JP5028044B2 - 半導体薄膜の製造方法 - Google Patents
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上記のように基板80が支持部材68に装着された状態において、基板80と支持部材68とが一体となって基板支持電極91を構成し、電極65に対向するように配置される。
電極5は細長い直方体状であり、成膜室2の天面から垂下され、成膜室2の略中央に縦置きされている。電極5と成膜室2の底面との間、および電極5とヒータ6a,6bとの間にはいずれも隙間がある。電極5の表面(電極面)にはガス流入孔(図示せず)が設けられており、該ガス流入孔には原料ガス供給装置(図示せず)が接続されている。さらに、電極5には高周波電量供給装置(図示せず)が接続されている。電極5はカソード電極として機能する。
ヒータ6a,6bは細長い直方体状であり、成膜室2の内壁に取り付けられている。すなわち、ヒータ6a,6bは電極5を挟んで平行に位置している。
図3,4に示すように、枠体8には正方形の開口16が設けられている。そして、開口16の周囲にはクリップ17が多数設けられている。すなわち、基体キャリア7には合計2個の開口16が設けられている。
またさらに、内周部26と露出面22との間には段部30が設けられており、内周面26が露出面22に対して内側(電極5側)に突出している。さらに、段部30は内周部26から露出面22に向かってその高さが小さくなるテーパ状に形成されている。
なお、図7では背板21を省略している。
本実施形態のプラズマCVD装置1によりガラス基板(基体)20に薄膜を成膜する場合には、まず、基体キャリア7を成膜室2から取り出しておき、ガラス基板(基体)20を背板21と共に装着する。一方、成膜室2の成膜室出入口30に設けられたシャッターを閉め、成膜室2内の空気を排気し、減圧する。さらに、ヒータ6a,6bを運転し、所定温度に昇温しておく。次に、ガラス基板20が装着された基体キャリア7を成膜室出入口30から挿入し、図2,5に示すような位置関係となるように固定する。このとき、成膜室2内の減圧が解除されないように、密閉系を保ったままで基体キャリア7を挿入する。例えば、成膜室出入口30と密閉状態で接合できる移動用チャンバーに基体キャリア7をセットしておき、移動用チャンバーを成膜室出入口30と接合し、シャッターを開け、基体キャリア7を成膜室出入口30から挿入することができる。この際、移動用チャンバーにヒータを設けておき、移動用チャンバー内で基体キャリア7に装着されたガラス基板20を予め加熱しておいてもよい。
次に、電極5に設けられたガス流入孔から原料ガスを供給すると共に、電極5に高周波電力を供給する。そして、電極5と基体キャリア7の枠体8との間(プラズマ発生空間)にグロー放電を発生させて原料ガスのプラズマを発生させ、ガラス基板20の露出面22に半導体薄膜を成膜する。なおこの際、ガラス基板20と枠体8とが一体となって1つの電極(基板支持電極31)を構成する。換言すれば、ガラス基板20が装着された枠体8が基板支持電極31である。そして、電極5と基板支持電極31との間がプラズマ発生空間となり、プラズマ発生空間のうちガラス基板20の露出面22を覆う領域が成膜領域となる。基板支持電極31はアノード電極として機能する。
一方、電極間距離がより小さくなった場合について考察する。圧力領域や高周波電力の大きさによりその挙動は逆にもなり得るが、電極間距離が小さくなるとプラズマの広がりが大きくなる。しかし、本実施形態では段差(壁)28があるので、図8に示すように、プラズマ35が外周面27上にはみ出ることなく成膜領域に閉じ込められる。また、プラズマの広がりが極めて大きい場合には、発生したプラズマ35が面状部25の内周面26上を超えて外周面27上にはみ出ることもある。しかし、この場合でも段差(壁)28があるのではみ出るプラズマ35の量は少なく、プラズマ35の状態は図9(b)に示すようなものとなり、結果的にガラス基板20の露出面22上ではプラズマ35の均一性が保たれる。つまり、本実施形態においては、成膜領域のプラズマ35が図19(c)に示すような状態とはならない。
このように、本実施形態のプラズマCVD装置1によれば、成膜領域におけるプラズマの均一性が電極間距離により大きな影響を受けることはない。
段部30の高さはできるだけ小さい方が好ましいが、例えば、0.5mm以上かつ4.0mm以下の範囲とすればよい。すなわち、0.5mm未満とすることは、枠体8の機械加工精度、加工の難易度、及び枠体8のガラス基板20を保持する際の強度等の面で困難である。一方、4.0mmを越えると面状部25上のプラズマの状態に影響を与え、成膜領域におけるプラズマの均一性に悪影響が出るおそれがある。
なお、図8〜12ではいずれもクリップ17と背板21を省略している。
すなわち、本実施形態における基体キャリア57は、成膜室の上部から出し入れするものであり、下向きの「コ」の字形状をなす。そして、基体キャリア57は2枚の枠体8を有し、枠体8は面状部25が外側を向くように互いに平行に設けられている。すなわち、第一実施形態の基体キャリア7と本実施形態の基体キャリア57とでは、枠体8の取り付け方向が逆である。そして、成膜室内における基体キャリア57とヒータ6との位置関係は、図14に示すようになる。すなわち、2枚の枠体8が1個のヒータ6を挟むように位置することとなり、ガラス基板(基体)20の露出面22が電極(図示せず)に対向する。本実施形態のプラズマCVD装置の作用は、第一実施形態のプラズマCVD装置1の作用と基本的に同じである。
2 製膜室
5 電極
8 枠体(支持部材)
16 開口
20 ガラス基板(基体)
22 露出面(基体露出面)
25 面状部
26 内周面(基体側電極対向面)
27 外周面(端部側電極対向面)
28 段差(壁)
30 段部
42 枠体(支持部材)
46 枠体(支持部材)
47 面状部
52 枠体(支持部材)
53 面状部
54 壁
Claims (6)
- 半導体薄膜を成膜すべき基体を支持部材に装着して該基体の一部又は全部を該支持部材から露出させ、電極を備えた成膜室内において基体露出面が電極面に対向するように前記支持部材を配置して、基体が装着された支持部材と電極との間にプラズマ発生空間を形成させ、前記電極に高周波電力を供給して放電を発生させ、基体露出面に半導体薄膜を成膜するプラズマCVD工程を含む半導体薄膜の製造方法であって、前記プラズマ発生空間にプラズマを遮蔽する壁を設けるものであり、前記支持部材は、基体露出面の外縁に位置し且つ前記電極面に対向する面状部を有し、前記面状部に前記壁を設け、前記面状部と前記基体露出面とは段部を形成しており、電極面と面状部との距離は電極面と基体露出面との距離よりも小さく、前記段部の高さが0.5mm以上かつ4.0mm以下であり、前記段部は、面状部から基体露出面に向かって高さが小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
- 半導体薄膜を成膜すべき基体を支持部材に装着して該基体の一部又は全部を該支持部材から露出させ、電極を備えた成膜室内において基体露出面が電極面に対向するように前記支持部材を配置して、基体が装着された支持部材と電極との間にプラズマ発生空間を形成させ、前記電極に高周波電力を供給して放電を発生させ、基体露出面に半導体薄膜を成膜するプラズマCVD工程を含む半導体薄膜の製造方法であって、前記プラズマ発生空間にプラズマを遮蔽する壁を設けるものであり、前記支持部材は、基体露出面の外縁に位置し且つ前記電極面に対向する面状部を有し、前記面状部に前記壁を設け、前記面状部は、基体露出面に隣接する基体側電極対向面と、該基体側電極対向面の基体露出面側とは反対側に隣接する端部側電極対向面とを有し、該基体側電極対向面と該端部側電極対向面とは、端部側電極対向面と電極面との距離が基体側電極対向面と電極面との距離よりも小さくなる段差を形成しており、前記壁は当該段差により形成されており、前記基体側電極対向面と前記基体露出面とは段部を形成しており、電極面と基体側電極対向面との距離は電極面と基体露出面との距離よりも小さく、前記段部の高さが0.5mm以上かつ4.0mm以下であり、前記段部は、基体側電極対向面から基体露出面に向かって高さが小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
- 前記段差の高さは、前記電極面と前記基体露出面との距離の1/20以上かつ1/3以下であることを特徴とする請求項2に記載の半導体薄膜の製造方法。
- 前記支持部材は開口を有する枠体からなり、前記基体の一部又は全部を該開口から露出させることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半導体薄膜の製造方法。
- 前記基体は板体であり、基体露出面は該板体の一方の面の一部又は全部であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半導体薄膜の製造方法。
- 前記支持部材に複数の基体を並べて装着し、各々の基体の一部又は全部を支持部材から露出させ、複数の基体に対して半導体薄膜を成膜することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半導体薄膜の製造方法。
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