JP2006196677A - プラズマ処理装置および同装置により製造された半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の放電空間に、反応性原料ガスを均等に導入することのできるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】半導体素子製造装置には、密封可能なチャンバー１１があり、その内部に、アノード電極４およびカソード電極２，２が配置されている。そして、チャンバー１１内に導入された反応性原料ガスによって、２つの放電空間でプラズマ放電が起きるようにされている。アノード電極４の両面にはガラス基板１，１が配置されている。この装置には、原料ガスのガスボンベ７と、ガスボンベ７に接続されたガス導入管１０とが備わっている。ガス導入管１０は、チャンバー１１内のガス分岐部６と、ガスボンベ７をガス分岐部６に接続する１本の本管１０ａと、本管１０ａにガス分岐部６を介して接続されそれぞれの放電空間に至る２本の枝管１０ｂ，１０ｂとからなっている。枝管１０ｂ，１０ｂは長さが互いに等しくされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置および同装置により製造された半導体素子に関するものであり、さらに詳しくは、密封可能なチャンバーの内部における反応性原料ガスのプラズマ放電により、例えば被処理物である基板を処理して半導体素子を製造するために用いられ、プラズマ放電を起こさせるカソード・アノード電極体がチャンバー内に複数組、設置されて、放電空間が複数存在するプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子に関するものである。

従来の一般的なプラズマ処理装置の一種である半導体素子製造装置としては、図５に示す縦型のものが知られている。

図５の半導体素子製造装置では、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー１１が備わっており、その内部の中央部分に、アノード電極４，４がチャンバー１１の底面に対して略垂直に配置されている。それぞれのアノード電極４は、中央部分にチャンバー１１の底面に対して略垂直に設けられたヒータ１４に接触している。このヒータ１４は、被処理物であるガラス基板１（基板保持部１５で保持されている）を一定温度、例えば１００℃〜６００℃に加熱するためのものである。この半導体素子製造装置にはさらに、その内部のチャンバー１１の側壁寄り部分に、カソード電極２，２がチャンバー１１の底面に対して略垂直に配置されている。

この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、アノード電極４，４およびカソード電極２，２は、アノード電極４，４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように（二組のカソード・アノード電極体どうしが対向する状態に）左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、チャンバー１１内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２との空間でプラズマ放電が起きるようにされている。

チャンバー１１およびアノード電極４，４の材料にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。それぞれのカソード電極２は、基板１に対向するように所定間隔を置いて配置されている。また、それぞれのカソード電極２は、電気的な絶縁を得るために、絶縁ガラスからなるカソード支持体５により支持されている。ヒータ１４は接地用端子２０を介して接地されている。

この半導体素子製造装置において複数存在する放電空間へ原料ガスを均等に供給するために、チャンバー１１の外における筐体排気を施した空間内でガス導入管１０を分岐状に配管するのが一般的である。また、配管長の差異に起因するコンダクタンスの違いを改善するために、分岐後の各ガス導入管１０にニードルバルブを設けてコンダクタンス調整するのも一般的である。

さらに、複数のガス導入管１０は、ガス供給源からチャンバー１１に至るまでの間、気密性の高いステンレス鋼管で配管され、個々の放電空間に近い位置に設けたポートに接続される。このため、カソード電極２にガス導入する場合においては、ガスを導入するステンレス鋼管と電極との絶縁が必要となることから、高価な絶縁碍子を挟んで接続する必要がある。そして、放電空間に導入されるガスは、このような複数のガス導入管１０を通じてチャンバー１１の内部に導入される。

また、従来のプラズマ処理装置としては、プラズマ化学技術におけるエッチングあるいは蒸着の均一性を改善するようにしたものが知られている（例えば特許文献１を参照）。

米国特許第４，２６４，３９３号明細書

この特許文献１に記載された装置では、ガス供給源からチャンバーまでのガス導入管は１本であるが、そのガス導入管は、チャンバーにおける複数の放電空間にガス供給を行うため、チャンバー内では、放電空間の数と同数の複数のガス導入管に分岐されている。

上記のような従来のプラズマ処理装置には、次のようないくつかの問題点がある。

まず、図５に示された装置について説明する。この装置においては、チャンバー１１の外における筐体排気を施した空間内でガス導入管１０を分岐しているため、また、配管長の差異に起因するコンダクタンスの違いを改善する目的で分岐後の各ガス導入管１０にニードルバルブを設けることが必要になり、当然コスト高になる。

さらに、複数のガス導入管１０は、ガス供給源からチャンバー１１に至るまでの間、気密性の高いステンレス鋼管で配管されて、個々の放電空間に近い位置に設けたポートに接続されるため、その配管長は、ガス供給源からチャンバー１１までの距離の複数倍以上になる。

このガス導入管１０は、放電空間に導入されるガスが、特殊高圧ガスや水素などの、漏洩したときに非常に危険なガスを伴うため、気密性の高いステンレス鋼管を使用しなければならず、また、前記ポートも放電空間に対応した個数が必要であるため、さらにコスト高になる。また、単管で単純接続する場合に比べて、ガス導入系の全体距離が長く、バルブの数も多いため、分岐部の筐体排気などの安全性に細心の考慮を払う必要があり、大幅なコストがかかる。

さらに、カソード電極２にガス導入する場合においては、個々の放電空間に対してガスを導入するステンレス鋼管と電極との絶縁が必要となることから、高価な絶縁碍子を挟んで接続する必要があり、コスト高になる。また、加工可能な絶縁部品の耐熱性があまり高い材料はないため、カソード電極２の温度が約１８０℃以上の高温になる場合にはこの部分の冷却を目的とした水冷管が必要となることもあり、大幅にコストがかかる。

次に、特許文献１に記載された装置について説明する。この装置では、ガス供給源からチャンバーまでのガス導入管は１本であるが、そのガス導入管は、チャンバーにおける複数の放電空間にガス供給を行うため、放電空間の数と同数の複数のガス導入管に分岐されている。このことで、チャンバー外の配管のコストは低減することができる。

しかしながら、複数の放電空間にガスを同時に供給する場合、図示されたようにガス導入のための配管長が大きく異なると、それぞれの放電空間に均等にガス導入することができない。この構成でそれぞれ放電空間に均等にガス導入を行おうとすると、図５に示された装置と同様に、分岐後のガス導入管のそれぞれにニードルバルブを接続する必要があり、大幅なコスト高になる。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、チャンバーの内部における反応性原料ガスによりプラズマ放電を起こさせるカソード・アノード電極体がチャンバー内に複数組、設置されたプラズマ処理装置における複数の放電空間に、反応性原料ガスを均等に導入することのできるプラズマ処理装置、およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子を提供することにある。

本発明の１つの観点によれば、密封可能なチャンバーと、チャンバー外に配設された反応性原料ガスのガス供給源と、ガス供給源に接続されチャンバー内へ原料ガスを導入するガス導入管と、チャンバー内の原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数組のカソード・アノード電極体とを備え、ガス導入管は、チャンバー内に配設されたガス分岐部と、ガス供給源をガス分岐部に接続する本管と、この本管にガス分岐部を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る複数本の枝管とからなり、かつ、枝管のコンダクタンスが互いに実質的に等しくなるように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。ここで、枝管のコンダクタンスとは、枝管におけるガスの流れやすさの度合いをいう。また、コンダクタンスが互いに実質的に等しいとは、複数本の枝管のコンダクタンスの差が互いに約１０％以内にあることをいう。

本発明の別の観点によれば、本発明の１つの観点によるプラズマ処理装置により製造された半導体素子が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、本発明の１つの観点によるプラズマ処理装置による半導体素子の製造方法が提供される。

本発明の１つの観点によるプラズマ処理装置にあっては、ガス導入管が、ガス供給源とチャンバー内に配設されたガス分岐部と、ガス供給源をガス分岐部に接続する本管と、この本管にガス分岐部を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る複数本の枝管とからなり、かつ、枝管のコンダクタンスが互いに実質的に等しくなるように、すなわち複数本の枝管のコンダクタンスの差が互いに約１０％以内にあるように構成されているので、特別なコンダクタンス調整機構によることなく、ガス導入管の本管、ガス分岐部および枝管により、チャンバー内における複数の放電空間へ均等なガス供給を行うことができる。

本発明の別の観点による半導体素子にあっては、チャンバー内における複数の放電空間へ均等なガス供給を行うことができるプラズマ処理装置により製造されているので、品質上のバラツキがほとんどない。

本発明のさらに別の観点による半導体素子の製造方法にあっては、チャンバー内における複数の放電空間へ均等なガス供給を行うことができるプラズマ処理装置を用いるので、品質上のバラツキがほとんどない半導体素子を製造することができる。

本発明のプラズマ処理装置は例えば、ガス分岐部が、本管と枝管とを連通させる内部流路を有する円盤体からなるものであってもよい。ガス分岐部がこのような円盤体からなるときには、本管から円盤体の内部流路へ流入したガスがそれぞれの枝管へ均等に分配されるので、簡単な構造の円盤体によって、チャンバー内における複数の放電空間へ均等なガス供給を行うことができる。

円盤体の内部流路は例えば、円盤体の中心部に設けられた１つのガス流入口と、このガス流入口にそれぞれ連なって円盤体の周縁部へ至るように設けられた複数本のガス通過路と、これらのガス通過路のそれぞれに連なって円盤体の周縁部に設けられた複数のガス流出口とからなるであってもよい。円盤体の内部流路がこのようなものであるときには、ガス導入管の本管をガス流入口に接続し、複数の枝管をそれぞれのガス流出口に接続することで、チャンバー内における複数の放電空間へ簡単かつ確実に均等なガス供給を行うことができる。

本発明のプラズマ処理装置は例えば、放電空間が２つあり、カソード・アノード電極体が２組あり、枝管が２本であるものや、放電空間が３つあり、カソード・アノード電極体が３組あり、枝管が３本であるものなどが、プラズマ処理装置の大きさ、処理能力、処理コストなどを考慮して適宜用いられる。

本発明のプラズマ処理装置のガス導入管は例えば、少なくともチャンバー内における部分が絶縁材料から構成されているものが用いられる。このように構成されたガス導入管によれば、電力を投入するカソード電極にガス供給を行うことができる。

本発明のプラズマ処理装置は例えば、ガス導入管のチャンバー内における本管の部分が金属材料から構成され、ガス分岐部が、金属材料から構成されているものが用いられる。このように構成されたプラズマ処理装置によれば、ガス分岐部の接地を十分にとることができ、近接する放電空間の影響を抑制することができる。

本発明のプラズマ処理装置のガス導入管は例えば、少なくともチャンバー内における部分が耐熱性材料から構成されているものが用いられる。このように構成されたガス導入管によれば、プラズマ放電による、チャンバー内におけるガス導入管の熱影響を緩和することができる。

本発明のプラズマ処理装置のガス導入管は例えば、少なくともチャンバー内における部分が柔軟性材料から構成されているものが用いられる。このように構成されたガス導入管によれば、電力を投入するカソード電極にガス供給を行う場合に、チャンバー内におけるガス導入管に柔軟性があるので、配管の取りまわしを容易に実現することができる。

この柔軟性材料の例としては、ポリエチレンテレフタレート樹脂が挙げられる。ポリエチレンテレフタレート樹脂から構成されたガス導入管によれば、電力を投入するカソード電極にガス供給を行う場合に、配管の取りまわしを容易かつ比較的安価に実現することができ、しかも、同樹脂の耐熱温度である約１８０℃以下の温度で良好な耐熱性を確保することができる。

本発明のプラズマ処理装置は、反応性原料ガスが、フッ素系のエッチングガス、特殊高圧ガスおよび水素ガスのうちの少なくとも１種類が混合されているガスであるのが好ましい。このような原料ガスによれば、複数の放電空間に原料ガスを供給する場合でも大気中のガス配管長を短縮することができ、また、流量を調整するバルブやその部分を筐体排気する必要もなくなるので、コストを抑制しながら安全性を向上させることができる。
〔実施例〕

以下、プラズマ処理装置を示す３つの実施例に基づいて本発明を詳述する。なお、これらの実施例によって本発明が限定されるものではない。

図１には、実施例１に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。

アノード電極４およびカソード電極２，２は、アノード電極４をカソード電極２，２どうしで挟み込むように左右方向へ所定間隔を置いて配置されている。そして、チャンバー１１内に導入された反応性原料ガスによって、それぞれのアノード電極４とカソード電極２，２との空間（２つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。

この半導体素子製造装置について、より具体的に説明する。すなわち、反応容器としての密封可能な縦型チャンバー１１があり、その内部中央に、１つのアノード電極４がチャンバー１１の底面に対して略垂直に配置されている。アノード電極４の左右両面には、被処理物であるガラス基板１，１が配置されている。

チャンバー１１にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などが使用され、また、断熱材としてセラミックスなどが使用されている。チャンバー１１内にはさらに、基板１に対向するようにカソード電極２，２が配置されている。アノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。

基板１，１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが、特にこれらに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板１，１を用いている。アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１，１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１，１の寸法９００〜１２００ｍｍｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。

アノード電極４にはヒータ１４が内蔵されており、このヒータ１４によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。

カソード電極２，２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られる。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。

この半導体素子製造装置には、チャンバー１１の外に配設された反応性原料ガスのガス供給源としてのガスボンベ７と、ガスボンベ７に接続され、チャンバー１１の内部へ原料ガスを導入するガス導入管１０とが備わっている。

ガス導入管１０は、チャンバー１１内に配設されたガス分岐部６と、ガスボンベ７をガス分岐部６に接続する１本の本管１０ａと、この本管１０ａにガス分岐部６を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る２本の絶縁性枝管１０ｂ，１０ｂとからなっている。そして、枝管１０ｂ，１０ｂは、その長さが互いに等しくなるように構成されている。

このように、ガス導入管１０は、この半導体素子製造装置における２つの放電空間に均等に原料ガスを供給するためにチャンバー１１内で分岐されている。放電空間に導入されるガスは、チャンバー１１外のガスボンベ７からチャンバー１１内のガス分岐部６までの間では、単管である本管１０ａにより導入される。このガス導入管１０は、チャンバー１１外部の配管長が短くバルブ等もないため、構造がきわめてシンプルである。

原料ガスは、ガス分岐部６の下流側では、２本の枝管１０ｂ，１０ｂを通じて各放電空間に導入される。ここでは、絶縁性と耐熱性を考慮し、枝管１０ｂ，１０ｂをポリテトラフルオロエチレン樹脂から形成し、そのカソード電極接続部分においてはアルミナ製碍子を使用した。

原料ガスは、これら２本の枝管１０ｂ，１０ｂを通じて放電空間内に導入される。ここでは、枝管１０ｂ，１０ｂはガス分岐部６からそれぞれのカソード電極接続部までの距離が互いに等しくなるように構成されているので、ガラスのような柔軟性を持たない枝管においても双方のカソード電極２，２に配管するのは比較的容易である。

カソード電極２，２の内部は空洞となっている。これらの空洞へは、ガスボンベ７からガス導入管１０の本管１０ａおよび枝管１０ｂ，１０ｂを通じて原料ガスが導入される。ここでは、原料ガスとして、Ｈ₂で希釈したＳｉＨ₄ガスが使用されている。

カソード電極２，２の表面には、カソード電極２，２の内部空洞に導入された原料ガスを基板１の表面へ供給するための多数の貫通穴が、穴明け加工により明けられている。この穴明け加工は、直径０．１mm〜２．０mmの穴を数mm〜数ｃｍピッチで行うのが望ましい。

カソード電極２，２とアノード電極４との距離は、数mm〜数十mmであるのが好ましく、ここでは２mm〜３０mmとした。また、その面内の距離精度は、数％以内であることが望ましく、ここでは１％以下であることを確認した。

カソード電極２，２へは、プラズマ励起電源１２，１２により、電力が供給される。プラズマ励起電源１２，１２は、ＡＣ１．００ＭＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数で１０W〜１００ｋＷの電力を使用する。ここでは、１３．５６ＭＨｚ〜６０ＭＨｚで１０W〜１０ｋＷが使用されている。

以上のように構成された半導体素子製造装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でカソード電極２，２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２，２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２，２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１，１の表面に非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。

実施例１に係るプラズマ処理装置（半導体素子製造装置）は、チャンバー１１と、ガスボンベ７と、ガス導入管１０と、二組のカソード・アノード電極体とを備え、ガス導入管１０が、チャンバー１１内に配設されたガス分岐部６と、ガスボンベ７をガス分岐部６に接続する１本の本管１０ａと、この本管１０ａにガス分岐部６を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る２本の絶縁性枝管１０ｂ，１０ｂとからなり、かつ、枝管１０ｂ，１０ｂの長さが互いに等しくなるように構成されている。したがって、特別なコンダクタンス調整機構によることなく、ガス導入管１０の本管１０ａ、ガス分岐部６および枝管１０ｂ，１０ｂにより、チャンバー１１内における２つの放電空間へ均等なガス供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。

図２には、実施例２に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。

密封可能な縦型チャンバー１１の内部に、三組のカソード・アノード電極体がチャンバー１１の底面に対して略垂直に配置されている。そして、チャンバー１１内に導入された反応性原料ガスによって、カソード・アノード電極体におけるアノード電極４とカソード電極２との空間（３つの放電空間）でプラズマ放電が起きるようにされている。この図では、簡略化のためにカソード・アノード電極体が三組にされているが、特にこれに限定されるものではない。カソード・アノード電極体におけるアノード電極４は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの、導電性および耐熱性を備えた材料で製作されている。

それぞれのアノード電極４の左側面には、被処理物であるガラス基板１が配置されている。基板１は、シリコン基板やガラス基板等が一般的であるが特にこれに限定されるものではない。ここでは、ガラス基板を用いており、アノード電極４の寸法は、薄膜を形成するためのガラス基板１の寸法に合わせて適当な値に決定されている。ここでは、基板１の寸法９００〜１２００ｘ４００〜９００ｍｍに対して、アノード電極４の寸法を１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmにして設計されている。

アノード電極４にはヒータ１４が内蔵されており、このヒータ１４によって、アノード電極４は室温〜３００℃に加熱制御される。アノード電極４は、ここでは、アルミニウム合金中にシースヒータなどの密閉型加熱装置と熱電対などの密閉型温度センサとを内蔵したものを用いており、室温〜３００℃の間で加熱制御される。

カソード電極２は、ステンレス鋼やアルミニウム合金などから作られる。ここでは、アルミニウム合金が使用されている。カソード電極２の寸法は、成膜を行う基板１の寸法に合わせて適当な値に設定され、ここでは、１０００〜１５００mmｘ６００〜１０００mmで設計されている。

この半導体素子製造装置には、チャンバー１１の外に配設された原料ガスのガス供給源としてのガスボンベ７と、ガスボンベ７に接続され、チャンバー１１の内部へ原料ガスを導入するガス導入管１０とが備わっている。

ガス導入管１０は、チャンバー１１内に配設されたガス分岐部６と、ガスボンベ７をガス分岐部６に接続する１本の本管１０ａと、この本管１０ａにガス分岐部６を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る３本の絶縁性枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂとからなっている。そして、枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂは、その長さが互いに等しくなるように構成されている。

カソード電極２，２，２の内部は空洞となっている。これらの空洞へは、ガスボンベ７からガス導入管１０の本管１０ａおよび枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂを通じて原料ガスが導入される。原料ガス（ここでは、Ｈ₂で希釈したＳｉＨ₄ガス）は、ガスボンベ７からガス分岐部６までの間では、単管である本管１０ａにより導入され、ガス分岐部６で分岐された後はポリテトラフルオロエチレン樹脂製の枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂを通じてカソード電極２の内部の空洞に導入される。

ここで、ガス分岐部６から３つのカソード電極２，２，２までの距離を互いに等しくするために、枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂは柔軟性のあるポリテトラフルオロエチレン樹脂から製造されたものを用いている。これによって、長めの配管も容易に引き回すことができ、配管のコンダクタンスを容易に合わせることができるからである。

カソード電極２，２，２の表面には、実施例１と同じ穴明け加工により、カソード電極２，２，２の内部空洞に導入された原料ガスを基板１の上へ供給するための多数の貫通穴が明けられている。

それぞれのカソード・アノード電極体におけるカソード電極２とアノード電極４との距離およびその面内の距離精度は、実施例１と同じである。カソード電極２，２，２へは、プラズマ励起電源１２により、実施例１と同じ条件で電力が供給される。

以上のように構成されたプラズマ処理装置において、原料ガスを所定の流量および圧力でそれぞれのカソード電極２とアノード電極４との間隙に充填し、カソード電極２とアノード電極４とに高周波電力を印加することで、カソード電極２とアノード電極４との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させた。そして、基板１，１，１の表面に、非晶質の膜または結晶性の膜を形成することができた。

より具体的には、原料ガスとしてＨ₂で希釈したＳｉＨ₄ガスを使用して、成膜時間を１０分にすることで、膜厚３００ｎｍのシリコン薄膜を膜厚分布±１０％以内で堆積させることができた。

実施例２に係るプラズマ処理装置（半導体素子製造装置）は、チャンバー１１と、ガスボンベ７と、ガス導入管１０と、三組のカソード・アノード電極体とを備え、ガス導入管１０が、チャンバー１１内に配設されたガス分岐部６と、ガスボンベ７をガス分岐部６に接続する１本の本管１０ａと、この本管１０ａにガス分岐部６を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る３本の絶縁性枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂとからなり、かつ、枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂの長さが互いに等しくなるように構成されている。したがって、特別なコンダクタンス調整機構によることなく、ガス導入管１０の本管１０ａ、ガス分岐部６および枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂにより、チャンバー１１内における２つの放電空間へ均等なガス供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。

図３には、実施例３に係るプラズマ処理装置としての半導体素子製造装置の概略縦断面図が示されている。

図３の半導体素子製造装置は、その構造が実施例２と同じであって、原料ガスが実施例２のそれとは異なっている。すなわち、この半導体素子製装置は、エッチング装置のために、フッ素系の原料ガス（ここではＮＦ₃）を不活性ガス（ここではＡｒ）で希釈して用いている。カソード電極２，２，２へは、プラズマ励起電源１２により、実施例１と同じ条件で電力が供給される。

この半導体素子製造装置によれば、基板１，１，１の表面にシリコン膜のエッチングを１０ｎｍ／ｓ以上の速度で行うことができた。

実施例３に係るプラズマ処理装置（半導体素子製造装置）は、実施例２と同じ構造に構成されている。したがって、特別なコンダクタンス調整機構によることなく、ガス導入管１０の本管１０ａ、ガス分岐部６および枝管１０ｂ，１０ｂ，１０ｂにより、チャンバー１１内における２つの放電空間へ均等なガス供給を行うことが可能になり、半導体薄膜あるいは光学的薄膜を用いた太陽電池、ＴＦＴ、感光体などの半導体素子を低コストでしかも効率よく得ることができる。さらに、Ａｒで希釈したＮＦ₃の原料ガスを用いることで、複数の膜のドライエッチングなどを効率よく行うことができる。

図５は、実施例１〜３におけるガス分岐部６に使われている分岐部品の概略図である。

この分岐部品は、本管１０ａと枝管１０ｂとを連通させる内部流路を有する円盤体１６からなっている。円盤体１６の内部流路は、円盤体１６の中心部に設けられた１つのガス流入口と、このガス流入口にそれぞれ連なって円盤体１６の周縁部へ至るように設けられた８本のガス通過路と、これらのガス通過路のそれぞれに連なって円盤体１６の周縁部に設けられた８つのガス流出口とからなっている。

このガス流入口には、本管１０ａの端部１７が接続され、これらのガス流出口には、任意数の枝管１０ｂの端部１８が接続されるようになっている。また、これらのガス流出口のうち、枝管１０ｂの端部１８が接続されないものには、ガス流出口を閉鎖するための閉鎖部材が挿入されている。

図１は、本発明の実施例１に係る半導体素子製造装置の概略縦断面図である。 図２は、本発明の実施例２に係る半導体素子製造装置の概略縦断面図である。 図３は、本発明の実施例３に係る半導体素子製造装置の概略縦断面図である。 図４は、本発明の実施例１〜実施例３におけるガス分岐部に使われているガス分岐部品の概略図である。 図５は、従来の半導体素子製造装置の概略縦断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ カソード電極
４ アノード電極
６ ガス分岐部
７ ガスボンベ
１０ ガス導入管
１０ａ 本管
１０ｂ 枝管
１１ チャンバー
１２ プラズマ励起電源
１４ ヒータ
１５ 基板保持部
１６ ガス分岐部品
１７ 本管の端部
１８ 枝管の端部

Claims (10)

1. 密封可能なチャンバーと、チャンバー外に配設された反応性原料ガスのガス供給源と、ガス供給源に接続されチャンバー内へ原料ガスを導入するガス導入管と、チャンバー内の原料ガスを介してプラズマ放電させる複数の放電空間を形成する複数組のカソード・アノード電極体とを備え、
   ガス導入管は、チャンバー内に配設されたガス分岐部と、ガス供給源をガス分岐部に接続する本管と、この本管にガス分岐部を介して接続され前記放電空間のそれぞれに至る複数本の枝管とからなり、かつ、枝管のコンダクタンスが互いに実質的に等しくなるように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. ガス分岐部は、本管と枝管とを連通させる内部流路を有する円盤体からなる請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 円盤体の内部流路は、円盤体の中心部に設けられた１つのガス流入口と、このガス流入口にそれぞれ連なって円盤体の周縁部へ至るように設けられた複数本のガス通過路と、これらのガス通過路のそれぞれに連なって円盤体の周縁部に設けられた複数のガス流出口とからなる請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. 放電空間が２つあり、カソード・アノード電極体が２組あり、枝管が２本である請求項１記載のプラズマ処理装置。
5. 放電空間が３つあり、カソード・アノード電極体が３組あり、枝管が３本である請求項１記載のプラズマ処理装置。
6. ガス導入管は、少なくともチャンバー内における部分が絶縁材料から構成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
7. ガス導入管は、チャンバー内における本管の部分が金属材料から構成され、ガス分岐部は、金属材料から構成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
8. ガス導入管は、少なくともチャンバー内における部分が耐熱性材料から構成されている請求項１記載のプラズマ処理装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置により製造された半導体素子。
10. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置による半導体素子の製造方法。

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