CN102272896A - 等离子体处理装置 - Google Patents

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Abstract

该等离子体处理装置，包括：处理室，由腔室(2)、电极法兰(4)、和绝缘法兰(81)构成，并具有反应室(α)；支撑部(15)，收容在所述反应室(α)内，载置有基板(10)；簇射极板(5)，收容在所述反应室(α)内，以与所述基板(10)对置的方式配置，并向所述基板(101)提供工艺气体；多个气体提供部(8)，被设置在所述电极法兰(4)与所述簇射极板(5)之间的空间(31)内，与多个气体导入口(34)分别连通，并被配置为同心状且环状，且向所述簇射极板(5)独立提供不同组成的所述工艺气体；以及电压施加部(33)，在所述簇射极板(5)与所述支撑部(15)之间施加电压。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及等离子体处理装置。
本申请基于2009年1月9日申请的特愿2009-004023号主张优先权，在此援用其内容。
背景技术
一直以来，作为等离子体处理的一例，已知一种基于使用等离子体状态的工艺气体，在基板上形成薄膜的等离子体化学气相沉积(CVD)法的成膜装置(p-CVD成膜装置)。这种p-CVD成膜装置在例如在基板上形成非晶硅(a-Si)膜时被利用。
图6是示出现有的p-CVD成膜装置的一例的示意性剖视图。
在图6中，成膜装置101具有腔室102，在腔室102的下部配置有支柱125，该支柱125插通腔室102的底面，在上下方向上能够升降。在腔室102内的支柱125的端部，安装有板状的底板103。在腔室102的上部，经由绝缘法兰181安装有电极法兰104。
在腔室102与电极法兰104之间，在电极法兰104上安装有簇射极板105。在簇射极板105与电极法兰104之间形成有空间131。
在电极法兰104上连接有气体导入管107。从成膜气体提供部121通过气体导入管107，向空间131内提供工艺气体。在簇射极板103上设置有多个气体喷出口106。提供到空间131内的工艺气体从气体喷出口106向腔室102内喷出。
另外，在作为被处理体的基板115上形成膜时，在腔室102的内壁面等上也会附着成膜材料。为了去除这样的成膜材料，成膜装置101具有连接于腔室102的自由基源123、以及连接于自由基源123的氟气提供部122。从氟气提供部122提供的氟气在自由基源123中被分解，得到氟自由基，通过向腔室102内的成膜空间提供氟自由基，从而去除附着物(成膜材料)。
底板103的表面平坦地形成。在底板103的上表面载置有支撑部110。通过如此在底板103上载置支撑部110，从而使支撑部110的变形量得到抑制。
另外，支撑部110的表面与底板103同样平坦地形成。在支撑部110的上表面载置有基板115。
当配置基板115时，基板115与簇射极板105相互接近并大致平行。
当在支撑部110上配置有基板115的状态下，从气体喷出口106喷出工艺气体时，工艺气体被提供到基板115的表面上。
电极法兰104和簇射极板105由导电材料构成。电极法兰104与设置在腔室102外部的RF电源133(高频电源)连接。
为了使用上述结构的成膜装置101在基板115的表面上形成薄膜，首先使用真空泵128来对腔室102内进行减压。
在使腔室102内维持为真空状态的状态下，基板115被搬入到真空腔室102内，载置在支撑部110上。
然后，通过气体导入管107提供工艺气体，从气体喷出口106向真空腔室102内喷出工艺气体。
电极法兰104通过绝缘法兰181与腔室102电绝缘。在腔室102接地的状态下，启动高频电源133(例如RF电源)，向电极法兰104施加高频电压。据此，在簇射极板105与支撑部110之间被施加高频电压而产生放电，在簇射极板105与基板115的表面之间产生工艺气体的等离子体P。在如此产生的等离子体P内，工艺气体被分解，在基板115的表面产生气相沉积反应，从而在基板115的表面形成薄膜。
另外，当反复进行几次如上所述的成膜工序时，由于成膜材料附着于腔室102的内壁面等，因此腔室102内会定期进行清洁。在清洁工序中，从氟气提供部122提供的氟气通过自由基源123被分解，产生氟自由基，氟自由基被提供到腔室102内。通过如此向腔室102内的成膜空间提供氟自由基，从而产生化学反应，去除附着于腔室102的内壁面等的附着物。
但是，与现有的液晶显示器(LCD：Liquid Crystal Display)制造等相比，在太阳能电池的制造，特别是在利用微晶硅(μc-Si)的太阳能电池的制造中，从生产率的观点来看需要成膜速度的高速化。
作为成膜条件，一般使用例如相对于甲硅烷(SiH4)，氢(H2)以较高倍率被稀释的高压工艺。作为这种高速成膜法，基于窄间隙的高压枯竭法被有效利用(例如，参考专利文献1和专利文献2)。
另外，在微晶硅的成膜法中，氢自由基会对微晶硅的膜质造成影响。氢自由基的量多时，硅膜易结晶。另外，氢自由基的量少时，易得到非晶膜。
近年来，在上述太阳能电池的制造中，多使用具有LCD制造中的G5尺寸(1100mm×1300mm)程度以上大小的基板，来生产太阳能电池。
在实际的生产装置中，在电极法兰的一处或多处设置有气体导入口，甲硅烷和氢的混合气体(工艺气体)被提供到空间131内。进而，通过簇射极板，使工艺气体的喷出速度均匀化，该工艺气体被喷出到成膜空间，通过产生的等离子体，工艺气体被分解，从而在基板上形成膜(例如，参考专利文献3)。
在实际的等离子体处理装置中，通过在基座(支撑部)的周边部形成的排气口，排出处理空间内的气体。因此，存在以下问题：即使均匀地向处理空间内提供(喷出)含有相同比率的甲硅烷和氢的混合气体，但甲硅烷气体因等离子体反应而分解，从而产生氢自由基，在基板115的外侧，由氢气产生的氢自由基H*1与甲硅烷气体分解而产生的氢自由基H*2合在一起后的氢自由基H*的量增高(增多)。
即，存在以下问题：通过将存在于处理空间内的包含自由基的气体排出，从而产生向基座的周边部，也就是向支撑部的外侧的流动，氢自由基H*的量会根据处理空间内的位置而产生偏差。
例如，如图7那样示意性地示出这种状态。
图7是示出当使用现有的等离子体处理装置来提供(喷出)工艺气体并使其反应时，处理空间(成膜空间)中所包含的氢自由基的量(浓度)与处理空间中的位置(测量点)之间的关系的示意图。
在图7中，用单点划线表示由氢气产生的氢自由基H*1的浓度，用双点划线表示甲硅烷气体分解而产生的氢自由基H*2的浓度，用实线表示氢自由基H*1与H*2合在一起后的氢自由基H*的量。
如图7所示，在具有现有结构的等离子体处理装置中，即使调整簇射极板以使混合有甲硅烷与氢的工艺气体均匀地喷出到成膜空间内，氢自由基H*的量也会根据处理空间内的位置而产生偏差。在从基板115的中央部(成膜空间的中央部)到周缘部的区域中，难以在基板115上均匀地进行等离子体处理。
因此，存在难以得到在基板115上成膜的膜质的面内均匀性的问题。
另外，在上述专利文献1和专利文献2中，虽然均匀地提供(喷出)工艺气体来实现高速成膜，但是并未考虑因向成膜空间提供(喷出)的工艺气体的反应而产生的氢自由基的量。
进而，在上述专利文献3中，虽然提高了堆积在基板上的堆积膜的膜厚的均匀性，但是并未考虑在处理空间中的多个位置的每一处所存在的氢自由基H*的量。
因此，在上述专利文献1～3中，无法根据处理空间内的位置均匀地调整氢自由基H*的量，从而在从基板115的中央部到周缘部的区域中，无法在基板115上均匀地进行等离子体处理。
专利文献1：日本特开2002-280377号公报
专利文献2：日本特开2004-296526号公报
专利文献3：日本特开2006-13799号公报
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种在从实施等离子体处理的基板的中央部到周缘部的区域中，能够在基板上均匀地进行等离子体处理的等离子体处理装置。
为了解决上述课题，本发明的等离子体处理装置包括：处理室，由腔室、具有多个气体导入口的电极法兰、和由所述腔室与所述电极法兰夹着的绝缘法兰形成，并具有反应室；支撑部，收容在所述反应室内，载置有基板，并控制所述基板的温度；簇射极板，收容在所述反应室内，以与所述基板对置的方式配置，并向所述基板提供工艺气体；多个气体提供部，被设置在所述电极法兰与所述簇射极板之间的空间内，与多个所述气体导入口分别连通，并被配置为同心状且环状，且向所述簇射极板独立提供不同组成的所述工艺气体；以及电压施加部，对所述簇射极板与所述支撑部之间施加电压。
在该结构中，在气体提供部上设置有多个第一气体喷出口。而且，在簇射极板上设置有多个第二气体喷出口。而且，气体提供部包括被配置为同心状的环状部。而且，簇射极板作为第一电极部来发挥作用。而且，支撑部作为第二电极部来发挥作用。经过第二气体喷出口向基板提供的工艺气体，通过由电压施加部所提供的电压，变为等离子体状态。
本发明的等离子体处理装置优选为成膜装置。
本发明的等离子体处理装置优选为蚀刻装置。
在本发明的等离子体处理装置中，优选所述气体提供部以使提供给所述基板的周缘部的氢的浓度相比于提供给所述基板的中央部的氢的浓度更低的方式，将所述工艺气体提供到所述基板上。
在本发明的等离子体处理装置中，设置有多个气体提供部，且在气体提供部上配置有多个第一气体喷出口，所述多个气体提供部向簇射极板独立提供不同组成或不同种类的工艺气体。根据该结构，会对在从基板的处理面(表面)的中央部到周缘部的区域中，在每个规定位置因工艺气体的反应而产生的氢自由基的量加以考虑，从而能够在进行等离子体处理之前，对每个气体提供部的工艺气体的氢浓度(比率)进行调整。因此，能够向空间内提供(喷出)混合气体的比率或各气体的浓度并不均匀的工艺气体。
另外，在簇射极板上配置有多个第二气体喷出口，通过第二气体喷出口向基板提供工艺气体。另外，电压施加部在由所述簇射极板构成的第一电极部与由支撑部构成的第二电极部之间，施加高频电压。据此，通过气体提供部的第一气体喷出口，向空间内提供(喷出)混合气体的比率或者各气体的浓度并不均匀的工艺气体。该工艺气体通过簇射极板的第二气体喷出口，向配置有基板的反应空间均匀地提供。据此，能够得到等离子体状态的工艺气体。
例如，作为工艺气体，当使用由甲硅烷(SiH4)气体和氢(H2)气组成的混合气体时，在从基板的处理面的中央部到周缘部的区域中，在每个规定位置，对工艺气体中所含有的氢气和甲硅烷气体的混合比率进行变更。据此，能够进行控制以使由氢气产生的氢自由基H*1与甲硅烷气体分解而产生的氢自由基H*2合在一起后的氢自由基H*的总量在上述各个规定位置上相等。也就是，在从基板的处理面的中央部到周缘部的区域中，不依赖于处理面上的位置，而能够将氢自由基均匀地暴露于处理面。
根据本发明，能够得到能在基板的处理面整面上均匀地实施等离子体处理的等离子体处理装置。
例如，如上所述，作为工艺气体，当使用包含氢气和甲硅烷气体的混合气体时，能够使形成在处理面整面上的硅膜的厚度均匀，能够形成膜质也为均质的硅膜(例如，a-Si膜或微结晶Si膜等)。
另外，作为工艺气体，当使用用于对在基板的处理面上形成的膜进行蚀刻的混合气体时，能够按照所希望的蚀刻速度，均匀地对处理面上的膜的整面进行蚀刻。另外，当在形成于处理面上的膜上，形成有具有开口部的光致抗蚀图时，能够根据开口部的形状，对形成于处理面上的膜进行蚀刻。
另外，在加工电极法兰的工序中不会降低生产率，电极法兰的机械强度也不会随着气体导入口的数量的增加而降低。进而，不会增加气体提供系统的数量，也不会增加制造成本。
附图说明
图1是示出本发明所涉及的等离子体处理装置的结构的概略剖视图；
图2是示出本发明所涉及的等离子体处理装置所具有的气体提供部的结构的一例的概略俯视图；
图3是示出本发明所涉及的等离子体处理装置所具有的气体提供部的结构的一例的概略俯视图；
图4是示出通过拉曼光谱法被测量的基板的处理面上的多个测量点的示意图；
图5是示出在本发明所涉及的等离子体处理装置的成膜空间中，在等离子体状态的工艺气体内存在的氢自由基的量(浓度)与位置之间的关系的示意图；
图6是示出现有的等离子体处理装置的结构的概略图；
图7是示出在现有的等离子体处理装置的成膜空间中，在等离子体状态的工艺气体内存在的氢自由基的量(浓度)与位置之间的关系的示意图。
具体实施方式
下面，根据附图，对本发明所涉及的等离子体处理装置的实施方式进行说明。
另外，在以下说明所使用的各附图中，为了将各结构要素设为可在附图上识别的程度的大小，适当使各结构要素的尺寸和比率与实际有所不同。
另外，在本实施方式中，对等离子体处理装置为成膜装置的情况进行说明。
图1是示出本实施方式中的成膜装置的结构的概略图。
如图1所示，基于等离子体CVD法的成膜装置1(p-CVD成膜装置)包括具有反应室α的处理室。处理室由腔室2、电极法兰4、和由腔室2与电极法兰4夹着的绝缘法兰81构成。即，在腔室2的上部，经由绝缘法兰81安装有电极法兰4。因此，电极法兰4通过绝缘法兰81与腔室2电绝缘。
另一方面，在腔室2的底部11上形成有开口部。在该开口部插通有支柱25，支柱25配置在腔室2的下部。位于腔室2内的支柱25的端部连接于板状的底板3的底面19。
另外，成膜装置1包括被收容在反应室α内且载置有作为被处理体的基板10的支撑部15。该支撑部15配置在反应室α的下方的位置。
在腔室2上连接有排气管28的一端。在排气管28的另一端设置有真空泵27。当真空泵27启动时，真空泵27通过排气管28，排出存在于腔室2内的气体和反应生成物，腔室2内减压为真空状态。因此，反应室α构成气密的真空处理室。此外，腔室2电接地，腔室2的电位维持在接地电位。在此，接地电位是指腔室2的电位为接地线(グラウンド)电位状态或接大地(ア一ス)的状态。
底板3是表面平坦地形成的板状的部件。在底板3的上表面载置有支撑部15。底板3由英高镍(インコネル)(注册商标)等镍系合金形成。此外，只要是具有刚性、耐腐蚀性和耐热性的材料，底板3也可以由其他材料形成。
另外，支柱25与设置在腔室2外部的升降机构(未图示)连接，在基板10的垂直方向上能够上下移动。也就是，连接于支柱25端部的基底部件3与配置在基底部件3上的支撑部15在上下方向上能够升降。另外，在腔室2的外部设置有波纹管26，以覆盖支柱25的外周。
在电极法兰4的腔室2侧安装有簇射极板5，以形成空间31。该簇射极板5被收容在反应室α内，以与基板10的处理面对置的方式配置。簇射极板5向基板10提供工艺气体(以下称为“成膜气体”)。因此，在簇射极板5与电极法兰4之间形成有空间31。
在簇射极板5上设置有多个第二气体喷出口6。被导入到空间31内的成膜气体通过第二气体喷出孔6，向腔室2内喷出。
另外，电极法兰4与簇射极板5均由导电材料构成。电极法兰4与作为设置在腔室2外部的电压施加部的RF电源33(高频电源)连接。
RF电源33在由簇射极板5构成的第一电极部与由支撑部15构成的第二电极部之间，施加高频电压。随着这种高频电压的施加，通过第二气体喷出口6向基板10提供的成膜气体变为等离子体状态。
支撑部15与底板3同样是表面平坦地形成的板状的部件。在支撑部15的上表面载置有基板10。由于该支撑部15作为接地电极而发挥作用，因此作为支撑部15的材料，采用具有导电性的材料。当基板10配置在支撑部15上时，基板10与簇射极板5处于相互接近并平行的位置。当在支撑部15上配置有基板10的状态下，通过气体喷出口6喷出成膜气体时，该成膜气体被提供给基板10的处理面。
另外，在支撑部15的内部，设置有用于控制温度的加热器16，支撑部15的温度能够调节。该加热器16由例如铝合金形成。加热器16由从支撑部15的垂直方向来看的支撑部15的大致中央部的背面17突出。加热器16插通到贯通孔18和支柱25的内部，并向腔室2的外部导出，所述贯通孔18形成在从底板3的垂直方向来看的底板3的大致中央部。加热器16在腔室2的外部与电源(未图示)连接，调节支撑部15的温度。
进而，在腔室2上连接有与排气管28不同的气体导入管24。在该气体导入管24上，经由自由基源23设置有氟气提供部22。自由基源23分解从氟气提供部22提供的氟气。气体导入管24把分解氟气而得到的氟自由基提供给腔室2内的成膜空间。
另外，在电极法兰4上连接有多个气体导入管7A、7B、7C。另外，在电极法兰4上连接有多个气体导入口34A、34B、34C。气体导入管7A、7B、7C将设置在腔室2外部的原料气体提供部21A、21B、21C与气体导入口34A、34B、34C分别连接。气体导入口34A、34B、34C从原料气体提供部21通过气体导入管7A、7B、7C，向空间31内提供成膜气体(例如，甲硅烷(SiH4)气体与氢(H2)气的混合气体)。
原料气体提供部21由多个原料气体提供部21A、21B、21C构成。原料气体提供部21A、21B、21C独立向空间31内提供(喷出)不同组成或不同种类的工艺气体。在各个原料气体提供部21A、21B、21C中，能够在进行成膜工艺之前，对成膜气体中所含有的气体的混合比率，例如氢气和甲硅烷气体的混合比率进行调整。如图1所示，在本实施方式中，原料气体提供部21由三个原料气体提供部21A、21B、21C构成。
另外，气体导入管7与原料气体提供部21A、21B、21C分别连接，包括在原料气体提供部21A、21B、21C与气体导入口34A、34B、34C之间的中途分别被分支为两条路径的三组气体导入管7A、7B、7C。
另外，在空间31内配置有多个气体提供部8，所述气体提供部8向簇射极板5独立导入不同组成或不同种类的成膜气体。气体提供部8由在内部具有气体流动的流路的管形成。多个气体提供部8分别被配置为同心状且环状。即，多个气体提供部8各自的中心位置一致(参考图3)。在所述各个环状部上设置有多个第一气体喷出口9。在本实施方式中，如图2或图3所示，气体提供部8由三个环状部8A、8B、8C构成。在图2或图3中，在位于内侧的第一环状部8A上配置有多个第一气体喷出口9A。在位于外侧的第三环状部8C上分别配置有多个第一气体喷出口9C。在位于第一环状部8A与第三环状部8C之间(中间位置)的第二环状部8B上分别配置有多个第一气体喷出口9B。
另外，这种气体提供部8与设置于电极法兰4的多个气体导入口34A、34B、34C分别连通。在本实施方式中，示出在构成气体提供部8的一个环状部中，两个气体导入口与环状部连通的结构。即，第一环状部8A与两个气体导入口34A连通，第二环状部8B与两个气体导入口34B连通，第三环状部8C与两个气体导入口34C连通。而且，三个环状部8A、8B、8C分别经由气体导入口34A、34B、34C与气体导入管7A、7B、7C连接。
在本实施方式中，气体提供部8(8A、8B、8C)与气体导入管7A、7B、7C相连接的多个连接点(气体导入口34A、34B、34C的位置)被配置为基于环状部的中心对称。另外，在气体提供部8A、8B、8C的各自的两个部位上，连接有上述的气体导入管。
即，如图2所示，环状部8A、8B、8C与气体导入管7A、7B、7C相连接的连接点基于与环状部的长边方向交叉的中心线CL，位于线对称的位置。换言之，在环状部的短边方向的中央部配置有连接点。
另一方面，如图3所示，环状部8A、8B、8C与气体导入管7A、7B、7C相连接的连接点基于环状部的中心O，位于点对称的位置。换言之，在环状部中相互对置的拐角部配置有连接点。
通过如此对称(线对称或点对称)地配置连接点，从而能够根据连接点的位置，向空间31内提供(喷出)混合气体的比率或各气体的浓度并不均匀的成膜气体。
另外，为了得到所希望的提供到基板10上的气体的浓度分布，可适当地对由环状部8A、8B、8C构成的气体提供部8进行调整。
例如，如后所述，通过对环状部8A、8B、8C的形状和结构进行调整，从而能够以使提供给基板10的周缘部的氢的浓度相比于提供给基板10的中央部的氢的浓度更低的方式，将原料气体提供到基板上。
接着，对使用具有上述结构的成膜装置1在基板10上进行成膜的情况进行说明。
首先，使用真空泵27对腔室2内进行减压。
在腔室2内维持真空的状态下，基板10被搬入到腔室2内，载置在支撑部15上。
这里，在载置基板10之前，支撑部15位于腔室2内的下方。也就是，在搬入基板10之前，由于支撑部15与簇射极板5之间的间隔变宽，因此能够使用机械臂(未图示)来容易地将基板10载置到支撑部15上。
然后，在基板10载置在支撑部15上之后，启动升降机构(未图示)，支柱25被向上方推出，载置在支撑部15上的基板10也向上方移动。据此，簇射极板5与基板10之间的间隔按照所希望的被确定成，为了适当地进行成膜而所需的间隔，并维持该间隔。
之后，成膜气体从原料气体提供部21(21A、21B、21C)被提供到气体导入管7，通过气体导入管7A、7B、7C被分支，到达气体导入口34A、34B、34C。进而，成膜气体通过上述多个连接点，被提供给第一环状部8A、第二环状部8B、以及第三环状部8C，并通过第一气体喷出口9(9A、9B、9C)被提供(喷出)到空间31内。进而，成膜气体通过第二气体喷出口6从空间31向腔室2内提供。
接着，启动RF电源33来对电极法兰4施加高频电压。
据此，在簇射极板5与支撑部15之间被施加高频电压而产生放电，在电极法兰4与基板10的处理面(表面)之间产生等离子体P。而后，在等离子体P内，工艺气体被分解，在基板10的处理面产生气相沉积反应，从而在基板10的处理面形成薄膜。
在本实施方式中，作为振荡频率，使用13.56MHz或27.12MHz的高频电源(RF电源)。另外，为了使用这种成膜装置1来得到适于批量生产的成膜速度，将成膜空间的压力设定为100Pa～300Pa。在该压力条件下，被施加电压的簇射极板5与作为接地电极的支撑部15之间的距离(电极间距离)一般为15～25mm左右。
另外，当反复进行几次如上所述的成膜工序时，由于成膜材料附着于腔室2的内壁面等，因此腔室2内会定期进行清洁。
在清洁工序中，从氟气提供部22提供的氟气通过自由基源23被分解，产生氟自由基，氟自由基通过连接于腔室2的气体导入管24，被提供到真空腔室2内。通过如此向腔室2内的成膜空间提供氟自由基，从而产生化学反应，去除附着于被配置在成膜空间周围的部件上或附着于腔室2的内壁面上的附着物。
如上所述，在本实施方式中，在设置于电极法兰4与簇射极板5之间的空间31内设置有气体提供部8。气体提供部8包括多个环状部8A、8B、8C，所述多个环状部8A、8B、8C向簇射极板5独立提供不同组成或不同种类的工艺气体，并被配置为同心状。根据这种结构，会对因工艺气体(成膜气体)的反应(例如甲硅烷的分解反应)而产生的氢自由基的量加以考虑，从而能够在进行成膜工艺之前，在每个气体提供部对工艺气体中所包含的混合气体的比率、例如氢气和甲硅烷气体的混合比率进行控制(调整)。因此，能够向空间内提供(喷出)混合气体的比率或各气体的浓度并不均匀的成膜气体。
据此，能够将从气体提供部提供且混合气体的比率或各气体的浓度并不均匀的工艺气体，经由簇射极板，向配置有基板10的反应空间均匀地提供。
另外，通过施加高频电压，能够在成膜空间中得到等离子体状态的工艺气体。在等离子体状态的工艺气体中，由氢气产生的氢自由基H*1与甲硅烷气体分解而产生的氢自由基H*2合在一起后的氢自由基H*的总量的分布不会在基板10上产生偏差或不均匀。因此，在基板10上能够得到氢自由基H*的总量均匀的氢自由基。
因此，在从基板10的中央部到周缘部的整体区域中，不依赖于基板10上的位置，而能够将氢自由基均匀地暴露于基板10的处理面。据此，能够稳定形成具有均质的组成的膜。
此外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明宗旨的范围内，可以施加各种变更。即，本实施方式所描述的具体的材料或结构等为本发明的一例，可以进行适当变更。
例如，在上述实施方式中，如图2和图3所示，采用在一个环状部设置有两个连接点的结构，但也可以根据需要，在环状部设置三个以上的连接点。另外，连接点的位置将根据需要而适当确定。
另外，在上述实施方式中，对在成膜装置中应用本发明的情况进行了说明，但并不限定于成膜装置，本发明还可以应用于蚀刻装置。
在这种情况下，蚀刻所使用的工艺气体将根据形成在基板上的所蚀刻的膜的种类而适当选择。
根据这种蚀刻装置，能够按照所希望的蚀刻速度，均匀地对处理面上的膜的整面进行蚀刻。另外，当在形成于处理面上的膜上，形成有具有开口部的光致抗蚀图时，能够根据开口部的形状，对形成于处理面上的膜进行蚀刻。
实施例
下面描述实施例。
在本实施例中，使用上述的等离子体处理装置1，对工艺气体中所包含的氢浓度进行调整，使成膜空间中的氢自由基的量均匀，在基板的处理面上形成膜，确认了膜质的面内均匀性。
首先，准备短边y为1100mm，长边x为1400mm的矩形的透明导电氧化物(TCO，Transparent Conductive Oxide)基板。在等离子体处理装置中，作为第一电极部而发挥作用的簇射极板5的大小为1300mm×1600mm，作为第二电极部而发挥作用的支撑部15(内置有加热器的基座)的大小为1400mm×1700mm。使用这种等离子体处理装置，在基板的表面上形成膜厚1.5μm的i型硅层(I层)。
另外，在本实施例中，作为成膜所使用的原料气体，从各个工艺气体提供部21(21A、21B、21C)提供如下工艺气体，该工艺气体是按照规定的比率将含有硅的气体(硅烷气体：SiH4)与用于促进反应的稀释气体(氢气：H2)混合后而得到的。
在配置于气体提供部8内侧的第一环状部8A中，将含有硅的气体的流量设定为0.33slm，将稀释气体的流量设定为5.0slm。另外，在配置于中间的第二环状部8B中，将含有硅的气体的流量设定为0.33slm，将稀释气体的流量设定为4.7slm。另外，在配置于外侧的第三环状部8C中，将含有硅的气体的流量设定为0.33slm，将稀释气体的流量设定为4.3slm。本实施例中的气体的提供如图5那样示意性地示出。
图5是示出当使用本发明所涉及的等离子体处理装置1来提供(喷出)工艺气体并使其反应时，成膜空间中所包含的氢自由基的量(浓度)与基板上的位置之间的关系的示意图。
在图5中，在横轴的中央所示出的符号“O”表示基板上的中央部，符号“0”的左方向和右方向表示朝向基板的周缘部的方向。
在图5中，用单点划线表示由氢气产生的氢自由基H*1的浓度，用双点划线表示甲硅烷气体分解而产生的氢自由基H*2的浓度。用实线表示自由基H*1与H*2合在一起后的氢自由基H*的量。
如图5所示，在使用本发明所涉及的等离子体处理装置1的本实施例中，通过使用气体提供部8，对工艺气体进行调整，以使由原料气体中所含有的氢气产生的氢自由基H*1的浓度随着趋向于基板的端部(周缘部)而下降。即，对工艺气体进行调整，以使混合气体的比率或各气体的浓度不均匀，并将这种工艺气体提供到基板上。即，气体提供部8以使提供给基板的周缘部的氢的浓度相比于提供给基板的中央部的氢的浓度更低的方式，将原料气体提供到基板上。
在本实施例的等离子体处理装置1中，第一环状部8A具有250mm×325mm的大小，配管直径为1/2英寸，第一气体喷出口9A的开口直径为1mm，第一气体喷出口9A的间距(间隔)为30mm。
另外，第二环状部8B具有500mm×650mm的大小，配管直径为1/2英寸，第一气体喷出口9B的开口直径为1mm，第一气体喷出口9B的间距(间隔)为30mm。
进而，第三环状部8C具有1100mm×1300mm的大小，配管直径为1/2英寸，第一气体喷出口9C的开口直径为1mm，第一气体喷出口9C的间距(间隔)为30mm。
另外，作为成膜条件，高频电源33的频率为27.12MHz，高频的功率密度为1.2W/cm2，簇射极板与基板之间的距离为10mm，压力为700Pa。
而且，为了对形成在基板上的薄膜的膜质进行测量，在基板上选择相互对称的多个测量点。如图4所示，选择出三个点作为测量点，所述三个点由位于基板的左上部分的A点、位于基板的中央部分的B点、以及位于基板的右下部分的C点组成。A点、B点、C点的大小分别为25mm×25mm。
在各测量点上，通过拉曼光谱法对形成的薄膜进行评价。具体而言，利用拉曼散射频谱来观测520cm-1的结晶Si所引起的峰值强度(Ic)与480cm-1的非晶Si所引起的峰值强度(Ia)，通过将Ic除以Ia，求出结晶化率(Ic/Ia)。对在各测量点上形成的薄膜的结晶化率进行评价。将本实施例的评价结果示于表1。
另一方面，作为比较例，使用上述现有的等离子体处理装置101，与上述实施例同样地在TCO基板的表面上以1.5μm的膜厚形成I层。
在比较例中，成膜所使用的原料气体通过气体导入管107提供，作为气体流量，将含有硅的气体的流量设定为1slm，将稀释气体的流量设定为15slm。通过拉曼光谱法与上述实施例同样地对由比较例形成的薄膜进行评价。将比较例的评价结果示于表1。
Figure BPA00001397860300161
表1
根据表1所示的结晶化率的评价结果可知，在使用本发明的等离子体处理装置时，能够在基板的处理面上形成具有均质组成的膜。另一方面，可知在使用现有的等离子体处理装置时，与本发明相比，无法得到具有均质组成的膜。
如上所述，如本发明的等离子体处理装置那样，在设置于电极法兰与簇射极板之间的空间内配置有气体提供部，所述气体提供部由按同心状配置的多个环状部构成。据此，能够向簇射极板独立提供混合比率不同的工艺气体，向簇射极板提供(喷出)的工艺气体(成膜气体)中所包含的氢自由基的量(浓度)得到调整。因此，由上述的实施例中的评价结果明显可知，在从基板的处理面的中央部到周缘部的区域中，能够对基板的处理面均匀地进行等离子体处理，从而能够在基板上形成具有均质组成的膜。
另外，在使用现有的等离子体处理装置时，形成在基板上的膜的组成是依据基板的位置而非均质的组成。与此相对，在使用本发明的等离子体处理装置时，可知能够与基板上的位置无关地，在基板上整体地形成具有均质的组成的膜。
此外，在上述实施例中，对使用混合有甲硅烷与氢的工艺气体来进行I层的成膜的情况进行了描述，但本发明并不限定于此。当使用混合有甲硅烷与氢的工艺气体来进行p型硅层(P层)或n型硅层(N层)的成膜时，也可以采用除了混合有甲硅烷与氢的工艺气体之外的气体。例如，当使用锗烷(GeH4)或乙硅烷(Si2H6)与氢的组合，或者乙硅烷、锗烷以及氢的组合等时，也能够实施本发明。
产业上的利用可能性
本发明所涉及的等离子体处理装置能够利用于液晶显示器或太阳能电池等各种半导体制造领域，特别在利用了从生产率的观点来看需要成膜速度高速化的微晶硅的太阳能电池的制造中是有用的。
符号说明
α反应室，1成膜装置(等离子体处理装置)，2腔室，3底板，4电极法兰，5簇射极板，6第二气体喷出口，7(7A、7B、7C)气体导入管，8(8A、8B、8C)气体提供部，9第一气体喷出口，10基板(被处理体)，15支撑部，16加热器，21(21A、21B、21C)原料气体提供部，31空间，33RF电源(高频电源、电压施加部)，34A、34B、34C气体导入口，81绝缘法兰。

Claims (4)

1.一种等离子体处理装置，包括：
处理室，由腔室、具有多个气体导入口的电极法兰、和由所述腔室与所述电极法兰夹着的绝缘法兰形成，并具有反应室；
支撑部，收容在所述反应室内，载置有基板，并控制所述基板的温度；
簇射极板，收容在所述反应室内，以与所述基板对置的方式配置，并向所述基板提供工艺气体；
多个气体提供部，被设置在所述电极法兰与所述簇射极板之间的空间内，与多个所述气体导入口分别连通，并被配置为同心状且环状，且向所述簇射极板独立提供不同组成的所述工艺气体；以及
电压施加部，在所述簇射极板与所述支撑部之间施加电压。
2.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述等离子体处理装置为成膜装置。
3.根据权利要求1所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述等离子体处理装置为蚀刻装置。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的等离子体处理装置，其特征在于，
所述气体提供部以使提供给所述基板的周缘部的氢的浓度相比于提供给所述基板的中央部的氢的浓度更低的方式，将所述工艺气体提供到所述基板上。
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