JP2004146734A - Plasma processing method, plasma processing apparatus, plasma chemical vapor deposition method, and plasma chemical vapor deposition system - Google Patents

Plasma processing method, plasma processing apparatus, plasma chemical vapor deposition method, and plasma chemical vapor deposition system Download PDF

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JP2004146734A JP2002312561A JP2002312561A JP2004146734A JP 2004146734 A JP2004146734 A JP 2004146734A JP 2002312561 A JP2002312561 A JP 2002312561A JP 2002312561 A JP2002312561 A JP 2002312561A JP 2004146734 A JP2004146734 A JP 2004146734A
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Seiji Iwasaki
岩崎 誠司
Akira Yamada
山田 明
Kimiyo Tokuda
徳田 君代
Yutaka Ozawa
小澤 豊
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To decompose and reduce cluster generated in a plasma generation region while thermal deformation by heating a substrate or an electrode is controlled. <P>SOLUTION: A sign 10 indicates a vacuum film formation chamber in a plasma chemical vapor deposition system. In the vacuum film formation chamber 10, there is a ladder electrode 11 prepared as a flat-panel type electrode, and arrangement facing to the ladder electrode 11 with a prescribed space to each other is carried out, and a ground electrode 12, which is grounded, and a substrate 13 held by the ground electrode 12 are provided. A covering plate 16, which covers the ladder electrode 11 and the substrate 13, for preventing the generated plasma from dispersing to other parts in the vacuum film formation chamber 10 is provided. An Nd:YAG laser outgoing apparatus 25 for oscillating/feeding YAG pulse laser is provided at an outer side of the vacuum film formation chamber 10. In the vacuum film formation chamber 10, an inlet 26 for taking in the laser generated by the Nd:YAG laser outgoing apparatus 25 is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物質を含むガスに高周波電力を給電してプラズマを発生して物質を処理するプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置、プラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば半導体等の物質を基板に蒸着させるプラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置(プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置)は、真空状態にした基板と、該基板を保持し、接地されているアース電極と、該基板と間隔をもって平行に対面配置された平面型電極とが備えられている。このプラズマ化学蒸着装置は、前記物質を含む製膜用ガスが導入されると共に、高周波電力給電回路から平面型電極に給電し、平面型電極と基板間にプラズマを発生させ、該プラズマにより前記製膜用ガスを分解させて基板上に蒸着させる。
【0003】
上述のプラズマ化学蒸着装置で製膜された、例えば、アモルファスシリコン薄膜は、製膜に伴って発生する膜内の欠陥のため、光劣化と呼ばれる発電効率の経時劣化が生じる。
この製膜中に発生する欠陥の製膜内の欠陥密度を、例えば、光劣化が少ないとされる1015個/cc以下に抑制するために、従来、基板温度を上げる方法及び装置がある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
また、上述した光劣化は、プラズマ形成時にプラズマ内部に発生するクラスタが薄膜中に取り込まれることが原因と考えられることから、クラスタの成長を抑制するため、接地電極温度を上昇させる、あるいは、製膜用ガスを水素で希釈する。すると、クラスタ量の減少化とクラスタが基板に至る状態を抑制して、欠陥の少ない薄膜を製膜する方法及び装置もある(例えば、非特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開平9−27627号公報
【0006】
【非特許文献1】
白谷 正治、外2名、“低圧シランプラズマ中の微粒子成長機構”、北陸先端科学技術大学院材料科学研究科 平成13年度第1回研究科フォーラム「シラン系CVDプロセスの基礎から応用まで」要旨集、社団法人応用物理学会、平成14年3月、p.13−18
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のプラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置においては、電極や基板等の温度を150℃から200℃程度に加熱させる必要があることから、製膜プロセス当初及び終了時の温度である室温からの温度変化によって熱変形を生じてしまい、膜厚分布の不平衡が発生し、大面積基板における膜厚の分布特性が悪化するという問題があった。
【0008】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、基板や電極の加熱による熱変形を抑制しながら、プラズマ生成領域内に発生するクラスタを分解して減少させるプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置、プラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
請求項1に記載の発明は、物質を含むガスが導入された真空室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を処理させるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射することによって、前記プラズマ内に発生するクラスタを分解することを特徴とする。
【0010】
このような方法とすることで、物質を含むガスが導入された真空室内の平面型電極に高周波電力が給電されて、平面型電極とアース電極間にプラズマが生成される。この生成領域内にレーザ光を照射することによって、プラズマとともに発生するクラスタがレーザ光の持つエネルギーによって分解される。
【0011】
請求項2に記載の発明は、物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着方法であって、前記プラズマの生成領域内にレーザ光を照射することによって、前記プラズマ内に発生するクラスタを分解することを特徴とする。
【0012】
このような方法とすることで、物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内の平面型電極に高周波電力が給電されて、平面型電極とアース電極間にプラズマが生成される。この生成領域内にレーザ光を照射することによって、プラズマとともに発生するクラスタはレーザ光の持つエネルギーによって分解される。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は請求項2記載のプラズマ化学蒸着方法であって、複数の発振波長を有する前記レーザ光のいずれか一つの発振波長が、前記物質の吸収波長帯域に存在することを特徴とする。
【0014】
このような方法とすることで、クラスタ固有の励起エネルギーが与えられてクラスタの分解が促進される。
【0015】
請求項4に記載の発明は、物質を含むガスが導入された真空室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を処理させるプラズマ処理装置であって、前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射させるレーザ発振装置を備えていることを特徴とする。
【0016】
このような構成としたことで、物質を含むガスが導入された真空室内の平面型電極に高周波電力が給電されて、平面型電極とアース電極間にプラズマが生成される。その生成領域内にプラズマとともに発生するクラスタが、レーザ発振装置から照射されるレーザ光の持つエネルギーによって分解される。
【0017】
請求項5に記載の発明は、物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装置であって、前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射させるレーザ発振装置を備えていることを特徴とする。
【0018】
このような構成としたことで、物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内の平面型電極に高周波電力が給電されて、平面型電極とアース電極間にプラズマが生成される。その生成領域内にプラズマとともに発生するクラスタが、レーザ発振装置から照射されるレーザ光の持つエネルギーによって分解される。
【0019】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図1、図2は、本発明の第1の実施形態のプラズマ化学蒸着方法を実施するプラズマ化学蒸着装置の主要部の構成を示すブロック図である。
図1、図2において、符号10は、本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の真空製膜室であって、真空製膜室10内には、平面型電極として用意されたラダー電極11と、ラダー電極11と所定の間隔をもって対面配置され、かつ接地されているアース電極12と、アース電極により保持された基板13とが備えられている。
【0020】
また、真空製膜室10には、基板13への蒸着を希望するアモルファスシリコンや多結晶薄膜シリコン等の物質を含む製膜用ガスを導入するためのガス供給管14と、プラズマによる分解後のガスを排気するためのガス排気管15とが備えられている。また、この真空製膜室10は、図示しないガス供給源からガス供給管14を介して製膜用ガスが供給されると共に、図示しない真空ポンプにより、ガス排気管15を介してプラズマによる分解後のガスが吸引される構成をなしている。
さらに、発生したプラズマが真空製膜室10内の他の箇所へ拡散するのを防止するため、ラダー電極11及び基板13を覆う防着板16を備える。
【0021】
ラダー電極11は、平行な複数本の縦方向電極棒11aと平行に対面配置された一対の横方向電極棒11b、11cとが格子状に組み立てられて構成されている。ラダー電極11を構成する横方向電極棒11bには例えば8つの給電点17a〜17hが設けられ、同様にラダー電極11を構成する横方向電極棒11cにも8つの給電点18a〜18hが設けられている。なお、各給電点17a〜17h、及び各給電点18a〜18hは、それぞれ横方向電極棒11b、11cをほぼ等分する位置にそれぞれ設けられている。
【0022】
なお、基板13が例えば1100[mm]×1400[mm]角サイズである場合は、ラダー電極11は、1200[mm]×1500[mm]角サイズ程度の基板13よりも一回り大きなサイズのものを利用する。
【0023】
ここで電力分配器19aは、高周波電源20aの出力する高周波電力をケーブル21a〜21hを介して均等に給電点17a〜17hへ分配するための分配器である。この電力分配器19aの入力端子は、効率よく高周波電力が供給されるように電力分配器19aと高周波電源20aとの間のインピーダンス整合を調整するためのマッチングボックス22aを介して、高周波電源20aへ接続されている。
【0024】
同様に、給電点18a〜18hには、製膜用ガスを分解するためのプラズマを発生させる高周波電力をケーブル23a〜23hを介してラダー電極11へ給電するために、真空製膜室10の外部に配置された電力分配器19bと導通されている。電力分配器19bの入力端子は、高周波電源20bとの間のインピーダンス整合を調整するためのマッチングボックス22bを介して、高周波電源20bへ接続されている。
【0025】
ここで電力分配器19bは、電力分配器19aと同様に、高周波電源20bの出力する高周波電力を均等に給電点18a〜18hへ分配するための分配器である。
上述のラダー電極11と、電力分配器19a、19bと、高周波電源20a、20bと、マッチングボックス22a、22bとは、本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の高周波電力給電回路を構成している。
また、ラダー電極11と基板13とに挟まれる領域は、プラズマ生成領域24として高周波電力の給電によってプラズマが生成される。
【0026】
真空製膜室10の外側には、YAGパルスレーザを発振・供給するNd:YAGレーザ発信装置25が配設され、真空製膜室10には、Nd:YAGレーザ発信装置25によって生成されたレーザを内部に取り込むための導入口26が形成されている。
【0027】
上記の構成からなるプラズマ化学蒸着装置において、真空状態にした真空製膜室10内に、ガス供給管14から例えばシラン(SiH)等のアモルファスシリコン製膜用ガスを導入する。そして、例えば周波数60.0MHzの高周波電力が、高周波電源20aからマッチングボックス22aと電力分配器19aとを介して均等に給電点16a〜16hへ分配され、ラダー電極11へ給電される。
【0028】
また、高周波電源20bから位相が異なる周波数60.0MHzの高周波電力がマッチングボックス22bと電力分配器19bとを介して均等に給電点18a〜18hへ分配され、ラダー電極11へ給電される。この時、高周波電源20a及び高周波電源20bから供給される全電力は、例えば3000Wとなるように調整される。
【0029】
上記の状態を10分間程度維持することによって、プラズマ生成域22にシランプラズマが発生する。このシランプラズマ中でシランガスが分解され、ガス排気管15からプラズマによる分解後のガスを排気しながら、基板13の表面に希望のアモルファスシリコンの結晶が生成される。この時、プラズマ生成領域中に数nm〜数十nmの大きさを有するクラスタも同時に形成されて基板13へと拡散される。
【0030】
一方、Nd:YAGレーザは、基本波長1064nmに対し2倍波(波長=532nm)、3倍波(波長=355nm)、4倍波(波長=266nm)等を有する。そこで、アモルファスシリコンの吸収波長帯域内である700nmより短い波長となるように発振波長を2倍波としたNd:YAGレーザを、Nd:YAGレーザ発振装置25から導入口26を介してプラズマ生成域24に照射する。このときのレーザのパルス及びエネルギ密度を、それぞれ10Hz及び0.5J/cmとする。
【0031】
上述のレーザが、シランプラズマ内に形成されるクラスタに衝突することによって、クラスタにエネルギが与えられて励起され分解される。
【0032】
このプラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置によれば、基板や電極の加熱を行わないために、基板や周囲の構造物の熱変形を抑制して、プラズマ内に生成されるクラスタを分解して減少させることができる。また、これによって、アモルファスシリコン薄膜内に生成される欠陥密度が、1015個/cc以下に減少して、光劣化が従来よりも少ない薄膜を得ることができる。
【0033】
なお、本実施形態の変形例として、上述のレーザの照射域をプラズマ領域内からアース電極に変更する。これによって、アース電極を介して基板にエネルギーが供給されて、薄膜内の欠陥を減少させることができる。
【0034】
また、上述の実施例は、プラズマ化学蒸着装置への実施例であるが、エッチング処理に実施した場合も、同様の作用及び効果が得られることによって、エッチング処理の向上を図ることができる。
【0035】
【発明の効果】
以上説明した本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置、プラズマ化学蒸着方法及びプラズマ化学蒸着装置においては以下の効果を奏する。
請求項1記載の発明は、基板や電極の加熱による熱変形を抑制して、プラズマ生成領域内に発生するクラスタをプラズマ生成中に分解して減少させることができる。
【0036】
請求項2記載の発明は、基板や電極の加熱による熱変形を抑制して、光劣化の原因であるクラスタをプラズマ生成中に分解して減少させることができる。
【0037】
請求項3記載の発明は、クラスタの分解が促進されて、プラズマ生成領域内に形成されるクラスタをプラズマ生成中に分解して減少させることができる。
【0038】
請求項4記載の発明は、クラスタの分解が促進されて、クラスタをプラズマ生成中に分解して減少させて、薄膜の性能向上を図ることができる。
【0039】
請求項5記載の発明は、製膜時に、基板や電極の加熱による熱変形を抑制して、光劣化の原因であるクラスタをプラズマ生成中に分解して減少させて、欠陥の少ない薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態におけるプラズマ化学蒸着装置の主要部を示すブロック図である。
【図2】本発明の一実施形態におけるプラズマ化学蒸着装置の主要部の断面図である。
【符号の説明】
10 真空製膜装置
11 ラダー電極(平面型電極)
12 アース電極
13 基板
24 プラズマ生成領域
25 レーザ発振装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method, a plasma processing apparatus, a plasma chemical vapor deposition method, and a plasma chemical vapor deposition apparatus for processing a substance by generating plasma by supplying high frequency power to a gas containing the substance.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma chemical vapor deposition method and a plasma chemical vapor deposition apparatus (plasma processing method and plasma processing apparatus) for depositing a substance such as a semiconductor on a substrate include a substrate in a vacuum state and an earth ground that holds the substrate and is grounded. An electrode and a planar electrode arranged in parallel with the substrate at a distance from each other are provided. In this plasma chemical vapor deposition apparatus, a film forming gas containing the substance is introduced, and power is supplied from a high-frequency power supply circuit to a flat electrode to generate plasma between the flat electrode and a substrate. The film gas is decomposed and deposited on the substrate.
[0003]
For example, an amorphous silicon thin film formed by the above-described plasma chemical vapor deposition apparatus has a time-dependent deterioration in power generation efficiency called photodeterioration due to defects in the film generated during the film formation.
The defect density in the film of the defects occurring in the film during, for example, to suppress to less than 10 15 / cc photodegradation is less, conventionally, there is a method and apparatus raising the substrate temperature ( For example, see Patent Document 1).
[0004]
In addition, the above-mentioned photodegradation is considered to be caused by clusters generated inside the plasma during plasma formation being taken into the thin film. Therefore, in order to suppress the growth of the clusters, the temperature of the ground electrode is increased, or The film gas is diluted with hydrogen. Then, there is a method and an apparatus for forming a thin film with few defects by reducing the amount of clusters and suppressing the state in which the clusters reach the substrate (for example, see Non-Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-9-27627
[Non-patent document 1]
Masaharu Shiratani and two others, "Fine particle growth mechanism in low-pressure silane plasma", Hokuriku Advanced Institute of Science and Technology, Graduate School of Materials Science, 2001 First Forum, "From Basics to Applications of Silane CVD Process" Japan Society of Applied Physics, March 2002, p. 13-18
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional plasma chemical vapor deposition method and plasma chemical vapor deposition apparatus, it is necessary to heat the temperature of the electrodes and the substrate from about 150 ° C. to about 200 ° C. There has been a problem that thermal deformation occurs due to a temperature change from room temperature, which causes imbalance in the film thickness distribution and deteriorates film thickness distribution characteristics in a large-area substrate.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, a plasma processing method and a plasma processing apparatus for decomposing and reducing clusters generated in a plasma generation region while suppressing thermal deformation due to heating of a substrate or an electrode, An object of the present invention is to provide a plasma chemical vapor deposition method and a plasma chemical vapor deposition apparatus.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
According to a first aspect of the present invention, a high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is provided in which a substrate supported by a grounded earth electrode and a planar electrode are arranged facing each other in a vacuum chamber into which a gas containing a substance is introduced. A plasma processing method of supplying power to the planar electrode, generating plasma between the planar electrode and the substrate, and treating the substance,
By irradiating a laser beam toward the inside of the plasma generation region, clusters generated in the plasma are decomposed.
[0010]
With such a method, high-frequency power is supplied to the planar electrode in the vacuum chamber into which the gas containing the substance is introduced, and plasma is generated between the planar electrode and the ground electrode. By irradiating the generation region with the laser light, clusters generated together with the plasma are decomposed by the energy of the laser light.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in a vacuum deposition chamber into which a deposition gas containing a substance is introduced, a substrate supported by a grounded earth electrode and a flat electrode are disposed facing each other, and a high-frequency power supply circuit is provided. A plasma chemical vapor deposition method for supplying high-frequency power generated by the method to the flat electrode, generating plasma between the flat electrode and the substrate, and depositing the substance on the substrate. By irradiating a laser beam in the generation region of (1), clusters generated in the plasma are decomposed.
[0012]
By adopting such a method, high-frequency power is supplied to the planar electrode in the vacuum deposition chamber into which the film-forming gas containing the substance is introduced, and plasma is generated between the planar electrode and the ground electrode. By irradiating the generation region with laser light, clusters generated together with the plasma are decomposed by the energy of the laser light.
[0013]
The invention according to claim 3 is the plasma enhanced chemical vapor deposition method according to claim 1 or 2, wherein one of the laser beams having a plurality of oscillation wavelengths has an absorption wavelength band of the substance. It is characterized by existing in.
[0014]
By adopting such a method, the excitation energy unique to the cluster is given, and the decomposition of the cluster is promoted.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, in a vacuum chamber into which a gas containing a substance is introduced, a substrate supported by a grounded earth electrode and a planar electrode are disposed facing each other, and high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is provided. A plasma processing apparatus for supplying plasma to the planar electrode, generating plasma between the planar electrode and the substrate, and processing the substance, wherein a laser beam is directed toward a plasma generation region. A laser oscillation device for irradiating is provided.
[0016]
With such a configuration, high-frequency power is supplied to the planar electrode in the vacuum chamber into which the gas containing the substance is introduced, and plasma is generated between the planar electrode and the ground electrode. Clusters generated together with the plasma in the generation region are decomposed by the energy of the laser light emitted from the laser oscillation device.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in a vacuum deposition chamber into which a deposition gas containing a substance is introduced, a substrate supported by a grounded earth electrode and a flat electrode are disposed facing each other, and a high-frequency power supply circuit is provided. A plasma chemical vapor deposition apparatus for supplying high-frequency power generated by the method to the planar electrode, generating plasma between the planar electrode and the substrate, and depositing the substance on the substrate. A laser oscillation device for irradiating a laser beam toward the inside of the generation region.
[0018]
With this configuration, high-frequency power is supplied to the planar electrode in the vacuum deposition chamber into which the film-forming gas containing the substance is introduced, and plasma is generated between the planar electrode and the ground electrode. Clusters generated together with the plasma in the generation region are decomposed by the energy of the laser light emitted from the laser oscillation device.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are block diagrams showing a configuration of a main part of a plasma chemical vapor deposition apparatus for performing a plasma chemical vapor deposition method according to a first embodiment of the present invention.
1 and 2, reference numeral 10 denotes a vacuum film forming chamber of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment, and a ladder electrode 11 prepared as a planar electrode in the vacuum film forming chamber 10; A ground electrode 12 is provided facing the ladder electrode 11 at a predetermined interval and is grounded, and a substrate 13 held by the ground electrode is provided.
[0020]
Further, the vacuum film forming chamber 10 has a gas supply pipe 14 for introducing a film forming gas containing a substance such as amorphous silicon or polycrystalline thin film silicon desired to be deposited on the substrate 13, and a gas supply pipe 14 after decomposition by plasma. A gas exhaust pipe 15 for exhausting gas is provided. The vacuum film-forming chamber 10 is supplied with a film-forming gas from a gas supply source (not shown) via a gas supply pipe 14, and after being decomposed by plasma through a gas exhaust pipe 15 by a vacuum pump (not shown). Is sucked.
Further, in order to prevent the generated plasma from diffusing to other portions in the vacuum film forming chamber 10, a deposition prevention plate 16 that covers the ladder electrode 11 and the substrate 13 is provided.
[0021]
The ladder electrode 11 is configured by assembling a plurality of parallel vertical electrode rods 11a and a pair of horizontal electrode rods 11b and 11c arranged in parallel and facing each other in a lattice shape. For example, eight feed points 17a to 17h are provided on the lateral electrode rod 11b constituting the ladder electrode 11, and eight feed points 18a to 18h are similarly provided on the lateral electrode rod 11c constituting the ladder electrode 11. ing. The power supply points 17a to 17h and the power supply points 18a to 18h are provided at positions that equally divide the horizontal electrode rods 11b and 11c, respectively.
[0022]
When the substrate 13 has a size of, for example, 1100 [mm] × 1400 [mm] square, the ladder electrode 11 has a size slightly larger than the substrate 13 having a size of about 1200 [mm] × 1500 [mm] square. Use
[0023]
Here, the power distributor 19a is a distributor for uniformly distributing the high-frequency power output from the high-frequency power supply 20a to the feeding points 17a to 17h via the cables 21a to 21h. An input terminal of the power divider 19a is connected to the high-frequency power supply 20a via a matching box 22a for adjusting impedance matching between the power distributor 19a and the high-frequency power supply 20a so that high-frequency power is supplied efficiently. It is connected.
[0024]
Similarly, the feeding points 18a to 18h are connected to the outside of the vacuum film forming chamber 10 to supply high frequency power for generating plasma for decomposing the film forming gas to the ladder electrode 11 through the cables 23a to 23h. Is electrically connected to the power distributor 19b disposed in the first position. The input terminal of the power distributor 19b is connected to the high-frequency power supply 20b via a matching box 22b for adjusting impedance matching with the high-frequency power supply 20b.
[0025]
Here, similarly to the power distributor 19a, the power distributor 19b is a distributor for uniformly distributing the high-frequency power output from the high-frequency power supply 20b to the feeding points 18a to 18h.
The above-described ladder electrode 11, power distributors 19a and 19b, high-frequency power supplies 20a and 20b, and matching boxes 22a and 22b constitute a high-frequency power supply circuit of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
A region between the ladder electrode 11 and the substrate 13 serves as a plasma generation region 24 where plasma is generated by supplying high-frequency power.
[0026]
An Nd: YAG laser transmitting device 25 for oscillating and supplying a YAG pulse laser is provided outside the vacuum film forming chamber 10, and a laser generated by the Nd: YAG laser transmitting device 25 is provided in the vacuum film forming chamber 10. The inlet 26 for taking in the inside is formed.
[0027]
In the plasma chemical vapor deposition apparatus having the above configuration, an amorphous silicon film forming gas such as silane (SiH 4 ) is introduced from the gas supply pipe 14 into the vacuum film forming chamber 10 in a vacuum state. Then, for example, high-frequency power having a frequency of 60.0 MHz is equally distributed from the high-frequency power supply 20a to the feeding points 16a to 16h via the matching box 22a and the power distributor 19a, and is supplied to the ladder electrode 11.
[0028]
Further, high-frequency power having a frequency of 60.0 MHz having a different phase from the high-frequency power supply 20b is evenly distributed to the feeding points 18a to 18h via the matching box 22b and the power distributor 19b, and supplied to the ladder electrode 11. At this time, the total power supplied from the high-frequency power supply 20a and the high-frequency power supply 20b is adjusted to, for example, 3000 W.
[0029]
By maintaining the above state for about 10 minutes, silane plasma is generated in the plasma generation region 22. The silane gas is decomposed in the silane plasma, and desired amorphous silicon crystals are generated on the surface of the substrate 13 while exhausting the gas decomposed by the plasma from the gas exhaust pipe 15. At this time, clusters having a size of several nm to several tens nm are simultaneously formed in the plasma generation region and diffused into the substrate 13.
[0030]
On the other hand, the Nd: YAG laser has a second harmonic (wavelength = 532 nm), a third harmonic (wavelength = 355 nm), a fourth harmonic (wavelength = 266 nm), and the like with respect to the fundamental wavelength 1064 nm. Therefore, an Nd: YAG laser whose oscillation wavelength is doubled so as to be shorter than 700 nm which is within the absorption wavelength band of amorphous silicon is supplied from the Nd: YAG laser oscillation device 25 through the inlet 26 to the plasma generation region. Irradiate 24. The pulse and energy density of the laser at this time are 10 Hz and 0.5 J / cm 2 , respectively.
[0031]
When the above-mentioned laser collides with the cluster formed in the silane plasma, the cluster is energized to be excited and decomposed.
[0032]
According to the plasma chemical vapor deposition method and the plasma chemical vapor deposition apparatus, since the substrate and the electrodes are not heated, the thermal deformation of the substrate and surrounding structures is suppressed, and the cluster generated in the plasma is decomposed. Can be reduced. Further, thereby, the density of defects generated in the amorphous silicon thin film is reduced to 10 15 / cc or less, and a thin film with less light degradation than before can be obtained.
[0033]
As a modification of the present embodiment, the laser irradiation area is changed from the plasma area to the ground electrode. Thereby, energy is supplied to the substrate through the ground electrode, and defects in the thin film can be reduced.
[0034]
Further, the above-described embodiment is an embodiment for a plasma chemical vapor deposition apparatus. However, even when the present invention is applied to an etching process, the same operation and effect can be obtained, so that the etching process can be improved.
[0035]
【The invention's effect】
The above-described plasma processing method and plasma processing apparatus, plasma chemical vapor deposition method, and plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention have the following effects.
According to the first aspect of the invention, thermal deformation due to heating of the substrate and the electrodes can be suppressed, and clusters generated in the plasma generation region can be decomposed and reduced during plasma generation.
[0036]
According to the second aspect of the present invention, thermal deformation due to heating of the substrate and the electrodes can be suppressed, and the clusters that cause light degradation can be decomposed and reduced during plasma generation.
[0037]
According to the third aspect of the present invention, the decomposition of clusters is promoted, and the clusters formed in the plasma generation region can be decomposed and reduced during plasma generation.
[0038]
According to the fourth aspect of the present invention, the decomposition of the cluster is promoted, and the cluster is decomposed and reduced during the generation of the plasma, so that the performance of the thin film can be improved.
[0039]
According to a fifth aspect of the present invention, a thin film with few defects is obtained by suppressing thermal deformation due to heating of a substrate or an electrode at the time of film formation, decomposing and reducing clusters causing light degradation during plasma generation. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Vacuum film forming device 11 Ladder electrode (flat electrode)
12 ground electrode 13 substrate 24 plasma generation region 25 laser oscillation device

Claims (5)

物質を含むガスが導入された真空室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を処理させるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射することによって、前記プラズマ内に発生するクラスタを分解することを特徴とするプラズマ処理方法。
In a vacuum chamber into which a gas containing a substance has been introduced, a substrate and a planar electrode supported by a grounded earth electrode are disposed facing each other, and high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is supplied to the planar electrode, A plasma processing method for generating plasma between the planar electrode and the substrate, and processing the substance,
A plasma processing method comprising: irradiating a laser beam toward a plasma generation region to decompose clusters generated in the plasma.
物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ処理方法であって、
前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射することによって、前記プラズマ内に発生するクラスタを分解することを特徴とするプラズマ化学蒸着方法。
A substrate supported by a grounded earth electrode and a planar electrode are arranged face-to-face in a vacuum film-forming chamber into which a film-forming gas containing a substance is introduced, and high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is supplied to the flat-type electrode. A plasma processing method for supplying power to an electrode, generating plasma between the flat electrode and the substrate, and depositing the substance on the substrate,
A plasma chemical vapor deposition method characterized in that clusters generated in the plasma are decomposed by irradiating a laser beam toward the inside of the plasma generation region.
複数の発振波長を有する前記レーザ光のいずれか一つの発振波長が、前記物質の吸収波長帯域に存在することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプラズマ処理方法及びプラズマ化学蒸着方法。3. The plasma processing method and the plasma chemical vapor deposition method according to claim 1, wherein one of the laser beams having a plurality of oscillation wavelengths exists in an absorption wavelength band of the substance. . 物質を含むガスが導入された真空室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させであって、
前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射させるレーザ発振装置を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a vacuum chamber into which a gas containing a substance has been introduced, a substrate and a planar electrode supported by a grounded earth electrode are disposed facing each other, and high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is supplied to the planar electrode, Generating plasma between the planar electrode and the substrate,
A plasma processing apparatus, comprising: a laser oscillation device that irradiates a laser beam toward an inside of the plasma generation region.
物質を含む製膜用ガスが導入された真空製膜室内に、接地されたアース電極に支持された基板と平面型電極とが対面配置され、高周波電力給電回路により発生した高周波電力を前記平面型電極へ給電し、前記平面型電極と前記基板との間にプラズマを発生させて、前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装置であって、
前記プラズマの生成領域内に向けてレーザ光を照射させるレーザ発振装置を備えていることを特徴とするプラズマ化学蒸着装置。
A substrate supported by a grounded earth electrode and a planar electrode are arranged face-to-face in a vacuum film-forming chamber into which a film-forming gas containing a substance is introduced, and high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit is supplied to the flat-type electrode. A plasma chemical vapor deposition apparatus that supplies power to an electrode, generates plasma between the flat electrode and the substrate, and deposits the substance on the substrate,
A plasma chemical vapor deposition apparatus comprising a laser oscillation device that irradiates a laser beam toward the inside of the plasma generation region.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2006022179A1 (en) * 2004-08-24 2006-03-02 Kyushu University Cluster-free amorphous silicon film, process for producing the same and apparatus therefor
US20230151489A1 (en) * 2021-11-12 2023-05-18 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deposition Apparatus and Method

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