TW539762B - Thin film forming method and thin film forming apparatus - Google Patents
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Description
539762 A7 _______B7 _ 五、發明説明(1 ) 本發明爲關於薄膜之形成方法及裝置。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 薄膜係隨著各種目的以各式各樣之手法被加以形成, 且作爲薄膜形成手法之代表性之一可舉電漿c V D法( plasma CVD method) ° 由電漿C V D法所形成之薄膜例,乃可舉液晶顯示裝 置等之設於各像素成爲T F T (薄膜電晶體)開關材料之 砂膜,或可舉氧化矽膜,氮化矽膜等,以及使用於太陽電 池等之矽系薄膜。 現在取電漿C V D法之矽膜形成例說明之,係將矽院 氣體(silane gas)與氫氣予以混合,將高頻電力施加於被 鑛膜基板對向之電極,藉其施加電力以解離,分解該混合 氣體,而於基板上形成非晶形矽膜。 又’如爲氧化矽膜時,則在例如矽烷氣體之矽系氣體 混合以N2 ◦,氧氣等之氧系氣體,如同上述施加高頻電力 ’促使該混合氣體解離,分解而在基板上形成氧化矽膜。 圖示爲顯示習知平行平板型電漿C V D裝置之一例示 槪略剖面圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖4所示平行平板型電漿CVD裝置B係具有真空箱 C /,且該真空箱C /含有鍍膜室9,與具多數氣體通過 孔之平板電極9 1 ,以及介平板電極9 1連接於鍍膜室g 之氣體滯留室9 2。 該真空箱C >更設有將鍍膜用氣體導入氣體滯留室 9 2之鍍膜用氣體導入管9 3,與將基原料氣體導入氣體 滯留室9 2之基原料氣體導管9 4,與排氣口 9 5,與進 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 539762 A7 B7 五、發明説明(2 ) 行被鍍膜基板s /之搬入搬出之附閥門G A >基板搬入搬 出口 9 6 ,以及鍍膜時可支持被鍍膜基板S /昇降之基板 支持器9 7。該支持器9 7則內藏有基板加熱用之加熱器 Η。電極9 1乃對向於基板支持器9 7且氣體滯留室9 2 位於電極9 1上方。又電極9 1上方尙設有可防止在滯留 室9 2內產生多餘氣體電漿體之導電性多孔板9 8。 又在排氣口 9 5連接有可將鍍膜室控制爲所定減壓狀 態之真空排氣裝置9 5 1。 基板支持器9 7及真空箱C >呈被接地。在電漿體 CVD裝置Β,所導入鍍膜用氣體及基原料用氣體係於氣 體滯留室被混合後,通過導電性多孔板9 8及平行平板電 極9 1被導入鍍膜室9。電極9 1乃介匹配箱Μ Β 9與高 頻電源PS9相接,且藉使電源PS9導通(ON),可 對電極9 1施加電力以生成混合氣體之電漿P L 9,進而 在被鍍膜基板S /形成膜。 然,如此,混合解離能量相異之氣體以高頻電力予以 激勵時,解離能量力較低氣體分子(例如矽烷氣體)即優 先解離,致氫或氧系氣體之解離度趨低。 在形成矽膜或氧化矽膜時,雖低能量之氫電漿體或氧 電漿體密度愈高愈能獲得良質之膜,但在如是習知之電漿 c V D由於氫或氧系基之密度變低,故無法獲得良質之膜 〇 爲提高氫基或氧基之密度,雖可考慮將氣體電漿體用 高頻電力予以增大,但此時會因電漿電位之增加,矽烷氣 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -----,----- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7 五、發明説明(3 ) 體之過剩解離招致發生高速離子,其結果在膜內會引起離 子衝擊帶來之損壞,而無法形成低欠陷之良質膜。 又以獲取良質膜之方法尙有E C R - C V D之提案。 此爲藉微波將氫或氧之解離能量較高氣體以E C R電漿源 予以解離,且將氫基或氧基發射於基板同時,在基板近傍 導入砂院氣體而在基板上形成砂膜或氧化砂膜之方法。 依據此種手法,雖不會過剩解離矽烷氣體而可獲得良 質之膜,惟E C R電漿源之構造關係,不能大面積均勻地 鍍膜,致無法對應最近之被鍍膜基板之大型化。 爰是,本發明係以提供一種在使用解離能量不同之鍍 膜用氣體及基原料氣體進行膜形成時,能分別控制各氣體 之解離以抑制各氣體之過剩解離所引起之離子多量發生或 高電漿電位所致之膜損壞,而可形成高品質膜,可能形成 大面積均勻良質膜之薄膜形成方法及裝置爲課題。 本發明可提供如以薄膜形成方法及裝置。 (1 )薄膜形成方法,係爲含有: 準備設有基板支持器之鍍膜室及被連設於該鍍膜室並 對設置於上述基板支持器之被鍍膜基板之鍍膜對象全領域 可予以均勻發射中性基之基發射裝置之步驟、與 將被鍍膜基板裝設於上述基板支持器之步驟、與 將所定鍍膜用氣體則導入於上述鑛膜室內,在設置於 上述基板支持器之被鍍膜基板近傍形成鍍膜用氣體電漿之 步驟、以及 在上述基發射裝置中,激勵·解離所定基原料氣體以 ------·---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) -6- 539762 A7 B7 五、發明説明(4 ) 生成中性基同時,且將該基均勻發射於上述被鍍膜基板之 鍍膜對象領域之步驟, 而在被鍍膜基板形成所定薄膜之薄膜形成方法。 (2 )薄膜形成裝置,係爲具有: 鍍膜室、與 連設於上述鎪膜室之基發射裝置、與 被裝設於上述鍍膜室內之基板支持器、以及 在被裝設於該基板支持器之被鍍膜基板近傍形成所定 鍍膜用氣體電漿體之鍍膜用氣體電漿生成裝置, 且上述基發射裝置面臨於上述基板支持器所裝設被鍍 膜基板之鍍膜對象全領域,將所定基原料氣體予以激勵· 解離而生成中性基並均勻發射於上述基板之鍍膜對象全領 域之薄膜形成裝置。 依據本發明有關之薄膜形成方法及薄膜形成裝置,被 鍍膜基板乃被設置於鍍膜室之基板支持器。並將導入於鍍 膜室之鍍膜用氣體予以電漿化。另基發射裝置則被導入基 原料氣體,以與鍍膜用氣體電漿化不同手法予以激勵·解 離而生成中性基。被鍍膜基板即由該等鍍膜氣體電漿及自 中性基發射裝置所發射中性基而形成所定薄膜。 在形成薄膜時雖使用解離能量不同之鍍膜用氣體及基 原料氣體,惟該等氣體係在鍍膜室及基發射裝置分別被激 勵·解離。因此能分別控制各氣體之解離將被鍍膜基板近 傍之電漿電位維持較低,以控制高速電子之發生及該等入 射於被鍍膜基板促使被鍍膜基板近傍之電漿密度維持於所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -----·---- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ---訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7 五、發明説明(5 ) 盼程度,將鍍膜所需中性基有效地射入於被鍍膜基板,而 可形成相應之高品位膜。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又,中性基由於均勻地自基發射裝置被發射於被鍍膜 基板之鍍膜對象全領域,故對於大型基板亦能大面積均勻 地形成所定薄膜。 上述鍍膜室之上述被鍍膜基板近傍之鍍膜用氣體電漿 形成,在本發明有關薄膜形成方法中,只要不妨礙自基發 射裝置之對於被鑛膜基板之基發射加以進行即可,在本發 明有關薄膜形成裝置中,採用不妨礙自基發射裝置對於被 鍍膜基板之基發射之鍍膜用氣體電漿生成裝置即可。 本發明有關之薄膜形成方法則可舉,例如藉將氣體電 漿化用電力施加於被配置呈不肪礙基發射之平行平板型之 一對電極而使鍍膜用氣體予以電漿化之手法,以及藉將氣 體電漿化用電力施加於對應被鍍膜基板周緣部之筒狀電極 或環狀電極而使鍍膜用氣體予以電漿化之手法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明有關之薄膜形成裝置乃可例示,將鍍膜用氣體 電漿生成裝置設成含有該平行平板型之一對能施加氣體電 漿化用電力所需之電極之形態,以及含有對向於基板支持 器所裝設被鍍膜基板周緣部之爲施加氣體電漿化用電力所 需之筒狀電極或環狀電極之形態。 採用上述筒狀電極或環狀電極時,係可將鍍膜用氣體 電漿主要形成於對向被鍍膜基板周緣部之領域,相對地可 回避離子等高速帶電粒子突入於被鍍膜基板,而形成被抑 制損壞之良質薄膜。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 539762 A 7 _B7_ 五、發明説明(6 ) 以上述基發射裝置之代表例乃可舉具有面臨於上述基 板支持器所裝設之被鍍膜基板之成膜對象全領域,且可對 該鍍膜對象全領域進行均勻基發射之電氣絕緣性多孔板者 〇 當有如此電氣絕緣性多孔板時,由於該多孔板之帶電 致離子等帶電粒子被抑制其向鍍膜室側移行,而相對地可 抑制帶電粒子所導致之膜損壞同時,並對於中性基卻不會 妨礙其移至被鍍膜基板。 以上述基發射裝置之更具體例,則可舉含有:面臨於 上述基板支持器所設置之被鍍膜基板之鍍膜對象全領域, 且將基均勻地發射於該鑛膜對象全領域之電氣絕緣性多孔 板、與以該多孔板自上述鍍膜室予以隔間之基生成室、與 將該基生成室內全體形成爲基原料氣體之激勵·解離狀態 之基原料氣體激勵·解離裝置者。 此種情形,係可例示基生成室由將基發射所需上述電 氣絕緣性多孔板作爲壁體一部份之以電氣絕緣性壁體予以 包圍之空間所形成,且上述基原料氣體激勵·解離裝置含 有能對導入於該基生成室之基原料氣體全體施加氣體電漿 化用電力之電極之情形。 藉將基生成室由基發射所需上述電氣絕緣性多孔板作 爲壁體一部份之以電氣絕緣性壁體所包圍空間予以形成, 即可延長基之壽命同時,乃能將離子等之帶電粒子封閉於 基生成室內,並使中性基移行至被鍍膜基板。 該基生成室亦可由例如基發射用之上述電氣絕緣性多 —----.--Ί 衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X 297公釐) -9 - 539762 Α7 Β7 五、發明説明(7 ) 孔板,與該多孔板隔著所定距離對向之基原料氣體導入用 電氣絕緣性多孔板,以及將兩多孔板間之領域予以圍繞之 電氣絕緣性周邊側壁所包圍之空間形成之。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基原料氣體導入用電氣絕緣性多孔板則以能將基原料 氣體均勻地導入於基生成室內者較宜。 對該基生成室所導入基原料氣體全體施加氣體電漿化 用電力之電極係能例示螺旋狀之高頻介質電極。 該種螺旋狀電極乃能在基生成室外沿上述基原料氣體 導入用之電氣絕緣性多孔板予以配設之。 爲避免在基生成室外浪費基原料氣體之激勵·解離, 該種電極之外側亦可再設置導電性之多孔板。此多孔板亦 以能通過上述基原料氣體導入用電氣絕緣性多孔板將基原 料氣體均勻地導入於基生成室者較佳。 又,基原料氣體激勵·解離裝置並非限定於藉施加高 頻電力將氣體予以電漿化者,亦可採用利用可放出熱電子 之燈絲之燈絲型者或利用微波者等。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述鍍膜用氣體及基原料氣體雖對應欲形成之膜加以 選擇,惟可例如使用矽系氣體爲上述鍍膜用氣體,及使用 反應性基原料氣體爲上述基原料氣體,而予以形成矽系薄 以該種矽系氣體則可利用S i Η 4、S i 2 Η 6等之氫 化矽氣體、S i F4等之氟化矽氣體、S i C 14等之氯化 矽氣體'TEOS氣體等。 又以基原料氣體可例示如含有氧、氮、氫、碳中至少 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) :1〇: " 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7__ 五、發明説明(8 ) 一種氣體,或含兩種以上氣體之反應性基原料氣體。 上述鍍膜室之鍍膜用氣體電漿化及上述基發射裝置之 基原料氣體激勵·解離均可藉對該等氣體之高頻電力施加 促使氣體電漿化而進行之。 總之(尤其是作爲基發射裝置採用具面臨於可抑制高 速離子等之流出而由上述基板支持器予以支承之被鍍膜基 板之鍍膜對象全領域,且對該鍍膜對象全領域均勻發射基 之電氣絕緣性多孔板時),爲生成基發射裝置鑛膜時所需 之充份中性基,於進行氣體電漿化時,可使上述基發射裝 置之爲基原料氣體電漿化所施加之高頻電力大於上述鍍膜 室之爲鍍膜用氣體電漿化所施加之高頻電力。 自上述基發射裝置之基發射開始之時機與上述鍍膜室 之鍍膜用氣體之基發射開始時係可由任一方先開始或雙方 同時開始,但將被鍍膜基板以中性基予表面改質處理(如 淸洗處理,表面欠陷消除處理)後再進行形成膜,或將中 性基結合於被鍍膜基板表面之懸空鍵後,再於其上進行形 成膜擬促使基板與膜之界面結合更爲趨佳時,亦可在上述 基發射裝置開始基發射後,再形成上述鍍膜用氣體之電漿 ,以製成所定薄膜。 例如使用矽系氣體爲上述鍍膜用氣體及使用反應性基 原料氣體爲上述基原料氣體而形成矽系薄膜時,則可在自 基發射裝置開始基發射後再形成鍍膜用氣體電漿以製成所 定良好品質之矽系薄膜。 以下即就本發明之實施例參照圖示加以說明。 一 ^ 1. 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -11 - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7 五、發明説明(9 ) 圖1爲本發明有關薄膜形成裝置之一例示之基發射電 漿C V D裝置槪略剖面圖。 圖1所示基發射電漿C V D裝置A係具有真空箱乃至 真空盒C,其中該箱則具有鍍膜室1與基發射裝置2,與 排氣口 3,以及將被鍍膜基板S搬運至鍍膜室1之基板搬 入搬出用開口 4。該基發射裝置2乃被連設於鍍膜室1 , 以生成電漿且將所生成電漿中之中性基發射於鍍膜室1。 該鍍膜室1亦具有將鑛膜用氣體導入於鍍膜室1之鑛 膜用氣體導入管1 1 ,與藉有略圖示之驅動手段而可昇降 之基板支持器1 2,以及可在被設置於基板支持器1 2之 被鍍膜基板S近傍形成鍍膜用氣體電漿之圓筒狀電極1 3 〇 基板支持器1 2係被接地,且具有基板加熱用發熱器 Η。圓筒狀電極1 3乃沿鍍膜室1內側壁面以不妨礙自基 發射裝置2之基發射而被形成配置呈圓筒形狀,並介匹配 箱Μ Β 1被連接於高頻電源P S 1。 鍍膜用氣體導入管1 1爲位於圓筒狀電極1 3上方將 鍍膜用氣體導入於鍍膜室。藉使用圓筒狀電極1 3係可將 鍍膜用氣體之電漿生成於電極1 3近傍,由此能抑制高速 離子突入於基板S同時,可不受電極1 3妨礙自裝置2送 出充份之基到達基板S,而製成良質之薄膜。 又,電極1 3,電源P S 1等則構成自導入管1 1所 導入鍍膜用氣體之電漿生成裝置。 真空箱C之底部C1乃具有上述排氣口 3,該排氣口 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -12 - " - ^ 衣 n 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 539762 A7 ________B7_ __ 五、發明説明(10 ) 3被連接以將真空箱C內予以排氣呈所定減壓狀態之真空 排氣裝置3 1。又真空箱c在本體側壁C 2具有上述基板 搬入搬出用開口 4。該開口 4之室內C 2出口側係外接設 有閥門G A。 基發射裝置2則具有對設置於基板支持器1 2之被鍍 膜基板S之鍍膜對象全領域進行均与基發射之電氣絕緣性 多孔板2 1 ,與由多孔板2 1自鍍膜室1予以隔間之基生 成室2 2,與將基生成室2 2內全體形成爲基原料氣體激 勵·解離狀態之螺旋狀高頻介質電極(螺旋形狀之高頻天 線)2 3,與使基原料氣體暫時滯留之基原料氣體滯留室 2 4,以及將基原料氣體導入基原料氣體滯留室2 4之基 原料氣體導入管2 5。 多孔板2 1上方係有與多孔板2 1呈平行之電氣絕緣 性多孔板2 7,又多孔板2 1 ,2 7之間尙有電氣絕緣性 之周邊側壁2 2 1,且由該等形成基生成室2 2。 如是基生成室2 2由電氣絕緣性材料所包圍,且基具 有接近導體易於消失之性質,致在此基生成室2 2內產生 之電漿P L 2中之中性基壽命較長並呈高密度。又由於使 用電氣絕緣性多孔板2 1 ,致在基生成室2 2之生成電漿 時所發生之帶電粒子受阻於多孔板2 1之帶電無法通過同 時,電中性基則可通過多孔板2 1。 基生成室2 2與基原料氣體滯留室2 4之間乃設置有 螺旋狀高頻介質電極2 3,該電極2 3介匹配箱Μ B 2被 連接於高頻電源P S 2。電極2 3並自電氣絕緣性多孔板 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐1 :13 - _ —----.--T" 衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7 五、發明説明(11 ) 2 7外側面臨於基生成室2 2全體。且電極2 3之滯留室 2 4側爲防止在滯留室內形成電漿設有不接觸於電極2 3 之導電性多孔板2 6。又被設成藉導電性多孔板2 6及絕 緣性多孔板2 7可將基原料氣體自基原料氣體滯留室2 4 向基生成室2 2全域予以均勻裝入。而藉設置導電性多孔 板2 6係可抑制在氣體滯留室2 4內產生電漿。又爲延長 基之壽命提高其密度將基生成室2 2內壁以電氣性物質加 以包圍較宜,故多孔板2 7即由具電氣絕緣性物質予以構 成。 又,螺旋狀電極2 3爲介質電極,可進行大面積之電 漿發生。相對地可鍍膜大面積之基板。 依據如上述說明之基發射電漿C V D裝置A則可如次 在被鍍膜基板S形成薄膜。 首先於搬入基板時,將基板支持器1 2予先下降令其 待機,再使用省略圖示之基板搬入搬出機構將被鍍膜基板 S自基板搬入搬出用開口 4搬入載置於基板支承器1 2上 。且當基板搬入搬出機構自真空箱C出外時即關閉閥門 GA,使支持器1 2上昇至鍍膜位置,並令真空排氣裝置 3 1作動將鍍膜室1及基發射裝置2內控制於所定減壓狀 態。 之後,自基發射裝置2之基原料氣體導入管2 5使基 原料氣體予以流入於基原料氣體滯留室2 4,且在此會滯 留基原料氣體同時,並藉所流入之氣體壓將滯留室內之氣 體經導電性多孔板2 6及絕緣性多孔板2 7予以均勻流入 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -14 _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 Μ Β7 五、發明説明(12 ) 於基生成室2 2。再令尚頻電源P S 2導通(〇n)將電 力供給螺旋狀高頻介質電極2 3。如是將基原料氣體激勵 .解離而生成電漿PL2。 當在基生成室2 2生成電漿PL 2時,電子,離子之 帶電位子乃難通過電子絕緣性多孔板2 1之孔2 1 1,實 質上僅電氣性中性之中性基R A穿過孔2 1 1發射於鍍膜 室1。所發射之基R A即均勻到達被鍍膜基板S之被鍍膜 領域各部,在本例係預先淸洗被鍍膜領域或消除懸空鍵。 如此將中性基開始發射於基板S後,自鍍膜用氣體導 入管1 1向鍍膜室1導入所定量鍍膜用氣體同時並令高頻 電源P S 1導通,介匹配箱Μ B 1對圓筒狀電極1 3施加 高頻電力而生成成膜用氣體電漿P L 1。該電漿主要被形 成於基板S之周緣部近傍。此時施加於圓筒狀電極1 3之 高頻電力則是比施加於螺旋狀高頻介質電極2 3之高頻電 力更高頻率且低之高頻電力。藉該等即能押低鍍膜用氣體 電漿P L 1之電漿電位以抑制高速離子衝入基板,並使基 板不易損壞,而可獲得良質薄膜之鍍膜所需電漿密度。 又,在基發射裝置2,係將施加於高頻電極(高頻天 線)2 3之高頻電力設成大於施加於圓筒狀電極1 3之高 頻電力(或更將頻率設成低於施加於電極1 3 ),而藉此 生成良質薄膜形成所需之足夠量之基。 於是倂用自基發射裝置2向基板S之鍍膜對象全領域 均勻發射中性基,以及在基板S近傍生成鍍膜用氣體電漿 ,而在基板S上可形成所盼之良質薄膜。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 「15- — W ,,~I 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 539762 A7 B7 五、發明説明(13 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當對被鍍膜基板S之鍍膜處理完成後,即令基板支持 器1 2下降,並啓開閥門G A以基板搬入搬出機構將基板 S搬出於真空箱乃至真空盒C之外面。 基發射電漿C VD裝置A之基發射裝置2雖以電漿生 成裝置而採用螺旋狀高頻介質電極2 3,但並非限定於此 。例如亦可使用圖2所示在電漿發射裝置之電漿生成裝置 利用燈絲2 3 a ,並能自電源P W 1供應電力之基發射電 漿C V D裝置A /,或圖3所示利用自微波源P W 2予以 供應微波之微波發生裝置2 3 b之基發射電漿CVD裝置 A 〃而形成薄膜。又CVD裝置A > A 〃除了基發射裝置 2之電漿生成裝置以外,實質上具有與CVD裝置A相同 構造,相同部份即標上與裝置A相同之符號。 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製 利用燈絲2 3 a生成基原料氣體電漿P L 2時,燈絲 2 3 a係被均勻分散地設置於基生成室2 2內,且藉直接 在生成室2 2放出熱電子以激勵·解離氣體,因此在滯留 室2 4不會生成電漿,故不必設置在電漿C V D裝置A所 使用之導電性多孔板2 6。又使用微波發生裝置2 3 b時 ,亦採用能將微波均勻導入於基生成室2 2內之裝置 2 3 b。圖3所示微波發生裝置2 3 b乃是將多數天線均 勻分散於共用之微波導管內所形成。 又,在圖1所示之電漿CVD裝置A雖將鍍膜室1及 基發射裝置2設置於同一真空箱C,但分別被提供真空箱 乃至真空盒且介基發射裝置所含電氣絕緣性多孔板使該等 箱乃盒連接之,換言之鍍膜室與基發射裝置呈連接之構造 -16- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) 539762 A7 _____ _ B7 _五、發明説明(彳4 ) 亦可。 其次,就使用圖1所示基發射電漿CVD裝置A在基 板表面形成矽膜之實驗例加以說明。並亦就使用圖4所示 平行平板型電漿C V D裝置B鍍膜之比較實驗例予以說明 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
實驗例1 使用圖1之基發射電漿CVD裝置A。 1 )鍍膜用氣體電漿化條件 激勵法:高頻激勵(頻率:1 〇 〇 Μ Η Z, 1 〇 0 w ) 氣體種類:31114(100%)鍍膜氣體壓:lxlO_3Torr 2 )中性基發射條件 激勵法:螺旋狀高頻介質電極 (頻率:27MHz,500W) 基原料氣體種類:Η 2 3 )基板S :無鹼玻璃基板 (寬 5 0 0 m m X 長 6 0 0 m m ) 4 )基板溫度:3 Ο 0 t 5 )鍍膜膜厚:5 Ο 0 A 比較實驗例1 使用圖4之平行平板型電漿CVD裝置B。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 17 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 539762 A7 ________B7_ 五、發明説明(15 ) 1 )氣體電漿化條件 激勵法:高頻激勵(頻率:1 3 . 5 6 M H z, (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 5 〇 w ) 氣體種類:SiH4(5〇%) ,η2(5〇%) 之混合氣體 鍍膜氣體壓:2xl0— iTorr 2 )基板S / :無鹼玻璃基板,
Si— Wsfer<i〇〇>
3 )基板溫度:3 0〇°C
4 )鍍膜膜厚:5 0 0 A
就實驗例1及比較實驗例1所獲各矽膜,胃_ s _變 換赤外線分光法(F T — I R ) ,X射線衍射法(X R D )及雷射拉曼分光法進行氫濃度測定及結晶性評價,及進 行電子移動度測定以評估裝置特性。
• F Τ - I R 自波數 2 0 0 0 cm—1 之 S i — H (Stretching-Band 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 )吸收頂峯積分強度定量分析模中之氫濃度結果,針對實 驗例1各膜樣品爲2 X 1 0 2 Q c m — 3,比較實驗例1之各 膜樣品爲2 X 1 0 2 2 c m "" 3。如是由實驗例1所得膜樣品 比及比較實驗例1所獲者,其氫濃度顯著地少。
• X R D -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(21〇X297公釐) 539762 A7 B7 五、發明説明(16 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 實驗例1之各膜樣品係自1 1 1面(2 Θ二 28 . 2° )及22°面(20 = 47 . 2° )檢出其頂峯 ,可確認矽(cubic )之結晶性。比較實驗例1之膜樣品被 確認爲非結晶質構造。 •雷射拉曼分光法 實驗例1之各膜樣品可檢出結晶化矽之頂峯(拉曼移 動=5 1 5〜5 20 cm 一 ^而確認1 00A〜 2 0 〇 〇 A之結晶性。另比較實驗例1之膜樣品則被檢出 非晶質構造之頂峯(拉曼移動=4 8 0 c m — 1 )。 •電子移動度 針對比較實驗例1之膜樣品顯示0 . 1 c m 2 / v · s 之電子移動度,實驗例1之膜樣品乃由結晶粒徑1 0 0 A 者顯示0 . 5 c m 2 / V . s ,結晶粒徑2 0 0 0 A者顯示 50cm2/V· s之電子移動度。 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 茲再就使用圖1所示基發射電漿C V D裝置A在基板 表面形成氧化矽膜之實驗例加以說明。並亦就使用圖4所 示平行平板型電漿C V D裝置B鍍膜之比較實驗例予以0兌 明。 實驗例2 使用圖1之基發射電漿CVD裝置A。 1)鍍膜用氣體電漿化條件 _____^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 19 - 539762 A7 B7 五、發明説明(W ) 激勵法:高頻激勵(頻率:1 Ο Ο Μ Η Z, 1 ο 〇 w ) 氣體種類·· S i Η 4 ( 1 ο ο % ) 鍍膜氣體壓:1χ10_3Τοι·ι· 2)中性基發射條件 激勵法:螺旋狀高頻介質電極 (頻率:27MHz,500W) 基原料氣體種類:N2〇(50%),〇2(50 % )之混合氣體) 3 )基板S : N型矽片(直徑1 2英吋) 4 )基板溫度:3〇0 t
5 )鍍膜膜厚:1〇0〇A 比較實驗例2 實用圖4之平行平板型電漿CVD裝置B。 1 )氣體電漿化條件 激勵法:高頻激勵(頻率:1 3 . 5 6 Μ Η z, 2 Ο 0 W ) 氣體種類:SiH4(l〇%) ,Ν2〇( 4 5 % ),〇2 ( 4 5 % )之混合氣 體 鍍膜氣體壓:2 X 1 0 — 1 T 〇 r r 3 )基板S / : N型矽片
4 )基板溫度:3 0 0 °C 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 20 - I-----,--Ί 衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • -I -- ϋ 、τ L· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 B7 五、發明説明(18 )
5 )鍍膜膜厚:1 〇 〇 〇 A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 就實驗例2及比較實驗例2所獲氧化砂膜進行C 一 V 測定(容量一電懕測定),1 一 V測定(電流一電壓測定 )以評估裝置之特性。 藉c 一 v測定所測定欠陷密度而s ’針對比較實驗例 2之膜樣品爲5 X 1 0 1 1 c m 3,實驗例2之膜樣品乃爲 5 X 1 〇 1 Q c m — 3。如是本發明實驗例2所獲之膜樣品比 及比較實驗例2所獲膜樣品其欠陷挖、度藏者較低。 I - V測定所測定之耐電壓値’針對比較實驗例2所 獲膜樣品爲7 Μ V / c m,實驗例2爲8 Μ V / c m °又 漏電流針對比較實驗例2之膜樣品爲1 X 1 〇 _ 1 1 A / c m 2,實驗例2爲1 X 1 〇 _ 1 2 A / c m 2。如是可確認 本發明實驗例2所得膜樣品比及比較實驗例2所獲者耐電 壓性較高,且漏電流顯著減少。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 依據本發明係能提供使用,解離能量不同之鍍膜用氣體 及基原料氣體以形成膜時,可分別控制各氣體之解離以抑 制各氣體過剩解離引起產生多量離子或高電漿電位所致之 膜損壞,而形成高品位膜,且能形成大面積均勻之良質膜 之薄膜形成方法及裝置。 〔圖示之簡單說明〕 圖1爲本發明薄膜形成裝置一例之基發射電漿 C V D裝置槪略剖面圖。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) _ 21 - 539762 A7 B7 五、發明説明(19 ) 圖2爲圖1所示基發射電漿C V D裝置之變形例槪略 剖面圖。 圖3爲圖1所示基發射電漿C V D裝置之其他變形例 槪略剖面圖。 圖4爲平行平板型電漿C V D裝置之槪略剖面圖。 〔符號之說明〕 A,A< ,A〃 基發射電漿CVD裝置 B 平行平板型電漿CVD裝置 1 鍍膜室 11 鍍膜用氣體導入管 12 基板支持器 Η 發熱器 13 圓筒狀電極 2 基發射裝置 21 電氣絕緣性多孔板 2 1 1 基通過孔 2 2 基生成室 221 基生成室內壁 2 3 螺旋狀高頻介質電極 2 3a 燈絲 23b 微波發生裝置 24 基原料氣體滯留室 2 5 基原料氣體導入管 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -22 - —-----▲--1 衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 539762 A7 B7 五、發明説明(2〇 ) 26 導電性多孔板 2 7 絕緣性多孔板 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 3 基板搬送部 31 真空排氣裝置 4 基板搬入搬出用開口 9 鍍膜室 91 平行平板電極 92 氣體滯留室 9 3 鍍膜用氣體導入管 94 基原料氣體導入管 9 5 排氣口 96 基板搬入搬出口 97 基板支持器 98 導電性多孔板 PS1,PS2,PS9 高頻電源 MB1,MB2,MB9 匹配箱 P w 1 電源 P W 2 微波源 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 PL1,PL2,PL9 電漿 R A 基 R A S 鍍膜用基 G A,G A > 閥門 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -23 -
Claims (1)
- 539762 A8 B8 C8 D8 六、申請專利把圍 2 發射裝置之供基原料氣體電漿化所施加之高頻電力大於上 述鍍膜室之供鍍膜用氣體電漿化所施加之高頻電力。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 .如申請專利範圍第1或4項之薄膜形成方法,係 將上述鍍膜室之鍍膜用氣體電漿化及上述基發射裝置之基 原料氣體激勵·解離,均藉對該等氣體分別施加高頻電力 予以氣體電漿化而進行之,且在進行該氣體電漿化時,將 上述鍍膜室之供鍍膜用氣體電漿化所施加之高頻電力之大 小維持於可抑制引起膜損壞之帶電粒子發生之大小同時, 並使該高頻電力之頻率高於上述基發射裝置之供基原料氣 體電漿化所施加之高頻電力之頻率。 6 .如申請專利範圍第1項之薄膜形成方法,係使用 矽系氣體爲上述鍍膜用氣體,及使用反應性基原料氣體爲 上述基原料氣體,以形成矽系薄膜。 7 .如申請專利範圍第1項之薄膜形成方法,係在自 上述基發射裝置開始基發射後再形成上述鍍膜用氣體之電 漿體以製作所定薄膜。 8 · —種薄膜形成裝置,係具有: 鍍膜室、與 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 連設於該鍍膜室之基發射裝置、與 設置於上述鍍膜室內之基板支持器、以及 在該基板支持器所支承被鍍膜基板近傍形成鍍膜用氣 體之電漿體之鍍膜用氣體電漿生成裝置, 且上述基發射裝置面臨於上述基板支持器所支承被鍍 膜基板之鍍膜對象全領域,將所定基原料氣體予以激勵· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210父297公釐1 - 25 - : 539762 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 3 解離以生成中性基並均勻地發射於上述基板之鍍膜對象全 領域。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 9 .如申請專利範圍第8項之薄膜形成裝置,其中上 述鍍膜用氣體電漿生成裝置係含有將導入於上述鍍膜室之 鑛膜用氣體予以電紫化之電力施加用電極’且該電極爲面 臨於上述基板支持器所支承被鍍膜基板周緣部之筒狀電極 或環狀電極。 1 0 .如申請專利範圍第8或9項之薄膜形成裝置, 其中上述基發射裝置係含有:面臨於上述基板支持器所支 承被鍍膜基板之鑛膜對象全領域,並對該鍍膜對象全領域 進行均勻基發射所需之電氣絕緣性多孔板、與以該多孔板 予以隔間上述鍍膜室所成之基生成室、以及將該基生成室 內全體形成爲基原料氣體之激勵·解離狀態之基原料氣體 激勵·解離裝置。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之薄膜形成裝置,其 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 中上述基生成室係由以基發射所需上述電氣絕緣性多孔板 爲壁體一部份之電氣絕緣性體所包圍空間予以形成,且上 述基原料氣體激勵·解離裝置含有對導入於該基生成室之 基原料氣體全體進行施加氣體電漿化用電力之電極。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之薄膜形成裝置,其 中上述基生成室係由爲基發射所需上述電氣絕緣性多孔板 、與膈著所定距離與該多孔板對向之基原料氣體導入用電 氣絕緣性多孔板、以及圍繞於該兩多孔板間領域之電氣絕 緣性周邊側壁所包圍空間予以形成。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -26 - · 539762 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 1 3 _如申請專利範圍第1 2項之薄膜形成裝置,其 中上述基原料氣體激勵·解離裝置作爲對上述基原料氣體 全體施加氣體電漿化用電力之電極,係在上述基生成室外 側含有臨接設於上述基原料氣體導入用電氣絕緣性多孔板 之螺旋狀高頻介質電極。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之薄膜形成裝置,其 中上述基原料氣體導入用電氣絕緣多孔板係以上述螺旋狀 高頻介質電極爲中間而在對向被設置可導入基原料氣體之 導電性多孔板,並在該導電性多孔板外側形成有基原料滯 留室,且基原料氣體係通過該滯留室、導電性多孔板、形 成上述基生成室之基原料氣體導入用電氣絕緣性多孔板而 導入於該基生成室內。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210x297公釐) -27 -
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