專利名稱：成膜裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在用于太陽能電池等的大面積基板上形成硅等的薄膜的技術。
技術背景
薄膜硅太陽能電池與本體型的結晶硅太陽能電池比較，硅的消耗量少，大面積化比較容易，而且，制造成本也低，所以近年來積極研究。例如串聯(lián)型的薄膜硅太陽能電池 (以下，單稱為太陽能電池)通過在微結晶硅膜的上表面層疊非晶硅膜，在各層吸收不同的波段的光而提高光能的轉換效率。
在大面積基板上形成非晶硅膜(a-Si膜)、微結晶硅膜(μ C-Si膜)的情況下， 例如采用在真空環(huán)境下，使甲硅烷(SH4)氣體與氫(H2)氣體反應而使得在基板上堆積硅的 CVD(Chemical Vapor Deposition)法等。例如通過調節(jié)SH4氣體與H2氣體的分壓比等，能夠分開制作a-Si膜與μ c-Si膜。
太陽能電池的制造工序中，采用施加高頻電力或微波等來使SH4、H2等離子體化， 使生成的活性種反應而得到a-Si膜、μ c-Si膜的等離子CVD法等比較低溫的工藝，以能夠對耐熱性低的玻璃基板等成膜。已知在等離子CVD法中，由SH4W2生成各種的活性種，但使 a-Si膜、μ c-Si膜生長的主導的活性種為SiH3。
另一方面，例如Si、SiH或SiH2這樣的SiH3以外的活性種成為持懸掛鍵的狀態(tài)下，混入膜中，是導致膜質降低缺陷的原因。而且，這些活性種聚合，生成SinH2n+2(n = 2,3, 4...)這樣的高級硅烷，這些混入膜中，或該高級硅烷再生長，以微粒子化的狀態(tài)混入的情況，都成為Si膜缺陷的主要因素。
針對這樣的問題，例如日本特開2004-289026號公報(段落0012 0014、段落 0018 0019、圖1)記載了向基板表面供給在已敘述的SiH4、H2加入SiF4的氣體，利用從波導管供給的微波，使該氣體等離子體化的CVD法。該CVD法中，能夠從上述氣體產生負離子(F-)與正離子(H+、H3+、SiH3+),利用這些離子相互反應而在基板的表面附近產生的反應熱，來形成膜質好的μ c-Si膜。此時施加微波，從而在基板表面形成具有負電荷的鞘層 (電荷層)，所以負離子(F-)未到達成膜過程中的基板。該技術中，利用正離子與負離子結合時的反應熱來進行成膜，所以能夠作為比較低溫的工藝。另一方面，太陽能電池的基板正向大型化發(fā)展，正處于例如在基板的中央附近供給的氣體到達基板的周緣部為止的氣體的滯留時間變長的趨勢。
即使在基板是大型，在基板的中央附近供給的氣體到達基板的周緣部為止的氣體的滯留時間長的情況下，例如使得在供給新鮮氣體之后的區(qū)域進行按照設計的反應，可能也能夠形成良好的膜質的Si膜。然而由于使用微波等離子體化的氣體生成各種的活性種， 所以如果基板上的氣體的滯留時間變長，則這種活性種逐漸地反應，生成已敘述的高級硅烷、微粒子等，這些混入膜中，有可能使Si膜的膜質降低。發(fā)明內容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使是大面積的基板也能夠形成優(yōu)質的膜的成膜裝置。
根據本發(fā)明，提供一種在密封的處理容器內，使多種反應氣體反應而在基板上形成薄膜的成膜裝置，其具備
載置臺，其設置在上述處理容器內，用于載置基板；
分隔壁，其以從上述處理容器的頂部向下方延伸，將載置于上述載置臺的基板的上方空間在橫向分割為等離子體生成空間與排氣空間的方式設置，其下端與上述載置臺上的基板之間形成用于從上述等離子體生成空間向排氣空間流動氣體的縫隙；
第1反應氣體供給部，其用于向上述等離子體生成空間供給第1反應氣體；
活化機構，其用于使供給至上述等離子體生成空間的第1反應氣體活化，而生成等離子體；
第2反應氣體供給部，其用于向上述等離子體生成空間內的下部側或者比該等離子體生成空間更靠下方側，供給與第1反應氣體的活性種反應而在基板上形成薄膜的第2 反應氣體；以及
真空排氣口，其用于對上述排氣空間進行排氣。
在本發(fā)明的成膜裝置中，能夠采用上述真空排氣口形成在比上述分隔壁的下端高的位置的構成。
本發(fā)明的成膜裝置中，上述活化機構可以具有陽極以及陰極，其構成用于在等離子體生成空間生成電容耦合等離子體的平行電極；高頻電源部，其向上述陽極以及上述陰極間施加高頻電力。另外，上述活化機構也可以具有天線，該天線為了生成感應耦合等離子體或者微波等離子體而被設置在上述等離子體生成空間的上方。
并且，本發(fā)明的成膜裝置中，也可以構成為具有多個上述分隔壁，這些多個分隔壁相互平行地設置，通過這些多個分隔壁，交替地配置多個等離子體生成空間以及多個排氣空間。在這種情況下，可以采用上述分隔壁在橫向直線狀地延伸的構成。
在具有通過上述多個分隔壁交替地配置多個等離子體生成空間以及多個排氣空間的構成的情況下，上述活化機構也可以具有被設置在夾著上述各等離子體生成空間而相互對置的分隔壁的一方以及另一方，構成用于生成電容耦合等離子體的平行電極的陽極以及陰極、向上述陽極以及上述陰極間施加高頻電力的高頻電源部。
另外，同樣地，在具有通過上述多個分隔壁交替地配置多個等離子體生成空間以及多個排氣空間的構成的情況下，上述活化機構具有多個電極，其被設置在上述多個分隔壁的每一個上，且被設置在相互對置的分隔壁上的電極彼此構成用于在等離子體生成空間生成電容耦合等離子體的平行電極的一對電極；高頻電源部，其向上述一對電極間施加高頻電力；連接切換部，其以上述等離子體生成空間與排氣空間的位置以預先設定的時間間隔對調的方式，切換構成上述平行電極的電極與高頻電源部的電源端子的連接。在這種情況下，還具備氣體供給切換部，其以將上述第1反應氣體以及第2反應氣體提供給上述等離子體空間而不提供給上述排氣空間的方式，與上述連接切換部的切換動作同步地切換氣體的供給。
而且，本發(fā)明的成膜裝置中，上述分隔壁以包圍等離子體生成空間的方式形成為筒狀，并且該筒狀的分隔壁呈島狀地設置有多個，上述活化機構也可以構成為具有為了生成感應耦合等離子體或者微波等離子體而設置在上述等離子體生成空間的每一個的上方的天線。
而且，本發(fā)明的成膜裝置中，可以采用上述真空排氣口形成在處理容器的側壁的構成。另外，作為第1反應氣體，可以使用氫氣，作為第2反應氣體，可以使用硅化合物氣體。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖。
圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置的外觀構成的立體圖。
圖3A是表示設置在圖1的成膜裝置內的載置臺的一個例子的、載置基板之前的狀態(tài)的俯視圖。
圖IBB是表示設置在圖1的成膜裝置內的載置臺的一個例子的、利用搬運臂載置了基板的狀態(tài)的俯視圖。
圖3C是表示設置在圖1的成膜裝置內的載置臺的其他的例子的、利用搬運臂載置了基板的狀態(tài)的俯視圖。
圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置的內部構成的局部剖切立體圖。
圖5是表示設置在本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置內的分隔壁的構成的局部剖切立體圖。
圖6是表示設置在本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置內的等離子體生成空間以及排氣空間的配置狀態(tài)的示意圖。
圖7是用于說明本發(fā)明的第1實施方式所涉及的成膜裝置的作用的縱剖側視圖。
圖8是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖。
圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的成膜裝置的橫剖俯視圖。
圖10是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的成膜裝置的內部構成的立體圖。
圖11是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的成膜裝置的變形例的示意圖。
圖12是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖。
圖13是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的成膜裝置的內部構成的局部剖切立體圖。
圖14是表示設置在本發(fā)明的第3實施方式所涉及的成膜裝置內的分隔壁的構成的局部剖切立體圖。
圖15是表示設置在本發(fā)明的第3實施方式所涉及的成膜裝置的微波天線單元的構成的縱剖側視圖。
圖16是用于說明本發(fā)明的第3實施方式所涉及的成膜裝置的作用的縱剖側視圖。
圖17是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖。
圖18是表示本發(fā)明的第4實施方式所涉及的成膜裝置的內部構成的局部剖切立體圖。
圖19是表示設置在本發(fā)明的第4實施方式所涉及的成膜裝置內的分隔壁的構成的局部剖切立體圖。
圖20是用于說明本發(fā)明的第4實施方式所涉及的成膜裝置的作用的縱剖側視圖。
圖21是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的成膜裝置的局部剖切立體圖。
圖22是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖。
圖23A是用于說明本發(fā)明的第5實施方式所涉及的成膜裝置的作用的縱剖側視圖。
圖2 是用于說明上述第5實施方式所涉及的成膜裝置的作用的縱剖側視圖。
圖M是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的成膜裝置的變形例的縱剖側視圖。
圖25是表示本發(fā)明的第5實施方式所涉及的成膜裝置的其他的變形例的縱剖側視圖。
具體實施方式
以下，參照附圖，對本發(fā)明的幾個實施方式進行說明。
<第1實施方式>
第1實施方式的成膜裝置作為活化機構具備平行電極，利用電容耦合等離子體使 H2活化而與SH4反應，進行薄膜μ C-Si膜的成膜。
首先，參照圖1 6，對第1實施方式的成膜裝置的裝置構成進行說明。
圖1是表示本實施方式所涉及的成膜裝置的縱剖側視圖，圖2是表示其外觀構成的立體圖。
如圖1所示，本實施方式所涉及的成膜裝置Ia具有以下構成在作為真空容器的處理容器10的內部配置有用于載置成膜對象的基板S的載置臺2 ；和向載置臺2上的基板 S表面供給活化的H2以及SH4的機構。處理容器10由可封閉且扁平的例如金屬制的容器構成，例如構成為可容納IlOOmmX 1400mm以上的大面積的玻璃基板S的尺寸。
對于圖2所示的成膜裝置Ia而言，能夠上下層疊多臺成膜裝置Ia而配置，其上下面平坦。此處，圖2表示例如將3臺的成膜裝置Ia在上下方向層疊的狀態(tài)，但例如在這些成膜裝置Ia的搬入搬出口 11側設置共用的預備真空室，在該預備真空室內配置有以可升降的方式構成的基板搬運機構，也可以是維持各成膜裝置Ia內的真空狀態(tài)，執(zhí)行基板S的搬入搬出的構成。
圖中，符號11是設置在處理容器10的基板S的搬入搬出口，符號12是用于開閉搬入搬出11的閘閥。另外，例如在處理容器10的側壁面設置有用于對處理容器10內進行真空排氣的排氣路13，在排氣路13的下游側例如連接有未圖示的真空泵，能夠將處理容器 10 內的空間調節(jié)為例如 13. 3Pa (0. ITorr) 2. 7kPa(20Torr)。
具有如下構成在處理容器10內的底面配置載置臺2，在該載置臺2上載置已敘述的大面積的基板S，執(zhí)行μ c-Si膜的成膜。例如圖3Α的俯視圖所示，在載置臺2形成有與搬運基板S的外部的搬運臂100的叉形狀對應的切口部20。由此，例如圖:3Β所示，構成為使保持基板S的狀態(tài)的搬運臂100進入到載置臺2的上方側，使得向基板S的載置面的下方側穿過，而進行基板S的交接。在圖3Α、圖;3Β所示本實施方式所涉及的成膜裝置Ia 中，基板S從短邊側被搬入搬出。
如圖1所示，在載置臺2埋設有例如由電阻發(fā)熱體構成的調溫部21，能夠通過載置臺2的上表面將基板S調節(jié)為例如200°C 300°C的溫度。調溫部21并不限于加熱基板 S，也可以是根據工序條件，采用冷卻基板S而調節(jié)為規(guī)定的溫度的例如珀爾帖元件等。
如上述那樣，在本實施方式所涉及的成膜裝置Ia中，通過載置臺2的上表面進行基板S的溫度調節(jié)，所以增大載置臺2與基板S之間的導熱面積，如圖3A、圖;3B所示，將搬運臂100的叉的數量選為2個，減小切口部20的面積。與此相對，例如在不進行從載置臺 2側的基板S的溫度調節(jié)的情況下，例如圖3C所示，可以采用以下構成，增加搬運臂100的叉的數量，更穩(wěn)定地搬運大型基板S，另一方面，在載置臺2設置與搬運臂100的輪廓形狀對應的切口部20，例如用載置臺2支承基板S的3邊。
此處，本實施方式所涉及的成膜裝置Ia以高濃度向基板S表面供給μ c_Si膜生長所需的SiH3,另一方面抑制向基板S表面供給Si、SiH, SiH2等除SiH3以外的活性種、高級硅烷、其微粒子等引起μ c-Si膜的膜質降低的物質，成為能夠得到以下列舉的作用的構成。
(1)抑制SiH4(相當于第2反應氣體)的等離子體化，使H2(相當于第1反應氣體) 等離子體化而得到的H自由基與SiH4反應，從而抑制不需要的活性種的產生，且以高濃度向基板S表面供給SiH3。
(2)從基板S表面迅速地對H自由基與SiH4的混合氣體進行排氣，從而抑制因H 自由基與SiH4的自由基反應被過度地進行而導致的不需要的活性種的產生。
以下，對為了得到上述作用而在成膜裝置Ia設置的各種構成進行說明。
例如，如圖1、圖4、圖6等所示，成膜裝置Ia具備用于從搬入搬出口側朝向里側在橫向對載置于載置臺2上的基板S的上方的空間進行分割的例如10個分隔壁41。此外， 為了方便圖示，表示了設置10個分隔壁41的例子，但分隔壁41的個數并不限于此。各分隔壁41例如由金屬制的扁平的直線狀的板材構成，例如其寬度方向的長度比基板S的短邊長。這些分隔壁41以上述寬度方向的邊與載置臺2上的基板S的長邊在橫向垂直的方式相互平行地例如以等間隔配置，由此，相互鄰接的2個分隔壁41之間形成有向與基板S的長邊垂直的方向延伸的細長的空間(相當于后述的等離子體生成空間401、排氣空間402)。 各分隔壁41通過絕緣部件31固定在處理容器10的頂部。
另外，分隔壁41以載置臺2上的基板S表面與分隔壁41的下端之間形成例如 Icm 5cm左右的縫隙的方式，從上述頂部向下方側延伸。由此，被鄰接的2個分隔壁41包圍的各空間401、402處于通過該縫隙而相互連通的狀態(tài)。另外，該縫隙調節(jié)為分隔壁41對基板S的搬入搬出路徑不干擾的高度。
在用于支承從搬入搬出口側數第2個與第3個的分隔壁41、第4個與第5個的分隔壁41、第6個與第7個的分隔壁41、第8個與第9個的分隔壁41的絕緣部件31上，沿著形成于這些鄰接的分隔壁41之間的空間401的延伸方向(沿著與基板S的長邊垂直的方向)，形成有槽31a。如圖4、圖5所示，在這些槽3a的下表面配置有例如由絕緣部件構成的且具備多個噴出孔321的噴淋板32。
被形成于這些絕緣部件31的槽31a和噴淋板32所包圍的空間構成用于向其下方側的空間401供給作為第1反應氣體的H2的第1氣體流路33。如圖2所示，第1氣體流路 33在處理容器10的側壁面分別與第1氣體供給管14連接，能夠通過該第1氣體供給管14 從未圖示的H2供給源接收H2(包含例如10%等離子體高密度化用的氬(Ar))。另外，在第 1氣體供給管14中設置有由氣體質量流量控制器等構成的未圖示的流量調節(jié)部，例如能夠按標準狀態(tài)(25°C，1氣壓)在lOOOcc/min lOOOOOcc/min的范圍內調節(jié)向第1氣體流路33供給的H2的總量。
噴淋板32的噴出孔321以向第1氣體流路33的下方的空間401均勻地供給吐的方式設置。第1氣體流路33、噴淋板32、第1氣體供給管14相當于本實施方式中的第1反應氣體供給部。
接下來，對SiH4的供給系統(tǒng)進行說明。第2個 第9個的各分隔壁41如圖5所示其內部成為空腔。在這些分隔壁41設置有朝向已敘述的第1氣體流路33的下方側的空間 401開口的多個噴出孔412。這些噴出孔412在該分隔壁41的下端部沿下端面直線狀地設置。各分隔壁41內的空腔構成用于通過該噴出孔412向上述空間401的下端部供給SiH4 的第2氣體流路411。
如圖2所示，各第2氣體流路411在處理容器10的側壁面與第2氣體供給管15 連接，能夠通過該第2氣體供給管15從未圖示的SiH4供給源接收SiH4。在第2氣體供給管15設置有由氣體質量流量控制器等構成的未圖示的流量調節(jié)部，例如能夠按標準狀態(tài) (25°C,1氣壓)在20CC/min 2000CC/min的范圍內調節(jié)向第2氣體流路411供給的SiH4 的總量。第2氣體流路411側的噴出孔412也與已敘述的噴淋板32的噴出孔321相同，向設置有噴出孔412的方向均勻地供給SiH4即可。第2氣體流路411、噴出孔412、第2氣體供給管15相當于本實施方式的第2反應氣體供給部。
如圖1以及圖4所示，在載置臺2上表面的周緣部側的區(qū)域，以環(huán)繞載置臺2上的基板S以及分隔壁41的周圍的方式設置有方筒狀的外周壁22。如圖4所示，外周壁22例如從載置臺2的上表面朝向處理容器10的頂部在上下方向延伸，且從搬入搬出側觀察，在前后面以及左右面的4個面切開作為本實施方式的真空排氣口的排氣口 23。
如圖4所示，在前后的外周壁22分別各切開一個具有例如與分隔壁41幾乎同程度的寬度的較寬的排氣口 23。另一方面，在左右的外周壁22，在與形成于第1個與第2個分隔壁41之間、第3個與第4個分隔壁41之間、第5個與第6個分隔壁41之間、第7個與第8個分隔壁41之間、第9個與第10個分隔壁41之間的空間402對應的位置切開排氣口 23。前后左右的4個外周壁22的排氣口 23都形成在距離載置臺2的上表面Icm 5cm左右高的位置，即、與分隔壁41的下端相比高的位置。此處，與搬入搬出口 11對置的前面的外周壁22如圖1所示，以繞轉動軸221朝向搬入搬出口側可轉動的方式構成，基板S的搬入搬出時，通過使朝向搬入搬出口側轉動，而使得外周壁22對基板S的搬入搬出路徑不干擾。
進而，如圖6所示，在從搬入搬出口側第3個、第4個、第7個、第8個的4個分隔壁41連接有高頻電源部51。例如將第3個與第4個2個作為一組，在這些連接有一個高頻電源部51，將第7個與第8個2個分隔壁412作為1組，在這些連接有其他的高頻電源部 51，能夠對這些分隔壁41施加例如100MHz、5000W的高頻電力。另一方面，從搬入搬出口側觀察，第1個、第2個、第5個、第6個、第9個、第10個這6個分隔壁41接地。
通過以上的構成，第2個與第3個分隔壁41、第4個與第5個分隔壁41、第6個與第7個分隔壁41、第8個與第9個分隔壁41構成將與高頻電源部51連接的分隔壁41作為陰極43、將接地的分隔壁41作為陽極42的平行電極。而且，如果一邊從第1氣體流路33 向這些分隔壁41之間的空間401供給H2,—邊利用高頻電源部51施加高頻電力，則在這些平行電極間的空間401形成電容耦合等離子體，H2被等離子體化。從該觀點來看，在第2個與3個分隔壁41之間、第4個與第5個分隔壁41之間、第6個與7個分隔壁41之間、第8 個與第9個分隔壁41之間形成的空間401相當于本實施方式的等離子體生成空間。另外， 平行電極(陰極43以及陽極42)以及與此連接的高頻電源部51構成用于活化H2而生成等離子體的活化機構。
另一方面，在第3個與第4個分隔壁41、第7個與第8個分隔壁41按各組連接有共用的高頻電源部51，呈等電位，即使向這些分隔壁41之間的空間402供給氣體，也不形成等離子體。另外第1個與第2個分隔壁41、第5個與第6個分隔壁41、第9個與第10個分隔壁41接地，為等電位，因此在這些分隔壁41之間的空間402也不形成等離子體。而且， 在配置在這些空間402的左右兩側的外周壁22設置有已敘述的排氣口 23，所以流入到該空間402內的氣體通過排氣口 23，向外周壁22的外側排氣。從該觀點來看，在第1個與第2 個分隔壁41之間、第3個與第4個分隔壁41之間、第5個與第6個分隔壁41之間、第7個與第8個分隔壁41之間、第9個與第10個分隔壁41之間形成的空間402相當于本實施方式的排氣空間。此處，形成各陽極42、陰極43的分隔壁41通過絕緣部件31固定在處理容器10的頂部，所以陽極42與陰極43除了形成電容耦合的區(qū)域之外電絕緣。
若概括以上的構成，則如圖6所示，在本實施方式所涉及的成膜裝置Ia的內部，通過相互平行地設置的分隔壁41，交替地配置有等離子體生成空間401與排氣空間402。而且，如已敘述那樣，各等離子體生成空間401、排氣空間402通過形成在分隔壁41的下端與載置臺2上的基板S之間的縫隙而連通，通過該縫隙能夠從等離子體生成空間401朝向排氣空間402流氣體。
如圖1所示，成膜裝置Ia具備控制部5，成膜裝置Ia的各構成部與控制部5連接而被控制?？刂撇?例如由未圖示的具備了 CPU與存儲部的計算機構成，在存儲部記錄有實現(xiàn)以下內容的程序，與該成膜裝置Ia的作用、即在處理容器10內搬入基板S，在載置于載置臺2上的基板S形成規(guī)定的膜厚的μ c-Si膜之后到搬出為止的動作所涉及的控制等有關的步驟(命令)群。該程序例如儲存于硬盤、CD、磁光盤、存儲卡等的存儲介質，從那兒安裝至計算機。
接下來，對具備以上說明的構成的成膜裝置Ia的作用進行說明。首先，若以保持在外部的搬運臂100上的狀態(tài)，搬運來基板S，則成膜裝置Ia打開搬入搬出口 11的閘閥12， 而且，使前面的外周壁22旋轉，以確保基板S的搬入路徑。然后，使搬運臂100進入到分隔壁41的下端與載置臺2的上表面之間的縫隙，若到達基板S的載置位置，則使搬運臂100 下降至載置臺2的切口部20內，將基板S交接給載置臺2。
若完成基板S的交接，則使搬運臂100退回到處理容器10外，關閉閘閥12，并且使外周壁22旋轉，以外周壁22包圍基板S的周圍。與該動作同時進行處理容器10內的真空排氣，將處理容器10內調節(jié)為例如670Pa (5Torr)，并且利用調溫部21進行溫度調節(jié)以使基板S成為例如250°C。
若完成處理容器10內的壓力調整以及基板S的溫度調整，則從第1氣體流路33 向各等離子體生成空間401供給例如總量為lOOOOOcc/min (標準狀態(tài))的H2,并且從高頻電源部51向各陰極43供給高頻電力，使H2等離子體化。另一方面，從第2氣體流路411向等離子體生成空間401的下部區(qū)域供給例如總量為500CC/min (標準狀態(tài))的SiH4。
如圖7示意地的所示，在等離子體生成空間401內形成從第1氣體流路33側供給的H2朝向下方側流動的下降流，該吐與從平行電極供給的電子碰撞，從而等離子體化，形成活性種。H2是僅由2個氫原子構成的分子，所以如下述(1)式所示，從氫等離子體僅生成作為活性種的氫自由基。
H2+e" — 2H+e"... (1)
另一方面，向等離子體生成空間401的下部、本實施方式中的等離子體生成空間 401的下端部供給從第2氣體流路411的噴出孔412流出的SiH4,與從上游側流來的H2的活性種的氣流混合，向下方側流去。因此，SiH4幾乎不會等離子體化，不包含Si、SiH, SiH2 等不需要的活性種，或是即使包含，也以較少的量與H2的活性種混合，朝向位于等離子體生成空間401的下方的基板S流去。
其結果，向基板S表面供給作為H2的活性種的H自由基與SiH4的混合氣體，在該混合氣體內進行下述的( 式所示的反應。
SiH4+H — SiH3+H2... (2)
這樣，高濃度的SiH3供給至基板S表面，由該SiH3在基板S表面形成優(yōu)質的μ c-Si膜。
另一方面，若在混合氣體內隨著時間的經過，由上述O)式生成的SiH3再與H自由基反應，則依次生成SiH2、SiH、Si，所以如果這些活性種、作為其聚合物的高級硅烷、微粒子混入μ c-Si膜中，則成為使其膜質降低的原因。
可是，在本實施方式所涉及的成膜裝置Ia中，等離子體生成空間401通過分隔壁 41的下端與基板S之間的縫隙與排氣空間402連通，在各排氣空間402的左右兩面的外周壁22的比等離子體生成空間401的下端高的位置、即比上述縫隙高的位置設置有排氣口 23。而且處理容器10內始終進行真空排氣。因此，降低了等離子體生成空間401的前述混合氣體到達基板S表面之后，一邊流過基板S的表面，一邊通過分隔壁41與基板S之間的縫隙，流入排氣空間402，其后，使流向變化為朝上，通過排氣口 23向外周壁22的外側迅速地排氣。
此處，在本實施方式中，排氣空間402向基板S的短邊方向延伸，所以例如與混合氣體向基板S的長邊方向流去的情況相比，能夠縮短基板S上的平均的滯留時間。而且，即使沿基板S的長邊方向形成有排氣空間402的情況下，例如與向基板S的中央區(qū)域供給的混合氣體流過基板S的對角線上的情況比較，也能夠縮短滯留時間。這樣，排氣空間402起到了縮短基板S上的混合氣體的滯留時間的作用。
并且，流過基板S表面的混合氣體通過設置在外周壁22的排氣口 23的作用，其流向變化為上方向，所以能夠進一步縮短基板S表面上的混合氣體的滯留時間。而且，通過這些排氣空間402、排氣口 23的作用，向基板S表面供給高濃度的SiH3,且能夠抑制不需要的活性種的生成，能夠得到膜質良好的μ c-Si膜。
通過以上說明的機構，能夠起到已敘述的2個作用，(1)抑制SiH4的等離子體化， 使SiH4與H自由基反應，從而抑制不需要的活性種的產生，以高濃度向基板S表面供給 SiH3, (2)從基板S表面迅速地排出H自由基與SiH4的混合氣體，從而抑制H自由基-SiH4 間的自由基反應被過度進行，抑制不需要的活性種的產生。
如此，只以預先設定的時間執(zhí)行對基板S表面的成膜，若得到所希望的膜厚的 μ c-Si膜，則停止H2以及SiH4的供給、高頻電力的施加以及真空排氣，以與利用搬運臂100搬入時相反的動作從處理容器10搬出基板S，完成一系列的動作。
根據本實施方式所涉及的成膜裝置la，具有以下的效果。即、在成膜裝置Ia中，通過分隔壁41將載置于載置臺2上的基板S的上方空間在橫向分割為等離子體生成空間401 與排氣空間402，在等離子體生成空間401使吐活化來生成等離子體，另一方面，向等離子體生成空間401內的下部側供給SiH4,從排氣空間402排出被供給至基板S上的混合氣體。 因此，在抑制住因與等離子體接觸而促進分解的狀態(tài)下，使SiH4與根據吐氣體生成的活性種(H自由基)反應，而能夠使作為目的的SiH3在基板S的附近以高濃度存在，能夠形成優(yōu)質的μ C-Si膜。
此處，被供給SiH4的等離子體生成空間401內的下部側是比等離子體生成空間 401的一半更靠下方側的高度位置，更優(yōu)選的是從分隔壁41的下端側到分隔壁41的4分之 1左右的高度位置，就能夠得到抑制因SiH4的等離子體化而導致的不需要的活性種的產生這樣的本發(fā)明的效果。
另外，并不局限于SiH4供給至等離子體生成空間401的下部側的情況，也可以供給至比等離子體生成空間401更靠下方側。該情況下，例如也可以在分隔壁41的下端面設置噴出孔412，朝向基板S排出SiH4，也可以是在等離子體生成空間401的下方位置配置供給SiH4的專用的配管，從設置在該配管的噴出孔412供給SiH4的構成。
<第2實施方式>
接下來，對第2實施方式進行說明。
在上述第1實施方式中，通過設置在基板S的周圍的外周壁22向一側排出被供給基板S的混合氣體，但并不局限于此，在本實施方式中，示出例如在處理容器的頂部設置排氣路，向上方側排出上述混合氣體的例子。圖8 10說明朝向處理容器10的頂部側排出供給基板S表面的混合氣體的第2實施方式所涉及的成膜裝置Ib的構成。應予說明，在本實施方式以及后述的第3實施方式以后的實施方式中，對具備了與成膜裝置Ia相同功能的構成要素標注與第1實施方式相同的符號。
本實施方式所涉及的成膜裝置Ib與第1實施方式所涉及的成膜裝置Ia在以下這些點不同不具備包圍載置于載置臺2上的基板S的外周壁22 ；排氣路13設置在處理容器 10的頂部，在第1氣體流路33的上方設置有與各排氣空間402連通且朝向排氣路13排氣前的混合氣體合流的集合排氣部16。
在本實施方式中，以覆蓋其之間設置噴淋板32的2個分隔壁41的上面?zhèn)鹊姆绞脚渲媒^緣部件31，在由這些2個分隔壁41、噴淋板32、絕緣部件31包圍的空間內形成第1 氣體流路33。另外，基板S的交接是使用升降銷M進行。圖8中，符號25是為了保持處理容器10內的真空環(huán)境而以包圍升降銷M的方式設置的波紋管，26是使升降銷M升降的升降機構。
在本實施方式所涉及的成膜裝置Ib中，例如各分隔壁41由如圖9所示從上面?zhèn)扔^察的橫剖面為長方形的方筒形狀的部件413構成，這些方筒部件413以固定于處理容器 10的側壁面的狀態(tài)配置在處理容器10內。而且，將從搬入搬出口側觀察第1、第3、第5個方筒部件413以與接地的處理容器10電連接的方式固定，另一方面，將第2、第4個方筒部件413通過絕緣部件17固定在處理容器10，將這些方筒部件413與高頻電源部51連接，從而與圖6所示的第1實施方式所涉及的成膜裝置Ia相同，能夠交替地配置等離子體生成空間401、排氣空間402(參照圖9)。
在該成膜裝置Ib中，也向等離子體生成空間401供給H2來生成等離子體，從該等離子體得到的H自由基與供給至等離子體生成空間401的下部側的SiH4混合，而能夠向基板S供給高濃度的SiH3，這一點與第1實施方式所涉及的成膜裝置Ia相同。如圖10所示， 在本例所涉及的成膜裝置Ib中，一邊流過基板S表面一邊向排氣空間402流入的混合氣體朝向集合排氣部16側在排氣空間402內向上方側流去，所以基板S中的混合氣體的滯留時間變得更短。其結果，能夠抑制基于自由基反應的進行生成不需要的活性種等，形成優(yōu)質的 μ c-Si 膜。
此處，由于如果將混合氣體朝向處理容器10的頂部側的排氣，只要排氣空間402 與排出混合氣體的頂部側連通即可，所以例如也可以是圖11所示，同心狀地配置分隔壁 41，在由這些分隔壁41形成的平行電極(陽極42，陰極43)之間形成等離子體的構成。
〈第3實施方式〉
接下來，對第3實施方式進行說明。
在本實施方式中，示出了在等離子體生成空間的上方位置設置微波天線單元作為活化機構的例子。圖12 16說明在等離子體生成空間401的上方位置設置了微波天線單元6作為活化機構的第3實施方式所涉及的成膜裝置Ic的構成。
本實施方式所涉及的成膜裝置lc，如圖12、圖13所示，通過頂板181將處理容器 10分割為上下2個空間，在下方側的空間中與已敘述的成膜裝置Ia相同，配置基板S的載置臺2，另一方面，上方側的空間成為收納多個微波天線單元6的收納部18。
如圖13所示，在收納部18內，在左右方向例如為3列，前后方向例如為5行的矩陣的各交點設置有微波天線單元6，在頂板181上合計15個微波天線單元6呈島狀地分散地配置。而且隔著這些各微波天線單元6的頂板181，在下方側的空間配置有用于形成等離子體生成空間401的分隔壁41。
本例所涉及的分隔壁41例如圖13、圖14所示，以環(huán)繞各微波天線單元6的下方側的空間的方式形成為圓筒形狀。其結果，在載置基板S的空間內呈島狀地設置有合計15個圓筒形狀的分隔壁41，這些分隔壁41的內側成為等離子體生成空間401、分隔壁41的外側成為排氣空間402。
在形成各等離子體生成空間401的頂部的頂板部181，通過第1氣體流路33連接有第1氣體供給管14，從第1氣體供給管14供給的吐通過第1氣體流路33以及噴出孔321 供給至等離子體生成空間401的上部空間。另外，例如分隔壁41內部成為空腔，該空腔構成用于向等離子體生成空間401的下部供給SiH4的第2氣體流路411。而且該第2氣體流路411與第2氣體供給管15連接，另一方面，在等離子體生成空間401的下端部附近位置， 沿分隔壁41的內周面設置有噴出孔412，能夠從此處向排氣空間402的下部側供給SiH4。
接下來，參照圖15，對微波天線單元6的構成進行說明。微波天線單元6由調諧器61與天線部62構成，這些調諧器61與天線部62在呈圓筒形狀且形成同軸管的外側導體的例如金屬制的框體600內從上側以該順序被收納。下側的天線部62具備圓板狀的平面縫隙天線板621 ；設在該平面縫隙天線板621的上側，且用于縮短真空環(huán)境中的微波的波長來調整等離子體的密度的環(huán)狀的滯波部件622、設在平面縫隙天線板621的下側，且由電介質部件構成的頂板623。
在平面縫隙天線板621中，平面形狀為圓弧狀的2個槽624以相對置的方式形成。 而且，在平面縫隙天線板621的上面的中央部，以從滯波部件622的中央部朝向上方延伸的方式連接有形成同軸管的內側導體的金屬棒64。如圖15所示，各微波天線單元6通過共用的微波輸出部63和放大器部631并聯(lián)連接，頂板623起到將從該微波輸出部輸出的微波導入等離子體生成空間401內的作用。
在調諧器61內設置有以環(huán)狀并在上下方向分離地設置的由電介質構成的例如2 個芯塊611，已敘述的金屬棒64在上下方向貫通這些芯塊611的中心部。各芯塊611通過朝向框體600的外周方向向外側延伸的臂部612與驅動部613連接，從而分別以自由升降的方式構成。調整各芯塊611的高度位置(Li，L2)以使從微波輸出部63觀察下游側的微波天線單元6時的阻抗為例如50 Ω。另外，調諧器61與已敘述的平面縫隙天線板621接近地配置，構成存在于微波的1波長內的集中常數電路，作為諧振器發(fā)揮功能。
在貫通調諧器61的金屬棒64的上端設置有用于進行非接觸供電的供電激勵板 65。該供電激勵板65具備由印制電路布線等構成的電介質板651 ；在該電介質板651的下側呈環(huán)狀地設置的電介質部件652。在電介質板651的背面?zhèn)刃纬捎杏蓨A著電介質板651 的中心部，在直徑方向相對置地延伸，并且前端部彼此分離的2根導體構成的微帶線653。
在位于電介質板651的側周面的微帶線653的端部分別安裝有連接器654，這些連接器6Μ分別與已敘述的放大器部631連接。因此，向調諧器61供給通過2個連接器6Μ 電力合成(空間合成)的微波。另外，圖中655是用于反射微波的反射板。
在電介質部件652的下表面設置有例如進行了鍍銅等，且平面形狀為圓弧狀的2 個槽657以相對置的方式形成的圓板狀的縫隙天線656。該微波天線單元6以槽657的長度尺寸例如為1/2Χ微波的管內波長)的方式形成。該電介質部件652與縫隙天線656 —起作為諧振器發(fā)揮功能，在中心部以在上下方向貫通電介質部件652的方式設置有中心導體658，以連接電介質板651的下表面?zhèn)扰c縫隙天線656。
若從具備了所述構成的微波天線單元6的微波輸出部63供給規(guī)定功率的微波例如頻率2. 45GHz、功率2000W 10000W的微波，則微波在放大器631被放大后，通過未圖示的分配器，被分配給各個微波天線單元6。而且，在各個微波天線單元6中通過2條微帶線 653輸入合成放大的微波后，通過平面縫隙天線621供給至等離子體生成空間401。
其結果，如圖16所示，供給等離子體生成空間401內的H2通過從微波天線單元6 供給的微波，等離子體化，生成作為活性種的H自由基，與供給至等離子體生成空間401的下部側的SiH4反應，能夠向基板S表面供給高濃度的SiH3。而且，這些H自由基與SiH4W 混合氣體流入圓筒形狀的分隔壁41的外周側的空間(排氣空間402)，在該排氣空間402內向側方側流，通過頂板181與外周壁22之間的縫隙向外周壁22的外側排出。從該觀點來看，頂板181與外周壁22之間的縫隙相當于本實施方式的真空排氣口。此處，設置于本實施方式所涉及的成膜裝置Ic的微波天線單元6并不限于圖15所示的微波天線單元，也可以使用與微波輸出部63連接的通常的波導管。
〈第4實施方式〉
接下來，對第4實施方式進行說明。
在上述第3實施方式中，示出了在等離子體生成空間的上方側設置微波天線單元 6作為活化機構的例子，但并不局限于此，在本實施方式中，示出在等離子體生成空間的上方側設置ICPanductively CoupledPlasma)天線作為活化機構的例子。圖17 20說明在等離子體生成空間401的上方側設置ICP天線7作為活化機構的第4實施方式所涉及的成膜裝置Id的構成。
本實施方式所涉及的成膜裝置ld，例如圖17、圖18所示，在被各等離子體生成空間401的上方的頂板181劃分的收納部18內設置有沿該等離子體生成空間401延伸的方向延伸的例如直棒狀的ICP天線7這一點與使各分隔壁41與高頻電源部51連接、或者接地來形成平行電極的第1實施方式所涉及的成膜裝置Ia不同。另外，如圖19所示，在頂板 181的上面沿等離子體生成空間401延伸的方向配設有第1氣體流路33，通過該第1氣體流路33進行H2的供給這一點與通過配置在等離子體生成空間401的上方的空間亦即第1 氣體流路33供給吐的已敘述的成膜裝置Ia不同。
根據本實施方式所涉及的成膜裝置ld，在收納部18內沿各等離子體生成空間401 配置有4條ICP天線7，這些ICP天線7的一端側與供給例如13. 56MHz,5000ff的電力的共用的高頻電源部51并聯(lián)連接，另一方面，各ICP天線7的另一端側接地。而且從高頻電源部51向ICP天線7施加高頻電力，從而在等離子體生成空間401內形成感應電磁場，如圖 20所示，從第1氣體流路33供給的吐感應耦合等離子體化，而且，向分隔壁41的下部供給 SiH4,從而能夠向基板S表面供給高濃度的SiH3。
另外，沿排氣空間402向處理容器10的側方側引導流入排氣空間402的混合氣體，而且，通過設置在比分隔壁41的下端高的位置的排氣口 23排出混合氣體，從而使該氣體的流向變化為朝向基板S的上方側，能夠縮短基板S表面上的混合氣體的滯留時間，形成優(yōu)質的膜質的μ C-Si膜。
本實施方式所涉及的成膜裝置Id的ICP天線7并不限于形成為直棒狀的情況，例如將各ICP天線7形成為一部分切開的圓環(huán)形狀，也可以如第3實施方式所涉及的成膜裝置Ic那樣，在頂板181上呈島狀地分散配置該圓環(huán)形狀的ICP天線7。該情況下，切開的圓環(huán)形狀的ICP天線7的一端與高頻電源部51連接，且另一端接地，從而能夠在該圓環(huán)形狀的下部側形成感應耦合等離子體。因此，在這樣的例子中，當然也可以以包圍ICP天線7的下方側的等離子體形成區(qū)域的方式設置圓筒形狀的分隔壁41。
此外，在上述第3實施方式所涉及的成膜裝置Ic中，微波天線單元6在頂板181 上呈島狀分散配置，但并不局限于此，也可以與本實施方式所涉及的成膜裝置Id相同，在前后方向等間隔配置多個平板狀的分隔壁41，例如沿著向與基板S的長邊垂直的方向延伸的等離子體生成空間401配置多個微波天線單元6。
在第1、第3、第4實施方式所涉及的成膜裝置la、lc、ld中，在基板S的周圍設置外周壁22，將形成在該外周壁22的排氣23、外周壁22與頂板181之間的縫隙作為基板S 上的氣體的真空排氣口，但也可以采用在載置臺2上不設置外周壁22的構成。該情況下， 與設置在處理容器10的側壁面的排氣路13連接的連接部成為真空排氣口。
〈第5實施方式〉
接下來，對第5實施方式進行說明。
圖21、圖22說明第5實施方式所涉及的成膜裝置Ie的構成。本實施方式所涉及的成膜裝置Ie在交替地配置等離子體生成空間401與排氣空間402這一點，與使用圖8 10說明的第2實施方式所涉及的成膜裝置Ib具有共同的特征。另一方面，本例所涉及的成膜裝置Ie能夠使形成在對置的2個分隔壁41之間的空間隨時間推移變化為等離子體生成空間401 —排氣空間402 —等離子體生成空間401 —...這一點與已敘述的第2實施方式所涉及的成膜裝置Ib不同。
如圖21、圖22所示，成膜裝置Ie具備例如面向圖從左側朝向右側在橫向分割載置于載置臺2的基板S的上方的空間的多個分隔壁41，這些分隔壁41被保持在例如由絕緣部件構成的共用的頂板181上。在圖21、圖22中，為方便圖示，示出了設置了 6個分隔壁41 的例子，但分隔壁41的個數并不限于此。
在各分隔壁41的內部，形成有通過沿上下方向延伸的內壁板414，劃分成左側與右側的2個空間，各個空間構成用于通過噴出孔412向分隔壁41的例如下端部供給SiH4W 第2氣體流路411。圖21、圖22所示的例子中，示出了在最前端以及最后端的分隔壁41內分別只形成一個第2氣體流路411的例子，當然這些分隔壁41也可以與其他的分隔壁41 相同，各設置2個第2氣體流路411。
如圖22所示，形成在分隔壁41內的第2氣體流路411通過第2氣體供給管15a、 15b與SiH4供給源150連接。而且各分隔壁41內的2個第2氣體流路411分別與不同的系統(tǒng)的第2氣體供給管15a、Mb連接。在本實施方式中，在一方側的第2氣體供給管1 連接有從左側第2個分隔壁41的右側的第2氣體流路411、從左側第3個分隔壁41的左側的第2氣體流路411、從左側第3個分隔壁41的左側的第2氣體流路411、從左側第4個分隔壁41的右側的第2氣體流路411以及從左側第5個分隔壁41的左側的第2氣體流路 411。另外，在另一方側的氣體供給管1 連接有從左側第1個分隔壁41的第2氣體流路 411、從左第2個分隔壁41的左側的第2氣體流路411、從左側第3個分隔壁41的右側的第 2氣體流路411、從左側第4個分隔壁41的左側的第2氣體流路411、從左側第5個分隔壁 41的右側的第2氣體流路411以及從左側第6個分隔壁41的第2氣體流路411。
另外，頂板181內，在對置的2個的分隔壁41之間的幾乎中央位置形成有與這些分隔壁41并行延伸的第1氣體流路33，能夠通過噴出孔321向被2個分隔壁41夾著前后的空間內供給H2。這些第1氣體流路33也通過第1氣體供給管14a、14b與吐供給源140 連接，但各第1氣體流路33與不同的系統(tǒng)的第1氣體供給管14a、14b連接。在本實施方式中，設置在面向圖從左側數第2個與第3個分隔壁41之間、第4個與第5個分隔壁41之間的第1氣體流路33與第1氣體供給管Ha連接，設置在第1個與第2個分隔壁41之間、第 3個與第4個分隔壁之間、第5個與第6個分隔壁41之間的第1氣體流路33與第1氣體供給管14b連接。另外，設置在第1氣體流路33的噴出孔321朝向下方側開口，能夠朝向被載置于載置臺2上的基板S，向形成于對置的分隔壁41之間的空間內供給H2。
在第2氣體供給管15a、15b，第1氣體供給管14a、14b分別設置有開閉閥Vl V4， 能夠按每個系統(tǒng)進行SiH4、H2的供斷。這些開閉閥Vl V4構成本實施方式的氣體供給切換部。以下的說明中，將標注“a”符號的供給管15a、14a稱為1系統(tǒng)，標注“b”符號的供給管1 ，14b稱為2系統(tǒng)，加以彼此區(qū)別。
接下來，對排氣系統(tǒng)進行說明。
在支承分隔壁41的頂板181設置有沿上下方向貫通該頂板181的多個排氣孔 182。而且在該頂板的上表面配置有例如構成為扁平的形狀，且內部為空腔的排氣部件160。 另外，在排氣部件160的底面，與頂板181 —側的各排氣孔182對應的位置設置有氣體導入孔161，通過連接這些排氣孔182與氣體導入孔161，而能夠朝向排氣部件160內的空腔排出頂板181的下方側的氣體。該空腔例如與未圖示的排氣路連接，起到作為排出供給至基板S后的H2、SiH4的集合排氣部16的作用。
接下來，對電力系統(tǒng)進行說明。
本實施方式所涉及的成膜裝置Ie中，面向圖從左側數第1個以及第5個分隔壁41 始終與高頻電源部51連接，另一方面，第3個分隔壁41始終接地。而且第2個、第4個、第 6個分隔壁41通過作為連接切換部的開關部52a 52c，將連接目標切換到與高頻電源部 51的電源端子側和接地側中的任意一方。圖22所示的開關部5 52c的連接目標為接點521為高頻電源部51側，接點522為接地側。
在具備了所述構成的成膜裝置Ie中，如圖23A所示，使開關部52a、52c與高頻電源部51側的接點521連接，另一方面，使開關部52b與接地側的接點522連接。由此，向第 1個、第2個、第5個、第6個分隔壁41供給高頻電力，另外，第3個、第4個分隔壁41處于接地的狀態(tài)。
而且，若對置的分隔壁41的一方與高頻電源部51連接，另一方接地，則形成將上述一方側作為陰極43，將另一方側作為陽極42的平行電極。因此，若從第1氣體流路33向平行電極間的空間供給H2，則該空間成為使H2等離子體化的等離子體生成空間401。圖23A 所示的例子中，第2個與第3個分隔壁41之間、第4個與第5個分隔壁41之間成為等離子體生成空間401。
與此相對，第1個與第2個分隔壁41以及第5個與第6個分隔壁41都與高頻電源部51連接，另外，第3個與第4個分隔壁41接地。因此這些第1個與第2個分隔壁41 之間、第3個與第4個分隔壁41之間、第5個與第6個分隔壁41之間的空間呈等電位，即使供給H2也不形成等離子體。
此時，若與由開關部52a 52c的連接目標的選擇同步地打開1系統(tǒng)側的第1氣體供給管14a的閥V3以及第2氣體供給管15a的閥Vl (圖23A中記為“0”)，則從第1氣體流路33朝向下方側向等離子體生成空間401內供給H2，使該H2等離子體化，生成H自由基。然后向該等離子體生成空間401的下方側供給SiH4，從而混合H自由基與SiH4，能夠以高濃度向基板S的表面供給μ c-Si膜的生長所需的SiH3。
另一方面，與未形成等離子體的空間連接的2系統(tǒng)側的第1氣體供給管14b的閥 V4以及第2氣體供給管15b的閥V2關閉(圖23A中記為“S”)。而且通過集合排氣部16 向排氣路進行排氣，從而在等離子體生成空間401的下方側與基板S接觸的H自由基與SiH4 的混合氣體朝向上方側改變流向，通過排氣孔182(以及氣體導入孔161)流入集合排氣部 16內被排氣。
因此，對置的分隔壁41呈等電位，從第1、第2氣體流路33、411未供給H2、SiH4的空間構成用于排出被供給到基板S的表面的混合氣體的排氣空間402。本實施方式中，供給基板S的表面的混合氣體朝向集合排氣部16在排氣空間402內向上方側流去，所以與之前的實施方式相同，基板S上的混合氣體的滯留時間變短，能夠形成優(yōu)質的μ c-Si膜。
此處，與排氣空間402相同，各等離子體生成空間401也通過排氣孔182與集合排氣部16連接，所以擔心從第1氣體流路33供給的吐流向集合排氣部側，而不能到達載置臺2上的基板S的表面。然而，如已敘述的那樣，以使第1氣體流路33的噴出孔321朝向下方側開孔，朝向等離子體生成空間401內排出H2的方式構成，從而能夠使從噴出孔321供給的吐的大部分搭在朝下方向的流動，到達基板S，這一情況通過使用流體模擬器的模擬已進行確認。
這樣，如果在圖23A所示的狀態(tài)下，例如以數秒期間 數分期間這樣的預先設定的時間進行成膜，則如圖2 所示，以使開關部52a、52c與接地側的接點522連接，使開關部52b與高頻電源部51側的接點521連接的方式進行切換。其結果，通過第1個與第2個分隔壁41、第3個與第4個分隔壁41、第5個與第6個分隔壁41分別形成平行電極，另一方面，第2個與第3個分隔壁41之間、第4個與第5個分隔壁41之間呈等電位。
于是，通過與開關部52a 52c的切換動作同步地打開與形成平行電極的空間連接的2系統(tǒng)側的第1氣體供給管14b的閥V4、第2氣體供給管15b的閥V2，關閉1系統(tǒng)側的第1氣體供給管14a的閥V3、第2氣體供給管15a的閥VI，而能夠將形成有平行電極的空間切換為等離子體生成空間401，將等電位的空間切換為排氣空間402。此外，圖23B中被打開的閥也表示為“0”，被關閉的閥表示為“S”。
其結果，在圖23A的狀態(tài)下作為等離子體形成空間401的區(qū)域在圖23B的狀態(tài)下切換為排氣空間402，相反，在圖23A作為排氣空間401的區(qū)域在圖2 切換為等離子體生成空間401。于是，通過交替地反復圖23A所示的狀態(tài)與圖2 所示的狀態(tài)，而按預先設定的時間間隔切換等離子體生成空間401與排氣空間402，能夠實現(xiàn)以時間平均均勻的混合氣體的供給。由此，能夠在基板S的表面形成膜厚以及膜質更均勻的μ c-Si膜。
這樣，以隨時間的推移切換等離子體生成空間401與排氣空間402的方式構成的方法并不限定于從第1氣體流路33向等離子體生成空間401的上方側的區(qū)域供給H2，將 SiH4從第2氣體流路411向等離子體生成空間401的下方側的區(qū)域與壓分開供給的例子的應用。例如如圖M所示，也可以在各分隔壁41內不設置第2氣體流路，朝向設置在頂板 181內的第1氣體流路33，從2個系統(tǒng)的混合氣體供給管17a、17b供給吐與SiH4的混合氣體。在這種情況下，通過開關部52a 52b以及被設置在混合氣體供給管17a、17b上的閥 VI、V2的切換，與圖23A、圖2 所示的例子相同，在對置的分隔壁41之間切換形成等離子體生成空間401與排氣空間402，而能夠向基板S的表面供給以時間平均均勻的混合氣體。
另外，將對置的分隔壁41之間作為等離子體生成空間401的方法并不限定于通過使分隔壁41的一方與高頻電源部51連接作為陰極43，另一方接地作為陽極42，而形成平行電極的方法。例如如圖25所示，也可以在頂板181的上方的集合排氣部16內等配置ICP 天線7a、7b。此處，利用形成連接切換部的未圖示的開關部等，能夠從高頻電源部51對ICP 天線7a以及ICP天線7b切換地供給電力。而且在因對ICP天線7a、7b的供給電力而形成感應電磁場的區(qū)域，從第1氣體流路33以及第2氣體流路441供給吐以及SiH4,從而能夠將該區(qū)域作為等離子體生成空間401。另一方面，在未供給電力的ICP天線7b，7a的下方側的空間，不進行H2、SiH4的供給，從而使該空間作為排氣空間402發(fā)揮作用。而且隨時間的推移交替地進行這些等離子體生成空間401的形成與排氣空間402的形成，從而能夠執(zhí)行與圖23A、圖2 所示的成膜裝置Ie相同的動作。
除此之外，為了形成等離子體生成空間401，設置在對置的分隔壁41的上方的活化機構并不限定于由ICP天線7a、7b以及高頻電源部51構成的情況。例如也可以沿著形成于對置的分隔壁41之間的空間直線狀地配置多個已敘述的微波天線單元6來形成微波天線單元6的列，利用未圖示的開關部(連接切換部)等按每個列切換執(zhí)行作為電源部的微波輸出部63的微波供給，從而對調等離子體生成空間401與排氣空間402的位置。
以上說明的、在對置的2個分隔壁41之間隨時間的推移交替地形成等離子體生成空間401與排氣空間402的類型的成膜裝置Ie中，并不限定于集合排氣部16朝向圖21所示的單一的空腔排出混合氣體的例子。例如也可以與設置有分隔壁41的位置對應地在集合排氣部16內設置劃分壁來劃分該集合排氣部16內。而且也可以以對于等離子體生成空間401的上方的集合排氣部16停止排氣，只執(zhí)行從排氣空間402向集合排氣部16的排氣的方式切換集合排氣部16的排氣位置。
另外，從排氣空間402進行的混合氣體的排氣，如圖23A、圖2 所示，并不限定于從排氣空間402的上方側進行的情況，例如也可以與圖4所示的例子相同，從排氣空間402 的側方實施。
而且，形成平行電極的分隔壁41并不限定于一方側與高頻電源部51連接，另一方側接地的情況。例如也可以以相對于向一方側施加的高頻電力，向另一方側的分隔壁41施加相位反轉的高頻電力的方式構成平行電極。
而且，圖23A所示的狀態(tài)(第1狀態(tài))與圖2 所示的狀態(tài)(第2狀態(tài))的執(zhí)行時間優(yōu)選執(zhí)行相同的時間，但這不是必須的條件。即使在第1、第2狀態(tài)的執(zhí)行時間相互不同的情況下，與等離子體生成空間401以及排氣空間402的位置被固定的情況相比，能夠改善以時間平均觀察時的混合氣體的供給狀態(tài)的偏離，能夠提高膜厚、膜質的均勻性。
不管以上哪個實施方式，都將基板的上方空間通過分隔壁在橫向分割為等離子體生成空間與排氣空間，在等離子體生成空間使第1反應氣體活化來生成等離子體，另一方面，向比等離子體生成空間內的下部側或者該等離子體生成空間更靠下方側供給第2反應氣體，從排氣空間排出基板上的氣體。因此在抑制住因與等離子體的接觸而促進分解的狀態(tài)下，使第2反應氣體與根據第1反應氣體生成的活性種反應，而能夠使得作為目的的成膜種以高濃度在基板的附近存在。
上述的實施方式的成膜裝置Ia Ie并不局限于在基板S形成μ C-Si膜的情況， 也能夠適用于變更H2與SiH4的供給比、具體而言增加SiH4的供給比例，從而形成a-Si膜的情況。
另外，本發(fā)明并不限定于適用于利用H2與SiH4的Si膜的成膜的情況。也能夠適用于例如將第1反應氣體作為H2，將第2反應氣體作為SiH4以外的硅化合物氣體，例如 SiH2Cl2，形成微結晶Si的情況。
權利要求
1.一種成膜裝置，在密封的處理容器內使多種反應氣體反應，在基板上形成薄膜，該成膜裝置具備載置臺，其被設置于所述處理容器內，且用于載置基板；分隔壁，其以從所述處理容器的頂部向下方延伸而將載置于所述載置臺的基板的上方空間在橫向分割為等離子體生成空間與排氣空間的方式設置，在其下端與所述載置臺上的基板之間形成用于從所述等離子體生成空間向排氣空間流動氣體的縫隙；第1反應氣體供給部，其用于向所述等離子體生成空間供給第1反應氣體； 活化機構，其用于使被供給至所述等離子體生成空間中的第1反應氣體活化而生成等離子體；第2反應氣體供給部，其用于向所述等離子體生成空間內的下部側或者比該等離子體生成空間更靠下方側供給與第1反應氣體的活性種反應而在基板上形成薄膜的第2反應氣體；以及真空排氣口，其用于對所述排氣空間進行排氣。
2.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 所述真空排氣口形成在比所述分隔壁的下端高的位置。
3.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 所述活化機構具有構成平行電極的陽極以及陰極，該平行電極用于在等離子體生成空間生成電容耦合等離子體；以及向所述陽極以及所述陰極之間施加高頻電力的高頻電源部。
4.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，所述活化機構具有為了生成感應耦合等離子體或者微波等離子體而被設置在所述等離子體生成空間的上方的天線。
5.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，具備多個所述分隔壁，該多個分隔壁相互平行地設置，通過該多個分隔壁來交替地配置多個等離子體生成空間以及多個排氣空間。
6.根據權利要求5所述的成膜裝置，其特征在于， 所述分隔壁在橫向直線狀地延伸。
7.根據權利要求5所述的成膜裝置，其特征在于， 所述活化機構具有構成用于生成電容耦合等離子體的平行電極的陽極以及陰極，該陽極以及陰極被設置于隔著所述各等離子體生成空間而相互對置的分隔壁的一方以及另一方；以及向所述陽極以及所述陰極之間施加高頻電力的高頻電源部。
8.根據權利要求5所述的成膜裝置，其特征在于， 所述活化機構具有多個電極，其分別設置于所述多個分隔壁的每一個，且被設置在相互對置的分隔壁上的所述電極彼此為構成用于在等離子體生成空間生成電容耦合等離子體的平行電極的一對電極；高頻電源部，其向所述一對電極之間施加高頻電力；以及連接切換部，其以預先設定的時間間隔對調所述等離子體生成空間與排氣空間的位置的方式，切換構成所述平行電極的電極與高頻電源部的電源端子的連接。
9.根據權利要求8所述的成膜裝置，其特征在于，還具備氣體供給切換部，該氣體供給切換部按照將所述第1反應氣體以及第2反應氣體提供給所述等離子體空間而不提供給所述排氣空間的方式，與所述連接切換部的切換動作同步地切換氣體的供給。
10.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，所述分隔壁以包圍等離子體生成空間的方式形成為筒狀，并且該筒狀的分隔壁呈島狀地設置有多個，所述活化機構具有為了生成感應耦合等離子體或者微波等離子體而設置在所述等離子體生成空間的各個的上方的天線單元。
11.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于， 所述真空排氣口形成在處理容器的側壁。
12.根據權利要求1所述的成膜裝置，其特征在于，第1反應氣體為氫氣，第2反應氣體為硅化合物氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及成膜裝置。在密封的處理容器(10)內使反應氣體反應而在基板(S)上形成薄膜的成膜裝置(1a)中，分隔壁(41)將基板(S)的上方空間在橫向分割為等離子體生成空間(401)與排氣空間(402)，并且從處理容器(10)的頂部向下方延伸，在其下端與基板S之間形成從等離子體生成空間(401)向排氣空間(402)流動氣體的縫隙?；罨瘷C構(42，43)使供給至等離子體生成空間(401)的第1反應氣體活化而生成等離子體。第2反應氣體供給部(411，412)向等離子體生成空間(401)的下部側供給與第1反應氣體的活性種反應而在基板上形成薄膜的第2輸送氣體，真空排氣口(23)從比分隔壁(41)的下端高的位置對排氣空間(402)進行排氣。
文檔編號H01L31/04GK102498546SQ20108004111
公開日2012年6月13日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權日2009年9月17日
發(fā)明者康松潤, 松隈正明, 森嶋雅人, 沢田郁夫, 河西繁 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社