薄膜形成装置及び薄膜形成方法
【課題】従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成する薄膜形成装置及び方法を提供する。
【解決手段】薄膜形成装置は、原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを成膜空間に供給する工程と、前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を行う。前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい。
【解決手段】薄膜形成装置は、原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを成膜空間に供給する工程と、前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を行う。前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板に薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板に薄膜を形成するためにＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置が用いられる。特に、ＣＶＤ装置を用いて薄膜太陽電池やＴＦＴ（Thin Film Transistor）に用いるＳｉ薄膜をガラス基板に形成するプロセスが注目されている。Ｓｉ薄膜の形成では、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4）をプラズマ化して、ガラス基板上にＳｉ薄膜を形成する。近年、薄膜太陽電池用パネルは大型化しており、大型のガラス基板に、品質特性が高くしかも均質な特性を有する微結晶Ｓi薄膜を低コストで形成することが望まれている。
【０００３】
例えば、微結晶Ｓｉ薄膜を形成する際の製造コストを下げるためには、成膜する基板の温度を２５０℃以下にすることが望まれる。しかし、基板の温度を２５０℃以下にして微結晶Ｓｉ薄膜を形成するとき、薄膜の結晶性が悪くキャリアの移動度が低い、といった微結晶Ｓｉ薄膜の特性上の問題がある。
【０００４】
一方、従来に比べて高い変換効率を達成する、微結晶半導体を光電変換層に用いた光起電力素子を効率よく製造する方法が知られている（特許文献１）。
当該方法では、光電変換層となるｉ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ層をプラズマＣＶＤ法により形成する工程を、２ステップに分ける。前半のステップでは、原料ガス（ＳｉＨ4 ）の水素希釈率を大きくすると共にプラズマ生成用の電力を大きくして微結晶シリコンの核を効果的に生成し、後半のステップでは、原料ガスの水素希釈率を小さくすると共にプラズマ生成用の電力を小さくして成膜速度を速くする。
これにより、高い品質の微結晶半導体層からなる光電変換層を効率良く形成できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法では、前半のステップでは、原料ガス（ＳｉＨ4）の水素希釈率を大きくすると共にプラズマ生成用の電力を大きくして微結晶Ｓｉの核を効果的に生成する。これにより、基板の温度も２３０℃の状態で微結晶Ｓi薄膜を形成することができる。
しかし、品質特性が高い微結晶Ｓi薄膜をより低コストで形成することが望まれている現状において、上記方法では必ずしも十分に上記要請に対応できない。
【０００７】
そこで、本発明は、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置である。当該装置は、
減圧状態で載置台に載置された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、
前記載置台にバイアス電圧を印加するバイアス電圧部と、
前記バイアス電圧の印加を制御する制御部と、を有する。
前記ガス導入部は、
クリプトンガスを貯蔵するＫｒ貯蔵部と、
薄膜の成分を含む原料ガスを貯蔵する原料ガス貯蔵部と、
前記成膜容器に前記原料ガスを供給する際、前記原料ガスを希釈する希釈ガスを貯蔵する希釈ガス貯蔵部と、
前記原料ガスと前記希釈ガスと前記クリプトンガスの流量を調整することにより、前記成膜容器にガスを供給するガス流量調整部と、を有する。
前記制御部は、前記バイアス電圧の制御の他に前記流量の調整を制御する。
【０００９】
その際、前記ガス流量調整部は、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量比が異なる第１のガスと第２のガスを異なる処理で供給し、前記ガス流量調整部は、前記第１のガスの供給の後に、前記第２のガスを供給し、
前記第１のガスにおける、前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスにおける前記比に対して小さく、前記第１のガスには前記クリプトンガスが含まれている、ことが好ましい。
【００１０】
また、前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、ことが好ましい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記ガス流量調整部が前記第１のガスを供給するとき、前記バイアス電圧を前記載置台に印加するように前記バイアス電圧部を制御する、ことが好ましい。
【００１２】
本発明の別の一態様は、基板に薄膜を形成する薄膜形成方法である。当該方法は、
原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを、基板が載置台に載置された減圧状態の成膜空間に供給する工程と、
前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、前記基板の上部に設けられた電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、
前記第１のガスを前記成膜空間から除去し、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、
前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を有する。
前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい。
【００１３】
その際、前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上述の薄膜形成装置及び薄膜形成方法では、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態である薄膜形成装置の構成を表す概略図である。
【図２】図１に示す制御部による制御システムを説明する図である。
【図３】図１に示すプラズマ電極部を説明する図である。
【図４】本実施形態である薄膜形成装置のフローを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の薄膜形成装置について詳細に説明する。
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。
【００１７】
以下、本発明の薄膜形成装置について詳細に説明する。
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。
【００１８】
図１に示す薄膜形成装置１０は、生成されるプラズマを用いて、基板に薄膜を形成するＣＶＤ装置である。薄膜形成装置１０は、電極板を流れる電流によって生成される磁界により、プラズマを生成する方式である。この方式は、モノポールアンテナ等のアンテナ素子等の共振により発生する高電圧によりプラズマを生成する方式と異なる。このため、プラズマを生成する素子が共振するように供給する電力の周波数を調整する必要がない。
【００１９】
（薄膜形成装置）
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、制御部１９と、を有する。
【００２０】
給電ユニット１２は、高周波電源２２と、高周波ケーブル２４と、マッチングボックス２６と、伝送線２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂと、プラズマ電極部３０と、バイアス電圧部３１と、を有する。
高周波電源２２は、例えば、１００〜２０００Ｗで数１０ＭＨｚの高周波電力をプラズマ電極部３０の電極板３０ａ，３０ｂ（図３参照）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，３０ｂ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２８ａ，２８ｂ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，３０ｂへ数１０アンペアの電流を流すことができる。伝送線２９ａ，２９ｂは、電極板３０ａ，３０ｂのそれぞれから延び接地されている。
【００２１】
電極板３０ａ，３０ｂそれぞれは、後述する隔壁３２上に固定された板部材であって、この板部材の第１の主面（最大の面積を有する面）が成膜容器１４内の成膜空間に向いて配置されている。電極板３０ａ，３０ｂは、伝送線２８ａ，２８ｂが接続されている端面と伝送線２９ａ，２９ｂが接続されている端面との間の、板部材の長手方向に沿って電流を流す。
バイアス電圧部３１は、サセプタ４２に接続されており、制御部１９の制御によって０．１〜１０ｋＨｚのパルス電圧を成膜中の基板２０に印加する。
【００２２】
成膜容器１４は、内部空間３８を容器内に有する。内部空間３８は、隔壁３２及び電極板３０ａ，３０ｂ等により上部空間と下部の成膜空間４０に区分けされている。成膜容器１４は、例えば、アルミニウム等の材質で形成されて、内部空間３８を０．１Ｐａ以下の減圧状態にできるように密閉されている。成膜容器１４の上部空間には、マッチングボックス２６と、伝送線２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂと、電極板３０ａ，３０ｂと、を有する。隔壁３２の上部空間に面する側には、電極板３０ａ，３０ｂが固定されている。電極板３０ａ，３０ｂの周囲には、周囲の隔壁３２と絶縁するための絶縁部材３４が設けられている。一方、隔壁３２の成膜空間４０に面する側には、誘電体からなる電極板遮蔽部３６が設けられている。電極板遮蔽部３６には、例えば石英板が部材として用いられる。電極板遮蔽部３６を設けるのは、プラズマによる電極板３０ａ，３０ｂの腐食を防ぎ、かつ効率よくプラズマへ電磁エネルギを供給させるためである。
【００２３】
成膜容器１４の成膜空間４０には、ヒータ４２と、サセプタ４４と、昇降機構４６と、が設けられている。
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、基板２０を載置する載置台を有する。
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，３０ｂ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。
サセプタ４４は、バイアス電源部３１と接続されており、プラズマを用いて成膜処理中、基板２０に対してバイアス電圧が印加される。
【００２４】
ガス供給部１６は、ガスタンク４８ａ，４８ｂ，４８ｃと、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、バルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、を有する。
ガスタンク４８ａは、薄膜用原料ガスであるモノシランガス（ＳiＨ4）を希釈する希釈ガスとして水素ガスを貯蔵する。ガスタンク４８ｂは、薄膜用原料ガスであるモノシランガス（ＳiＨ4）を貯蔵する。ガスタンク４８ｃは、クリプトンガスを貯蔵する。クリプトンガスは、後述するように、成膜時の初期段階の成膜処理において用いられる。
マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの流量を調整する。バルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの供給のオン、オフ（流量０）を行う。すなわち、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの流量を調整する流量調整部である。これらのガスの混合ガスは、成膜容器１４の側壁から成膜空間４０内に供給される。
【００２５】
ガス排気部１８は、成膜空間４０内の側壁から延びる排気管と、ターボ分子ポンプ５２と、ドライポンプ５４と、を有する。ドライポンプ５４は、成膜空間４０内を粗引きし、ターボ分子ポンプ５２は、成膜空間４０内の圧力を所定の減圧状態に維持する。ターボ分子ポンプ５２とドライポンプ５４とは、排気管で接続されている。
【００２６】
制御部１９は、高周波電源２２、バイアス電圧部３１、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの動作を制御する。図２は、制御部１９による制御システムを説明する図である。具体的には、薄膜形成装置１０では、成膜初期段階の第１の処理とその後に行う第２の処理において、異なる成分比のガスを用いる。第１の処理では、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスを混合した第１のガスが用いられる。このとき、電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。さらに、サセプタ４２にバイアス電圧を印加するようにバイアス電圧部３１を制御する。
【００２７】
一方、第２の処理では、水素ガス及びモノシランガスを混合した第２のガスが用いられる。第２のガスにはクリプトンガスは含まれない。第２のガスにクリプトンガスが含まれてもよいが、クリプトンガスは第２の処理において機能しないため、第２のガスにはクリプトンガスは含まれないことが好ましい。このとき、電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。第２の処理では、第１の処理と異なり、サセプタ４２にバイアス電圧は印加されない。
【００２８】
第１の処理では、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜の核が形成され、第２の処理では、形成された核に微結晶Ｓｉ薄膜が成長する。
このとき、第１のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、第２のガスにおける上記比に対して小さいことが好ましい。すなわち、第１のガスでは、モノシランガスの成分が第２のガスに比べて少ない。例えば、第１のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、０〜３０％であり、第２のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、４０％以上である。第１のガスには、上記比が０％、すなわち、モノシランガスが全く含まれていなくてもよい。これは、薄膜形成装置１０を使用することによって成膜空間４０内の壁面に堆積したＳｉ薄膜を利用して、第１の処理において基板２０上に微結晶Ｓｉ薄膜の核を形成することができるからである。
以上のように、制御部１９は、高周波電源２２、バイアス電圧部３１、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの動作を制御する。
【００２９】
図３は、電極板３０ａ，３０ｂと電極板遮蔽部３６を拡大した拡大断面図である。
プラズマ電極部３０の電極板３０ａ，３０ｂは、成膜空間４０内のサセプタ４４の上部に設けられ、第１のガスあるいは第２のガスを用いてプラズマを生成させる。電極板３０ａ，３０ｂは、矩形形状の一方向に長尺な板部材である。電極板３０ａ，３０ｂでは、給電線２８ａ，２８ｂと接続された一方の端面から給電線２９ａ，２９ｂ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，３０ｂの一方の主面（電極板３０ａ，３０ｂの中で最大の面）は成膜空間４０に向いている。給電線２９ａ，２９ｂは、図１に示すように接地されている。電極板３０ａ，３０ｂは、例えば、銅、アルミニウム等が用いられる。電極板３０ａ，３０ｂには、例えば５００Ｖ〜１ｋＶの高周波電圧を印加する。
電極板遮蔽部３６は、誘電体板を有する。誘電体板は、成膜空間４０に向く電極板３０ａ，３０ｂの主面の全体を遮蔽する。
【００３０】
本実施形態では、電極板３０ａ，３０ｂを用いたが、電極板の数は２つに限定されない。電極板は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、微結晶Ｓｉ薄膜を形成する例を示したが、これに限定されない。
【００３１】
（薄膜形成方法）
図４は、本実施形態の薄膜形成方法のフローを示す図である。
まず、制御部１９は、バルブ５１ｂを閉じ、バルブ５１ａ，５１ｃを開けるように制御し、さらに、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｃを制御して、第１のガスを生成する。第１のガスは、水素ガス及びクリプトンガスを含み、モノシランガスを含まない。例えば、クリプトンガスの流量（ｓｃｃｍ）を水素ガスの流量の４分の１とする。生成される第１のガスではモノシランガスを含まないので、モノシランガスの流量は、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して０％となる。本実施形態では、第１のガスに、モノシランガスを、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して３０％まで含ませることができる。この状態で、薄膜形成装置１０は、第１のガスを減圧状態の成膜空間４０に供給する（ステップＳ１０）。
【００３２】
この後、制御装置１９は、高周波電源２２が電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御し、さらに、制御装置１９は、基板２０にバイアス電圧が印加されるように、バイアス電圧をサセプタ４２に印加する。このとき、電極板３０ａ，３０ｂを流れる電流によって成膜空間４０内に磁場が形成され、この磁場によって、第１のガスが電離して、成膜空間４０内の基板２０の上方でプラズマが生成される。このプラズマを用いて、基板２０の表面に微結晶Ｓｉ薄膜の核が生成される（ステップＳ２０）。
【００３３】
具体的には、第１のガスにクリプトンガスが含まれているので、プラズマの密度が高まり、それによって、水素ガスから生成される水素イオンや水素ラジカルの密度も高まる。また、基板２０に負のバイアス電圧が印加されるので、水素イオン及びクリプトンイオンが基板２０上に引き込まれ、このときのイオン衝撃により基板２０はエネルギを受ける。一方、生成したプラズマは、成膜空間４０内の他の壁面に堆積したＳｉ薄膜の成分をエッチングし、このＳｉの成分が成膜空間４０内に拡散する。このＳｉの成分が基板２０上に堆積する。このとき、基板２０に引き込まれた水素ラジカルあるいは水素イオンは、堆積したＳｉをエッチングし発熱反応を起こす。そのため、基板２０の表面温度は従来に比べて大きく上昇し、形成される微結晶Ｓｉ薄膜の結晶性は高くなる。
【００３４】
なお、プラズマ密度を高める点で、キセノン等の原子半径がより大きな希ガスを用いることが好ましいが、原子半径が大きく質量が大きくなると、基板２０に衝突するイオンの運動量が高くなり、微結晶Ｓｉ薄膜の核の結晶性に損傷を与える。一方、結晶性に損傷を与えないためには、アルゴン等の原子半径がより小さな希ガスを用いることが好ましいが、この場合、プラズマ密度を高める効果が少なく、基板２０の受ける水素イオンとラジカルの照射は小さく基板２０の表面温度はあまり高くならない。以上の理由より、本実施形態では第１のガスにクリプトンガスが含まれる。ステップＳ２０の処理は、例えば、０．１〜１００Ｐａの減圧状態で、水素ガス１０ｓｃｃｍ、クリプトンガス２０ｓｃｃｍ、高周波電力１０００〜２００００Ｗの条件で、５〜２０秒行われる。
【００３５】
こうして、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜の核が形成された後、第１の処理が終了し、第１のガスがガス排気部１８から排気される（ステップＳ３０）。
次に、制御部１９は、バルブ５１ｃを閉じ、バルブ５１ａ，５１ｂを開けるように制御し、さらに、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂを制御して、第２のガスを生成する。第２のガスでは、水素ガス及びモノシランガスを含み、クリプトンガスを含まない。例えば、モノシランガスの流量（ｓｃｃｍ）をモノシランガス及び水素ガスの合計の流量の５０％とする。生成される第２のガスにはクリプトンガスを含まないので、モノシランガスの流量は、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して４０％以上含ませることができる。この状態で、薄膜形成装置１０は、第２のガスを減圧状態の成膜空間４０に供給する（ステップＳ４０）。
【００３６】
この後、制御装置１９は、高周波電源２２が電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。このとき、電極板３０ａ，３０ｂを流れる電流によって成膜空間４０内に磁場が形成され、この磁場によって、第２のガスが電離して、成膜空間４０内の基板２０の上方でプラズマが生成される。このプラズマにより、基板２０に形成された微結晶Ｓｉ薄膜の核に微結晶Ｓｉを成長させることができる。このとき、基板２０にバイアス電圧は印加されない。こうして、微結晶Ｓｉ薄膜が形成される（ステップＳ５０）。ステップＳ５０の処理は、例えば、０．１〜１００Ｐａの減圧状態で、水素ガス１０ｓｃｃｍ、モノシランガス１０ｓｃｃｍ、高周波電力１００〜２０００Ｗの条件で、１〜１０分行われる。
こうして、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜が形成された後、第２の処理が終了し、第２のガスがガス排気部１８から排気される（ステップＳ６０）。
【００３７】
以上のように、ステップＳ２０では、クリプトンガスの流量を調整し基板にバイアス電圧を印加してプラズマによる第１の処理を行うので、基板２０の表面温度は高くなり微結晶Ｓｉ薄膜の核の結晶性を高めることができる。このため、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成することができる。
【００３８】
以上、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 薄膜形成装置
１２ 給電ユニット
１４ 成膜容器
１６ ガス供給部
１８ ガス排気部
１９ 制御部
２０ 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
２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ 伝送線
３０ プラズマ電極部
３０ａ，３０ｂ 電極板
３１ バイアス電圧部
３２ 隔壁
３４ 絶縁部材
３６ 電極板遮蔽部
３８ 内部空間
４０ 成膜空間
４２ ヒータ
４４ サセプタ
４６ 昇降機構
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ ガスタンク
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ マスフローコントローラ
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ バルブ
５２ ターボ分子ポンプ
５４ ドライポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを用いて基板に薄膜を形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板に薄膜を形成するためにＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置が用いられる。特に、ＣＶＤ装置を用いて薄膜太陽電池やＴＦＴ（Thin Film Transistor）に用いるＳｉ薄膜をガラス基板に形成するプロセスが注目されている。Ｓｉ薄膜の形成では、例えば、モノシラン（ＳｉＨ4）をプラズマ化して、ガラス基板上にＳｉ薄膜を形成する。近年、薄膜太陽電池用パネルは大型化しており、大型のガラス基板に、品質特性が高くしかも均質な特性を有する微結晶Ｓi薄膜を低コストで形成することが望まれている。
【０００３】
例えば、微結晶Ｓｉ薄膜を形成する際の製造コストを下げるためには、成膜する基板の温度を２５０℃以下にすることが望まれる。しかし、基板の温度を２５０℃以下にして微結晶Ｓｉ薄膜を形成するとき、薄膜の結晶性が悪くキャリアの移動度が低い、といった微結晶Ｓｉ薄膜の特性上の問題がある。
【０００４】
一方、従来に比べて高い変換効率を達成する、微結晶半導体を光電変換層に用いた光起電力素子を効率よく製造する方法が知られている（特許文献１）。
当該方法では、光電変換層となるｉ型μｃ−Ｓｉ：Ｈ層をプラズマＣＶＤ法により形成する工程を、２ステップに分ける。前半のステップでは、原料ガス（ＳｉＨ4 ）の水素希釈率を大きくすると共にプラズマ生成用の電力を大きくして微結晶シリコンの核を効果的に生成し、後半のステップでは、原料ガスの水素希釈率を小さくすると共にプラズマ生成用の電力を小さくして成膜速度を速くする。
これにより、高い品質の微結晶半導体層からなる光電変換層を効率良く形成できる、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３７２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記方法では、前半のステップでは、原料ガス（ＳｉＨ4）の水素希釈率を大きくすると共にプラズマ生成用の電力を大きくして微結晶Ｓｉの核を効果的に生成する。これにより、基板の温度も２３０℃の状態で微結晶Ｓi薄膜を形成することができる。
しかし、品質特性が高い微結晶Ｓi薄膜をより低コストで形成することが望まれている現状において、上記方法では必ずしも十分に上記要請に対応できない。
【０００７】
そこで、本発明は、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成する薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、基板に薄膜を形成する薄膜形成装置である。当該装置は、
減圧状態で載置台に載置された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、
前記載置台にバイアス電圧を印加するバイアス電圧部と、
前記バイアス電圧の印加を制御する制御部と、を有する。
前記ガス導入部は、
クリプトンガスを貯蔵するＫｒ貯蔵部と、
薄膜の成分を含む原料ガスを貯蔵する原料ガス貯蔵部と、
前記成膜容器に前記原料ガスを供給する際、前記原料ガスを希釈する希釈ガスを貯蔵する希釈ガス貯蔵部と、
前記原料ガスと前記希釈ガスと前記クリプトンガスの流量を調整することにより、前記成膜容器にガスを供給するガス流量調整部と、を有する。
前記制御部は、前記バイアス電圧の制御の他に前記流量の調整を制御する。
【０００９】
その際、前記ガス流量調整部は、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量比が異なる第１のガスと第２のガスを異なる処理で供給し、前記ガス流量調整部は、前記第１のガスの供給の後に、前記第２のガスを供給し、
前記第１のガスにおける、前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスにおける前記比に対して小さく、前記第１のガスには前記クリプトンガスが含まれている、ことが好ましい。
【００１０】
また、前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、ことが好ましい。
【００１１】
また、前記制御部は、前記ガス流量調整部が前記第１のガスを供給するとき、前記バイアス電圧を前記載置台に印加するように前記バイアス電圧部を制御する、ことが好ましい。
【００１２】
本発明の別の一態様は、基板に薄膜を形成する薄膜形成方法である。当該方法は、
原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを、基板が載置台に載置された減圧状態の成膜空間に供給する工程と、
前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、前記基板の上部に設けられた電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、
前記第１のガスを前記成膜空間から除去し、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、
前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を有する。
前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい。
【００１３】
その際、前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、ことが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上述の薄膜形成装置及び薄膜形成方法では、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態である薄膜形成装置の構成を表す概略図である。
【図２】図１に示す制御部による制御システムを説明する図である。
【図３】図１に示すプラズマ電極部を説明する図である。
【図４】本実施形態である薄膜形成装置のフローを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の薄膜形成装置について詳細に説明する。
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。
【００１７】
以下、本発明の薄膜形成装置について詳細に説明する。
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。
【００１８】
図１に示す薄膜形成装置１０は、生成されるプラズマを用いて、基板に薄膜を形成するＣＶＤ装置である。薄膜形成装置１０は、電極板を流れる電流によって生成される磁界により、プラズマを生成する方式である。この方式は、モノポールアンテナ等のアンテナ素子等の共振により発生する高電圧によりプラズマを生成する方式と異なる。このため、プラズマを生成する素子が共振するように供給する電力の周波数を調整する必要がない。
【００１９】
（薄膜形成装置）
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、制御部１９と、を有する。
【００２０】
給電ユニット１２は、高周波電源２２と、高周波ケーブル２４と、マッチングボックス２６と、伝送線２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂと、プラズマ電極部３０と、バイアス電圧部３１と、を有する。
高周波電源２２は、例えば、１００〜２０００Ｗで数１０ＭＨｚの高周波電力をプラズマ電極部３０の電極板３０ａ，３０ｂ（図３参照）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，３０ｂ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２８ａ，２８ｂ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，３０ｂへ数１０アンペアの電流を流すことができる。伝送線２９ａ，２９ｂは、電極板３０ａ，３０ｂのそれぞれから延び接地されている。
【００２１】
電極板３０ａ，３０ｂそれぞれは、後述する隔壁３２上に固定された板部材であって、この板部材の第１の主面（最大の面積を有する面）が成膜容器１４内の成膜空間に向いて配置されている。電極板３０ａ，３０ｂは、伝送線２８ａ，２８ｂが接続されている端面と伝送線２９ａ，２９ｂが接続されている端面との間の、板部材の長手方向に沿って電流を流す。
バイアス電圧部３１は、サセプタ４２に接続されており、制御部１９の制御によって０．１〜１０ｋＨｚのパルス電圧を成膜中の基板２０に印加する。
【００２２】
成膜容器１４は、内部空間３８を容器内に有する。内部空間３８は、隔壁３２及び電極板３０ａ，３０ｂ等により上部空間と下部の成膜空間４０に区分けされている。成膜容器１４は、例えば、アルミニウム等の材質で形成されて、内部空間３８を０．１Ｐａ以下の減圧状態にできるように密閉されている。成膜容器１４の上部空間には、マッチングボックス２６と、伝送線２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂと、電極板３０ａ，３０ｂと、を有する。隔壁３２の上部空間に面する側には、電極板３０ａ，３０ｂが固定されている。電極板３０ａ，３０ｂの周囲には、周囲の隔壁３２と絶縁するための絶縁部材３４が設けられている。一方、隔壁３２の成膜空間４０に面する側には、誘電体からなる電極板遮蔽部３６が設けられている。電極板遮蔽部３６には、例えば石英板が部材として用いられる。電極板遮蔽部３６を設けるのは、プラズマによる電極板３０ａ，３０ｂの腐食を防ぎ、かつ効率よくプラズマへ電磁エネルギを供給させるためである。
【００２３】
成膜容器１４の成膜空間４０には、ヒータ４２と、サセプタ４４と、昇降機構４６と、が設けられている。
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、基板２０を載置する載置台を有する。
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，３０ｂ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。
サセプタ４４は、バイアス電源部３１と接続されており、プラズマを用いて成膜処理中、基板２０に対してバイアス電圧が印加される。
【００２４】
ガス供給部１６は、ガスタンク４８ａ，４８ｂ，４８ｃと、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃと、バルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、を有する。
ガスタンク４８ａは、薄膜用原料ガスであるモノシランガス（ＳiＨ4）を希釈する希釈ガスとして水素ガスを貯蔵する。ガスタンク４８ｂは、薄膜用原料ガスであるモノシランガス（ＳiＨ4）を貯蔵する。ガスタンク４８ｃは、クリプトンガスを貯蔵する。クリプトンガスは、後述するように、成膜時の初期段階の成膜処理において用いられる。
マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの流量を調整する。バルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの供給のオン、オフ（流量０）を行う。すなわち、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃは、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスの流量を調整する流量調整部である。これらのガスの混合ガスは、成膜容器１４の側壁から成膜空間４０内に供給される。
【００２５】
ガス排気部１８は、成膜空間４０内の側壁から延びる排気管と、ターボ分子ポンプ５２と、ドライポンプ５４と、を有する。ドライポンプ５４は、成膜空間４０内を粗引きし、ターボ分子ポンプ５２は、成膜空間４０内の圧力を所定の減圧状態に維持する。ターボ分子ポンプ５２とドライポンプ５４とは、排気管で接続されている。
【００２６】
制御部１９は、高周波電源２２、バイアス電圧部３１、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの動作を制御する。図２は、制御部１９による制御システムを説明する図である。具体的には、薄膜形成装置１０では、成膜初期段階の第１の処理とその後に行う第２の処理において、異なる成分比のガスを用いる。第１の処理では、水素ガス、モノシランガス及びクリプトンガスを混合した第１のガスが用いられる。このとき、電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。さらに、サセプタ４２にバイアス電圧を印加するようにバイアス電圧部３１を制御する。
【００２７】
一方、第２の処理では、水素ガス及びモノシランガスを混合した第２のガスが用いられる。第２のガスにはクリプトンガスは含まれない。第２のガスにクリプトンガスが含まれてもよいが、クリプトンガスは第２の処理において機能しないため、第２のガスにはクリプトンガスは含まれないことが好ましい。このとき、電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。第２の処理では、第１の処理と異なり、サセプタ４２にバイアス電圧は印加されない。
【００２８】
第１の処理では、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜の核が形成され、第２の処理では、形成された核に微結晶Ｓｉ薄膜が成長する。
このとき、第１のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、第２のガスにおける上記比に対して小さいことが好ましい。すなわち、第１のガスでは、モノシランガスの成分が第２のガスに比べて少ない。例えば、第１のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、０〜３０％であり、第２のガスにおける、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対するモノシランガスの流量の比は、４０％以上である。第１のガスには、上記比が０％、すなわち、モノシランガスが全く含まれていなくてもよい。これは、薄膜形成装置１０を使用することによって成膜空間４０内の壁面に堆積したＳｉ薄膜を利用して、第１の処理において基板２０上に微結晶Ｓｉ薄膜の核を形成することができるからである。
以上のように、制御部１９は、高周波電源２２、バイアス電圧部３１、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ、及びバルブ５１ａ，５１ｂ，５１ｃの動作を制御する。
【００２９】
図３は、電極板３０ａ，３０ｂと電極板遮蔽部３６を拡大した拡大断面図である。
プラズマ電極部３０の電極板３０ａ，３０ｂは、成膜空間４０内のサセプタ４４の上部に設けられ、第１のガスあるいは第２のガスを用いてプラズマを生成させる。電極板３０ａ，３０ｂは、矩形形状の一方向に長尺な板部材である。電極板３０ａ，３０ｂでは、給電線２８ａ，２８ｂと接続された一方の端面から給電線２９ａ，２９ｂ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，３０ｂの一方の主面（電極板３０ａ，３０ｂの中で最大の面）は成膜空間４０に向いている。給電線２９ａ，２９ｂは、図１に示すように接地されている。電極板３０ａ，３０ｂは、例えば、銅、アルミニウム等が用いられる。電極板３０ａ，３０ｂには、例えば５００Ｖ〜１ｋＶの高周波電圧を印加する。
電極板遮蔽部３６は、誘電体板を有する。誘電体板は、成膜空間４０に向く電極板３０ａ，３０ｂの主面の全体を遮蔽する。
【００３０】
本実施形態では、電極板３０ａ，３０ｂを用いたが、電極板の数は２つに限定されない。電極板は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、微結晶Ｓｉ薄膜を形成する例を示したが、これに限定されない。
【００３１】
（薄膜形成方法）
図４は、本実施形態の薄膜形成方法のフローを示す図である。
まず、制御部１９は、バルブ５１ｂを閉じ、バルブ５１ａ，５１ｃを開けるように制御し、さらに、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｃを制御して、第１のガスを生成する。第１のガスは、水素ガス及びクリプトンガスを含み、モノシランガスを含まない。例えば、クリプトンガスの流量（ｓｃｃｍ）を水素ガスの流量の４分の１とする。生成される第１のガスではモノシランガスを含まないので、モノシランガスの流量は、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して０％となる。本実施形態では、第１のガスに、モノシランガスを、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して３０％まで含ませることができる。この状態で、薄膜形成装置１０は、第１のガスを減圧状態の成膜空間４０に供給する（ステップＳ１０）。
【００３２】
この後、制御装置１９は、高周波電源２２が電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御し、さらに、制御装置１９は、基板２０にバイアス電圧が印加されるように、バイアス電圧をサセプタ４２に印加する。このとき、電極板３０ａ，３０ｂを流れる電流によって成膜空間４０内に磁場が形成され、この磁場によって、第１のガスが電離して、成膜空間４０内の基板２０の上方でプラズマが生成される。このプラズマを用いて、基板２０の表面に微結晶Ｓｉ薄膜の核が生成される（ステップＳ２０）。
【００３３】
具体的には、第１のガスにクリプトンガスが含まれているので、プラズマの密度が高まり、それによって、水素ガスから生成される水素イオンや水素ラジカルの密度も高まる。また、基板２０に負のバイアス電圧が印加されるので、水素イオン及びクリプトンイオンが基板２０上に引き込まれ、このときのイオン衝撃により基板２０はエネルギを受ける。一方、生成したプラズマは、成膜空間４０内の他の壁面に堆積したＳｉ薄膜の成分をエッチングし、このＳｉの成分が成膜空間４０内に拡散する。このＳｉの成分が基板２０上に堆積する。このとき、基板２０に引き込まれた水素ラジカルあるいは水素イオンは、堆積したＳｉをエッチングし発熱反応を起こす。そのため、基板２０の表面温度は従来に比べて大きく上昇し、形成される微結晶Ｓｉ薄膜の結晶性は高くなる。
【００３４】
なお、プラズマ密度を高める点で、キセノン等の原子半径がより大きな希ガスを用いることが好ましいが、原子半径が大きく質量が大きくなると、基板２０に衝突するイオンの運動量が高くなり、微結晶Ｓｉ薄膜の核の結晶性に損傷を与える。一方、結晶性に損傷を与えないためには、アルゴン等の原子半径がより小さな希ガスを用いることが好ましいが、この場合、プラズマ密度を高める効果が少なく、基板２０の受ける水素イオンとラジカルの照射は小さく基板２０の表面温度はあまり高くならない。以上の理由より、本実施形態では第１のガスにクリプトンガスが含まれる。ステップＳ２０の処理は、例えば、０．１〜１００Ｐａの減圧状態で、水素ガス１０ｓｃｃｍ、クリプトンガス２０ｓｃｃｍ、高周波電力１０００〜２００００Ｗの条件で、５〜２０秒行われる。
【００３５】
こうして、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜の核が形成された後、第１の処理が終了し、第１のガスがガス排気部１８から排気される（ステップＳ３０）。
次に、制御部１９は、バルブ５１ｃを閉じ、バルブ５１ａ，５１ｂを開けるように制御し、さらに、マスフローコントローラ５０ａ，５０ｂを制御して、第２のガスを生成する。第２のガスでは、水素ガス及びモノシランガスを含み、クリプトンガスを含まない。例えば、モノシランガスの流量（ｓｃｃｍ）をモノシランガス及び水素ガスの合計の流量の５０％とする。生成される第２のガスにはクリプトンガスを含まないので、モノシランガスの流量は、モノシランガスと水素ガスの合計流量に対して４０％以上含ませることができる。この状態で、薄膜形成装置１０は、第２のガスを減圧状態の成膜空間４０に供給する（ステップＳ４０）。
【００３６】
この後、制御装置１９は、高周波電源２２が電極板３０ａ，３０ｂに高周波電力を供給するように高周波電源２２を制御する。このとき、電極板３０ａ，３０ｂを流れる電流によって成膜空間４０内に磁場が形成され、この磁場によって、第２のガスが電離して、成膜空間４０内の基板２０の上方でプラズマが生成される。このプラズマにより、基板２０に形成された微結晶Ｓｉ薄膜の核に微結晶Ｓｉを成長させることができる。このとき、基板２０にバイアス電圧は印加されない。こうして、微結晶Ｓｉ薄膜が形成される（ステップＳ５０）。ステップＳ５０の処理は、例えば、０．１〜１００Ｐａの減圧状態で、水素ガス１０ｓｃｃｍ、モノシランガス１０ｓｃｃｍ、高周波電力１００〜２０００Ｗの条件で、１〜１０分行われる。
こうして、基板２０に微結晶Ｓｉ薄膜が形成された後、第２の処理が終了し、第２のガスがガス排気部１８から排気される（ステップＳ６０）。
【００３７】
以上のように、ステップＳ２０では、クリプトンガスの流量を調整し基板にバイアス電圧を印加してプラズマによる第１の処理を行うので、基板２０の表面温度は高くなり微結晶Ｓｉ薄膜の核の結晶性を高めることができる。このため、従来に比べて品質特性がより高いＳi薄膜をより低コストで形成することができる。
【００３８】
以上、本発明の薄膜形成装置及び薄膜形成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３９】
１０ 薄膜形成装置
１２ 給電ユニット
１４ 成膜容器
１６ ガス供給部
１８ ガス排気部
１９ 制御部
２０ 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
２８ａ，２８ｂ，２９ａ，２９ｂ 伝送線
３０ プラズマ電極部
３０ａ，３０ｂ 電極板
３１ バイアス電圧部
３２ 隔壁
３４ 絶縁部材
３６ 電極板遮蔽部
３８ 内部空間
４０ 成膜空間
４２ ヒータ
４４ サセプタ
４６ 昇降機構
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ ガスタンク
５０ａ，５０ｂ，５０ｃ マスフローコントローラ
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ バルブ
５２ ターボ分子ポンプ
５４ ドライポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
減圧状態で載置台に載置された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、
前記載置台にバイアス電圧を印加するバイアス電圧部と、
前記バイアス電圧の印加を制御する制御部と、を有し、
前記ガス導入部は、
クリプトンガスを貯蔵するＫｒ貯蔵部と、
薄膜の成分を含む原料ガスを貯蔵する原料ガス貯蔵部と、
前記成膜容器に前記原料ガスを供給する際、前記原料ガスを希釈する希釈ガスを貯蔵する希釈ガス貯蔵部と、
前記原料ガスと前記希釈ガスと前記クリプトンガスの流量を調整することにより、前記成膜容器にガスを供給するガス流量調整部と、を有し、
前記制御部は、前記バイアス電圧の制御の他に前記流量の調整を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ガス流量調整部は、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量比が異なる第１のガスと第２のガスを異なる処理で供給し、前記ガス流量調整部は、前記第１のガスの供給の後に、前記第２のガスを供給し、
前記第１のガスにおける、前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスにおける前記比に対して小さく、前記第１のガスには前記クリプトンガスが含まれている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ガス流量調整部が前記第１のガスを供給するとき、前記バイアス電圧を前記載置台に印加するように前記バイアス電圧部を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
基板に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを、基板が載置台に載置された減圧状態の成膜空間に供給する工程と、
前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、前記基板の上部に設けられた電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、
前記第１のガスを前記成膜空間から除去し、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、
前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を有し、
前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい、ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、請求項５に記載の薄膜形成装方法。
【請求項１】
基板に薄膜を形成する薄膜形成装置であって、
減圧状態で載置台に載置された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、
前記載置台にバイアス電圧を印加するバイアス電圧部と、
前記バイアス電圧の印加を制御する制御部と、を有し、
前記ガス導入部は、
クリプトンガスを貯蔵するＫｒ貯蔵部と、
薄膜の成分を含む原料ガスを貯蔵する原料ガス貯蔵部と、
前記成膜容器に前記原料ガスを供給する際、前記原料ガスを希釈する希釈ガスを貯蔵する希釈ガス貯蔵部と、
前記原料ガスと前記希釈ガスと前記クリプトンガスの流量を調整することにより、前記成膜容器にガスを供給するガス流量調整部と、を有し、
前記制御部は、前記バイアス電圧の制御の他に前記流量の調整を制御することを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ガス流量調整部は、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量比が異なる第１のガスと第２のガスを異なる処理で供給し、前記ガス流量調整部は、前記第１のガスの供給の後に、前記第２のガスを供給し、
前記第１のガスにおける、前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスにおける前記比に対して小さく、前記第１のガスには前記クリプトンガスが含まれている、請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、請求項２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記ガス流量調整部が前記第１のガスを供給するとき、前記バイアス電圧を前記載置台に印加するように前記バイアス電圧部を制御する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の薄膜形成装置。
【請求項５】
基板に薄膜を形成する薄膜形成方法であって、
原料ガスと希釈ガスとクリプトンガスの流量を調整することにより得られる第１のガスを、基板が載置台に載置された減圧状態の成膜空間に供給する工程と、
前記第１のガスが供給された前記成膜空間において、前記基板の上部に設けられた電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成するとともに、前記載置台にバイアス電圧を印加することにより、前記基板に処理を施す工程と、
前記第１のガスを前記成膜空間から除去し、前記原料ガスと前記希釈ガスの流量を調整することにより得られる第２のガスを前記成膜空間に供給する工程と、
前記第２のガスが供給された前記成膜空間において、前記電極板に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより、前記基板に薄膜を形成する工程と、を有し、
前記第１のガスにおける前記原料ガスと前記希釈ガスの合計流量に対する前記原料ガスの流量の比は、前記第２のガスの前記比に比べて小さい、ことを特徴とする薄膜形成方法。
【請求項６】
前記第１のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の上限は３０％であり、前記第２のガスにおける前記原料ガスの流量の前記比の下限は４０％である、請求項５に記載の薄膜形成装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１９１０２８（Ｐ２０１２−１９１０２８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３８６６（Ｐ２０１１−５３８６６）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【Ｆターム（参考）】
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