(57)【要約】【課題】ポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止すること。【解決手段】減圧した反応管３内で気相成長法により基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜製造方法であって、水分供給手段によって水分を供給しつつ、上記成膜を行うことを特徴とする。このポリシリコン膜製造方法によれば、水分供給手段によって水分を供給しているので、成膜されるポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧した反応管内で気相成長法により基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜製造方法であって、
水分供給手段によって水分を供給しつつ、前記成膜を行うことを特徴とするポリシリコン膜製造方法。
【請求項２】
前記反応管は基板を出し入れするためのハッチと該ハッチを密閉するためのＯリングとを有し、
前記水分供給手段は浸水した前記Ｏリングであることを特徴とする請求項１に記載のポリシリコン膜製造方法。
【請求項３】
バッチごとに、前記Ｏリングを浸水させる工程を含むことを特徴とする請求項２に記載のポリシリコン膜製造方法。
【請求項４】
前記Ｏリングはシリコン製であることを特徴とする請求項２又は３に記載のポリシリコン膜製造方法。
【請求項５】
前記反応管内を所定気圧以下まで排気する工程と、
前記排気に要した時間が所定の範囲内にないとき、所定の警告処理を行う工程とを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のポリシリコン膜製造方法。
【請求項６】
減圧した反応管内で気相成長法により基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜製造装置であって、
水分供給手段を備え、
前記水分供給手段によって水分を供給しつつ、前記成膜を行うことを特徴とするポリシリコン膜製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリシリコン膜製造方法及びポリシリコン膜製造装置に関し、特にサーマルヘッドの発熱体としてのポリシリコン膜製造に好適なポリシリコン膜製造方法及びポリシリコン膜製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーマルヘッドの発熱体には一般にホウ素ドープのポリシリコン膜が用いられ、その形成には減圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition，化学気相成長)が用いられる（例えば特許文献１，２参照。）。
【０００３】
減圧ＣＶＤは減圧状態で成膜を行う成膜法であり、密閉構造を有する反応管と真空ポンプが用いられる。上記ポリシリコン膜の成膜では、真空ポンプによって減圧された反応管内部にモノシラン（ＳｉＨ４）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、ヘリウム（Ｈｅ）の混合気を流入させた状態で、基板上にポリシリコン膜を沈着させる。
【０００４】
反応管には基板を出し入れするためのハッチが設けられており、ハッチと反応管本体との間には空気が漏れないようにするためのＯリングが用いられる。従来、このＯリングとして、フッ素ゴムの一種であるバイトン（登録商標）で作られたものが用いられている。バイトンを用いることにより、極めて高い気密性を得られるからである。
【特許文献１】特開昭６３−１４４０１号公報
【特許文献２】特開平１−２８３１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の減圧ＣＶＤには、何度も成膜処理を繰り返すと次第にポリシリコン膜のシート抵抗が上がっていくという問題があった。
【０００６】
図７は従来の減圧ＣＶＤにより形成したポリシリコン膜のシート抵抗を示している。同図に示すように、１バッチ目のシート抵抗の平均値は２０８０Ω／□であるが、バッチごとにシート抵抗が増加し、３バッチ目のシート抵抗の平均値は３１３０Ω／□と約１．５倍にまで上昇している。
【０００７】
したがって、本発明の課題の一つは、ポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止できるポリシリコン膜製造方法及びポリシリコン膜製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明によるポリシリコン膜製造方法は、減圧した反応管内で気相成長法により基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜製造方法であって、水分供給手段によって水分を供給しつつ、前記成膜を行うことを特徴とする。
また、上記課題を解決するための本発明によるポリシリコン膜製造装置は、減圧した反応管内で気相成長法により基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜製造装置であって、水分供給手段を備え、前記水分供給手段によって水分を供給しつつ、前記成膜を行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、ポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止できる。
【００１０】
上記ポリシリコン膜製造方法において、前記反応管は基板を出し入れするためのハッチと該ハッチを密閉するためのＯリングとを有し、前記水分供給手段は浸水した前記Ｏリングであることが好ましい。また、バッチごとに、前記Ｏリングを浸水させる工程を含むことが好ましい。さらに、前記Ｏリングはシリコン製であることが好ましい。
【００１１】
また、上記各ポリシリコン膜製造方法において、前記反応管内を所定気圧以下まで排気する工程と、前記排気に要した時間が所定の範囲内にないとき、所定の警告処理を行う工程とを含むことが好ましい。これによれば、作業者は、水分供給に過不足がある場合に警告を受けることができる。
【発明の効果】
【００１２】
このように、本発明によれば、ポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本実施の形態によるポリシリコン膜製造方法で用いるポリシリコン膜製造装置１を示す図であり、後述するハッチ２を除き断面図となっている。また、図２はポリシリコン膜製造装置１を図１のＡ方向から見た平面図である。
【００１５】
図１に示すように、ポリシリコン膜製造装置１は減圧ＣＶＤを行う装置であり、ハッチ２を備える反応管３と、ヒーター４と、真空ポンプ５と、警告装置６とを備えている。ハッチ２は、図２にも示すように、本体２０、蓋２１、Ｏリング２２、及びガス導入口２３〜２５を有している。蓋２１は開閉可能に構成されており、蓋２１が閉じたときには、蓋２１と本体２０との間がＯリング２２によって密閉される。なお、図１及び図２には蓋２１が開いた状態を示している。Ｏリング２２には直径２５３ｍｍ、太さ５ｍｍのものを用いる。Ｏリング２２の材質としてはシリコン製のものを用いることが好適であるが、バイトンのようなフッ素ゴム製のものを用いてもよい。
【００１６】
初めに、ポリシリコン膜製造装置１を用いた成膜方法の概要を説明する。ポリシリコン膜製造装置１によりサーマルヘッドの発熱体用のポリシリコンを成膜する場合、厚さ４０μｍ〜７０μｍ程度のガラス製グレーズが塗布された、厚さ１ｍｍ程度のアルミナセラミックス基板を用意する。そして、この基板をハッチ２を通じて反応管３内の所定位置にセットする。
【００１７】
次いで、真空ポンプ５によって反応管３内を排気して所定気圧以下（概ね５５Ｐａ〜８０Ｐａ）まで減圧するとともに、ヒーター４によって反応管３内を６３０〜６９０℃まで加熱する。
【００１８】
この状態でガス導入口２３〜２５からそれぞれモノシラン（ＳｉＨ４）、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、及びキャリアガスとしてのヘリウム（Ｈｅ）を導入する。すると、反応管３内で気相化学反応が起き、シリコン（Ｓｉ）及びホウ素（Ｂ）が基板上に沈着する（気相成長）。これにより、基板上にはホウ素がドープされたポリシリコン膜が形成される。所定時間が経過したら、ハッチ２を通じて基板を取り出す。この後、この基板はサーマルヘッドを構成するための次の工程に回される。
【００１９】
ここまでの一連の工程がポリシリコン膜製造装置１の１バッチである。１バッチ目が終了したら次の基板がセットされ、２バッチ目が開始される。
【００２０】
本実施の形態では、バッチごと又は複数バッチごとにＯリング２２を取り外し、一定時間（１時間以上）浸水させる。この処理を行うことにより、基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止できることが確認された。以下、実験結果を示しながら詳しく説明する。
【００２１】
図３〜図６は様々な前提条件の下、ポリシリコン膜製造装置１によって基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示している。
【００２２】
図３は、バイトン製のＯリングをＯリング２２として用い、１バッチ目の前に浸水させ、その後５バッチにわたり浸水させることなく成膜処理を行った場合の、バッチごとのシート抵抗測定結果を示している。表１に、図３に示した測定データを数値により示しておく。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
図３及び表１に示すように、この場合のシート抵抗の平均値はバッチごとに増加している。しかしながら、５バッチでの増加率は約１．４５倍であり、３バッチ目で約１．５倍となっていた従来技術（図７参照）に比べると、各段にシート抵抗の増加率が低下している。さらに、最大値と最小値の差が小さくなっていることから、バラツキの幅が小さくなっているとも言える。
【００２５】
図４は、バイトン製のＯリングをＯリング２２として用い、バッチごとに浸水させて成膜処理を行った場合の、バッチごとのシート抵抗測定結果を示している。表２に、図４に示した測定データを数値により示しておく。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
図４及び表２に示すように、この場合のシート抵抗の平均値は、バッチごとにバラツキが残るもののほぼ一定範囲の値となり、バッチごとの増加傾向は見られなくなっている。
【００２８】
図５は、シリコン製のＯリングをＯリング２２として用い、１バッチ目の前に浸水させ、その後５バッチにわたり浸水させることなく成膜処理を行った場合の、バッチごとのシート抵抗測定結果を示している。表３に、図５に示した測定データを数値により示しておく。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
図５及び表３に示すように、この場合のシート抵抗の平均値はバッチごとに増加している。しかしながら、５バッチでの増加率は約１．２８倍であり、図３の例と比べても、各段にシート抵抗の増加率が低下している。また、バラツキの幅もより小さくなっている。
【００３１】
図６は、シリコン製のＯリングをＯリング２２として用い、バッチごとに浸水させて成膜処理を行った場合の、バッチごとのシート抵抗測定結果を示している。表４に、図６に示した測定データを数値により示しておく。
【００３２】
【表４】
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【００３３】
図６及び表４に示すように、この場合のシート抵抗の平均値はバッチによらずほぼ一定範囲の値となり、バッチごとの増加傾向は見られなくなっている。また、バッチごとのバラツキが図４及び表２に比べて極めて少なくなっている。
【００３４】
以上見てきたように、いずれの場合であっても、従来技術に比べると、基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止できている。特に、バッチごとにＯリング２２を浸水させると、明らかに増加傾向が見られなくなっている。また、バイトン製のＯリングとシリコン製のＯリングでは、シリコン製のＯリングを用いた方がよい特性が得られる。結局、最もよい特性を示したのは、シリコン製のＯリングを用い、バッチごとにＯリング２２を浸水させた図６及び表４の例となった。
【００３５】
以上の結果が得られたのは、Ｏリング２２を浸水したことによってその中に水分が蓄えられ、成膜処理中の反応管３内に供給されたためであると考えられる。浸水したＯリング２２が水分供給手段として機能したのである。バッチごとにＯリング２２を浸水させた方がよい特性が得られたことからも、時間の経過とともにＯリング２２内に蓄えられた水分が次第に抜けていき、反応管３内に供給されていることが分かる。
【００３６】
また、シリコン製のＯリングを用いた方がよい特性が得られたのは、バイトンに比べてシリコンは水分を蓄えやすい性質を有しているからであると考えられる。
【００３７】
次に、警告装置６について説明する。ポリシリコン膜製造装置１において安定した成膜を行うためには、浸水したＯリング２２からの水分供給量をできるだけ一定にしておく必要があるが、浸水したＯリング２２からの水分供給量の制御は実際には困難である。そこでポリシリコン膜製造装置１に警告装置６を設け、水分供給量が一定範囲内となっていないことの検出と、検出された場合には所定の警告処理（アラーム鳴動、警告ランプ点灯など）を行うようにしている。
【００３８】
具体的には、警告装置６は真空ポンプ５と反応管３とを接続する排気配管に接続されており、真空ポンプ５が反応管３内を上記所定気圧以下まで減圧するのに要した時間を測定する。そして、その時間が所定の範囲内にないとき、上記所定の警告処理を行う。
【００３９】
Ｏリング２２から水分が供給される場合、水分供給がない場合に比べて排気に長時間を要することになる。逆に言えば、そのような長時間を要せずに排気が完了した場合には水分供給が足りないということを意味している。そこで、そのような場合に、警告装置６は警告処理を行う。
【００４０】
また、Ｏリング２２からの水分供給が多すぎたり、リークがある場合には、排気にさらに長時間を要することになる。逆に言えば、所定時間が経過しても排気が完了しない場合には、水分供給過多やリークがあるということを意味している。そこで、そのような場合にも、警告装置６は警告処理を行う。
【００４１】
このように、警告装置６が警告処理を行うので、最適な水分供給量の下で成膜を行うことができるようになる。
【００４２】
以上説明したように、ポリシリコン膜製造装置１によれば、サーマルヘッドの発熱体として用いるポリシリコン膜のシート抵抗のバッチごとの増加を防止でき、安定して一定のシート抵抗を有するポリシリコン膜を製造できる。そしてこれにより、一定品質のポリシリコン膜の再現性が高まり、歩留りを向上させることができる。
【００４３】
また、水分供給量に異常があった場合には、そのことを検出し、作業者に知らせることができるので、ポリシリコン膜の歩留りをより向上させることができる。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造方法で用いるポリシリコン膜製造装置を示す図であり、ハッチを除き断面図となっている。
【図２】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造装置を図１のＡ方向から見た平面図である。
【図３】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造装置により基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示す図である。同図の例は、バイトン製のＯリングを用い、１バッチ目の前に浸水させ、その後５バッチにわたり浸水させることなく成膜処理を行った場合である。
【図４】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造装置により基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示す図である。同図の例は、バイトン製のＯリングを用い、バッチごとに浸水させて成膜処理を行った場合である。
【図５】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造装置により基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示す図である。同図の例は、シリコン製のＯリングを用い、１バッチ目の前に浸水させ、その後５バッチにわたり浸水させることなく成膜処理を行った場合である。
【図６】本発明の好ましい実施の形態によるポリシリコン膜製造装置により基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示す図である。同図の例は、シリコン製のＯリングを用い、バッチごとに浸水させて成膜処理を行った場合である。
【図７】背景技術によるポリシリコン膜製造装置により基板上に成膜されたポリシリコン膜のシート抵抗を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  ポリシリコン膜製造装置
２  ハッチ
３  反応管
４  ヒーター
５  真空ポンプ
６  警告装置
２０  本体
２１  蓋
２２  Ｏリング
２３〜２５  ガス導入口
【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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