(57)【要約】【課題】プラズマＣＶＤ法による酸化膜の成膜において、セルフクリーニングを周期的に行っても酸化膜の膜厚変動を抑制することができるプラズマＣＶＤ装置および酸化膜の製造方法を提供する。【解決手段】プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて酸化膜を成膜する方法である。酸化膜の製造方法は、プラズマによってプラズマＣＶＤ装置の成膜チャンバを洗浄するセルフクリーニングの工程を備えている。原料ガス放散口の温度が一定範囲内にある場合に成膜チャンバに装入した基板上に酸化膜を形成し、原料ガス放散口の温度が一定範囲内にない場合には酸化膜を形成しない。酸化膜の形成において、成膜チャンバ内に装入する基板とガス放散口との熱の授受により、原料ガス放散口の温度を一定範囲内にする。【選択図】図１３
2007134702.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置を用いて酸化膜を成膜する方法であって、
プラズマによって前記プラズマＣＶＤ装置の成膜チャンバを洗浄するセルフクリーニングの工程を備え、
原料ガス放散口の温度が一定範囲内にある場合に前記成膜チャンバに装入した基板上に酸化膜を形成し、前記原料ガス放散口の温度が前記一定範囲内にない場合には前記酸化膜を形成しないで、
前記酸化膜の形成において、前記成膜チャンバ内に装入する前記基板と前記ガス放散口との熱の授受により、前記原料ガス放散口の温度を一定範囲内にする、酸化膜の製造方法。
【請求項２】
前記原料ガス放散口の温度をモニタして、そのモニタ信号により前記原料ガス放散口の温度を調節する温度調節手段の作動を制御して、前記原料ガス放散口の温度が前記一定温度範囲内にない時間を減少させる、請求項１に記載の酸化膜の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜の形成において、セルフクリーニング直後の前記酸化膜を形成するための基板温度を低く、その後、基板温度を徐々に高くすることにより、前記熱の授受により前記原料ガス供給口の温度を一定範囲内にする、請求項１または２に記載の酸化膜の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜の形成において、セルフクリーニング後、４５０℃未満の基板温度で前記酸化膜を成膜することにより、前記熱の授受により前記原料ガス供給口の温度を一定範囲内にする、請求項１〜３のいずれかに記載の酸化膜の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜の形成において、前記成膜チャンバと開閉自在の隔壁で隔てられたトランスファ室内と、前記成膜チャンバとの間において、前記基板を数回往復させることにより、前記熱の授受により前記原料ガス供給口の温度を一定範囲にする、請求項１または２に記載の酸化膜の製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜はアクティブマトリックス方式の液晶表示装置の薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)に含まれる酸化膜である、請求項１〜５のいずれかに記載の酸化膜の製造方法。
【請求項７】
前記酸化膜は、アクティブマトリックス方式の駆動回路一体型の液晶表示装置のＴＦＴに含まれる酸化膜であり、基板上の画素領域および駆動回路領域にわたって成膜されるものである、請求項１〜６のいずれかに記載の酸化膜の製造方法。
【請求項８】
基板に対して成膜処理が行われる成膜チャンバと、
前記成膜チャンバに原料ガスを供給する原料ガス供給路と、
前記原料ガス供給路から供給された前記原料ガスを前記成膜チャンバ内に放散する原料ガス放散口と、
前記原料ガス放散口の温度を調節する温度調節手段とを備える、請求項１〜７のいずれかに記載の酸化膜の製造方法に用いられるプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置。
【請求項９】
前記原料ガス放散口はシャワーヘッドを備え、前記温度調節手段は前記シャワーヘッドに配置されている、請求項８に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
前記温度調節手段は、電気加熱部材、液体冷却部材、および電子冷却部材のうちの少なくとも１つの部材からなる、請求項８または９に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１１】
前記温度調節手段は、前記原料ガス供給路のうち少なくとも１種類の原料ガス供給路に配置された加熱手段を備えている、請求項８〜１０のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１２】
前記原料ガス放散口の温度をモニタする、温度モニタ装置をさらに備える、請求項８〜１１のいずれかに記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１３】
前記温度モニタ装置からの測定温度信号に基づいて、前記温度調節手段の調節を自動的に行う自動制御手段をさらに備える、請求項１２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ装置および酸化膜の製造方法に関し、とくにアクティブマトリックス方式の液晶表示装置に形成される薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor)のゲート酸化膜等を成膜する際に用いられるプラズマＣＶＤ装置およびプラズマＣＶＤ装置を用いた酸化膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、低温ポリシリコンのＴＦＴを用いた液晶表示装置（ＬＣＤ:Liquid Crystal Display)の製造において、ゲート酸化膜等は、一般にプラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置によって成膜される。このゲート酸化膜の成膜に用いられるチャンバの内壁には、上記の成膜中に酸化物等が堆積して、基板上に製造中のＴＦＴを汚染する。このため、例えば、限界累積酸化膜厚を６００ｎｍとして、その限界累積酸化膜厚に達する度に、チャンバ内をフッ素化合物等のガスを用いて洗浄するセルフクリーニングする方法がとられている。このセルフクリーニングの後には、通常、慣らし運転とも言えるチャンバシーズニングにより酸化膜を試行成膜する工程が設けられる。このセルフクリーニングにより、汚染のない清浄なＴＦＴが形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、セルフクリーニングを行った後にプラズマＣＶＤ法によりゲート酸化膜等の成膜を行うと、ゲート酸化膜等の厚さが薄くなる現象があり、その結果、ゲート酸化膜等の膜厚変動が大きくなる。例えば、上記のＴＦＴのゲート酸化膜の厚さは７５ｎｍ程度なので、通常、２０枚を１ロットとして８枚目、１５枚目（または１６枚目）の成膜が終了した後に、セルフクリーニングを実施する。図１５は、８枚目および１５枚目の成膜が終了した後にセルフクリーニングを実施した場合のゲート酸化膜の膜厚推移を示す図である（このロットの平均値を１００％に規格化して表示してある）。図１５において、９枚目および１６枚目の基板上のゲート酸化膜の膜厚が薄くなっている。このような、膜厚の大きな変動を防止するために１枚ごとにセルフクリーニングを実施すると、基板は成膜チャンバ内で、常に、図１５における薄い膜厚を生成する環境に保たれるので、膜厚変動は抑制される。しかし、セルフクリーニングの処理時間は長時間にわたるので、このような１枚の成膜処理ごとにセルフクリーニングを行う手法は、実際の製造方法に適用することができない。
【０００４】
そこで、本発明は、プラズマＣＶＤ法による酸化膜の成膜において、セルフクリーニングを周期的に行っても酸化膜の膜厚変動を抑制することができるプラズマＣＶＤ装置および酸化膜の製造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】
【０００５】
本発明のプラズマＣＶＤ装置は、基板に対して成膜処理が行われる成膜チャンバと、成膜チャンバに原料ガスを供給する原料ガス供給路と、原料ガス供給路から供給された原料ガスを成膜チャンバ内に放散する原料ガス放散口と、原料ガス放散口の温度を調節する温度調節手段とを備える。
【０００６】
本発明者らは、セルフクリーニングの前後で酸化膜の膜厚が変動する現象を調査した結果、酸化膜の膜厚変動はセルフクリーニング中に成膜チャンバ内の温度が上昇し、成膜処理の進行につれ酸素などの原料ガス等により冷却され、経時的に温度降下が生じることに原因があることを突き止めた。なかでも、成膜チャンバに原料ガスを放散する原料ガス放散口の温度変動が、酸化膜の膜厚変動の主原因であることを突き止めた。この温度変動が生じる原因は、ＴＥＯＳ(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を用いてシリコン酸化膜を生成するプラズマＣＶＤ装置の成膜チャンバのセルフクリーニングの際には、約１６００Ｗという高電力を投入する必要があるからである。成膜チャンバ内に突き出している箇所には電力が集中して加熱され易く、上記大電力の投入によりその加熱が促進される。ＴＥＯＳを用いてシリコン酸化膜を成膜するプロセスでは、ＴＥＯＳの沸点が高いので気体状態を維持するため、上記成膜チャンバには、約１１５０Ｗの電力を投入する。ちなみに、アモルファスシリコンの成膜をプラズマＣＶＤ装置で行う場合の投入電力は３０Ｗであり、その場合のクリーニングには約５５０Ｗを投入する。一般に、クリーニングの際の投入電力が成膜処理時の投入電力より非常に大きいのは、成膜処理時に成膜チャンバ内壁等に付着した反応生成物を短時間のうちに反応させて除去する必要があるからである。したがって、温度の均一性や恒温性が保たれる場合、または、その他の装置上の制約がない場合には、より多くの電力を投入してクリーニングを促進し、セルフクリーニング時間を短縮することが望ましい。
【０００７】
原料ガス放散口の周囲の温度が高いと、そこを通過する原料ガスの中の活性種(Radical Species)密度が減少する。一方、原料ガス放散口の周囲の温度が低いと、そこを通過する原料ガスの活性種密度は増大する。原料ガスは原料ガス放散口を通過する際に、通過時間が比較的長くかかるためにその部位の温度の影響を受け、昇温または降温する。成膜速度と原料ガス中の活性種濃度とは比例関係にあり、このため、原料ガス放散口の温度が高いと成膜速度は減少し、逆に原料ガス放散口の温度が低いと成膜速度は増大する。
【０００８】
上記の本発明の構成により、セルフクリーニング等によって原料ガス放散口の温度降下または上昇が生じる可能性がある場合、上記温度調節手段により原料ガス放散口およびその周辺を加熱または冷却して温度変動を抑制することができる。この結果、原料ガスのうちの活性種密度をほぼ一定に保つことができ、成膜速度をほぼ一定にすることが可能となる。この結果、液晶表示装置の酸化膜の膜厚変動を抑制して製造することができ、液晶表示装置の製造歩留りを向上させることが可能となる。さらに、セルフクリーニング時の投入電力を装置能力が許容する範囲内で増大させることができ、セルフクリーニング時間を短縮することができる。すなわち、セルフクリーニング時に投入電力を増大させても、温度調節手段で原料ガス供給口等の成膜チャンバ内の部材の温度を調節することにより、成膜されたゲート酸化膜等の膜厚変動を抑制することができる。
【０００９】
また、プラズマＣＶＤ装置では、上記の装置において、原料ガス放散口はシャワーヘッドを備え、温度調節手段はシャワーヘッドに配置されていることが好ましい。
【００１０】
原料ガスは原料ガス供給路からシャワーヘッドに導入されるが、原料ガス供給路の出口に対面するシャワーヘッド面に偏って原料ガスが供給されないように、例えば中央部での拡散孔が小さく、周縁部での拡散孔が大きい中間拡散板を挿入する。原料ガスはこの中間拡散板が装着されたシャワーヘッドにより流れ方向を調整され、基板面全体に均一に配分される。上記シャワーヘッド中における原料ガスの滞在時間は比較的長いので、シャワーヘッド周辺に配置された上記の温度調節手段によって温度変化しかかった原料ガスは効率的に温度降下を防止される。この結果、原料ガス中の活性種密度が温度変動のために変化することが防止され、酸化膜の膜厚変動を簡便に防止することが可能となる。ここでいう「シャワーヘッド」は、中間拡散板が含まれるシャワーヘッド内部およびシャワーヘッドの外側周囲も含むものである。
【００１１】
また、プラズマＣＶＤ装置では、上記の装置において、温度調節手段が、電気加熱部材、液体冷却部材、および電子冷却部材のうちの少なくとも１つの部材からなっていることが好ましい。
【００１２】
上記の構成において、温度調節手段が電気加熱部材の場合には、原料ガス放散口の温度を電気ヒータ等により簡便に加熱することができる。そのため、例えば、セルフクリーニング直後に到達している温度以上の温度に保つことができ、良質の酸化膜を一定の成膜速度で形成することができる。また、膜厚の変動が一定範囲内で許容される場合には、セルフクリーニング直後に到達している温度未満の温度に保つこともできる。また、温度調節手段が液体冷却部材や電子冷却部材の場合には、水冷銅箱やペルチエ素子のような冷却部材を用いて原料ガス放散口を冷却することができる。そこで、セルフクリーニング直後であってもセルフクリーニング直前の温度に近づけることができる。このため、比較的大きな、ほぼ一定の成膜速度を保って酸化膜を成膜することができるので、膜厚変動を抑制することができる。また、成膜時間も短縮することが可能となる。さらに、上記構成において、上記加熱部材および上記冷却部材の両方を備える場合には、品質上好ましい成膜速度を与える成膜温度と製造能率上好ましい成膜温度との均衡をはかりながら、膜厚変動を防止するために原料ガス放散口周辺の温度を一定に保つことが可能となる。
【００１３】
また、プラズマＣＶＤ装置では、上記のいずれかの装置において、温度調節手段は、原料ガス供給路のうち少なくとも１種類の原料ガス供給路に配置された加熱手段を備えていることが好ましい。
【００１４】
プラズマＣＶＤによる酸化膜の成膜には、酸素または一酸化二窒素が大量に用いられる。これらのガスは、通常、常温で使用され、上記したセルフクリーニング直後の温度上昇した成膜チャンバを冷却する。上記の構成により、上記のガスを加熱することにより、成膜チャンバの温度降下を抑制してほぼ一定の成膜速度を確保することができる。なお、プラズマＣＶＤによる酸化膜の成膜には、上記の酸素および一酸化二窒素のほかに、ＴＥＯＳが用いられる場合が多いが、ＴＥＯＳは沸点が高いので、ＴＥＯＳガス供給路は気体状態を確保するために、通常、加熱されている。なお、上記プラズマＣＶＤ装置は、原料ガス放散口の温度調節手段として、上記の原料ガス供給路を加熱する加熱手段のみを備えていてもよい。
【００１５】
また、プラズマＣＶＤ装置では、上記のいずれかの装置において、原料ガス放散口の温度をモニタする、温度モニタ装置をさらに備えていることが好ましい。
【００１６】
上記構成により、温度変動がセルフクリーニング以外の原因で発生した場合でも原料ガスの実際の温度を知りながら、酸化膜を成膜することができるので、酸化膜の変動を抑制することができる。すなわち、温度変動に伴って生じる酸化膜の膜厚変動ならば、どのような原因による場合であっても抑制することができる。
【００１７】
また、プラズマＣＶＤ装置では、上記の装置において、温度モニタ装置からの測定温度信号に基づいて、温度調節手段の調節を自動的に行う自動制御手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１８】
温度モニタ装置と自動調節装置と温度調節手段とを組合せて、自動的に一定温度を維持することができ、温度精度が向上するなど酸化膜の品質を向上させることが可能となる。
【００１９】
また、酸化膜の製造方法は、プラズマＣＶＤ装置を用いて酸化膜を成膜する方法であって、プラズマによってプラズマＣＶＤ装置の成膜チャンバを洗浄するセルフクリーニングの工程を備え、原料ガス放散口の温度が一定範囲内にある場合に成膜チャンバに装入した基板上に酸化膜を形成し、原料ガス放散口の温度が一定範囲内にない場合には酸化膜を形成しない。
【００２０】
成膜チャンバのセルフクリーニングは清浄な基板を確保するために必要である。また、そのセルフクリーニングの結果生じる成膜チャンバの温度上昇、とくに原料ガス放散口の温度上昇と、その後の経時的な温度降下とのために、酸化膜の膜厚は大きく変動する。しかし、原料ガス放散口の温度が一定範囲内にある場合にのみ成膜処理を行い、その一定範囲内にない場合には成膜処理を行わないことによって、上記の膜厚変動は抑制される。このため、酸化膜の膜厚が揃った清浄な基板を得ることが可能となり、歩留り向上の結果、安価な液晶表示装置を得ることが可能となる。原料ガス供給口の温度を問題とするのは、原料ガス供給口が成膜チャンバの中に突き出しているため、セルフクリーニングの際に温度上昇が著しいからである。成膜チャンバの中のその他の部分で温度上昇が大きい箇所があれば、その部分の温度も一定範囲内にあることが望ましいことは言うまでもない。要は、成膜チャンバの中の温度がほぼ均一で、かつ一定温度範囲内にあることが望ましい。
【００２１】
また、酸化膜の製造方法では、上記の方法において、原料ガス放散口の温度をモニタして、そのモニタ信号により原料ガス放散口の温度を調節する温度調節手段の作動を制御して、原料ガス放散口の温度が一定温度範囲内にない時間を減少させることが好ましい。
【００２２】
上記の構成により、酸化膜の製造能率を向上させることができ、かつ温度範囲の幅も狭くすることができるので、酸化膜の膜厚ばらつきも減少させることができる。
【００２３】
また、酸化膜の製造方法では、上記の方法において、セルフクリーニング後の排気時間を一定時間以上とり、原料ガス放散口の温度を一定範囲内にすることが好ましい。
【００２４】
セルフクリーニングによりいったん温度上昇した原料ガス放散口等は排気時間中に熱輻射によって冷却される。このため、上記の構成により高温領域での成膜を避けることができ、膜厚変動を抑制することが可能となる。
【００２５】
また、酸化膜の製造方法では、上記のいずれかの方法において、セルフクリーニング後の不活性ガスによるガスパージの時間を一定時間以上とり、原料ガス放散口の温度を一定範囲内にすることが好ましい。
【００２６】
セルフクリーニングによりいったん温度上昇した原料ガス放散口等は、不活性ガスパージにより、熱伝導、熱対流、熱輻射によって、単に排気する以上に冷却される。このため、短時間で成膜チャンバの高温状態を回避して酸化膜を成膜することができるので、比較的短時間のアイドル時間で酸化膜の膜厚変動を抑制することが可能となる。
【００２７】
また、液晶表示装置の製造方法では、上記の方法において、セルフクリーニング直後の酸化膜の成膜温度を低く、その後、成膜温度を徐々に高くすることにより原料ガス供給口の温度を一定範囲内にすることが好ましい。
【００２８】
成膜温度を低く設定すると、基板温度もとうぜん低くなる。このため、基板はセルフクリーニング直後の高温状態の原料ガス放散口に対して熱シンクとして働き、原料ガス放散口からの熱輻射を吸引する。このため、セルフクリーニング直後の成膜チャンバの高温状態の矯正が促進され、酸化膜の膜厚変動が抑制される。
【００２９】
また、酸化膜の製造方法では、上記の方法において、セルフクリーニング後、４５０℃未満の成膜温度で酸化膜を成膜することにより原料ガス供給口の温度を一定範囲内にすることが好ましい。
【００３０】
上記の構成により、成膜温度を４５０℃未満とすることにより基板が熱シンクとして作用するので、原料ガス放散口等が突出した高温状態になる事態を避けることができる。このため、高温状態での成膜を避けることができるので、非常に薄い膜厚を避けることができ、その結果、酸化膜の膜厚変動を抑制することが可能となる。
【００３１】
また、酸化膜の製造方法では、上記の方法において、成膜チャンバと開閉自在の隔壁で隔てられたトランスファ室内と、成膜チャンバとの間を、基板に対して数回往復させることにより原料ガス供給口の温度を一定範囲内にすることが好ましい。
【００３２】
前記トランスファ室は不活性ガスが充填され、その圧力が成膜チャンバに対して陽圧とされているのが普通である。上記基板の往復により温度上昇していない基板および不活性ガスが成膜チャンバに導入され、セルフクリーニングによって温度上昇した上記原料ガス放散口を冷却する。このため、酸化膜の膜厚変動が抑制され、歩留り向上をもたらす。
【００３３】
また、酸化膜の製造方法では、上記の方法において、成膜チャンバに供給される原料ガスを加熱することにより、原料ガス供給口の温度を一定範囲にすることが好ましい。
【００３４】
プラズマＣＶＤ装置を用いて酸化膜を成膜する場合、セルフクリーニングによって温度上昇した原料ガス供給口等は酸素または一酸化二窒素等の原料ガスによって冷却される。沸点の高いＴＥＯＳを用いてシリコン酸化膜を成膜する場合、ＴＥＯＳは既に原料ガス供給路でも加熱されている。上記酸素または一酸化二窒素等の原料ガスの加熱により、原料ガス供給口は比較的高めの一定温度範囲内に入れることが容易となり、酸化膜の膜厚変動が抑制される。
【００３５】
また、酸化膜の製造方法では、上記のいずれかの方法において、酸化膜はアクティブマトリックス方式の液晶表示装置のＴＦＴに含まれる酸化膜であることが好ましい。
【００３６】
液晶表示装置のＴＦＴに含まれる酸化膜は、ＤＲＡＭ等の半導体素子の酸化膜に比較して広い範囲に形成する必要がある。このため、原料ガス放散口も大面積となり、セルフクリーニングにより温度上昇を生じ易い。また、大面積にわたって均質な酸化膜を得るために、シャワーヘッドには均質化を達成するための仕組みが組み込まれている。このため、セルフクリーニングによって、とくに加熱を受け、かつその温度上昇の影響が原料ガスに伝達されやすい構造となっている。このため、膜厚変動が生じ易いので、上記の方法を適用することにより、例えば膜厚の揃ったゲート酸化膜を備えた液晶表示用ＴＦＴを提供することができる。
【００３７】
また、酸化膜の製造方法では、上記のいずれかの方法において、酸化膜は、アクティブマトリックス方式の駆動回路一体型の液晶表示装置のＴＦＴに含まれる酸化膜であり、基板上の画素領域および駆動回路領域にわたって成膜されるものであることが好ましい。
【００３８】
パソコンやテレビ等に用いられる駆動回路一体型の液晶表示装置の用いられるＴＦＴは、半導体記憶素子等の分野の常識を超える大面積の基板全体に酸化膜を成膜する。このため、プラズマＣＶＤ装置の原料ガス放散口も大面積となり、また、大面積にわたって均質な酸化膜を得るために中間拡散板等を備えたシャワーヘッド等を原料ガス放散口に用いている。このため、セルフクリーニング時に加熱され易く、また原料ガスのシャワーヘッド通過時間が長くかかるためその部分の温度の影響を受け易い。したがって、特に酸化膜の膜厚変動が生じ易いので、ＴＦＴのゲート酸化膜形成に本方法を適用することにより、効果的に歩留り向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００３９】
本発明のプラズマＣＶＤ装置および液晶表示装置の製造方法を用いることにより、高精度の膜厚制御が必要とされるＴＦＴのゲート酸化膜を、膜厚ばらつきを小さくして成膜することができる。上記プラズマＣＶＤ装置は、従来のプラズマＣＶＤ装置に対して部分的な改良を行うだけで提供することができるので、従来の製造ラインの装置に適用が容易である。また、本発明の液晶表示装置の製造方法は、非常に簡便に適用が可能なので、多くの製造現場において広範に適用され、製造歩留りの向上をもたらすことが期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
次に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態では、アクティブマトリックス方式の液晶表示装置のＴＦＴのゲート酸化膜を形成する方法において、セルフクリーニング直後の成膜チャンバを長時間排気して、原料ガス放散口等の成膜チャンバ部材の温度を一定範囲にする。まず、図１に示すように、ガラス基板１の表面に、下地膜２として、例えば、ＳｉＮ膜、シリコン酸化膜、またはシリコン酸化膜とＳｉＮ膜とからなる２層膜をプラズマＣＶＤにより約２００ｎｍの厚さに成膜する。その後、同じく図１に示すように、アモルファスシリコン膜３を減圧ＣＶＤ法またはプラズマＣＶＤ法により５０ｎｍの厚さに成膜した後、アモルファスシリコン膜を結晶化する。結晶化の方法として、例えば、エキシマレーザによるレーザ照射を用いることができる。次いで、図２に示すように、結晶化されたポリシリコン膜３をチャネル形状にパターニングする。次に、図３に示すように、ポリシリコン膜上にゲート酸化膜４をプラズマＣＶＤにより７５ｎｍの厚さに形成する。
【００４１】
このゲート酸化膜４の成膜においては、ＮＦ3ガスを用いたセルフクリーニングを基板８枚ごとに行った。セルフクリーニング後のチャンバシーズニングにおいて酸化膜を形成した後、ポンプ排気の状態を１２分間保った。この後、図２に示す状態の基板を成膜チャンバに導入して、図３に示すように、ゲート酸化膜４を成膜した。
【００４２】
図４は、ロット（１９枚）内の各ゲート酸化膜の厚さを成膜順序にしたがって示す図である。図４には、長時間の排気を行わない従来技術のゲート酸化膜の厚さの推移を比較のために併記してある。この図４から、ロット内のゲート酸化膜の厚さのばらつきは、−６％〜＋４％の範囲に抑えられている。
【００４３】
ゲート酸化膜の成膜後、ゲート電極をＡｌ合金、Ｃｒ、Ｔａのような金属膜をスパッタリングにより成膜し、パターニング加工を行い、図５に示すように、ゲート電極８を形成する。その後、イオン注入によってソース、ドレイン領域５，６およびチャネル領域７を形成し、次いで図６に示すように、層間絶縁膜９をプラズマＣＶＤによって成膜する。次に、層間絶縁膜９にコンタクトホールを開口してパッドコンタクト１１，１２を形成した後、ソースおよびドレイン配線の膜を成膜して、配線形状１３，１４にパターニングする。さらに、図７に示すように、プラズマＣＶＤによりパッシベーション膜であるＳｉＮ膜１５を成膜する。
【００４４】
上記図７に示す段階から液晶表示装置完成の段階までを、図８を用いて説明する。パッシベーション膜１５の上に透明性有機絶縁膜１６を平坦化のために形成し、さらにその上にＩＴＯ(Indium Tin Oxide)からなる画素電極１７を形成する。さらに、その上に液晶１９と接する面に配向層１８を形成する。
【００４５】
一方、上部ガラス基板２３にカラーフィルタ２２を貼り付け、対向電極２１を配置して、その上に液晶１９と接する面に配向層２０を形成する。上部基板上の配向層２０と下部基板上の配向層１８とを、一定のギャップを保って対向させ、ギャップに液晶１９を封入して液晶表示装置の主要部ができあがる。図８は、液晶表示装置の画素領域における断面図である。
【００４６】
上記したように、成膜チャンバ内の原料ガス放散口等が一定温度範囲内になるために、セルフクリーニングに引き続いてシーズニングを行った後、１２分間排気をして成膜することにより、その後成膜される酸化膜の膜厚減少は非常に抑制される。この結果、液晶表示装置の製造において、ゲート酸化膜の膜厚変動に起因する歩留り低下を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
実施の形態１と同じように、液晶表示装置のＴＦＴのゲート酸化膜の成膜工程において、基板８枚にゲート酸化膜を成膜するごとにＮＦ3ガスを用いたセルフクリーニングを実施した。本実施の形態では、セルフクリーニング後にチャンバシーズニングを実施し、その後に行う酸素ガスパージの時間を３６０秒間から１０８０秒間の間に変化させて、ゲート酸化膜を実施した。酸素ガスパージの時間を変える以外は、実施の形態１と同じ工程による。各ロット内の各基板Ｎｏのゲート酸化膜の厚さを図９に示す。また、各ロット内のゲート酸化膜の最大値と最小値との差を図１０に示す。図１０より、パージ時間の増大につれ、最大値と最小値との差が減少することが分かる。とくに、ガスパージ時間を６００秒間から１０８０秒間に延ばした場合、最大値と最小値との差が大きく減少することが分かる。とくに、ガスパージ時間を９００秒間以上とすることにより、上記の差を１０ｎｍ以下にすることができる。なお、このガスパージ時間は、チャンバシーズニングを間に挟んで２回のガスパージを行う場合には、その２回のガスパージ時間の合計をいう。
【００４８】
（実施の形態３）
上記したように、液晶表示装置のＴＦＴのゲート酸化膜の成膜条件のうち、成膜温度のみを変化させて、セルフクリーニングを周期的に行うプラズマＣＶＤ装置によって成膜される上記酸化膜の厚さを調査した。図１１は、成膜温度と上記ゲート酸化膜の標準偏差との関係を示す図である。図１１によれば、成膜温度を低下させたほうが、基板間ばらつきが小さくなることが分かる。この理由は、成膜温度を低くするほうが、輻射による原料ガス放射口等からの熱放射量が増大し、セルフクリーニング後の原料ガス放散口の冷却が促進されるからである。
【００４９】
（実施の形態４）
本実施の形態においても、液晶表示装置に用いられるＴＦＴのゲート酸化膜を作製した。セルフクリーニング直後の最初のゲート酸化膜の成膜の際、基板を成膜チャンバとトランスファ室とを３回往復させた。この往復に要した時間は、約１０分間である。その他の工程は、実施の形態１と同じ工程による。ロットの平均膜厚を１００％として、各基板Ｎｏのゲート酸化膜の膜厚を図１２に従来例と比較して示す。本実施の形態における各ゲート酸化膜の厚さは±３％以内に入っている。この理由は、温度の低いガラス基板を成膜チャンバから出し入れすることにより、原料ガス放散口の冷却を促進できるからと考えられる。図１２の結果から、成膜チャンバとトランスファ室とを往復させることが、セルフクリーニング後の酸化膜の膜厚減少を抑制して、ロット内のゲート酸化膜の膜厚変動を抑制するのに有効であることが分かる。
【００５０】
（実施の形態５）
図１３は、本実施の形態におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。成膜チャンバ４５の中で、基板３１は基板加熱が可能なステージ３２の上に装着される。原料ガス供給口であるシャワーヘッド３３から成膜チャンバ内に供給された原料ガスは、高周波電源４３からＲＦパワーを投入されることによりプラズマ状態となり基板３１の上に酸化膜等を成膜する。シャワーヘッド面５３には孔が開口されており、原料ガスがその孔を通じて成膜チャンバ内に供給される。原料ガス供給路３７中を送られてきた原料ガスが、シャワーヘッド面５３の中央部にのみ偏らないように、原料ガスを均一に成膜チャンバ内に送り出すように中間拡散板３５がシャワーヘッド３３内に設けられている。シャワーヘッドには、冷却部材３４がシャワーヘッド面５３に設けられた孔を塞がないように、シャワーヘッド面５３に密着して配置されている。この冷却部材は、上記の孔を塞がない銅箱の中を冷却水が流通循環して銅箱面とシャワーヘッド面とを接触させる方式のものであってもよいし、シャワーヘッド面自体を上記銅箱としてもよい。また、スペース的に許容される場合には他の冷却手段、例えばペルチエ素子等の電子冷凍機等を用いてもよい。また、中間拡散板３５には、加熱部材３６が中間拡散板の孔を塞がないように配置されている。この加熱部材は中間拡散板の孔を塞がないように、ヒータを折り曲げて面状にしたものでもよいし、ヒータを内蔵する銅板のようなものでもよい。また、原料ガス供給路３７のうちの酸素およびＴＥＯＳの供給路は、ヒータによって加熱されている。加熱された酸素はシャワーヘッドが温度降下しないように、シャワーヘッドを加熱するか、またはシャワーヘッドからの抜熱量を減じる。シャワーヘッドを加熱することを広く解して、シャワーヘッドからの抜熱量を減ずる場合も、シャワーヘッドを加熱することの中に含める。シャワーヘッド３３内には、さらに温度センサ３９が設置され、制御装置４２に温度信号を常時送っている。この温度信号に基づいて制御装置４２は、シャワーヘッドの温度が一定温度範囲に入るように上記の冷却部材３４、加熱部材３６およびヒータ３８を作動させる。また、原料ガス供給路のバルブ４０やポンプ４１の制御も行う。
【００５１】
図１４はシャワーヘッドの構成を示す図である。図１４（ａ）はシャワーヘッドの斜視図であり、（ｂ）はシャワーヘッド面の平面図であり、（ｃ）は中間拡散板の平面図である。中間拡散板３５をシャワーヘッド内に配置することにより、原料ガスが基板に対して均一に供給される。このような、原料ガス放散口に対して、図１３に示すように、加熱手段および冷却手段を備えることにより、原料ガスは一定範囲内の温度に制御されて基板に到達するので、活性種密度がほぼ一定に保たれ、この結果、一定の成膜速度を確保することが可能となる。さらに、原料供給路にヒータは設けることにより、酸素等による原料ガス放散口の冷却が軽減され、原料ガス放散口は比較的高い温度に保たれる。この結果、成膜速度も一定に保たれ、ゲート酸化膜の膜厚ばらつきが無くなり、液晶表示装置の製造における歩留りを向上させることが可能となる。
【００５２】
上記において、本発明の実施の形態について説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形態はあくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施の形態１の液晶表示装置の製造方法において、基板上にシリコン膜を形成した段階の断面図である。
【図２】図１の状態に対して、シリコン膜をチャネル形状にパターニングした段階の断面図である。
【図３】図２の状態に対して、ゲート酸化膜を形成した段階の断面図である。
【図４】実施の形態１における、各基板上のゲート絶縁膜の膜厚の推移を示す図である。
【図５】図３の状態に対して、ゲート電極を形成した段階の断面図である。
【図６】図５の状態に対して、層間絶縁膜を形成した段階の断面図である。
【図７】図６の状態に対して、ソース、ドレイン領域に通じるプラグを形成し、さらにパッシベーション膜を成膜した段階の断面図である。
【図８】図７の状態に対して、平坦化透明膜、画素電極、配向層等を設けて液晶を注入した液晶表示装置の画素領域の断面図である。
【図９】実施の形態２の液晶表示装置の製造方法において、セルフクリーニング後に酸素パージを時間を変えて行い、ゲート酸化膜を形成した場合の膜厚推移を示す図である。
【図１０】図９に示す各ロットのゲート酸化膜の最大値と最小値との差に及ぼす酸素ガスパージ時間の影響を示す図である。
【図１１】実施の形態３の液晶表示装置の製造方法において、ゲート酸化膜のばらつき（標準偏差）に及ぼす成膜温度の影響を示す図である。
【図１２】実施の形態４の液晶表示装置の製造方法において、搬送室（トランスファ室）と成膜室（成膜チャンバ）とを３回往復させて成膜した場合の膜厚推移を示す図である。
【図１３】実施の形態５におけるプラズマＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３のプラズマＣＶＤ装置のシャワーヘッドを示す図である。（ａ）はシャワーヘッドの斜視図であり、（ｂ）はシャワーヘッド面の平面図であり、（ｃ）は中間拡散板の平面図である。
【図１５】従来の方法で成膜したゲート酸化膜の膜厚の推移を示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  （下部）ガラス基板、２  下地膜、３  シリコン膜、４  ゲート酸化膜、５，６  ソース、ドレイン領域、７  チャネル領域、８  ゲート電極、９  層間絶縁膜、１１，１２  プラグ、１３，１４  ソース、ドレイン配線、１５  パッシベーション膜、１６  透明有機絶縁膜（平坦化膜）、１７  画素電極、１８  配向層、１９  液晶、２０  配向層、２１  対向電極、２２  カラーフィルタ、２３  上部ガラス基板。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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