JP2006237093A - Plasma processing apparatus and method of plasma processing using it - Google Patents

Plasma processing apparatus and method of plasma processing using it Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus which can accelerate a depositing speed while suppressing the decrease of a film quality. <P>SOLUTION: This plasma processing apparatus includes an upper electrode 3 which is installed in a vacuum chamber 2 and which can hold a substrate 10, a gas supply port 14 installed so that it may counter with the upper electrode 3 in the vacuum chamber 2, and a lower electrode 4 having gas suction ports (gas suction ports 24a and 24b) of the number more than the number of the gas supply ports 14. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関し、特に、互いに対向するように配置された第1電極および第2電極を備えたプラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method using the same, and more particularly to a plasma processing apparatus including a first electrode and a second electrode disposed so as to face each other and a plasma processing method using the same.

従来、基板を保持することが可能な第1電極と、その第1電極と対向するように配置された第2電極とを備えた平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel plate type plasma processing apparatus including a first electrode capable of holding a substrate and a second electrode arranged to face the first electrode is known.

図11は、従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。図11を参照して、従来の平行平板型のプラズマ処理装置101では、真空チャンバ102内に、上部電極(第1電極)103と下部電極(第2電極)104とが互いに対向するように設置されている。また、上部電極103は、下部電極104と対向する側に基板110を保持することが可能なように構成されている。また、下部電極104の上部電極103と対向する側には、原料ガスを供給するための複数のガス供給口114が設けられている。また、真空チャンバ102の一方の側面には、排気口102aが設けられているとともに、その排気口102aは、排気流量調整バルブ105を介して真空排気設備106に接続されている。また、下部電極104のガス供給口114は、原料ガス供給源107に接続されている。   FIG. 11 is a schematic view showing a conventional parallel plate type plasma processing apparatus. Referring to FIG. 11, in a conventional parallel plate type plasma processing apparatus 101, an upper electrode (first electrode) 103 and a lower electrode (second electrode) 104 are installed in a vacuum chamber 102 so as to face each other. Has been. The upper electrode 103 is configured to hold the substrate 110 on the side facing the lower electrode 104. A plurality of gas supply ports 114 for supplying a source gas are provided on the side of the lower electrode 104 facing the upper electrode 103. In addition, an exhaust port 102 a is provided on one side surface of the vacuum chamber 102, and the exhaust port 102 a is connected to the vacuum exhaust facility 106 via an exhaust flow rate adjustment valve 105. The gas supply port 114 of the lower electrode 104 is connected to the source gas supply source 107.

上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置101では、上部電極103と下部電極104との間の領域101aがプラズマが発生する領域となるとともに、上部電極103と下部電極104との間の領域101aに発生したプラズマにより原料ガスが分解される。また、上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置101の構成において、分解されなかった未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などは、真空チャンバ102の一方の側面に設けられた排気口102aにより排出される。   In the conventional parallel plate type plasma processing apparatus 101 described above, the region 101 a between the upper electrode 103 and the lower electrode 104 becomes a region where plasma is generated, and the region 101 a between the upper electrode 103 and the lower electrode 104. The source gas is decomposed by the plasma generated in Further, in the configuration of the conventional parallel plate type plasma processing apparatus 101 described above, unreacted gas (raw material gas) that has not been decomposed, negative ions, malignant radicals, and flakes that are generated when the raw material gas is decomposed ( Fine particles generated by the polymerization reaction of negative ions) and the like are discharged through an exhaust port 102a provided on one side surface of the vacuum chamber 102.

しかしながら、図11に示した従来の平行平板型のプラズマ処理装置101では、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどの排出が、真空チャンバ102の一方の側面に設けられた排気口102aのみにより行われるので、基板110上に成膜種を堆積させることにより大面積の膜を形成する場合に、基板110の排気口102a側の領域と、基板110の排気口102aとは反対側の領域とにおける未反応ガス(原料ガス)および反応生成物の排出量のばらつきが大きくなる。このため、基板110に堆積される膜の膜質を均一にするのが困難になるという不都合が生じる。   However, in the conventional parallel plate type plasma processing apparatus 101 shown in FIG. 11, discharge of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals, flakes and the like generated by decomposition of the source gas is performed. Since only the exhaust port 102a provided on one side surface of the vacuum chamber 102 is used, when a film having a large area is formed by depositing a film-forming species on the substrate 110, the exhaust port 102a side of the substrate 110 is used. And the discharge amount of the unreacted gas (raw material gas) and the reaction product in the region opposite to the exhaust port 102a of the substrate 110 becomes large. This disadvantageously makes it difficult to make the film quality of the film deposited on the substrate 110 uniform.

そこで、従来では、領域によって未反応ガス(原料ガス)および反応生成物の排出量がばらつくのを抑制するために、互いに対向する2つの電極の一方に、未反応ガス(原料ガス)や反応生成物を排出するための排気口が設けられた平行平板型のプラズマ処理装置が提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。   Therefore, conventionally, in order to suppress variation in the discharge amount of unreacted gas (raw material gas) and reaction products depending on the region, unreacted gas (raw material gas) or reaction product is formed on one of the two electrodes facing each other. A parallel plate type plasma processing apparatus provided with an exhaust port for discharging an object has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

上記特許文献1には、複数のガス供給口と1つの排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。また、上記特許文献2には、複数のガス供給口と、ガス供給口の数よりも少ない数の複数の排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。なお、上記特許文献1および2では、下部電極に基板が固定される。   Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus including an upper electrode having a plurality of gas supply ports and one exhaust port. Further, Patent Document 2 discloses a plasma processing apparatus including an upper electrode having a plurality of gas supply ports and a plurality of exhaust ports smaller than the number of gas supply ports. In Patent Documents 1 and 2, the substrate is fixed to the lower electrode.

上記特許文献1および2に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に排気口が設けられていることにより、真空チャンバ102の一方の側面にのみ排気口102aが設けられた従来のプラズマ処理装置101(図11参照)に比べて、領域によって未反応ガス(原料ガス)および反応生成物の排出量がばらつくのが抑制されるので、膜質が不均一になるのを抑制することが可能となる。   In the plasma processing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2, the conventional plasma processing apparatus 101 in which the upper electrode is provided with an exhaust port 102a by providing an exhaust port on one side surface of the vacuum chamber 102. Compared with (refer to FIG. 11), since it is suppressed that the discharge | emission amount of unreacted gas (raw material gas) and a reaction product changes with areas | regions, it becomes possible to suppress that film quality becomes non-uniform | heterogenous.

特開平9−223685号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-223865 特開平11−144891号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-144891

しかしながら、上記特許文献1および2に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、以下のような不都合が生じる。すなわち、上記特許文献1および2では、大量の原料ガスを供給することに起因して、分解されなかった未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などが大量に発生した場合に、上部電極に設けられた排気口の数がガス供給口の数よりも少ないので、大量に発生した未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排気口により効率的に排出するのが困難となる。これにより、膜に混入される未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークの量が増大するので、膜質が低下するという不都合が生じる。その結果、上記特許文献1および2では、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくするのが困難であるという問題点がある。   However, the plasma processing apparatuses disclosed in Patent Documents 1 and 2 have the following inconveniences when the film forming speed is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port of the upper electrode. That is, in Patent Documents 1 and 2, unreacted gas (raw material gas) that has not been decomposed due to supplying a large amount of raw material gas, or negative ions that are generated when the raw material gas is decomposed, When a large amount of malignant radicals and flakes (fine particles generated by a negative ion polymerization reaction) are generated, the number of exhaust ports provided in the upper electrode is smaller than the number of gas supply ports, so a large amount is generated. It becomes difficult to efficiently discharge unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes through the exhaust port. As a result, the amount of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes mixed in the film increases, resulting in inconvenience that the film quality deteriorates. As a result, Patent Documents 1 and 2 have a problem that it is difficult to increase the deposition rate while suppressing deterioration of the film quality.

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることが可能なプラズマ処理装置を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of increasing the deposition rate while suppressing deterioration of the film quality. Is to provide.

この発明のもう1つの目的は、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることが可能なプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a plasma processing method using a plasma processing apparatus capable of increasing a film forming speed while suppressing deterioration in film quality.

課題を解決するための手段および発明の効果Means for Solving the Problems and Effects of the Invention

上記目的を達成するために、この発明の第1の局面によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第1電極と、プラズマ処理室内に第1電極と対向するように設置され、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第2電極とを備えている。   To achieve the above object, a plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention is provided in a plasma processing chamber and is capable of holding a substrate, and is opposed to the first electrode in the plasma processing chamber. And a second electrode having a gas supply port and a larger number of gas suction ports than the number of gas supply ports.

この第1の局面によるプラズマ処理装置では、上記のように、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第2電極を、基板を保持することが可能な第1電極と対向するように配置することによって、第2電極に設けられたガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口からより多く排出することができる。すなわち、第2電極のガス供給口から原料ガスを供給するとともに、その原料ガスを第1電極と第2電極との間の領域に発生するプラズマにより分解して成膜種を生成する場合に、第2電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする際に、分解されなかった未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などが大量に発生したとしても、ガス供給口の数よりも多く設けられたガス吸引口により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、第2電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給したとしても、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, as described above, the substrate can be held by the second electrode having the gas supply ports and the number of gas suction ports larger than the number of the gas supply ports. By disposing the first electrode so as to face the first electrode, unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals are generated by a larger number of gas suction ports than the number of gas supply ports provided in the second electrode. And more flakes can be discharged from the gas suction port. That is, when supplying the source gas from the gas supply port of the second electrode and generating the deposition seed by decomposing the source gas by the plasma generated in the region between the first electrode and the second electrode, When the film forming speed is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port of the second electrode, unreacted gas (source gas) that has not been decomposed or generated by being decomposed. Even if a large amount of negative ions, malignant radicals and flakes (fine particles generated by the polymerization reaction of negative ions) are generated, unreacted gas (raw gas) is provided by the gas suction ports provided more than the number of gas supply ports. ), Negative ions, malignant radicals and flakes can be efficiently discharged. Thereby, even if a large amount of source gas is supplied from the gas supply port of the second electrode, unreacted gas (source gas), malignant radicals and The mixing of flakes can be effectively suppressed. As a result, the film formation rate can be increased while effectively suppressing the deterioration of the film quality caused by the mixture of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes.

上記第1の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、プラズマ処理室内のプラズマが発生する領域において交差するように構成されている。このように構成すれば、ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、第1電極と第2電極との間のプラズマが発生する領域において交差しない場合に比べて、第2電極のガス供給口からガス吸引口へのガスの流れがスムーズになると考えられるので、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークのガス吸引口による排出をより効率的に行うことができる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, preferably, a region in which plasma is generated in the plasma processing chamber is such that the supply direction of the gas supplied from the gas supply port and the suction direction of the gas sucked by the gas suction port are It is comprised so that it may intersect. If comprised in this way, the area | region where the plasma between the 1st electrode and the 2nd electrode generate | occur | produces the supply direction of the gas supplied from a gas supply port, and the suction direction of the gas attracted | sucked by a gas suction port. Compared to the case where the gas does not cross in the gas flow, the gas flow from the gas supply port of the second electrode to the gas suction port is considered to be smoother, so that the gas suction of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes Ejection by mouth can be performed more efficiently.

上記第1の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの第1流路の主要部の断面積は、ガス吸引口により吸引されるガスの第2流路の主要部の断面積よりも大きい。このように構成すれば、ガス供給口から大量の原料ガスを供給することができる。また、ガス供給口から供給された原料ガス(未反応ガス)がガス吸引口により排出され過ぎるのを抑制することができるので、第1電極と第2電極との間のプラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これらにより、より多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度をより大きくすることができる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, preferably, the cross-sectional area of the main part of the first flow path of the gas supplied from the gas supply port is the main area of the second flow path of the gas sucked by the gas suction port. It is larger than the cross-sectional area of the part. If comprised in this way, a large amount of source gas can be supplied from a gas supply port. Moreover, since it can suppress that the source gas (unreacted gas) supplied from the gas supply port is discharged | emitted by a gas suction port too much, in the area | region where the plasma between a 1st electrode and a 2nd electrode generate | occur | produces. The residence time of the source gas can be increased. By these, since more film-forming seed | species can be produced | generated, the film-forming speed | rate can be made larger.

この場合、好ましくは、ガス供給口から供給されるガスの第1流路の主要部の断面積は、ガス供給口の近傍に配置された複数のガス吸引口により吸引されるガスの第2流路の主要部の断面積の総和よりも大きい。このように構成すれば、容易に、ガス供給口から供給された原料ガス(未反応ガス)がガス吸引口により排出され過ぎるのを抑制することができる。   In this case, preferably, the cross-sectional area of the main portion of the first flow path of the gas supplied from the gas supply port is the second flow of the gas sucked by the plurality of gas suction ports arranged in the vicinity of the gas supply port. It is larger than the sum of the cross-sectional areas of the main parts of the road. If comprised in this way, it can suppress easily that the source gas (unreacted gas) supplied from the gas supply port is discharged | emitted by a gas suction port too much.

上記第1の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口は、開放端とは反対側から開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面を有しており、ガス吸引口は、ガス供給口の内側面に配置されている。このように構成すれば、ガス供給口の内側面の内側にプラズマを集中して発生させることができるので、プラズマの密度を高くすることができる。このため、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われるので、より多くの成膜種を生成することができる。これにより、成膜速度をより大きくすることができる。この場合、ガス供給口の内側面にガス吸引口を配置することによって、プラズマが発生する領域とガス吸引口との距離を近づけることができるので、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口により効率的に排出することができる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, preferably, the gas supply port has an inner surface shaped so that the opening area increases from the side opposite to the open end toward the open end, and gas suction is performed. The mouth is disposed on the inner surface of the gas supply port. If comprised in this way, since plasma can be concentrated and generated inside the inner surface of a gas supply port, the density of plasma can be made high. For this reason, since the source gas is efficiently decomposed by the high-density plasma, more film formation species can be generated. Thereby, the film-forming speed can be further increased. In this case, by disposing the gas suction port on the inner surface of the gas supply port, the distance between the region where the plasma is generated and the gas suction port can be reduced, so that unreacted gas (raw gas), negative ions, malignant Radicals and flakes can be efficiently discharged through the gas suction port.

上記第1の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、ガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数のガス吸引口が配置されている。このように構成すれば、ガス供給口から供給された原料ガスの流動方向が所定の方向に偏るのを抑制することができるので、所定の領域と、所定の領域以外の領域とにおける成膜種の生成量がばらつくのを抑制することができる。これにより、膜質がばらつくのを抑制することができる。   In the plasma processing apparatus according to the first aspect, preferably, a plurality of gas suction ports are arranged so as to be symmetric with respect to the center point of the gas supply port. With this configuration, it is possible to prevent the flow direction of the source gas supplied from the gas supply port from deviating in a predetermined direction, so that the film formation species in the predetermined region and regions other than the predetermined region It is possible to suppress the variation in the amount of produced. Thereby, it can suppress that film quality varies.

この第2の局面によるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第1電極と、プラズマ処理室内に第1電極と対向するように設置され、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第2電極とを備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、第1電極により基板を保持する工程と、第2電極のガス供給口から原料ガスを供給することにより基板上に成膜種を堆積しながら、第2電極のガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により未反応ガスと、成膜種以外の生成物質とを排出する工程とを備えている。   The plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the second aspect is installed in a plasma processing chamber and is arranged to face the first electrode in the plasma processing chamber and a first electrode capable of holding a substrate. A plasma processing method using a plasma processing apparatus comprising a gas supply port and a second electrode having a larger number of gas suction ports than the number of gas supply ports, wherein the substrate is formed by the first electrode. And holding a source gas from the gas supply port of the second electrode, and depositing film-forming seeds on the substrate, while the number of gas suction ports is larger than the number of gas supply ports of the second electrode. And a step of discharging unreacted gas and generated substances other than the film-forming species.

この第2の局面によるプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法では、上記のように、第2電極のガス供給口から原料ガスを供給することにより基板上に成膜種を堆積しながら、第2電極のガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により未反応ガスと、成膜種以外の生成物質とを排出することによって、第2電極に設けられたガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口により、成膜種以外の生成物質(負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク)をガス吸引口からより多く排出することができる。すなわち、第2電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする際に、分解されなかった未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などが大量に発生したとしても、ガス供給口の数よりも多く設けられたガス吸引口により、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、第2電極のガス供給口から大量の原料ガスを供給したとしても、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   In the plasma processing method using the plasma processing apparatus according to the second aspect, as described above, the source gas is supplied from the gas supply port of the second electrode to deposit the film forming species on the substrate. By discharging unreacted gas and generated substances other than the film-forming species through a larger number of gas suction ports than the number of gas supply ports of the electrode, the number of gas supply ports provided in the second electrode is more than that. A large number of gas suction ports can discharge more product substances (negative ions, malignant radicals and flakes) other than the film-forming species from the gas suction ports. That is, when increasing the deposition rate by supplying a large amount of source gas from the gas supply port of the second electrode, it is generated by decomposition of unreacted gas (source gas) that has not been decomposed or source gas. Even if a large amount of negative ions, malignant radicals and flakes (fine particles produced by the polymerization reaction of negative ions) are generated, unreacted gas (by the gas suction ports provided more than the number of gas supply ports) Source gas), malignant radicals and flakes can be efficiently discharged. Thereby, even if a large amount of source gas is supplied from the gas supply port of the second electrode, unreacted gas (source gas), malignant radicals and The mixing of flakes can be effectively suppressed. As a result, the film formation rate can be increased while effectively suppressing the deterioration of the film quality caused by the mixture of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。図2は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図であり、図3は、図2の100−100線に沿った断面図である。図4は、図2に示した下部電極のガス流路の断面図である。まず、図1〜図4を参照して、第1実施形態によるプラズマ処理装置1の構成について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 2 is a plan view showing a lower electrode of the plasma processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line 100-100 in FIG. 4 is a cross-sectional view of the gas flow path of the lower electrode shown in FIG. First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the plasma processing apparatus 1 by 1st Embodiment is demonstrated.

第1実施形態によるプラズマ処理装置1は、図1に示すように、真空チャンバ2内に、上部電極3と下部電極4とが互いに対向するように設置された平行平板型構造を有する。そして、第1実施形態によるプラズマ処理装置1では、上部電極3と下部電極4との間の領域1aが、プラズマが発生する領域となる。また、上部電極3と下部電極4との間の領域1aには、実質的に均一にプラズマが発生する。なお、真空チャンバ2は、本発明の「プラズマ処理室」の一例である。また、上部電極3および下部電極4は、それぞれ、本発明の「第1電極」および「第2電極」の一例である。   As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment has a parallel plate structure in which an upper electrode 3 and a lower electrode 4 are installed in a vacuum chamber 2 so as to face each other. In the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment, the region 1a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4 is a region where plasma is generated. In addition, plasma is generated substantially uniformly in the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4. The vacuum chamber 2 is an example of the “plasma processing chamber” in the present invention. The upper electrode 3 and the lower electrode 4 are examples of the “first electrode” and the “second electrode” in the present invention, respectively.

上部電極3は、下部電極4と対向する側に基板10を保持することが可能なように構成されている。また、上部電極3は、基板10を所定の温度に保持するための加熱冷却機構部(図示せず)を含んでいる。   The upper electrode 3 is configured to be able to hold the substrate 10 on the side facing the lower electrode 4. The upper electrode 3 includes a heating / cooling mechanism (not shown) for maintaining the substrate 10 at a predetermined temperature.

ここで、第1実施形態では、下部電極4は、原料ガスを真空チャンバ2内に供給しながら、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図2に示すように、下部電極4の上部電極3(図1参照)と対向する側に、原料ガスを供給するための複数のガス供給口14と、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出するための複数のガス吸引口24aおよび24bとが設けられている。複数のガス供給口14は、平面的に見て、三角格子状に配列されている。   Here, in the first embodiment, the lower electrode 4 is supplied with raw material gas into the vacuum chamber 2, while the unreacted gas (raw material gas), negative ions generated when the raw material gas is decomposed, or malignant. It is configured such that radicals and flakes (fine particles generated by a negative ion polymerization reaction) can be discharged. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of gas supply ports 14 for supplying a raw material gas to the side of the lower electrode 4 facing the upper electrode 3 (see FIG. 1) and an unreacted gas (raw material) Gas) and a plurality of gas suction ports 24a and 24b for discharging negative ions, malignant radicals, flakes and the like generated by the decomposition of the raw material gas. The plurality of gas supply ports 14 are arranged in a triangular lattice shape in plan view.

また、第1実施形態では、ガス供給口14の開放端に対応する領域に、ガス供給口14から供給されるガスの供給方向を変化させるための蓋部14bが設けられている。この蓋部14bは、円錐形状に形成されているとともに、その円錐の頂点が下方に向くように配置されている。また、図2に示すように、蓋部14bは、ガス供給口14の中心に配置されているとともに、4つの支柱14cにより保持されている。図3に示したような蓋部14bをガス供給口14の中心に設けた場合、ガス供給流路の主要部14dを下部電極4の表面に対して垂直方向に流れる原料ガスの流動方向は、円錐形状の蓋部14bの側面に沿った供給方向A1およびA2(図3参照)に変化される。すなわち、ガス供給口14から真空チャンバ2(図1参照)内に供給される原料ガスは、円錐形状の蓋部14bの側面に沿った供給方向A1およびA2(図3参照)に供給される。   In the first embodiment, a lid 14 b for changing the supply direction of the gas supplied from the gas supply port 14 is provided in a region corresponding to the open end of the gas supply port 14. The lid portion 14b is formed in a conical shape and is arranged so that the apex of the cone faces downward. As shown in FIG. 2, the lid portion 14 b is disposed at the center of the gas supply port 14 and is held by four columns 14 c. When the lid portion 14b as shown in FIG. 3 is provided at the center of the gas supply port 14, the flow direction of the source gas flowing in the direction perpendicular to the surface of the lower electrode 4 through the main portion 14d of the gas supply flow path is It is changed to supply directions A1 and A2 (see FIG. 3) along the side surface of the conical lid portion 14b. That is, the source gas supplied from the gas supply port 14 into the vacuum chamber 2 (see FIG. 1) is supplied in supply directions A1 and A2 (see FIG. 3) along the side surface of the conical lid portion 14b.

また、第1実施形態では、図3に示すように、ガス吸引口24aは、ガス供給口14の傾斜した内側面14aに配置されているとともに、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部24cに接続されている。また、ガス吸引口24bについても、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部24cに接続されている。このため、ガス吸引口24aおよび24bにより吸引されるガスの吸引方向B1およびB2(図3参照)と、ガス供給口14から供給されるガスの供給方向A1およびA2(図3参照)とが、上部電極3と下部電極4との間のプラズマが発生する領域1a(図1および図3参照)において交差される。また、図2に示すように、ガス吸引口24aは、1つのガス供給口14に対して4つずつ設けられているとともに、ガス吸引口24bは、隣接するガス供給口14間に1つずつ設けられている。すなわち、第1実施形態では、ガス吸引口24aおよび24bを含むガス吸引口の数が、ガス供給口14の数よりも多くなるように構成されている。また、ガス吸引口24aおよび24bは、それぞれ、ガス供給口14の中心点50に対して対称になるように配置されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 3, the gas suction port 24 a is disposed on the inclined inner surface 14 a of the gas supply port 14, and gas is sucked through a channel inclined at a predetermined angle. It is connected to the main part 24c of the flow path. The gas suction port 24b is also connected to the main portion 24c of the gas suction channel via a channel inclined at a predetermined angle. Therefore, the suction directions B1 and B2 (see FIG. 3) of the gas sucked by the gas suction ports 24a and 24b and the supply directions A1 and A2 (see FIG. 3) of the gas supplied from the gas supply port 14 are Crossing occurs in a region 1 a (see FIGS. 1 and 3) where plasma is generated between the upper electrode 3 and the lower electrode 4. In addition, as shown in FIG. 2, four gas suction ports 24 a are provided for each gas supply port 14, and one gas suction port 24 b is provided between adjacent gas supply ports 14. Is provided. That is, in the first embodiment, the number of gas suction ports including the gas suction ports 24 a and 24 b is configured to be larger than the number of gas supply ports 14. Further, the gas suction ports 24 a and 24 b are arranged so as to be symmetric with respect to the center point 50 of the gas supply port 14.

また、第1実施形態では、図4に示すように、ガス供給流路の主要部14dの断面積が、ガス吸引流路の主要部24cの断面積よりも大きくなるように構成されている。さらに、第1実施形態では、所定のガス供給口14(図3参照)に接続されるガス供給流路の主要部14dの断面積が、所定のガス供給口14に対応する4つのガス吸引口24a(図3参照)および4つのガス吸引口24b(図3参照)に接続される4つのガス吸引流路の主要部24cの断面積の総和よりも大きくなるように構成されている。なお、ガス供給流路の主要部14dの直径は、約2.5mmであり、ガス供給流路の主要部14dの断面積は、約4.9mmである。また、ガス吸引流路の主要部24cの直径は、約1mmであり、ガス吸引流路の主要部24cの断面積は、約0.79mmである。また、所定のガス供給口14に対応する4つのガス吸引口24aに接続されるガス吸引流路の主要部24cの断面積の総和は、約3.16mm(<約4.9mm)である。なお、ガス供給流路の主要部14dは、本発明の「第1流路の主要部」の一例であり、ガス吸引流路の主要部24cは、本発明の「第2流路の主要部」の一例である。 Moreover, in 1st Embodiment, as shown in FIG. 4, it is comprised so that the cross-sectional area of the main part 14d of a gas supply flow path may become larger than the cross-sectional area of the main part 24c of a gas suction flow path. Furthermore, in the first embodiment, the cross-sectional area of the main portion 14d of the gas supply flow path connected to the predetermined gas supply port 14 (see FIG. 3) has four gas suction ports corresponding to the predetermined gas supply port 14. 24a (see FIG. 3) and four gas suction ports 24b (see FIG. 3) are configured to be larger than the sum of the cross-sectional areas of the main portions 24c of the four gas suction channels. The diameter of the main portion 14d of the gas supply flow path is about 2.5 mm, and the cross-sectional area of the main portion 14d of the gas supply flow path is about 4.9 mm 2 . The diameter of the main portion 24c of the gas suction channel is about 1 mm, and the cross-sectional area of the main portion 24c of the gas suction channel is about 0.79 mm 2 . The sum of the cross-sectional areas of the main portions 24c of the gas suction flow paths connected to the four gas suction ports 24a corresponding to the predetermined gas supply ports 14 is about 3.16 mm 2 (<about 4.9 mm 2 ). is there. The main part 14d of the gas supply channel is an example of the “main part of the first channel” of the present invention, and the main part 24c of the gas suction channel is the “main part of the second channel” of the present invention. Is an example.

また、図1に示すように、真空チャンバ2は、排気口2aを有するとともに、その排気口2aは、排気流量調整バルブ5を介して真空排気設備6に接続されている。また、下部電極4のガス供給口14は、原料ガス供給源7に接続されている。また、下部電極4のガス吸引口24aおよび24bは、排気流量調整バルブ8を介して真空排気設備6に接続されている。   As shown in FIG. 1, the vacuum chamber 2 has an exhaust port 2 a, and the exhaust port 2 a is connected to a vacuum exhaust system 6 through an exhaust flow rate adjustment valve 5. The gas supply port 14 of the lower electrode 4 is connected to the source gas supply source 7. The gas suction ports 24 a and 24 b of the lower electrode 4 are connected to the vacuum exhaust equipment 6 via the exhaust flow rate adjusting valve 8.

第1実施形態では、上記のように、ガス供給口14と、ガス供給口14の数よりも多くの数のガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)とを有する下部電極4を、基板10を保持することが可能な上部電極3と対向するように配置することによって、下部電極4に設けられたガス供給口14の数よりも多くの数のガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口24aおよび24bからより多く排出することができる。すなわち、下部電極4のガス供給口14から原料ガスを供給するとともに、その原料ガスを上部電極3と下部電極4との間の領域1aに発生するプラズマにより分解して成膜種を生成する際に、下部電極4のガス供給口14から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、分解されなかった未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などが大量に発生したとしても、ガス供給口14の数よりも多く設けられたガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。これにより、下部電極4のガス供給口14から大量の原料ガスを供給したとしても、基板10上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを有効に抑制することができる。その結果、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   In the first embodiment, as described above, the lower electrode 4 having the gas supply ports 14 and a larger number of gas suction ports (gas suction ports 24a and 24b) than the number of the gas supply ports 14 is provided on the substrate 10. The gas suction ports (gas suction ports 24 a and 24 b) more in number than the number of gas supply ports 14 provided in the lower electrode 4. Thus, more unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be discharged from the gas suction ports 24a and 24b. That is, when the source gas is supplied from the gas supply port 14 of the lower electrode 4 and the source gas is decomposed by the plasma generated in the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4, the film formation seed is generated. In addition, when the film forming speed is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 14 of the lower electrode 4, unreacted gas (source gas) that has not been decomposed or source gas is decomposed. Even if a large amount of negative ions, malignant radicals and flakes (fine particles generated by the polymerization reaction of negative ions) are generated, gas suction ports (gas suction ports) provided more than the number of gas supply ports 14 By 24a and 24b), unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be efficiently discharged. As a result, even if a large amount of source gas is supplied from the gas supply port 14 of the lower electrode 4, an unreacted gas (source gas), malignant, is formed on the film formed by depositing the film-forming species on the substrate 10. It is possible to effectively suppress the mixing of radicals and flakes. As a result, the film formation rate can be increased while effectively suppressing the deterioration of the film quality caused by the mixture of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes.

また、第1実施形態では、ガス吸引口24aおよび24bにより吸引されるガスの吸引方向B1およびB2と、ガス供給口14から供給されるガスの供給方向A1およびA2とを、プラズマが発生する領域1aにおいて交差するように構成することによって、ガス供給口14から供給されるガスの供給方向A1およびA2と、ガス吸引口24aおよび24bにより吸引されるガスの吸引方向B1およびB2とが、上部電極3と下部電極4との間のプラズマが発生する領域1aにおいて交差しない場合に比べて、ガス供給口14からガス吸引口24aおよび24bへのガスの流れがスムーズになるので、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークのガス吸引口24aおよび24bによる排出をより効率的に行うことができる。   In the first embodiment, the region in which plasma is generated is divided into the suction directions B1 and B2 of the gas sucked by the gas suction ports 24a and 24b and the supply directions A1 and A2 of the gas supplied from the gas supply port 14. By being configured to intersect at 1a, the supply directions A1 and A2 of the gas supplied from the gas supply port 14 and the suction directions B1 and B2 of the gas sucked by the gas suction ports 24a and 24b are the upper electrode. Since the gas flow from the gas supply port 14 to the gas suction ports 24a and 24b becomes smoother than in the case where the region 1a where the plasma is generated between the lower electrode 4 and the lower electrode 4 does not intersect, unreacted gas (raw material) Gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be discharged more efficiently through the gas suction ports 24a and 24b. That.

また、第1実施形態では、所定のガス供給口14に接続されるガス供給流路の主要部14dの断面積(4.9mm)を、所定のガス供給口14に対応する4つのガス吸引口24aおよび4つのガス吸引口24bに接続される4つのガス吸引流路の主要部24cの断面積の総和(3.16mm)よりも大きくすることによって、ガス供給口14から供給された原料ガス(未反応ガス)がガス吸引口24aにより排出され過ぎるのを抑制することができるので、上部電極3と下部電極4との間のプラズマが発生する領域1aにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、より多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度をより大きくすることができる。 In the first embodiment, the cross-sectional area (4.9 mm 2 ) of the main portion 14 d of the gas supply flow path connected to the predetermined gas supply port 14 is set to four gas suctions corresponding to the predetermined gas supply port 14. The raw material supplied from the gas supply port 14 by making it larger than the sum total (3.16 mm 2 ) of the cross-sectional areas of the main portions 24c of the four gas suction channels connected to the port 24a and the four gas suction ports 24b. Since the gas (unreacted gas) can be prevented from being exhausted excessively by the gas suction port 24a, the residence time of the source gas in the region 1a where the plasma between the upper electrode 3 and the lower electrode 4 is generated is lengthened. be able to. Thereby, since more film-forming seed | species can be produced | generated, the film-forming speed | rate can be made larger.

また、第1実施形態では、ガス吸引口24aおよび24bを、それぞれ、ガス供給口14の中心点50に対して対称になるように配置することによって、ガス供給口14から供給された原料ガスの流動方向が所定の方向に偏るのを抑制することができるので、所定の領域と、所定の領域以外の領域とにおける成膜種の排出量がばらつくのを抑制することができる。これにより、膜質がばらつくのを抑制することができる。   In the first embodiment, the gas suction ports 24 a and 24 b are arranged so as to be symmetrical with respect to the center point 50 of the gas supply port 14, so that the source gas supplied from the gas supply port 14 Since it is possible to suppress the flow direction from being biased in a predetermined direction, it is possible to suppress variation in the discharge amount of the film forming species in the predetermined region and regions other than the predetermined region. Thereby, it can suppress that film quality varies.

次に、図1および図3を参照して、第1実施形態によるプラズマ処理装置1により基板10上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。   Next, a plasma processing method when a predetermined film is formed on the substrate 10 by the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図1に示すように、プラズマ処理装置1の上部電極3の下部電極4と対向する側に、基板10を設置した後、真空チャンバ2の排気口2aに接続された真空排気設備6により真空チャンバ2内を真空排気する。   First, as shown in FIG. 1, after the substrate 10 is installed on the side of the upper electrode 3 of the plasma processing apparatus 1 facing the lower electrode 4, the vacuum exhaust equipment 6 connected to the exhaust port 2 a of the vacuum chamber 2 is used. The inside of the vacuum chamber 2 is evacuated.

次に、上部電極3と下部電極4との間の領域1aに、原料ガス供給源7に接続された下部電極4のガス供給口14から原料ガスを供給する。この際、第1実施形態では、図3に示すように、ガス供給口14から供給される原料ガスは、円錐形状の蓋部14bの側面に沿った供給方向A1およびA2に供給される。そして、下部電極4に高周波電力を供給することにより、上部電極3と下部電極4との間の領域1aにプラズマを発生させる。これにより、原料ガスがプラズマにより分解されて成膜種が生成される。このとき、上部電極3と下部電極4との間の領域1aには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、負イオンの重合反応により生成される微粒子(フレーク)も存在する。   Next, the source gas is supplied to the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4 from the gas supply port 14 of the lower electrode 4 connected to the source gas supply source 7. At this time, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the source gas supplied from the gas supply port 14 is supplied in the supply directions A1 and A2 along the side surface of the conical lid portion 14b. Then, plasma is generated in the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4 by supplying high-frequency power to the lower electrode 4. As a result, the source gas is decomposed by the plasma, and a film formation seed is generated. At this time, in the region 1a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4, an unreacted gas (raw material gas) that is not decomposed by plasma and a negative gas generated by the decomposition of the raw material gas by the plasma, in addition to the film forming species. There are ions and malignant radicals. There are also fine particles (flakes) produced by a negative ion polymerization reaction.

この際、第1実施形態では、下部電極4において、ガス供給口14により原料ガスを供給しながら、ガス供給口14の数よりも多くの数のガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを、供給方向A1およびA2と交差する吸引方向B1およびB2に吸引する。これにより、第1実施形態では、ガス供給口14から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口24aおよび24bにより効率的に排出することができる。したがって、ガス供給口14から大量の原料ガスを供給したとしても、基板10(図1参照)上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができるので、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   At this time, in the first embodiment, in the lower electrode 4, while supplying the source gas through the gas supply port 14, more gas suction ports (gas suction ports 24 a and 24 b) than the number of the gas supply ports 14 are used. Then, unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes are sucked in suction directions B1 and B2 intersecting supply directions A1 and A2. Thereby, in the first embodiment, when the film forming speed is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 14, a large amount of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals, flakes, and the like. Even if it occurs, unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be efficiently discharged through the gas suction ports 24a and 24b. Therefore, even if a large amount of source gas is supplied from the gas supply port 14, an unreacted gas (source gas), malignant material is formed on the film formed by depositing the film-forming species on the substrate 10 (see FIG. 1). Since mixing of radicals and flakes can be suppressed, the film formation rate can be increased while suppressing deterioration in film quality.

なお、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、真空チャンバ2の排気口2aからも排出される。   Note that unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals, and flakes are also discharged from the exhaust port 2 a of the vacuum chamber 2.

この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板10上に堆積することによって、基板10上に所定の膜(図示せず)が形成される。   Thereafter, a film formation species generated by the decomposition of the source gas by plasma is deposited on the substrate 10, whereby a predetermined film (not shown) is formed on the substrate 10.

次に、上記第1実施形態の成膜速度および膜質に関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に実施例1による微結晶系Si膜を形成するとともに、その実施例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された実施例1による微結晶系Si膜の暗導電率とを測定した。なお、実施例1に対する比較例として、ガス供給口のみを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に比較例1による微結晶系Si膜を形成するとともに、その比較例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率とを測定した。   Next, an experiment conducted for confirming the effects on the film forming speed and film quality of the first embodiment will be described. In this confirmation experiment, a microcrystalline Si according to Example 1 was formed on a substrate using a plasma processing apparatus including a lower electrode having a gas supply port and a number of gas suction ports larger than the number of gas supply ports. In addition to forming the film, the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 1 and the dark conductivity of the formed microcrystalline Si film according to Example 1 were measured. As a comparative example with respect to Example 1, a microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is formed on a substrate using a plasma processing apparatus provided with a lower electrode having only a gas supply port. The deposition rate when forming the microcrystalline Si film and the dark conductivity of the formed microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 were measured.

ここで、暗導電率が高い微結晶系Si膜は、微結晶系Si膜の結晶粒界や結晶欠陥を介して流れる電流が多くなると考えられる。たとえば、暗導電率の高い微結晶系Si膜を太陽電池などの半導体デバイスに用いた場合には、微結晶系Si膜でのリーク電流が増加すると考えられる。すなわち、低い暗導電率を有する微結晶系Si膜の方が、高い暗導電率を有する微結晶系Si膜よりも膜質が良好であると言える。   Here, it is considered that a microcrystalline Si film having a high dark conductivity has a larger current flowing through crystal grain boundaries and crystal defects of the microcrystalline Si film. For example, when a microcrystalline Si film having a high dark conductivity is used for a semiconductor device such as a solar cell, it is considered that the leakage current in the microcrystalline Si film increases. That is, it can be said that the microcrystalline Si film having a low dark conductivity has better film quality than the microcrystalline Si film having a high dark conductivity.

(実施例1)
この実施例1では、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1を用いて、基板10としてのガラス基板上に、微結晶系Si膜を形成した。なお、ガス供給流路の主要部14d(図4参照)の断面積は、4.9mmに設定した。また、所定のガス供給口14に対応する4つのガス吸引口24aおよび4つのガス吸引口24bに接続されるガス吸引流路の主要部24c(図4参照)の断面積の総和は、3.16mmに設定した。実施例1による微結晶系Si膜の形成条件を以下の表1に示す。
Example 1
In Example 1, a microcrystalline Si film was formed on a glass substrate as the substrate 10 using the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG. The cross-sectional area of the main portion 14d (see FIG. 4) of the gas supply channel was set to 4.9 mm 2 . The sum of the cross-sectional areas of the main portions 24c (see FIG. 4) of the gas suction flow paths connected to the four gas suction ports 24a and the four gas suction ports 24b corresponding to the predetermined gas supply port 14 is 3. It was set to 16 mm 2 . The conditions for forming the microcrystalline Si film according to Example 1 are shown in Table 1 below.

Figure 2006237093
上記表1を参照して、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、200℃、133Paおよび100Wに設定した。また、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際の原料ガス流量を、SiHガス:20sccmおよびHガス:400sccmに設定した。
Figure 2006237093
Referring to Table 1 above, when forming the microcrystalline Si film according to Example 1, the substrate temperature, reaction pressure, and high frequency power were set to 200 ° C., 133 Pa, and 100 W, respectively. The raw material gas flow rates when forming the microcrystalline Si film according to Example 1 were set to SiH 4 gas: 20 sccm and H 2 gas: 400 sccm.

なお、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際には、実施例1と比較例1との原料ガスの供給量および反応圧力を同じ値にするために、図1に示したプラズマ処理装置1の排気流量調整バルブ5および8を調整することにより、真空チャンバ2の排気口2aによる排気と、下部電極4のガス吸引口24aおよび24bによる排気とのバランスを調整した。   When the microcrystalline Si film according to Example 1 is formed, the plasma treatment shown in FIG. 1 is performed in order to make the supply amount of the source gas and the reaction pressure in Example 1 and Comparative Example 1 the same value. By adjusting the exhaust flow rate adjusting valves 5 and 8 of the apparatus 1, the balance between the exhaust through the exhaust port 2a of the vacuum chamber 2 and the exhaust through the gas suction ports 24a and 24b of the lower electrode 4 was adjusted.

(比較例1)
この比較例1では、図11に示したプラズマ処理装置101を用いて、基板110としてのガラス基板上に、微結晶系Si膜を形成した。なお、プラズマ処理装置101の下部電極104としては、図5および図6に示すような下部電極104を用いた。具体的には、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いた下部電極104には、図5に示すように、複数のガス供給口114が設けられている。また、複数のガス供給口114は、三角格子状に配列されている。また、図6に示すように、ガス供給口114に接続されるガス供給流路の主要部114aは、下部電極104の表面に対して垂直方向に延びるように形成されている。また、ガス供給流路の主要部114aは、1mmの直径を有するとともに、0.79mmの断面積を有するように作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a microcrystalline Si film was formed on a glass substrate as the substrate 110 using the plasma processing apparatus 101 shown in FIG. Note that the lower electrode 104 shown in FIGS. 5 and 6 was used as the lower electrode 104 of the plasma processing apparatus 101. Specifically, the lower electrode 104 used for forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is provided with a plurality of gas supply ports 114 as shown in FIG. The plurality of gas supply ports 114 are arranged in a triangular lattice shape. Further, as shown in FIG. 6, the main part 114 a of the gas supply channel connected to the gas supply port 114 is formed to extend in a direction perpendicular to the surface of the lower electrode 104. Further, the main part 114a of the gas supply channel was manufactured to have a diameter of 1 mm and a cross-sectional area of 0.79 mm 2 .

図11に示したプラズマ処理装置101を用いてガラス基板上に比較例1による微結晶系Si膜を形成した際の形成条件を以下の表2に示す。   Table 2 below shows the formation conditions when a microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is formed on a glass substrate using the plasma processing apparatus 101 shown in FIG.

Figure 2006237093
上記表2を参照して、比較例1による微結晶系Si膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、200℃、133Paおよび100Wに設定した。また、比較例1による微結晶系Si膜を形成する際の原料ガス流量を、SiHガス:20sccmおよびHガス:400sccmに設定した。なお、比較例1による微結晶系Si膜の形成条件は、上記実施例1による微結晶系Si膜の形成条件と同じである。
Figure 2006237093
Referring to Table 2 above, when forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1, the substrate temperature, reaction pressure, and high frequency power were set to 200 ° C., 133 Pa, and 100 W, respectively. The raw material gas flow rates when forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 were set to SiH 4 gas: 20 sccm and H 2 gas: 400 sccm. The formation conditions of the microcrystalline Si film in Comparative Example 1 are the same as the formation conditions of the microcrystalline Si film in Example 1.

そして、上記した条件下で微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された微結晶系Si膜の暗導電率とを、実施例1および比較例1の各々について測定した。なお、実施例1および比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率は、微結晶系Si膜上に、2つのアルミニウム電極(5mm×1cm)を1mmの間隔を隔てて配置するとともに、2つのアルミニウム電極間に流れる電流に基づいて算出した。この結果を以下の表3に示す。   And the film-forming speed | rate at the time of forming a microcrystal Si film | membrane on the above-mentioned conditions and the dark conductivity of the formed microcrystal Si film | membrane were measured about each of Example 1 and Comparative Example 1. FIG. The dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Example 1 and Comparative Example 1 is as follows. On the microcrystalline Si film, two aluminum electrodes (5 mm × 1 cm) are arranged with an interval of 1 mm. Calculation was based on the current flowing between the two aluminum electrodes. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2006237093
上記表3を参照して、ガス供給口14に接続されるガス供給流路の主要部14dの断面積が4.9mmであるプラズマ処理装置1を用いた実施例1の成膜速度は、ガス供給口104に接続されるガス供給流路の主要部104aの断面積が0.79mmであるプラズマ処理装置101を用いた比較例1の成膜速度よりも大きくなることが判明した。具体的には、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.45nm/sであり、比較例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.30nm/sであった。これは、実施例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置1(ガス供給流路の主要部14dの断面積:4.9mm)では、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置101(ガス供給流路の主要部104aの断面積:0.79mm)に比べて、プラズマが発生する領域1aへの原料ガスの供給量が多くなったことにより、プラズマにより分解されて生成された成膜種が多くなったためであると考えられる。
Figure 2006237093
With reference to Table 3 above, the film formation speed of Example 1 using the plasma processing apparatus 1 in which the cross-sectional area of the main part 14d of the gas supply flow path connected to the gas supply port 14 is 4.9 mm 2 is It has been found that the film forming speed of the comparative example 1 using the plasma processing apparatus 101 in which the cross-sectional area of the main part 104a of the gas supply flow path connected to the gas supply port 104 is 0.79 mm 2 is larger. Specifically, the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 1 is 0.45 nm / s, and the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is 0.30 nm / s. This is because the plasma processing apparatus 1 (cross-sectional area of the main portion 14d of the gas supply flow path: 4.9 mm 2 ) used for forming the microcrystalline Si film according to Example 1 is the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1. Compared with the plasma processing apparatus 101 (cross-sectional area of the main part 104a of the gas supply flow path: 0.79 mm 2 ) used for forming the plasma, the supply amount of the source gas to the region 1a where the plasma is generated is increased. This is probably because the number of film formation species generated by being decomposed by plasma increased.

また、上記表3を参照して、ガス供給口14と、ガス供給口14の数よりも多くの数のガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)とを有する下部電極4を備えたプラズマ処理装置1を用いて形成した実施例1による微結晶系Si膜の暗導電率は、ガス供給口114のみを有する下部電極104を備えたプラズマ処理装置101を用いて形成した比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率よりも低くなることが判明した。具体的には、実施例1による微結晶系Si膜の暗導電率は、3.5×10−5S/cmであり、比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率は、6.8×10−5S/cmであった。これは、実施例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置1では、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置101に比べて、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカル(SiHなど)およびフレークなどの排出が下部電極4のガス吸引口24aおよび24bにより効率的に行われたことにより、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが微結晶系Si膜中に混入するのが抑制されたためであると考えられる。 In addition, referring to Table 3 above, plasma processing including a lower electrode 4 having a gas supply port 14 and a larger number of gas suction ports (gas suction ports 24 a and 24 b) than the number of gas supply ports 14. The dark conductivity of the microcrystalline Si film formed in Example 1 using the apparatus 1 is the same as that in Comparative Example 1 formed using the plasma processing apparatus 101 including the lower electrode 104 having only the gas supply port 114. It has been found that it is lower than the dark conductivity of the Si-based film. Specifically, the dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Example 1 is 3.5 × 10 −5 S / cm, and the dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is 6. It was 8 × 10 −5 S / cm. This is because the plasma processing apparatus 1 used for forming the microcrystalline Si film according to Example 1 has an unreacted gas (raw material) as compared with the plasma processing apparatus 101 used for forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1. Gas), negative ions, malignant radicals (such as SiH 2 ), and flakes are efficiently discharged through the gas suction ports 24 a and 24 b of the lower electrode 4, so that unreacted gas (source gas), malignant radicals and This is probably because the flakes are suppressed from being mixed into the microcrystalline Si film.

ここで、プラズマ処理装置を用いて微結晶系Si膜を形成する場合には、SiHガスに対するHガスの流量比(水素希釈率)をある程度高くする必要がある。このように、水素希釈率を高く設定した形成条件で微結晶系Si膜を形成すると、微結晶系Si膜を構成するSi原子が含まれるSiHガスの分圧が低くなるので、微結晶系Si膜の成膜速度が小さくなる。したがって、微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度を大きくするためには、高周波電力の供給量を増加させる必要がある。このように高周波電力の供給量を増加させた場合には、プラズマにより分解されて生成された負イオンが気相重合することにより、数nmから数μmの微粒子(フレーク)が生成されることがある。そして、上記したフレークが生成されると、そのフレークが基板上に付着することにより、基板上に形成される微結晶系Si膜にフレークが混入するので、微結晶系Si膜の膜質が低下するという不都合がある。このことから、プラズマ処理装置を用いて微結晶系Si膜を形成する場合において、成膜速度を大きくし、かつ、膜質を向上させるためには、上記第1実施形態のように、負イオンおよびフレークなどの排出が効率的に行われることが好ましいと言える。 Here, when a microcrystalline Si film is formed using a plasma processing apparatus, it is necessary to increase the flow rate ratio (hydrogen dilution ratio) of H 2 gas to SiH 4 gas to some extent. As described above, when the microcrystalline Si film is formed under the formation conditions in which the hydrogen dilution rate is set high, the partial pressure of the SiH 4 gas containing Si atoms constituting the microcrystalline Si film is reduced. The deposition rate of the Si film is reduced. Therefore, in order to increase the deposition rate when forming the microcrystalline Si film, it is necessary to increase the supply amount of high-frequency power. When the supply amount of high-frequency power is increased in this way, fine ions (flakes) of several nanometers to several micrometers can be produced by gas phase polymerization of negative ions generated by decomposition by plasma. is there. When the flakes described above are generated, the flakes adhere to the substrate, so that the flakes are mixed into the microcrystalline Si film formed on the substrate, so that the film quality of the microcrystalline Si film is deteriorated. There is an inconvenience. From this, when forming a microcrystalline Si film using a plasma processing apparatus, in order to increase the deposition rate and improve the film quality, as in the first embodiment, negative ions and It can be said that it is preferable to discharge flakes and the like efficiently.

これらの結果から、ガス供給口14と、ガス供給口14の数よりも多くの数のガス吸引口(ガス吸引口24aおよび24b)とを有する下部電極4を備えた第1実施形態によるプラズマ処理装置1では、下部電極4のガス供給口14から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくしたとしても、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出がガス吸引口24aおよび24bにより効率的に行われるので、基板上に形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができることを確認することができた。   From these results, the plasma processing according to the first embodiment provided with the lower electrode 4 having the gas supply ports 14 and more gas suction ports (gas suction ports 24a and 24b) than the number of the gas supply ports 14. In the apparatus 1, even if the film forming rate is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 14 of the lower electrode 4, the discharge of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes is a gas. Since it is efficiently performed by the suction ports 24a and 24b, it is possible to confirm that unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes can be suppressed from being mixed into the film formed on the substrate. It was.

(第2実施形態)
図7は、本発明の第2実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。図8は、図7に示した第2実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図であり、図9は、図8の300−300線に沿った断面図である。図7〜図9を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、プラズマ密度を高くすることが可能なプラズマ処理装置について説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 7 is a schematic view illustrating a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view showing a lower electrode of the plasma processing apparatus according to the second embodiment shown in FIG. 7, and FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line 300-300 in FIG. With reference to FIGS. 7 to 9, in the second embodiment, a plasma processing apparatus capable of increasing the plasma density will be described, unlike the first embodiment.

すなわち、この第2実施形態によるプラズマ処理装置41では、図7に示すように、真空チャンバ2内に、上部電極3と対向するように、下部電極44が設置されている。なお、下部電極44は、本発明の「第2電極」の一例である。   That is, in the plasma processing apparatus 41 according to the second embodiment, the lower electrode 44 is installed in the vacuum chamber 2 so as to face the upper electrode 3 as shown in FIG. The lower electrode 44 is an example of the “second electrode” in the present invention.

ここで、第2実施形態では、下部電極44は、原料ガスを真空チャンバ2内に供給しながら、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図8に示すように、下部電極44の上部電極3(図7参照)と対向する側に、原料ガスを供給するための複数のガス供給口54と、未反応ガス(原料ガスや、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出するための複数のガス吸引口64とが設けられている。   Here, in the second embodiment, the lower electrode 44 is not reactive gas (raw material gas) or negative ions generated when the raw material gas is decomposed while supplying the raw material gas into the vacuum chamber 2. It is configured such that radicals and flakes (fine particles generated by a negative ion polymerization reaction) can be discharged. Specifically, as shown in FIG. 8, on the side of the lower electrode 44 facing the upper electrode 3 (see FIG. 7), a plurality of gas supply ports 54 for supplying a source gas and unreacted gas (raw material) A plurality of gas suction ports 64 are provided for discharging gas, negative ions, malignant radicals, flakes, and the like generated when the raw material gas is decomposed.

また、第2実施形態では、ガス供給口54は、図9に示すように、開放端とは反対側から開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面54aを有する。図9に示したような内側面54aを有するガス供給口54を設けた場合、上部電極3と下部電極44との間の領域41a(図7参照)に加えて、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bもプラズマが発生する領域となる。そして、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bに発生するプラズマの密度は、上部電極3と下部電極44との間の領域41aに発生するプラズマの密度よりも高くなる。また、ガス供給口54は、下部電極44の表面に対して垂直方向に延びるガス供給流路の主要部54bに接続されている。これにより、ガス供給口54から供給される原料ガスは、下部電極44の表面に対して垂直方向(供給方向C(図9参照))に供給される。また、複数のガス供給口54は、図8に示すように、平面的に見て、三角格子状に配列されている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the gas supply port 54 has an inner side surface 54a shaped so that the opening area increases from the side opposite to the open end toward the open end. When the gas supply port 54 having the inner side surface 54a as shown in FIG. 9 is provided, in addition to the region 41a (see FIG. 7) between the upper electrode 3 and the lower electrode 44, the inner side surface of the gas supply port 54 The region 41b inside 54a is also a region where plasma is generated. The density of plasma generated in the region 41 b inside the inner side surface 54 a of the gas supply port 54 is higher than the density of plasma generated in the region 41 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 44. The gas supply port 54 is connected to a main portion 54 b of the gas supply channel that extends in a direction perpendicular to the surface of the lower electrode 44. As a result, the source gas supplied from the gas supply port 54 is supplied in the direction perpendicular to the surface of the lower electrode 44 (supply direction C (see FIG. 9)). Further, as shown in FIG. 8, the plurality of gas supply ports 54 are arranged in a triangular lattice shape in plan view.

また、第2実施形態では、図9に示すように、ガス吸引口64は、ガス供給口54の傾斜した内側面54aに配置されているとともに、所定の角度傾斜した流路を介してガス吸引流路の主要部64aに接続されている。このため、ガス吸引口64により吸引されるガスの吸引方向D1およびD2と、ガス供給口54から供給されるガスの供給方向Cとが、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域(プラズマが発生する領域)41bにおいて交差される。また、図8に示すように、ガス吸引口64は、1つのガス供給口54に対して4つずつ設けられている。すなわち、第2実施形態では、ガス吸引口64の数が、ガス供給口54の数よりも多くなるように構成されている。また、ガス吸引口64は、ガス供給口54の中心点60に対して対称になるように配置されている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 9, the gas suction port 64 is disposed on the inclined inner surface 54 a of the gas supply port 54, and gas suction is performed via a channel inclined at a predetermined angle. It is connected to the main part 64a of the flow path. For this reason, the suction directions D1 and D2 of the gas sucked by the gas suction port 64 and the supply direction C of the gas supplied from the gas supply port 54 are regions (plasma) inside the inner side surface 54a of the gas supply port 54. In a region 41b). As shown in FIG. 8, four gas suction ports 64 are provided for each gas supply port 54. That is, in the second embodiment, the number of gas suction ports 64 is configured to be larger than the number of gas supply ports 54. Further, the gas suction port 64 is disposed so as to be symmetric with respect to the center point 60 of the gas supply port 54.

また、第2実施形態では、図8および図9に示すように、ガス供給流路の主要部54bの断面積が、ガス吸引流路の主要部64aの断面積よりも大きくなるように構成されている。さらに、第2実施形態では、所定のガス供給口54に接続されるガス供給流路の主要部54bの断面積が、所定のガス供給口54に対応する4つのガス吸引口64に接続されるガス吸引流路の主要部64aの断面積の総和よりも大きくなるように構成されている。なお、ガス供給流路の主要部54bの直径は、約2.5mmであり、ガス供給流路の主要部54bの断面積は、約4.9mmである。また、ガス吸引流路の主要部64aの直径は、約1mmであり、ガス吸引流路の主要部64aの断面積は、約0.79mmである。また、所定のガス供給口54に対応する4つのガス吸引口64に接続されるガス吸引流路の主要部64aの断面積の総和は、約3.16mm(<約4.9mm)である。なお、ガス供給流路の主要部54bは、本発明の「第1流路の主要部」の一例であり、ガス吸引流路の主要部64aは、本発明の「第2流路の主要部」の一例である。 Further, in the second embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the cross-sectional area of the main part 54 b of the gas supply flow path is configured to be larger than the cross-sectional area of the main part 64 a of the gas suction flow path. ing. Furthermore, in the second embodiment, the cross-sectional area of the main portion 54 b of the gas supply flow path connected to the predetermined gas supply port 54 is connected to the four gas suction ports 64 corresponding to the predetermined gas supply port 54. The gas suction channel is configured to be larger than the sum of the cross-sectional areas of the main part 64a. In addition, the diameter of the main part 54b of the gas supply channel is about 2.5 mm, and the cross-sectional area of the main part 54b of the gas supply channel is about 4.9 mm 2 . The diameter of the main portion 64a of the gas suction channel is about 1 mm, and the cross-sectional area of the main portion 64a of the gas suction channel is about 0.79 mm 2 . The sum of the cross-sectional areas of the main portions 64a of the gas suction flow paths connected to the four gas suction ports 64 corresponding to the predetermined gas supply ports 54 is about 3.16 mm 2 (<about 4.9 mm 2 ). is there. The main part 54b of the gas supply channel is an example of the “main part of the first channel” in the present invention, and the main part 64a of the gas suction channel is the “main part of the second channel” of the present invention. Is an example.

なお、第2実施形態のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。   In addition, the other structure of 2nd Embodiment is the same as that of the said 1st Embodiment.

第2実施形態では、上記のように、ガス供給口54と、ガス供給口54の数よりも多くの数のガス吸引口64とを有する下部電極44を、基板10を保持することが可能な上部電極3と対向するように配置することによって、上記第1実施形態と同様、下部電極44に設けられたガス供給口54の数よりも多くの数のガス吸引口64により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口64からより多く排出することができる。すなわち、下部電極44のガス供給口54から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、ガス供給口54の数よりも多く設けられたガス吸引口64により、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを効率的に排出することができる。その結果、上記第1実施形態と同様、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入することに起因する膜質の低下を有効に抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   In the second embodiment, as described above, the substrate 10 can be held by the lower electrode 44 having the gas supply ports 54 and the gas suction ports 64 having a larger number than the number of the gas supply ports 54. By disposing the upper electrode 3 so as to face the upper electrode 3, as in the first embodiment, an unreacted gas (by the number of gas suction ports 64 larger than the number of gas supply ports 54 provided in the lower electrode 44). Source gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be discharged from the gas suction port 64 more. That is, when the film forming rate is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 54 of the lower electrode 44, a large amount of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes are generated. However, unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be efficiently discharged by the gas suction ports 64 provided more than the number of the gas supply ports 54. As a result, as in the first embodiment, the film formation rate can be increased while effectively suppressing the deterioration of the film quality caused by the mixture of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes.

また、第2実施形態では、ガス供給口54の傾斜した内側面54aの内側の領域41bにプラズマが集中して発生するように構成することによって、プラズマの密度(ガス供給口54の傾斜した内側面54aの内側の領域41bに発生するプラズマの密度)を上記第1実施形態よりも高くすることができる。このため、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われるので、より多くの成膜種を生成することができる。これにより、成膜速度を上記第1実施形態よりも大きくすることができる。この場合、ガス供給口54の傾斜した内側面54aにガス吸引口64を配置することによって、プラズマが発生する領域41bとガス吸引口64との距離を近づけることができるので、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口64によってより効率的に排出することができる。   Further, in the second embodiment, the plasma density (inside the inclined gas supply port 54 is formed by concentrating and generating the plasma in the region 41b inside the inclined inner side surface 54a of the gas supply port 54. The density of plasma generated in the region 41b inside the side surface 54a can be made higher than that in the first embodiment. For this reason, since the source gas is efficiently decomposed by the high-density plasma, more film formation species can be generated. Thereby, the film-forming speed can be made larger than that in the first embodiment. In this case, by disposing the gas suction port 64 on the inclined inner side surface 54a of the gas supply port 54, the distance between the region 41b where the plasma is generated and the gas suction port 64 can be reduced. Gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be discharged more efficiently by the gas suction port 64.

なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。   The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.

次に、図7および図9を参照して、第2実施形態によるプラズマ処理装置41により基板10上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。   Next, a plasma processing method when a predetermined film is formed on the substrate 10 by the plasma processing apparatus 41 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、図7に示すように、プラズマ処理装置41の上部電極3の下部電極44と対向する側に、基板10を設置した後、真空チャンバ2の排気口2aに接続された真空排気設備6により真空チャンバ2内を真空排気する。この後、図7および図9に示すように、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bおよび上部電極3と下部電極44との間の領域41aに、原料ガス供給源7に接続された下部電極44のガス供給口54から供給方向Cに原料ガスを供給する。   First, as shown in FIG. 7, after the substrate 10 is installed on the side of the upper electrode 3 of the plasma processing apparatus 41 facing the lower electrode 44, the vacuum exhaust equipment 6 connected to the exhaust port 2 a of the vacuum chamber 2 is used. The inside of the vacuum chamber 2 is evacuated. Thereafter, as shown in FIGS. 7 and 9, the region 41 b inside the inner surface 54 a of the gas supply port 54 and the region 41 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 44 are connected to the source gas supply source 7. The source gas is supplied in the supply direction C from the gas supply port 54 of the lower electrode 44.

次に、第2実施形態では、下部電極44に高周波電力を供給することにより、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bと、上部電極3と下部電極44との間の領域41aとにプラズマを発生させる。この際、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bにプラズマが集中して発生するので、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bに発生するプラズマの密度は、上部電極3と下部電極44との間の領域41aに発生するプラズマの密度よりも高くなる。これにより、第2実施形態では、高密度のプラズマにより原料ガスの分解が効率的に行われる。したがって、第2実施形態では、上記第1実施形態よりも多くの成膜種を生成することができるので、成膜速度を上記第1実施形態よりも大きくすることができる。このとき、ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bおよび上部電極3と下部電極44との間の領域41aには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、負イオンの重合反応により生成される微粒子(フレーク)も存在する。   Next, in the second embodiment, by supplying high-frequency power to the lower electrode 44, a region 41 b inside the inner surface 54 a of the gas supply port 54, and a region 41 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 44, To generate plasma. At this time, since plasma is concentrated and generated in the region 41 b inside the inner side surface 54 a of the gas supply port 54, the density of the plasma generated in the region 41 b inside the inner side surface 54 a of the gas supply port 54 is determined by the upper electrode 3. It becomes higher than the density of the plasma generated in the region 41a between the upper electrode 44 and the lower electrode 44. Thereby, in 2nd Embodiment, decomposition | disassembly of source gas is efficiently performed with a high-density plasma. Therefore, in the second embodiment, more film formation species can be generated than in the first embodiment, so that the film formation speed can be made larger than that in the first embodiment. At this time, in the region 41b inside the inner side surface 54a of the gas supply port 54 and the region 41a between the upper electrode 3 and the lower electrode 44, an unreacted gas (raw material gas) that is not decomposed by plasma other than the film forming species. In addition, there are negative ions and malignant radicals that are generated when the source gas is decomposed by plasma. There are also fine particles (flakes) produced by a negative ion polymerization reaction.

この際、第2実施形態では、下部電極44において、ガス供給口54により原料ガスを供給しながら、ガス供給口54の数よりも多くの数のガス吸引口64により、吸引方向D1およびD2に、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを吸引する。これにより、第2実施形態では、ガス供給口54から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくする場合に、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどが大量に発生したとしても、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークをガス吸引口64により効率的に排出することができる。したがって、ガス供給口54から大量の原料ガスを供給したとしても、基板10(図7参照)上に成膜種が堆積されることにより形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができるので、膜質の低下を抑制しながら、成膜速度を大きくすることができる。   At this time, in the second embodiment, in the lower electrode 44, while supplying the source gas through the gas supply port 54, the number of gas suction ports 64 is larger than the number of the gas supply ports 54 in the suction directions D1 and D2. Inhaling unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes. Thereby, in the second embodiment, when the film forming speed is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 54, a large amount of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals, flakes, and the like are generated. Even if it occurs, unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes can be efficiently discharged through the gas suction port 64. Therefore, even if a large amount of source gas is supplied from the gas supply port 54, an unreacted gas (source gas), malignant, is formed on the film formed by depositing the film-forming species on the substrate 10 (see FIG. 7). Since mixing of radicals and flakes can be suppressed, the film formation rate can be increased while suppressing deterioration in film quality.

この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板10上に堆積することによって、基板10上に所定の膜(図示せず)が形成される。   Thereafter, a film formation species generated by the decomposition of the source gas by plasma is deposited on the substrate 10, whereby a predetermined film (not shown) is formed on the substrate 10.

次に、上記第2実施形態の成膜速度および膜質に関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、ガス供給口と、ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する下部電極を備えたプラズマ処理装置を用いて、基板上に実施例2による微結晶系Si膜を形成するとともに、その実施例2による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された実施例2による微結晶系Si膜の暗導電率とを測定した。なお、実施例2に対する比較例として、上記した比較例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率とを測定した結果を用いた。   Next, an experiment conducted for confirming the effects relating to the film forming speed and film quality of the second embodiment will be described. In this confirmation experiment, a microcrystalline Si according to Example 2 was formed on a substrate using a plasma processing apparatus including a lower electrode having a gas supply port and a number of gas suction ports larger than the number of gas supply ports. While forming the film, the film formation rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 2 and the dark conductivity of the formed microcrystalline Si film according to Example 2 were measured. As a comparative example with respect to Example 2, the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 described above and the dark conductivity of the microcrystalline Si film formed according to Comparative Example 1 were measured. The results were used.

(実施例2)
この実施例2では、図7に示した第2実施形態によるプラズマ処理装置41を用いて、基板10としてのガラス基板上に、微結晶系Si膜を形成した。なお、ガス供給流路の主要部54b(図8および図9参照)の断面積は、約4.9mmに設定した。また、所定のガス供給口54に対応する4つのガス吸引口64に接続されるガス吸引流路の主要部64a(図8および図9参照)の断面積の総和は、約3.16mmに設定した。実施例2による微結晶系Si膜の形成条件を以下の表4に示す。
(Example 2)
In Example 2, a microcrystalline Si film was formed on a glass substrate as the substrate 10 by using the plasma processing apparatus 41 according to the second embodiment shown in FIG. The cross-sectional area of the main portion 54b (see FIGS. 8 and 9) of the gas supply channel was set to about 4.9 mm 2 . In addition, the sum of the cross-sectional areas of the main portions 64a (see FIGS. 8 and 9) of the gas suction flow paths connected to the four gas suction ports 64 corresponding to the predetermined gas supply ports 54 is about 3.16 mm 2 . Set. The conditions for forming the microcrystalline Si film according to Example 2 are shown in Table 4 below.

Figure 2006237093
上記表4を参照して、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際には、基板温度、反応圧力および高周波電力を、それぞれ、200℃、133Paおよび100Wに設定した。また、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際の原料ガス流量を、SiHガス:20sccmおよびHガス:400sccmに設定した。なお、実施例2による微結晶系Si膜の形成条件は、上記実施例1および比較例1による微結晶系Si膜の形成条件と同じである。
Figure 2006237093
Referring to Table 4 above, when forming the microcrystalline Si film according to Example 2, the substrate temperature, reaction pressure, and high-frequency power were set to 200 ° C., 133 Pa, and 100 W, respectively. The raw material gas flow rates when forming the microcrystalline Si film according to Example 2 were set to SiH 4 gas: 20 sccm and H 2 gas: 400 sccm. The formation conditions of the microcrystalline Si film according to Example 2 are the same as the formation conditions of the microcrystalline Si film according to Example 1 and Comparative Example 1.

なお、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際には、実施例2と比較例1との原料ガスの供給量および反応圧力を同じ値にするために、図7に示したプラズマ処理装置41の排気流量調整バルブ5および8を調整することにより、真空チャンバ2の排気口2aによる排気と、下部電極44のガス吸引口64による排気とのバランスを調整した。   When the microcrystalline Si film according to Example 2 is formed, the plasma treatment shown in FIG. 7 is performed in order to make the supply amount of the source gas and the reaction pressure in Example 2 and Comparative Example 1 the same value. By adjusting the exhaust flow rate adjusting valves 5 and 8 of the apparatus 41, the balance between the exhaust through the exhaust port 2a of the vacuum chamber 2 and the exhaust through the gas suction port 64 of the lower electrode 44 was adjusted.

そして、上記した条件下で微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度と、形成された微結晶系Si膜の暗導電率とを測定した。なお、微結晶系Si膜の暗導電率は、上記実施例1と同様の方法を用いて算出した。この結果を以下の表5に示す。   And the film-forming speed | rate at the time of forming a microcrystalline Si film | membrane on the above-mentioned conditions and the dark conductivity of the formed microcrystalline Si film | membrane were measured. The dark conductivity of the microcrystalline Si film was calculated using the same method as in Example 1 above. The results are shown in Table 5 below.

Figure 2006237093
上記表5を参照して、ガス供給口54に接続されるガス供給流路の主要部54aの断面積が4.9mmであるプラズマ処理装置41を用いた実施例2の成膜速度は、ガス供給口104に接続されるガス供給流路の主要部104aの断面積が0.79mmであるプラズマ処理装置101を用いた比較例1の成膜速度よりも大きくなることが判明した。具体的には、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.55nm/sであり、比較例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.30nm/sであった。これは、実施例2による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置41(ガス供給流路の主要部54aの断面積:4.9mm)では、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置101(ガス供給流路の主要部104aの断面積:0.79mm)に比べて、プラズマが発生する領域41aおよび41bへの原料ガスの供給量が多くなったことにより、プラズマにより分解されて生成される成膜種が多くなったためであると考えられる。
Figure 2006237093
With reference to Table 5 above, the film formation speed of Example 2 using the plasma processing apparatus 41 in which the cross-sectional area of the main part 54a of the gas supply flow path connected to the gas supply port 54 is 4.9 mm 2 is It has been found that the film forming speed of the comparative example 1 using the plasma processing apparatus 101 in which the cross-sectional area of the main part 104a of the gas supply flow path connected to the gas supply port 104 is 0.79 mm 2 is larger. Specifically, the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 2 is 0.55 nm / s, and the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is 0.30 nm / s. This is because the plasma processing apparatus 41 used for forming the microcrystalline Si film according to Example 2 (the cross-sectional area of the main part 54a of the gas supply channel: 4.9 mm 2 ) uses the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1. Compared with the plasma processing apparatus 101 (cross-sectional area of the main part 104a of the gas supply flow path: 0.79 mm 2 ) used for forming the gas, the amount of the source gas supplied to the regions 41a and 41b where the plasma is generated is increased. This is probably because the number of film formation species generated by being decomposed by plasma increases.

また、上記表3および表5を参照して、下部電極44のガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bにプラズマが集中して発生するように構成したプラズマ処理装置41を用いた実施例2では、上部電極3と下部電極4との間の領域1aに実質的に均一にプラズマが発生するように構成したプラズマ処理装置1を用いた実施例1よりも、成膜速度が大きくなることが判明した。具体的には、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.55nm/sであり、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際の成膜速度は、0.45nm/sであった。これは、実施例2による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置41では、実施例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置1に比べて、プラズマの密度(ガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bに発生したプラズマの密度)が高くなったために、プラズマにより分解されて生成される成膜種が多くなったためであると考えられる。   In addition, referring to Table 3 and Table 5 above, implementation using a plasma processing apparatus 41 configured such that plasma is concentrated and generated in a region 41b inside the inner side surface 54a of the gas supply port 54 of the lower electrode 44. In Example 2, the deposition rate is higher than that in Example 1 using the plasma processing apparatus 1 configured to generate plasma substantially uniformly in the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4. It has been found. Specifically, the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 2 is 0.55 nm / s, and the deposition rate when forming the microcrystalline Si film according to Example 1 is 0.45 nm / s. This is because the plasma processing apparatus 41 used for forming the microcrystalline Si film according to the second embodiment has a higher plasma density (gas) than the plasma processing apparatus 1 used for forming the microcrystalline Si film according to the first embodiment. This is probably because the density of plasma generated in the inner region 41b of the inner side surface 54a of the supply port 54 has increased, and the number of film formation species generated by being decomposed by the plasma has increased.

また、上記表5を参照して、ガス供給口54と、ガス供給口54の数よりも多くの数のガス吸引口64とを有する下部電極44を備えたプラズマ処理装置41を用いて形成した実施例2による微結晶系Si膜の暗導電率は、ガス供給口114のみを有する下部電極104を備えたプラズマ処理装置101を用いて形成した比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率よりも低くなることが判明した。具体的には、実施例2による微結晶系Si膜の暗導電率は、4.3×10−5S/cmであり、比較例1による微結晶系Si膜の暗導電率は、6.8×10−5S/cmであった。これは、実施例2による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置41では、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いたプラズマ処理装置101に比べて、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカル(SiHなど)およびフレークなどの排出が下部電極44のガス吸引口64により効率的に行われたことにより、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが微結晶系Si膜中に混入するのが抑制されたためであると考えられる。 In addition, referring to Table 5, the plasma processing apparatus 41 including the lower electrode 44 having the gas supply ports 54 and the gas suction ports 64 having a larger number than the number of the gas supply ports 54 is used. The dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Example 2 is equal to the dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 formed using the plasma processing apparatus 101 including the lower electrode 104 having only the gas supply port 114. Turned out to be lower. Specifically, the dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Example 2 is 4.3 × 10 −5 S / cm, and the dark conductivity of the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 is 6. It was 8 × 10 −5 S / cm. This is because the plasma processing apparatus 41 used for forming the microcrystalline Si film according to Example 2 has an unreacted gas (raw material) as compared with the plasma processing apparatus 101 used for forming the microcrystalline Si film according to Comparative Example 1. Gas), negative ions, malignant radicals (such as SiH 2 ), and flakes are efficiently discharged through the gas suction port 64 of the lower electrode 44, so that unreacted gas (source gas), malignant radicals and flakes are removed. It is thought that this is because mixing into the microcrystalline Si film was suppressed.

これらの結果から、ガス供給口54と、ガス供給口54の数よりも多くの数のガス吸引口64とを有する下部電極44を備えた第2実施形態によるプラズマ処理装置41では、上記第1実施形態と同様、下部電極44のガス供給口54から大量の原料ガスを供給することにより成膜速度を大きくしたとしても、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出がガス吸引口64により効率的に行われるので、基板上に形成される膜に、未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークが混入するのを抑制することができることを確認することができた。   From these results, in the plasma processing apparatus 41 according to the second embodiment including the lower electrode 44 having the gas supply ports 54 and the number of gas suction ports 64 larger than the number of the gas supply ports 54, Similar to the embodiment, even if the film formation rate is increased by supplying a large amount of source gas from the gas supply port 54 of the lower electrode 44, unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes are discharged. Since it is efficiently performed by the gas suction port 64, it was confirmed that it was possible to suppress the mixing of unreacted gas (raw material gas), malignant radicals and flakes into the film formed on the substrate. .

なお、上記表3および表5を参照して、下部電極44のガス供給口54の内側面54aの内側の領域41bにプラズマが集中して発生するように構成したプラズマ処理装置41を用いた実施例2(暗導電率:4.3×10−5S/cm)では、上部電極3と下部電極4との間の領域1aに実質的に均一にプラズマが発生するように構成したプラズマ処理装置1を用いた実施例1(暗導電率:3.5×10−5S/cm)よりも、微結晶系Si膜の暗導電率が高くなることが判明した。これは、実施例2では、プラズマが集中して発生した領域41bにおいてより多くの原料ガスが分解されたことにより成膜種の生成量がばらついたので、膜質が不均一になったためであると考えられる。 In addition, with reference to Table 3 and Table 5 above, implementation using a plasma processing apparatus 41 configured to generate plasma in a concentrated manner in a region 41b inside the inner side surface 54a of the gas supply port 54 of the lower electrode 44 is performed. In Example 2 (dark conductivity: 4.3 × 10 −5 S / cm), a plasma processing apparatus configured to generate plasma substantially uniformly in the region 1 a between the upper electrode 3 and the lower electrode 4. It was found that the dark conductivity of the microcrystalline Si film was higher than that in Example 1 using 1 (dark conductivity: 3.5 × 10 −5 S / cm). This is because in Example 2, since the amount of film formation species varied due to the decomposition of more source gas in the region 41b where the plasma was concentrated, the film quality became non-uniform. Conceivable.

なお、今回開示された実施形態および実施例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態および実施例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。   The embodiments and examples disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments and examples but by the scope of claims for patent, and includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.

たとえば、上記第1実施形態および実施例1では、複数のガス供給口(ガス供給流路の主要部)を、平面的に見て、三角格子状に配列するとともに、そのガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数のガス吸引口(ガス吸引流路の主要部)を配置したが、本発明はこれに限らず、複数のガス供給口(ガス供給流路の主要部)を、三角格子状に配列しなくてもよい。たとえば、図10に示すように、複数のガス供給口(ガス供給流路の主要部)71をマトリクス状(行列状)に複数配置するとともに、ガス供給口(ガス供給流路の主要部)71の中心点70に対して対称になるように、複数のガス吸引口(ガス吸引流路の主要部)72を配置してもよい。   For example, in the first embodiment and Example 1, the plurality of gas supply ports (main portions of the gas supply flow path) are arranged in a triangular lattice shape when seen in a plan view, and the center point of the gas supply ports However, the present invention is not limited to this, and a plurality of gas supply ports (main parts of the gas supply flow path) are arranged. May not be arranged in a triangular lattice pattern. For example, as shown in FIG. 10, a plurality of gas supply ports (main parts of the gas supply flow path) 71 are arranged in a matrix (matrix), and the gas supply ports (main parts of the gas supply flow path) 71 are arranged. A plurality of gas suction ports (main portions of the gas suction flow path) 72 may be arranged so as to be symmetric with respect to the center point 70 of the gas.

本発明の第1実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。It is the top view which showed the lower electrode of the plasma processing apparatus by 1st Embodiment shown in FIG. 図2の100−100線に沿った断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 100-100 in FIG. 2. 図2に示した下部電極のガス流路の断面図である。It is sectional drawing of the gas flow path of the lower electrode shown in FIG. 比較例1による微結晶系Si膜を形成する際に用いたプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。6 is a plan view showing a lower electrode of a plasma processing apparatus used when forming a microcrystalline Si film according to Comparative Example 1. FIG. 図5の200−200線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 200-200 line | wire of FIG. 本発明の第2実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。It is the schematic which showed the plasma processing apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 図7に示した第2実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。It is the top view which showed the lower electrode of the plasma processing apparatus by 2nd Embodiment shown in FIG. 図8の300−300線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the 300-300 line | wire of FIG. 第1実施形態の変形例によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。It is the top view which showed the lower electrode of the plasma processing apparatus by the modification of 1st Embodiment. 従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。It is the schematic which showed the conventional parallel plate type plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1a、41a、41b 領域
2 真空チャンバ(プラズマ処理室)
3 上部電極(第1電極)
4、44 下部電極(第2電極)
10 基板
14、54 ガス供給口
14d、54b ガス供給流路の主要部(第1流路の主要部)
24a、24b、64 ガス吸引口
24c、64a ガス吸引流路の主要部(第2流路の主要部)
54a 内側面
1a, 41a, 41b Region 2 Vacuum chamber (plasma processing chamber)
3 Upper electrode (first electrode)
4, 44 Lower electrode (second electrode)
10 Substrate
14, 54 Gas supply port 14d, 54b Main part of gas supply channel (main part of first channel)
24a, 24b, 64 Gas suction port 24c, 64a Main part of gas suction channel (main part of second channel)
54a inner surface

Claims (7)

プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第1電極と、
前記プラズマ処理室内に前記第1電極と対向するように設置され、ガス供給口と、前記ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第2電極とを備えた、プラズマ処理装置。
A first electrode installed in the plasma processing chamber and capable of holding a substrate;
A plasma processing comprising: a second electrode having a gas supply port and a number of gas suction ports larger than the number of the gas supply ports, which is installed in the plasma processing chamber so as to face the first electrode. apparatus.
前記ガス供給口から供給されるガスの供給方向と、前記ガス吸引口により吸引されるガスの吸引方向とが、前記プラズマ処理室内のプラズマが発生する領域において交差するように構成されている、請求項1に記載のプラズマ処理装置。   The supply direction of the gas supplied from the gas supply port and the suction direction of the gas sucked by the gas suction port are configured to intersect each other in a region where plasma is generated in the plasma processing chamber. Item 2. The plasma processing apparatus according to Item 1. 前記ガス供給口から供給されるガスの第1流路の主要部の断面積は、前記ガス吸引口により吸引されるガスの第2流路の主要部の断面積よりも大きい、請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。   The cross-sectional area of the main part of the first flow path of the gas supplied from the gas supply port is larger than the cross-sectional area of the main part of the second flow path of the gas sucked by the gas suction port. 2. The plasma processing apparatus according to 2. 前記ガス供給口から供給されるガスの前記第1流路の主要部の断面積は、前記ガス供給口の近傍に配置された複数の前記ガス吸引口により吸引されるガスの前記第2流路の主要部の断面積の総和よりも大きい、請求項3に記載のプラズマ処理装置。   The cross-sectional area of the main part of the first flow path of the gas supplied from the gas supply port is the second flow path of the gas sucked by the plurality of gas suction ports arranged in the vicinity of the gas supply port The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is larger than a sum of cross-sectional areas of main parts. 前記ガス供給口は、開放端とは反対側から前記開放端に向かって開口面積が大きくなるような形状の内側面を有しており、
前記ガス吸引口は、前記ガス供給口の内側面に配置されている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
The gas supply port has an inner surface shaped so that the opening area increases from the side opposite to the open end toward the open end,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas suction port is disposed on an inner surface of the gas supply port.
前記ガス供給口の中心点に対して対称になるように、複数の前記ガス吸引口が配置されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the gas suction ports are arranged so as to be symmetric with respect to a center point of the gas supply port. プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第1電極と、前記プラズマ処理室内に前記第1電極と対向するように設置され、ガス供給口と、前記ガス供給口の数よりも多くの数のガス吸引口とを有する第2電極とを備えたプラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、
前記第1電極により基板を保持する工程と、
前記第2電極の前記ガス供給口から原料ガスを供給することにより前記基板上に成膜種を堆積しながら、前記第2電極の前記ガス供給口の数よりも多くの数の前記ガス吸引口により未反応ガスと、前記成膜種以外の生成物質とを排出する工程とを備えた、プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法。
A first electrode installed in the plasma processing chamber and capable of holding a substrate; and installed in the plasma processing chamber so as to face the first electrode; and more than a gas supply port and the number of the gas supply ports A plasma processing method using a plasma processing apparatus including a second electrode having a large number of gas suction ports,
Holding the substrate by the first electrode;
While depositing film-forming species on the substrate by supplying a source gas from the gas supply port of the second electrode, a larger number of the gas suction ports than the number of the gas supply ports of the second electrode A plasma processing method using a plasma processing apparatus, comprising: a step of discharging unreacted gas and a generated substance other than the film-forming species.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192799A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Toray Ind Inc Plasma cvd device and method of manufacturing silicon-based thin film
JP2018011032A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社東芝 Flow path structure and treatment device
WO2021157374A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-12 東京エレクトロン株式会社 Shower head and substrate processing device
JP2021520642A (en) * 2018-04-08 2021-08-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Shower head in which gas supply part and removal part are arranged alternately, and how to use it

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02184022A (en) * 1989-01-11 1990-07-18 Koujiyundo Kagaku Kenkyusho:Kk Cvd electrode
JPH08186079A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Nissan Motor Co Ltd Surface treatment device for substrate
JP2000012471A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Plasma cvd system, and solar cells and plasma cvd method manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02184022A (en) * 1989-01-11 1990-07-18 Koujiyundo Kagaku Kenkyusho:Kk Cvd electrode
JPH08186079A (en) * 1994-12-28 1996-07-16 Nissan Motor Co Ltd Surface treatment device for substrate
JP2000012471A (en) * 1998-06-25 2000-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Plasma cvd system, and solar cells and plasma cvd method manufacturing the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010192799A (en) * 2009-02-20 2010-09-02 Toray Ind Inc Plasma cvd device and method of manufacturing silicon-based thin film
JP2018011032A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社東芝 Flow path structure and treatment device
WO2018012267A1 (en) * 2016-07-15 2018-01-18 株式会社東芝 Flow path structure and treatment device
JP2021520642A (en) * 2018-04-08 2021-08-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Shower head in which gas supply part and removal part are arranged alternately, and how to use it
TWI810272B (en) * 2018-04-08 2023-08-01 美商應用材料股份有限公司 Gas distribution module with interlaced gas feed and removal and methods of use
WO2021157374A1 (en) * 2020-02-07 2021-08-12 東京エレクトロン株式会社 Shower head and substrate processing device
JP7434973B2 (en) 2020-02-07 2024-02-21 東京エレクトロン株式会社 Shower head and substrate processing equipment

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