TWI738306B - 成膜裝置以及成膜方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種成膜裝置以及成膜方法，其可低成本且高效率地形成氫化矽膜。所述成膜裝置包括：搬送部（30），具有循環搬送工件（10）的旋轉台（31）；成膜處理部（40），具有包含矽材料的靶（42）、及對被導入靶（42）與旋轉台（31）之間的濺射氣體（G1）進行電漿化的電漿產生器，通過濺射而在工件（10）形成矽膜；以及氫化處理部（50），具有導入含有氫氣的製程氣體（G2）的製程氣體導入部（58）、及對製程氣體（G2）進行電漿化的電漿產生器，對已形成在工件（10）的矽膜進行氫化，搬送部（30）以使工件（10）交替地穿過成膜處理部（40）與氫化處理部（50）的方式進行搬送。

Description

成膜裝置以及成膜方法

本發明是關於一種成膜裝置以及成膜方法。

用於光學膜等的矽（Si）膜若在膜中的矽原子中存在懸鍵（dangling bond），則電性變得不穩定，光學性質變得不穩定，因此必須通過使氫（H）原子與懸鍵進行鍵結來變成穩定的狀態，由此變成經氫封端的Si-H膜（以下，稱為氫化矽膜）。作為形成矽膜的成膜裝置，有通過濺射來使矽的粒子堆積在基板上的裝置。通過濺射來堆積的矽為非晶質（非晶），與結晶質的矽相比存在許多懸鍵，但可通過進行氫封端來使其穩定化。

在此種成膜裝置中，在作為密閉容器的腔室內，將基板支撐固定在與矽材料的靶相向的位置。而且，將添加有氫氣的濺射氣體導入腔室內，對靶施加高頻電力，由此使濺射氣體電漿化。通過由電漿產生的活性種，而將矽粒子從靶中打出並堆積在基板上。此時，矽原子的懸鍵與濺射氣體中所含有的氫原子進行鍵結，由此進行氫封端。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開平07-90570號公報

[發明所要解決的問題] 在如以上那樣進行成膜並進行氫封端的情況下，矽與氫的鍵結的效率不佳。因此，必須提高濺射氣體中的氫氣的比例（氫濃度）。但是，若提高氫濃度，則高濃度的氫因與存在於成膜裝置內部的氧的反應或熱而***的可能性變高。因此，在提高使用的氫濃度的情況下，將建築物或裝置設為防爆規格來確保安全性。其結果，設備的成本變高。另外，即便利用含有氫氣的濺射氣體在腔室內進行成膜，雖然容易對形成在基板的矽膜的表層的部分的矽原子進行氫封端，但氫原子也難以到達矽膜的內部，膜內部的矽原子容易殘存懸鍵。即，難以高效率地對也包含矽膜的內部的整體進行氫封端。

本發明是為了解決如上所述的問題而提出，其目的在於提供一種可低成本且高效率地形成氫化矽膜的成膜裝置以及成膜方法。 [解決問題的技術手段]

為了實現所述目的，本發明的成膜裝置包括：搬送部，具有循環搬送工件的旋轉台；成膜處理部，具有包含矽材料的靶、及對被導入所述靶與所述旋轉台之間的濺射氣體進行電漿化的電漿產生器，通過濺射而在所述工件形成矽膜；以及氫化處理部，具有導入含有氫氣的製程氣體的製程氣體導入部、及對所述製程氣體進行電漿化的電漿產生器，對已形成在所述工件的所述矽膜進行氫化，所述搬送部以使所述工件交替地穿過所述成膜處理部與所述氫化處理部的方式進行搬送。

另外，本發明的成膜方法包括：循環搬送步驟，具有旋轉台的搬送部循環搬送工件；成膜步驟，具有靶及電漿產生器的成膜處理部通過濺射而在所述工件形成矽膜，所述靶包含矽材料，所述電漿產生器對被導入所述靶與所述旋轉台之間的濺射氣體進行電漿化；以及氫化步驟，具有製程氣體導入部及電漿產生器的氫化處理部對已形成在所述工件的矽膜進行氫化，所述製程氣體導入部導入含有氫氣的製程氣體，所述電漿產生器對所述製程氣體進行電漿化，所述搬送部以使所述工件交替地穿過所述成膜處理部與所述氫化處理部的方式進行搬送。 [發明的效果]

根據本發明，可低成本且高效率地形成氫化矽膜。

一邊參照圖式，一邊對本發明的成膜裝置的實施方式進行詳細說明。 [概要] 圖1中所示的成膜裝置100是通過濺射而在工件10上形成氫化矽膜的裝置。工件10例如為石英、玻璃等具有透光性的基板，成膜裝置100在工件10的表面形成經氫封端的矽（Si-H）膜。另外，所形成的矽膜為非晶質，即非晶矽膜，構成膜的矽原子具有懸鍵。另外，在本說明書中，「氫化」與「氫封端」的意思相同。因此，在以下的說明中，氫化處理是指進行氫封端的處理。

成膜裝置100具有腔室20、搬送部30、成膜處理部40、氫化處理部50、負載鎖定（load-lock）部60及控制裝置70。腔室20是可使內部變成真空的容器。腔室20為圓柱形狀，其內部由分隔部22劃分，被呈扇狀地分割成多個區域。在一個區域配置成膜處理部40，在另一個區域配置氫化處理部50，進而在另一個區域配置負載鎖定部60。即，在腔室20內，將成膜處理部40、氫化處理部50、負載鎖定部60配置在不同的區域。

成膜處理部40與氫化處理部50各配置在一個區域中。工件10在腔室20內沿著圓周方向旋轉幾圈，由此交替地巡迴並穿過成膜處理部40與氫化處理部50，在工件10上交替地重複矽膜的形成與矽膜的氫化，所期望的厚度的氫化矽膜成長。另外，在提升氫濃度的情況下，也可以針對成膜處理部40配置兩個以上的氫化處理部50。即，也可以將氫化處理部50配置在兩個以上的區域中。即便配置兩個以上的氫化處理部50，只要如成膜→氫化處理→氫化處理→成膜……這樣，在氫化處理與成膜處理之間不包含成膜處理或氫化處理以外的處理，則也包含在「交替地穿過成膜處理部與氫化處理部」這一形態中。

如圖2所示，腔室20由圓盤狀的頂部20a、圓盤狀的內底面20b、及環狀的內周面20c包圍來形成。分隔部22是從圓柱形狀的中心呈放射狀地配設的方形的壁板，從頂部20a朝內底面20b延長，未到達內底面20b。即，在內底面20b側確保圓柱狀的空間。

在所述圓柱狀的空間內配置有搬送工件10的旋轉台31。分隔部22的下端空開載置在搬送部30的工件10穿過的間隙，與旋轉台31中的工件10的載置面相向。通過所述分隔部22，而在成膜處理部40及氫化處理部50中劃分進行工件10的處理的處理空間41、處理空間59。即，成膜處理部40、氫化處理部50分別具有比腔室20小、相互分離的處理空間41、處理空間59。由此，可抑制成膜處理部40的濺射氣體G1及氫化處理部50的製程氣體G2朝腔室20內擴散。

另外，如後述那樣，在成膜處理部40及氫化處理部50中，在處理空間41、處理空間59內生成電漿，但只要調整被劃分成比腔室20小的空間的處理空間內的壓力即可，因此可容易地進行壓力調整，可使電漿的放電穩定化。因此，只要可獲得所述效果，則在俯視時，只要至少具有夾著成膜處理部40的兩個分隔部22、夾著氫化處理部50的兩個分隔部22即可。

另外，在腔室20設置有排氣口21。在排氣口21連接有排氣部80。排氣部80具有配管及未圖示的泵、閥等。通過經由排氣口21的利用排氣部80的排氣，可對腔室20內進行減壓來變成真空。

搬送部30具有旋轉台31、馬達32及保持部33，沿著作為圓周的軌跡的搬送路徑L循環搬送工件10。旋轉台31具有圓盤形狀，以不與內周面20c接觸的程度大幅度擴展。馬達32將旋轉台31的圓中心作為旋轉軸，以規定的旋轉速度連續地旋轉。保持部33是在旋轉台31的上表面配設在圓周等配位置的槽、孔、突起、治具、固定器等，利用機械式夾頭、黏著夾頭來保持載置有工件10的托盤34。工件10例如呈矩陣狀的排列配置在托盤34上，在旋轉台31上，以60°間隔配設六個保持部33。即，成膜裝置100可對由多個保持部33保持的多個工件10一併進行成膜，因此生產性非常高。

成膜處理部40生成電漿，使包含矽材料的靶42暴露在所述電漿中。由此，成膜處理部40使通過使電漿中所含有的離子衝撞矽材料而被打出的矽粒子堆積在工件10上來進行成膜。如圖2所示，所述成膜處理部40包括：包含靶42、支撐板43及電極44的濺射源；以及包含電源部46與濺射氣體導入部49的電漿產生器。

靶42是包含堆積在工件10上來變成膜的成膜材料的板狀構件。本實施方式的成膜材料是矽材料，靶42成為堆積在工件10上的矽粒子的供給源。即，靶42包含矽材料。「包含矽材料的靶」只要是可供給矽粒子的濺射靶，則即便是矽合金靶等包含矽以外的材料的靶，也被容許。

靶42在載置在旋轉台31的工件10的搬送路徑L上分離來設置。靶42以其表面與載置在旋轉台31的工件10相向的方式，保持在腔室20的頂部20a。例如設置三個靶42。三個靶42設置在俯視時排列於三角形的頂點上的位置。

支撐板43是保持靶42的支撐構件。所述支撐板43個別地保持各靶42。電極44是用於從腔室20的外部朝各靶42個別地施加電力的導電性的構件，且與靶42電連接。可個別地改變施加至各靶42的電力。此外，在濺射源中，視需要而適宜包括磁鐵、冷卻機構等。

電源部46例如為施加高電壓的直流（Direct Current，DC）電源，且與電極44電連接。電源部46經由電極44而對靶42施加電力。另外，旋轉台31的電位與接地的腔室20相同，通過對靶42側施加高電壓而產生電位差。為了進行高頻濺射，也可以將電源部46設為射頻（Radio Frequency，RF）電源。

濺射氣體導入部49如圖2所示，將濺射氣體G1導入腔室20中。濺射氣體導入部49具有濺射氣體G1的供給源90、配管48、及氣體導入口47。配管48與濺射氣體G1的供給源90連接，氣密地貫穿腔室20後朝腔室20的內部延長，其端部作為氣體導入口47而開口。

氣體導入口47在旋轉台31與靶42之間開口，將成膜用的濺射氣體G1導入形成在旋轉台31與靶42之間的處理空間41內。作為濺射氣體G1，可採用稀有氣體，適宜的是氬（Ar）氣等。另外，在本實施方式的濺射氣體G1中添加有氫氣。濺射氣體G1中的氫濃度例如為3%以下的低濃度。另外，所謂濺射氣體G1中的氫濃度，是指濺射氣體G1（稀有氣體＋氫氣）中的氫氣的比例（重量百分比）。

濺射氣體G1的供給源90控制濺射氣體G1中的稀有氣體與氫氣的導入分壓來將濺射氣體G1供給至腔室20內。具體而言，供給源90包括：稀有氣體供給部91、氫氣供給部92、及將稀有氣體與氫氣混合的混合器93A。稀有氣體供給部91包括：收納有稀有氣體的儲氣瓶910、導入稀有氣體的配管911A、調整稀有氣體的流量的流量控制計（品質流量控制器（mass flow controller，MFC））912A。氫氣供給部92包括：收納有氫氣的儲氣瓶920、導入氫氣的配管921A、調整氫氣的流量的流量控制計（MFC）922A。混合器93A將通過流量控制計912A、流量控制計922A而調節成規定的流量的稀有氣體與氫氣混合。在混合器93A中得到混合的稀有氣體與氫氣的混合氣體作為濺射氣體G1而從氣體導入口47被供給至腔室20的內部。

在此種成膜處理部40中，若從濺射氣體導入部49導入濺射氣體G1，電源部46經由電極44而對靶42施加高電壓，則已被導入形成在旋轉台31與靶42之間的處理空間41的濺射氣體G1電漿化，產生離子等活性種。電漿中的離子與包含矽材料的靶42衝撞而將矽粒子打出。

另外，由旋轉台31循環搬送的工件10穿過所述處理空間41。已被打出的矽粒子在工件10穿過處理空間41時堆積在工件10上，而在工件10上形成矽膜的薄膜。工件10由旋轉台31循環搬送，重複穿過所述處理空間41，由此進行成膜處理。

所述矽膜的膜厚取決於氫化處理部50的固定時間內的氫化量，即氫化率，但例如可為1原子級～2原子級（0.5 nm以下）左右的膜厚。即，每當工件10穿過處理空間41時，矽粒子每次層疊1原子級或2原子級的膜厚，由此形成矽膜。如此變成矽膜的矽原子的大部分具有懸鍵，是存在不成對電子的不穩定的狀態。但是，通過濺射氣體G1中所含有的氫氣電漿化而產生化學種（原子/分子、離子、自由基、激發原子/激發分子等）。所述化學種中所含有的氫原子與一部分的矽原子的懸鍵進行鍵結（進行氫封端）。但是，濺射氣體G1中所含有的氫氣為低濃度，所生成的化學種的量變得比較少，並且從電漿移動至工件10之前的矽原子劇烈地運動，因此鍵結的效率低。

氫化處理部50在導入有含有氫氣的製程氣體G2的處理空間59內生成感應耦合電漿。即，氫化處理部50對氫氣進行電漿化來產生化學種。已產生的化學種中所含有的氫原子衝撞通過成膜處理部40而形成在工件10上的矽膜來與矽原子進行鍵結。由此，氫化處理部50形成作為化合物膜的氫化矽膜。如此，氫化處理部50是使用電漿對工件10上的矽膜的矽原子進行氫封端的電漿處理部。如圖2所示，所述氫化處理部50具有電漿產生器，所述電漿產生器包含筒狀體51、窗構件52、天線53、RF電源54、匹配箱55及製程氣體導入部58。

筒狀體51是覆蓋處理空間59的周圍的構件。如圖2所示，筒狀體51是水平剖面為圓角長方形的筒，具有開口。筒狀體51以其開口分離地朝向旋轉台31側的方式，嵌入腔室20的頂部20a，並朝腔室20的內部空間突出。將所述筒狀體51設為與旋轉台31相同的材質。窗構件52是與筒狀體51的水平剖面大致相似形狀的石英等電介質的平板。所述窗構件52以堵塞筒狀體51的開口的方式設置，將腔室20內的被導入含有氫氣的製程氣體G2的處理空間59與筒狀體51的內部隔開。

處理空間59在氫化處理部50中，形成在旋轉台31與筒狀體51的內部之間。由旋轉台31循環搬送的工件10重複穿過所述處理空間59，由此進行氫化處理。另外，窗構件52也可以是氧化鋁等電介質，也可以是矽等半導體。

天線53是捲繞成線圈狀的導電體，配置在通過窗構件52而與腔室20內的處理空間59分離的筒狀體51內部空間，通過流動交流電流而產生電場。天線53理想的是配置在窗構件52的附近，以使從天線53產生的電場經由窗構件52而有效率地導入處理空間59。天線53與施加高頻電壓的RF電源54連接。在RF電源54的輸出側串聯連接有作為匹配電路的匹配箱55。匹配箱55使輸入側及輸出側的阻抗匹配，由此使電漿的放電穩定化。

製程氣體導入部58如圖2所示，將含有氫氣的製程氣體G2導入處理空間59。製程氣體導入部58具有製程氣體G2的供給源90與配管57、氣體導入口56。配管57與製程氣體G2的供給源90連接，氣密地密封並貫穿腔室20後朝腔室20的內部延長，其端部作為氣體導入口56而開口。

氣體導入口56朝窗構件52與旋轉台31之間的處理空間59開口，導入製程氣體G2。作為製程氣體G2，可採用稀有氣體，適宜的是氬氣等。另外，在本實施方式的製程氣體G2中添加有氫氣。製程氣體G2中的氫濃度例如為3%以下的低濃度。即，製程氣體G2可使用與濺射氣體G1相同的氣體。另外，所謂製程氣體G2中的氫濃度，是指製程氣體G2（稀有氣體＋氫氣）中的氫氣的比例（重量百分比）。

製程氣體G2的供給源90控制製程氣體G2中的稀有氣體與氫氣的導入分壓來將製程氣體G2供給至處理空間59。具體而言，供給源90包括：稀有氣體供給部91、氫氣供給部92、及將稀有氣體與氫氣混合的混合器93B。稀有氣體供給部91包括：收納有稀有氣體的儲氣瓶910、導入稀有氣體的配管911B、調整稀有氣體的流量的流量控制計（MFC）912B。氫氣供給部92包括：收納有氫氣的儲氣瓶920、導入氫氣的配管921B、調整氫氣的流量的流量控制計（MFC）922B。儲氣瓶910、儲氣瓶920是與濺射氣體G1的供給源90共用的儲氣瓶。混合器93B將通過流量控制計912B、流量控制計922B而調節成規定的流量的稀有氣體與氫氣混合。在混合器中得到混合的稀有氣體與氫氣的混合氣體作為製程氣體G2而從氣體導入口56被供給至處理空間59的內部。

在此種氫化處理部50中，從RF電源54朝天線53施加高頻電壓。由此，在天線53中流動高頻電流，通過電磁感應而產生電場。電場經由窗構件52而在處理空間59內產生，在製程氣體G2中產生感應耦合電漿。此時，產生含有氫原子的氫的化學種，並衝撞工件10上的矽膜，由此氫原子與矽原子的懸鍵進行鍵結。其結果，對工件10上的矽膜進行氫封端，形成穩定的氫化矽膜作為化合物膜。此處，堆積在工件10上的矽原子無隨機的劇烈的運動而留在工件10上，因此即便製程氣體G2的氫為低濃度，也容易與懸鍵進行鍵結，可進行效率良好的氫封端。

負載鎖定部60是如下的裝置：在維持腔室20的真空的狀態下，利用未圖示的搬送部件將搭載有未處理的工件10的托盤34從外部搬入腔室20內，並將搭載有處理完的工件10的托盤34朝腔室20的外部搬出。所述負載鎖定部60可應用眾所周知的結構者，因此省略說明。

控制裝置70控制排氣部80、濺射氣體導入部49、製程氣體導入部58、電源部46、RF電源54、搬送部30等構成成膜裝置100的各種元件。所述控制裝置70是包含可程式設計邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）或中央處理器（Central Processing Unit，CPU）的處理裝置，存儲有記述控制內容的程式。作為具體進行控制的內容，可列舉：成膜裝置100的初期排氣壓力、對於靶42及天線53的施加電力、濺射氣體G1及製程氣體G2的流量、導入時間及排氣時間、成膜時間、馬達32的旋轉速度等。另外，控制裝置70可應對多種多樣的成膜規格。

[運行] 繼而，對由控制裝置70所控制的成膜裝置100的整體運行進行說明。另外，利用成膜裝置100按以下所示的順序進行成膜的成膜方法、成膜裝置100的控制方法也是本發明的一形態。圖3是利用本實施方式的成膜裝置100的處理的流程圖。首先，利用搬送部件，將搭載有工件10的托盤34從負載鎖定部60依次搬入腔室20內（步驟S01）。在步驟S01中，旋轉台31使空的保持部33依次移動至從負載鎖定部60搬入托盤34的部位。保持部33分別個別地保持由搬送部件所搬入的托盤34。如此，將搭載有形成氫化矽膜的工件10的托盤34全部載置在旋轉台31上。

腔室20內通過排氣部80來從排氣口21排氣而經常得到減壓。若腔室20內被減壓至規定的壓力為止（步驟S02），則載置有工件10的旋轉台31進行旋轉，並達到規定的旋轉速度（步驟S03）。

若達到規定的旋轉速度，則首先通過成膜處理部40而在工件10上形成矽膜（步驟S04）。即，濺射氣體導入部49經由氣體導入口47來供給濺射氣體G1。濺射氣體G1被供給至包含矽材料的靶42的周圍。電源部46對靶42施加電壓。由此，使濺射氣體G1電漿化。由電漿所產生的離子衝撞靶42而將矽的粒子打出。

當穿過成膜處理部40時，在未處理的工件10（圖4（A））形成矽粒子堆積在表面的薄膜12（圖4（B））。在本實施方式中，每穿過成膜處理部40一次，均能夠以膜厚為0.5 nm以下，即可含有1個～2個矽原子的程度進行堆積。另外，若濺射氣體G1電漿化，則從濺射氣體G1中的氫氣產生氫的化學種，其中所含有的氫原子與一部分的矽原子的懸鍵進行鍵結，由此進行氫封端。但是，成膜時的氫封端限於微小的量。

如此，通過旋轉台31的旋轉而穿過成膜處理部40，並形成有薄膜12的工件10穿過氫化處理部50，在此過程中對薄膜12的矽原子進行氫封端（步驟S05）。即，製程氣體導入部58經由氣體導入口56來供給含有氫氣的製程氣體G2。含有氫氣的製程氣體G2被供給至由窗構件52與旋轉台31夾著的處理空間59。RF電源54對天線53施加高頻電壓。通過高頻電壓的施加而流動高頻電流的天線53所產生的電場經由窗構件52而在處理空間59內產生。而且，通過所述電場，激發已被供給至所述空間內的含有氫氣的製程氣體G2來產生電漿。進而，由電漿所產生的氫的化學種中所含有的氫原子在工件10上衝撞薄膜12，由此與矽原子的懸鍵進行鍵結，而將薄膜12轉換成氫化矽膜11（圖4（C））。

如此，在步驟S04、步驟S05中，通過工件10穿過正在運轉的成膜處理部40的處理空間41來進行成膜處理，通過工件10穿過正在運轉的氫化處理部50的處理空間59來進行氫化處理。另外，將「正在運轉」的意思設為與在各處理部的處理空間41、處理空間59中正在進行產生電漿的電漿生成運行的意思相同。

氫化處理部50的運轉，換言之，電漿生成運行（利用製程氣體導入部58的製程氣體G2的導入、及利用RF電源54的對於天線53的電壓施加）只要在由成膜處理部40進行了最初的成膜的工件10到達氫化處理部50之前的期間內開始即可。若即便對進行成膜之前的工件10的表面進行氫化處理也無問題，則也可以使成膜處理部40的運轉，換言之，成膜處理部40的電漿生成運行（利用濺射氣體導入部49的濺射氣體G1的導入、及利用電源部46的對於靶42的電壓施加）與氫化處理部50的電漿生成運行同時開始，也可以在成膜處理部40的電漿生成運行開始之前使氫化處理部50的電漿生成運行開始。

旋轉台31在規定的厚度的氫化矽膜11形成在工件10上之前，即在通過模擬或實驗等而事先獲得的規定的時間經過之前（步驟S06，否（No）），持續旋轉。換言之，在形成規定的厚度的氫化矽膜11之前的期間，工件10循環地持續穿過成膜處理部40與氫化處理部50，交替地重複使矽的粒子堆積在工件10上的成膜處理（步驟S04）、及已堆積的矽粒子的氫化處理（步驟S05）（圖4的（D）～圖4的（I））。

若規定的時間經過（步驟S06，是（Yes）），則首先使成膜處理部40的運轉停止（步驟S07）。具體而言，停止利用濺射氣體導入部49的濺射氣體G1的導入，停止利用電源部46的對於靶42的電壓施加。其次，使氫化處理部50的運轉停止（步驟S08）。具體而言，停止利用製程氣體導入部58的製程氣體G2的導入，停止利用RF電源54的對於天線53的高頻電力的供給。然後，使旋轉台31的旋轉停止，從負載鎖定部60中排出載置有工件10的托盤34（步驟S09）。

在步驟S07及步驟S08中，進行成膜處理部40與氫化處理部50的運轉停止，使一連串的成膜處理結束。

以不會在進行成膜處理後，不進行氫化處理而結束一連串的成膜處理的方式，控制成膜處理部40、氫化處理部50、搬送部30的各元件。換言之，以成膜處理與氫化處理之中，最後進行氫化處理來結束一連串的氫化矽的成膜處理的方式，控制各元件。在本實施方式中，在穿過了成膜處理部40的工件10穿過氫化處理部50而再次到達成膜處理部40之前的期間內，使成膜處理部40的運轉，換言之，成膜處理部40中的電漿生成運行（利用濺射氣體導入部49的濺射氣體G1的導入、及利用電源部46的對於靶42的電壓施加）停止。

如此，在成膜裝置100中，將工件10交替地搬送至成膜處理部40與氫化處理部50，且將交互搬送重複多次。由此，交替地進行多次成膜處理與氫化處理。如圖4的（A）至圖4的（I）所示，在成膜處理中，對矽材料進行濺射，在工件10上形成已被打出的矽粒子堆積的矽的薄膜12。在氫化處理中，對含有氫原子的製程氣體G2進行電漿化來生成含有氫原子的化學種，使工件10上的薄膜12暴露在化學種中，每次形成薄膜12時均進行氫化，由此生成氫化矽膜11。

通過交替地進行多次成膜處理與氫化處理，而交替地重複成膜處理與氫化處理，對通過使矽粒子堆積所形成的薄膜12進行氫化來形成氫化矽膜11，並對通過進一步使矽粒子堆積在氫化矽膜11上而新形成的矽的薄膜12進行氫化。通過所述一連串的氫化矽膜的成膜處理，而在工件10上形成在厚度方向上被均勻地氫化的氫化矽膜11。

[作用效果] （1）如上所述，本實施方式的成膜裝置100包括：搬送部30，具有循環搬送工件10的旋轉台31；成膜處理部40，具有包含矽材料的靶42、及對被導入靶42與旋轉台31之間的濺射氣體G1進行電漿化的電漿產生器，通過濺射而在工件10形成矽膜；以及氫化處理部50，具有導入含有氫氣的製程氣體G2的製程氣體導入部58、及對製程氣體G2進行電漿化的電漿產生器，對已形成在工件10的矽膜進行氫化，搬送部30以使工件10交替地穿過成膜處理部40與氫化處理部50的方式進行搬送。

另外，本實施方式的成膜方法包括：循環搬送步驟，具有旋轉台31的搬送部30循環搬送工件10；成膜步驟，具有靶42及電漿產生器的成膜處理部40通過濺射而在工件10形成矽膜，所述靶42包含矽材料，所述電漿產生器對被導入靶42與旋轉台31之間的濺射氣體G1進行電漿化；以及氫化步驟，具有製程氣體導入部58及電漿產生器的氫化處理部50對已形成在工件10的矽膜進行氫化，所述製程氣體導入部58導入含有氫氣的製程氣體G2，所述電漿產生器對製程氣體G2進行電漿化，搬送部30以使工件10交替地穿過成膜處理部40與氫化處理部50的方式進行搬送。

因此，可一邊利用旋轉台31循環搬送工件10，一邊使工件10交替地穿過成膜處理部40與氫化處理部50來重複利用濺射的成膜與氫化。即，使在成膜處理部40中通過濺射而堆積的矽原子暴露在由氫化處理部50進行了電漿化的製程氣體G2中，由此可使氫原子高效率地與矽原子的懸鍵進行鍵結，可容易地提高膜中的經氫封端的矽原子的比例。因此，即便不提高製程氣體G2的氫濃度，也可以高效率地形成氫化矽膜。

當在使工件10在腔室內靜止的狀態下通過濺射來進行成膜時，成膜容易進行且膜厚容易成長。若膜厚變厚，則即便暴露在經電漿化的含有氫氣的製程氣體G2中，雖然對表層的部分進行氫封端，但氫原子也難以到達膜內部為止，殘留有懸鍵的矽原子殘存在膜中。在本實施方式中，一邊循環搬送工件10，一邊使工件10交替地穿過成膜處理部40與氫化處理部50，使通過濺射而堆積的矽原子暴露在製程氣體G2中，因此形成薄膜，並在膜厚薄的狀態下對表層進行氫封端，通過重複此操作而最終形成的膜中所存在的矽原子變成經氫封端的狀態。因此，可在矽膜的厚度方向上均勻地進行氫封端，因此可提升矽膜整體的氫封端的均勻性。

另外，當如所述那樣在共同的腔室內進行工件10的成膜與氫封端時，為了減少懸鍵，必須將濺射氣體中的氫濃度設為10%以上。但是，懸鍵與氫原子的鍵結比例存在極限，因此若提升氣體中的氫濃度，則未與矽原子進行鍵結的氫原子增加，膜中所存在的氫原子的量變成不均勻，而使膜的特性惡化。為了應對此情況，需要使氫原子脫離的處理。本發明的發明者對此種技術常識進行努力研究的結果，發現一邊利用旋轉台31循環搬送工件10，一邊使工件10交替地穿過成膜處理部40與氫化處理部50來重複利用濺射的成膜與氫化，由此即便利用氫濃度低的氣體進行氫化處理，也可以謀求懸鍵的減少，可效率非常良好地實現氫封端。因此，在本實施方式中，也可以減少因提升氫濃度而大量地生成的未與矽原子進行鍵結的氫原子的殘留，也無需使氫原子脫離。

（2）成膜處理部40具有導入含有氫氣的濺射氣體G1的濺射氣體導入部49。因此，即便在成膜時，也可以對含有氫氣的濺射氣體G1進行電漿化，並使已產生的氫的化學種與矽原子的懸鍵進行鍵結。如上所述，若僅為成膜時的氫化，則氫封端並不充分，但可與氫化處理部50中的氫化結合來提高構成膜的矽原子的氫封端。

（3）濺射氣體導入部49導入與製程氣體G2相同的濺射氣體G1。通過使用相同的氣體，可在成膜處理部40與氫化處理部50中共用儲氣瓶等氣體源，可減少成本。

（4）製程氣體G2中的氫濃度為3%以下。產生***風險的氫氣濃度通常為4%左右，因此通過設為可安全地使用的範圍的3%以下，可大幅度地減少產生***的可能性。因此，設備不需要防爆規格，可大幅度地減少成本。

（5）每當穿過成膜處理部40時成膜的矽膜的膜厚為0.5 nm以下。因此，使矽以1原子級～2原子級的膜厚層疊，以1原子級～2原子級的膜厚進行氫化，由此可不僅對矽膜的表面進行氫封端，也對膜中所存在的矽原子進行氫封端，而在厚度方向上均勻地對內部進行氫封端。

（6）成膜裝置100包括將成膜處理部40與氫化處理部50配置在不同的區域的腔室20，成膜處理部40與氫化處理部50設置在旋轉台31的圓周的搬送路徑L上。由此，僅通過使工件10朝一方向持續移動，便可朝配置在旋轉台31的圓周的搬送路徑L上的成膜處理部40與氫化處理部50交替搬送，可交替地重複進行成膜處理與氫化處理。因此，可容易地進行成膜處理與氫化處理的切換，容易調整成膜處理時間與氫化處理時間的平衡。

[消光係數的測定] 將對各種矽膜的消光係數k進行測定的結果示於圖5中，所述各種矽膜包含在成膜裝置中，通過一邊利用旋轉台循環搬送工件，一邊使工件交替地穿過成膜處理部與氫化處理部所形成的非晶矽膜（α-Si膜），即氫化矽膜。圖5是對應於觀測波長（400 nm～1200 nm），繪製在濺射氣體G1與製程氣體G2中的氫濃度為條件1～條件8下所形成的膜中的消光係數k的圖表。消光係數k根據通過使檢查光射入形成有矽膜的工件，並接收已射出的光所測定的反射率與透過率進行運算來求出。消光係數k是表示當光已射入某一介質時，所述介質吸收多少光的常數。消光係數k越大（繪製在圖5的上方），光的吸收性越高，消光係數k越小，光的透過性越高。存在利用氫原子對已形成的矽膜的懸鍵進行封端，由此消光係數k變小的傾向。因此，通過測定消光係數k，可掌握是否良好地進行了氫封端。

（成膜條件） 成膜條件如下所示。 ・工件：玻璃基板 ・靶：Si ・固定器：不銹鋼（Steel Use Stainless，SUS） ・靶與工件的距離：100 mm（面對面的狀態） ・旋轉台的轉速：60 rpm ・對於天線（氫化處理部）的高頻的施加電力：2000 W ・對於濺射源的直流的施加電力：1500 W～2500 W（在包括三個濺射源的成膜處理部中，對於各個濺射源的施加電力的值） ・成膜率：0.2 nm/s ・整體的膜厚：300 nm

（氣體條件） 濺射氣體G1、製程氣體G2的條件如下所示。 ＜條件1＞ G1：Ar＋H（0%） 50 sccm/G2：Ar＋H（0%） 200 sccm ＜條件2＞ G1：Ar＋H（0%） 50 sccm/G2：Ar＋H（3%） 200 sccm ＜條件3＞ G1：Ar＋H（0%） 50 sccm/G2：Ar＋H（5%） 200 sccm ＜條件4＞ G1：Ar＋H（0%） 50 sccm/G2：Ar＋H（7%） 200 sccm ＜條件5＞ G1：Ar＋H（0%） 50 sccm/G2：Ar＋H（10%） 200 sccm ＜條件6＞ G1：Ar＋H（3%） 50 sccm/G2：Ar＋H（3%） 200 sccm ＜條件7＞ G1：Ar＋H（5%） 50 sccm/G2：Ar＋H（0%） 200 sccm ＜條件8＞ G1：Ar＋H（7%） 50 sccm/G2：Ar＋H（0%） 200 sccm

[結果] 條件1是在濺射氣體G1、製程氣體G2的任一者中均未添加氫氣的條件。條件7、條件8是僅在濺射氣體G1中添加有氫氣的條件。條件1與條件7及條件8為相同的結果（結果1）。

條件2～條件5是在製程氣體G2中添加有氫氣的條件。在條件2～條件5中，與條件1相比顯著地看到消光係數k的下降。尤其在600 nm以上的波長中，消光係數k最小的是條件5。但是，若如條件6那樣，在製程氣體G2與濺射氣體G1中分別導入3%的氫氣，則在約1000 nm以上的波長（紅外線的波長範圍）中，與導入有3%以上的氫氣的條件2、條件3、條件4相比消光係數k變小（結果2）。

如結果1所示，可知即便如條件7、條件8那樣僅在濺射氣體G1中添加氫氣，氫化的效率也差。如結果2所示，可以說在條件2～條件5中消光係數k變小的原因是良好地進行了氫化。而且，可知通過如條件6那樣在製程氣體G2與濺射氣體G1中分別添加氫氣，即便不將氫濃度提升至存在***風險的濃度為止，也可以高效地進行氫化。

如上所述，通過在製程氣體G2中添加氫氣，可在紅外線的波長範圍內形成消光係數k小的膜。由此，例如可應用於要求吸收可見光區域的光，並使紅外線區域的光透過的紅外線感測器等光學製品。

[其他實施方式] 對本發明的實施方式及各部的變形例進行了說明，但所述實施方式或各部的變形例是作為一例來提示者，並不意圖限定發明的範圍。所述這些新穎的實施方式能夠以其他各種形態來實施，可在不脫離發明的主旨的範圍內進行各種省略、替換、變更。這些實施方式或其變形包含在發明的範圍或主旨中，並且包含在申請專利範圍中記載的發明中。

例如，在所述形態中，將濺射氣體G1、製程氣體G2設為相同，但也可以將稀有氣體、氫濃度設為不同者。另外，也可以在濺射氣體導入部49導入的濺射氣體G1中不包含氫氣。即，也可以僅在氫化處理部50中進行氫化處理。在此情況下，製程氣體G2的氫濃度也可以與所述相同，但為了進一步提高鍵結的效率，也可以設為可將***的可能性抑制得更低的程度的高濃度。另外，也可以設置多個氫化處理部50來提高氫化的效率。

另外，構成濺射氣體G1、製程氣體G2的供給源90的儲氣瓶設為收納有稀有氣體的儲氣瓶910及收納有氫氣的儲氣瓶920，但並不限於此。例如，構成供給源90的儲氣瓶也可設為收納有以預先求出的比例混合的氫氣與稀有氣體的混合氣體的儲氣瓶。在此情況下，省略流量控制計912A、流量控制計922A、流量控制計912B、流量控制計922B或將稀有氣體與氫氣的混合的混合器93A、混合器93B，經由流量控制計將規定的流量的混合氣體從配管48、配管57導入處理空間41、處理空間59。另外，若濺射氣體G1、製程氣體G2的氫濃度相同，則可以使用共同的儲氣瓶。

另外，例如在所述實施方式中，在步驟S07中使成膜處理部40的運轉停止後，在步驟S08中使氫化處理部50的運轉停止，在步驟S09中使旋轉台31的旋轉停止，但並不限定於此，只要以最後穿過成膜處理部40與氫化處理部50之中，正在運轉的氫化處理部50來停止工件10的搬送的方式，控制搬送部30、成膜處理部40、氫化處理部50即可。在此情況下，例如也可以在使旋轉台31的旋轉停止後，使成膜處理部40的運轉及氫化處理部50的運轉停止，以最後穿過氫化處理部50來停止工件10的搬送。另外，例如在未運轉的成膜處理部40中不進行成膜處理，因此只要使成膜處理部40的運轉停止後，則也可以在穿過氫化處理部50後穿過成膜處理部40來停止工件10的搬送。

另外，例如在所述實施方式中，為了停止成膜處理部40的運轉，即停止電漿生成運行，停止濺射氣體G1的導入，並且停止利用電源部46的電壓施加，但並不限定於此，只要使利用濺射氣體導入部49的濺射氣體G1的導入、或利用電源部46的電壓施加的至少任一個運行停止即可。同樣地，為了停止氫化處理部50的運轉的停止，即停止電漿生成運行，只要使製程氣體G2的導入或利用RF電源54的電壓施加的至少任一個運行停止即可。

另外，當將多層的膜層疊時，也可以在腔室20內進而設置成膜處理部、電漿處理部。在此情況下，除所述成膜處理部40以外，可追加利用與其不同種類的靶材料的成膜處理部，也可以追加利用相同種類的靶材料的成膜處理部。另外，也可以追加利用與所述氫化處理部50不同種類的製程氣體的電漿處理部。

10:工件 11:氫化矽膜 12:薄膜 20:腔室 20a:頂部 20b:內底面 20c:內周面 21:排氣口 22:分隔部 30:搬送部 31:旋轉台 32:馬達 33:保持部 34:托盤 40:成膜處理部 41:處理空間 42:靶 43:支承板 44:電極 46:電源部 47:氣體導入口 48:配管 49:濺射氣體導入部 50:氫化處理部 51:筒狀體 52:窗構件 53:天線 54:RF電源 55:匹配箱 56:氣體導入口 57:配管 58:製程氣體導入部 59:處理空間 60:負載鎖定部 70:控制裝置 80:排氣部 90:供給源 91:稀有氣體供給部 92:氫氣供給部 93A、93B:混合器 100:成膜裝置 910、920:儲氣瓶 911A、911B、921A、921B:配管 912A、912B、922A、922B:流量控制計 G1:濺射氣體 G2:製程氣體 L:搬送路徑 S01～S09:步驟

圖1是示意性地表示本實施方式的成膜裝置的構成的透視平面圖。 圖2是圖1中的A-A剖面圖，且為從圖1的實施方式的成膜裝置的側面觀察的內部構成的詳細圖。 圖3是利用本實施方式的成膜裝置的處理的流程圖。 圖4的（A）至圖4的（I）是表示利用本實施方式的成膜裝置的工件的處理過程的示意圖。 圖5是表示矽膜的消光係數與波長的關係的圖表。

10:工件

20:腔室

22:分隔部

30:搬送部

40:成膜處理部

42:靶

50:氫化處理部

60:負載鎖定部

70:控制裝置

100:成膜裝置

L:搬送路徑

Claims (8)

1. 一種成膜裝置，包括：腔室，為可使內部變成真空的容器；搬送部，具有設置於所述腔室內、且循環搬送工件的旋轉台；成膜處理部，具有包含矽材料的靶、及對被導入所述靶與所述旋轉台之間的處理空間的濺射氣體進行電漿化的電漿產生器，通過濺射而在所述工件形成矽膜；氫化處理部，具有一端的開口朝向所述旋轉台側的筒狀體、向由所述筒狀體包圍的處理空間導入含有氫氣的製程氣體的製程氣體導入部、及對所述製程氣體進行電漿化的電漿產生器，對已形成在所述工件的所述矽膜進行氫化；以及分隔部，將所述成膜處理部與所述氫化處理部配置在不同的區域，並劃分所述成膜處理部的所述處理空間與所述氫化處理部的所述處理空間之間，所述分隔部以其下端空開搭載在所述旋轉台的工件穿過的間隙、並與所述旋轉台相向的方式設置，所述搬送部以使所述工件交替地穿過所述成膜處理部與所述氫化處理部的方式進行搬送。
2. 如請求項1所述的成膜裝置，其中所述成膜處理部具有導入含有氫氣的濺射氣體的濺射氣體導入部。
3. 如請求項2所述的成膜裝置，其中所述濺射氣體導入部導入與所述製程氣體相同的濺射氣體。
4. 如請求項1所述的成膜裝置，其中所述製程氣體中的氫濃度為3%以下。
5. 如請求項1所述的成膜裝置，其中每當穿過所述成膜處理部時成膜的所述矽膜的膜厚為0.5nm以下。
6. 如請求項1所述的成膜裝置，其中所述成膜處理部與所述氫化處理部設置在所述旋轉台的圓周的搬送路徑上。
7. 如請求項1所述的成膜裝置，其中所述分隔部的下端與搭載在所述旋轉台的工件的表面的距離為固定。
8. 一種成膜方法，包括：循環搬送步驟，具有設置於腔室內的旋轉台的搬送部循環搬送工件，所述腔室為可使內部變成真空的容器；成膜步驟，具有靶及電漿產生器的成膜處理部通過濺射而在所述工件形成矽膜，所述靶包含矽材料，所述電漿產生器對被導入所述靶與所述旋轉台之間的處理空間的濺射氣體進行電漿化；以及氫化步驟，具有製程氣體導入部及電漿產生器的氫化處理部對已形成在所述工件的矽膜進行氫化，所述製程氣體導入部向由一端的開口朝向所述旋轉台側的筒狀體包圍的處理空間導入含有氫氣的製程氣體，所述電漿產生器對所述製程氣體進行電漿化，藉由分隔部，將所述成膜處理部與所述氫化處理部配置在不 同的區域，並劃分所述成膜處理部的所述處理空間與所述氫化處理部的所述處理空間之間，所述分隔部以其下端空開搭載在所述旋轉台的工件穿過的間隙、並與所述旋轉台相向的方式設置，所述搬送部以使所述工件交替地穿過所述成膜處理部與所述氫化處理部的方式進行搬送。

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