JP2006324387A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はプラズマプロセス装置に関する。詳細には、表示装置に使用される薄膜トランジスタ(TFT)基板等を製造する装置等に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus. Specifically, the present invention relates to an apparatus for manufacturing a thin film transistor (TFT) substrate used for a display device.
従来、プラズマを利用して半導体膜等を成膜する方法としてプラズマ励起化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition、以下、プラズマCVD法と略称する。)が知られている。プラズマCVD法により被処理基板に成膜を行うためのプラズマプロセス装置としては平行平板型の装置が挙げられる。以下、図13、図14を参照しながら従来の平行平板型のプラズマプロセス装置について説明する。 Conventionally, a plasma-excited chemical vapor deposition method (hereinafter abbreviated as a plasma CVD method) is known as a method for forming a semiconductor film or the like using plasma. An example of a plasma process apparatus for forming a film on a substrate to be processed by plasma CVD is a parallel plate type apparatus. Hereinafter, a conventional parallel plate type plasma processing apparatus will be described with reference to FIGS.
図13は従来の平行平板型のプラズマプロセス装置100の要部を示す概略斜視図である。
FIG. 13 is a schematic perspective view showing a main part of a conventional parallel plate type
図14は成膜時における平行平板型のプラズマプロセス装置100を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a parallel plate type
平行平板型のプラズマプロセス装置100は、真空容器である処理室105と、処理室105の内部に平行に配置されたカソード電極102a(放電電極)及びアノード電極102bとを備えている。
The parallel plate type
カソード電極102aは処理室105内に設けられた電極支持部122の上に固定支持されている。アノード電極102bはカソード電極102aの上方に設けられている。カソード電極102aには、プラズマ111を発生させるための電圧を印加する電源回路101が接続されている。電源回路101としては、通常周波数が例えば13.56MHzの高周波の電気的エネルギー等が一般に使用される。一方、アノード電極102bは電気的に接地されている。
The
アノード電極102bの下面には、処理対象であるシリコンやガラス等の被処理基板104が装着されている。カソード電極102aには、複数のガス導入孔106が形成されている。ガス供給部113から供給された材料ガスはガス導入孔106を経由してカソード電極102aとアノード電極102bとの間の空間へ供給される。また、処理室105には、真空ポンプ110が接続されている。
A
電源回路101によりカソード電極102aに所定の電圧が印加されると、両電極102a,102bの間に電界が発生する。発生した電界の絶縁破壊現象によりグロー放電現象であるプラズマ111が生じる。カソード電極102aの近傍において、比較的大きい電界が形成される部分を、カソードシース部と呼ぶ。カソードシース部や、その近傍では、プラズマ111中の電子が加速され、ガス供給部113から供給された材料ガスの解離を促してラジカルが生成される。ラジカルは、図14において矢印Rで示すように、接地電位のアノード電極102bに装着された被処理基板104へ向かって拡散し、被処理基板104の表面に堆積することによって成膜が行われる。
When a predetermined voltage is applied to the
成膜時において、処理室105の内部は真空ポンプ110により減圧されている。また、アノード電極102bの近傍部分にも、ある程度の大きさの電界が形成される。その近傍部分をアノードシース部と呼ぶ。
During film formation, the inside of the
例えば、被処理基板104の表面にアモルファスシリコン(a−Si)を成膜する場合には、材料ガスとしてSiH4ガスを用いることができる。そして、グロー放電プラズマにより、SiH3ラジカル等のSiを含むラジカルを生成される。その生成したラジカルにより被処理基板104の上にアモルファスシリコン薄膜が形成される。 For example, when amorphous silicon (a-Si) is formed on the surface of the substrate to be processed 104, SiH 4 gas can be used as a material gas. Then, radicals containing Si such as SiH 3 radicals are generated by glow discharge plasma. An amorphous silicon thin film is formed on the substrate to be processed 104 by the generated radicals.
このように、平行平板型のプラズマプロセス装置は、簡便性や操作性に優れているため、集積回路、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び太陽電池等の種々の電子デバイスの製造に好適に用いられている。例えば、アクティブ駆動型の液晶ディスプレイの製造工程では、スイッチング素子である薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)が、プラズマプロセス装置を用いて形成される。TFTでは、アモルファスシリコン薄膜や窒化シリコン等により構成される半導体膜が特に重要な役割を果たす。このため、高品位なTFTを実現するためには、半導体膜を高精度に形成することが不可欠である。 As described above, the parallel plate type plasma process apparatus is excellent in simplicity and operability, and thus is preferably used for manufacturing various electronic devices such as integrated circuits, liquid crystal displays, organic electroluminescence elements, and solar cells. It has been. For example, in a manufacturing process of an active drive type liquid crystal display, a thin film transistor (TFT) which is a switching element is formed using a plasma process apparatus. In the TFT, a semiconductor film composed of an amorphous silicon thin film, silicon nitride, or the like plays a particularly important role. For this reason, in order to realize a high-quality TFT, it is indispensable to form a semiconductor film with high accuracy.
例えば有機エレクトロルミネッセンス素子を作製するためには、有機薄膜を成膜した後、大気に曝される表面を保護する保護膜として、透明絶縁膜を高精度に形成することが必要である。 For example, in order to manufacture an organic electroluminescence element, it is necessary to form a transparent insulating film with high accuracy as a protective film for protecting a surface exposed to the atmosphere after forming an organic thin film.
同様に、太陽電池を作製するためには、太陽電池層を成膜した後に、大気に曝される表面を保護する保護膜を、高品質に成膜することが重要である。 Similarly, in order to produce a solar cell, it is important to form a high-quality protective film that protects the surface exposed to the atmosphere after the solar cell layer is formed.
しかしながら、平行平板型のプラズマプロセス装置100では、被処理基板104が接地電極(アノード電極)102b上に設けられているため、被処理基板104表面に電界のアノードシース部が常に形成されることとなる。このアノードシース部では、プラズマ中のイオンが加速されるため、被処理基板104の成膜表面にイオン衝撃(イオンダメージ)が加わる。従って、従来の平行平板型のプラズマプロセス装置100では上記半導体膜等を十分に高品位に製造することが困難であるという問題がある。
However, in the parallel plate type
そこで、例えば特許文献1、2には、放電プラズマを生成するための複数のアノード電極及びカソード電極が、被処理基板に対向する位置で交互に並べて配設された複合電極型のプラズマプロセス装置が提案されている。この複合電極型のプラズマプロセス装置では、被処理基板がアノード電極と分離して設けられているため、プラズマ中のイオンは、被処理基板の表面へ向かって加速されない。その結果、成膜表面に対するアノード電極へのイオン衝撃の影響(イオンダメージ)が抑制されるため、平行平板型プラズマプロセス装置に比べて、高品質な薄膜形成が可能となる。
例えばTFTの絶縁膜等に用いられるチッ化シリコン薄膜等を成膜する際には、被処理基板にイオンが到達するようにすることが好ましい。被処理基板にイオンを到達させることによってイオンアシスト効果が得られるので、高品位な薄膜を成膜することができるからである。しかしながら、上述のように、従来の複合電極型のプラズマプロセス装置では、被処理基板の表面へのイオンの到達が抑制される。このため、イオンアシスト効果は得られず、高品位な絶縁膜等を成膜することが困難であるという問題がある。 For example, when a silicon nitride thin film or the like used for an insulating film of a TFT is formed, it is preferable that ions reach the substrate to be processed. This is because an ion assist effect can be obtained by allowing ions to reach the substrate to be processed, so that a high-quality thin film can be formed. However, as described above, in the conventional composite electrode type plasma processing apparatus, the arrival of ions to the surface of the substrate to be processed is suppressed. For this reason, the ion assist effect cannot be obtained, and there is a problem that it is difficult to form a high-quality insulating film or the like.
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な種類の薄膜を高品位に製造することが可能なプラズマプロセス装置を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to realize a plasma process apparatus capable of manufacturing various types of thin films with high quality.
本発明に係るプラズマプロセス装置は被処理基板にプラズマ処理を施すための装置である。本発明に係るプラズマプロセス装置は被処理基板が装入される処理室と、処理室内にガスを供給するガス供給部と、処理室内のガスの圧力を調整するガス圧調整部と、処理室内に装入された被処理基板に対向するように設けられたプラズマ放電発生部とを有する。 The plasma processing apparatus according to the present invention is an apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed. A plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a substrate to be processed is loaded, a gas supply unit that supplies gas into the processing chamber, a gas pressure adjustment unit that adjusts the pressure of the gas in the processing chamber, and a processing chamber. A plasma discharge generator provided to face the loaded substrate to be processed.
プラズマ放電発生部は、アノード電極と、アノード電極との間に装入された被処理基板の板面とほぼ平行に電界を発生させる第1カソード電極と、アノード電極よりも装入された被処理基板から離間して設けられ、アノード電極との間に装入された被処理基板の板面と交差する方向に電界を発生させる第2カソード電極とを含む。 The plasma discharge generator includes an anode electrode, a first cathode electrode that generates an electric field substantially parallel to the plate surface of the substrate to be processed inserted between the anode electrode, and a processing target that is inserted from the anode electrode. A second cathode electrode provided apart from the substrate and generating an electric field in a direction intersecting with a plate surface of the substrate to be processed inserted between the anode electrode and the substrate;
アノード電極と第1カソード電極と第2カソード電極とは、アノード電極と第1カソード電極との間の距離とアノード電極と第2カソード電極との間の距離とが相異なり、処理室内のガスの圧力に応じてアノード電極と第1カソード電極との間、及び/又はアノード電極と第2カソード電極との間でプラズマを発生させるように設置されている。 The anode electrode, the first cathode electrode, and the second cathode electrode are different from each other in the distance between the anode electrode and the first cathode electrode and the distance between the anode electrode and the second cathode electrode. It is installed so as to generate plasma between the anode electrode and the first cathode electrode and / or between the anode electrode and the second cathode electrode according to the pressure.
本発明に係るプラズマプロセス装置ではカソード電極が第1カソード電極と第2カソード電極とにより構成されている。また、アノード電極と第1カソード電極との間の距離、アノード電極と第2カソード電極との距離とが相違する。さらに、処理室におけるガス圧を調整するためのガス圧調整部が設けられている。このため、処理室のガス圧を調整することによって、パッシェンの法則に従って、アノード電極と第1カソード電極との間、又はアノード電極と第2カソード電極との間のいずれを主たるプラズマ発生場所とするかを選択的に決定することができる。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the cathode electrode is composed of a first cathode electrode and a second cathode electrode. Further, the distance between the anode electrode and the first cathode electrode and the distance between the anode electrode and the second cathode electrode are different. Furthermore, a gas pressure adjusting unit for adjusting the gas pressure in the processing chamber is provided. Therefore, by adjusting the gas pressure in the processing chamber, according to Paschen's law, either the anode electrode and the first cathode electrode or the anode electrode and the second cathode electrode are used as the main plasma generation site. Can be selectively determined.
パッシェンの法則によると、放電が開始される電圧Vは周囲のガス圧Pと放電経路長dとの積の関数となる(つまり、V=f(P×d))。このため、電圧Vが一定である状態で、ガス圧Pが大きくなると放電経路長dが長くなる。このように、パッシェンの法則は一般に放電開始条件に関する法則であるが、持続放電に関しても同様の傾向を持つことが経験的に知られている。例えば、アノード電極と第1カソード電極との間の距離がアノード電極と第2カソード電極との間の距離よりも短く、第1カソード電極と第2カソード電極とが同電位である場合、ガス圧Pを比較的小さくすることによってアノード電極と第1カソード電極との間で主としてプラズマを発生させることができる。逆に、ガス圧Pを比較的大きくすることによってアノード電極と第2カソード電極との間で主としてプラズマを発生させることができる。 According to Paschen's law, the voltage V at which discharge is started is a function of the product of the surrounding gas pressure P and the discharge path length d (that is, V = f (P × d)). For this reason, when the gas pressure P increases in a state where the voltage V is constant, the discharge path length d increases. As described above, Paschen's law is generally a law relating to the discharge start condition, but it is empirically known that the same tendency is also observed for the sustained discharge. For example, when the distance between the anode electrode and the first cathode electrode is shorter than the distance between the anode electrode and the second cathode electrode, and the first cathode electrode and the second cathode electrode are at the same potential, the gas pressure By making P relatively small, it is possible to generate mainly plasma between the anode electrode and the first cathode electrode. Conversely, plasma can be mainly generated between the anode electrode and the second cathode electrode by relatively increasing the gas pressure P.
ところで、本発明に係るプラズマプロセス装置において、第2カソード電極とアノード電極との間には被処理基板の板面と交差する方向(例えば鈍角をなす方向)に電界が発生する。また、プラズマ放電発生部は被処理基板の設置位置から離間している。このため、第2カソード電極とアノード電極との間で主としてプラズマを発生させた場合、従来の複合電極型のプラズマプロセス装置を用いた場合と同様に、被処理基板の受けるイオンダメージを効果的に低減することができる。従って、シリコン薄膜等の半導体薄膜等を高品位に製造することができる。 By the way, in the plasma processing apparatus according to the present invention, an electric field is generated between the second cathode electrode and the anode electrode in a direction intersecting the plate surface of the substrate to be processed (for example, an obtuse angle). Further, the plasma discharge generating part is separated from the installation position of the substrate to be processed. For this reason, when plasma is mainly generated between the second cathode electrode and the anode electrode, as in the case of using a conventional composite electrode type plasma process apparatus, ion damage received by the substrate to be processed is effectively reduced. Can be reduced. Accordingly, a semiconductor thin film such as a silicon thin film can be manufactured with high quality.
一方、第1カソード電極とアノード電極との間には被処理基板の板面とほぼ平行な電界が発生する。また、この場合、第2カソード電極とアノード電極との間に電界を発生させる場合と比較して被処理基板に近い位置でプラズマを発生させることができる。このため、第1カソード電極とアノード電極との間で主としてプラズマを発生させた場合、被処理基板にイオンを到達させることができるので、イオンアシスト効果が得られる。従って、チッ化シリコン薄膜等の絶縁薄膜等を高品位に製造することができる。 On the other hand, an electric field substantially parallel to the plate surface of the substrate to be processed is generated between the first cathode electrode and the anode electrode. In this case, plasma can be generated at a position closer to the substrate to be processed as compared with the case where an electric field is generated between the second cathode electrode and the anode electrode. For this reason, when plasma is mainly generated between the first cathode electrode and the anode electrode, ions can reach the substrate to be processed, so that an ion assist effect can be obtained. Therefore, an insulating thin film such as a silicon nitride thin film can be manufactured with high quality.
このように、本発明に係るプラズマプロセス装置によれば、ガス圧を調整することによって、被処理基板へのイオンの到達を抑止した態様(イオンダメージを抑制した態様)で成膜することが好ましい薄膜、被処理基板へイオンを到達させる態様で成膜することが好ましい薄膜の双方を高品位に製造することができる。 As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable to form the film in a mode (mode in which ion damage is suppressed) in which the arrival of ions to the substrate to be processed is suppressed by adjusting the gas pressure. Both the thin film and the thin film which are preferably formed in such a manner that ions reach the substrate to be processed can be produced with high quality.
尚、本明細書においてアノード電極と第1(第2)カソード電極との間の距離とは、アノード電極と第1(第2)カソード電極との間の最短距離のことをいう。 In the present specification, the distance between the anode electrode and the first (second) cathode electrode refers to the shortest distance between the anode electrode and the first (second) cathode electrode.
本発明に係るプラズマプロセス装置では、第1カソード電極と第2カソード電極とが同電位であってもよい。第1カソード電極と第2カソード電極とを一体形成してもよい。また、第1カソード電極と第2カソード電極とを絶縁し、第1カソード電極と第2カソード電極とを異なる電位に制御可能にしてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the first cathode electrode and the second cathode electrode may be at the same potential. The first cathode electrode and the second cathode electrode may be integrally formed. Further, the first cathode electrode and the second cathode electrode may be insulated so that the first cathode electrode and the second cathode electrode can be controlled to different potentials.
本発明に係るプラズマプロセス装置では、第2カソード電極は板状に形成されており、第2カソード電極の被処理基板側表面上に絶縁層が設けられており、アノード電極は絶縁層の上に設けられており、第1カソード電極は第2カソード電極に電気的に接続され、第2カソード電極の被処理基板側表面に突条に形成されていてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the second cathode electrode is formed in a plate shape, an insulating layer is provided on the surface of the second cathode electrode on the substrate to be processed, and the anode electrode is formed on the insulating layer. The first cathode electrode may be electrically connected to the second cathode electrode, and may be formed as a protrusion on the surface of the second cathode electrode on the substrate to be processed.
本発明に係るプラズマプロセス装置では、第1カソード電極の先端はアノード電極よりも被処理基板に接近していてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the tip of the first cathode electrode may be closer to the substrate to be processed than the anode electrode.
本発明に係るプラズマプロセス装置では、絶縁層が相互に並行に延びる複数の壁状絶縁部を含み、第1カソード電極が複数の相隣る壁状絶縁部の間に設けられ、複数の壁状絶縁部に並行に延びるライン状電極を含んでいてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the insulating layer includes a plurality of wall-like insulating portions extending in parallel with each other, the first cathode electrode is provided between the plurality of adjacent wall-like insulating portions, and the plurality of wall-like insulating portions are provided. A line electrode extending in parallel with the insulating portion may be included.
本発明に係るプラズマプロセス装置では、絶縁層は第2カソード電極に開口する開口部を有し、開口部内に第1カソード電極が設けられていてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the insulating layer may have an opening that opens to the second cathode electrode, and the first cathode electrode may be provided in the opening.
以上説明したように、本発明によれば、被処理基板へのイオンの到達を抑止した態様(イオンダメージを抑制した態様)で成膜することが好ましい薄膜、被処理基板へイオンを到達させる態様で成膜することが好ましい薄膜の双方を高品位に製造することができる。 As described above, according to the present invention, a thin film that is preferably formed in a mode that suppresses the arrival of ions to the substrate to be processed (a mode that suppresses ion damage), and a mode that allows ions to reach the substrate to be processed. Both of the thin films that are preferably formed by high-quality can be produced with high quality.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.
(実施形態1)図1は実施形態1に係るプラズマCVD装置1を模式的に表す斜視図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a perspective view schematically showing a
図2は実施形態1に係るプラズマCVD装置1を模式的に表す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the
プラズマプロセス装置としてのプラズマCVD装置1は、被処理基板10が装入される処理室(真空容器)11と、この処理室11内に材料ガスを導入するガス導入口12と、処理室11内に設けられたプラズマ放電発生部13とを有する。典型的には、処理室11内に、被処理基板10を保持する基板ホルダ14が設けられており、被処理基板10は基板ホルダ14に設置される。
A
処理室11の外部には、プラズマ放電発生部13に電力を供給する、言い換えれば電気的エネルギーを印加する高周波電源15と、材料ガス(以下、単に「ガス」ともいう。)を処理室11内に供給するガス供給部16と、処理室11内のガスを排出するガス排出部17aと処理室11のガスの圧力を調整するガス圧調整部17bとが設けられている。ガス供給部16はガスボンベ等により構成することができる。ガス圧調整部17bはガス圧調整バルブ等により構成することができる。ガス排出部17aとしては、例えば、メカニカル・ブースター・ポンプやロータリーポンプが用いられる。高周波電源15は、配線18を介してプラズマ放電発生部13に接続されている。高周波電源15の周波数は例えば13.56MHzとすることができる。
Outside the
プラズマ放電発生部13は、被処理基板10から離間し、被処理基板10に対向するように処理室11内に設けられている。プラズマ放電発生部13は、アノード電極(陽極)19と、第1カソード電極(第1陰極)20aと、第2カソード電極(第2陰極)20bと、電極間絶縁層21とを有する。第2カソード電極20bは被処理基板10に対向するように、板状に設けられている。第2カソード電極20bの上には、断面略矩形の複数の電極間絶縁層21が相互に並行に延びるように、等間隔に設けられている。アノード電極19は電極間絶縁層21の上端面を覆うように設けられている。つまり、アノード電極19もまた相互に並行に延びるように(ストライプ状に)設けられている。第1カソード電極20aは隣接する電極間絶縁層21の間にストライプ状に設けられている。尚、第1カソード電極20aは板状の第2カソード電極20bに突条に一体形成されており、第1カソード電極20aと第2カソード電極20bとは同電位にされている。
The
第2カソード電極20bには、第2カソード電極20bを厚み方向に貫通するガス導入口12が設けられている。ガス供給部16aから供給されたガスはガス滞留部22に一旦滞留した後、ガス導入口12を通過して処理室11内に導入される。こうして、プラズマ放電発生部13には、アノード電極19、第1カソード電極20a、及び第2カソード電極20bによって断面凹字状の溝23が複数形成されることとなる。
The
各ガス導入口12は、溝23における溝幅方向の中央位置に設けられている。尚、ガス導入口12が設けられる位置としては、図1及び図2に示すように、カソード電極20a、20b側が好ましい。本実施形態1に係るプラズマCVD装置1では、第2カソード電極20bがアノード電極19よりも被処理基板10から離れている。したがって、第2カソード電極20b側からガスを導入することで、被処理基板10へ向かってスムーズにガスが流れる。
Each
プラズマ放電発生部13はアノード電極19とカソード電極20a、20bとの間に印加される電圧(電位差)に応じて放電(プラズマ)24を発生させる。プラズマ放電発生部13に供給されたガスが分解・解離されてラジカルが生成される。図2中の25はラジカルの流れを示している。生成されたラジカルは、被処理基板10まで拡散し、基板ホルダ14に保持された被処理基板10の表面に付着・堆積する。すなわち、被処理基板10表面に膜が成長して薄膜が形成される。
The
生成されたラジカルは、次々に薄膜表面に到達して薄膜の厚さが増していく。設定された膜厚になるまで電圧を印加し続けた後、カソード電極20a、20b及びアノード電極19の間への電圧の印加(プラズマ放電発生部13への電力の供給)を停止する。このようにして、被処理基板10の表面にプラズマ処理が施される。その後、基板ホルダ14から被処理基板10を取り外し、処理室11外に取り出すと、薄膜が形成された薄膜形成基板が得られる。
The generated radicals successively reach the surface of the thin film and the thickness of the thin film increases. After the voltage is continuously applied until the set film thickness is reached, the voltage application between the
尚、アノード電極19と第1カソード電極20aとの間の距離L1とアノード電極19と第2カソード電極20bとの間の距離L2とは相違している(図1参照)。具体的には距離L1は距離L2よりも短い。このため、本実施形態1に係るプラズマCVD装置1では、パッシェンの法則に従って、処理室11内のガス圧を調節することによって、アノード電極19と第1カソード電極20aとの間、又はアノード電極19と第2カソード電極20bとの間のいずれを主たるプラズマ発生場所とするかを選択的に決定することができる。
The distance L1 between the
パッシェンの法則によると、放電が開始される電圧Vは処理室11内のガス圧Pと放電経路長dとの積の関数となる(つまり、V=f(P×d))。電圧Vはガス圧Pと放電経路長dとの積に対して極小値を持つ。このため、電圧Vが一定である状態で、ガス圧Pが大きくなると放電経路長dが短くなる。例えば、本実施形態1のようにアノード電極19と第1カソード電極20aとの間の距離L1がアノード電極19と第2カソード電極20bとの間の距離L2よりも短い場合、ガス圧Pを比較的小さくすることによりアノード電極19と第1カソード電極20bとの間で主としてプラズマを発生させることができる。逆に、ガス圧Pを比較的大きくすることによりアノード電極19と第2カソード電極20aとの間で主としてプラズマを発生させることができる。
According to Paschen's law, the voltage V at which discharge is started is a function of the product of the gas pressure P in the
ところで、第2カソード電極20b、アノード電極19間に電極間絶縁層21が存在しない場合、アノード電極19の第2カソード電極20b側の面及び第2カソード電極20bのアノード電極19側の面もプラズマ放電面として機能する。その状態で第2カソード電極20bとアノード電極19との間で主としてプラズマを発生させると、主な放電は第2カソード電極20bのアノード電極19側の面とアノード電極19の第2カソード電極20b側の面との間で発生する。しかしながら、その空間内で発生するプラズマで材料ガスが解離されても、解離されたラジカルの多くは、アノード電極19の第2カソード電極20b側の面に膜として付着してしまう。したがって、意図していた程に成膜速度を上げることができなくなるので、装置としてのスループットに限界が生じる。
By the way, when the interelectrode insulating
一方、本実施形態のプラズマCVD装置1では、第2カソード電極20bのプラズマ放電面及びアノード電極19のプラズマ放電面が対向していない。このため、第2カソード電極20bとアノード電極19との間で解離されたラジカルの大半を有効に被処理基板10へと導くことが可能である。
On the other hand, in the
ところで、図13及び図14に示す従来の平行平板型装置の場合は、アノード電極とカソード電極との間の距離が構造上決定されているので、アノード電極とカソード電極との間の距離が放電経路の長さそのものとなり、プラズマの発生しやすい材料ガス圧力がある一定範囲に定まってしまう。これは、上述したパッシェンの法則に支配されているからである。 By the way, in the case of the conventional parallel plate type apparatus shown in FIGS. 13 and 14, the distance between the anode electrode and the cathode electrode is structurally determined. It becomes the length of the path itself, and the material gas pressure at which plasma is likely to be generated is determined within a certain range. This is because it is governed by the aforementioned Paschen's law.
一方、図1及び図2に示す構造をとると、第2カソード電極20b、アノード電極19の電極面が向かい合っていないので、その間で発生する放電の経路長は、材料ガス圧力の高低により比較的フレキシブルに変化する。
On the other hand, in the structure shown in FIGS. 1 and 2, since the electrode surfaces of the
以下、プラズマCVD装置1を用いた被処理基板10上への薄膜形成工程についてさらに詳細に説明する。まず、イオンの被処理基板10への到達を抑制した態様で形成することが好ましい半導体薄膜等を製造する場合について説明する。なお、以下に示す具体的な数値は、本発明の一実施例の場合を示しているにすぎず、本発明を何ら限定するものではない。
Hereinafter, the thin film formation process on the to-
例えば半導体薄膜としてシリコン薄膜を被処理基板10上に形成する場合を例に挙げて説明する。シリコン薄膜を形成する場合、材料ガスとしてシラン(SiH4)ガス及び、水素(H2)ガス等を用いることができる。処理室11内の圧力は例えば50Pa〜300Paとすることができる。尚、シリコン薄膜を成膜する際には処理室11を例えば300℃程度に加熱することが好ましい。
For example, a case where a silicon thin film is formed on the
シリコン薄膜を形成する場合は、被処理基板10へのイオンの到達が抑制されることが好ましい。このため、アノード電極19と第2カソード電極20bとの間で主としてプラズマを発生させることが好ましい。尚、プラズマの主発生位置は上述のようにガス圧等を変化させることによって調整することができる。
In the case of forming a silicon thin film, it is preferable that ions reach the
図3はアノード電極19と第2カソード電極20bとの間で放電が発生する場合の放電経路を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a discharge path when a discharge occurs between the
実際はアノード電極19と第2カソード電極20bとの間で放電が起こると共に、多少はアノード電極19と第1カソード電極20aとの間でも放電が起こる。しかしながら、説明の便宜上、図3ではアノード電極19と第2カソード電極20bとの間でのみ放電が起こるものとする。
Actually, discharge occurs between the
図3に示すようにアノード電極19と第2カソード電極20bとの間で放電が起こった場合、プラズマはプラズマ放電発生部13付近でのみ発生する。すなわち、プラズマは被処理基板10から比較的離れたところでのみ発生する。また、発生したイオンはアノード電極19に引き寄せられる。このため、この場合はプラズマ中のイオンが被処理基板10に到達することが効果的に抑制される。従って、成膜されるシリコン薄膜がイオンダメージを受けるのを効果的に抑制することができるので、高品位なシリコン薄膜を成膜することができる。
As shown in FIG. 3, when a discharge occurs between the
次に、イオンを被処理基板10に到達させる態様で形成することが好ましい絶縁薄膜等を製造する場合について説明する。 Next, a case where an insulating thin film or the like that is preferably formed in a mode that allows ions to reach the substrate to be processed 10 will be described.
例えば絶縁薄膜としてチッ化シリコン(SiNx)薄膜を被処理基板10上に形成する場合を例に挙げて説明する。チッ化シリコン薄膜を形成する場合、材料ガスとしてシラン(SiH4)ガス、窒素(N2)ガス及び、水素(H2)ガス等を用いることができる。処理室11内の圧力は例えば50Pa〜300Paとすることができる。尚、チッ化シリコン薄膜を成膜する際には処理室11を例えば300℃程度に加熱することが好ましい。
For example, a case where a silicon nitride (SiNx) thin film is formed on the
チッ化シリコン薄膜を形成する場合は、被処理基板10へイオンが到達することが好ましい。このため、アノード電極19と第1カソード電極20aとの間で主としてプラズマを発生させることが好ましい。尚、プラズマの主発生位置は上述のようにガス圧等を変化させることによって調整することができる。
When a silicon nitride thin film is formed, it is preferable that ions reach the
図4はアノード電極19と第1カソード電極20aとの間で放電が発生する場合の放電経路を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a discharge path when a discharge occurs between the
実際はアノード電極19と第1カソード電極20aとの間で放電が起こると共に、多少はアノード電極19と第2カソード電極20bとの間でも放電が起こる。しかしながら、説明の便宜上、図4ではアノード電極19と第1カソード電極20aとの間でのみ放電が起こるものとする。
Actually, a discharge occurs between the
図4に示すようにアノード電極19と第1カソード電極20aとの間で放電が起こった場合、プラズマは比較的被処理基板10に接近した領域で発生する。また、第1カソード電極20aと被処理基板10との間にアノード電極19が存在しないため、プラズマ中で発生したイオンは被処理基板10に到達しやすい。このため、この場合はプラズマ中のイオンが被処理基板10に比較的到達しやすく、イオンアシスト効果を得やすい。従って、高品位なチッ化シリコン薄膜を成膜することができる。
As shown in FIG. 4, when a discharge occurs between the
以上説明したように、本実施形態1に係るプラズマCVD装置1によれば、被処理基板10へのイオンの到達を抑止した態様(イオンダメージを抑制した態様)で成膜することが好ましい薄膜(半導体薄膜等)、被処理基板へイオンを到達させる態様で成膜することが好ましい薄膜(絶縁薄膜等)の双方を高品位に製造することができる。
As described above, according to the
尚、本実施形態1では第1カソード電極20aの先端から被処理基板10までの距離はアノード電極19の先端から被処理基板10までの距離と略同一である。しかし、本発明は何らこの構成に限定されない。第1カソード電極20aの先端がアノード電極19の先端よりも被処理基板10に接近していてもよい。
In the first embodiment, the distance from the tip of the
図5は第1カソード電極20aの先端がアノード電極19の先端よりも被処理基板10に接近している場合のアノード電極19、第2カソード電極20b間の放電経路を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a discharge path between the
図5に示すように、放電経路長をL1よりも長く、且つL2よりも短い距離に設定しておくことによって、非常に被処理基板10に接近した領域においてもプラズマを発生させることができる。このため、さらに大きなイオンアシスト効果が得られる。従って、より高品位な絶縁膜等を形成することができる。
As shown in FIG. 5, by setting the discharge path length to a distance longer than L1 and shorter than L2, plasma can be generated even in a region very close to the
図6は高周波電源15とアノード電極19との接続を模式的に示す図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the connection between the high-
本実施形態1に係るプラズマCVD装置1では、図6(a)に示すように、複数の棒状アノード電極19のそれぞれが、端部において配線18を介して高周波電源15に接続されている。しかし、本発明の装置はこの構成に限定されるものではない。例えば、図6(b)に示すように、複数の棒状アノード電極19の一方端部を同じ材質の棒で接続し、その接続した棒に高周波電源15からの配線18を接続してもよい。あるいは、図6(c)に示すように、複数の棒状アノード電極19の両端部を同じ材質の棒で接続し、その接続した棒に高周波電源15からの配線18を接続してもよい。
In the
(実施形態2)図7は本実施形態2に係るプラズマCVD装置30を模式的に示す斜視図である。
Second Embodiment FIG. 7 is a perspective view schematically showing a
図8は本実施形態2に係るプラズマCVD装置30を模式的に示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the
図9は図8の部分拡大図である。 FIG. 9 is a partially enlarged view of FIG.
図7〜図9を参照しながら、本実施形態2のプラズマCVD装置30を説明する。なお、以下の説明では、実施形態1のプラズマCVD装置1と実質的に同じ機能を有する構成要素を同じ参照符号で示し、その説明を省略する。
The
本実施形態2のプラズマCVD装置30は、第2カソード電極20bのプラズマ放電面が凹面状である点で、第2カソード電極20bのプラズマ放電面が平板状である実施形態1のプラズマCVD装置1と異なる。
The
本実施形態2のプラズマCVD装置30では、図7〜図9に示すように、電極間絶縁層21、アノード電極19、及びカソード電極20(本明細書において、カソード電極20は第1カソード電極20aと第2カソード電極20bとの総称である。)により形成された溝23内の第2カソード電極20bは、ガス導入口12の近傍位置から外側に斜め上方へ延びる一対の傾斜面を有している。言い換えれば、溝23下部は、ガス導入口12から被処理基板10へ向かって大きくなる楔形に構成されている。対向する一対の傾斜面は、第2カソード電極20bのプラズマ放電面を構成している。
In the
このような構成にすることによって、実施形態1に係るプラズマCVD装置1と比較して、高い成膜速度を実現することができる。特に、主として第2カソード電極20bとアノード電極19との間でプラズマを発生させる場合の成膜速度を向上することができる。成膜速度が上昇した理由は、以下のように説明できる。
By adopting such a configuration, it is possible to achieve a higher film forming speed than the
実施形態1に係るプラズマCVD装置1では、アノード電極19と第2カソード電極20bとの間を絶縁するための電極間絶縁層21の表面が第2カソード電極20b面に対して垂直になっている。このため、第2カソード電極20b表面で発生したプラズマ粒子やラジカル粒子が電極間絶縁層21に衝突して消滅し易い。一方、本実施形態2に係るプラズマCVD装置30では、例えば断面三角形のアルミニウム棒が存在することによって、電極間絶縁層21の表面と第2カソード電極20bの傾斜面とが鈍角をなすように、好ましくはほぼ180°をなすようにすることができる。したがって、第2カソード電極20b表面で発生したプラズマ粒子やラジカル粒子が電極間絶縁層21に衝突して消滅する確率を低くすることができる。また、第2カソード電極20bのプラズマ放電面の断面形状が凹状であるので、ホローカソード効果も生じる。したがって、第2カソード電極20bのプラズマ放電面を凹面状とすることで、膜質など他の性能を保ったまま、装置としてのスループットを改善することができる。
In the
実施形態1及び2では、本発明のプラズマプロセス装置をプラズマCVD装置に適用した場合について説明したが、本発明のプラズマプロセス装置はプラズマCVD装置に限定されるものではない。本発明は、プラズマを用いて薄膜の形成・加工等のプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置全般に用いることができ、例えば、ドライエッチング装置やアッシャー装置にも好適に用いることができる。 In the first and second embodiments, the case where the plasma process apparatus of the present invention is applied to a plasma CVD apparatus has been described. However, the plasma process apparatus of the present invention is not limited to the plasma CVD apparatus. The present invention can be used for plasma processing apparatuses in general that perform plasma processing such as thin film formation and processing using plasma, and can be suitably used for, for example, dry etching apparatuses and asher apparatuses.
例えば、ドライエッチング装置に適用する場合は、処理室11内に導入するガスとして、CF4、SF6、Cl2、HCl、BCl3、O2等のエッチングガスを用いることができる。一般に、ドライエッチング装置では、プラズマ放電により生成されるラジカルだけでなく、被処理基板の被処理面へのイオン衝撃をエッチング動作に利用することもある。イオン衝撃をエッチング動作に利用する場合はアノード電極19と第1カソード電極20aとの間でプラズマを発生させることが好ましい。これにより比較的大きなイオン衝撃を実現することができる。
For example, when applied to a dry etching apparatus, an etching gas such as CF 4 , SF 6 , Cl 2 , HCl, BCl 3 , or O 2 can be used as a gas introduced into the
実施形態1及び2においては、ガス導入口12が第2カソード電極20b側に設けられる場合について説明したが、ガス導入口12の形成位置はこれに限定されない。例えば、プラズマ放電発生部13と被処理基板10との間に位置するように、ガス導入口12を設けてもよい。この場合、ガスは被処理基板10の面方向に沿って、ガス導入口12から処理室11内に導入される。
In the first and second embodiments, the case where the
(実施例1)実施例1として、実施形態2で説明した、図7〜9で表されたプラズマCVD装置30を用いてアモルファスシリコン薄膜を成膜した。材料ガスとしてシラン(SiH4)ガスと水素(H2)ガスとを用いた。シランガス及び水素ガスの流量はそれぞれ100sccmとした。尚、本明細書において、「sccm」とは、0℃において毎分流れる立方センチメートル単位のガス流量である。
(Example 1) As Example 1, an amorphous silicon thin film was formed by using the
処理室11内の圧力は200Paとし、成膜時の温度は300℃とした。尚、プラズマ放電発生部13と被処理基板10との距離は27mmとした。
The pressure in the
上記条件のもと、アノード電極19とカソード電極20との間に電圧を印加すると、第2カソード電極20bとアノード電極19との間で放電が発生した。
Under the above conditions, when a voltage was applied between the
成膜後、アモルファスシリコン薄膜のSi−H2とSi−Hとの比(Si−H2/Si−H)を測定した。ここで、Si−H2/Si−Hはアモルファスシリコン薄膜の膜質を示すパラメータであり、Si−H2/Si−Hが小さいほど高品位なアモルファスシリコン薄膜であると評価することができる。尚、本明細書において、Si−H2/Si−Hの測定には日本電子株式会社製JIR−7000フーリエ変換赤外分光光度計を用いた。図10に実施例1において成膜されたアモルファスシリコン薄膜のSi−H2とSi−Hとの比(Si−H2/Si−H)を示す。尚、本明細書において、「パワー」とは高周波電源の出力値のことを言う。 After film formation, the ratio of Si—H 2 to Si—H (Si—H 2 / Si—H) of the amorphous silicon thin film was measured. Here, Si—H 2 / Si—H is a parameter indicating the film quality of the amorphous silicon thin film, and it can be evaluated that the smaller the Si—H 2 / Si—H, the higher the quality of the amorphous silicon thin film. In this specification, a JIR-7000 Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by JEOL Ltd. was used for the measurement of Si—H 2 / Si—H. FIG. 10 shows the ratio of Si—H 2 to Si—H (Si—H 2 / Si—H) of the amorphous silicon thin film formed in Example 1. In this specification, “power” refers to an output value of a high-frequency power source.
(比較例1)実施形態1に対応する比較例1として、図13、図14で示される従来の平行平板型のプラズマCVD装置100を用いてアモルファスシリコン薄膜を成膜した。実施例1と同様に、材料ガスとしてシラン(SiH4)ガスと水素(H2)ガスとを用いた。シランガス及び水素ガスの流量はそれぞれ100sccmとした。
Comparative Example 1 As Comparative Example 1 corresponding to
処理室11内の圧力は80Paとし、成膜時の温度は300℃とした。尚、アノード電極19とカソード電極との間の距離は30mmとした。成膜後、アモルファスシリコン薄膜のSi−H2とSi−Hとの比(Si−H2/Si−H)を測定した。
The pressure in the
実施例1及び比較例1の双方とも、パワーが300Wである時に最も高い成膜速度が得られた。パワーを300Wとした場合、実施例1における成膜速度は比較例1における成膜速度とほぼ同等であった。 In both Example 1 and Comparative Example 1, the highest film formation rate was obtained when the power was 300 W. When the power was 300 W, the film formation rate in Example 1 was almost equal to the film formation rate in Comparative Example 1.
図10に示すように、約200W以上の領域において、実施例1のSi−H2/Si−Hは比較例1のSi−H2/Si−Hよりも小さい値となった。特に、最も高い成膜速度を示した300Wでは、実施例1のSi−H2/Si−Hは比較例1のSi−H2/Si−Hよりも約70%も小さい値となった。 As shown in FIG. 10, at about 200W or more regions, Si-H 2 / Si-H of Example 1 was a value smaller than the Si-H 2 / Si-H of the Comparative Example 1. In particular, the 300W showed the highest deposition rate, Si-H 2 / Si-H of Example 1 became even smaller about 70% than the Si-H 2 / Si-H of the Comparative Example 1.
このように、本実施形態2に係るプラズマCVD装置30を用いることによって、従来の平行平板型のプラズマCVD装置を用いたときよりも高品位なアモルファスシリコン薄膜を成膜することができることがわかった。
As described above, it was found that by using the
(実施例2)実施例2として、実施形態2で説明した、図7〜9で表されたプラズマCVD装置30を用いて、絶縁薄膜として用いるチッ化シリコン薄膜を成膜した。材料ガスとしてシラン(SiH4)ガス、アンモニア(NH3)ガス、窒素(N2)ガス、及び水素(H2)ガスを用いた。シラン(SiH4)ガス、アンモニア(NH3)ガス、窒素(N2)ガス、及び水素(H2)ガスの流量はそれぞれ55sccm、125sccm、350sccm、500sccmとした。処理室11内の圧力及び温度は成膜速度が40Å/secとなるように調整した。具体的には処理室11内の圧力を225Paとし、成膜時の温度を300℃とした。尚、プラズマ放電発生部13と被処理基板10との距離は30mmとした。
(Example 2) As Example 2, a silicon nitride thin film used as an insulating thin film was formed by using the
上記条件のもと、アノード電極19とカソード電極20との間に電圧を印加すると、第1カソード電極20aとアノード電極19との間で放電が発生した。実施例2によって得られたチッ化シリコン薄膜の屈折率、エッチレート、及び水素濃度をそれぞれ測定した。
When a voltage was applied between the
屈折率測定には日本分光株式会社社製M−220 型エリプソメータを用いた。得られたチッ化シリコン薄膜の屈折率は1.87であった。 An M-220 ellipsometer manufactured by JASCO Corporation was used for refractive index measurement. The refractive index of the obtained silicon nitride thin film was 1.87.
エッチレートはフッ酸のバッファード液(フッ酸:フッ化アンモニウム=1:10)によるエッチングのスピードを評価することにより測定した。エッチレートはチッ化シリコン薄膜の緻密性を評価するひとつの尺度として用いることができる。エッチレートが低いほど綿密な膜であると評価することができる。実施例2によって得られたチッ化シリコン薄膜のエッチレートは120Å/minであった。 The etch rate was measured by evaluating the speed of etching with a buffered solution of hydrofluoric acid (hydrofluoric acid: ammonium fluoride = 1: 10). The etch rate can be used as one measure for evaluating the denseness of the silicon nitride thin film. It can be evaluated that the lower the etch rate, the closer the film. The etch rate of the silicon nitride thin film obtained in Example 2 was 120 Å / min.
水素濃度の測定には日本電子株式会社製JIR−7000フーリエ変換赤外分光光度計を用いた。水素濃度もまた、エッチレートと同様に、チッ化シリコン薄膜の緻密性を評価するひとつの尺度として用いることができる。水素濃度が低いほど綿密な膜であると評価することができる。得られたチッ化シリコン薄膜の水素濃度は0.75×10-21cm-3であった。 For measurement of the hydrogen concentration, a JIR-7000 Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by JEOL Ltd. was used. Similarly to the etch rate, the hydrogen concentration can also be used as a measure for evaluating the denseness of the silicon nitride thin film. It can be evaluated that the lower the hydrogen concentration is, the closer the film is. The hydrogen concentration of the obtained silicon nitride thin film was 0.75 × 10 −21 cm −3 .
(比較例2)図11は比較例2に係るプラズマCVD装置200を模式的に表す斜視図である。
Comparative Example 2 FIG. 11 is a perspective view schematically showing a
図12は比較例2に係るプラズマCVD装置200を模式的に表す断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing a
図11、図12によって表されたプラズマCVD装置200は、アノード電極及びカソード電極の構造と、電極間絶縁層を除いては実施例2に係るプラズマCVD装置と同様の構成を有する。比較例2に係るプラズマCVD装置200ではカソード電極20が第2カソード電極20bのみによって構成されている。換言すれば、第1カソード電極20aは形成されていない。板状の第2カソード電極20bの上にストライプ状に電極間絶縁層21が形成されており、その電極間絶縁層21の上にアノード電極19が形成されている。
The
比較例2ではこのプラズマCVD装置200を用いてチッ化シリコン薄膜を形成した。
In Comparative Example 2, a silicon nitride thin film was formed using this
材料ガスとしてシラン(SiH4)ガス、アンモニア(NH3)ガス、窒素(N2)ガス、及び水素(H2)ガスを用いた。シラン(SiH4)ガス、アンモニア(NH3)ガス、窒素(N2)ガス、及び水素(H2)ガスの流量はそれぞれ100sccm、200sccm、500sccm、200sccmとした。処理室11内の圧力及び温度は成膜速度が40Å/secとなるように調整した。具体的には処理室11内の圧力を150Paとし、成膜時の温度を300℃とした。尚、プラズマ放電発生部13と被処理基板10との距離は30mmとした。
Silane (SiH 4 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and hydrogen (H 2 ) gas were used as material gases. The flow rates of silane (SiH 4 ) gas, ammonia (NH 3 ) gas, nitrogen (N 2 ) gas, and hydrogen (H 2 ) gas were 100 sccm, 200 sccm, 500 sccm, and 200 sccm, respectively. The pressure and temperature in the
実施例2と同様の方法により、比較例2によって得られたチッ化シリコン薄膜の屈折率、エッチレート、及び水素濃度をそれぞれ測定した。 In the same manner as in Example 2, the refractive index, etch rate, and hydrogen concentration of the silicon nitride thin film obtained in Comparative Example 2 were measured.
得られたチッ化シリコン薄膜の屈折率は1.87と実施例2と同一であった。エッチレートは480Å/minであった。水素濃度は1.20×10-21cm-3であった。 The obtained silicon nitride thin film had a refractive index of 1.87, which was the same as in Example 2. The etch rate was 480 kg / min. The hydrogen concentration was 1.20 × 10 −21 cm −3 .
実施例2及び比較例2の結果を下記表1にまとめる。 The results of Example 2 and Comparative Example 2 are summarized in Table 1 below.
表1に示すように、エッチレートは実施例2が120Å/minであったのに対して、比較例2では480Å/minであった。このように、実施例2によれば、エッチレートが低い、すなわち緻密な薄膜を成膜することができることがわかる。 As shown in Table 1, the etch rate in Example 2 was 120 Å / min, whereas in Comparative Example 2, the etch rate was 480 Å / min. Thus, according to Example 2, it can be seen that a thin film having a low etch rate, that is, a dense film can be formed.
また、水素濃度は実施例2が0.75×10-21cm-3であったのに対して、比較例2では1.20×10-21cm-3であった。このように、実施例2によれば、水素濃度が低い、すなわち緻密な薄膜を成膜することができることがわかる。 The hydrogen concentration in Example 2 was 0.75 × 10 −21 cm −3 , whereas in Comparative Example 2, the hydrogen concentration was 1.20 × 10 −21 cm −3 . Thus, according to Example 2, it can be seen that a thin film having a low hydrogen concentration, that is, a dense film can be formed.
以上より、本実施形態2に係るプラズマCVD装置によれば緻密で高品位なチッ化シリコン薄膜を成膜することができることがわかる。 From the above, it can be seen that the plasma CVD apparatus according to the second embodiment can form a dense and high-quality silicon nitride thin film.
また、実施例2及び比較例2では成膜レートが約40Å/minとなるようにそれぞれのガスの流量等を調整した。その結果、実施例2ではガスの流量が比較例2におけるガスの流量よりも小さな値となった。このため、実施例2では比較例2よりも安価にチッ化シリコン薄膜を形成することができた。 In Example 2 and Comparative Example 2, the flow rate of each gas was adjusted so that the film formation rate was about 40 liters / min. As a result, in Example 2, the gas flow rate was smaller than the gas flow rate in Comparative Example 2. For this reason, the silicon nitride thin film could be formed in Example 2 at a lower cost than in Comparative Example 2.
1、30 プラズマCVD装置
10 被処理基板
11 処理室
12 ガス導入口
13 プラズマ放電発生部
14 基板ホルダ
15 高周波電源
16 ガス供給部
17a ガス排出部
17b ガス圧調整部
18 配線
19 アノード電極
20a 第1カソード電極
20b 第2カソード電極
21 電極間絶縁層
22 ガス滞留部
23 溝
1,30 Plasma CVD equipment
10 Substrate
11 Processing chamber
12 Gas inlet
13 Plasma discharge generator
14 Substrate holder
15 High frequency power supply
16 Gas supply section
17a Gas discharge part
17b Gas pressure adjustment part
18 Wiring
19 Anode electrode
20a First cathode electrode
20b Second cathode electrode
21 Insulating layer between electrodes
22 Gas retention part
23 groove
Claims (6)
被処理基板が装入される処理室と、
上記処理室内にガスを供給するガス供給部と、
上記処理室内の上記ガスの圧力を調整するガス圧調整部と、
上記処理室内に装入された被処理基板に対向位置するように設けられたプラズマ放電発生部と、
を有し、
上記プラズマ放電発生部は、アノード電極と、上記アノード電極との間に上記装入された被処理基板の板面とほぼ平行に電界を発生させる第1カソード電極と、上記アノード電極よりも上記装入された被処理基板から離間して設けられ、上記アノード電極との間に上記装入された被処理基板の板面と交差する方向に電界を発生させる第2カソード電極とを含み、
上記アノード電極と上記第1カソード電極と上記第2カソード電極とは、上記アノード電極と上記第1カソード電極との間の距離と上記アノード電極と上記第2カソード電極との間の距離とが相異なり、上記ガスの圧力に応じて上記アノード電極と上記第1カソード電極との間、及び/又は該アノード電極と上記第2カソード電極との間でプラズマを発生させるように設置されているプラズマプロセス装置。 A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed,
A processing chamber in which a substrate to be processed is charged; and
A gas supply unit for supplying gas into the processing chamber;
A gas pressure adjusting unit for adjusting the pressure of the gas in the processing chamber;
A plasma discharge generator provided so as to be opposed to the substrate to be processed placed in the processing chamber;
Have
The plasma discharge generator includes an anode electrode, a first cathode electrode that generates an electric field substantially parallel to the plate surface of the substrate to be processed inserted between the anode electrode and the anode electrode. A second cathode electrode that is provided apart from the substrate to be processed and generates an electric field in a direction intersecting with the plate surface of the substrate to be processed inserted between the anode electrode and the anode electrode,
The anode electrode, the first cathode electrode, and the second cathode electrode have the same distance between the anode electrode and the first cathode electrode and the distance between the anode electrode and the second cathode electrode. Unlikely, the plasma process is arranged to generate plasma between the anode electrode and the first cathode electrode and / or between the anode electrode and the second cathode electrode according to the pressure of the gas apparatus.
上記第1カソード電極と上記第2カソード電極とが同電位であるプラズマプロセス装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein
A plasma processing apparatus, wherein the first cathode electrode and the second cathode electrode have the same potential.
上記第1カソード電極と上記第2カソード電極とが一体形成されているプラズマプロセス装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein
A plasma processing apparatus in which the first cathode electrode and the second cathode electrode are integrally formed.
上記第2カソード電極は板状に形成されており、
上記第2カソード電極の上記被処理基板側表面上に設けられた絶縁層をさらに有し、
上記アノード電極は上記絶縁層の上に設けられており、
上記第1カソード電極は上記第2カソード電極に電気的に接続され、該第2カソード電極の上記被処理基板側表面に突条に形成されているプラズマプロセス装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein
The second cathode electrode is formed in a plate shape,
An insulating layer provided on the substrate-side surface of the second cathode electrode;
The anode electrode is provided on the insulating layer;
The plasma processing apparatus, wherein the first cathode electrode is electrically connected to the second cathode electrode, and is formed on a surface of the second cathode electrode on the substrate side to be processed.
上記第1カソード電極の先端は上記アノード電極よりも上記被処理基板に接近しているプラズマプロセス装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein
The plasma processing apparatus, wherein the tip of the first cathode electrode is closer to the substrate to be processed than the anode electrode.
上記絶縁層は相互に並行に延びる複数の壁状絶縁部を含み、
上記第1カソード電極は上記複数の壁状絶縁部の相隣る壁状絶縁部の間に設けられ、該複数の壁状絶縁部に並行に延びるライン状電極を含むプラズマプロセス装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein
The insulating layer includes a plurality of wall-like insulating portions extending in parallel with each other,
The plasma processing apparatus, wherein the first cathode electrode is provided between adjacent wall-like insulating parts of the plurality of wall-like insulating parts, and includes a line-like electrode extending in parallel with the plurality of wall-like insulating parts.
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