JP5563502B2 - 薄膜形成装置 - Google Patents
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Description
当該プラズマ生成装置は、プラズマ生成装置の開口部に高周波アンテナ導体が取り付けられた構造を有するため、この高周波アンテナ導体によりプラズマ生成領域に必要な磁界を与えることができ、容易にプラズマを生成することができる。このプラズマを用いて効率よく薄膜を形成することができる。
減圧状態で基板に薄膜を形成する成膜空間を備える成膜容器と、
前記成膜容器の前記成膜空間内に薄膜形成に用いるガスを導入するガス導入部と、
前記成膜空間内の基板を載置する載置台の上部に、給電を受ける端面から接地端側の端面に電流が流れ、主面が前記成膜空間に向くプラズマ生成用電極板が設けられ、前記成膜空間内の前記ガスを用いて前記成膜空間内でプラズマを生成させるプラズマ電極部と、
前記成膜空間に向く前記電極板の面の一部を遮蔽する第1の誘電体板と、前記第1の誘電体板に対して着脱自在に構成され、前記電極板の面の残りの部分を遮蔽する交換可能な第2の誘電体板と、を含む電極板遮蔽部と、を有し、
前記第2の誘電体板は、前記電極板の電流が流れる端面間の経路長の中央の位置に対して前記給電を受ける端面の側に位置する領域に設けられる。
前記第2の誘電体板は、前記経路長の中央の位置より上流側に位置する領域であって、前記電極板のピーク間の電圧が500V以上である領域に設けられる、ことが好ましい。
図1は、本発明の一実施形態である薄膜形成装置10の構成を示す概略図である。
図1は、本発明の一実施形態である薄膜形成装置10の構成を示す概略図である。
以下、薄膜として微結晶Si薄膜を形成する例を用いて、薄膜形成装置10について説明する。薄膜形成装置10は、給電ユニット12と、成膜容器14と、ガス供給部16と、ガス排気部18と、を有する。
高周波電源22は、例えば、100〜2000Wで数10MHzの高周波電力を電極板30の電極板30a(図2(a),(b)参照)に給電する。マッチングボックス26は、高周波ケーブル24を通して提供される電力が電極板30aに効率よく供給されるように、インピーダンスを整合する。マッチングボックス26は、キャパシタおよびインダクタ等の素子を設けた公知の整合回路を備える。
マッチングボックス26から延びる伝送線28は、例えば、一定の幅を備える銅板状の伝送線路であり、電極板30aへ数10アンペアの電流を流すことができる。伝送線29は、電極板30aから延び接地されている。
ヒータ42は、サセプタ44に載置するガラス基板20を所定の温度、例えば250℃程度に加熱する。
サセプタ44は、ガラス基板20を載置する。
昇降機構46は、ガラス基板20を載置したサセプタ44をヒータ42ともに、成膜空間40内を自在に昇降する。成膜プロセス段階では、電極板30aに近接するように、ガラス基板20を所定の位置にセットする。
ガスタンク48は、薄膜用原料ガスであるモノシランガス(SiH4)を貯蔵する。
マスフローコントローラ50は、モノシランガスの流量を調整する部分である。例えば
形成される膜の膜厚や膜質等の結果に応じてモノシランガスの流量を調整することができる。モノシランガスは、成膜容器14の成膜空間40の側壁から成膜空間40内に供給される。
図2(a)は、電極板30aと電極板遮蔽部36を拡大した拡大断面図であり、図2(b)は、電極板遮蔽部36を拡大した斜視図である。
プラズマ電極部30の電極板30aは、成膜空間40内のサセプタ44の上部に設けられ、反応ガスを用いてプラズマを生成させる。電極板30aは、矩形形状の一方向に長尺な板部材である。電極板30aでは、給電線28と接続された一方の端面31aから給電線29に接続された他方の端面31bに向けて、すなわちX方向に電流が流れる。電極板30aの一方の主面31eは成膜空間40に向いている。給電線29は、図1に示すように接地されている。電極板30は、例えば、銅、アルミニウム等が用いられる。電極板30aには、例えば500V〜1kVの高周波電圧を印加する。
電極板30aの成膜空間40に向く面の残りの部分を遮蔽する。第2の誘電体板36bは、電極板30aの電流が流れる端面間の経路長の中央の位置の少なくとも上流側に位置する領域に設けられる。
また、図2(b)に示すように、第1の誘電体板36aの一部には孔36cが設けられており、この孔36cに第2の誘電体板36bが交換可能に設けられている。具体的には、第1の誘電体板36aの孔36cの側面に階段状のステップが設けられ、このステップに、第2の誘電体板36bの側面に設けられた階段状のステップが噛み合って孔36cに固定される。すなわち、第2の誘電体板36bは、隔壁32に固定された第1の誘電体板36aの孔36cに、電極板30aから見て成膜空間40と反対側にある上部空間から着脱自在に交換できる構成となっている。
また、図2(b)に示すように、孔36cの側面および第2の誘電体板36aの側面にステップを設けて、電極板30aから見て成膜空間40と反対側に位置する上部空間から第2の誘電体板36bを着脱自在に交換できる構造を有するので、プラズマの生成に大きな影響を与える成膜空間40内部を開けて第2の誘電体板36bを取り外す必要が無くなる。すなわち、第2の誘電体板36bは成膜空間40内部を開けることなく上部空間から容易に交換することができる。
このように、U字形状の電極板30bを用いることで、生成されるプラズマの密度を均一にすることができ、薄膜を基板20に均一に形成することができる。
図4(a)に示す電極板60を用いたとき、モノシランガス(1.3Pa)を導入した成膜空間40内で生成されるプラズマの電子密度は、図4(b)に示すような値となる。
電極板60は、電極板30と異なり屈曲部を有さない一方向に伸びる電極板である。このとき、電極板60の端面60aに1kWの高周波電力(13.56〜60MHz)が付与され、端面60bが接地されている。
すなわち、図4(b)に示すように、接地側(端面60bの側)では電子密度が高く、給電側(端面60aの側)では電子密度が低い。この理由については、明確ではないが、接地側では電流により生成された磁場に基づいて生成されるプラズマ(電流に由来するプラズマ)が支配的であるのに対し、給電側では高電圧によって生成されるプラズマ(電圧に由来するプラズマ)が支配的であることに起因すると考えられる。高電圧の給電側では、電子はその電界により加熱されるため、十分なエネルギを受けることができず、高密度なプラズマが生成されにくいと考えられるからである。
12 給電ユニット
14 成膜容器
16 ガス供給部
18 ガス排気部
20 ガラス基板
22 高周波電源
24 高周波ケーブル
26 マッチングボックス
28,29 伝送線
30 プラズマ電極部
30a,30b,60 電極板
30c 往路部分
30d 復路部分
31a,31b,60a,60b 端面
31e 主面
32 隔壁
34 絶縁部材
36 電極板遮蔽部
36a 第1の誘電体板
36b 第2の誘電体板
38 内部空間
40 成膜空間
42 ヒータ
44 サセプタ
46 昇降機構
48 ガスタンク
50 マスフローコントローラ
52 ターボ分子ポンプ
54 ドライポンプ
Claims (4)
- 基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
減圧状態で基板に薄膜を形成する成膜空間を備える成膜容器と、
前記成膜容器の前記成膜空間内に薄膜形成に用いるガスを導入するガス導入部と、
前記成膜空間内の基板を載置する載置台の上部に、給電を受ける端面から接地端側の端面に電流が流れ、主面が前記成膜空間に向くプラズマ生成用電極板が設けられ、前記成膜空間内の前記ガスを用いて前記成膜空間内でプラズマを生成させるプラズマ電極部と、
前記成膜空間に向く前記電極板の面の一部を遮蔽する第1の誘電体板と、前記第1の誘電体板に対して着脱自在に構成され、前記電極板の面の残りの部分を遮蔽する交換可能な第2の誘電体板と、を含む電極板遮蔽部と、を有し、
前記第2の誘電体板は、前記電極板の電流が流れる端面間の経路長の中央の位置に対して前記給電を受ける端面の側に位置する領域に設けられる、ことを特徴とする薄膜形成装置。 - 前記薄膜はSi薄膜であり、
前記第2の誘電体板は、チッ化アルミニウムあるいはチッ化ケイ素からなる板である、請求項1に記載の薄膜形成装置。 - 前記電極板の端面には、500V以上の高周波電圧が印加され、
前記第2の誘電体板は、前記経路長の中央の位置より上流側に位置する領域であって、前記電極板のピーク間の電圧が500V以上である領域に設けられる、請求項1または2に記載の薄膜形成装置。 - 前記第2の誘電体板は、前記電極板から見て、前記成膜空間と反対側にある空間から着脱自在に交換される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の薄膜形成装置。
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