급한 후에, 실란 화합물이 용해된 용액을 이용하여 상기 밀폐부재 내에 상기 비정질 실리콘막을 형성하는 공정을 포함하며,
    상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에 있어서, 상기 비정질 실리콘막을 형성했을 때의 상기 밀폐부재 내의 상기 가스를 변화시키지 않고 상기 플라즈마를 발생시키는, 수소화 처리방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 비정질 실리콘막에 대하여 하소처리(calcining)를 하는 공정을 더 포함하는, 수소화 처리방법.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 하는 공정에 있어서, 상기 가스는 상기 수소가스 및 불활성가스를 함유하는 혼합가스인, 수소화 처리방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 혼합가스에 있어서 상기 수소가스의 농도는 0.1중량% 이상인, 수소화 처리방법.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 혼합가스는 p형 불순물원소 또는 n형 불순물원소를 갖는 가스를 함유하는, 수소화 처리방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 혼합가스는 디보란, 포스핀 및 아르신 중 어느 하나를 함유하는, 수소화 처리방법.
  13. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 제1 전극과 제2 전극을 갖는, 수소화 처리방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽이 접지되는, 수소화 처리방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되는, 수소화 처리방법.
  16. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마를 발생시킬 때에, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하도록 상기 비정질 실리콘막을 이동시키는, 수소화 처리방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하도록 상기 비정질 실리콘막을 슬라이드시키는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 실시하는 공정에 있어서, 상기 밀폐부재 내의 상기 가스가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이를 통과하여 상기 비정질 실리콘막에 도달하도록 상기 가스를 흐르게 한 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 플라즈마를 발생시키는, 수소화 처리방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 중 적어도 한쪽은, 스트라이프형으로 이어진 2개 이상의 도전부를 갖는 선형전극이며,
    상기 도전부는, 벌크(bulk)형 또는 망(mesh)형인, 수소화 처리방법.
  20. 플라즈마 발생부를 준비하는 공정과,
    밀폐부재를 준비하는 공정과,
    상기 밀폐부재 내에 비정질 실리콘막을 배치하는 공정과,
    상기 플라즈마 발생부가, 상기 밀폐부재 내의 적어도 일부 영역에서, 수소가스를 함유하는 대기압 근방 압력의 가스에 플라즈마를 발생시킴으로써, 상기 비정질 실리콘막에 플라즈마 처리를 실시하는 공정을 포함하고,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 제1 전극과 제2 전극을 가지고,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 한쪽 전극에 유전체가 부착되는, 수소화 처리방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 유전체는 무기재료 또는 유기재료로 형성되는, 수소화 처리방법.
  22. 청구항 21에 있어서,
    상기 무기재료는 유리, 알루미나 또는 아파타이트를 포함하는, 수소화 처리방법.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 유기재료는 폴리이미드, 폴리옥시메틸렌 또는 노볼락 수지를 포함하는, 수소화 처리방법.
  24. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 적어도 한쪽의 전극은, 스트라이프형으로 이어진 2개 이상의 도전부를 포함하는 선형전극인, 수소화 처리방법.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 도전부는, 벌크형 또는 망형인, 수소화 처리방법.
  26. 청구항 20에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 유전체는 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 한쪽에 부착되는, 수소화 처리방법.
  27. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 전극은 접지되고,
    상기 유전체는 상기 제1 전극에 부착된 유전체판을 포함하며,
    상기 제1 전극은, 상기 유전체판을 개재하여 상기 제2 전극과 대향하는, 수소화 처리방법.
  28. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극의 어느 하나와 상기 비정질 실리콘막은 0.5㎜ 이상 이격되는, 수소화 처리방법.
  29. 청구항 20에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 유전체는, 상기 제1 전극에 부착된 제1 유전체와, 상기 제2 전극에 부착된 제2 유전체를 포함하는, 수소화 처리방법.
  30. 청구항 29에 있어서,
    상기 제1 유전체는 제1 유전체판을 포함하고, 상기 제2 유전체는 제2 유전체판을 포함하며,
    상기 제2 전극은 접지되고,
    상기 제1 유전체판과 상기 제2 유전체판 사이에, 유전체재료로 형성된 스페이서가 배치되며,
    상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 유전체판에서 0.5㎜ 이상 이격되는, 수소화 처리방법.
  31. 청구항 29에 있어서,
    상기 제1 전극은, 주위를 상기 제1 유전체로 피복된 막대형 전극을 가지며,
    상기 제1 유전체는 유기절연물로 형성되고,
    상기 제2 전극은, 상기 제2 유전체의 바닥부에 고정된 금속판 또는 금속망을 포함하며,
    상기 제2 전극은 접지되고,
    상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치되며,
    상기 비정질 실리콘막은 상기 제1 전극에서 0.5㎜ 이상 이격되는, 수소화 처리방법.
  32. 청구항 20에 있어서,
    상기 제2 전극은 접지되며,
    상기 유전체는 상기 제1 전극에만 부착되고,
    상기 제1 전극은 상기 유전체를 개재하여 상기 제2 전극과 대향하는, 수소화 처리방법.
  33. 청구항 20에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극이 상기 유전체 상에 배치되며,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 유기물로 피복되는, 수소화 처리방법.
  34. 청구항 13에 있어서,
    상기 제1 전극은 유전체를 개재하지 않고 상기 제2 전극과 대향하는, 수소화 처리방법.
  35. 청구항 13에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 하는 공정은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이로 교류전압을 인가하는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  36. 청구항 35에 있어서,
    상기 교류전압은 25볼트 이상 100킬로볼트 이하이며, 주파수는 60Hz 이상 1메가Hz 이하인, 수소화 처리방법.
  37. 청구항 35에 있어서,
    상기 교류전압의 파형은 정현파, 삼각파 및 구형파 중 어느 하나인, 수소화 처리방법.
  38. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 하는 공정은, 상기 비정질 실리콘막을 히터로 가열하는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  39. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 하는 공정에 있어서, 상기 비정질 실리콘막을 -30℃에서 900℃ 범위 내로 설정하는 공정을 포함하는, 수소화 처리방법.
  40. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 처리를 하는 공정에 있어서, 상기 비정질 실리콘막의 결정 상태를 전리기체 밀도에 대응하여 제어하는, 수소화 처리방법.
  41. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 코일을 갖는, 수소화 처리방법.
  42. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 플라즈마 발생부를 준비하는 공정에 있어서, 상기 플라즈마 발생부는 마이크로파 발생부 및 안테나를 갖는, 수소화 처리방법.
  43. 삭제
  44. 삭제
  45. 삭제
  46. 삭제
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