台湾专利TW201309839A 電漿成膜裝置及電漿成膜方法

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专利摘要:
電漿成膜裝置，具有與被成膜物對向的高頻電極、以及連接至被成膜物的接地電極，利用高頻電極與接地電極之間產生的電漿成膜被成膜物；高頻電極具有與被成膜物(100)的第1被成膜面(113)對向的第1高頻電極(101)、以及被成膜物中與第1被成膜面相反側的第2被成膜面(114)對向的第2高頻電極(102)；第1高頻電極、第2高頻電極以及接地電極(103)令用以成膜第1被成膜面的第1高頻電極與接地電極之間的電漿、以及用以成膜第2被成膜面的第2高頻電極與接地電極之間的電漿，同時發生。
公开号:TW201309839A
申请号:TW100135183
申请日:2011-09-29
公开日:2013-03-01
发明作者:Atsuro Hama
申请人:Mitsubishi Electric Corp；
IPC主号:C23C16-00

专利说明:
電漿成膜裝置及電漿成膜方法
本發明係關於電漿成膜裝置及電漿成膜方法，特別有關於使用電漿在基板上用以形成薄膜的電漿成膜裝置的技術。
近年來，半導體裝置的製造中，例如，根據電漿CVD(化學氣相沉積)的方法，廣泛實施薄膜形成。電漿CVD不需要複雜的裝置且在可以在較低溫下成膜，成為優點。又，電漿CVD，與真空蒸鍍、濺鍍等的PVD(物理氣相沉積)相較，也由於覆蓋良好、依被成膜物的配置可以一次處理多數的被成膜物等，利用於各種用途。
在此，說明成為目前主流的電漿CVD步驟的一範例。被成膜物，載置於以真空泵排氣的密室內部的接地電極上。密室內導入反應氣體。與被成膜物對向位置的電極施加高頻電力，激發反應氣體。以激發的反應氣體與被成膜物之間的化學反應，對被成膜物施行成膜。根據此方法，成膜裝置可以是比較簡易構成。又，由於設備大型化，可以處理多數被成膜物的成膜。又，由於沒有必要固定被成膜物，可以將被成膜物的上面全體成膜。
但是，在此方法的情況下，為了處理多數的被成膜物，設備大型化將無法避免。又，由於成膜從上方往下方，採用所謂的往下沉積(deposition-down)，在密室內產生的粒子容易在被成膜物上堆積，且容易發生粒子成為光罩的成膜阻礙。為了迴避此問題，近年來，縱向放置高頻電極及接地電極的構成開始普及。此構造中，受限的設備內可載置許多的被成膜物，且設備可以小型化。又，此構造中，藉由抑制粒子落下至被成膜面，可以維護簡便化、設備運轉率提高。
電漿CVD的成膜中，影響膜質的要素，有電漿輸出、高頻電極到被成膜面的距離、密室內部的壓力、反應氣體的流量等。其中，電漿輸出、高頻電極到被成膜面的距離符合在一密室內使複數的條件能夠成立的要素。
目前盛行進行開發的太陽電池(cell)，在基板兩面形成薄膜，藉此期待大幅提高特性。一直以來普及的任一CVD裝置，也由於被成膜物的一面為被成膜面，有關包含兩面成膜的裝置，進行每一面的成膜，增加製造步驟，製程變得複雜化。又，在基板兩面形成膜厚互為不同的薄膜時，用以正面成膜的設備與用以背面成膜的設備中製造條件也不共有化。
[先行專利文件]
[專利文件1]專利平成10年第10-319207號公開公報
目前普及的設備構成中，對於一成膜步驟需要一設備。因此，為了在基板兩面成膜而增加製程，直接關聯製造步驟的增加，招致生產性惡化。
本發明，有鑑於上述，係以得到可以有效實施對基板兩面成膜的電漿成膜裝置及電漿成膜方法為目的。
為了解決上述課題，達成目的，本發明的電漿成膜裝置，具有與被成膜物對向的高頻電極、以及連接至上述被成膜物的接地電極，利用上述高頻電極與上述接地電極之間產生的電漿成膜上述被成膜物；上述高頻電極具有與上述被成膜物的第1被成膜面對向的第1高頻電極、以及上述被成膜物中與上述第1被成膜面相反側的第2被成膜面對向的第2高頻電極；上述第1高頻電極、上述第2高頻電極以及上述接地電極令用以成膜上述第1被成膜面的上述第1高頻電極與上述接地電極之間的電漿、以及用以成膜上述第2被成膜面的上述第2高頻電極與上述接地電極之間的電漿，同時發生。
本發明的電漿成膜裝置，以一成膜步驟，可以同時成膜被成膜物的第1被成膜面與第2被成膜面。電漿成膜裝置，相較於實施每一面被成膜物的成膜，可以有效實施基板兩面的成膜。又，由於應用此電漿成膜裝置，需要兩面成膜的裝置，減少了製造步驟，可以簡化製程。
以下，根據圖面，詳細說明本發明的電漿成膜裝置及電漿成膜方法的實施例。又，本發明並不限定於此實施例。 [第一實施例]
第1圖係顯示根據本發明第一實施例的電漿成膜裝置的概略構成剖面圖。電漿成膜裝置具有第1高頻電極101、第2高頻電極102、接地電極103、密室104、真空泵105、高頻電源106及位置調整機構116。
密室104具有氣體供給口107及排氣口108。排氣口108連接至具有真空泵105的排氣路徑。真空泵105施行從密室104內到排氣路徑的排氣。密室104內，由真空泵105控制真空度。氣體供給口107連接至具有氣體供給源(省略圖示)的氣體供給線路。氣體供給源供給成膜氣體至密室104內。
第1高頻電極101、第2高頻電極102以及接地電極103設置於密室104內部。具有第1高頻電極101的第1電極面111、與具有第2高頻電極102的第2電極面112，互相平行。又，配置第1高頻電極101及第2高頻電極102，形成第1電極面111及第2電極面112的既定間隔。高頻電源106，對第1高頻電極101及第2高頻電極102，供給同等的高頻電力。
接地電極103配置於第1高頻電極101及第2高頻電極102之間。接地電極103的上方，載置被成膜物100。被成膜物100，例如為半導體基板。被成膜物100使第1被成膜面113對向第1電極面111，載置於接地電極103上。
接地電極103中，設置開口115。被成膜物100跨過開口115載置。被成膜物100中，與第1被成膜面113相反側的第2被成膜面114在開口115內的部分對向第2電極面112。被成膜物100，在第2被成膜面114中開口115外的部分，接觸接地電極103。
電漿成膜裝置，在電漿產生步驟中，使用第1高頻電極101及接地電極103間產生的電漿，成膜被成膜物100的第1被成膜面113。又，電漿成膜裝置，在電漿產生步驟中，使用第2高頻電極102及接地電極103間產生的電漿，成膜被成膜物100的第2被成膜面114。
第1高頻電極101、第2高頻電極102及接地電極103，使第1高頻電極101和接地電極103之間的電漿及第2高頻電極102和接地電極103之間的電漿，同時發生。藉此，電漿成膜裝置同時進行第1被成膜面113的成膜與第2被成膜面114的成膜。
位置調整機構116，在位置調整步驟中，往垂直第1電極面111及第2電極面112方向的鉛直方向，移動接地電極103。位置調整機構116，經由接地電極103的移動，可以往鉛直方向調整持住被成膜物100的位置。
第2及3圖係以位置調整機構調整被成膜物位置的說明圖。在此，說明中省略必要的構成以外的圖示。d1為第1電極面111與第1被成膜面113之間的距離。d2為第2電極面112與第2被成膜面114之間的距離。
在第1被成膜面113上形成的薄膜比在第2被成膜面114扇形成的薄膜厚時，如第2圖所示，位置調整機構116，調整持住被成膜物100的位置為d1<d2的位置。又，在第2被成膜面114上形成的薄膜比在第1被成膜面113上形成的薄膜厚時，如第3圖所示，位置調整機構116，調整持住被成膜物100的位置為d1>d2的位置。
電漿成膜裝置，使第1高頻電極101和接地電極103之間的電漿及第2高頻電極102和接地電極103之間的電漿同時發生，藉此，可以同時成膜被成膜物100的第1被成膜面113與第2被成膜面114。由於電漿成膜裝置可以同時成膜被成膜物100的兩面，相較於每次一面實施被成膜物100的成膜的情況，關於需要兩面成膜的裝置，減少製造步驟，製程可以簡化。
電漿成膜裝置，由於可以適當調整持住被成膜物100的位置，第1被成膜面113與第2被成膜面114上，可以一次形成膜厚互為不同的薄膜。電漿成膜裝置，以一成膜步驟，第1被成膜面113與第2被成膜面114上可以分別形成所希望的膜厚的薄膜。藉此，電漿成膜裝置，可以有效實施對基板兩面的成膜。電漿成膜裝置，由於可以匯總製造步驟，因而可以簡化裝置的製造線、減低原材料成本、減低消耗電力。
第4圖係顯示接地電極的構成例平面圖。在此，顯示載置被成膜物100的接地電極103在第1被成膜面113側的平面構成。各開口115分別形成共同的矩形。開口115往二次元方向配置成矩陣狀。座繰部117，在各開口115的外緣中沿著互相對向的兩邊形成。被成膜物100載置於座繰部117上。座繰部117持住被成膜物100。座繰部117，例如在第1圖所示的接地電極103中，相當於呈現有傾斜的部分。
電漿成膜裝置，由於在每一開口115載置被成膜物100，可以以一次成膜步驟實施複數的被成膜物100的成膜。又，被成膜物100在第1被成膜面113及第2被成膜面114中，更加希望迴避部分膜缺損的面，可以配置為由接地電極103載置的側，即下側。關於希望迴避膜缺損的面，係抑制粒子落下產生的成膜阻礙，可以減低被成膜物100全體因粒子產生的影響。
又，電漿成膜裝置，不限於由接地電極103本體載置被成膜物100的情況，例如，也可以是接觸接地電極103的載置裝置的承座(susceptor)等載置被成膜物100。承座使用導電性部材構成。適用本實施例的承座中，形成開口115。又，此情況下，位置調整機構116調整上述承座的位置。電漿成膜裝置，即使載置被成膜物100至接地電極103本體、接地電極103本體的位置調整或開口115的形成等困難的情況下，由於使用上述承座，可以得到本實施例的效果。 [第二實施例]
第5圖係顯示根據本發明第二實施例的電漿成膜裝置的概略構成剖面圖。與第一實施例相同的部分附以同一符號，適當省略重複的說明。電漿成膜裝置具有第1高頻電極101、第2高頻電極102、接地電極103、密室104、真空泵105、第1高頻電源201及第2高頻電源202。
接地電極103設置為在第1電極面111與第2電極面112間的中央載置被成膜物100。第1高頻電源201供給第1高頻電極101高頻電力。第2高頻電源202供給第2高頻電極102高頻電力。第1高頻電源201及第2高頻電源202個別控制供給的高頻電力。
第1被成膜面113上形成的薄膜比第2被成膜面114上形成的薄膜厚時，電漿成膜裝置調整第1高頻電源201供給的高頻電力比第2高頻電源202供給的高頻電力高。又，第2被成膜面114上形成的薄膜比第1被成膜面113上形成的薄膜厚時，電漿成膜裝置調整第2高頻電源202供給的高頻電力比第1高頻電源201供給的高頻電力高。
電漿成膜裝置，在本實施例中，由於也可以同時成膜被成膜物100的兩面，可以減少製造步驟、簡化製程。又，由於電漿成膜裝置可適當調整供給至第1高頻電極101的高頻電力以及供給至第2高頻電極102的高頻電力，可以在第1被成膜面113及第2被成膜面114上一次形成膜厚互為不同的薄厚。電漿成膜裝置，以一成膜步驟，可以在第1被成膜面113與第2被成膜面114上分別形成所希望的膜厚的薄膜。藉此，電漿成膜裝置可以有效實施對基板兩面的成膜。
又，電漿成膜裝置，也可以將第一實施例中以位置調整機構116(參考第1圖)對接地電極103的位置調整組合至本實施例的高頻電力調整。藉此，電漿成膜裝置可以多樣化控制第1被成膜面113及第2被成膜面114上形成的薄膜的膜厚。
根據本發明的電漿成膜裝置及電漿成膜方法，在太陽電池的非晶矽薄膜、微結晶矽薄膜的成膜情況下有用。
100．．．被成膜物
101．．．第1高頻電極
102．．．第2高頻電極
103．．．接地電極
104．．．密室
105．．．真空泵
106．．．高頻電源
107．．．氣體供給口
108．．．排氣口
111．．．第1電極面
112．．．第2電極面
113．．．第1被成膜面
114．．．第2被成膜面
115．．．開口
116．．．位置調整機構
117．．．座繰部
201．．．第1高頻電源
以及
202．．．第2高頻電源
[第1圖]係顯示根據本發明第一實施例的電漿成膜裝置的概略構成剖面圖；
[第2圖]以位置調整機構調整被成膜物位置的說明圖；
[第3圖]以位置調整機構調整被成膜物位置的說明圖；
[第4圖]顯示接地電極構成例的平面圖；以及
[第5圖]係顯示根據本發明第二實施例的電漿成膜裝置的概略構成剖面圖。
100．．．被成膜物
101．．．第1高頻電極
102．．．第2高頻電極
103．．．接地電極
104．．．密室
105．．．真空泵
106．．．高頻電源
107．．．氣體供給口
108．．．排氣口
111．．．第1電極面
112．．．第2電極面
113．．．第1被成膜面
114．．．第2被成膜面
115．．．開口
以及
116．．．位置調整機構

权利要求:
Claims (7)
[1] 一種電漿成膜裝置，具有與被成膜物對向的高頻電極、以及連接至上述被成膜物的接地電極，利用上述高頻電極與上述接地電極之間產生的電漿成膜上述被成膜物；其特徵在於：上述高頻電極具有與上述被成膜物的第1被成膜面對向的第1高頻電極、以及上述被成膜物中與上述第1被成膜面相反側的第2被成膜面對向的第2高頻電極；上述第1高頻電極、上述第2高頻電極以及上述接地電極令用以成膜上述第1被成膜面的上述第1高頻電極與上述接地電極之間的電漿、以及用以成膜上述第2被成膜面的上述第2高頻電極與上述接地電極之間的電漿，同時發生。
[2] 如申請專利範圍第1項所述的電漿成膜裝置，包括：位置調整機構，往具有上述第1高頻電極的第1電極面及具有上述第2高頻電極的第2電極面的垂直方向，可以調整持住上述被成膜物的位置。
[3] 如申請專利範圍第1或2項所述的電漿成膜裝置，包括：第1高頻電源，供給第1高頻電極高頻電力；以及第2高頻電源，供給第2高頻電極高頻電力；其中，上述第1高頻電源及上述第2高頻電源，可以供給電位互不相同的高頻電力。
[4] 如申請專利範圍第1或2項所述的電漿成膜裝置，其中，上述被成膜物載置於上述接地電極或連接上述接地電極的載置裝置；以及上述接地電極或上述載置裝置中，設置開口，用以將第2被成膜面對向上述第2高頻電極。
[5] 一種電漿成膜方法，包括：電漿產生步驟，與被成膜物對向的高頻電極、以及連接至上述被成膜物的接地電極之間，產生電漿；其特徵在於：上述高頻電極具有與上述被成膜物的第1被成膜面對向的第1高頻電極、以及上述被成膜物中與上述第1被成膜面相反側的第2被成膜面對向的第2高頻電極；上述電漿產生步驟中，令用以成膜上述第1被成膜面的上述第1高頻電極與上述接地電極之間的電漿、以及用以成膜上述第2被成膜面的上述第2高頻電極與上述接地電極之間的電漿，同時發生。
[6] 如申請專利範圍第5項所述的電漿成膜方法，包括：位置調整步驟，往具有上述第1高頻電極的第1電極面及具有上述第2高頻電極的第2電極面的垂直方向，調整持住上述被成膜物的位置。
[7] 如申請專利範圍第5或6項所述的電漿成膜方法，其中，對上述第1高頻電源及上述第2高頻電極，供給電位不同的高頻電力。

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法律状态:
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优先权:

申请号 | 申请日 | 专利标题

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