專利名稱：硅點(diǎn)形成方法及裝置以及帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作電子器件材料或發(fā)光材料等的微小尺寸的硅點(diǎn)(所謂
硅納米粒子)的形成方法及裝置。本發(fā)明還涉及可用于MOS型電容器、M0S型 FET等半導(dǎo)體器件的重疊硅點(diǎn)和絕緣膜而形成的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形 成方法及裝置。
背景技術(shù)：
作為硅點(diǎn)的形成方法，已知用準(zhǔn)分子激光等在惰性氣體中加熱硅而使 其蒸發(fā)來(lái)形成的物理方法，還己知?dú)怏w中蒸鍍法(參照神奈川縣產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜 合研究所研究報(bào)告第9期/2003 77 78頁(yè))。后者是通過(guò)高頻感應(yīng)加熱或電 弧放電代替激光來(lái)加熱硅而使其蒸發(fā)的方法。
此外，例如日本專利特開2004-179658號(hào)公報(bào)中記載有如下的方法作 為材料氣體，依次向CVD處理室內(nèi)導(dǎo)入甲硅垸和二氯甲硅垸，在加熱了的基 板上形成硅點(diǎn)。該方法中，經(jīng)過(guò)在基板上形成用于硅點(diǎn)生長(zhǎng)的核的工序， 由該核生長(zhǎng)成硅點(diǎn)。
然而，通過(guò)激光照射加熱硅而使其蒸發(fā)的方法中，難以在控制能量密 度均勻的情況下對(duì)硅照射激光，不易統(tǒng)一硅點(diǎn)的粒徑和分布密度。
在氣體中蒸鍍法中，發(fā)生硅的不均勻的加熱，因此難以統(tǒng)一硅點(diǎn)的粒 徑和分布密度。
此外，采用所述的CVD法的硅點(diǎn)的形成中，在基板上形成作為硅點(diǎn)生長(zhǎng) 的基礎(chǔ)的核時(shí)，必須將基板加熱至550'C以上的高溫，無(wú)法采用耐熱溫度低 的基板，因此基板材料的選擇范圍被縮小。另外，如果在高熱下形成硅點(diǎn)， 則存在例如硅點(diǎn)表面的Si-H鍵斷裂而產(chǎn)生缺陷或硅點(diǎn)相互聚集等不良影 響。
由于這些問題，為了在較低溫度下形成硅點(diǎn)，也正在研究采用等離子體CVD法的硅點(diǎn)形成方法及裝置。
對(duì)于絕緣性膜的形成，己知例如使作為絕緣性膜形成對(duì)象的基板熱氧
化而形成絕緣性的熱氧化膜的方法(例如在80(TC 90(TC左右的高溫下使 硅基板熱氧化而形成絕緣性的氧化硅膜的方法)(例如參照所述日本專利特 開2004-179658號(hào)公報(bào))，但該方法中無(wú)法采用耐熱溫度低的基板，因此基 板材料的選擇范圍被縮小。
但是，還已知采用將絕緣膜形成用的氣體等離子體化，基于該等離子 體在基板上于較低溫度下形成絕緣膜的等離子體CVD法的絕緣膜形成方法。
在這里，對(duì)于等離子體CVD法而言，很早以前就己知使用平行平板電極 生成電容耦合型等離子體的方法，但該方法在使電極大型化方面存在極限， 不適宜用來(lái)在大面積的基板上實(shí)施膜形成等的等離子體處理，所以目前如 下的方法受到關(guān)注在等離子體生成室的外側(cè)或內(nèi)側(cè)設(shè)置天線，對(duì)該天線 施加高頻電力，從而由等離子體生成室內(nèi)的氣體生成電感耦合等離子體。
從可以使投入電力的利用效率提高等角度來(lái)看，在等離子體生成室內(nèi) 配置有天線的內(nèi)部天線型的電感耦合等離子體CVD裝置特別受到關(guān)注。該類 型的等離子體CVD裝置記載于例如日本專利特開2001-35697號(hào)公報(bào)中。
日本專利特開2001-35697號(hào)公報(bào)中還記載了如下的內(nèi)容如果使用內(nèi) 部天線，則伴隨投入高頻電力的增加所產(chǎn)生的等離子體的高密度化，天線 導(dǎo)體的靜電耦合引起的等離子體電位的上升變得顯著，容易在等離子體生 成室內(nèi)發(fā)生異常放電，離子加速能量因等離子體電位的上升而變大，形成 于基板上的物體可能會(huì)發(fā)生等離子體損傷，所以重要的是施加的高頻電壓 的低工作電壓化，因此需要降低天線的電感。
并且，記載了如下的內(nèi)容為了抑制伴隨天線大型化的電感增加，天 線以在不環(huán)繞的狀態(tài)下終止的線狀導(dǎo)體構(gòu)成平面結(jié)構(gòu)(二維結(jié)構(gòu))，藉此可 以降低天線電感。
非專利文獻(xiàn)1:神奈川縣產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所研究報(bào)告第9期/2003 7 7 78頁(yè)
專利文獻(xiàn)l:日本專利特開2004-179658號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2:日本專利特開2001-35697號(hào)公報(bào)發(fā)明的揭示
然而，即使為了在較低溫度下也可以形成硅點(diǎn)或絕緣膜而采用等離子
體CVD法，或者為了使投入電力的利用效率提高等目的而采用使用配置于等 離子體生成室內(nèi)的天線的電感耦合等離子體CVD法，又或者為了在抑制自該 內(nèi)部天線的異常放電以及等離子體對(duì)被處理基板和形成于其上的硅點(diǎn)或絕 緣膜造成的損傷的同時(shí)，生成高密度等離子體來(lái)形成所需的硅點(diǎn)或絕緣膜， 采用經(jīng)低電感化的天線，也都仍然存在問題。
艮口，根據(jù)本發(fā)明人的研究，等離子體并不是在激發(fā)后立即達(dá)到穩(wěn)定的 狀態(tài)，在激發(fā)后存在不穩(wěn)定的狀態(tài)，也會(huì)發(fā)生異常放電，從開始激發(fā)等離 子體至穩(wěn)定化為止需要時(shí)間，而且即使使用同一等離子體CVD裝置并使氣體 導(dǎo)入量、投入電力等等離子體生成條件相同，該至穩(wěn)定化為止所需的時(shí)間 在每次等離子體激發(fā)中也會(huì)有所不同。
另外，如果自等離子體不穩(wěn)定的狀態(tài)開始硅點(diǎn)形成，則硅點(diǎn)粒徑的控 制性惡化，硅點(diǎn)的粒徑在多塊帶硅點(diǎn)的基板間產(chǎn)生不能容許的偏差。
此外，如果自等離子體不穩(wěn)定的狀態(tài)開始絕緣膜形成，則膜厚的控制 性惡化，在多塊帶絕緣膜的基板間產(chǎn)生不能容許的膜厚偏差。
例如，可以用于MOS型電容器、MOS型FET等半導(dǎo)體器件的硅點(diǎn)和絕緣膜 中，硅點(diǎn)粒徑和絕緣膜厚度非常小，達(dá)到例如10nm左右，硅點(diǎn)粒徑或絕緣 膜厚度的控制性惡化時(shí)，無(wú)法再現(xiàn)性良好地形成所要求的粒徑的硅點(diǎn)和所 要求的厚度的絕緣膜。
于是，本發(fā)明的第一項(xiàng)課題是提供在與例如日本專利特開2004-179658 號(hào)公報(bào)記載的采用CVD的硅點(diǎn)形成相比較低的溫度下，抑制在高溫下可能會(huì) 發(fā)生的硅點(diǎn)的缺陷產(chǎn)生和硅點(diǎn)的相互聚集，并抑制等離子體對(duì)硅點(diǎn)造成的 損傷，且可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形 成硅點(diǎn)的硅點(diǎn)形成方法及裝置。
此外，本發(fā)明的第二項(xiàng)課題是提供在較低的溫度下，抑制在高溫下可 能會(huì)發(fā)生的硅點(diǎn)的缺陷產(chǎn)生和硅點(diǎn)的相互聚集，并抑制等離子體對(duì)硅點(diǎn)和 絕緣膜的損傷，且可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性和絕緣膜厚度的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)和絕緣膜的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板 的形成方法及裝置。
本發(fā)明為了解決所述第一項(xiàng)課題而提供以下的硅點(diǎn)形成方法及裝置。 此外，本發(fā)明為了解決所述第二項(xiàng)課題而提供以下的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基 板的形成方法及裝置。
還有，以下的記載中的用語(yǔ)"第一"是為了將硅點(diǎn)形成中的等離子體 生成室、天線等與絕緣膜形成中的等離子體生成室、天線等進(jìn)行區(qū)分而附 加的用語(yǔ)，附加有用語(yǔ)"第一"的等離子體生成室、天線等表示用于硅點(diǎn) 形成的設(shè)備。
此外，以下的記載中的用語(yǔ)"第二"是為了將絕緣膜形成中的等離子 體生成室、天線等與硅點(diǎn)形成中的等離子體生成室、天線等進(jìn)行區(qū)分而附 加的用語(yǔ)，附加有用語(yǔ)"第二"的等離子體生成室、天線等表示用于絕緣 膜形成的設(shè)備。
(1) 硅點(diǎn)形成方法
所述硅點(diǎn)形成方法是向設(shè)置于第一等離子體生成室內(nèi)的經(jīng)低電感化的 第一天線施加高頻電力，由被供給至所述室內(nèi)的硅點(diǎn)形成用氣體生成電感 耦合等離子體，基于所述電感耦合等離子體在配置于所述室內(nèi)的基板上形 成硅點(diǎn)的硅點(diǎn)形成方法，其中，在形成硅點(diǎn)時(shí)，所述第一等離子體生成室 內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不 穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定 化等離子體而開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
(2) 硅點(diǎn)形成裝置
所述硅點(diǎn)形成裝置包括第一等離子體生成室、第一氣體供給裝置、第 一天線、第一高頻電力施加裝置、第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置、第一等離 子體狀態(tài)掌握裝置以及第一控制部；所述第一氣體供給裝置向所述第一等 離子體生成室內(nèi)供給硅點(diǎn)形成用的氣體；所述第一天線設(shè)置于所述第一等 離子體生成室內(nèi)，經(jīng)低電感化；所述第一高頻電力施加裝置用于向所述第 一天線施加高頻電力，由被從所述第一氣體供給裝置供給至所述第一等離 子體生成室的氣體生成電感耦合等離子體；第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置在形成硅點(diǎn)時(shí)，所述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)
期間，將配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的作為硅點(diǎn)形成對(duì)象的基板置
于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基
板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第一等離子體狀態(tài)掌握裝置掌握在所 述第一等離子體生成室內(nèi)生成的所述等離子體的狀態(tài)；所述第一控制部如
下控制所述第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置通過(guò)所述第一等離子體狀態(tài)掌握 裝置所掌握的所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài) 時(shí)，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體 穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體。 (3)帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法
所述帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法是在基板上至少形成l次硅點(diǎn) 且至少形成l次絕緣膜的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，其中，對(duì)于硅 點(diǎn)，通過(guò)本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法形成；對(duì)于絕緣膜，采用向設(shè)置于第二等 離子體生成室內(nèi)的經(jīng)低電感化的第二天線施加高頻電力，由被供給至所述 室內(nèi)的絕緣膜形成用氣體生成電感耦合等離子體，基于所述電感耦合等離 子體在配置于所述室內(nèi)的基板上形成絕緣膜的絕緣膜形成方法；在采用所 述絕緣膜形成方法形成絕緣膜時(shí)，所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離 子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體 的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體而 開始在所述基板上形成絕緣膜；在硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜時(shí)，使所述基板 從所述基板所在的室(第一等離子體生成室，或者使用后述的封端處理室時(shí) 的所述封端處理室)向所述第二等離子體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣 密地連通的基板搬運(yùn)通路(連接第一和第二等離子體生成室的基板搬運(yùn)通 路，使用后述的封端處理室時(shí)的直接或介以第一等離子體生成室連接所述 封端處理室和第二等離子體生成室的基板搬運(yùn)通路等)移動(dòng)，在絕緣膜形成 后形成硅點(diǎn)時(shí)，使所述基板從所述第二等離子體生成室向所述第一等離子 體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣密地連通的基板搬運(yùn)通路(將第二等離 子體生成室直接或介以后述的封端處理室與第一等離子體生成室連接的基 板搬運(yùn)通路等)移動(dòng)。(4)帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置
所述帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置包括本發(fā)明的硅點(diǎn)形成裝置和 絕緣膜形成裝置，所述絕緣膜形成裝置包括第二等離子體生成室、第二氣 體供給裝置、第二天線、第二高頻電力施加裝置、第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì) 裝置、第二等離子體狀態(tài)掌握裝置以及第二控制部；所述第二氣體供給裝 置向所述第二等離子體生成室內(nèi)供給絕緣膜形成用的氣體；所述第二天線 設(shè)置于所述第二等離子體生成室內(nèi)，經(jīng)低電感化；所述第二高頻電力施加 裝置用于向所述第二天線施加高頻電力，由被從所述第二氣體供給裝置供 給至所述第二等離子體生成室的氣體生成電感耦合等離子體；第二等離子 體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置在形成絕緣膜時(shí)，所述第二等離.子體生成室內(nèi)生成的等離 子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的基板置 于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基 板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第二等離子體狀態(tài)掌握裝置掌握在所 述第二等離子體生成室內(nèi)生成的所述等離子體的狀態(tài)；所述第二控制部如 下控制所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置通過(guò)所述第二等離子體狀態(tài)掌握 裝置所掌握的所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài) 時(shí)，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所迷等離子體 穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第一等離子體生成 室和第二等離子體生成室介以用于在所述兩室間搬運(yùn)所述基板的基板搬運(yùn)
通路與外部氣密地連接設(shè)置。
在這里，"硅點(diǎn)"是指其粒徑為lmn 10nm左右的微小粒徑的硅點(diǎn)。 此外，絕緣膜例如為其厚度為lnm 100nm左右、較好是2nm 20nm左右的膜。
此外，"經(jīng)低電感化的天線"是指電感比呈環(huán)狀環(huán)繞并包圍等離子體 生成室內(nèi)的等離子體生成區(qū)域周圍的大型的天線低，暴露于等離子體生成 室內(nèi)的等離子體生成區(qū)域，不呈環(huán)狀在該等離子體生成區(qū)域周圍環(huán)繞，具
有終端的端部的較短的天線。作為代表例子，可以例舉U字形狀天線。該U 字形狀天線中，除了字面意思的U字形的天線之外，還包括門形狀或〕(日 文假名)字狀的天線、半圓形狀等圓弧形狀的天線、在圓弧形狀部分上連接有直線狀部分的形狀的天線等。
該經(jīng)低電感化的天線例如為電感L為200X 10—9[H] 230X 10—9[扣左右 以下的天線，如果將向天線投入的高頻電力的頻率設(shè)為13. 56MHz，可以例 舉阻抗IZl在45Q左右以下、更好是18Q 20Q左右以下的天線。
此外，"等離子體狀態(tài)掌握裝置"只要是可以掌握等離子體是處于不 穩(wěn)定狀態(tài)、還是穩(wěn)定狀態(tài)的裝置即可，作為代表例子，可以例舉能基于自 等離子體發(fā)出的光的光譜強(qiáng)度來(lái)掌握等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)、還是穩(wěn)定 狀態(tài)的裝置。
如果采用本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法及裝置，則通過(guò)內(nèi)部天線型的電感耦 合等離子體CVE)方式，在25(TC左右以下的較低的溫度下，也可抑制在高溫 下可能會(huì)發(fā)生的缺陷和硅點(diǎn)的相互聚集的發(fā)生，且通過(guò)采用經(jīng)低電感化的 設(shè)置于第一等離子體生成室內(nèi)的內(nèi)部天線(第一天線)，可以在形成高密度 等離子體、但抑制等離子體對(duì)基板和形成于其上的硅點(diǎn)造成的損傷的情況 下形成硅點(diǎn)。
此外，在形成硅點(diǎn)時(shí)，所述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體處 于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)， 該等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于該穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基 板上形成硅點(diǎn)，所以可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好 的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)。 >
如果采用本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法及裝置，則因?yàn)?分別采用所述硅點(diǎn)形成方法及硅點(diǎn)形成裝置，所以對(duì)于硅點(diǎn)，在較低的溫 度下，可抑制在高溫下可能會(huì)發(fā)生的缺陷和硅點(diǎn)的相互聚集，且可以形成 等離子體損傷得到抑制的硅點(diǎn)。此外，可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基 板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)。
對(duì)于絕緣膜，同樣通過(guò)內(nèi)部天線型的電感耦合等離子體CVD方式，在250 'C左右以下的較低的溫度下，也可通過(guò)采用經(jīng)低電感化的設(shè)置于第二等離 子體生成室內(nèi)的內(nèi)部天線(第二天線)，在形成高密度等離子體、但抑制等 離子體對(duì)絕緣膜或者有時(shí)在這之前形成的硅點(diǎn)造成的損傷的情況下形成絕 緣膜。此外，在形成絕緣膜時(shí)，所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體 處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)， 該等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于該穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基 板上形成絕緣膜，所以可以在絕緣膜厚度的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性 良好的狀態(tài)下形成絕緣膜。
在硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜時(shí)，使所述基板從該基板所在的室(第一等離 子體生成室，或者使用后述的封端處理室時(shí)的該封端處理室)向所述第二等 離子體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣密地連通的基板搬運(yùn)通路移動(dòng)， 在絕緣膜形成后形成硅點(diǎn)時(shí)，使所述基板從所述第二等離子體生成室向所 述第一等離子體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣密地連通的基板搬運(yùn)通 路移動(dòng)(可以在裝置中使其這樣移動(dòng))，所以大氣中的不利的雜質(zhì)附著或混 入已經(jīng)形成的硅點(diǎn)和絕緣膜的情況得到抑制，可以提供相應(yīng)的良好的帶硅 點(diǎn)和絕緣膜的基板。
(5)對(duì)于硅點(diǎn)形成方法及裝置的進(jìn)一步說(shuō)明
本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法中，.在第一等離子體生成室的等離子體穩(wěn)定的 狀態(tài)下形成硅點(diǎn)，該情況下，例如可以如下操作預(yù)先設(shè)置用于遮蔽配置 于所述第一等離子體生成室內(nèi)的基板而使其不暴露于所述室內(nèi)生成的等離 子體的可開閉的遮蔽裝置，在形成硅點(diǎn)時(shí)，通過(guò)所述遮蔽裝置遮蔽所述基 板而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)， 直至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定 后，打開所述遮蔽裝置，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成 硅點(diǎn)。
此外，作為其它方法，例如可以如下操作預(yù)先設(shè)置使配置于所述第 一等離子體生成室內(nèi)的基板退避而使其不暴露于所述室內(nèi)生成的等離子體 的基板退避裝置，在形成硅點(diǎn)時(shí)，通過(guò)所述基板退避裝置使所述基板退避 而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直
至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后， 通過(guò)所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn)定化等離子體的位 置，開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。不論采用哪一種操作，在本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法中，所述第一等離子 體生成室內(nèi)生成的等離子體的不穩(wěn)定狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)例如通過(guò)針對(duì)該第一 等離子體生成室設(shè)置的等離子體狀態(tài)掌握裝置來(lái)掌握即可。
此外，本發(fā)明的硅點(diǎn)形成裝置中，包括如下控制所述第一等離子體狀 態(tài)應(yīng)對(duì)裝置的第一控制部通過(guò)所述第一等離子體狀態(tài)掌握裝置所掌握的 所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將所述基 板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所 述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；作為所述第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置， 例如可以采用遮蔽配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的所述基板而使其不 暴露于所述等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體或使其暴露于所述等離子體 的可開閉的遮蔽裝置，或者使配置于所述第一等離子體生成室購(gòu)的所述基 板退避而使其不暴露于所述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體或?qū)⑵?從所述退避位置配置到暴露于所述等離子體的位置的基板退避裝置。
采用遮蔽裝置的情況下，所述第一控制部如下控制所述遮蔽裝置即可 在所述基板上形成硅點(diǎn)時(shí)，所述基板被所述遮蔽裝置遮蔽而不暴露于所述 等離子體，被置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第一等離子 體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，所述遮蔽裝置被 打開，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
采用基板退避裝置的情況下，所述第一控制部如下控制所述基板退避 裝置即可在所述基板上形成硅點(diǎn)時(shí)，所述基板退避裝置使所述基板退避 而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直 至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后， 所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn)定化等離子體的位置。
本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法中，例如可以如下操作在所述硅點(diǎn)形成時(shí)， 向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給硅垸類氣體和氫氣作為所述硅點(diǎn)形成用 的氣體，由這些氣體生成所述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn) 定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述 等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基 板上形成硅點(diǎn)。此外，也可以在所述第一等離子體生成室內(nèi)預(yù)先設(shè)置鞋濺射耙材，在 所述硅點(diǎn)形成時(shí)，向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給濺射用氣體作為所述 硅點(diǎn)形成用的氣體，由所述濺射用氣體生成所述電感耦合等離子體，所述 等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離 子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子 體，通過(guò)基于所述穩(wěn)定化等離子體的所述硅濺射靶材的化學(xué)濺射，開始在 所述基板上形成硅點(diǎn)。
該情況下，作為"硅濺射靶材"，可以采用市售的硅晶片、在靶材基 板上形成硅膜而得的材料等。對(duì)于在靶材基板上形成硅膜而得的硅濺射靶 材，例如通過(guò)硅點(diǎn)形成裝置之外的獨(dú)立的或與該硅點(diǎn)形成裝置的所述第一 等離子體生成室與外部氣密地(不接觸外部氣體地)連接設(shè)置的成膜裝置 (例如電感耦合等離子體CVD裝置等等離子體CVD裝置)在耙材基板上形成硅 膜，將這樣得到的硅濺射耙材搬入并設(shè)置于第一等離子體生成室中。
此外，還可以如下操作在所述硅點(diǎn)形成前，向所述第一等離子體生 成室內(nèi)供給硅膜形成用氣體，通過(guò)向所述第一天線的高頻電力施加使所述 氣體等離子體化，基于所述等離子體在所述第一等離子體生成室內(nèi)的作為 硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件上預(yù)先形成硅膜，在所述硅點(diǎn)形成時(shí)，向所述第一等 離子體生成室內(nèi)供給濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用的氣體，由所述濺射 用氣體生成所述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間， 將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定 后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體，通過(guò)基于所述穩(wěn)定化等離子 體的所述硅膜的化學(xué)濺射，開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
在這里，"第一等離子體生成室內(nèi)的作為硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件"是指 第一等離子體生成室內(nèi)壁和可以設(shè)置于第一等離子體生成室內(nèi)的靶材基板 中的至少一方。
此外，就氣體種類而言，"硅膜形成用氣體"可以與"硅點(diǎn)形成用氣 體"相同。作為代表例子，硅膜形成用氣體可以例舉由硅烷類氣體和氫氣 這兩者形成的氣體。
此外，作為濺射用氣體，代表例子可以例舉氫氣。聯(lián)系以上說(shuō)明了的硅點(diǎn)形成方法的硅點(diǎn)形成的若干例子，本發(fā)明的硅 點(diǎn)形成裝置可以采用如下的構(gòu)成。
艮P，例如硅點(diǎn)形成裝置中的所述第一氣體供給裝置可以采用向所述第 一等離子體生成室內(nèi)供給硅烷類氣體和氫氣作為所述硅點(diǎn)形成用的氣體的 裝置。
此外，也可以預(yù)先在第一等離子體生成室內(nèi)設(shè)置硅濺射靶材，所述第 一氣體供給裝置采用向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給通過(guò)被等離子體化 而對(duì)所述硅濺射耙材進(jìn)行化學(xué)濺射的濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用氣體 的裝置。
另外，還可以設(shè)置向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給在所述硅點(diǎn)形成 前于所述第一等離子體生成室內(nèi)的作為硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件上通過(guò)被等離 子體化而形成硅膜的硅膜形成用氣體的硅膜形成用氣體供給裝置，所述第 一氣體供給裝置采用向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給通過(guò)被等離子體化 而對(duì)所述硅膜進(jìn)行化學(xué)濺射的濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用氣體的裝 置。
另外，硅點(diǎn)理想的是其表面通過(guò)氧或氮等進(jìn)行了封端處理。在這里，
"采用氧或氮等的封端處理"是指在硅點(diǎn)的表面結(jié)合氧或氮，生成(Si-0) 鍵、(Si-N)鍵或(Si-0-N)鍵等的處理。
所述封端處理產(chǎn)生的氧或氮的結(jié)合即使在封端處理前的硅點(diǎn)表面存在 例如懸空鍵等缺陷時(shí)也發(fā)揮修補(bǔ)其的作用，作為硅點(diǎn)整體形成實(shí)質(zhì)上缺陷 得到抑制的品質(zhì)良好的點(diǎn)狀態(tài)。實(shí)施了所述封端處理的硅點(diǎn)用作電子器件 的材料時(shí)，該器件所要求的特性提高。例如，用作TFT材料時(shí)，可以使TFT 的電子遷移率提高，或者使斷態(tài)電流降低。此外，可靠性提高，例如在長(zhǎng) 時(shí)間使用TFT時(shí)電壓電流特性也不易變化等。.
于是，本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法中，可以在硅點(diǎn)形成后，對(duì)選自含氧氣 體和含氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣體施加高頻電力，基于藉此生成的 封端處理用等離子體對(duì)所述硅點(diǎn)的表面進(jìn)行封端處理。
該封端處理可以在第一等離子體生成室內(nèi)進(jìn)行，也可以在第一等離子 體生成室內(nèi)形成硅點(diǎn)后，將形成有該硅點(diǎn)的基板搬入與該等離子體生成室連接設(shè)置的封端處理室，在該封端處理室內(nèi)實(shí)施所述封端處理。
聯(lián)系這一點(diǎn)，本發(fā)明的硅點(diǎn)形成裝置可以還包括在形成硅點(diǎn)后向第一
等離子體生成室內(nèi)供給選自含氧氣體和含氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣
體的封端處理用氣體供給裝置。
或者，可以還包括封端處理室，所述封端處理室是與所述第一等離子
體生成室連接設(shè)置而可將在所述第一等離子體生成室內(nèi)形成了硅點(diǎn)的基板
搬入的封端處理室，對(duì)選自含氧氣體和含氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣
體施加高頻電力，基于藉此生成的封端處理用等離子體對(duì)自第一等離子體
生成室搬入的所述基板上的硅點(diǎn)實(shí)施封端處理。
不論采用何種裝置來(lái)實(shí)施封端處理，都可以進(jìn)行使用如前所述的等離
子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置等操作，基于穩(wěn)定化的封端處理用等離子體實(shí)施封端處理。
作為封端處理用含氧氣體，可以例示氧氣和一氧化二氮(&0);作為封 端處理用含氮?dú)怏w，可以例示氮?dú)夂桶?NH》氣。
不論哪種情況下，本發(fā)明的硅點(diǎn)形成方法及裝置都不僅可以用于在硅 點(diǎn)上重疊絕緣膜等的情況，而且可以用于僅形成硅點(diǎn)的情況。
(6)對(duì)于帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法及裝置的進(jìn)一步說(shuō)明
本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法中，形成絕緣膜時(shí)，在第 二等離子體生成室的等離子體穩(wěn)定的狀態(tài)下形成絕緣膜，該情況下，例如
可以如下操作預(yù)先設(shè)置用于遮蔽配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的基 板而使其不暴露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體的可開閉的
遮蔽裝置，在形成絕緣膜時(shí)，通過(guò)所述遮蔽裝置遮蔽所述基板而使其不暴 露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二 等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，打開所述 遮蔽裝置，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成絕緣膜。
此外，作為其它方法，可以如下操作預(yù)先設(shè)置使配置于所述第二等 離子體生成室內(nèi)的基板退避而使其不暴露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生 成的等離子體的基板退避裝置，在形成絕緣膜時(shí)，通過(guò)所述基板退避裝置 使所述基板退避而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述 等離子體穩(wěn)定后，通過(guò)所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn) 定化等離子體的位置，開始在所述基板上形成絕緣膜。
不論采用哪一種操作，所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體的 不穩(wěn)定狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)例如可以通過(guò)針對(duì)該第二等離子體生成室設(shè)置的等 離子體狀態(tài)掌握裝置來(lái)掌握。
此外，所述基板通過(guò)具有基板加熱器的基板支架支承，在硅點(diǎn)形成后 形成絕緣膜時(shí)使所述基板從所述基板所在的室向所述第二等離子體生成室 側(cè)通過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候以及在絕緣膜形成后形成硅點(diǎn)時(shí)使所 述基板從所述第二等離子體生成室向所述第一等離子體生成室側(cè)通過(guò)所述 基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候，可以使所述基板與所述基板支架一起移動(dòng)。
如果這樣操作，則與將基板從基板支架卸下來(lái)使其移動(dòng)的情況相比， 在其后的硅點(diǎn)形成或絕緣膜形成中可以使基板更迅速地升溫至所需的溫 度。
聯(lián)系這一點(diǎn)，本發(fā)明的硅點(diǎn)和絕緣膜的形成裝置中，可以設(shè)置具有基
板加熱器的基板支架和所述基板支架的搬運(yùn)裝置，所述基板支架搬運(yùn)裝置
進(jìn)行如下的操作在硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜時(shí)使所述基板從第一等離子體
生成室向所述第二等離子體生成室側(cè)通過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候以
及在絕緣膜形成后形成硅點(diǎn)時(shí)使所述基板從所述第二等離子體生成室向所 述第一等離子體生成室側(cè)通過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候，使所述基板
與所述基板支架一起移動(dòng)。
還有，支承基板時(shí)采用具有基板加熱器的基板支架且硅點(diǎn)形成和絕緣 膜形成中采用如前所述的基板退避裝置的情況下，在基板退避時(shí)以及配置 到暴露于等離子體的位置時(shí)，可以使所述基板退避裝置進(jìn)行如下的操作 使支承于所述基板支架的基板與所述基板支架一起退避或配置到暴露于等 離子體的位置。
不論哪種情況下，聯(lián)系所述絕緣膜形成時(shí)的絕緣膜種類來(lái)說(shuō)，可以例 舉例如以下的情況向所述第二等離子體生成室內(nèi)導(dǎo)入硅烷類氣體和氧氣 作為所述絕緣膜形成用的氣體，由這些氣體生成所述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定
等離子體的狀態(tài)，.所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等 離子體而開始在所述基板上形成氧化硅絕緣膜。
聯(lián)系這一點(diǎn)，本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置中，所述絕 緣膜形成裝置的第二氣體供給裝置可以采用向所述第二等離子體生成室內(nèi) 供給氧化硅絕緣膜形成用的硅烷類氣體和氧氣作為所述絕緣膜形成用的氣 體的裝置。
本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置中，關(guān)于絕緣膜形成，包 括如下控制所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置的第二控制部通過(guò)所述第二 等離子體狀態(tài)掌握裝置所掌握的所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體狀 態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀 態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體。
該情況下，作為所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置，可以例示遮蔽配置 于所述第二等離子體生成室內(nèi)的所述基板而使其不暴露于所述等離子體生 成室內(nèi)生成的所述等離子體或使其暴露于所述等離子體的可開閉的遮蔽裝 置，以及使配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的所述基板退避而使其不暴 露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體或?qū)⑵鋸乃鐾吮芪恢门?置到暴露于所述等離子體的位置的基板退避裝置。
采用遮蔽裝置的情況下，所述第二控制部如下控制所述遮蔽裝置即可 在基板上形成絕緣膜時(shí)，所述基板被所述遮蔽裝置遮蔽而使其不暴露于所 述等離子體，被置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離 子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，所述遮蔽裝置 被打開，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成絕緣膜。
采用基板退避裝置的情況下，所述第二控制部如下控制所述基板退避 裝置即可在所述基板上形成絕緣膜時(shí)，所述基板退避裝置使所述基板退 避而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)， 直至所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定 后，所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn)定化等離子體的位 置。如上所述，如果采用本發(fā)明，則可以提供在較低的溫度下，抑制在高 溫下可能會(huì)發(fā)生的硅點(diǎn)的缺陷產(chǎn)生和硅點(diǎn)的相互聚集，并抑制等離子體對(duì) 硅點(diǎn)造成的損傷，且可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好 的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)的硅點(diǎn)形成方法及裝置。
此外，如果采用本發(fā)明，則可以提供在較低的溫度下，抑制在高溫下 可能會(huì)發(fā)生的硅點(diǎn)的缺陷產(chǎn)生和硅點(diǎn)的相互聚集，并抑制等離子體對(duì)硅點(diǎn) 和絕緣膜的損傷，且可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性和絕緣膜厚度的控制性良好、 基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)和絕緣膜的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板 的形成方法及裝置。
附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明
圖l是表示本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置的例子的圖。
圖2是天線的形狀、尺寸等的說(shuō)明圖。
圖3A是以關(guān)閉的狀態(tài)表示遮蔽裝置的圖。
圖3B是以打開的狀態(tài)表示圖3A所示的遮蔽裝置的圖。
圖3C是表示遮蔽裝置的另一例子的圖。
圖4是表示遮蔽裝置的控制電路的例子的框圖。
圖5是表示釆用

圖1的裝置的硅點(diǎn)形成工序的一部分的圖。
圖6是表示采用圖1的裝置的硅點(diǎn)形成工序的其余部分的圖。
圖7是表示采用圖1的裝置的絕緣膜形成工序的一部分的圖。
圖8是表示采用圖1的裝置的絕緣膜形成工序的其余部分的圖。
圖9是表示本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置的另一例子的圖。
圖10是表示基板退避裝置的控制電路的例子的框圖。 圖11是表示采用圖9的裝置的硅點(diǎn)形成工序的說(shuō)明圖。 圖12是表示采用圖9的裝置的絕緣膜形成工序的說(shuō)明圖。 圖13是表示顯示等離子體開始激發(fā)后至等離子體穩(wěn)定為止需要時(shí)間的 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果的圖。
圖14是表示通過(guò)本發(fā)明的方法形成的氧化硅膜具有與通過(guò)現(xiàn)有方法形成的氧化硅膜同等程度的電流-電壓特性的圖。 .
圖15是表示本發(fā)明的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置的又另一例子 的圖。
圖16A是表示采用硅點(diǎn)的半導(dǎo)體器件的例子的圖。
圖16B是表示采用雙層硅點(diǎn)的半導(dǎo)體器件的例子的圖。
符號(hào)的說(shuō)明
A、 A，帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置，1、 l，硅點(diǎn)形成裝置，11: 第一等離子體生成室，lll:頂壁，12:第一天線，13:匯流條，14:匹配箱， 15:高頻電源，16、 19:基板支架，161、 191:加熱器，100:基板支架支承臺(tái)， 17:排氣裝置，18:等離子體狀態(tài)掌握裝置，Gl:硅垸類氣體供給裝置，G2: 氫氣供給裝置，IO:遮蔽裝置，sl、 s2、 sl'、 s2':遮蔽翼片，gl g4:齒輪， M:電動(dòng)機(jī)，S:基板，2、 2':絕緣膜形成裝置，21 :第二等離子體生成室，211: 頂壁，22:第一天線，23:匯流條，24:匹配箱，25:高頻電源，26:基板支架， 261:加熱器，200:基板支架支承臺(tái)，28:等離子體狀態(tài)掌握裝置，G3:硅垸 類氣 體供給裝置，G4:氧氣供給裝置，20:遮蔽裝置，3、 3':基板搬運(yùn)通路， VI、 V2:閘閥，31:基板搬運(yùn)自動(dòng)裝置，41、 42:遮蔽裝置控制部，51、 52: 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，31，基板退避裝置，4':基板退避裝置控制部，5，基板退 避裝置驅(qū)動(dòng)電路。
實(shí)施發(fā)明的最佳方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示包括硅點(diǎn)形成裝置1和絕緣膜形成裝置2的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的 基板的形成裝置A。
硅點(diǎn)形成裝置l包含第一等離子體生成窒ll，室11內(nèi)并列地設(shè)有2根天 線12的同時(shí)，在該天線12的下方設(shè)有支承處理基板S的基板支架16。基板支 架16具備加熱所支承的基板S的加熱器161。
各天線12的兩端部貫穿等離子體生成室11的頂壁111而突出至室外。這 2根天線12各自的突出至室外的部分的一端部與匯流條13連接，該匯流條13 介以匹配箱14與輸出可變的高頻電源15連接。2根天線12各自的突出至室外的部分的另一端部接地。對(duì)于天線12的具體情況在后說(shuō)明。.
等離子體生成室ll連接有用于向該室內(nèi)供給硅垸類氣體的氣體供給裝
置G1的同時(shí)，連接有用于向該室內(nèi)供給氫氣的氣體供給裝置G2。作為該硅 垸類氣體，可以使用甲硅垸(SiFU氣體、乙硅垸(Si2PU氣體等。
本例中，這些硅烷類氣體和氫氣為硅點(diǎn)形成用的氣體，氣體供給裝置 G1和G2構(gòu)成向等離子體生成室11內(nèi)供給硅點(diǎn)形成用氣體的第一氣體供給裝 置。
此外，等離子體生成室ll還連接有用于從室內(nèi)排氣而將室內(nèi)減壓的排 氣裝置17。
另外，針對(duì)等離子體生成室ll，設(shè)有用于掌握如后所述形成的電感耦 合等離子體的狀態(tài)的等離子體狀態(tài)掌握裝置18。
絕緣膜形成裝置2包含第二等離子體生成室21，室21內(nèi)并列地設(shè)有2根 天線22的同時(shí)，在該天線22的下方設(shè)有支承處理基板S的基板支架26?；?支架26具備加熱所支承的基板S的加熱器261。
各天線22的形狀、尺寸與所述天線12相同，與天線12同樣，兩端部貫 穿等離子體生成室21的頂壁211而突出至室外。并且，各天線22的突出至室 外的部分的一端部與匯流條23連接，該匯流條23介以匹配箱24與輸出可變 的高頻電源25連接。各天線22的突出至室外的部分的另一端部接地。對(duì)于 天線22的具體情況在后說(shuō)明。
等離子體生成室21連接有用于向該室內(nèi)供給硅烷類氣體的氣體供給裝 置G3的同時(shí)，連接有用于向該室內(nèi)供給氧氣的氣體供給裝置G4。作為該硅 烷類氣體，可以使用甲硅垸(SiH4)氣體、乙硅垸(Si2H6)氣體等。
本例中，這些硅烷類氣體和氧氣為作為絕緣膜的氧化硅(Si02)膜形成 用的氣體，氣體供給裝置G3和G4構(gòu)成向等離子體生成室21內(nèi)供給絕緣膜形 成用氣體的第二氣體供給裝置。
此外，等離子體生成室21還連接有用于從室內(nèi)排氣而將室內(nèi)減壓的排 氣裝置27。
另外，針對(duì)等離子體生成室21，設(shè)有用于掌握如后所述形成的電感耦 合等離子體的狀態(tài)的等離子體狀態(tài)掌握裝置28。如圖2所示，各天線12(22)是以外徑20mm、壁厚3ram的氧化鋁制絕緣性 管P2被覆外徑l/4英寸(6. 35mm)、壁厚約lmm的銅管Pl而得的天線，呈在銅 管Pl的中心軸線的曲率半徑R二50mm的半圓形部分的兩端延續(xù)有直線部分的 形狀。
各天線12(22)以其直線部分氣密地貫穿等離子體生成室11(21)的頂壁 111(211)。
自等離子體生成室11(21)內(nèi)的各天線12(22)的下端至室頂壁111(211) 的高度H為75咖。
等離子體生成室內(nèi)的2根天線12的間隔和2根天線22的間隔都為100mm。 各天線12(22)是電感比呈環(huán)狀環(huán)繞而包圍等離子體生成室內(nèi)的等離子 體生成區(qū)域的大型天線低的天線。天線12(22)在如圖所示以2根并列的配置 使用時(shí)，2根總計(jì)的電感L在150X10—9[H] 200X 1(T[H]左右，所施加的高 頻電力的頻率為13. 56MHz時(shí)，2根總計(jì)的阻抗IZl為12Q 18Q左右。 還有，如果增加天線根數(shù)，則電感、阻抗變小。
所述等離子體狀態(tài)掌握裝置18、 28為同樣的構(gòu)成，在本例中是可以基 于自等離子體發(fā)出的光的光譜強(qiáng)度來(lái)掌握等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)、還是
穩(wěn)定狀態(tài)的裝置。
更具體來(lái)說(shuō)，等離子體中氣體分解而出現(xiàn)各種原子、離子、自由基等 的同時(shí)發(fā)光，通過(guò)對(duì)該發(fā)出的光進(jìn)行分光，掌握氣體分解是否充分進(jìn)行， 即掌握表示等離子體處于仍未穩(wěn)定或穩(wěn)定的狀態(tài)的種類的光譜強(qiáng)度，從而 可以掌握等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，還是穩(wěn)定狀態(tài)。
作為等離子體狀態(tài)掌握裝置的具體例子，可以例舉美國(guó)海洋光學(xué)公司 (才一 、乂卞 >才7亍 一 夕社)制的光纖光譜儀(USB2000型，測(cè)定對(duì)象發(fā)光原 子、發(fā)光離子)、英國(guó)海德公司(Hiden社)制的45。扇區(qū)型高透射率離子能 量分析儀/四極桿質(zhì)量分析儀(HAL EQP500型，測(cè)定對(duì)象陽(yáng)離子、陰離子、 自由基、中性粒子)。
等離子體生成室ll內(nèi)還設(shè)有可以從上方覆蓋并遮蔽被支承于基板支架 16上的被處理基板S而使其不暴露于等離子體的可開閉的遮蔽裝置10，等離 子體生成室21內(nèi)還設(shè)有可以從上方覆蓋并遮蔽被支承于基板支架26上的被處理基板S而使其不暴露于等離子體的可開閉的遮蔽裝置20。.
這些遮蔽裝置IO、 20的結(jié)構(gòu)都相同，如圖3A和圖3B所示，具有一對(duì)遮 蔽翼片sl、 s2，通過(guò)可正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)M介以齒輪列g(shù)l和g2使一方的遮蔽 翼片sl搖動(dòng)，介以齒輪列g(shù)l、 g3和g4使另一方的遮蔽翼片s2搖動(dòng)，從而可 以開閉該遮蔽翼片sl、 s2。 .
如圖3A所示，遮蔽翼片sl、 s2通過(guò)相互接近地?fù)u動(dòng)而關(guān)閉，藉此基板 支架16(26)上的基板S被遮蔽而不暴露于等離子體，如圖3B所示，遮蔽翼片 sl、 s2通過(guò)相互遠(yuǎn)離地?fù)u動(dòng)而打開，藉此基板支架16(26)上的基板S可以暴 露于等離子體。 .
遮蔽裝置并不局限于上述的裝置。例如圖3C所示，可以是具有能在基 板S的徑向上以基板S的兩外側(cè)的軸為中心開閉的遮蔽翼片sl'、 s2'的結(jié)構(gòu)。
雖然圖l未示出，但如圖4所示，對(duì)于硅點(diǎn)形成裝置I中的遮蔽裝置IO 設(shè)有遮蔽控制部41，等離子體生成室ll內(nèi)形成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài) 的信息自所述等離子體狀態(tài)掌握裝置18傳送至控制部41期間，控制部41向 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路51發(fā)出指令，呈使遮蔽翼片sl、 s2關(guān)閉的狀態(tài)，該等離子 體達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)的信息自所述等離子體狀態(tài)掌握裝置18傳送至控制部41 后，控制部41向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路51發(fā)出指令，使遮蔽翼片sl、 s2打開。
對(duì)于絕緣膜形成裝置中的遮蔽裝置20也設(shè)有遮蔽控制部42，等離子體 生成室12內(nèi)形成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的信息自所述等離子體狀態(tài)掌 握裝置28傳送至控制部42期間，控制部42向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路52發(fā)出指令， 呈使遮蔽翼片sl、 s2關(guān)閉的狀態(tài)，該等離子體達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)的信息自所 述等離子體狀態(tài)掌握裝置28傳送至控制部42后，控制部42向電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電 路52發(fā)出指令，使遮蔽翼片sl、 s2打開。
硅點(diǎn)形成裝置1的等離子體生成室11和絕緣膜形成裝置2的等離子體生 成室21通過(guò)基板搬運(yùn)通路3與外部氣密地連通。在通路3和室11之間設(shè)有可 以將室11與通路3氣密地隔斷的可開閉的閘閥V1，在通路3和室21之間設(shè)有 可以將室21與通路3氣密地隔斷的可開閉的閘閥V2。
通路3內(nèi)設(shè)置有基板搬運(yùn)自動(dòng)裝置31。自動(dòng)裝置31具備分別可以升降、 轉(zhuǎn)動(dòng)和伸縮的基板搬運(yùn)機(jī)械臂311,既可以將被支承于室11中的基板支架16上的基板S配置至室21中的基板支架26上，也可以將被支承于室21中的基板
支架26上的基板S配置至室11中的基板支架16上。還有，作為所述基板搬運(yùn) 自動(dòng)裝置，例如可以采用市售的基板搬運(yùn)自動(dòng)裝置。
對(duì)使用以上說(shuō)明了的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置A來(lái)形成可用 于形成圖16A中例示的M0S電容器和M0SFET結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件等的帶硅點(diǎn)和 絕緣膜的基板的實(shí)施例l進(jìn)行說(shuō)明。等離子體狀態(tài)掌握裝置18、 28采用了所 述美國(guó)海洋光學(xué)公司制的光纖光譜儀(USB2000型)。
〈實(shí)施例1〉
(1) 首先，使作為被處理基板S的將P型半導(dǎo)體硅基板的表面預(yù)先進(jìn)行熱 氧化處理而形成了溝道氧化硅膜的基板S承載于等離子體生成室11內(nèi)的基 板支架16上，同時(shí)通過(guò)加熱器161將該基板以22(TC為目標(biāo)加熱。
(2) 通過(guò)排氣裝置17從室11排氣，將室11內(nèi)減壓至2X10—4pa以下，然后 向室11內(nèi)供給甲硅烷(SiH4)氣體(0. 2ccm)和氫氣(30ccm)。
(3) 通過(guò)該氣體供給和排氣裝置17將室11內(nèi)維持在0. 8Pa(6mTorr)的硅 點(diǎn)形成壓的同時(shí)，如圖5所示，在遮蔽裝置10關(guān)閉而覆蓋基板S的狀態(tài)下， 向天線12施加13. 56MHz、 2000W的高頻電力，開始由該氣體生成電感耦合等 離子體。
(4) 該等離子體的狀態(tài)通過(guò)等離子體狀態(tài)掌握裝置18掌握，因?yàn)檠b置18
掌握到自等離子體剛激發(fā)后的短暫時(shí)間內(nèi)等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的情 況，所以遮蔽控制部41仍然保持遮蔽裝置10關(guān)閉。
(5) 等離子體激發(fā)后，等離子體隨時(shí)間逐漸穩(wěn)定后，如圖6所示，遮蔽 控制部41接收來(lái)自裝置18的顯示等離子體穩(wěn)定狀態(tài)的信息而使遮蔽裝置10 打開，使基板S暴露于等離子體。還有，最遲在該時(shí)間點(diǎn)之前使基板溫度達(dá) 到220。C。藉此，開始在基板S上形成硅點(diǎn)。.
(6) 經(jīng)過(guò)形成所需粒徑的硅點(diǎn)所需要的時(shí)間后，停止向天線12的電力施 加，通過(guò)排氣裝置17將室11內(nèi)的殘留氣體充分排出，完成一層的硅點(diǎn)形成。
由此，可以獲得在場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察中分別獨(dú) 立的粒徑為5nm左右的硅點(diǎn)。
(7) 接著，打開閘閥V1、 V2，通過(guò)搬運(yùn)自動(dòng)裝置31將形成有硅點(diǎn)的基板S從室ll搬運(yùn)至絕緣膜形成裝置2的等離子體生成室21內(nèi)，使其支承于其中
的基板支架26，然后關(guān)閉閘閥V1、 V2。
(8) 通過(guò)加熱器261將基板支架26上的基板S以220。C為目標(biāo)加熱。
(9) 通過(guò)排氣裝置27從室21排氣，將室21內(nèi)減壓至2Xl(TPa以下，然后 向室21內(nèi)供給甲硅垸(SiH4)氣體(8.6ccm)和氧氣(30ccm)。
(10) 通過(guò)該氣體供給和排氣裝置27將室21內(nèi)維持在0.8Pa(6mTorr)的 絕緣膜形成壓的同時(shí)，如圖7所示，在遮蔽裝置20關(guān)閉而覆蓋基板S的狀態(tài) 下，向天線22施加13.56MHz、 500W的高頻電力，開始由該氣體生成電感耦 合等離子體。
(11) 該等離子體的狀態(tài)通過(guò)等離子體狀態(tài)掌握裝置28掌握，因?yàn)檠b置 28掌握到自等離子體剛激發(fā)后的短暫時(shí)間內(nèi)等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的情 況，所以遮蔽控制部42仍然保持遮蔽裝置20關(guān)閉。
(12) 等離子體激發(fā)后，等離子體隨時(shí)間逐漸穩(wěn)定后，如圖8所示，遮蔽 控制部42接收來(lái)自裝置28的顯示等離子體穩(wěn)定狀態(tài)的信息而使遮蔽裝置20 打開，使基板S暴露于等離子體。還有，最遲在該時(shí)間點(diǎn)之前使基板溫度達(dá) 到22(TC。藉此，開始在基板S上形成絕緣膜(控制氧化硅膜)。
(13) 經(jīng)過(guò)形成所需厚度的控制氧化硅膜所需要的時(shí)間后，停止向天線 22的電力施加，通過(guò)排氣裝置27將室21內(nèi)的殘留氣體充分排出，完成絕緣 膜的形成。
由此，可以獲得在基于橢圓光度法的測(cè)定中厚度為15nm左右的氧化硅膜。
如上所述，得到可用于例如形成圖16A所示的半導(dǎo)體器件的基板。
還有，用于形成例如圖16B所示的硅點(diǎn)雙層結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的基板如 下制造即可如前所述形成控制氧化硅膜后，將基板再次送入等離子體生 成室ll來(lái)形成硅點(diǎn)，然后將該基板移入等離子體生成室21來(lái)形成氧化硅膜。
除了以上的方法之外，也可以通過(guò)使基板在等離子體生成室11和21之 間往復(fù)，從而形成所需層疊狀態(tài)的硅點(diǎn)和絕緣膜。
以上說(shuō)明了的硅點(diǎn)形成裝置1和絕緣膜形成裝置2中，在等離子體穩(wěn)定 后形成硅點(diǎn)，且為了形成絕緣膜而采用遮蔽裝置IO、 20，但也可以如圖9所示，釆用基板退避裝置31'代替遮蔽裝置。
圖9表示包括硅點(diǎn)形成裝置1'和絕緣膜形成裝置2，的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的 基板的形成裝置A'。
硅點(diǎn)形成裝置l，中，在等離子體生成室11內(nèi)的天線12下方設(shè)有基板支
架支承臺(tái)100，呈可以在該支承臺(tái)100上承載具有基板加熱器191的基板支架 19的狀態(tài)。另外，針對(duì)等離子體生成室ll,設(shè)有基板退避裝置31'。
絕緣膜形成裝置2'中，在等離子體生成室21內(nèi)的天線22下方設(shè)有基板 支架支承臺(tái)200,呈可以在該支承臺(tái)200上承載所述基板支架19的狀態(tài)。另 外，針對(duì)等離子體生成室21，設(shè)有與針對(duì)等離子體生成室ll的裝置共通的 基板退避裝置31'。
基板退避裝置31'設(shè)于使等離子體生成室11和21與外部氣密地連通的 基板搬運(yùn)通路3，內(nèi)。與圖1所示的裝置A同樣，在通路3，和等離子體生成室11 之間設(shè)有閘闊V1，在通路3'和等離子體生成室21之間設(shè)有閘閥V2。
基板退避裝置31'具有分別可以升降、轉(zhuǎn)動(dòng)和伸縮的基板支架搬運(yùn)機(jī)械 臂311'，通過(guò)該機(jī)械臂既可以使基板支架19在使基板S支承于其上的狀態(tài) 下在等離子體生成室ll、 21間移動(dòng)，也可以將基板支架19承載于室11內(nèi)的 支承臺(tái)100上或室21內(nèi)的支承臺(tái)200上。支承臺(tái)IOO、 200分別設(shè)有用于向加 熱器191供給電力的供電部(圖示省略)，基板支架19上設(shè)有接觸該供電部的
受電部(圖示省略)。
作為所述基板退避裝置31'，例如可以采用市售的基板搬運(yùn)自動(dòng)裝置。 雖然圖9未示出，但如圖10所示，對(duì)于基板退避裝置31'設(shè)有控制部4'， 等離子體生成室11(21)內(nèi)形成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的信息自所述等 離子體狀態(tài)掌握裝置18(28)傳送至控制部4，期間，控制部4，向基板退避裝置 驅(qū)動(dòng)電路5，發(fā)出指令，通過(guò)裝置31，使基板支架19自天線12(22)下方退避。 本例中，使其退避至通路3'。該等離子體達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)的信息自所述等 離子體狀態(tài)掌握裝置18(28)傳送至控制部4'后，控制部4'向基板退避裝置驅(qū) 動(dòng)電路5'發(fā)出指令，使裝置31'將基板支架19承載至支承臺(tái)100(200)。
如果除去這些方面，圖9所示的裝置A，為與圖1所示的裝置A實(shí)質(zhì)上相同 的結(jié)構(gòu)，對(duì)與圖1所示的裝置A中的部件、部分等實(shí)質(zhì)上相同的部件、部分等標(biāo)以與裝置A相同的參照符號(hào)。 .
對(duì)使用帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置A，來(lái)形成可用于形成圖16A
中例示的MOS電容器和MOSFET結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件等的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板 的實(shí)施例2進(jìn)行說(shuō)明。等離子體狀態(tài)掌握裝置18、 28采用了所述美國(guó)海洋光 學(xué)公司制的光纖光譜儀(USB2000型)。 〈實(shí)施例2〉
(1) 首先，使作為被處理基板S的將P型半導(dǎo)體硅基板的表面預(yù)先進(jìn)行熱 氧化處理而形成了溝道氧化硅膜的基板S承載于等離子體生成室11內(nèi)的基 板支架19上，同時(shí)通過(guò)加熱器191將該基板以220'C為目標(biāo)加熱。
(2) 打開閘閥V1，通過(guò)排氣裝置17從室11和通路3'排氣，將室ll和通路 3'內(nèi)減壓至2X10—4Pa以下，然后向室ll內(nèi)供給甲硅烷(SiH4)氣體(0.2ccm) 和氫氣(30ccm)。
(3) 通過(guò)該氣體供給和排氣裝置17將室ll內(nèi)維持在0.8Pa(6mTorr)的硅 點(diǎn)形成壓的同時(shí)，如圖11所示，通過(guò)基板退避裝置31'使基板支架19與基板 S—起退避至通路3'，在該基板退避狀態(tài)下向天線12施加13. 56MHz、 2000W
的高頻電力，開始由該氣體生成電感耦合等離子體。
(4) 該等離子體的狀態(tài)通過(guò)等離子體狀態(tài)掌握裝置18掌握，因?yàn)檠b置18 掌握到自等離子體剛激發(fā)后的短暫時(shí)間內(nèi)等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的情 況，所以搬運(yùn)裝置31'的控制部4'仍然保持使基板支架19退避至通路3'。
(5) 等離子體激發(fā)后，等離子體隨時(shí)間逐漸穩(wěn)定后，控制部4'接收來(lái)自 裝置18的顯示等離子體穩(wěn)定狀態(tài)的信息而使搬運(yùn)裝置31'將支架19承載至 等離子體生成室11內(nèi)的支承臺(tái)100，關(guān)閉閘閥V1?；錝在退避中保持支承 于熱容大的支架19的狀態(tài)，所以基板溫度迅速恢復(fù)至220'C。藉此，開始在 基板S上形成硅點(diǎn)。
(6) 經(jīng)過(guò)形成所需粒徑的硅點(diǎn)所需要的時(shí)間后，停止向天線12的電力施 加，通過(guò)排氣裝置17將室11內(nèi)的殘留氣體充分排出，完成一層的硅點(diǎn)形成。
由此，可以獲得在場(chǎng)致發(fā)射型掃描電子顯微鏡(FE-SEM)觀察中分別獨(dú) 立的粒徑為5nra左右的硅點(diǎn)。
(7) 接著，打開閘閥V1、 V2，通過(guò)搬運(yùn)裝置3r將保持支承形成有硅點(diǎn)的基板S的狀態(tài)的基板支架19從室11搬運(yùn)至絕緣膜形成裝茸2，的等離子體
生成室21內(nèi)的支承臺(tái)200上，閘閥V1關(guān)閉，將基板加熱至22(TC。
(8) 打開閘閥V2，通過(guò)排氣裝置27從室21和通路3'排氣，將室21和通路 3'內(nèi)減壓至2X10—卞a以下，然后向室21內(nèi)供給甲硅烷(SiH4)氣體(8. 6ccm) 和氧氣(30ccm)。
(9) 通過(guò)該氣體供給和排氣裝置27將室21內(nèi)維持在0. 8Pa(6mTorr)的絕 緣膜形成壓的同時(shí)，與圖11所示同樣(如圖12所示)，通過(guò)基板退避裝置31' 使基板支架19與基板S—起退避至通路3'，在該基板退避狀態(tài)下向天線22施 加13.56MHz、 500W的高頻電力，開始由該氣體生成電感耦合等離子體。
(10) 該等離子體的狀態(tài)通過(guò)等離子體狀態(tài)掌握裝置28掌握，因?yàn)檠b置 28掌握到自等離子體剛激發(fā)后的短暫時(shí)間內(nèi)等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)的情 況，所以搬運(yùn)裝置31，的控制部4，仍然保持使基板支架19退避至通路3'。
(11) 等離子體激發(fā)后，等離子體隨時(shí)間逐漸穩(wěn)定后，控制部4，接收來(lái) 自裝置28的顯示等離子體穩(wěn)定狀態(tài)的信息而使搬運(yùn)裝置31'將支架19承載 至等離子體生成室21內(nèi)的支承臺(tái)200，關(guān)閉閘閥V2?；錝在退避中保持支 承于熱容大的支架19的狀態(tài)，所以基板溫度迅速恢復(fù)至22(TC。藉此，開始 在基板S上形成絕緣膜(控制氧化硅膜)。
(12) 經(jīng)過(guò)形成所需厚度的控制氧化硅膜所需要的時(shí)間后，停止向天線 22的電力施加，通過(guò)排氣裝置27將室21內(nèi)的殘留氣體充分排出，完成絕緣 膜的形成。
由此，可以獲得在基于橢圓光度法的測(cè)定中厚度為15nm左右的氧化硅膜。
如上所述，得到可用于例如形成圖16A所示的半導(dǎo)體器件的基板。
還有，用于形成例如圖16B所示的硅點(diǎn)雙厚結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的基板如 下制造即可如前所述形成控制氧化硅膜后，將基板再次送入等離子體生 成室ll來(lái)形成硅點(diǎn)，然后將該基板移入等離子體生成室21來(lái)形成氧化硅膜。
除了以上的方法之外，也可以通過(guò)使基板在等離子體生成室11和21之 間往復(fù)，從而形成所需層疊狀態(tài)的硅點(diǎn)和絕緣膜。
以上說(shuō)明了的硅點(diǎn)形成裝置l(l')及使用該裝置的硅點(diǎn)形成中，通過(guò)內(nèi)部天線型的電感耦合等離子體CVD方式，在較低的溫度下，可抑制在高溫下 可能會(huì)發(fā)生的缺陷和硅點(diǎn)的相互聚集的發(fā)生，且通過(guò)采用經(jīng)低電感化的設(shè) 置于第一等離子體生成室內(nèi)的內(nèi)部天線(第一天線12)，可以在形成高密度 等離子體、但抑制等離子體對(duì)基板和形成于其上的硅點(diǎn)造成的損傷的情況 下形成硅點(diǎn)。
此外，在形成硅點(diǎn)時(shí)，第一等離子體生成室ll內(nèi)生成的等離子體處于
不穩(wěn)定狀態(tài)期間，通過(guò)用遮蔽裝置io覆蓋并遮蔽基板s而使其不暴露于等離
子體，或者利用基板退避裝置31，使基板S退避而使其不暴露于等離子體，
從而將基板s置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，該等離子體穩(wěn)定后，
打開遮蔽裝置10而使基板S暴露于該穩(wěn)定化等離子體，或者利用基板退避裝 置31，將基板S配置到暴露于穩(wěn)定化等離子體的位置，開始在基板S上形成硅 點(diǎn)，所以可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形 成硅點(diǎn)。
此外，以上說(shuō)明了的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置A、 A'及采用該 裝置的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成中，對(duì)于硅點(diǎn)，在較低的溫度下，可 抑制在高溫下可能會(huì)發(fā)生的缺陷和硅點(diǎn)的相互聚集，且可以形成等離子體 損傷得到抑制的硅點(diǎn)，還可以在硅點(diǎn)粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性 良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)。
對(duì)于絕緣膜，同樣通過(guò)內(nèi)部天線型的電感耦合等離子體CVD方式，在較 低的溫度下，可通過(guò)采用經(jīng)低電感化的設(shè)置于第二等離子體生成室21內(nèi)的 內(nèi)部天線(第二天線22)，在形成高密度等離子體、但抑制等離子體對(duì)絕緣 膜或者在這之前形成的硅點(diǎn)造成的等離子體損傷的同時(shí)形成絕緣膜。
此外，在形成絕緣膜時(shí)，第二等離子體生成室21內(nèi)生成的等離子體處 于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，通過(guò)用遮蔽裝置20遮蔽基板S而使其不暴露于等離子 體，或者利用基板退避裝置31'使基板S退避而使其不暴露于等離子體，從 而將基板S置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，該等離子體穩(wěn)定后，打 開遮蔽裝置20而使基板S暴露于該穩(wěn)定化等離子體，或者利用基板退避裝置 31'將基板S配置到暴露于穩(wěn)定化等離子體的位置，開始在基板S上形絕緣 膜，所以可以在絕緣膜厚度的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成絕緣膜。
此外，將基板S從等離子體生成室11向等離子體生成室21或反向地移送 時(shí)，該移送通過(guò)氣密地與外部隔斷的基板搬運(yùn)通路3、 3'進(jìn)行，所以大氣中 的不利的雜質(zhì)附著或混入已經(jīng)形成的硅點(diǎn)和絕緣膜的情況得到抑制，可以 提供相應(yīng)的良好的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板。
在這里，為了進(jìn)行參考，在圖1所示的絕緣膜形成裝置2中，將以下的
操作進(jìn)行2次:向等離子體生成室21內(nèi)供給甲硅垸氣體(8.6ccm)和氧氣(30c cm)，將室內(nèi)壓力維持在O. 8Pa(6mTorr)的同時(shí)，向天線22施加13. 56MHz、 5 OOW的高頻電力，由該氣體生成電感耦合等離子體；在各次中通過(guò)所述光纖 光譜儀(USB2000型)測(cè)定成為等離子體的表示其穩(wěn)定、不穩(wěn)定的指標(biāo)的氫自 由基(Ha)的光譜強(qiáng)度，其結(jié)果示于圖13。圖13中，橫軸表示等離子體開始 激發(fā)后的經(jīng)過(guò)時(shí)間，縱軸表示氫自由基(Ha)的光譜強(qiáng)度。
由圖13可知，即使使用同一裝置并以同樣的等離子體生成條件生成等 離子體，氫自由基(Hci)的光譜強(qiáng)度達(dá)到恒定為止的時(shí)間、即至等離子體穩(wěn) 定為止所需的時(shí)間在每次等離子體激發(fā)中也會(huì)有所不同。
因此，本發(fā)明的上述硅點(diǎn)形成裝置1和絕緣膜形成裝置2中，使用遮蔽 裝置IO、 20，等離子體不穩(wěn)定期間遮蔽基板S而使其不暴露于等離子體，等 離子體穩(wěn)定后，使基板S暴露于該穩(wěn)定化等離子體，開始硅點(diǎn)的形成、絕緣 膜的形成。
此外，為了進(jìn)行參考，作為被處理基板采用N型半導(dǎo)體硅基板，分別對(duì) 于如下的氧化硅膜的電流-電壓特性進(jìn)行考察，其結(jié)果示于圖14:
(1) 在圖1所述的絕緣膜形成裝置2中，使用甲硅烷氣體(8.6ccm)和氧氣 (30ccm)，將成膜壓維持在O. 8Pa(6mTorr)的同時(shí)將基板溫度維持在220。C ， 向天線22施加13.56MHz、 500W的高頻電力，從而在所述基板上形成的氧化 硅膜；
(2) 在圖示省略的采用平行平板型電極的基于電容耦合等離子體CVD的成膜 裝置中，使用甲硅垸氣體(300ccm)和氧氣(1000ccm)，將成膜壓維持在 2. 7Pa(20mTorr)的同時(shí)將基板溫度維持在40(TC，基于13. 56MHz、 IOOOOW的 高頻電力的施加，在所述基板上形成的氧化硅膜；(3)通過(guò)熱CVD法在同樣的基板上形成的氧化硅膜。 .
圖14，線L1表示基于電容耦合型等離子體的膜，線L2表示基于熱氧化 的膜，線L3表示采用絕緣膜形成裝置2的膜。
由圖14可知，根據(jù)本發(fā)明，低溫下也可以得到顯示與以往的采用電容 耦合等離子體CVD的氧化硅膜和進(jìn)行熱氧化處理而得的氧化硅膜大致同等 的品質(zhì)(漏電流、絕緣耐壓)的氧化硅膜。
此外，為了進(jìn)行參考，使用圖l的硅點(diǎn)形成裝置l，作為被處理基板采 用P型半導(dǎo)體硅基板，使用甲硅烷氣體(0.2ccm)和氫氣(30ccm)，將硅點(diǎn)形 成壓維持在O. 8Pa(6mTorr)，向天線22的投入電力設(shè)為13. 56MHz、 2000W， 在25(TC、 30(TC、 45(TC的基板溫度下分別形成硅點(diǎn)，用場(chǎng)致發(fā)射型掃描電 子顯微鏡(FE-SEM)考察各基板溫度下的硅點(diǎn)粒徑，求得粒徑的偏差，其結(jié) 果示于下表。
基板溫度 430°C 300°C 250°C
粒徑分布(nm)7. 2±0. 8 7. 7±0. 7 6. 9±0. 5
溫度越高則粒徑分布越寬被認(rèn)為是因?yàn)榇嬖诠椟c(diǎn)聚集的傾向。由該結(jié) 果可知，硅點(diǎn)形成溫度越低，則硅點(diǎn)粒徑的偏差越小。因此，發(fā)現(xiàn)硅點(diǎn)形 成和其后的處理溫度越低越好。
此外，為了進(jìn)行參考，作為被處理基板采用N型半導(dǎo)體硅基板，使用甲 硅垸氣體(0. 2ccm)和氫氣(30ccm)，將硅點(diǎn)形成壓維持在O. 8Pa(6mTorr)， 向天線22的投入電力設(shè)為13.56MHz、 500W，將基板溫度維持在220。C ，釆用 下述的條件
(1) 在圖1的絕緣膜形成裝置2中如前所述使用遮蔽裝置20;
(2) 在圖9的絕緣膜形成裝置2'中如前所述使用基板退避裝置31';
(3) 在圖1的絕緣膜形成裝置2中不使用遮蔽裝置20，自等離子體激發(fā)開始時(shí) 起將基板暴露于等離子體的狀態(tài)下；
分別進(jìn)行3次氧化硅膜的形成，對(duì)于這些氧化硅膜用橢圓光度法進(jìn)行膜厚測(cè)
定來(lái)考察成膜速度的偏差，其結(jié)果示于下表。
成膜方法 上述(l) 上述(2) 上述(3)
Si02成膜速度(A/秒) 6.7±0.5 6.8±1.1 8. 1±1.9由該結(jié)果可知，與不使用遮蔽裝置20而自等離子體激發(fā)開始時(shí)起將基 板暴露于等離子體來(lái)成膜的情況相比，使用遮蔽裝置20或基板退避裝置 31'，在等離子體不穩(wěn)定的狀態(tài)下使基板不暴露于等離子體，在等離子體穩(wěn) 定后進(jìn)行成膜時(shí)，膜厚再現(xiàn)性(偏差的大小)更好。
以上說(shuō)明了的硅點(diǎn)的形成、絕緣膜的形成中，作為被處理基板采用耐 熱性高的具有熱氧化膜的硅基板，但在例如無(wú)堿玻璃基板等由耐熱溫度低 的材料形成的基板上的硅點(diǎn)形成和絕緣膜形成也可以實(shí)現(xiàn)，能夠根據(jù)需要 在這樣的基板上形成硅點(diǎn)和絕緣膜，基板材料的選擇范圍寬。
以上說(shuō)明了的實(shí)施例1和實(shí)施例2的硅點(diǎn)的形成中，向等離子體生成室 ll內(nèi)供給硅烷類氣體(甲硅烷氣體)和氫氣，將該氣體電感耦合等離子體化， 基于該等離子體形成硅點(diǎn)。但是，硅點(diǎn)也可以如下形成。
(a) 硅點(diǎn)形成的另一例子
如圖15所示，圖l的硅點(diǎn)形成裝置l中，在等離子體生成室ll內(nèi)的例如 頂壁111的內(nèi)表面預(yù)先粘附硅濺射靶材T，形成硅點(diǎn)時(shí)，向室ll內(nèi)供給氫氣， 由該氣體生成電感耦合等離子體，該等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，通過(guò) 遮蔽裝置10將基板S置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，該等離子體穩(wěn) 定后，打開遮蔽裝置10而使基板S暴露于該穩(wěn)定化等離子體，通過(guò)基于該穩(wěn) 定化等離子體的硅濺射靶材T的化學(xué)濺射，在基板S上形成硅點(diǎn)。作為硅濺 射靶材，可以采用市售的硅晶片或在靶材基板上形成硅膜而得的材料等。
該情況下的條件的例子如下。
硅濺射耙材單晶硅濺射耙材
向天線12施加的高頻電力60MHz， 4kW
作為硅點(diǎn)形成對(duì)象的基板以熱氧化膜(Si02)被覆的硅晶片
基板溫度40(TC
室內(nèi)壓O. 6Pa
氫氣100sccra
通過(guò)該條件可以形成粒徑10nm以下的粒徑統(tǒng)一的硅點(diǎn)。
(b) 硅點(diǎn)形成的另一例子
不采用圖15所示硅濺射耙材，取而代之，在硅點(diǎn)形成前，向第一等離子體生成室ll內(nèi)供給硅膜形成用氣體(采用圖l的裝置時(shí)為甲.硅垸和氫氣)， 通過(guò)向第一天線12的高頻電力施加使該氣體等離子體化，基于該等離子體 在室ll內(nèi)的作為硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件(室ll的內(nèi)壁和(或)預(yù)先設(shè)置于室ll 內(nèi)的靶材基板)上預(yù)先形成硅膜，形成硅點(diǎn)時(shí)，向室ll內(nèi)供給氫氣，由該氣 體生成電感耦合等離子體，該等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，關(guān)閉遮蔽裝 置10而將基板S置于不暴露于該不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，該等離子體穩(wěn)定
后，打開遮蔽裝置io而使基板s暴露于該穩(wěn)定化等離子體，通過(guò)基于該穩(wěn)定
化等離子體的所述硅膜的化學(xué)濺射，在基板S上形成硅點(diǎn)。 該情況下的硅膜形成條件和硅點(diǎn)形成條件的例子如下。 〈向室內(nèi)壁的硅膜形成條件〉
向天線12施加
高頻電力13. 56MHz， 10kW
室11內(nèi)壁溫度80'C(通過(guò)室內(nèi)設(shè)置加熱器加熱)
室內(nèi)壓O. 67Pa
甲硅垸氣體100sccm
氫氣150sccm
〈硅點(diǎn)形成條件〉
向天線12施加
高頻電力13. 56MHz， 5kW
室11內(nèi)壁溫度80"C(通過(guò)室內(nèi)設(shè)置加熱器加熱) 作為硅點(diǎn)形成對(duì)象的基板以熱氧化膜(Si02)被覆的硅晶片 ' 基板溫度43(TC 室內(nèi)壓O. 67Pa 氫氣150sccm
通過(guò)該條件可以形成平均在10mn以下的粒徑的硅點(diǎn)。 另外，如前所述，硅點(diǎn)理想的是其表面通過(guò)氧或氮等進(jìn)行了封端處理。 于是，本發(fā)明的硅點(diǎn)形成中，在硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜的情況和不形 成絕緣膜的情況下，都可以通過(guò)對(duì)選自含氧氣體和含氮?dú)怏w的至少一種封 端處理用氣體施加高頻電力，基于藉此生成的封端處理用等離子體對(duì)硅點(diǎn)的表面進(jìn)行封端處理。
如果不會(huì)產(chǎn)生阻礙，所述封端處理可以如下進(jìn)行硅點(diǎn)形成后，向同 一等離子體生成室ll內(nèi)導(dǎo)入封端處理用氣體，自天線12向該氣體施加高頻 電力而產(chǎn)生封端處理用等離子體，基于該等離子體對(duì)硅點(diǎn)的表面進(jìn)行封端 處理。
此外，可以準(zhǔn)備與硅點(diǎn)形成裝置l或l，獨(dú)立的封端處理室，在該封端處 理室內(nèi)基于封端處理用氣體的電容耦合型等離子體或電感耦合型等離子體 實(shí)施封端處理工序。
此外，在等離子體生成室ll內(nèi)形成硅點(diǎn)后，將該形成有硅點(diǎn)的基板搬 入與該室(直接或介以具有物品搬運(yùn)自動(dòng)裝置的搬運(yùn)室等間接地)連接設(shè)置 的封端處理室，在該封端處理室內(nèi)實(shí)施封端處理。
設(shè)有這樣的封端處理室的情況下，可以設(shè)置將該封端處理室和等離子 體生成室21與外部氣密地連接的基板搬運(yùn)通路，在封端處理后的硅點(diǎn)上形 成絕緣膜時(shí)，自該通路將基板搬入第二等離子體生成室21內(nèi)來(lái)形成絕緣膜。
不論哪種情況下，在封端處理室的封端處理中，對(duì)于向封端處理用氣 體施加高頻電力的天線，都可以是產(chǎn)生電感耦合等離子體的天線或產(chǎn)生電 容耦合等離子體的天線。
作為封端處理用氣體，如前所述，使用含氧氣體或(和)含氮?dú)怏w，含 氧氣體可以例示氧氣和一氧化二氮(N20)氣體，含氮?dú)怏w可以例示氮?dú)夂桶?她3)氣。
對(duì)于通過(guò)與所述實(shí)施例l的硅點(diǎn)形成工序相同的工序形成的硅點(diǎn)實(shí)施
封端處理的實(shí)驗(yàn)例l、 2如下所示。封端處理在等離子體生成室ll內(nèi)進(jìn)行。
雖然省略圖示，但進(jìn)行氧封端處理時(shí)準(zhǔn)備向室ll供給氧氣的氧氣供給裝置， 進(jìn)行氮封端處理時(shí)準(zhǔn)備向室ll供給氮?dú)獾牡獨(dú)夤┙o裝置。 實(shí)驗(yàn)例l(經(jīng)氧封端處理的硅點(diǎn)的形成)
形成硅點(diǎn)的基板溫度400'C 氧氣導(dǎo)入量100sccm 向天線12施加的高頻電力13. 56MHz， lkW 封端處理壓O. 67Pa處理時(shí)間l分鐘
實(shí)驗(yàn)例2(經(jīng)氮封端處理的硅點(diǎn)的形成)
形成硅點(diǎn)的基板溫度40(TC
氮?dú)鈱?dǎo)入量200sccra
向天線12施加的高頻電力13. 56MHz， lkW
封端處理壓O. 67Pa
處理時(shí)間5分鐘
這樣通過(guò)氧或氮進(jìn)行了封端處理的硅點(diǎn)可以使采用其的電子器件的特 性提高。例如用于發(fā)光元件時(shí)，可以使亮度提高。 產(chǎn)業(yè)上利用的可能性
本發(fā)明可以用于用作電子器件材料或發(fā)光材料等的微小尺寸的硅點(diǎn)的 形成以及可用于MOS型電容器、MOS型FET等半導(dǎo)體器件的重疊硅點(diǎn)和絕緣膜 而形成的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成。
權(quán)利要求
1.硅點(diǎn)形成方法，它是向設(shè)置于第一等離子體生成室內(nèi)的經(jīng)低電感化的第一天線施加高頻電力，由被供給至所述室內(nèi)的硅點(diǎn)形成用氣體生成電感耦合等離子體，基于所述電感耦合等離子體在配置于所述室內(nèi)的基板上形成硅點(diǎn)的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在形成硅點(diǎn)時(shí)，所述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
2. 如權(quán)利要求l所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置用于遮蔽配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的基板而使其不暴露于所述室內(nèi)生成 的等離子體的可開閉的遮蔽裝置，在形成硅點(diǎn)時(shí)，通過(guò)所述遮蔽裝置遮蔽 所述基板而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的 狀態(tài)，直至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子 體穩(wěn)定后，打開所述遮蔽裝置，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板 上形成硅點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求l所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置使配置 于所述第一等離子體生成室內(nèi)的基板退避而使其不暴露于所述室內(nèi)生成的 等離子體的基板退避裝置，在形成硅點(diǎn)時(shí)，通過(guò)所述基板退避裝置使所述 基板退避而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的 狀態(tài)，直至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子 體穩(wěn)定后，通過(guò)所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn)定化等 離子體的位置，開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，所 述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體的不穩(wěn)定狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)通過(guò)針 對(duì)所述第一等離子體生成室設(shè)置的等離子體狀態(tài)掌握裝置來(lái)掌握。
5. 如權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在 所述硅點(diǎn)形成時(shí)，向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給硅垸類氣體和氫氣作 為所述硅點(diǎn)形成用的氣體，由這些氣體生成所述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離 子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子 體而開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在 所述第一等離子體生成室內(nèi)預(yù)先設(shè)置硅濺射靶材，在所述硅點(diǎn)形成時(shí)，向 所述第一等離子體生成室內(nèi)供給濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用的氣體， 由所述濺射用氣體生成所述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn)定 狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等 離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體，通過(guò)基于所述穩(wěn) 定化等離子體的所述硅濺射靶材的化學(xué)濺射，開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在所述硅點(diǎn)形成前，向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給硅膜形成用氣體，通 過(guò)向所述第一天線的高頻電力施加使所述氣體等離子體化，基于所述等離 子體在所述第一等離子體生成室內(nèi)的作為硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件上預(yù)先形成 硅膜，在所述硅點(diǎn)形成時(shí)，向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給濺射用氣體 作為所述硅點(diǎn)形成用的氣體，由所述濺射用氣體生成所述電感耦合等離子 體，所述等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不 穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定 化等離子體，通過(guò)基于所述穩(wěn)定化等離子體的所述硅膜的化學(xué)濺射，開始 在所述基板上形成硅點(diǎn)。
8. 如權(quán)利要求1 7中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在 所述硅點(diǎn)形成后，對(duì)選自含氧氣體和含氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣體 施加高頻電力，基于藉此生成的封端處理用等離子體對(duì)所述硅點(diǎn)的表面進(jìn) 行封端處理。
9. 如權(quán)利要求8所述的硅點(diǎn)形成方法，其特征在于，在所述第一等離 子體生成室內(nèi)形成硅點(diǎn)后，將形成有所述硅點(diǎn)的所述基板搬入與所述等離 子體生成室連接設(shè)置的封端處理室，在所述封端處理室內(nèi)實(shí)施所述封端處 理。
10. 帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，它是在基板上至少形成l次硅點(diǎn)且至少形成l次絕緣膜的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，其特征在 于，對(duì)于硅點(diǎn)，通過(guò)權(quán)利要求1 9中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成方法形成； 對(duì)于絕緣膜，采用向設(shè)置于第二等離子體生成室內(nèi)的經(jīng)低電感化的第 二天線施加高頻電力，由被供給至所述室內(nèi)的絕緣膜形成用氣體生成電感 耦合等離子體，基于所述電感耦合等離子體在配置于所述室內(nèi)的基板上形 成絕緣膜的絕緣膜形成方法；在采用所述絕緣膜形成方法形成絕緣膜時(shí)， 所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使 所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基板上形成絕緣膜；在硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜時(shí)，使所述基板從所述基板所在的室向所述 第二等離子體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣密地連通的基板搬運(yùn)通路 移動(dòng)；在絕緣膜形成后形成硅點(diǎn)時(shí)，使所述基板從所述第二等離子體生成室向所述第一等離子體生成室，通過(guò)使所述兩室與外部氣密地連通的基板 搬運(yùn)通路移動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求io所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)置用于遮蔽配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的基板而使其 不暴露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體的可開閉的遮蔽裝 置，在形成絕緣膜時(shí)，通過(guò)所述遮蔽裝置遮蔽所述基板而使其不暴露于所 述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離子 體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，打開所述遮蔽裝 置，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成絕緣膜。
12. 如權(quán)利要求10所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，其特征 在于，預(yù)先設(shè)置使配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的基板退避而使其不 暴露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體的基板退避裝置，在形 成絕緣膜時(shí)，通過(guò)所述基板退避裝置使所述基板退避而使其不暴露于所述 等離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離子體 生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，通過(guò)所述基板退避 裝置將所述基板配置到暴露于所雄穩(wěn)定化等離子體的位置，開始在所述基板上形成絕緣膜。
13. 如權(quán)利要求10 12中的任一項(xiàng)所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形 成方法，其特征在于，所述基板通過(guò)具有基板加熱器的基板支架支承，在 硅點(diǎn)形成后形成絕緣膜時(shí)使所述基板從所述基板所在的室向所述第二等離 子體生成室側(cè)通過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候以及在絕緣膜形成后形成 硅點(diǎn)時(shí)使所述基板從所述第二等離子體生成室向所述第一等離子體生成室 側(cè)通過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候，使所述基板與所述基板支架一起移 動(dòng)。
14. 如權(quán)利要求10 13中的任一項(xiàng)所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法，.其特征在于，所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的所述等離子體的 不穩(wěn)定狀態(tài)和穩(wěn)定狀態(tài)通過(guò)針對(duì)所述第二等離子體生成室設(shè)置的等離子體 狀態(tài)掌握裝置來(lái)掌握。
15. 如權(quán)利要求10 14中的任一項(xiàng)所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形 成方法，其特征在于，所述絕緣膜形成時(shí)，向所述第二等離子體生成室內(nèi) 導(dǎo)入硅烷類氣體和氧氣作為所述絕緣膜形成用的氣體，由這些氣體生成所 述電感耦合等離子體，所述等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將所述基板置 于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基 板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體而開始在所述基板上形成氧化硅絕緣膜。
16. 硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于，包括第一等離子體生成室、第一氣 體供給'裝置、第一天線、第一高頻電力施加裝置、第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì) 裝置、第一等離子體狀態(tài)掌握裝置以及第一控制部；所述第一氣體供給裝置向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給硅點(diǎn)形成用的氣體； —所述第一天線設(shè)置于所述第一等離子體生成室內(nèi)，經(jīng)低電感化； 所述第一高頻電力施加裝置用于向所述第一天線施加高頻電力，由被從所述第一氣體供給裝置供給至所述第一等離子體生成室的氣體生成電感耦合等離子體；第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置在形成硅點(diǎn)時(shí)，所述第一等離子體生成室 內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的作為硅點(diǎn)形成對(duì)象的基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀 態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第一等離子體狀態(tài)掌握裝置掌握在所述第一等離子體生成室內(nèi)生 成的所述等離子體的狀態(tài)；所述第一控制部如下控制所述第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置通過(guò)所述 第一等離子體狀態(tài)掌握裝置所掌握的所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子 體狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體 的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體。
17. 如權(quán)利要求16所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于，所述第一等離 子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置是遮蔽配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的所述基板而 使其不暴露于所述等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體或使其暴露于所述等 離子體的可開閉的遮蔽裝置，所述第一控制部如下控制所述遮蔽裝置在 所述基板上形成硅點(diǎn)時(shí)，所述基板被所述遮蔽裝置遮蔽而使其不暴露于所 述等離子體，被置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第一等離 子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，所述遮蔽裝置 被打開，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板上形成硅點(diǎn)。
18. 如權(quán)利要求16所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于，所述第一等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置是使配置于所述第一等離子體生成室內(nèi)的所述基板退避 而使其不暴露于所述第一等離子體生成室內(nèi)生成的等離子體或?qū)⑵鋸乃鐾吮芪恢门渲玫奖┞队谒龅入x子體的位置的基板退避裝置，所述第一控 制部如下控制所述基板退避裝置在所述基板上形成硅點(diǎn)時(shí)，所述基板退 避裝置使所述基板退避而使其不暴露于所述等離子體，置于不暴露于不穩(wěn) 定等離子體的狀態(tài)，直至所述第一等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止， 所述等離子體穩(wěn)定后，所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn) 定化等離子體的位置。
19. 如權(quán)利要求16 18中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于， 所述第一氣體供給裝置是向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給硅垸類氣體和 氫氣作為所述硅點(diǎn)形成用的氣體的裝置。
20. 如權(quán)利要求16 18中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于，在所述第一等離子體生成室內(nèi)預(yù)先設(shè)置硅濺射靶材，所述第一氣體供給裝 置是向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給通過(guò)被等離子體化而對(duì)所述硅濺射 靶材進(jìn)行化學(xué)濺射的濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用氣體的裝置。
21. 如權(quán)利要求16 18中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于， 包括向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給在所述硅點(diǎn)形成前于所述第一等離 子體生成室內(nèi)的作為硅膜形成對(duì)象的構(gòu)件上通過(guò)被等離子體化而形成硅膜 的硅膜形成用氣體的硅膜形成用氣體供給裝置，所述第一氣體供給裝置是 向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給通過(guò)被等離子體化而對(duì)所述硅膜進(jìn)行化 學(xué)濺射的濺射用氣體作為所述硅點(diǎn)形成用氣體的裝置。
22. 如權(quán)利要求16 21中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于， 還包括在形成硅點(diǎn)后向所述第一等離子體生成室內(nèi)供給選自含氧氣體和含 氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣體的封端處理用氣體供給裝置。
23. 如權(quán)利要求16 21中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置，其特征在于， 還包括封端處理室，所述封端處理室是與所述第一等離子體生成室連接設(shè) 置而可將在所述第一等離子體生成室內(nèi)形成了硅點(diǎn)的基板搬入的封端處理 室，對(duì)選自含氧氣體和含氮?dú)怏w的至少一種封端處理用氣體施加高頻電力， 基于藉此生成的封端處理用等離子體對(duì)自所述第一等離子體生成室搬入的 所述基板上的硅點(diǎn)實(shí)施封端處理。
24. 帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置，其特征在于，包括權(quán)利要求 16 23中的任一項(xiàng)所述的硅點(diǎn)形成裝置和絕緣膜形成裝置，所述絕緣膜形成裝置包括第二等離子體生成室、第二氣體供給裝置、 第二天線、第二高頻電力施加裝置、第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置、第二等 離子體狀態(tài)掌握裝置以及第二控制部；所述第二氣體供給裝置向所述第二等離子體生成室內(nèi)供給絕緣膜形成 用的氣體；所述第二天線設(shè)置于所述第二等離子體生成室內(nèi)，經(jīng)低電感化； 所述第二高頻電力施加裝置用于向所述第二天線施加高頻電力，由被從所述第二氣體供給裝置供纟合至所述第二等離子體生成室的氣體生成電感 耦合等離子體；第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置在形成絕緣膜時(shí)，所述第二等離子體生成 室內(nèi)生成的等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間，將配置于所述第二等離子體生 成室內(nèi)的基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn) 定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第二等離子體狀態(tài)掌握裝置掌握在所述第二等離子體生成室內(nèi)生 成的所述等離子體的狀態(tài)；所述第二控制部如下控制所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置通過(guò)所述 第二等離子體狀態(tài)掌握裝置所掌握的所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體狀態(tài)處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，將所述基板置于不暴露于所述不穩(wěn)定等離子體 的狀態(tài)，所述等離子體穩(wěn)定后，使所述基板暴露于所述穩(wěn)定化等離子體；所述第一等離子體生成室和第二等離子體生成室介以用于在所述兩室 間搬運(yùn)所述基板的基板搬運(yùn)通路與外部氣密地連接設(shè)置。
25. 如權(quán)利要求24所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置，其特征在于，所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置是遮蔽配置于所述第二等離子體生成室內(nèi)的所述基板而使其不暴露于所述等離子體生成室內(nèi)生成的所述等離 子體或使其暴露于所述等離子體的可開閉的遮蔽裝置，所述第二控制部如下控制所述遮蔽裝置在基板上形成絕緣膜時(shí)，所述基板被所述遮蔽裝置 遮蔽而使其不暴露于所述等離子體，被置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離子體生成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體 穩(wěn)定后，所述遮蔽裝置被打開，基于所述穩(wěn)定化等離子體開始在所述基板 上形成絕緣膜。
26. 如權(quán)利要求24所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置，其特征 在于，所述第二等離子體狀態(tài)應(yīng)對(duì)裝置是使配置于所述第二等離子體生成 室內(nèi)的所述基板退避而使其不暴露于所述第二等離子體生成室內(nèi)生成的所 述等離子體或?qū)⑵鋸乃鐾吮芪恢门渲玫奖┞队谒龅入x子體的位置的基 板退避裝置，所述第二控制部如下控制所述基板退避裝置在所述基板上 形成絕緣膜時(shí)，所述基板退避裝置使所述基板退避而使其不暴露于所述等 離子體，置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，直至所述第二等離子體生 成室內(nèi)的等離子體穩(wěn)定為止，所述等離子體穩(wěn)定后，所述基板退避裝置將所述基板配置到暴露于所述穩(wěn)定化等離子體的位置。 .
27. 如權(quán)利要求24 26中的任一項(xiàng)所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成裝置，其特征在于，包括具有基板加熱器的基板支架和所述基板支架的搬運(yùn)裝置，所述基板支架搬運(yùn)裝置進(jìn)行如下的操作在硅點(diǎn)形成后形成絕 緣膜時(shí)使所述基板從第一等離子體生成室向所述第二等離子體生成室側(cè)通 過(guò)所述基板搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候以及在絕緣膜形成后形成硅點(diǎn)時(shí)使所述基 板從所述第二等離子體生成室向所述第一等離子體生成室側(cè)通過(guò)所述基板 搬運(yùn)通路移動(dòng)的時(shí)候，使所述基板與所述基板支架一起移動(dòng)。
28. 如權(quán)利要求24 27中的任一項(xiàng)所述的帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形 成裝置，其特征在于，所述絕緣膜形成裝置的第二氣體供給裝置是向所述 第二等離子體生成室內(nèi)供給氧化硅絕緣膜形成用的硅烷類氣體和氧氣作為所述絕緣膜形成用的氣體的裝置。
全文摘要
在較低的溫度下，抑制硅點(diǎn)的缺陷產(chǎn)生和聚集，抑制等離子體損傷，在粒徑的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)。在較低的溫度下，在硅點(diǎn)粒徑的控制性和絕緣膜厚度的控制性良好、基板間的再現(xiàn)性良好的狀態(tài)下形成硅點(diǎn)和絕緣膜。通過(guò)低電感內(nèi)部天線12(22)由硅點(diǎn)形成用氣體或絕緣膜形成用氣體生成電感耦合等離子體，基于該電感耦合等離子體在基板S上形成硅點(diǎn)SiD(絕緣膜F)，且在等離子體處于不穩(wěn)定狀態(tài)期間將基板S置于不暴露于不穩(wěn)定等離子體的狀態(tài)，等離子體穩(wěn)定后，使基板S暴露于穩(wěn)定化等離子體而開始形成硅點(diǎn)或絕緣膜的硅點(diǎn)形成方法及裝置1(帶硅點(diǎn)和絕緣膜的基板的形成方法及裝置A)。
文檔編號(hào)H01L21/8247GK101558472SQ20078004162
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月8日
發(fā)明者東名敦志, 可貴裕和, 高橋英治 申請(qǐng)人:日新電機(jī)株式會(huì)社