(57)【要約】【課題】  成膜装置を簡素化することが可能な成膜方法を提供する。【解決手段】  チャンバ２内に導入された原料ガスを触媒線３により活性化して、被処理基板６に成膜処理を行う成膜方法であって、成膜処理工程の前に、触媒線３を用いて被処理基板６を加熱処理する工程を有する。加熱処理工程では、被処理基板６の両側に触媒線３を配置して被処理基板６を加熱処理し、成膜処理工程では、被処理基板６の両側に触媒線３を配置して被処理基板６の両面に成膜処理を行うことが望ましい。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒を用いて原料ガスから堆積種を生成し、被処理基材に成膜処理を行う成膜方法であって、
前記成膜処理工程の前に、前記触媒を用いて前記被処理基材を加熱処理する工程を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記加熱処理工程では、前記被処理基材の両側に前記触媒を配置して前記被処理基材を加熱処理し、
前記成膜処理工程では、前記被処理基材の両側に前記触媒を配置して前記被処理基材の両面に成膜処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
被処理基材を配置する第１チャンバと、前記第１チャンバ内への原料ガス導入装置と、前記原料ガスから堆積種を生成するための触媒と、を備えた成膜装置であって、
前記被処理基材を配置する第２チャンバと、前記被処理基材を加熱しうる前記触媒と、を備えた加熱装置を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
被処理基材を配置するチャンバと、前記チャンバ内への原料ガス導入装置と、前記原料ガスから堆積種を生成するための触媒と、を備えた成膜装置であって、
前記触媒は、前記被処理基材の両側に配置されて、前記被処理基材を加熱しうるようになっていることを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法および成膜装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体デバイスやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の製造工程において、基板上に所定の被膜を形成させる方法として、ＣＶＤ法（化学気相成長法）が用いられている。
図５（ｂ）は、プラズマＣＶＤ法による成膜装置の概略構成図である。この成膜装置１０２では、チャンバ２の内部に一対の被処理基板６が配置される。その一対の被処理基板６の外側に、原料ガス導入ヘッド８および高周波電力の印加電極２０が設けられている。その原料ガス導入ヘッド８から原料ガスを導入し、電極２０から高周波電力を印加することにより、プラズマ２４が発生して原料ガスが励起される。これによって生成された堆積種が被処理基板６に堆積することにより、被処理基板６の表面に被膜が形成されるようになっている。
【０００３】
なお、形成される被膜の膜質や密着性等を向上させるため、成膜処理の前に、水素ガス等の雰囲気下で被処理基板を加熱処理する場合が多い。
図５（ａ）は加熱装置の概略構成図である。この加熱装置１０１では、チャンバ２の内部に一対の被処理基板６が配置される。その一対の被処理基板６の外側にランプヒータやパネルヒータ等のヒータ１０ａが配置され、一対の被処理基板６の内側にも同様のヒータ１０ｂが配置されている。そして、ヒータ１０ａにより被処理基板６が外側から加熱され、ヒータ１０ｂにより被処理基板６が内側から加熱されるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−３０３１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した装置構成では、加熱装置１０１および成膜装置１０２を別個に設ける必要があり、装置設置面積（フットプリント）が増加する。近年の基板の大型化にともなってその傾向が顕著になるため、成膜装置の簡素化による装置設置面積の縮小および設備コストの低減が要求されている。
【０００５】
ところで、近年、加熱したタングステンやタンタル等の高融点金属の素線（以下「触媒線」という。）を触媒として、反応室内に供給される原料ガスを活性化あるいは分解することによって、基板に堆積膜を形成させる触媒ＣＶＤ法（Ｃａｔ−ＣＶＤ法又はホットワイヤＣＶＤ法とも呼ばれている）が開発されている（例えば、特許文献１参照）。触媒ＣＶＤ法は、熱ＣＶＤ法に比べて低温で成膜を行うことができ、プラズマＣＶＤ法のようにプラズマの発生によって基板にダメージが生じる等の問題もなく、原料ガスを高効率に分解できるため利用効率が高く、また高純度膜の形成が可能である。そのため触媒ＣＶＤ法は、次世代の半導体デバイスや表示デバイス（ＬＣＤなど）等の成膜方法として注目されている。
しかしながら、触媒ＣＶＤ装置に対しても同様に、成膜装置の簡素化による装置設置面積の縮小および設備コストの低減が要求されている。
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、成膜装置を簡素化することが可能な成膜方法および成膜装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る成膜方法は、触媒を用いて原料ガスから堆積種を生成し、被処理基材に成膜処理を行う成膜方法であって、前記成膜処理工程の前に、前記触媒を用いて前記被処理基材を加熱処理する工程を有することを特徴とする。
この構成によれば、同じ触媒を用いて一つのチャンバで加熱処理工程および成膜処理工程を実施することができる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【０００８】
また前記加熱処理工程では、前記被処理基材の両側に前記触媒を配置して前記被処理基材を加熱処理し、前記成膜処理工程では、前記被処理基材の両側に前記触媒を配置して前記被処理基材の両面に成膜処理を行うことが望ましい。
この構成によれば、一つのチャンバで被処理基材の両面に成膜処理を実施することができる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【０００９】
一方、本発明に係る成膜装置は、被処理基材を配置する第１チャンバと、前記第１チャンバ内への原料ガス導入装置と、前記原料ガスから堆積種を生成するための触媒と、を備えた成膜装置であって、前記被処理基材を配置する第２チャンバと、前記被処理基材を加熱しうる前記触媒と、を備えた加熱装置を有することを特徴とする。
この構成によれば、同じ触媒を用いた加熱装置を備えているので、成膜装置を簡素化することが可能になる。したがって、設備コストを低減することができる。
【００１０】
また、本発明に係る他の成膜装置は、被処理基材を配置するチャンバと、前記チャンバ内への原料ガス導入装置と、前記原料ガスから堆積種を生成するための触媒と、を備えた成膜装置であって、前記触媒は、前記被処理基材の両側に配置されて、前記被処理基材を加熱しうるようになっていることを特徴とする。
この構成によれば、同じ触媒を用いて一つのチャンバで加熱処理工程および成膜処理工程を実施することが可能になり、また一つのチャンバで被処理基材の両面に成膜処理を実施することが可能になる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、同じ触媒を用いて一つのチャンバで加熱処理工程および成膜処理工程を実施することができる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。第１実施形態に係る成膜装置は、被処理基板６を縦型支持する一対の基板ホルダ５の外側に触媒線３が配置され、被処理基板（被処理基材）の外側面に成膜処理を施すものである。
【００１３】
（成膜装置）
成膜装置１は、チャンバ２を備えている。このチャンバ２は、中央部に配置された排気ポンプ９により、内部圧力を調整しうるようになっている。またチャンバ２の内部には、一対の基板ホルダ５が略平行に立設されている。この基板ホルダ５は、その外側面に沿って被処理基板６を支持するものである。このように被処理基板６を縦型支持すれば、基板が大型化した場合でも装置設置面積の増加を抑制することが可能であり、また基板の撓みを抑制することができる。なお被処理基板６を垂直から若干傾斜した状態で保持することにより、基板の座屈を防止することができる。なお基板ホルダ５は、チャンバ２の内部に固設してもよく、被処理基板６を搭載した状態で外部から搬入してもよい。
【００１４】
一対の基板ホルダ５の外側には、それぞれ原料ガス導入ヘッド８が設けられている。その原料ガス導入ヘッド８における基板ホルダ５との対向面には、被処理基板６に向かって原料ガスを噴出す複数の原料ガス噴出孔７が形成されている。この原料ガス噴出孔７は、コンダクタンス比を１：１０以上に十分大きくした直径１ｍｍ以下の孔を略等間隔に配置して構成されている。なお、原料ガス噴出孔７から噴出された原料ガスを被処理基板６に導くため、原料ガス導入ヘッド８と基板ホルダ５との間を取り囲むように、原料ガスの流れ制御板４が設けられている。このガス流れ制御板４は、耐熱金属（例えばＳＵＳ材）の薄板で構成されている。なおガス流れ制御板４は、成膜工程において生成される堆積種がチャンバ２の内壁面等に付着するのを防止する防着板としての機能も有している。
【００１５】
原料ガス導入ヘッド８と基板ホルダ５との間には、触媒線３が配置されている。この触媒線３は、Ｗ（タングステン）やＴａ（タンタル）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｉｒ（イリジウム）等からなる直径０．３〜１．０ｍｍ程度の細線（ワイヤ）で構成されている。また複数の触媒線３が、基板ホルダ５の表面から略一定距離を置いて、略等間隔で平行に配置されている。各触媒線３は略垂直方向に延設され、その端部は触媒フレーム（不図示）に固定されている。また各触媒線３は電源に接続されている。その電源から通電して触媒線３を昇温することにより、被処理基板６を外側から抵抗加熱しうるようになっている。なお各触媒線３は、略垂直方向に延設されているので、自重や熱膨張により撓むことがない。したがって、被処理基板６に対する均一な成膜が可能になる。
【００１６】
また一対の基板ホルダ５の間には、被処理基板６を内側から加熱するため、ランプヒータやパネルヒータ等のヒータ１０が配置されている。なお基板ホルダ５の内部にヒータ１０を埋設してもよい。またヒータ１０に代えて、上述した触媒線を配置してもよい。
【００１７】
（成膜方法）
次に、第１実施形態に係る成膜装置を使用した成膜方法について説明する。以下には、原料ガスとしてＳｉＨ４ガスを使用し、被処理基板の表面に非晶質シリコンの被膜を形成する場合を例にして説明する。
まず基板ホルダ５に被処理基板６を搭載する。なおチャンバ２の外部で基板ホルダ５に被処理基板６を搭載し、その基板ホルダ５をチャンバ２に搬入してもよい。
【００１８】
成膜処理の前に、形成すべき被膜の膜質や密着性等を向上させるため、被処理基板６の加熱処理を行う（加熱処理工程）。具体的には、まず排気ポンプ９を運転してチャンバ２の内部を所定圧力に調整する。なおチャンバ２の内部雰囲気は、Ｈ２（水素）ガスやＮ２（窒素）ガス、Ａｒ（アルゴン）ガス等の不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。次に、触媒線３に通電して抵抗加熱を行う。例えば、触媒線３を１６００℃〜１８００℃程度に昇温して、被処理基板を２００℃〜６００℃程度に加熱する。触媒線３は被処理基板６の表面から略一定距離を置いて略等間隔で配置されているので、被処理基板を均等に加熱処理することができる。また触媒線３により被処理基板６を外側から加熱するとともに、ヒータ１０を運転して被処理基板６を内側からも加熱することにより、加熱処理を効率的に行うことができる。なおヒータ１０に代えて上述した触媒線を設置し、その触媒線に通電して被処理基板６を内側から加熱してもよい。
【００１９】
次に、被処理基板６に対する成膜処理を行う（成膜処理工程）。具体的には、まず排気ポンプ９を運転してチャンバ２の内部を所定圧力（例えば、１０Ｐａ以下）に調整する。次に、原料ガス導入ヘッド８の原料ガス噴出孔７から、被処理基板６に向けて原料ガスを噴出させる。噴出した原料ガスは、ガス流れ制御板４により触媒線３に導かれる。触媒線３は通電により昇温されているので、原料ガスは触媒線３と接触して活性化または分解され、堆積種が生成される。生成された堆積種は、触媒線３を中心として放射状に飛散するが、ガス流れ制御板４により被処理基板６に導かれて、被処理基板６の表面全体に均一に堆積する。なおチャンバ２の中央部に排気ポンプ９が接続されているので、被処理基板６の中央部から周縁部に向かうガス流れが形成されている。そのため、被処理基板６の表面全体に均一に堆積種を堆積させることができる。以上により、被処理基板６の表面に膜厚の均一な被膜が形成される。
【００２０】
以上に詳述したように、本実施形態に係る成膜方法は、一対の被処理基板６の外側に配置された触媒線３により原料ガスを活性化して成膜処理を行う工程の前に、その触媒線３により被処理基板６を加熱処理する工程を有する構成とした。この構成によれば、同じ触媒線３を使用して一つのチャンバ２で加熱処理工程および成膜処理工程を実施することができる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【００２１】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。第２実施形態に係る成膜装置は、被処理基板６を縦型支持する一対の基板ホルダ５の内側に触媒線１３が配置されて、被処理基板６の内側面に成膜処理を施すものである。なお第１実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００２２】
（成膜装置）
チャンバ２の内部には、一対の基板ホルダ５が略平行に立設されている。この基板ホルダ５は、その内側面に沿って被処理基板６を支持するものである。
一対の基板ホルダ５の外側には、第１実施形態と同様に触媒線３が配置されている。第２実施形態では、一対の基板ホルダ５の内側にも触媒線１３が配置されている。この触媒線１３の構成は、第１実施形態における触媒線３の構成と同様である。また一対の基板ホルダ５の間を取り囲むように、ガス流れ制御板１４が配置されている。
【００２３】
図３は、触媒線の周辺図である。図３に示すように、複数の触媒線１３が、基板ホルダ５の表面から略一定距離を置いて、略等間隔で平行に配置されている。また複数の触媒線１３を取り囲むように、上述したガス流れ制御板１４が配置されている。なお触媒線１３の端部は、ガス流れ制御板１４より外側に延設されて、触媒フレームおよび電源（いずれも不図示）に接続されている。そのガス流れ制御板１４の外面に、原料ガス導入ヘッド１８が装着されている。その原料ガス導入ヘッド１８からガス流れ制御板１４を貫通するように、複数の原料ガス噴出孔１７が形成されている。
【００２４】
（成膜方法）
次に、第２実施形態に係る成膜装置を使用した成膜方法につき、図２を用いて説明する。被処理基板６の搭載およびチャンバ２の排気については、第１実施形態と同様に行う。
次に、被処理基板６の加熱処理を行う（加熱処理工程）。具体的には、触媒線３，１３に通電して抵抗加熱を行う。触媒線３，１３は被処理基板６から略一定距離を置いて略等間隔で配置されているので、被処理基板６を均等に加熱処理することができる。また一対の基板ホルダ５の外側の触媒線３により被処理基板６を外側から加熱するとともに、一対の基板ホルダ５の内側の触媒線１３により被処理基板６を内側から加熱することにより、加熱処理を効率的に行うことができる。なお一対の基板ホルダ５の外側の触媒線３に代えて、ランプヒータやパネルヒータ等の専用ヒータを設け、そのヒータにより被処理基板６を外側から加熱してもよい。
【００２５】
次に、被処理基板６に対する成膜処理を行う（成膜処理工程）。具体的には、原料ガス噴出孔１７から触媒線１３に向けて原料ガスを噴出させる。触媒線３は通電により昇温されているので、触媒線３と接触した原料ガスが活性化または分解されて、堆積種が生成される。生成された堆積種は、ガス流れ制御板１４により一対の被処理基板６の間に抑留され、被処理基板６の表面全体に均一に堆積する。なおチャンバ２の中央部に排気ポンプ（不図示）が接続されているので、被処理基板６の中央部から周縁部に向かうガス流れが形成されている。そのため、被処理基板６の表面全体に均一に堆積種を堆積させることができる。以上により、被処理基板６の表面に膜厚の均一な被膜が形成される。
【００２６】
以上に詳述したように、本実施形態に係る成膜方法は、一対の被処理基板６の内側に配置された触媒線３により、原料ガスを活性化して成膜処理を行う工程の前に、その触媒線３により被処理基板６を加熱処理する工程を有する構成とした。この構成によれば、同じ触媒線３を使用して一つのチャンバ２で加熱処理工程および成膜処理工程を実施することができる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【００２７】
（第３実施形態）
図４は、第３実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。第３実施形態に係る成膜装置は、被処理基板６を縦型支持する一対の基板ホルダ５の外側に触媒線３が配置されるとともに、一対の基板ホルダ５の内側に触媒線１３が配置されて、被処理基板の両面に成膜処理を施すものである。なお上記各実施形態と同様の構成となる部分については、その詳細な説明を省略する。
【００２８】
チャンバ２の内部には、一対の基板ホルダ５が略平行に立設されている。この基板ホルダ５は、被処理基板６を立てた状態でその周縁部を支持し、両面中央部を露出させるものである。
【００２９】
一対の基板ホルダ５の外側には原料ガス導入ヘッド８が設けられ、その原料ガス導入ヘッド８における基板ホルダ５との対向面には複数の原料ガス噴出孔７が形成されている。その原料ガス導入ヘッド８と基板ホルダ５との間を取り囲むように原料ガスの流れ制御板４が設けられている。そして、原料ガス導入ヘッド８と基板ホルダ５との間に、触媒線３が配置されている。この触媒線３の構成は、第１実施形態と同様である。
【００３０】
また、一対の基板ホルダ５の内側にも、触媒線１３が配置されている。この触媒線１３の構成は、第２実施形態と同様である。また一対の基板ホルダ５の間を取り囲むように、ガス流れ制御板１４が配置されている。そのガス流れ制御板１４の外面に、原料ガス導入ヘッド１８が設けられている。その原料ガス導入ヘッド１８からガス流れ制御板１４を貫通するように、複数の原料ガス噴出孔１７が形成されている。
【００３１】
（成膜方法）
次に、第３実施形態に係る成膜装置を使用した成膜方法について説明する。なお被処理基板６の搭載およびチャンバ２の排気については、第１実施形態と同様に行う。
次に、被処理基板６の加熱処理を行う（加熱処理工程）。具体的には、触媒線３，１３に通電して抵抗加熱を行う。これにより、被処理基板６を均等に加熱処理することが可能になり、また加熱処理を効率的に行うことが可能になる。
【００３２】
次に、被処理基板６に対する成膜処理を行う（成膜処理工程）。具体的には、原料ガス導入ヘッド８の原料ガス噴出孔７から、触媒線３に向けて原料ガスを噴出させる。触媒線３は通電により昇温されているので、原料ガスは触媒線３と接触して活性化または分解され、堆積種が生成される。生成された堆積種が被処理基板６の外側面全体に均一に堆積して、被処理基板６の外側面に被膜が形成される。
【００３３】
同時に、原料ガス導入ヘッド１８の原料ガス噴出孔１７から、触媒線１３に向けて原料ガスを噴出させる。触媒線１３は通電により昇温されているので、原料ガスは触媒線１３と接触して活性化または分解され、堆積種が生成される。生成された堆積種が被処理基板６の内側面全体に均一に堆積して、被処理基板６の内側面に被膜が形成される。
以上により、被処理基板６の両面に膜厚の均一な被膜が形成される。これにより、例えばガラス基板の両面に発光素子等を形成して両面表示ディスプレイを形成することも可能になる。
【００３４】
以上に詳述したように、本実施形態に係る成膜方法は、一対の被処理基板６の外側に配置された触媒線３および内側に配置された触媒線１３により原料ガスを活性化して成膜処理を行う工程の前に、その触媒線３，１３により被処理基板６を加熱処理する工程を有する構成とした。この構成によれば、同じ触媒線３を使用して一つのチャンバ２で加熱処理工程および成膜処理工程を実施することが可能になり、また一つのチャンバで被処理基板６の両面に成膜処理を実施することが可能になる。したがって、成膜装置を簡素化することが可能になり、装置設置面積の縮小および設備コストの低減が可能になる。
【００３５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００３６】
上記各実施形態では、一つのチャンバで加熱処理工程および成膜処理工程を実施する構成としたが、成膜処理工程を行う第１チャンバとは別に、加熱処理工程を行う第２チャンバを設ける構成としてもよい。この第２チャンバは、被処理基材を加熱しうる触媒線を備えて、第１チャンバと同様に構成することが望ましい。各チャンバを同様に構成することにより、成膜装置を簡素化することが可能になり、設備コストを低減することができる。またいずれのチャンバでも加熱処理工程および成膜処理工程を実施することができるので、プロセス設計の自由度を増加させることができる。
【００３７】
また上記各実施形態では、チャンバ内に固設された基板ホルダに被処理基板を搭載する場合を例にして説明したが、ロードロック室等で基板ホルダに被処理基板を搭載し、成膜チャンバにその基板ホルダを搬入してもよい。この場合、成膜処理後の基板ホルダを逆方向に折り返して搬出するインターバック式を採用することも可能であり、成膜チャンバを通過するように基板ホルダを搬出するインライン式を採用することも可能である。
【００３８】
また上記各実施形態では、一対の基板ホルダにそれぞれ被処理基板を搭載して、２枚の基板を同時に処理したが、複数の基板ホルダにそれぞれ被処理基板を搭載して、複数の基板を同時に処理することも可能である。また、１枚の基板ホルダに複数の被処理基板を搭載して、複数の基板を同時に処理することも可能である。これらの場合には、各基板に対する均等な加熱処理および成膜処理を可能とするため、各基板ホルダを挟むように触媒線を配置することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図２】第２実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図３】触媒線の周辺図である。
【図４】第３実施形態に係る成膜装置の概略構成図である。
【図５】従来技術に係る成膜装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
２‥チャンバ  ３‥触媒線  ６‥被処理基板
【図１】
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【図２】
2007027485.tif 000004
【図３】
2007027485.tif 000005
【図４】
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【図５】
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