[发明专利]等离子体CVD装置、等离子体电极以及半导体膜的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及在形成薄膜等时使用的等离子体CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积)装置、等离子体电极以及使用了该装置的半导体膜的制造方法。

背景技术

等离子体CVD装置被广泛用作为用于在基板上形成非晶硅薄膜、微晶硅薄膜等薄膜的装置。目前，还开发出如下等离子体CVD装置：能够高速且临时形成例如薄膜硅太阳能电池的发电层中使用的硅薄膜那样的大面积的薄膜。

例如，在专利文献1中，记载了如下等离子体CVD装置：通过对等离子体电极(对置电极)设置气体吹出面板来能够高速地形成大面积的薄膜，其中，在上述气体吹出面板中形成有用于吹出反应气体的多个气体吹出孔和用于促进产生等离子体的多个等离子体促进孔。在该等离子体CVD装置中，在气体吹出面板中的与基板对置的面，不贯通该气体吹出面板而形成上述多个等离子体促进孔。

另外，作为能够比利用专利文献1记载的等离子体CVD装置的成膜更高速地临时形成大面积的薄膜的方法，已知所谓“高压枯竭法”。该高压枯竭法是等离子体CVD法之一，通过使载置被成膜基板的平台部与等离子体电极的间隔缩窄至10mm左右的等离子体CVD装置，将成膜室(真空容器)内保持为高压，并且使原料气体枯竭(不足)的同时在高频电场中生成等离子体来成膜。

在通过等离子体CVD法临时形成大面积的薄膜时，不论使用的等离子体CVD装置的构造、成膜原理如何，都使用大形的等离子体电极。等离子体电极在成膜时受到来自等离子体的输入热而升温，所以该等离子体电极越大型化，成膜时的热变形量越大。例如，如果从被成膜基板侧俯视时的大小是1m方等离子体电极的温度由于来自等离子体的输入热而上升20℃，则该等离子体电极一般在纵向以及横向上分别热膨胀0.4mm左右。此时，如果等离子体电极的周围被固定，则该等离子体电极向平台部侧鼓起最大10mm左右，等离子体电极与平台部的间隔大幅偏离设定值，对成膜时的工艺特性造成恶劣影响。

从抑制等离子体电极的热变形的观点来看，优选使来自等离子体的输入热尽可能向外部散热。例如，如果如专利文献2的等离子体电极(喷头)那样，用形成了工艺气体导入孔的上部平板和形成了多个气体通过孔的下部平板来形成气体扩散空间，并将形成有多个气体通过孔的中间平板设置到气体扩散空间内，并且在中间平板与上部平板之间以及下部平板与中间平板之间分别设置多个传热部件，则从等离子体传导到下部平板的热依次向传热部件、中间平板、传热部件、上部平板传导而从上部平板向外部散热，所以容易抑制等离子体电极的热变形。

专利文献1：日本特开2002-237460号公报

专利文献2：日本特开2009-10101号公报

发明内容

但是，在专利文献2中具体记载的等离子体电极(喷头)中，各传热部件配置成与中间平板的气体通过孔不重叠，所以难以在保持所生成的等离子体的均匀性的同时增大传热部件的直径、或增加传热部件的数量。作为结果，也难以提高从下部平板向上部平板的热传导性来提高等离子体电极的冷却性能。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于得到一种容易高速且稳定地形成大面积的薄膜的等离子体CVD装置、等离子体电极以及半导体膜的制造方法。

本发明的等离子体CVD装置，具备成膜室、配设在成膜室的被成膜基板载置用的平台部、以及以与平台部对置的方式配设在成膜室的等离子体电极，其特征在于，等离子体电极具有：主电极部，设置有工艺气体导入孔；气体喷板部，具有用于将工艺气体吐出到平台部侧的多个气体吐出孔，安装于主电极部中的平台部侧并在与主电极部之间形成气体扩散空间；气体扩散板，具有用于工艺气体流通的多个气体流通孔，以与气体喷板部相互对置的方式配置于气体扩散空间内；以及多个传热柱部，配置于气体扩散空间内，穿过气体流通孔并将气体喷板部和主电极部热连接，其中，在气体流通孔的内壁与穿过该气体流通孔的传热柱部的周面之间形成有空隙。

在本发明的等离子体CVD装置中，由于传热柱部穿过形成于气体扩散板的气体流通孔，所以在保持所生成的等离子体的均匀性的同时，容易增大传热柱部的直径、或增加传热柱部的数量。作为其结果，也容易提高等离子体电极的冷却性能来抑制其热变形，容易高速且稳定地形成大面积的薄膜。

附图说明

图1是概略地示出本发明的等离子体CVD装置的实施方式1的剖面图。

图2是将图1中的等离子体电极的一部分放大的放大图。

图3是概略地示出专利文献2的等离子体电极(喷头)的剖面图。