(57)【要約】【課題】結晶質シリコンを別途の後続熱処理なしに形成可能にする化学気相蒸着装置を提供する。【解決手段】基板３８に薄膜を形成するためのチャンバ３０と、チャンバ３０の上部に設けられ、基板３８上に反応ガスを噴射するシャワーヘッド３２と、反応ガスを均一に分散するための分散孔３４ａが形成された分散器３４と、分散器３４の分散孔３４ａを介して注入された反応ガスを加熱してイオンまたはラジカル状態に分解する触媒熱線部３６と、基板３８が装着されるチャック３９と、反応ガスを排出するための排出口３１と、チャンバ３０の内部で側壁を成し、パーティクルの発生を抑制するための加熱部４２ａを具備した二重壁４２と、を含んで構成される。【選択図】図６
2006319327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に薄膜を形成するためのチャンバと、
前記チャンバの上部に設けられ、基板上に反応ガスを噴射するシャワーヘッドと、
前記反応ガスを均一に分散するための分散孔が形成された分散器と、
前記分散器の分散孔を介して注入される反応ガスを加熱して分解する触媒熱線部と、
基板が装着されるチャックと、
前記反応ガスを排出するための排出口と、
前記チャンバの内部で側壁を成し、パーティクルの発生を抑制するための加熱部を具備した二重壁と、
を含んで構成されることを特徴とする化学気相蒸着装置。
【請求項２】
前記触媒熱線部は、パージガスが流入可能な流路を備えており、
前記反応ガスと前記パージガスとが分離されてチャンバ内部に注入されることを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項３】
前記流路は、前記触媒熱線部の熱線結合部位にパージガスを供給するように側方向に形成されることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記チャンバの内壁と前記二重壁との間にパージガスを供給するための流通路が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項５】
前記流通路は、前記シャワーヘッドに対して垂直に形成されており、
前記パージガスは、前記流通路を介して上部からチャンバ内壁に沿って流れ、前記排出口を介して排出されることを特徴とする請求項４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記加熱部は、前記二重壁の内部に熱線が挿入されて構成されることを特徴とする請求項１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項７】
前記二重壁は、前記加熱部によって１００℃〜４００℃の温度範囲に加熱されることを特徴とする請求項１または６に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記パージガスは、Ｈ２、Ａｒ、Ｎ２、及びＨｅよりなる群から選択されるいずれか一つのガスであることを特徴とする請求項２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項９】
基板に薄膜を形成するためのチャンバと、
前記チャンバの上部に設けられ、基板上に反応ガスを噴射するシャワーヘッドと、
前記反応ガスを均一に分散するための分散孔が形成された分散器と、
前記分散器の分散孔を介して注入される反応ガスを加熱して分解する触媒熱線部と、
基板が装着されるチャックと、
前記反応ガスを排出するための排出口と、
前記反応ガスとパージガスとを分離してチャンバ内部に注入するように前記触媒熱線部に設けられ、前記パージガスが流入可能な流路と、
を含んで構成されることを特徴とする化学気相蒸着装置。
【請求項１０】
前記流路は、前記触媒熱線部の熱線結合部位にパージガスを供給するように側方向に形成されることを特徴とする請求項９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１１】
前記チャンバの内部で側壁を成し、パーティクルの発生を抑制するための加熱部を具備した二重壁をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１２】
前記チャンバの内壁と前記二重壁との間に、パージガスを供給するための流通路が形成されることを特徴とする請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１３】
前記流通路は、前記シャワーヘッドに対して垂直に形成されており、
前記パージガスは、前記流通路を介して上部からチャンバ内壁に沿って流れ、前記排出口を介して排出されることを特徴とする請求項１２に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１４】
前記加熱部は、前記二重壁の内部に熱線が挿入されて構成されることを特徴とする請求項１１に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１５】
前記二重壁は、前記加熱部によって１００℃〜４００℃の温度範囲に加熱されることを特徴とする請求項１１または１４に記載の化学気相蒸着装置。
【請求項１６】
前記パージガスは、Ｈ２、Ａｒ、Ｎ２、及びＨｅよりなる群から選択されるいずれか一つのガスであることを特徴とする請求項９に記載の化学気相蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、結晶質シリコンを蒸着するための化学気相蒸着装置に関し、より詳細には、結晶質シリコンを別途の後続熱処理なしに形成可能にする化学気相蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シリコン（Ｓｉｌｉｃｏｎ、ケイ素）を硝子基板に蒸着する場合、結晶性によって結晶質（Ｐｏｌｙ、Ｐ−Ｓｉ）と非晶質（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ、Ａ−Ｓｉ）の二つの形態に形成される。
【０００３】
添付した図１ａと図１ｂは、結晶質シリコンと非晶質シリコンの構造を現したもので、図１ａが結晶質シリコンを現し、図１ｂが非晶質シリコンを現す。一般的に、シリコンは、基板温度６００℃以上では結晶質、６００℃以下では非晶質構造を現すことが知られている。
【０００４】
結晶質シリコンは、構造的安全性に優れ、かつ電気的、化学的、及び機械的特性がさらに良い。
【０００５】
また、図２ａと図２ｂは、ＴＦＴ内のシリコン特性による素子構造を現した図であり、非晶質シリコンを使用する場合、図２ｂから分かるように、プリント基板（ＰＣＢ）及び集積回路（ＩＣ）などを別に附着すべきであるが、結晶質シリコンを使用する場合には図２ａのようにＴＦＴ駆動部を集積化することができ、素子をさらに小さく製作することができるという長所がある。
【０００６】
図３は、結晶質シリコンを使用したディスプレイ素子の駆動用ＴＦＴ構造である。点線で表示した内部領域が結晶質Ｓｉ領域である。
【０００７】
結晶質シリコン領域は、ＴＦＴのオン／オフ動作を決める（電子及び正孔が移動する）領域であり、ＴＦＴ特性に一番重要な層である。結晶質シリコンの場合、非晶質シリコンに比べて構造的に安定して電界効果移動度（ｃｍ／Ｖ・ｓ）が大きく、素子の動作が速くて少ない電圧でＴＦＴを駆動することができるという長所がある。また、結晶質の構造的安全性の確保によりＴＦＴの製作時、均一な電気的特性を得ることができ、追加的な補償回路が必要でない。
【０００８】
前述したように、結晶質シリコンを利用した素子には多くの長所がある。しかし、結晶質シリコン形成のためには６００℃以上の温度が必要で、この温度は硝子基板が一定形態を維持することができない温度である。
【０００９】
したがって、硝子を基板として使用するディスプレイ素子に結晶質シリコンを使用するためには新しい方法が必要である。
【００１０】
現在、低い温度で結晶質シリコンを形成する方法は、低い温度（〜４５０℃）で非晶質シリコンを蒸着した後、レーザ及び熱を利用したアニーリング（ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程を介して結晶質シリコンに変換させるＬＴＰＳ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法が一番多く使用されている。この方法は、非晶質を形成した後、脱水素化処理及びレーザ熱処理工程を含んでいる。
【００１１】
しかしながら、このような一般的なＬＴＰＳ法は工程が複雑であり、長い処理時間が要求されるだけでなく、レーザが含まれた高価な装備が必要であるという短所がある。このことは、素子の製作費用を増大させるため、競争力を確保することが難しい。
【００１２】
しかし、大部分のディスプレイ会社は、このような方法を使用して製品を生産しており、これを使用せずに結晶質シリコンを形成する新しい製作技術は技術競争力確保に極めて重要なことである。
【００１３】
レーザを使わない方法としては、ＳＬＳ（Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  Ｌａｔｅｒａｌ  Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ、  ＭＩＣ（Ｍｅｔａｌ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ）、及びＳＧＳ（Ｓｕｐｅｒ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法などが知られており、一部の研究では優秀な結果を得ている。
【００１４】
しかし、このような方法もまた蒸着工程の他に別の工程が追加され、大量生産のための応用にはまだ多くの問題点を抱えている。
【００１５】
上記のように、一般的な結晶質シリコン形成方法は、蒸着工程の他にまた別の後続工程が追加されなければならない。
【００１６】
したがって、後続工程のない技術を適用する場合、経済的効率性を画期的に増大させることができる。また、独創的な素子製作技術の先行獲得による素子競争力優位を確保することができる。
【００１７】
一方、シリコンを蒸着する方法は、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法とがある。このうち、ＣＶＤ法は、薄膜形成時、優秀なステップカバレッジ（ｓｔｅｐ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）特性を持っており、広く利用されている。
【００１８】
ＣＶＤ法は、ガス状態の原料を分解した後、反応して蒸着させる方法である。ＣＶＤに使われるシリコンの原料ガスは、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、及びＳｉＨ２Ｃｌ２などがあり、Ｈ２及びＮ２ガスなどを追加して使用するのが一般的である。
【００１９】
シリコン形成のためのＣＶＤ方法のうち一般的な方法は、ＰＥＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＣＶＤ）とＴｈｅｒｍａｌ  ＣＶＤである。ＰＥＣＶＤの場合、プラズマ（ｐｌａｓｍａ）を利用し、Ｔｈｅｒｍａｌ  ＣＶＤの場合、温度（熱）を利用して原料ガスを分解して基板に薄膜を形成する。
【００２０】
ＰＥＣＶＤの場合、プラズマという補助手段を使用するので硝子基板のような低い温度で使わなければならないディスプレイ、太陽電池、及びセンサなどに応用される。
【００２１】
一方、Ｔｈｅｒｍａｌ  ＣＶＤの場合、処理温度が高いのでＳｉ及び金属基板を使用する分野で大いに使用される。
【００２２】
ＰＥＣＶＤを利用したシリコン蒸着の場合、原料ガスは、以下の反応式１のようにＳｉＨｎの形態で基板に到逹して薄膜が形成される。
[反応式１]
ＳｉＨ４＋Ｈ２→ＳｉＨｎ＋Ｈ２↑
上記ＳｉＨｎ形態で基板に蒸着されたシリコン原子は、隣接する他のシリコン原子と結合して結晶質シリコンになることを邪魔する。したがって、このような方法を使用した薄膜は、結晶性が良くないだけでなく薄膜内の水素含量を増大させる。
【００２３】
薄膜内のＳｉ−Ｈ結合は、外部エネルギーによって簡単に切れてしまい、素子の信頼性に悪影響を及ぼすことが知られている。これはＯＬＥＤ、ＦＥＤ、及び太陽電池などのような物質の光学特性を利用する素子の場合には、特に多くの問題を引き起こす。
【００２４】
基板上に薄膜を形成するもう一つの方法として、触媒を使用して蒸着される反応ガスを分解するキャタリティック（Ｃａｔａｌｙｔｉｃ）ＣＶＤ装置がある。
【００２５】
添付した図４及び図５は、一般的な触媒剤を使用するキャタリティック化学気相蒸着装置を示した構成断面図であり、現在の触媒剤を使用したＣＶＤを代表する図である。
【００２６】
図４に示されたＣＶＤ装置は、チャンバ１０の上部に設けられて基板１８上に反応ガスを噴射するシャワーヘッド１２と、反応ガスを均一に分散するための分散器１４と、注入された反応ガスを加熱して分解する高温発生の触媒熱線部１６と、基板１８が装着されるチャック１９と、前記反応ガスを排出するための排出口１１と、を具備して構成される。
【００２７】
分散器１４は、複数の分散孔１４ａが一定の間隔に配列された平板であり、シャワーヘッド１２内に注入された反応ガスが分散孔１４ａを通過しながら分散密度が均一な状態に噴射される。
【００２８】
また、触媒熱線部１６は、電力によって高温で加熱される熱線１６ａが組み立てられたものであり、熱線１６ａでは一般的にタングステン材質が使われ、図４では触媒熱線部１６がチャンバ１０内部に装着されている。
【００２９】
このような一般的なキャタリティック化学気相蒸着装置は、反応ガスがシャワーヘッド１２から分散器１４の分散孔１４ａを介してチャンバ１０内に流入されれば、基板１８上に分散密度が均一な状態に噴射される。
【００３０】
分散器１４を通過した反応ガスは、高温を発生させる触媒熱線部１６を通過しながら熱線１６ａによってイオンまたはラジカルの状態に分解される。
【００３１】
触媒熱線部１６を通過した反応ガスは、イオンまたはラジカル状態で完全分解された状態であり、分解されたイオンまたはラジカルは基板上で化学的及び／又は物理的反応を起こして基板上に蒸着される。
【００３２】
一方、図５は、触媒熱線部とシャワーヘッドとを一体型に製作した化学気相蒸着装置を示す図であり、図５に示す化学気相蒸着装置は、チャンバ２０の上部に設けられて基板２８上に反応ガスを噴射するシャワーヘッド２２と、反応ガスを均一に分散するための分散器２４と、注入された反応ガスを加熱して分解する高温発生の触媒熱線部２６と、基板２８が装着されるチャック２９と、反応ガスを排出するための排出口２１と、を具備して構成される。
【００３３】
ここで、触媒熱線部２６はシャワーヘッド２２に設置されるが、触媒熱線部２６の熱線２６ａは分散器２４の分散孔２４ａ下部に位置するように設置される。
【００３４】
このような構成を有する一般的な他の例も、分散器２４を通過した反応ガスが高温を発生させる触媒熱線部２６を通過しながらイオンまたはラジカル状態に完全に分解されて、分解されたイオンまたはラジカルは基板２８上で化学的及び／又は物理的反応を起こして基板２８上に蒸着される。
【００３５】
しかし、このような一般的な触媒剤を使用するキャタリティック化学気相蒸着装置は、工程進行によって発生する触媒剤及び反応ガスの反応により触媒剤が劣化する、パーティクル（ｐａｒｔｉｃｌｅ）が発生する、及び工程変数が制限されるという三つの問題点を有する。
【００３６】
一番目の問題である触媒剤の劣化現象は、次のように起きることが知られている。
【００３７】
触媒剤、すなわち、触媒熱線部の温度が上昇する場合、折り曲げられる部分及び電力印加部分などの局所的に温度の低い領域が生じて、このような状態で工程が進行される場合、この領域で触媒剤がプロセスガス（工程ガス）と反応してタングステンシリサイド（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｓｉｌｉｃｉｄｅ、ＷＳｉ２）が生成される。
【００３８】
このように形成されたＷＳｉ２は、タングステンとの電気的特性が相異するため、触媒剤の温度上昇時に、局所的な発熱を引き起こす。また、ＷＳｉ２は、タングステンよりも堅い性質を有しているため、触媒熱線部が外部衝撃によって簡単に切断される原因になる。これはシステムの信頼性に深刻な問題を引き起こす。
【００３９】
二番目の問題であるパーティクルの発生は、次のような原因によって発生される。
【００４０】
分解された原料ガスＳｉＨ４は、基板のみならずチャンバのすべての面に蒸着される。この時、チャンバの壁と蒸着されるシリコン薄膜との密着力が良くない場合、工程が進行されるにつれてパーティクル形態に変化してしまい、工程に悪影響を及ぼすようになる。
【００４１】
パーティクルは、工程ガスに含まれているＨ２ガスとの反応によって発生する。したがって、パーティクルの発生を防止するための密着力の改善が必要であり、一つの方法として、チャンバの壁を１００℃以上、好ましくは、３００℃以上に加熱する方法が知られている。
【００４２】
しかし、上記のような一般的な技術の場合、チャンバの壁は、外部と接触しているため、高い温度に加熱されることができない。
【００４３】
三番目の問題である工程変数が制限されるという問題は、次のようである。
【００４４】
触媒剤を利用した気相蒸着方法の場合、触媒剤の材質及び構成方法などが核心要素である。シャワーヘッドと触媒剤との距離にしたがって薄膜の均一度及び特性を変化させることができる。
【００４５】
しかし、上記のような一般的な技術の場合、シャワーヘッドと触媒剤との距離を調節することができない。これは特性改善効果を制限することになる。特に、図５の場合、触媒剤である熱線部をシャワーヘッドと一体型に構成することで、シャワーヘッドの上部に、触媒剤に電力を印加するための制御部品を形成しなければならない。このような構成は、シャワーヘッドの構造が複雑で製作が難しい。
【００４６】
また、触媒剤の配列を変更するためにはシャワーヘッドを変更しなければならないという短所がある。このような特性改善の限界は、大面積で特性が優秀で厚さ均一度が優秀な薄膜を要するディスプレイ応用には適用が制限されることになる。
【００４７】
一方、一般的な結晶質シリコン蒸着のための化学気相蒸着装置に関する技術を記載した文献としては、下記の特許文献１〜４がある。
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００２−００１８１６１号明細書
【特許文献２】韓国特許第０４６００８０号明細書
【特許文献３】韓国特許出願公開第２００３−００４０１１９号明細書
【特許文献４】韓国特許出願公開第２００２−０２９９２６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、硝子基板を使いながらも熱処理のような後続工程なしに結晶質シリコンを形成することができる化学気相蒸着装置を提供することである。
【００４９】
また、本発明の他の目的は、工程中に触媒剤が劣化されることを防止し、パーティクルの発生を最小化して、工程変数の制限を受けない化学気相蒸着装置を提供することである。
【００５０】
また、本発明のさらに他の目的は、結晶性が優秀な薄膜を形成することができ、薄膜内の水素含量が少ない高品質のシリコン薄膜を形成することができる化学気相蒸着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００５１】
上記のような目的を達成するための本発明による化学気相蒸着装置は、基板に薄膜を形成するためのチャンバと、前記チャンバの上部に設けられ、基板上に反応ガスを噴射するシャワーヘッドと、前記反応ガスを均一に分散するための分散孔が形成された分散器と、前記分散器の分散孔を介して注入された反応ガスを加熱してイオンまたはラジカル状態に分解する触媒熱線部と、基板が装着されるチャックと、前記反応ガスを排出するための排出口と、前記チャンバの内部に側壁を成し、パーティクルの発生を抑制するための加熱部を具備した二重壁と、を含んで構成される。
【００５２】
前記触媒熱線部は、パージガスが流入可能な流路を備えており、反応ガスとパージガスとが分離されてチャンバ内部に注入されることができる。この場合、前記流路は、前記触媒熱線部の熱線結合部位にパージガスを供給するように、側方向に形成されることが好ましい。
【００５３】
また、前記チャンバの内壁と前記二重壁との間にパージガスを供給するための流通路が形成される。前記流通路は、前記シャワーヘッドに対して垂直に形成されており、パージガスが前記流通路を介して上部からチャンバ内壁に沿って流れ、前記排出口を介して排出されるようにする。
【００５４】
前記加熱部は、前記二重壁の内部に熱線が挿入されて構成されることを特徴とする。ここで、前記パージガスは、Ｈ２、Ａｒ、Ｎ２、及びＨｅよりなる群から選択されるいずれか一つのガスであることができる。
【００５５】
また、上記のような目的を達成するための本発明による化学気相蒸着装置は、基板に薄膜を形成するためのチャンバと、前記チャンバの上部に設けられ、基板上に反応ガスを噴射するシャワーヘッドと、前記反応ガスを均一に分散するための分散孔が形成された分散器と、前記分散器の分散孔を介して注入された反応ガスを加熱してイオンまたはラジカル状態に分解する触媒熱線部と、基板が装着されるチャックと、前記反応ガスを排出するための排出口と、反応ガスとパージガスを分離してチャンバ内部に注入するように前記触媒熱線部に設けられ、パージガスが流入可能な流路と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【００５６】
上述したように本発明によれば、蒸着装置のみを利用して直接的に結晶質Ｓｉを形成することができ、時間とコストを画期的に低減することができる。
【００５７】
また、本発明によれば、４００℃以下で工程進行が可能であり硝子を基板として使用した場合にも応用が可能である。
【００５８】
また、独自の素子製作技術を期待することができる。これをベースに結晶質シリコンに対する技術的な独立と画期的な工程改善で素子競争力を確保することができる。
【００５９】
さらに、本発明によれば、硝子基板を使いながらも熱処理のような後続工程なしに結晶質シリコンを形成することができる効果がある。
【００６０】
また、工程中に触媒剤が劣化されることを防止し、パーティクルの発生を最小化して歩留まりが向上することができるような効果がある。さらに、工程変数の制限を受けない化学気相蒸着装置を提供することができる。
【００６１】
また、結晶性が優秀な薄膜を形成することができ、薄膜内の水素含量が少ない高品質のシリコン薄膜を形成することができる。
【００６２】
また、チャンバのＰＭ（Ｐｒｅｖｅｎｔｉｖｅ  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）周期を増大させ、生産力増大に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる好ましい実施の形態を添付された図面を参照して詳しく説明する。
【００６４】
図６は、本発明の一実施の形態による化学気相蒸着装置を示した構成断面図である。図６に示されるとおり、本実施の形態による化学気相蒸着装置は、基板３８に薄膜を形成するためのチャンバ３０と、チャンバ３０の上部に設けられ、基板３８上に反応ガスを噴射するシャワーヘッド３２と、反応ガスを均一に分散するための分散孔３４ａが形成された分散器３４と、分散器３４の分散孔３４ａを介して注入された反応ガスを加熱してイオンまたはラジカル状態に分解する触媒熱線部３６と、基板３８が装着されるチャック３９と、反応ガスを排出するための排出口３１と、を具備しており、このような構成は一般的な技術と同様である。
【００６５】
ここで、本実施の形態の化学気相蒸着装置は、チャンバ３０の内部で側壁を成し、パーティクルの発生を抑制する二重壁４２がさらに設置されるという構成を有する。
【００６６】
二重壁４２は、チャンバ３０の内壁にシリコン薄膜が蒸着されてパーティクルが発生することを防止するためのものであり、パーティクルの発生を防止するために、二重壁４２は、１００℃以上、好ましくは、３００℃以上の温度に加熱される。
【００６７】
したがって、本実施の形態における二重壁４２は、高温の加熱部が具備される構成を有するが、本実施の形態では、加熱部の一実施の形態として、二重壁４２の内部に高温の熱線４２ａが挿入されている。
【００６８】
このような熱線４２ａは、電力が印加されることにより加熱され、本実施の形態では、熱線４２ａによって二重壁４２の温度を１００℃〜４００℃まで上昇させることができる。その結果、工程中のパーティクル発生が最小化されることができる。
【００６９】
すなわち、分解された原料ガスＳｉＨ４が蒸着されるとき、チャンバ３０の内側に二重壁４２が設置されているので、原料ガスは、二重壁４２の内側面に蒸着される。この場合、二重壁４２は、熱線４２ａによって４００℃まで加熱された状態なので、二重壁４２と蒸着されるシリコン薄膜との密着力が良く、工程進行中に薄膜がパーティクル形態に変化することを防止でき、パーティクルの発生を最小化することができる。
【００７０】
一方、本実施の形態の触媒熱線部３６は、パージガスが流入可能な流路３６ｂが形成される構造を有する。
【００７１】
流路３６ｂは、触媒熱線部３６の熱線３６ａの結合部位（図６の‘Ａ’）、すなわち、熱線３６ａの端部にパージガスを供給するように、触媒熱線部３６の側方向（チャンバ３０の内壁及び二重壁４２に対して垂直な方向）に形成されることが好ましい。
【００７２】
パージガスとしては、Ｈ２、Ａｒ、Ｎ２、及びＨｅなどが適用可能であり、本実施の形態ではパージガスの一実施の形態としてＨ２を適用したが、これに限定せず他のガスをパージガスとして使用しても良いことは勿論である。
【００７３】
このような本発明は、分散孔３４ａを介して反応ガスを注入し、流路３６ｂを介してパージガスを注入することで、図７のように反応ガスとパージガスとをそれぞれ分離して独立的にチャンバ３０内部に注入することができる構成を有する。
【００７４】
このような構成は、反応ガスとパージガスとが希薄されて工程に悪影響を与えることを防止するためであり、また、触媒熱線部３６が位置した領域にパージガスを側面からチャンバ３０内に注入することで、触媒熱線部３６の温度が低い部分、例えば、触媒熱線部３６の熱線３６ａの結合部位（図６の‘Ａ’）でプロセスガス（工程ガス）が反応して触媒剤が劣化することを防止する役割を果たす。
【００７５】
また、チャンバ３０の内壁と二重壁４２との間には、パージガスを供給するための流通路４４が形成される。
【００７６】
流通路４４は、シャワーヘッド３２に対して垂直に、すなわち、チャンバ３０の内壁に対して平行に形成され、流通路４４を介して注入されるパージガスが上部からチャンバ３０内壁に沿って流れる途中で排出口３１を介して排出されるようにする。
【００７７】
したがって、分散器３４にも流通路４４が連通されるように形成され、図には示されなかったが、流通路４４を介して注入されるパージガスが触媒熱線部３６を通過してチャンバ３０内壁に沿って流れることができる構造を有するようにすることは当然である。
【００７８】
このように、流通路４４から注入されるパージガスがチャンバ３０の内壁に沿って流れれば、加熱されないチャンバ３０の壁面に薄膜が蒸着されることを防止してパーティクルの発生を基本的に抑制することができる。
【００７９】
このような構成を有する本実施の形態の化学気相蒸着装置の作用を説明すれば次のようである。
【００８０】
反応ガスが、シャワーヘッド３２から分散器３４の分散孔３４ａを介してチャンバ３０内に流入される。
【００８１】
分散器３４を通過した反応ガスは、高温を発生させる触媒熱線部３６を通過しながら熱線３６ａによってイオンまたはラジカル状態に分解される。
【００８２】
触媒熱線部３６を通過した反応ガスは、イオンまたはラジカル状態に完全に分解された状態であり、分解されたイオンまたはラジカルは、基板上で化学的及び／又は物理的反応を起こして基板上に蒸着される。
【００８３】
ここで、本実施の形態の化学気相蒸着装置は、チャンバ３０の内側に設置された二重壁４２を一定の温度で制御することで、プロセスガスＳｉＨ４によって蒸着されるシリコン薄膜の密着力を改善することができる構造を有する。
【００８４】
密着力の改善は、二重壁４２に蒸着される薄膜が工程中の反応及びエッチング効果によるパーティクル発生を抑制する役割を果たす。二重壁４２は、通常、４００℃以下の温度に制御される。
【００８５】
このような構造は、外部と接触するチャンバ３０壁の温度を４００℃近くまで上昇させることができないという短所を補うことができる。
【００８６】
また、チャンバ３０をクリーニングする際、二重壁４２の温度を制御することでクリーニング効果を極大化することができる。すなわち、蒸着が進行される間は、二重壁４２の温度を高い温度で制御し、パーティクルの発生を抑制する。一方、クリーニング工程では、二重壁４２の温度を低く制御することができ、クリーニング効果を極大化することができる。
【００８７】
一方、本実施の形態の触媒剤を利用した化学気相蒸着装置は、高い温度で加熱された触媒熱線部３６にプロセスガスが衝突して以下の反応式２のように完全に分解されたＳｉが基板に到逹するようになる。
[反応式２]
ＳｉＨ４＋Ｈ２→Ｓｉ＋Ｈ２↑
したがって、隣接するシリコン原子との結合が容易くて結晶性が優秀な薄膜を形成することができ、薄膜内の水素含量の少ない高品質のシリコン薄膜を形成することができる。
【００８８】
このような本実施の形態の触媒剤を利用した化学気相蒸着装置と一般的なＬＴＰＳ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｐｏｌｙ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法の工程手順を比べると、一般的なレーザを利用するＬＴＰＳは、非晶質を形成した後に脱水素化等の工程を含んでいる。このことは、工程が複雑であるだけでなく工程が長くなるという短所を有する。
【００８９】
また、レーザを使用する高価な装置が必要であり、蒸着及び脱水素のためのＣＶＤシステムを考慮しなければならない。このことは、投資及び維持費用が増加し、素子の製作コストが増加してモバイル及び大面積用ディスプレイの価格競争力が得られない。
【００９０】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲の中でいろいろ変形して実施することが可能で、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１ａ】結晶質シリコンの構造を現した図である。
【図１ｂ】非晶質シリコンの構造を現した図である。
【図２ａ】ＴＦＴ内のシリコン特性による素子構造を現した図である。
【図２ｂ】ＴＦＴ内のシリコン特性による素子構造を現した図である。
【図３】結晶質シリコンを使用したディスプレイ素子の駆動用ＴＦＴ構造を現した断面図である。
【図４】一般的な触媒剤を使用する化学気相蒸着装置を示した構成断面図である。
【図５】一般的な触媒剤を使用する化学気相蒸着装置の他の例を示した構成断面図である。
【図６】本発明の一実施の形態による化学気相蒸着装置を示した構成断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態による化学気相蒸着装置におけるガスの流れを現す構成断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
３０    チャンバ、
３２    シャワーヘッド、
３４    分散器、
３４ａ    分散孔、
３６    触媒熱線部、
３６ｂ    流路、
３８    基板、
３９    チャック、
４２    二重壁、
４２ａ    熱線、
４４    流通路。
【図１ａ】
2006319327.tif 000003
【図１ｂ】
2006319327.tif 000004
【図２ａ】
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【図２ｂ】
2006319327.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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