JP7028001B2

JP7028001B2 - Film formation method

Info

Publication number: JP7028001B2
Application number: JP2018053312A
Authority: JP
Inventors: 大介東
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2038-03-20
Also published as: JP2019165177A

Description

本発明は、真空槽内に設置された基板上にプラズマを用いてアモルファス構造を有するシリコン膜を成膜する成膜方法に関するものである。 The present invention relates to a film forming method for forming a silicon film having an amorphous structure on a substrate installed in a vacuum chamber using plasma.

この種の成膜方法に用いられる成膜装置として、例えば、特許文献１には、ＳｉＨ_４ガスが導入される真空槽内に設置される基板を、カソード電極とアノード電極との間に配置し、カソード電極に高周波電力を印加し、真空槽内に容量結合型のプラズマを発生させることにより、基板上に成膜する構造のものが開示されている。 As a film forming apparatus used in this type of film forming method, for example, in Patent Document 1, a substrate installed in a vacuum chamber into which _SiH4 gas is introduced is arranged between a cathode electrode and an anode electrode. , A structure is disclosed in which a high-frequency power is applied to a cathode electrode to generate a capacitively coupled plasma in a vacuum chamber to form a film on a substrate.

ところが、前記従来の成膜装置においては、容量結合型のプラズマを用いて成膜していることから、低水素濃度のアモルファス構造を有するシリコン膜（以下、「シリコン膜」ともいう）を成膜しようとすると、ＳｉＨ_４ガスの分解能力が低いため、これを補うために基板温度を３５０℃以上に維持する必要があった。このため、ポリイミド等を材料とする耐熱性の低い基板が使用できず、また、基板温度を高温に維持するためにコストが莫大にかかるという問題点があった。 However, in the conventional film forming apparatus, since the film is formed by using the capacitance-coupled plasma, a silicon film having an amorphous structure having a low hydrogen concentration (hereinafter, also referred to as “silicon film”) is formed. Attempt to do so, since the decomposition capacity of _SiH4 gas is low, it was necessary to maintain the substrate temperature at 350 ° C. or higher in order to compensate for this. For this reason, there is a problem that a substrate made of polyimide or the like having low heat resistance cannot be used, and the cost is enormous in order to maintain the substrate temperature at a high temperature.

特開２００８－２６３１２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-263124

そこで、本発明は、プラズマを用いてシリコン膜を成膜する場合に、比較的低温に基板を維持した状態であっても成膜されるシリコン膜の膜中水素濃度を低くできるように、分解能力の高いプラズマを発生させることができる成膜方法を提供することを主な課題とするものである。 Therefore, the present invention decomposes the silicon film formed by using plasma so that the hydrogen concentration in the film can be reduced even when the substrate is maintained at a relatively low temperature. The main subject is to provide a film forming method capable of generating high-capacity plasma.

すなわち、本発明に係る成膜方法は、真空槽内に設置された基板上にプラズマを用いてアモルファス構造を有するシリコン膜を成膜する成膜方法であって、前記真空槽内を５ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下の圧力に保持し、前記真空槽内に設置されたアンテナに対し、パワー密度が１．１Ｗ／ｃｍ^２以上１．９Ｗ／ｃｍ^２以下の高周波電力を印加して、当該真空槽内に誘電結合型のプラズマを発生させ、前記真空槽内にＳｉＨ_４ガスを導入して、前記基板上にアモルファス構造を有するシリコン膜を成膜する、成膜方法である。 That is, the film forming method according to the present invention is a film forming method for forming a silicon film having an amorphous structure on a substrate installed in a vacuum chamber by using plasma, and the inside of the vacuum chamber is 5 mTorr or more and 10 mTorr. The pressure is maintained at the following pressure, and high-frequency power with a power density of 1.1 W / cm ² or more and 1.9 W / cm ² or less is applied to the antenna installed in the vacuum chamber to indent the vacuum chamber. This is a film forming method in which a coupled plasma is generated, SiH ₄ gas is introduced into the vacuum chamber, and a silicon film having an amorphous structure is formed on the substrate.

このようなものであれば、真空槽内を５ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下に保持し、当該真空槽内に設置されたアンテナに対し、パワー密度が１．１Ｗ／ｃｍ^２以上１．９Ｗ／ｃｍ^２以下の高周波電力を印加し、当該真空槽内に誘導結合型のプラズマを発生させた状態で、当該真空槽内にＳｉＨ_４ガスを導入して成膜するため、ＳｉＨ_４ガスの分解能力が高いプラズマを発生させることができる。これにより、プラズマ中においてＳｉＨ_４ガスが充分に分解され、その結果、基板を低温に維持した状態であっても膜中水素濃度が低いシリコン膜を成膜できるようになり、基板の温度維持に必要なコストを低減できる。なお、具体的な実験データについては、後述する。 In such a case, the inside of the vacuum chamber is kept at 5 mTorr or more and 10 mTorr or less, and the power density is 1.1 W / cm ² or more and 1.9 W / cm ² or less with respect to the antenna installed in the vacuum chamber. Since high-frequency power is applied and inductively coupled plasma is generated in the vacuum chamber, SiH ₄ gas is introduced into the vacuum chamber to form a film, so plasma with high decomposition capacity of SiH ₄ gas is produced. Can be generated. As a result, _SiH4 gas is sufficiently decomposed in the plasma, and as a result, a silicon film having a low hydrogen concentration in the film can be formed even when the substrate is maintained at a low temperature, and the temperature of the substrate can be maintained. The required cost can be reduced. Specific experimental data will be described later.

なお、アモルファス構造を有するシリコン膜は、アモルファス構造（非結晶構造）のみからなるシリコン膜だけでなく、アモルファス構造と結晶構造とが混在するシリコン膜も含まれる。 The silicon film having an amorphous structure includes not only a silicon film having only an amorphous structure (non-crystalline structure) but also a silicon film in which an amorphous structure and a crystal structure are mixed.

また、前記成膜方法において、基板の温度を低くし過ぎると、成膜中のシリコン膜に生じる水素脱離反応が過少となり、目標とする低水素濃度のシリコン膜を得られなくなる。 Further, in the above-mentioned film forming method, if the temperature of the substrate is too low, the hydrogen desorption reaction occurring in the silicon film during film formation becomes too small, and the target low hydrogen concentration silicon film cannot be obtained.

そこで、成膜中のシリコン膜に対し、適度な水素離脱反応が生じるように、基板の温度を２５０℃以上３００℃以下に保った状態で、前記アンテナに対して高周波電力を印加することが好適である。 Therefore, it is preferable to apply high-frequency power to the antenna while keeping the temperature of the substrate at 250 ° C. or higher and 300 ° C. or lower so that an appropriate hydrogen separation reaction occurs with respect to the silicon film being formed. Is.

また、前記成膜方法において、前記真空槽内にＳｉＨ_４ガスを、面積当たりのＳｉＨ_４流量が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以下になるように導入してもよい。 Further, in the film forming method, SiH ₄ gas may be introduced into the vacuum chamber so that the SiH ₄ flow rate per area is 0.003 sccm / cm ² or more and 0.016 sccm / cm ² or less.

ところで、近年の基板の大型化に対応する等のためにアンテナを長くすると、当該アンテナのインピーダンスが大きくなり、これに伴ってアンテナの両端間に大きな電位差が発生する。その結果、この大きな電位差の影響を受けてプラズマの密度分布、電位分布、電子温度分布等のプラズマの均一性が悪くなり、ひいてはＳｉＨ４ガスの分解能力に差異が生じて、生成される膜厚、及び膜中の水素濃度が不均一となってしまう。 By the way, when the antenna is lengthened in order to cope with the recent increase in the size of the substrate, the impedance of the antenna becomes large, and a large potential difference is generated between both ends of the antenna. As a result, the uniformity of the plasma such as the density distribution, the potential distribution, and the electron temperature distribution of the plasma is deteriorated under the influence of this large potential difference, and as a result, the decomposition ability of the SiH4 gas is different, and the film thickness generated. And the hydrogen concentration in the membrane becomes non-uniform.

そこで、前記アンテナが、内部に冷却液が流通する流路を有するものであり、少なくとも２つの管状をなす導体要素と、互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、それら導体要素を絶縁する管状をなす絶縁要素と、前記流路に設けられて、互いに隣り合う前記導体要素と電気的に直列接続された容量素子とを有し、前記容量素子は、互いに隣り合う前記導体要素の一方と電気的に接続された第１の電極と、互いに隣り合う前記導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす誘電体とからなり、前記冷却液を前記誘電体として用いることが好ましい。 Therefore, the antenna has a flow path through which the coolant flows, and is provided between at least two tubular conductor elements and the conductor elements adjacent to each other to insulate the conductor elements. It has an insulating element forming a tubular shape and a capacitive element provided in the flow path and electrically connected in series with the conductor element adjacent to each other, and the capacitive element is connected to one of the conductor elements adjacent to each other. An electrically connected first electrode, a second electrode electrically connected to the other of the conductor elements adjacent to each other, and a second electrode arranged to face the first electrode, and the first electrode. It is preferable to use the coolant as the dielectric, which is composed of a conductor that fills the space between the electrode and the second electrode.

このようなアンテナを用いれば、絶縁要素を介して互いに隣り合う導体要素に容量素子を電気的に直列接続しているので、アンテナの合成リアクタンスは、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを引いた形になり、アンテナのインピーダンスを低減させることができる。その結果、アンテナを長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができ、アンテナに高周波電流が流れやすくなり、プラズマを効率良く発生させることができる。これにより、プラズマの密度を上げることができ、成膜速度を上げることもできる。 With such an antenna, the capacitive reactance is simply from the inductive reactance to the capacitive reactance because the capacitive elements are electrically connected in series to the conductor elements adjacent to each other via the insulating element. The impedance of the antenna can be reduced. As a result, even when the antenna is lengthened, the increase in impedance can be suppressed, high-frequency current can easily flow through the antenna, and plasma can be efficiently generated. As a result, the density of plasma can be increased and the film forming speed can be increased.

特に本発明によれば、第１の電極及び第２の電極の間の空間を冷却液で満たして誘電体としているので、容量素子を構成する電極及び誘電体の間に生じる隙間を無くすことができる。その結果、プラズマの均一性を向上させることができ、成膜の均一性を向上させることができる。また、冷却液を誘電体として用いることで、冷却液とは別の液体の誘電体を準備する必要が無く、また、第１の電極及び第２の電極を冷却することができる。通常、冷却液は温調機構により一定温度に調整されており、この冷却液を誘電体として用いることによって、温度変化による比誘電率の変化を抑えて、キャパシタンス値の変化を抑えることができ、これによってもプラズマの均一性を向上させることができる。さらに、冷却液として水を用いた場合には、水の比誘電率は約８０（２０℃）であり樹脂製の誘電体シートよりも大きいため、高電圧に耐えうる容量素子を構成することができる。 In particular, according to the present invention, since the space between the first electrode and the second electrode is filled with a coolant to form a dielectric, it is possible to eliminate the gap generated between the electrodes constituting the capacitive element and the dielectric. can. As a result, the uniformity of the plasma can be improved, and the uniformity of the film formation can be improved. Further, by using the coolant as the dielectric, it is not necessary to prepare a dielectric of a liquid different from the coolant, and the first electrode and the second electrode can be cooled. Normally, the coolant is adjusted to a constant temperature by a temperature control mechanism, and by using this coolant as a dielectric, it is possible to suppress changes in the relative permittivity due to temperature changes and suppress changes in the capacitance value. This can also improve the uniformity of the plasma. Further, when water is used as the coolant, the relative permittivity of water is about 80 (20 ° C.), which is larger than that of the resin dielectric sheet, so that a capacitive element capable of withstanding a high voltage can be configured. can.

その他、電極及び誘電体の間の隙間に発生しうるアーク放電を無くし、アーク放電に起因する容量素子の破損を無くすことができる。また、隙間を考慮することなく、第１の電極及び第２の電極の距離、対向面積及び冷却液の比誘電率からキャパシタンス値を精度良く設定することができる。さらに、隙間を埋めるための電極及び誘電体を押圧する構造も不要にすることができ、当該押圧構造によるアンテナ周辺の構造の複雑化及びそれにより生じるプラズマの均一性の悪化を防ぐことができる。 In addition, it is possible to eliminate the arc discharge that may occur in the gap between the electrode and the dielectric, and to eliminate the damage to the capacitive element due to the arc discharge. Further, the capacitance value can be set accurately from the distance between the first electrode and the second electrode, the facing area, and the relative permittivity of the coolant without considering the gap. Further, it is possible to eliminate the need for a structure for pressing the electrodes and the dielectric for filling the gap, and it is possible to prevent the structure around the antenna from becoming complicated due to the pressing structure and the deterioration of plasma uniformity caused by the complicated structure.

このような成膜方法によれば、分解能力の高いプラズマを発生させることができる。 According to such a film forming method, plasma having a high decomposition ability can be generated.

本実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った縦断面図である。It is a vertical sectional view along the longitudinal direction of an antenna which schematically shows the structure of the film forming apparatus which concerns on this embodiment. 同実施形態に係る成膜装置の構成を模式的に示すアンテナの長手方向と直交する方向に沿った縦断面図である。It is a vertical cross-sectional view along the direction orthogonal to the longitudinal direction of the antenna which shows the structure of the film forming apparatus which concerns on this embodiment schematically. 同実施形態のアンテナにおけるコンデンサ部分を示す部分拡大断面図である。It is a partially enlarged sectional view which shows the capacitor part in the antenna of the same embodiment. 同実施形態に係る成膜方法による各実施例及び各比較例を示すグラフである。It is a graph which shows each example and each comparative example by the film formation method which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る成膜方法による各実施例及び各比較例の成膜条件等を示す表である。It is a table which shows the film formation condition of each Example and each comparative example by the film formation method which concerns on the same Embodiment.

以下に、本発明に係る成膜方法及び当該成膜方法に用いられる成膜装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the film forming method according to the present invention and the film forming apparatus used in the film forming method will be described with reference to the drawings.

＜装置構成＞
本実施形態の成膜装置１００は、誘導結合型のプラズマＰを用いて基板Ｗに成膜処理を施すものである。ここで、基板Ｗは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。 <Device configuration>
The film forming apparatus 100 of the present embodiment performs a film forming process on the substrate W using an inductively coupled plasma P. Here, the substrate W is, for example, a substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display or an organic EL display, a flexible substrate for a flexible display, or the like.

具体的に成膜装置１００は、図１及び図２に示すように、真空排気され且つガス７が導入される真空槽２と、真空槽２内に配置された直線状のアンテナ３と、真空槽２内に誘導結合型のプラズマＰを生成するための高周波をアンテナ３に印加する高周波電源４とを備えている。なお、アンテナ３に高周波電源４から高周波を印加することによりアンテナ３には高周波電流ＩＲが流れて、真空槽２内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマＰが生成される。 Specifically, as shown in FIGS. 1 and 2, the film forming apparatus 100 includes a vacuum chamber 2 in which vacuum is exhausted and gas 7 is introduced, a linear antenna 3 arranged in the vacuum chamber 2, and a vacuum. The tank 2 is provided with a high frequency power supply 4 that applies a high frequency for generating an inductively coupled plasma P to the antenna 3. By applying a high frequency from the high frequency power supply 4 to the antenna 3, a high frequency current IR flows through the antenna 3, an inductive electric field is generated in the vacuum chamber 2, and an inductively coupled plasma P is generated.

真空槽２は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置６によって真空排気される。真空槽２はこの例では電気的に接地されている。 The vacuum chamber 2 is, for example, a metal container, and the inside thereof is evacuated by the vacuum exhaust device 6. The vacuum chamber 2 is electrically grounded in this example.

真空槽２内に、例えば流量調整器（図示省略）及びアンテナ３に沿う方向に配置された複数のガス導入口２１を経由して、原料ガス７が導入される。なお、本実施形態のガス導入口２１は、真空槽２の側壁２ａに設けられているが、真空槽２の上側壁２ｂに設けてもよく、この場合、上側壁２ｂの中央付近に配置してもよい。 The raw material gas 7 is introduced into the vacuum chamber 2 via, for example, a flow rate regulator (not shown) and a plurality of gas introduction ports 21 arranged in a direction along the antenna 3. Although the gas introduction port 21 of the present embodiment is provided on the side wall 2a of the vacuum tank 2, it may be provided on the upper side wall 2b of the vacuum tank 2, and in this case, it is arranged near the center of the upper side wall 2b. You may.

また、真空槽２内には、基板Ｗを保持する基板ホルダ８が設けられている。この例のように、基板ホルダ８にバイアス電源９からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のバイアス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマＰ中の正イオンが基板Ｗに入射する時のエネルギーを制御して、基板Ｗの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。なお、基板ホルダ８内には、基板Ｗを加熱するヒータ８１が設けられている。 Further, a substrate holder 8 for holding the substrate W is provided in the vacuum chamber 2. As in this example, a bias voltage may be applied to the substrate holder 8 from the bias power supply 9. The bias voltage is, for example, a negative DC voltage, a negative bias voltage, or the like, but is not limited thereto. With such a bias voltage, for example, the energy when the positive ions in the plasma P are incident on the substrate W can be controlled to control the crystallinity of the film formed on the surface of the substrate W. .. A heater 81 for heating the substrate W is provided in the substrate holder 8.

アンテナ３は、真空槽２内における基板Ｗの上方に、基板Ｗの表面に沿うように（例えば、基板Ｗの表面と実質的に平行に）配置されている。真空槽２内に配置するアンテナ３は、１つでも良いし、複数でも良い。なお、本実施形態のアンテナ３は、６つである。 The antenna 3 is arranged above the substrate W in the vacuum chamber 2 along the surface of the substrate W (for example, substantially parallel to the surface of the substrate W). The number of antennas 3 arranged in the vacuum chamber 2 may be one or a plurality. The number of antennas 3 in this embodiment is six.

アンテナ３の両端部付近は、真空槽２の相対向する側壁２ａ、２ｃをそれぞれ貫通している。アンテナ３の両端部を真空槽２外へ貫通させる部分には、絶縁部材１１がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材１１を、アンテナ３の両端部が貫通しており、その貫通部は例えばパッキン１２によって真空シールされている。各絶縁部材１１と真空槽２との間も、例えばパッキン１３によって真空シールされている。なお、絶縁部材１１の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、又はポリフェニンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のエンジニアリングプラスチック等である。 The vicinity of both ends of the antenna 3 penetrates the side walls 2a and 2c facing each other of the vacuum chamber 2, respectively. Insulating members 11 are provided at portions that penetrate both ends of the antenna 3 to the outside of the vacuum chamber 2. Both ends of the antenna 3 penetrate each of the insulating members 11, and the penetrating portions are vacuum-sealed by, for example, packing 12. The space between each insulating member 11 and the vacuum chamber 2 is also vacuum-sealed by, for example, packing 13. The material of the insulating member 11 is, for example, ceramics such as alumina, quartz, or engineering plastics such as polyphenylene sulfide (PPS) and polyetheretherketone (PEEK).

さらに、アンテナ３において、真空槽２内に位置する部分は、直管状の絶縁カバー１０により覆われている。この絶縁カバー１０の両端部は絶縁部材１１によって支持されている。なお、絶縁カバー１０の両端部と絶縁部材１１間はシールしなくても良い。絶縁カバー１０内の空間に原料ガス７が入っても、当該空間は小さくて電子の移動距離が短いので、通常は空間にプラズマＰは発生しないからである。なお、絶縁カバー１０の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等である。 Further, in the antenna 3, a portion located in the vacuum chamber 2 is covered with a straight tubular insulating cover 10. Both ends of the insulating cover 10 are supported by the insulating member 11. It is not necessary to seal between both ends of the insulating cover 10 and the insulating member 11. This is because even if the raw material gas 7 enters the space inside the insulating cover 10, plasma P is not normally generated in the space because the space is small and the moving distance of electrons is short. The material of the insulating cover 10 is, for example, quartz, alumina, fluororesin, silicon nitride, silicon carbide, silicon, or the like.

絶縁カバー１０を設けることによって、プラズマＰ中の荷電粒子がアンテナ３を構成する金属パイプ３１に入射するのを抑制することができるので、金属パイプ３１に荷電粒子（主として電子）が入射することによるプラズマ電位の上昇を抑制することができると共に、金属パイプ３１が荷電粒子（主としてイオン）によってスパッタされてプラズマＰおよび基板Ｗに対して金属汚染（メタルコンタミネーション）が生じるのを抑制することができる。 By providing the insulating cover 10, it is possible to suppress the incident of charged particles in the plasma P on the metal pipe 31 constituting the antenna 3, so that the charged particles (mainly electrons) are incident on the metal pipe 31. The increase in plasma potential can be suppressed, and the metal pipe 31 can be sputtered by charged particles (mainly ions) to suppress metal contamination (metal contamination) on the plasma P and the substrate W. ..

アンテナ３の一端部である給電端部３ａには、整合回路４１を介して高周波電源４が接続されており、他端部である終端部３ｂは直接接地されている。なお、終端部３ｂは、コンデンサ又はコイル等を介して接地しても良い。 A high-frequency power supply 4 is connected to the feeding end 3a, which is one end of the antenna 3, via a matching circuit 41, and the end 3b, which is the other end, is directly grounded. The terminal portion 3b may be grounded via a capacitor, a coil, or the like.

上記構成によって、高周波電源４から、整合回路４１を介して、アンテナ３に高周波電流ＩＲを流すことができる。高周波の周波数は、例えば、一般的な１３．５６ＭＨｚであるが、これに限られるものではない。 With the above configuration, a high frequency current IR can be passed from the high frequency power supply 4 to the antenna 3 via the matching circuit 41. The high frequency frequency is, for example, 13.56 MHz, which is common, but is not limited to this.

アンテナ３は、内部に冷却液ＣＬが流通する流路を有する中空構造のものである。具体的にアンテナ３は、図３に示すように、少なくとも２つの管状をなす金属製の導体要素３１（以下、「金属パイプ３１」という。）と、互いに隣り合う金属パイプ３１の間に設けられて、それら金属パイプ３１を絶縁する管状の絶縁要素３２（以下、「絶縁パイプ３２」という。）と、互いに隣り合う金属パイプ３１と電気的に直列接続された容量素子であるコンデンサ３３とを備えている。 The antenna 3 has a hollow structure having a flow path through which the coolant CL flows. Specifically, as shown in FIG. 3, the antenna 3 is provided between at least two tubular metal conductor elements 31 (hereinafter referred to as “metal pipe 31”) and metal pipes 31 adjacent to each other. A tubular insulating element 32 (hereinafter referred to as “insulated pipe 32”) that insulates the metal pipes 31 and a capacitor 33 that is a capacitive element electrically connected in series with the metal pipes 31 adjacent to each other are provided. ing.

本実施形態では金属パイプ３１の数は５つであり、絶縁パイプ３２及びコンデンサ３３の数は各４つである。以下の説明において、絶縁パイプ３２及びコンデンサ３３の一方側に配置される金属パイプ３１を「第１の金属パイプ３１Ａ」、他方側に配置される金属パイプを「第２の金属パイプ３１Ｂ」ともいう。なお、アンテナ３は、２つ以上の金属パイプ３１を有する構成であれば良く、そして、絶縁パイプ３２及びコンデンサ３３の数はいずれも金属パイプ３１の数よりも１つ少ない数になる。 In this embodiment, the number of metal pipes 31 is five, and the number of insulating pipes 32 and capacitors 33 is four each. In the following description, the metal pipe 31 arranged on one side of the insulating pipe 32 and the capacitor 33 is also referred to as a “first metal pipe 31A”, and the metal pipe arranged on the other side is also referred to as a “second metal pipe 31B”. .. The antenna 3 may be configured to have two or more metal pipes 31, and the number of the insulating pipes 32 and the capacitors 33 is one less than the number of the metal pipes 31.

なお、冷却液ＣＬは、真空槽２の外部に設けられた循環流路１４によりアンテナ３を流通するものであり、前記循環流路１４には、冷却液ＣＬを一定温度に調整するための熱交換器などの温調機構１４１と、循環流路１４において冷却液ＣＬを循環させるためのポンプなどの循環機構１４２とが設けられている。冷却液ＣＬとしては、電気絶縁の観点から、高抵抗の水が好ましく、例えば純水またはそれに近い水が好ましい。その他、例えばフッ素系不活性液体などの水以外の液冷媒を用いても良い。 The coolant CL circulates through the antenna 3 through a circulation flow path 14 provided outside the vacuum chamber 2, and the circulation flow path 14 has heat for adjusting the coolant CL to a constant temperature. A temperature control mechanism 141 such as an exchanger and a circulation mechanism 142 such as a pump for circulating the coolant CL in the circulation flow path 14 are provided. As the coolant CL, water having high resistance is preferable from the viewpoint of electrical insulation, and for example, pure water or water close to it is preferable. In addition, a liquid refrigerant other than water, such as a fluorine-based inert liquid, may be used.

金属パイプ３１は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３１ｘが形成された直管状をなすものである。そして、金属パイプ３１の少なくとも長手方向一端部の外周部には、雄ねじ部３１ａが形成されている。本実施形態の金属パイプ３１は、雄ねじ部３１ａが形成された端部とそれ以外の部材とを別部品により形成してそれらを接合しているが、単一の部材から形成しても良い。なお、複数の金属パイプ３１を接続する構成との部品の共通化を図るべく、金属パイプ３１の長手方向両端部に雄ねじ部３１ａを形成して互換性を持たせておくことが望ましい。金属パイプ３１の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等である。 The metal pipe 31 has a straight tubular shape in which a linear flow path 31x through which the coolant CL flows is formed. A male screw portion 31a is formed on the outer peripheral portion of at least one end portion in the longitudinal direction of the metal pipe 31. In the metal pipe 31 of the present embodiment, the end portion on which the male screw portion 31a is formed and the other members are formed by separate parts and joined to each other, but the metal pipe 31 may be formed from a single member. It is desirable to form male threaded portions 31a at both ends in the longitudinal direction of the metal pipe 31 so as to have compatibility in order to share the parts with the configuration in which the plurality of metal pipes 31 are connected. The material of the metal pipe 31 is, for example, copper, aluminum, alloys thereof, stainless steel, or the like.

絶縁パイプ３２は、内部に冷却液ＣＬが流れる直線状の流路３２ｘが形成された直管状をなすものである。そして、絶縁パイプ３２の軸方向両端部の側周壁には、金属パイプ３１の雄ねじ部３１ａと螺合して接続される雌ねじ部３２ａが形成されている。また、絶縁パイプ３２の軸方向両端部の側周壁には、雌ねじ部３２ａよりも軸方向中央側に、コンデンサ３３の各電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させるための凹部３２ｂが周方向全体に亘って形成されている。本実施形態の絶縁パイプ３２は、単一の部材から形成しているが、これに限られない。なお、絶縁パイプ３２の材質は、例えば、アルミナ、フッ素樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、エンジニアリングプラスチック（例えばポリフェニンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）など）等である。 The insulating pipe 32 has a straight tubular shape in which a linear flow path 32x through which the coolant CL flows is formed. A female threaded portion 32a that is screwed and connected to the male threaded portion 31a of the metal pipe 31 is formed on the side peripheral walls of both ends in the axial direction of the insulating pipe 32. Further, on the side peripheral walls of both ends in the axial direction of the insulating pipe 32, recesses 32b for fitting the electrodes 33A and 33B of the capacitor 33 are provided on the central side in the axial direction from the female threaded portion 32a over the entire circumferential direction. It is formed. The insulating pipe 32 of the present embodiment is formed from a single member, but is not limited thereto. The material of the insulating pipe 32 is, for example, alumina, fluororesin, polyethylene (PE), engineering plastic (for example, polyphenylene sulfide (PPS), polyetheretherketone (PEEK), etc.) and the like.

コンデンサ３３は、絶縁パイプ３２の内部に設けられており、具体的には、絶縁パイプ３２の冷却液ＣＬが流れる流路３２ｘに設けられている。 The capacitor 33 is provided inside the insulating pipe 32, and specifically, is provided in the flow path 32x through which the coolant CL of the insulating pipe 32 flows.

具体的にコンデンサ３３は、互いに隣り合う金属パイプ３１の一方（第１の金属パイプ３１Ａ）と電気的に接続された第１の電極３３Ａと、互いに隣り合う金属パイプ３１の他方（第２の金属パイプ３１Ｂ）と電気的に接続されるとともに、第１の電極３３Ａに対向して配置された第２の電極３３Ｂとを備えており、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を冷却液ＣＬが満たすように構成されている。つまり、この第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂの間の空間を流れる冷却液ＣＬが、コンデンサ３３を構成する誘電体となる。 Specifically, the capacitor 33 has a first electrode 33A electrically connected to one of the metal pipes 31 adjacent to each other (first metal pipe 31A) and the other of the metal pipes 31 adjacent to each other (second metal). It is electrically connected to the pipe 31B) and has a second electrode 33B arranged so as to face the first electrode 33A, and is provided with a space between the first electrode 33A and the second electrode 33B. Is configured to be filled with the coolant CL. That is, the coolant CL flowing in the space between the first electrode 33A and the second electrode 33B becomes the dielectric constituting the capacitor 33.

各電極３３Ａ、３３Ｂは、概略回転体形状をなすとともに、その中心軸に沿って中央部に主流路３３ｘが形成されている。具体的に各電極３３Ａ、３３Ｂは、金属パイプ３１における絶縁パイプ３２側の端部に電気的に接触するフランジ部３３１と、当該フランジ部３３１から絶縁パイプ３２側に延出した延出部３３２とを有している。本実施形態の各電極３３Ａ、３３Ｂは、フランジ部３３１及び延出部３３２を単一の部材から形成しても良いし、別部品により形成してそれらを接合しても良い。電極３３Ａ、３３Ｂの材質は、例えば、アルミニウム、銅、これらの合金等である。 Each of the electrodes 33A and 33B has a substantially rotating body shape, and a main flow path 33x is formed in the central portion along the central axis thereof. Specifically, the electrodes 33A and 33B have a flange portion 331 that electrically contacts the end portion of the metal pipe 31 on the insulating pipe 32 side, and an extension portion 332 extending from the flange portion 331 to the insulating pipe 32 side. have. In each of the electrodes 33A and 33B of the present embodiment, the flange portion 331 and the extending portion 332 may be formed from a single member, or may be formed by separate parts and joined to each other. The materials of the electrodes 33A and 33B are, for example, aluminum, copper, alloys thereof and the like.

フランジ部３３１は、金属パイプ３１における絶縁パイプ３２側の端部に周方向全体に亘って接触している。具体的には、フランジ部３３１の軸方向端面は、金属パイプ３１の端部に形成された円筒状の接触部３１１の先端面に周方向全体に亘って接触するとともに、金属パイプ３１の接触部３１１の外周に設けられたリング状多面接触子１５を介して金属パイプ３１の端面に電気的に接触する。なお、フランジ部３３１は、それらの何れか一方により、金属パイプ３１に電気的に接触するものであっても良い。 The flange portion 331 is in contact with the end portion of the metal pipe 31 on the insulating pipe 32 side over the entire circumferential direction. Specifically, the axial end surface of the flange portion 331 contacts the tip surface of the cylindrical contact portion 311 formed at the end portion of the metal pipe 31 over the entire circumferential direction, and the contact portion of the metal pipe 31. The end face of the metal pipe 31 is electrically contacted via the ring-shaped multi-faceted contactor 15 provided on the outer periphery of the 311. The flange portion 331 may be in electrical contact with the metal pipe 31 by any one of them.

また、フランジ部３３１には、厚み方向に複数の貫通孔３３１ｈが形成されている。このフランジ部３３１に貫通孔３３１ｈを設けることによって、フランジ部３３１による冷却液ＣＬの流路抵抗を小さくするとともに、絶縁パイプ３２内での冷却液ＣＬの滞留、及び、絶縁パイプ３２内に気泡が溜まることを防ぐことができる。 Further, a plurality of through holes 331h are formed in the flange portion 331 in the thickness direction. By providing the through hole 331h in the flange portion 331, the flow path resistance of the coolant CL by the flange portion 331 is reduced, the coolant CL stays in the insulating pipe 32, and air bubbles are generated in the insulating pipe 32. It can be prevented from accumulating.

延出部３３２は、円筒形状をなすものであり、その内部に主流路３３ｘが形成されている。第１の電極３３Ａの延出部３３２及び第２の電極３３Ｂの延出部３３２は、互いに同軸上に配置されている。つまり、第１の電極３３Ａの延出部３３２の内部に第２の電極３３Ｂの延出部３３２が挿し込まれた状態で設けられている。これにより、第１の電極３３Ａの延出部３３２と第２の電極３３Ｂの延出部３３２との間に、流路方向に沿った円筒状の空間が形成される。 The extending portion 332 has a cylindrical shape, and a main flow path 33x is formed inside the extending portion 332. The extension portion 332 of the first electrode 33A and the extension portion 332 of the second electrode 33B are arranged coaxially with each other. That is, the extension portion 332 of the second electrode 33B is provided in a state of being inserted inside the extension portion 332 of the first electrode 33A. As a result, a cylindrical space along the flow path direction is formed between the extending portion 332 of the first electrode 33A and the extending portion 332 of the second electrode 33B.

このように構成された各電極３３Ａ、３３Ｂは、絶縁パイプ３２の側周壁に形成された凹部３２ｂに嵌合されている。具体的には、絶縁パイプ３２の軸方向一端側に形成された凹部３２ｂに第１の電極３３Ａが嵌合され、絶縁パイプ３２の軸方向他端側に形成された凹部３２ｂに第２の電極３３Ｂが嵌合されている。このように各凹部３２ｂに各電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させることによって、第１の電極３３Ａの延出部３３２及び第２の電極３３Ｂの延出部３３２は、互いに同軸上に配置される。また、各凹部３２ｂの軸方向外側を向く面に各電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１の端面が接触することによって、第１の電極３３Ａの延出部３３２に対する第２の電極３３Ｂの延出部３３２の挿入寸法が規定される。 Each of the electrodes 33A and 33B configured in this way is fitted in the recess 32b formed in the side peripheral wall of the insulating pipe 32. Specifically, the first electrode 33A is fitted into the recess 32b formed on one end side in the axial direction of the insulating pipe 32, and the second electrode is fitted in the recess 32b formed on the other end side in the axial direction of the insulating pipe 32. 33B is fitted. By fitting the electrodes 33A and 33B into the recesses 32b in this way, the extension portion 332 of the first electrode 33A and the extension portion 332 of the second electrode 33B are arranged coaxially with each other. Further, when the end faces of the flange portions 331 of the electrodes 33A and 33B come into contact with the surfaces of the recesses 32b facing outward in the axial direction, the extending portion of the second electrode 33B with respect to the extending portion 332 of the first electrode 33A. The insertion dimension of 332 is specified.

また、絶縁パイプ３２の各凹部３２ｂに各電極３３Ａ、３３Ｂを嵌合させるとともに、当該絶縁パイプ３２の雌ねじ部３２ａに金属パイプ３１の雄ねじ部３１ａを螺合させることによって、金属パイプ３１の接触部３１１の先端面が電極３３Ａ、３３Ｂのフランジ部３３１に接触して各電極３３Ａ、３３Ｂが、絶縁パイプ３２と金属パイプ３１との間に挟まれて固定される。このように本実施形態のアンテナ３は、金属パイプ３１、絶縁パイプ３２、第１の電極３３Ａ及び第２の電極３３Ｂが同軸上に配置された構造となる。なお、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の接続部は、真空及び冷却液ＣＬに対するシール構造を有している。本実施形態のシール構造は、雄ねじ部３１ａの基端部に設けられたパッキン等のシール部材１６により実現されている。なお、管用テーパねじ構造を用いても良い。 Further, the electrodes 33A and 33B are fitted into the recesses 32b of the insulating pipe 32, and the male threaded portion 31a of the metal pipe 31 is screwed into the female threaded portion 32a of the insulating pipe 32 to form the contact portion of the metal pipe 31. The tip surface of 311 comes into contact with the flange portions 331 of the electrodes 33A and 33B, and the electrodes 33A and 33B are sandwiched and fixed between the insulating pipe 32 and the metal pipe 31. As described above, the antenna 3 of the present embodiment has a structure in which the metal pipe 31, the insulating pipe 32, the first electrode 33A, and the second electrode 33B are coaxially arranged. The connection portion between the metal pipe 31 and the insulating pipe 32 has a sealing structure against vacuum and the coolant CL. The seal structure of the present embodiment is realized by a seal member 16 such as a packing provided at the base end portion of the male screw portion 31a. A pipe taper screw structure may be used.

このように、金属パイプ３１及び絶縁パイプ３２の間のシール、及び、金属パイプ３１と各電極３３Ａ、３３Ｂとの電気的接触が、雄ねじ部３１ａ及び雌ねじ部３２ａの締結と共に行われるので、組み立て作業が非常に簡便となる。 As described above, the sealing between the metal pipe 31 and the insulating pipe 32 and the electrical contact between the metal pipe 31 and the electrodes 33A and 33B are performed together with the fastening of the male threaded portion 31a and the female threaded portion 32a, so that the assembly work is performed. Is very convenient.

この構成において、第１の金属パイプ３１Ａから冷却液ＣＬが流れてくると、冷却液ＣＬは、第１の電極３３Ａの主流路３３ｘ及び貫通孔３３１ｈを通じて、第２の電極３３Ｂ側に流れる。第２の電極３３Ｂ側に流れた冷却液ＣＬは、第２の電極３３Ｂの主流路３３ｘ及び貫通孔３３１ｈを通じて第２の金属パイプ３１Ｂに流れる。このとき、第１の電極３３Ａの延出部３３２と第２の電極３３Ｂの延出部３３２との間の円筒状の空間が冷却液ＣＬに満たされて、当該冷却液ＣＬが誘電体となりコンデンサ３３が構成される。 In this configuration, when the coolant CL flows from the first metal pipe 31A, the coolant CL flows to the second electrode 33B side through the main flow path 33x and the through hole 331h of the first electrode 33A. The coolant CL that has flowed to the second electrode 33B side flows to the second metal pipe 31B through the main flow path 33x and the through hole 331h of the second electrode 33B. At this time, the cylindrical space between the extending portion 332 of the first electrode 33A and the extending portion 332 of the second electrode 33B is filled with the coolant CL, and the coolant CL becomes a dielectric and a capacitor. 33 is configured.

＜成膜装置の効果＞
このように構成した本実施形態の成膜装置１００によれば、絶縁パイプ３２を介して互いに隣り合う金属パイプ３１にコンデンサ３３を電気的に直列接続しているので、アンテナ３の合成リアクタンスは、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを引いた形になるので、アンテナ３のインピーダンスを低減させることができる。その結果、アンテナ３を長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができ、アンテナ３に高周波電流が流れやすくなり、誘導結合型のプラズマＰを効率良く発生させることができる。 <Effect of film forming equipment>
According to the film forming apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, since the capacitors 33 are electrically connected in series to the metal pipes 31 adjacent to each other via the insulating pipe 32, the combined reactance of the antenna 3 is determined. Simply put, the impedance of the antenna 3 can be reduced because the reactance is inductive reactance minus the capacitive reactance. As a result, even when the antenna 3 is lengthened, the increase in the impedance can be suppressed, the high frequency current easily flows through the antenna 3, and the inductively coupled plasma P can be efficiently generated.

＜成膜方法＞
次に、本実施形態に係る成膜方法を説明する。なお、本実施形態に係る成膜方法には、前記成膜装置１００が使用される。 <Film formation method>
Next, the film forming method according to this embodiment will be described. The film forming apparatus 100 is used in the film forming method according to the present embodiment.

詳述すると、先ず、真空槽２内を真空排気した後、アンテナ３に対して高周波電力を印加する。これにより、真空槽２内には、誘電結合型のプラズマＰが発生する。また、基板ホルダ８をヒータ８１で加熱し、当該基板ホルダ８に保持された基板Ｗを加熱する。この状態において、真空槽２内にガス導入口２１からＳｉＨ_４ガスを導入し、基板Ｗ上にアモルファス構造を有する低水素濃度のシリコン膜を成膜する。 More specifically, first, after vacuum exhausting the inside of the vacuum chamber 2, high frequency power is applied to the antenna 3. As a result, inductively coupled plasma P is generated in the vacuum chamber 2. Further, the substrate holder 8 is heated by the heater 81 to heat the substrate W held by the substrate holder 8. In this state, _SiH4 gas is introduced into the vacuum chamber 2 from the gas introduction port 21 to form a low hydrogen concentration silicon film having an amorphous structure on the substrate W.

真空槽２内は、５ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下の圧力に減圧することが好ましい。なお、真空槽２内の圧力が、５ｍＴｏｒｒより低くなると、プラズマの維持が難しく、１０ｍＴｏｒｒより高くなると、平均自由工程が短くなり粒子が得るエネルギーが小さくなるため、充分な分解能力が得られなくなる。 It is preferable to reduce the pressure in the vacuum chamber 2 to a pressure of 5 mTorr or more and 10 mTorr or less. If the pressure in the vacuum chamber 2 is lower than 5 mTorr, it is difficult to maintain the plasma, and if it is higher than 10 mTorr, the mean free path is shortened and the energy obtained by the particles is reduced, so that sufficient decomposition ability cannot be obtained.

アンテナ４に印加する電力のパワー密度は、１．１Ｗ／ｃｍ^２以上１．９Ｗ／ｃｍ^２以下であることが好ましい。ここで、パワー密度は、アンテナ３に印加する電力を、真空槽２の内部空間を基板Ｗと平行に横切るように切断した断面積によって除した値である。より具体的には、断面積は、真空槽２の基板Ｗとアンテナ３との間の内部空間を基板Ｗと平行に横切るように切断した断面積である。 The power density of the electric power applied to the antenna 4 is preferably 1.1 W / cm ² or more and 1.9 W / cm ² or less. Here, the power density is a value obtained by dividing the electric power applied to the antenna 3 by the cross-sectional area cut so as to cross the internal space of the vacuum chamber 2 in parallel with the substrate W. More specifically, the cross-sectional area is a cross-sectional area cut so as to cross the internal space between the substrate W of the vacuum chamber 2 and the antenna 3 in parallel with the substrate W.

基板Ｗは、２５０℃以上３００℃以下に加熱することが好ましい。なお、基板Ｗの温度が２５０℃より低くなると、成膜中のシリコン膜に生じる水素脱離反応が過少となり、成膜されるシリコン膜の水素濃度が高くなる傾向がある。一方、基板Ｗの温度が３００℃より高くなると、ポリイミド等の材料からなる耐熱温度の低い基板が使用できなくなる。 The substrate W is preferably heated to 250 ° C. or higher and 300 ° C. or lower. When the temperature of the substrate W is lower than 250 ° C., the hydrogen desorption reaction that occurs in the silicon film during film formation tends to be too small, and the hydrogen concentration of the silicon film to be filmed tends to be high. On the other hand, when the temperature of the substrate W is higher than 300 ° C., a substrate made of a material such as polyimide and having a low heat resistant temperature cannot be used.

また、真空槽２内に導入するＳｉＨ_４ガスは、面積当たりのＳｉＨ_４流量（ガス密度）が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以下で導入することが好ましい。 Further, the SiH ₄ gas to be introduced into the vacuum chamber 2 is preferably introduced at a SiH ₄ flow rate (gas density) per area of 0.003 sccm / cm ² or more and 0.016 sccm / cm ² or less.

＜実施例及び比較例＞
本実施形態に係る成膜方法の実施例１～５（ｅｘ１～ｅｘ５）及び比較例１～６（ｃｅｘ１～ｃｅｘ６）を説明する。なお、各実施例及び各比較例では、前記成膜装置１００を使用した。そして、ＳｉＨ_４ガスとして、ＳｉＨ_４濃度が９９、９９９５％のものを使用し、基板Ｗとして、ガラス基板を使用し、基板Ｗを３００℃に加熱した。 <Examples and comparative examples>
Examples 1 to 5 (ex1 to ex5) and Comparative Examples 1 to 6 (cex1 to cex6) of the film forming method according to this embodiment will be described. In each Example and each Comparative Example, the film forming apparatus 100 was used. Then, a SiH ₄ gas having a SiH ₄ concentration of 99,9995% was used, and a glass substrate was used as the substrate W, and the substrate W was heated to 300 ° C.

また、各実施例及び各比較例で得られたシリコン膜は、フーリエ変換赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）を使用し、その膜中の水素濃度比〔％〕を測定した。 Further, for the silicon film obtained in each Example and each Comparative Example, a Fourier transform infrared spectrophotometer (FTIR) was used to measure the hydrogen concentration ratio [%] in the film.

図４は、各実施例及び各比較例における各成膜条件を示しており、各実施例及び各比較例を〇印にて示している。そして、図４において、横軸は、真空槽２内に導入される面積当たりのＳｉＨ_４流量〔ｓｃｃｍ／ｃｍ^２〕を示し、縦軸は、アンテナ３に印加する電力のパワー密度〔Ｗ／ｃｍ^２〕を示し、各実施例及び各比較例を示す○印内の模様は、真空槽２内の圧力〔ｍＴｏｒｒ〕を示している。また、図４において、各実施例及び各比較例を示す○印の大きさは、その実施例又は比較例で得られたシリコン膜の水素濃度比〔％〕の高さを示しており、その水素濃度比の具体的数値を左側に示している。図５は、図４に示す各実施例及び各比較例における各成膜条件、及び、水素濃度比の具体的数値を示した表である。 FIG. 4 shows each film forming condition in each Example and each Comparative Example, and each Example and each Comparative Example are indicated by ◯. In FIG. 4, the horizontal axis represents the SiH ₄ flow rate [sccm / cm ² ] per area introduced into the vacuum chamber 2, and the vertical axis represents the power density [W / cm] of the power applied to the antenna 3. ² ] is shown, and the patterns in the circles showing each example and each comparative example indicate the pressure [mTorr] in the vacuum chamber 2. Further, in FIG. 4, the size of the circle mark indicating each Example and each Comparative Example indicates the height of the hydrogen concentration ratio [%] of the silicon film obtained in the Example or the Comparative Example. Specific numerical values of the hydrogen concentration ratio are shown on the left side. FIG. 5 is a table showing specific numerical values of the film forming conditions and the hydrogen concentration ratio in each of the examples and comparative examples shown in FIG.

なお、各実施例は、各成膜条件が前記成膜方法で説明した数値範囲に納まっている。一方、各比較例は、各成膜条件のうちで一以上の条件が前記成膜方法で説明した数値範囲に納まっていない。 In each embodiment, the film forming conditions are within the numerical range described in the film forming method. On the other hand, in each comparative example, one or more of the film forming conditions are not within the numerical range described in the film forming method.

図４及び図５から分かるように、各実施例で得られたシリコン膜は、いずれも水素濃度比が５．０％以下となっており、低水素濃度になっていることが分かる。一方、各比較例で得られたシリコン膜は、いずれも水素濃度比が５．０％よりも高くなっており、低水素濃度になっていないことが分かる。 As can be seen from FIGS. 4 and 5, the silicon films obtained in each of the examples have a hydrogen concentration ratio of 5.0% or less, indicating that the hydrogen concentration is low. On the other hand, in each of the silicon films obtained in each comparative example, the hydrogen concentration ratio was higher than 5.0%, indicating that the hydrogen concentration was not low.

１００成膜装置
Ｗ基板
Ｐプラズマ
２真空槽
３アンテナ
３１金属パイプ（導体要素）
３２絶縁パイプ（絶縁要素）
３３コンデンサ
３３Ａ第１の電極
３３Ｂ第２の電極
ＣＬ冷却液 100 Film forming equipment W Substrate P Plasma 2 Vacuum tank 3 Antenna 31 Metal pipe (conductor element)
32 Insulated pipe (insulated element)
33 Capacitor 33A First electrode 33B Second electrode CL Coolant

Claims

真空槽内に設置された基板上にプラズマを用いてアモルファス構造を有するシリコン膜を成膜する成膜方法であって、
前記真空槽内を５ｍＴｏｒｒ以上１０ｍＴｏｒｒ以下の圧力に保持し、
前記真空槽内に設置されたアンテナに対し、パワー密度が１．１Ｗ／ｃｍ^２以上１．９Ｗ／ｃｍ^２以下の高周波電力を印加して、当該真空槽内に誘電結合型のプラズマを発生させ、
前記真空槽内にＳｉＨ_４ガスを導入して、前記基板上にアモルファス構造を有するシリコン膜を成膜する、成膜方法。 It is a film forming method for forming a silicon film having an amorphous structure on a substrate installed in a vacuum chamber using plasma.
The inside of the vacuum chamber is held at a pressure of 5 mTorr or more and 10 mTorr or less.
High-frequency power with a power density of 1.1 W / cm ² or more and 1.9 W / cm ² or less is applied to the antenna installed in the vacuum chamber to generate inductively coupled plasma in the vacuum chamber. ,
A film forming method in which SiH ₄ gas is introduced into the vacuum chamber to form a silicon film having an amorphous structure on the substrate.

前記基板の温度を２５０℃以上３００℃以下に保った状態で、前記アンテナに対して高周波電力を印加する請求項１記載の成膜方法。 The film forming method according to claim 1, wherein high frequency power is applied to the antenna while the temperature of the substrate is maintained at 250 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.

前記真空槽内にＳｉＨ_４ガスを、面積当たりのＳｉＨ_４流量が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ^２以下になるように導入する請求項１又は２のいずれかに記載の成膜方法。 The film formation according to claim 1 or 2, wherein SiH ₄ gas is introduced into the vacuum chamber so that the SiH ₄ flow rate per area is 0.003 sccm / cm ² or more and 0.016 sccm / cm ² or less. Method.

前記アンテナが、内部に冷却液が流通する流路を有するものであり、少なくとも２つの管状をなす導体要素と、互いに隣り合う前記導体要素の間に設けられて、それら導体要素を絶縁する管状をなす絶縁要素と、前記流路に設けられて、互いに隣り合う前記導体要素と電気的に直列接続された容量素子とを有し、
前記容量素子は、互いに隣り合う前記導体要素の一方と電気的に接続された第１の電極と、互いに隣り合う前記導体要素の他方と電気的に接続されるとともに、前記第１の電極に対向して配置された第２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極の間の空間を満たす誘電体とからなり、
前記冷却液を前記誘電体として用いる、請求項１乃至３のいずれかに記載の成膜方法。 The antenna has a flow path through which coolant flows, and is provided between at least two tubular conductor elements and the conductor elements adjacent to each other to insulate the conductor elements. It has an insulating element to be formed and a capacitive element provided in the flow path and electrically connected in series with the conductor element adjacent to each other.
The capacitive element is electrically connected to a first electrode electrically connected to one of the conductor elements adjacent to each other and to the other of the conductor elements adjacent to each other, and faces the first electrode. It is composed of a second electrode arranged therein and a dielectric material that fills the space between the first electrode and the second electrode.
The film forming method according to any one of claims 1 to 3, wherein the coolant is used as the dielectric.