TW202225454A - 氮化矽膜之成膜方法及成膜裝置 - Google Patents

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內田博章
佐藤吉宏
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Abstract

在基板之溫度為200℃以下的環境下來成膜出覆蓋率佳之氮化矽膜。 提供一種氮化矽膜之成膜方法，係使氮化矽膜成膜在處理腔室內所收納的基板，具有：(a)在不會將高頻電力供給至該處理腔室內的狀態下來供給含鹵化矽氣體之氣體的工序；(b)在該(a)工序之後，停止該含鹵化矽氣體之氣體的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；(c)在該(b)工序之後，將含氮氣體供給至該處理腔室內的工序；(d)在該(c)工序之後，將該高頻電力供給至該處理腔室內以使電漿產生的工序；(e)在該(d)工序之後，停止該含氮氣體的供給及該高頻電力的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；以及在形成預先決定之膜厚的該氮化矽膜前，將該(a)至該(e)之工序對應地反覆執行X次(X≧1)的工序；在該(a)至該(e)之工序中係會將該基板之溫度控制在200℃以下。

Description

氮化矽膜之成膜方法及成膜裝置
本揭露係關於一種氮化矽膜之成膜方法及成膜裝置。
例如專利文獻1、2提案出一種方法，係將相隔著腔室內之殘留氣體的吹淨來交互供給含矽原料氣體與含氮氣體的工序加以反覆，而藉由ALD(Atomic Layer Deposition)法來成膜出氮化矽膜。相關之成膜方法會在工序中將基板之溫度控制在300℃~650℃左右。
專利文獻1：日本特開2020-64924號公報 專利文獻2：日本特開2000-114257號公報
本揭露係提供一種能夠在基板之溫度為200℃以下的環境下來成膜出覆蓋率佳之氮化矽膜的成膜方法及成膜裝置。
根據本揭露一樣態，係提供一種使氮化矽膜成膜在處理腔室內所收納之基板的氮化矽膜之成膜方法，具有：(a)在不會將高頻電力供給至該處理腔室內的狀態下來供給含鹵化矽氣體之氣體的工序；(b)在該(a)工序之後，停止該含鹵化矽氣體之氣體的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；(c)在該(b)工序之後，將含氮氣體供給至該處理腔室內的工序；(d)在該(c)工序之後，將該高頻電力供給至該處理腔室內以使電漿產生的工序；(e)在該(d)工序之後，停止該含氮氣體的供給及該高頻電力的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；以及在形成預先決定之膜厚的該氮化矽膜前，將該(a)至該(e)之工序對應地反覆執行X次(X≧1)的工序；在該(a)至該(e)之工序中係會將該基板之溫度控制在200℃以下。
根據一個面向，便能夠在基板之溫度為200℃以下的環境下來成膜出覆蓋率佳之氮化矽膜。
以下，參照圖式來說明用以實施本揭露的形態。各圖式中會有對相同構成部分賦予相同符號來省略重複說明的情形。
[有機EL元件] 有機EL元件係具有耐水性較弱的特徵。因此，有機EL元件之製程係具有成膜出氮化矽膜來作為用於保護有機EL元件免受外部水分影響的密封膜之工序。然而，特別是含氧化物半導體之有機EL元件中，由於氧化物半導體會進一步因氫而劣化，因此較希望是減少作為密封膜之氮化矽膜所含的氫。首先，參照圖1來簡單說明包含氮化矽膜之密封膜的有機EL元件200之構成。
圖1係顯示實施形態相關之有機EL元件200的一例之剖面示意圖。有機EL元件200係具有發光元件驅動電路層110、陽極120、電洞注入層130、電洞輸送層114、有機發光層115、堤部160、電子輸送層116、電子注入層180、陰極190、及密封膜220。陰極190與密封膜220係透明膜。
發光元件驅動電路層110係具有板件140、配置在板件140上之電晶體元件150(150A,150B)、及以會覆蓋電晶體元件150的方式來配置在板件140上之平坦化膜157。
板件140例如可為玻璃板或由樹脂所構成之軟性板。配置在板件140上之電晶體元件150係薄膜電晶體(TFT)。電晶體元件150係包含源極/汲極電極151、接觸於源極/汲極電極151而形成之半導體層152、形成在半導體層152上之閘極絕緣膜153、及配置在閘極絕緣膜153上之閘極電極154。2個電晶體元件150(150A與150B)係藉由配線155來被彼此加以電性地連接。藉由該構造，有機EL元件200即具有主動陣列型的構造。半導體層152係藉由含銦、鎵及鋅的氧化銦鎵鋅(IGZO(InGaZnO))、氧化銦錫鋅(ITZO)、氧化鋅(ZnO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦鎵(IGO)、氧化銦錫(ITO)或者氧化銦(InO)等氧化物半導體來加以構成。
平坦化膜157係以會覆蓋電晶體元件150的方式來配置在板件140上。藉由平坦化膜157，發光元件驅動電路層110的表面即會變得平坦。
有機EL元件200係具有頂部發光構造，若對陽極120與陰極190之間施加電壓，則會在有機發光層115產生發光，且光170會通過陰極190及密封膜220而往外(上方)射出。另外，有機發光層115所產生之發光中朝向發光元件驅動電路層110一側的光會被陽極120所反射，且通過陰極190及密封膜220而作為光170來往外(上方)射出。
陽極120係層積在發光元件驅動電路層110表面上而會將相對於陰極190為正的電壓施加至有機EL元件200的像素電極。電洞注入層130係配置在陽極120上。電洞輸送層114係配置在電洞注入層130上。有機發光層115係配置在電洞輸送層114上。再者，電子輸送層116係配置在有機發光層115上。電子注入層180係配置在電子輸送層116上。陰極190係配置在電子注入層180上。然而，電洞輸送層114及電子輸送層116會有因其相鄰層之電洞注入層130或電子注入層180、有機發光層115的性能而被省略之情形。
陽極120、電洞注入層130、電洞輸送層114、有機發光層115、電子輸送層116、電子注入層180、及陰極190係發光元件的一例，電晶體元件150係含氧化物半導體之驅動元件的一例。
密封膜220係具有屏蔽水分從外部滲入至有機EL元件200內部之情形的保護膜之功能。密封膜220係將基板表面上所形成之發光元件及會驅動該發光元件的含氧化物半導體之驅動元件密封的密封膜之一例。
有機EL元件200的耐水性較弱，若水分從外部滲入至有機EL元件200內部，則有機EL元件200即會劣化。另外，電晶體元件150所含之氧化物半導體會因為氫的滲入而劣化。因此，在成膜出密封膜220的工序中，為了減少氫(H 2)或水分(H 2O)，可考慮使用不含氫原子的SiF 4氣體及N 2氣體來成膜出氮化矽膜。藉此，藉由在有機EL元件200的製程中減少密封膜220中的氫濃度，便可抑制密封膜220的特性劣化及有機EL元件200的可靠性惡化。
在成膜出密封膜220的工序中，若將基板的溫度控制在較200℃要高的溫度，則膜的穩定性等特性雖然會變佳，但會對低抗熱性之有機EL元件200造成不良影響。因此，必需要在將基板的溫度控制在200℃以下，較佳地係100℃以下的狀態下來成膜出氮化矽膜。
不過，若將基板的溫度控制在200℃以下，較佳地係100℃以下，且藉由CVD(Chemical Vapor Deposition)法而使用SiF 4氣體及N 2氣體來成膜出氮化矽膜，則膜質會變差而成為不穩定的膜。不穩定的膜係例如若成膜出之氮化矽膜中殘留有過多的氟，則膜中的氟即會與大氣中的水分反應而使氮化矽膜的膜質改變。將基板的溫度控制在200℃以下來成膜出氮化矽膜的情形，由於氟會容易殘留在氮化矽膜中，因此會容易成為不穩定的膜。另一方面，如前述，在成膜出之氮化矽膜時將基板的溫度控制在例如300℃以上的情形，膜的穩定性雖然會變佳，但有機EL元件200會因製程中所施加之熱而劣化。
除此之外，若將基板的溫度控制在200℃以下，且藉由CVD方式而使用SiF 4氣體及N 2氣體來成膜出氮化矽膜，則覆蓋率會變差而會產生氮化矽膜不易附著在傾斜面(錐部)的課題。
例如，如圖1中的一例所示，成膜出氮化矽膜的基板表面係形成有多個凹部與凸部，至少一部分的凹部或凸部之側面係如傾斜面A般構成為錐狀。
不過，若氟在氮化矽膜中過多，則膜在凹部或凸部之側面的覆蓋率會變差，使得氮化矽膜無法成膜在傾斜面A或者氮化矽膜在傾斜面A會產生龜裂等。其結果，水分即會從外部滲入至有機EL元件200內部而導致有機EL元件200劣化。
根據以上說明，便希望有一種不會使有機EL元件200劣化之製造方法(成膜方法)，係在基板的溫度為200℃以下的環境下來進行具有密封膜220之功能的氮化矽膜之成膜，以形成覆蓋率及膜的穩定性佳之膜。因此，本實施形態相關之成膜方法會在基板之溫度為200℃以下的環境下來成膜出覆蓋率及膜的穩定性佳之膜。
本實施形態相關之成膜方法係以ALD(Atomic Layer Deposition)方式來進行成膜。亦即，首先會供給SiF 4氣體以使SiF 4氣體附著在基板表面，接著停止SiF 4氣體而排出SiF 4氣體的殘留氣體。接著，會供給N 2氣體及高頻電力以生成N 2氣體的電漿，藉由N 2氣體的電漿來使附著在基板表面之SiF 4氣體氮化，藉此便可成膜出氮化矽膜。將成膜中的基板之溫度控制在200℃以下，較佳地係100℃以下。藉由本實施形態相關之成膜方法，便可在圖1之傾斜面A等錐部成膜出覆蓋率佳的氮化矽膜。另外，在將成膜中的基板之溫度控制在200℃以下之環境下也可以成膜出膜質佳而穩定的氮化矽膜。
以下，一邊參照圖2一邊說明執行本實施形態相關之成膜方法的成膜裝置之一例後，再一邊參照圖3~圖5一邊詳細說明本實施形態相關之成膜方法及其效果。
[成膜裝置] 圖2係顯示會執行實施形態相關之成膜方法的成膜裝置100之一例的剖面示意圖。成膜裝置100係會對FPD用之俯視矩形基板(以下，簡稱為「基板」)G執行各種基板處理方法的感應耦合型電漿(Inductive Coupled Plasma：ICP)處理裝置。成膜裝置100係會執行實施形態相關之成膜方法的成膜裝置之一例，但並不限於此。
作為基板的材料主要係使用玻璃，視用途而定也有會使用透明合成樹脂等之情形。此處，基板處理係包含有成膜處理、蝕刻處理。作為FPD係例示有液晶顯示器(Liquid Crystal Display：LCD)。也可以是電致發光(Electro Luminescence：EL)、電漿顯示器面板(Plasma Display Panel：PDP)等。基板G的表面係形成有有機EL元件200之發光元件及驅動元件之電路圖案。另外，FPD用基板的平面尺寸會隨著世代推移而變大。成膜裝置100所處理之基板G的平面尺寸係至少包含例如第6世代的約1500mm×1800mm左右之尺寸到第10.5世代的3000mm×3400mm左右之尺寸。另外，基板G的厚度係0.2mm至數mm左右。
成膜裝置100係具有長方體狀箱型的處理腔室10、配置在處理腔室10內且載置有基板G之俯視矩形外形的基板載置台60、及控制部90。
處理腔室10會被介電體板11劃分出上下2個空間，作為上側空間之天線室係由上腔室12所形成，作為下側空間之處理室S係由下腔室13所形成。處理腔室10係由鋁等金屬所形成，介電體板11係由氧化鋁(Al 2O 3)等陶瓷或石英所形成。介電體板11係感應耦合電漿裝置之窗構件的一例，窗構件也可以是替代介電體板而由多個金屬板來加以構成。
處理腔室10中，在下腔室13與上腔室12之邊界的位置係以會往處理腔室10內側突設的方式來配置有矩形環狀的支撐框14，支撐框14係載置有介電體板11。處理腔室10係藉由接地線13e而接地。
下腔室13的側壁13a係開設有用以將基板G相對於下腔室13來搬出入的搬出入口13b，搬出入口13b係藉由閘閥20而開閉自如。下腔室13係與內部收納有搬送機構之搬送室(皆未圖示)相鄰，控制閘閥20的開閉並以搬送機構透過搬出入口13b來進行基板G的搬出入。
另外，下腔室13所具有之底板13d係開設有多個排氣口13f。排氣口13f係連接有氣體排氣管51，氣體排氣管51係透過壓力控制閥52來連接於排氣裝置53。由氣體排氣管51、壓力控制閥52及排氣裝置53來形成氣體排氣部50。排氣裝置53係具有渦輪分子泵等真空泵，而會在處理中將下腔室13內自如地抽真空至既定真空度為止。
介電體板11下面係設有用以支撐介電體板11的支撐樑，且支撐樑會兼用為噴淋頭30。噴淋頭30係由鋁等金屬所形成，且可以被施予陽極氧化所致之表面處理。噴淋頭30內係形成有往水平方向延伸之氣體流道31。氣體流道31係連通有會往下方延伸而面對位於噴淋頭30下方的處理室S之氣體噴出孔32。
介電體板11上面係連接有會連通於氣體流道31之氣體導入管45。氣體導入管45會氣密地貫通上腔室12的頂板12a上所開設之供給口12b，透過會與氣體導入管45氣密地結合之氣體供給管41而連接於處理氣體供給部40。處理氣體供給部40係由氣體導入管45、氣體供給管41、閥件42a,42b、流量控制器43a,43b、SiF 4氣體供給源44a、及N 2氣體供給源44b來加以形成。處理氣體供給部40所供給的SiF 4氣體與N 2氣體會透過氣體供給管41及氣體導入管45而被供給至噴淋頭30，再透過氣體流道31及氣體噴出孔32而被噴出至處理室S。此外，替代介電體板11而使用金屬板之情形，也可以在金屬板設置氣體噴出孔來兼用為噴淋頭。
會形成天線室的上腔室12內係配置有高頻天線15。高頻天線15係藉由將銅等導電性金屬所形成之天線15a捲繞成環狀或漩渦狀來加以形成。例如，也可以將環狀的天線15a加以多層配置。
天線15a的端子係連接有會往上腔室12上方延伸之供電構件16，供電構件16上端係連接有供電線17，供電線17係透過會進行阻抗匹配的匹配器18來連接於高頻電源19。藉由從高頻電源19來對高頻天線15施加例如13.56MHz的高頻電力而在下腔室13內形成感應電場。藉由該感應電場，從噴淋頭30供給至處理室S的處理氣體即會被電漿化而生成感應耦合型電漿，電漿中的離子或中性自由基等會被供應至基板G。高頻電源19係用於產生電漿的來源，基板載置台60所連接之高頻電源73係會吸引所產生的離子而賦予動能的偏壓源。如此般，離子來源會利用感應耦合來生成電漿，並將作為其他電源之偏壓源連接於基板載置台60來進行離子能量的控制。藉此，便能夠獨立地進行電漿的生成與離子能量的控制，而提高處理的自由度。處理氣體供給部40及高頻電源19係會使氣體電漿化以在腔室內生成電漿之電漿生成部的一例。
基板載置台60係具有基材63與形成在基材63的上面63a之靜電吸盤66。基材63的俯視形狀係矩形，具有與基板載置台60所載置之基板G相同程度的平面尺寸，可設定成長邊長度為1800mm至3400mm左右且短邊長度為約1500mm至3000mm左右的尺寸。相對於該平面尺寸，基材63的厚度可為例如50mm至100mm左右。基材63係藉由不銹鋼或鋁、鋁合金等所形成。基材63係設有會以覆蓋矩形平面所有區域的方式而蜿蜒之調溫媒體流道62a。此外，調溫媒體流道62a也可以設在例如靜電吸盤66。
調溫媒體流道62a的兩端係連通有會對調溫媒體流道62a供給調溫媒體的往程配管62b、及使在調溫媒體流道62a流通而昇溫後之調溫媒體排出的返程配管62c。往程配管62b及返程配管62c係分別連通有往程流道82及返程流道83，往程流道82及返程流道83係連通於設在外部空間E的冷卻單元81。冷卻單元81係具有會控制調溫媒體之溫度或噴出流量的本體部、及會壓送調溫媒體的泵(皆未圖示)。此外，作為調溫媒體係適用冷媒。調溫形態雖然是使調溫媒體在基材63流通的形態，但可以是基材63內建有加熱器等而藉由加熱器來調溫的形態，也可以是藉由調溫媒體與加熱器雙方來調溫的形態。另外，也可以是藉由使高溫的調溫媒體流通來伴隨著加熱而進行調溫以取代加熱器。
下腔室13的底板13d上係固定有絕緣材料所形成而在內部具有段部的箱型台座68，台座68的段部上係載置有基板載置台60。基材63的上面係形成有會直接載置基板G的靜電吸盤66。靜電吸盤66係具有熔射氧化鋁等陶瓷所形成而作為介電體覆膜的陶瓷層64、及埋設在陶瓷層64內部而具有靜電吸附功能的導電層之吸附電極65。吸附電極65係透過供電線74及開關76來連接於直流電源75。若藉由控制部90來使開關76導通，則會因直流電壓從直流電源75被施加至吸附電極65而產生庫倫力。藉由該庫倫力，基板G會被靜電吸附在靜電吸盤66而被保持在由基材63上面所載置的狀態。另外，若使開關76斷開且使位於從供電線74所分歧之接地線的開關77導通，則累積在吸附電極65的電荷即會流動至接地。如此般，基板載置台60會形成載置基板G的下部電極。
基材63係配置有熱電偶等溫度感應器，溫度感應器所致之監視資訊會隨時被傳送至控制部90。控制部90會根據所傳送的溫度之監視資訊來執行基材63及基板G的調溫控制。更具體而言，會藉由控制部90來調整從冷卻單元81被供給至往程流道82之調溫媒體的溫度或流量。接著，藉由使進行溫度調整或流量調整後的調溫媒體在調溫媒體流道62a循環來執行基板載置台60的調溫控制。此外，熱電偶等溫度感應器也可以配置在例如靜電吸盤66。
靜電吸盤66外周且為台座68上面係載置有矩形框狀的聚焦環69，聚焦環69的上面係設定成較靜電吸盤66的上面要低。聚焦環69係由氧化鋁等陶瓷或石英所形成。
基材63下面係連接有供電構件70。供電構件70下端係連接有供電線71，供電線71係透過會進行阻抗匹配的匹配器72來連接於作為偏壓源之高頻電源73。藉由從高頻電源73來對基板載置台60施加例如3.2MHz的高頻電力即能使基板載置台60作為下部電極來作用，將為電漿產生用來源之高頻電源19所生成的離子吸引至基板G。
基板載置台60的內部係設有多根，例如12根會使基板G昇降之昇降銷78，以在與處理腔室10外部之未圖示的搬送臂之間來進行基板G的收授。圖1中係簡化圖示出2根昇降銷78。多根昇降銷78會貫通基板載置台60而藉由透過連結構件所傳遞之馬達的動力來上下移動。朝向處理容器外部貫通之昇降銷78的貫通孔係設有底部波紋管(未圖示)來保持處理容器內的真空一側與大氣一側之間的氣密。
控制部90會控制成膜裝置100之各構成部，例如冷卻單元81、高頻電源19,73、直流電源75、處理氣體供給部40、氣體排氣部50等的動作。控制部90係具有CPU(Central Processing Unit)及ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等的記憶體。CPU會依據記憶體的記憶區域所儲存之程式庫(處理程式庫)來執行既定處理。程式庫係設定有成膜裝置100對於處理條件的控制資訊。控制資訊係包含有例如氣體流量或處理腔室10內的壓力、處理腔室10內的溫度或基材63的溫度、處理時間等。
控制部90所適用之程式庫及程式也可以記憶在例如硬碟或光碟、磁光碟等。另外，程式庫等也可以是儲存在CD-ROM、DVD、記憶卡等可攜式的電腦可讀取之記憶媒體的狀態下被安裝在控制部90而可被讀取的形態。控制部90另外係具有會進行指令輸入操作等之鍵盤或滑鼠等的輸入裝置、使成膜裝置100之運轉狀況可視化來顯示之顯示器等的顯示裝置、及印表機等的輸出裝置等使用者介面。
[成膜方法] 接著，使用圖3及圖4來說明圖2之成膜裝置100所執行的本實施形態相關之成膜方法。圖3係顯示實施形態相關之成膜方法的一例之流程圖。圖4係顯示實施形態相關之成膜方法的一例之時序圖。在初始狀態下，圖2之閥件42a,42b係關閉。
首先，在圖3之步驟S1中，會將基板W載置在基板載置台60來加以準備。基板W會例如藉由閘閥20的開閉來從搬出入口13b被搬送至處理腔室10內，而被載置在基板載置台60。接著，在圖3之步驟S2中，會使所欲溫度之調溫媒體從冷卻單元81而在基板載置台60的調溫媒體流道62a循環，以將基板的溫度控制在100℃以下的既定溫度。另外，會將處理腔室10內減壓至既定真空度。
接著，處理氣體供給部40在圖3之步驟S3中會開啟圖2的閥件42a，以將SiF 4氣體作為鹵化矽氣體之一例而從SiF 4氣體供給源44a透過氣體導入管45來供給至處理腔室10內。藉此，便會開始圖4之第一循環的SiF 4氣體之供給，以使SiF 4氣體分子附著在基板表面。
開啟閥件42a而經過既定時間(例如10秒)後，在圖3之步驟S4中會在不同的既定時間(例如10秒)來去除SiF 4氣體的殘留氣體。此時，會關閉圖2的閥件42a，停止從SiF 4氣體供給源44a來供給SiF 4氣體。藉此，SiF 4氣體便會從處理腔室10被排出而去除SiF 4氣體的殘留氣體。以上係用以成膜出氮化矽膜的原料氣體之供給步驟(以下稱為「步驟A」)。在執行步驟S4之期間也可以將Ar氣體或He氣體之惰性氣體供給至處理腔室10內。藉此，便會藉由惰性氣體來將SiF 4氣體從處理腔室10排出而去除SiF 4氣體的殘留氣體。此外，開啟閥件42a之既定時間與去除SiF 4氣體的殘留氣體之既定時間可以設定成相同時間，也可以設定成不同時間。
接著，在圖3之步驟S5中，處理氣體供給部40會供給N 2氣體來作為含氮氣體的一例。接著，在圖3之步驟S6中，會從高頻電源19施加高頻電力(RF(Radio Frequency)電力)。施加高頻電力的時間點可以在供給N 2氣體的時間點之後，也可以是與供給N 2氣體的時間點為同時。藉此，便會開始圖4之第一循環的N 2氣體之供給，且開始RF電力的供給，藉由高頻電力來使N 2氣體電離以生成N 2氣體的電漿。藉由N 2氣體的電漿來使附著在基板表面的SiF 4氣體分子藉由高頻電力來電離出含Si與F的原子，再與同樣電離出的N原子反應來形成氮化矽膜。
開啟閥件42b而經過既定時間(例如10秒)後，在圖3之步驟S7中會在不同的既定時間(例如10秒)來去除N 2氣體的殘留氣體。此時，會關閉圖2的閥件42b，停止從N 2氣體供給源44b來供給N 2氣體。另外，也會停止施加高頻電力。以上係用以成膜出氮化矽膜的反應氣體之供給步驟(以下稱為「步驟B」)。在執行步驟S7之期間也可以將惰性氣體供給至處理腔室10內。藉此，便會藉由惰性氣體來將N 2氣體從處理腔室10排出而去除N 2氣體的殘留氣體。此外，開啟閥件42b之既定時間與去除N 2氣體的殘留氣體之既定時間可以設定成相同時間，也可以設定成不同時間。
接著，在圖3之步驟S8中，會針對氮化矽膜是否已達到預先決定的膜厚這一點來判定步驟A、B是否已反覆執行了預先設定的X次。氮化矽膜的膜厚與步驟A、B的執行次數係相互對應，反覆執行X次步驟A、B時，氮化矽膜便會達到預先決定的膜厚。換句話說，氮化矽膜達到預先決定的膜厚所對應之步驟A、B的反覆執行次數係X次。X係1以上的整數。在步驟S8中，判定為已執行X次前會反覆步驟A、B。藉此，如圖4所示，便會依序執行第二循環的步驟(A、B)、第三循環的步驟(A、B)、…、第X循環的步驟(A、B)。在圖3之步驟S8中，若判定為已執行X次步驟(A、B)即會往步驟S9前進，搬出基板而結束本處理。
此外，反覆次數X可以是預先設定，也可以是例如光學性地即時測定氮化矽膜的膜厚，因應測定結果來時即設定。
參照圖5一邊與比較例進行比較一邊說明以上所說明的本實施形態相關之成膜方法所致之氮化矽膜的特性評估之一例。圖5係顯示實施形態及比較例之成膜方法所致的氮化矽膜之特性評估的一例之圖。
如圖5所示，本實施形態相關之成膜方法係以ALD方式來成膜，相對於此，比較例係以CVD方式來成膜。另外，本實施形態相關之成膜方法係將成膜中之基板的溫度控制在100℃及200℃，相對於此，比較例係將成膜中之基板的溫度控制在100℃。另外，任一者皆使用SiF 4氣體及N 2氣體。
其結果，表示錐部(圖1的傾斜面A)之覆蓋率的b/a(圖5所示之錐部的膜厚b相對於氮化矽膜之上部的膜厚a的比)在比較例中幾乎為0(亦即，氮化矽膜未附著在錐部的狀態)。相對於此，本實施形態相關之成膜方法中，基板的溫度為100℃時，b/a係「0.37」，可知也能夠在錐部成膜出氮化矽膜。另外，基板的溫度為200℃時，b/a係「0.47」。亦即，本實施形態相關之成膜方法中，藉由使用ALD方式而根據上述處理條件來進行成膜，便也能夠在錐部成膜出氮化矽膜，證明能夠成膜出覆蓋率佳的氮化矽膜。此外，錐角θ在比較例的情形係73°，在本實施形態的情形，基板的溫度為100℃時係72°，基板的溫度為200℃時係77°，錐角係為同等。
再者，作為膜質指標的氮化矽膜之折射率(RI：refractive index)在比較例的情形係「1.79」，在本實施形態的情形，基板的溫度為100℃時係「1.91」。膜的折射率RI為1.9~2.0時，係能夠評估為膜質佳。因此，可知本實施形態相關之成膜方法相較於比較例的CVD方式所致之成膜係能夠形成膜質更佳的氮化矽膜。
根據以上說明，本實施形態相關之成膜方法會將成膜中之基板的溫度控制在200℃以下，較佳地係100℃以下。此外，藉由將供給含鹵化矽氣體之氣體→排氣→供給含氮氣體→排氣反覆X次的ALD方式來將氮化矽膜的密封膜成膜在有機EL元件200的發光元件上。
藉由本成膜方法，便可在發光元件上之傾斜面A等錐部成膜出覆蓋率佳且膜質佳的氮化矽膜。另外，在將成膜中的基板之溫度控制在200℃以下之低溫環境下也可以成膜出覆蓋率佳且膜質特性佳的氮化矽膜。在低抗熱性之發光元件上成膜出氮化矽膜之密封膜的工序中，若根據本實施形態相關之成膜方法，則便能夠進一步在將基板之溫度控制在100℃或其以下之情形成膜出覆蓋率佳且膜質佳的氮化矽膜。
此外，關於本實施形態相關之成膜方法所使用之氣體可考慮各種變化。例如，含鹵化矽氣體之氣體所含的鹵化矽氣體並不限於四氟化矽氣體(SiF 4)。含鹵化矽氣體之氣體只要包含四氟化矽氣體(SiF 4)、四氯化矽氣體(SiCl 4)、六氟化二矽氣體(Si 2F 6)、及六氯化二矽氣體(Si 2Cl 6)的至少任一者即可。
另外，含氮氣體並不限於氮氣(N 2)。含氮氣體只要包含氮氣(N 2)及氨(NH 3)的至少任一者即可。
再者，可以在含氮氣體中添加H 2氣體，也可以添加He氣體、Ar氣體等稀有氣體。藉由添加H 2氣體，便能夠使氮化矽膜的覆蓋率更佳。
然而，所添加之H 2氣體的濃度較佳地係調整成氮化矽膜中之氫濃度為15%以下。起因於H 2氣體的氫能夠與過多地殘留在氮化矽膜中之氟鍵結而去除氟來抑制氟所致之氮化矽膜的膜質劣化。然而，若H 2氣體添加過量，則即使能夠去除氟，仍然會殘留有未與氟鍵結的氫，而會有基板的表面上所形成之發光元件及驅動該發光元件而包含氧化物半導體之驅動元件因為氫而劣化的顧慮。
如以上所說明，根據本實施形態的氮化矽膜之成膜方法及成膜裝置，便能夠在基板之溫度為200℃以下的環境下來成膜出覆蓋率佳之氮化矽膜。
應認為本次所揭露之實施形態相關的氮化矽膜之成膜方法及成膜裝置在所有方面皆為範例而非用來加以限制。實施形態在不脫離申請專利範圍及其要旨的範圍內也能以各種形態來加以變形及改良。上述多個實施形態所記載之事項在不會產生矛盾的範圍內也可以採用其他構成，且在不會產生矛盾的範圍內加以組合。
本揭露的成膜裝置可適用於Atomic Layer Deposition(ALD)裝置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)任一類型的裝置。
10:處理腔室 60:基板載置台 100:成膜裝置 110:發光元件驅動電路層 120:陽極 130:電洞注入層 114:電洞輸送層 115:有機發光層 116:電子輸送層 150:電晶體元件 160:堤部 180:電子注入層 190:陰極 200:有機EL元件 220:密封膜
圖1係顯示實施形態相關之有機EL元件的一例之剖面示意圖。 圖2係顯示實施形態相關之成膜裝置的一例之剖面示意圖。 圖3係顯示實施形態相關之成膜方法的一例之流程圖。 圖4係顯示實施形態相關之成膜方法的一例之時序圖。 圖5係顯示實施形態及比較例之成膜方法所致的氮化矽膜之特性評估的一例之圖。
S1:準備基板
S2:將基板溫度控制在低溫
S3:供給含鹵化矽氣體之氣體
S4:去除殘留氣體
S5:供給含氮氣體
S6:施加RF電力
S7:停止RF電力，去除殘留氣體
S8:是否已執行X次？
S9:搬出基板

Claims (9)

  1. 一種氮化矽膜之成膜方法，係使氮化矽膜成膜在處理腔室內所收納的基板，具有： (a)在不會將高頻電力供給至該處理腔室內的狀態下來供給含鹵化矽氣體之氣體的工序； (b)在該(a)工序之後，停止該含鹵化矽氣體之氣體的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序； (c)在該(b)工序之後，將含氮氣體供給至該處理腔室內的工序； (d)在該(c)工序之後，將該高頻電力供給至該處理腔室內以使電漿產生的工序； (e)在該(d)工序之後，停止該含氮氣體的供給及該高頻電力的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；以及 在形成預先決定之膜厚的該氮化矽膜前，將該(a)至該(e)之工序對應地反覆執行X次(X≧1)的工序； 在該(a)至該(e)之工序中係會將該基板之溫度控制在200℃以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之氮化矽膜之成膜方法，其中該含鹵化矽氣體之氣體係包含四氟化矽氣體(SiF 4)、四氯化矽氣體(SiCl 4)、六氟化二矽氣體(Si 2F 6)、及六氯化二矽氣體(Si 2Cl 6)的至少任一者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之氮化矽膜之成膜方法，其中該含氮氣體係包含氮氣(N 2)及氨(NH 3)的至少任一者。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之氮化矽膜之成膜方法，其中該基板的表面係形成有多個凹部與凸部，至少一部分之該凹部或該凸部的側面係藉由傾斜面來被加以構成，而至少該傾斜面會形成該氮化矽膜。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之氮化矽膜之成膜方法，其中該基板的表面係形成有會包含氧化物半導體之層。
  6. 如申請專利範圍第5項之氮化矽膜之成膜方法，其中該氮化矽膜係會將該基板的表面上所形成之發光元件及驅動該發光元件而包含該氧化物半導體之驅動元件密封的密封膜。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之氮化矽膜之成膜方法，其中在該(a)至該(e)之工序中係會將該基板之溫度控制在100℃以下。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之氮化矽膜之成膜方法，其係對該含氮氣體添加預先決定之濃度的H 2氣體及/或惰性氣體。
  9. 一種成膜裝置，係具有處理腔室及控制部，會使氮化矽膜成膜在該處理腔室內所收納的基板； 該控制部會控制： (a)在不會將高頻電力供給至該處理腔室內的狀態下來供給含鹵化矽氣體之氣體的工序； (b)在該(a)工序之後，停止該含鹵化矽氣體之氣體的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序； (c)在該(b)工序之後，將含氮氣體供給至該處理腔室內的工序； (d)在該(c)工序之後，將該高頻電力供給至該處理腔室內以使電漿產生的工序； (e)在該(d)工序之後，停止該含氮氣體的供給及該高頻電力的供給，且對該處理腔室內進行排氣的工序；以及 在形成預先決定之膜厚的該氮化矽膜前，將該(a)至該(e)之工序對應地反覆執行X次(X≧1)的工序； 進一步會在該(a)至該(e)之工序中將該基板之溫度控制在200℃以下。
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