(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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／ｃｍ２以上１．９Ｗ／ｃｍ２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ＳｉＨ４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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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／ｃｍ２以上１．９Ｗ／ｃｍ２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ＳｉＨ４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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
前記真空槽内にＳｉＨ４ガスを、面積当たりのＳｉＨ４流量が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ２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。
【請求項４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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、ＳｉＨ４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。
【０００３】
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、ＳｉＨ４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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６３１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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／ｃｍ２以上１．９Ｗ／ｃｍ２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ＳｉＨ４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。
【０００７】
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／ｃｍ２以上１．９Ｗ／ｃｍ２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ＳｉＨ４ガスを導入して成膜するため、ＳｉＨ４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ＳｉＨ４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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
また、前記成膜方法において、前記真空槽内にＳｉＨ４ガスを、面積当たりのＳｉＨ４流量が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ２以下になるように導入してもよい。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
＜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。
【００４７】
＜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。
【００４８】
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ＳｉＨ４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。
【００４９】
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。
【００５０】
アンテナ４に印加する電力のパワー密度は、１．１Ｗ／ｃｍ２以上１．９Ｗ／ｃｍ２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。
【００５１】
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。
【００５２】
また、真空槽２内に導入するＳｉＨ４ガスは、面積当たりのＳｉＨ４流量（ガス密度）が０．００３ｓｃｃｍ／ｃｍ２以上０．０１６ｓｃｃｍ／ｃｍ２以下で導入することが好ましい。
【００５３】
＜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、ＳｉＨ４ガスとして、ＳｉＨ４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。
【００５４】
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。
【００５５】
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ＳｉＨ４流量〔ｓｃｃｍ／ｃｍ２〕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／ｃｍ２〕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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【符号の説明】
【００５８】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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