JP3824302B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマにより基板の表面を処理するプラズマ処理装置に関し、さらに詳細には、回転により基板表面の近傍を移動する電極表面を有する回転電極を用いたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の半導体製造装置においては、一対の電極間に基板を載置し、電極間に反応ガスを供給した状態で高周波電力を印加することにより、電極間に供給された反応ガスをイオン種、ラジカル種等に分解してプラズマを発生させ、このプラズマを用いて、電極間に載置された基板に対して、エッチング、薄膜形成、表面改質等の表面処理を行うプラズマ処理装置が広く用いられている。
【０００３】
このプラズマ処理装置として、回転により基板表面の近傍を移動する電極表面を有する回転電極を用いたプラズマ処理装置が、特開平９−１０４９８５号公報に記載されている。
【０００４】
このような回転電極を用いたプラズマ処理装置について、図面に基づいて説明する。
【０００５】
図２５は、上記公報に記載された回転電極を用いたプラズマ処理装置を示しており、図２５（ａ）は、その概略構成を示す斜視図、図２５（ｂ）は、側面図である。
【０００６】
この回転電極を用いたプラズマ処理装置は、図示しない平板状の基板ステージを有しており、この基板ステージ上に基板１０４が載置される。基板１０４の上方には、円筒型の回転電極１０１が設けられている。この回転電極１０１は、その回転軸１０２が基板１０４に対して平行になるように配置されている。
【０００７】
回転電極１０１の回転軸１０２には、高周波電源１０３が、回転軸１０２の回転を阻害しないように接続されている。基板１０４を載置する図示しない基板ステージは、接地されている。回転電極１０１は、回転軸１０２を中心軸として所定の回転速度で回転可能に構成されている。また、基板１０４を載置する基板ステージは、基板１０４を回転電極１０１の回転軸１０２の軸方向と垂直な水平方向にスライド可能に構成されている。
【０００８】
これら円筒型の回転電極１０１及び基板１０４を載置する基板ステージは、図示しない反応容器内に設けられ、反応容器内には、大気圧近傍の圧力条件に反応ガスが充填される。そして、回転電極１０１を所定の回転速度で回転させることにより、反応容器中に充填された反応ガスを、回転電極１０１の回転に伴って回転電極１０１と基板ステージ上の基板１０４との間隙に移動させる。この状態で、高周波電源１０３から高周波電圧を印加すると、回転電極１０１と基板１０４との間隙に移動された反応ガスが、回転電極１０１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマを発生し、基板１０４と回転電極１０１との間隙にプラズマ発生空間Ｐを形成する。そして、このプラズマ発生空間Ｐに発生したプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、基板１０４の表面上において、エッチング、薄膜形成、表面改質等の所望の表面処理が行われる。
【０００９】
例えば、基板１０４にアモルファスＳｉ膜、多結晶Ｓｉ膜等のシリコン膜を成膜する場合、図示しない反応容器には、ＨｅとＨ2とＳｉＨ4とからなる混合気体が供給される。各反応ガスの濃度は、ＳｉＨ4濃度が０．０１％から１０％程度、Ｈ2が０％から５０％程度の割合で混合させて用いられる。また、ガラス基板の表面を加工する場合には、反応ガスとして、Ｈｅ、Ｏ2、ＣＦ4、ＳＦ6等の混合気体が反応ガスとして用いられる。
【００１０】
また、図２６には、回転電極を用いた他のプラズマ処理装置を示している。図２６（ａ）は、その概略構成を示す斜視図、図２６（ｂ）は、側面図である。
【００１１】
このプラズマ処理装置に用いられる穴つき回転電極１０６は、円筒形状を有し、内部に空洞部１０７が形成されている。この穴つき回転電極１０６の周面には、中空の空洞部１０７に連通する複数の孔部１０８が周方向及び軸方向に沿って一定の間隔をあけて形成されている。穴つき回転電極１０６の空洞部１０７には、図示しない反応ガス供給源により、所定の反応ガスが供給されるようになっている。穴つき回転電極１０６の空洞部１０７に反応ガスが供給されると、穴つき回転電極１０６の周面部に形成された各孔部１０８が反応ガスを噴き出すガス噴出口となって穴つき回転電極１０６の内部に供給された反応ガスが穴つき回転電極１０６の外部に供給されるようになっている。他の構成は、図２５に示すプラズマ処理装置と同一の構成を有しているので詳しい説明は省略する。
【００１２】
上記の図２５及び図２６にそれぞれ示す回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６を用いたプラズマ処理装置では、反応ガスが、その粘性によって、高速回転する回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６に追従して基板１０４と回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６との間隙に供給される。この間隙には、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６の回転により反応ガスを均一に供給することができると共に、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６の回転を高速化することによって、この間隙間に供給される反応ガス供給量を増大させることができる。したがって、このプラズマ処理装置では、基板１０４の表面に対して、ムラを生じることなく均一な処理を施すことができると共に、その表面処理の速度を高速化することができる。さらに、このプラズマ処理装置においては、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６と基板ステージ上の基板１０４との間隙を狭小にすることができるため、反応ガスの利用効率を高めることができる。さらに、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６の高速回転に基づく自己冷却作用によって、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６の表面を十分に冷却することができるため、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６に大きな電圧を印加しても、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６が過度に発熱されることがなく、回転電極１０１及び穴つき回転電極１０６に大きな電圧を印加することができ、基板１０４の表面処理速度及び表面処理の均一性を大幅に向上させることができる。
【００１３】
さらに、図２６に示す周面部に反応ガスの噴出口となる複数の孔部１０８を形成したプラズマ処理装置では、各孔部１０８を介した反応ガスの供給によって、穴つき回転電極１０６と基板１０４との間隙への反応ガスの供給をより円滑にすることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の回転電極を用いたプラズマ処理装置においては、基板１０４と回転電極１０１との間隙が狭小に形成されており、回転電極１０１の回転のみによっては、間隙に供給される反応ガスの供給量に制限があり、十分な反応ガスを供給できない。
【００１５】
また、回転電極１０１の回転によって基板１０４と回転電極１０１との間隙に供給される反応ガスは、回転電極１０１の回転方向に沿って流れるガス流となり、プラズマ発生空間Ｐ内の反応ガスのガス流の上流側と下流側とで、反応ガスの分解度が異なって、その間隙内において、反応ガスの分解物の分布が不均一になる。この場合、このような不均一な分布が発生した反応ガスの分解物によって、例えば、基板１０４に成膜処理を行った場合には、成膜される膜の特性が、反応ガスの上流側から下流側にわたって不均一になる。また、基板１０４の表面に加工を施す場合には、仕上げ面に反応ガスの上流側から下流側にわたって表面の特性が不均一になる。
【００１６】
さらに、２種類以上のガスを混合した混合ガスを反応ガスとして用いて成膜処理を実施する場合においても、回転電極１０１の回転方向に沿った反応ガスのガス流れの上流側と下流側とで、分解し易いガスが先に上流側で分解することにより、基板１０４と回転電極１０１との間隙内で、互いのガスの分解度合いが異なる。このような状態で成膜処理を行った場合、成膜される膜の組成比がガス流の上流側と下流側とで相違する。例えば、ＳｉＨ4、ＳｉＣ、Ｈ2、Ｈｅからなる混合ガスを反応ガスとして、ＳｉＣ膜を基板１０４の表面に成膜する場合、成膜される膜中のＳｉ／Ｃ比に分布が生じて均一にならない。また、表面加工を実施する場合にも、仕上げ面の表面特性が不均一になる。
【００１７】
一方、図２６に示される穴つき回転電極１０６を用いたプラズマ処理装置においても、ガス噴出口となる各孔部１０８から反応ガスが噴き出されて、穴つき回転電極１０６と基板１０４との間隙に所定の反応ガスが供給されるが、穴つき回転電極１０６の全周にわたって形成された各孔部１０８から反応ガスが噴き出されるので、プラズマ処理に関与しない穴つき回転電極１０６と基板１０４との間隙から離れた位置からも反応ガスが噴き出され、また、穴つき回転電極１０６と基板１０４の間隙は非常に狭く、効率良く反応ガスがプラズマ発生空間Ｐに供給されない。その結果、反応ガスの利用効率が低いという問題がある。また、穴つき回転電極１０６に形成された各孔部１０８から、穴つき回転電極１０６と基板１０４との間隙に均等に反応ガスが供給されるため、穴つき回転電極１０６の回転の上流側と下流側とで、供給される反応ガスの供給量、組成等を調整することができないという問題もある。
【００１８】
また穴つき回転電極１０６に形成された各孔部１０８より単一の反応ガスが噴出されるため、互いに異なる組成、混合比を持った複数種の反応ガスを、プラズマ発生空間Ｐ内に、互いに異なった位置、流量で供給することが出来ない。
【００１９】
また回転する穴つき回転電極１０６内の空洞部１０７に反応ガスを供給する方式については明記されていない。
【００２０】
また穴つき回転電極１０６の表面に形成された各孔部１０８より反応ガスを吸引することは明記されていない。
【００２１】
また穴つき回転電極１０６に形成された各孔部１０８より、全方向に、単一の反応ガスが噴出されるため、１つの穴つき回転電極１０６を用いて、複数のプロセスを同時に行うことが出来ない。
【００２２】
また穴つき回転電極１０６の表面に形成する各孔部１０８において、穴つき回転電極１０６の周方向に異なった穴形状、穴密度を持った穴つき回転電極を用いることは明記されていない。
【００２３】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、回転電極を用いたプラズマ処理装置において、狭小になった回転電極と基板との間隙に十分な反応ガスを供給することができ、表面処理特性分布が発生しないプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のプラズマ処理装置は、所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、該回転電極を回転させる駆動手段と、該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、該回転電極の空洞部には、該電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、該通気口を介して該回転電極と基板との間隙に供給する反応ガス供給路を有する反応ガス供給手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００２５】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記回転電極に形成された通気口は、該回転電極の周面の全体にわたって複数形成された孔部であることが好ましい。
【００２６】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段は、前記反応ガス供給路に供給される反応ガスが前記回転電極と基板との間隙に形成されるプラズマ発生空間の所望の位置に反応ガスを供給し得るように移動可能になっていることが好ましい。
【００２７】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給路は、前記回転電極と基板との間隙に発生されるプラズマ発生空間の所望の位置に、反応ガスを供給し得るように分岐していることが好ましい。
【００２８】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給路の各分岐部分における反応ガス流量が、それぞれ異なっていることが好ましい。
【００２９】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段は、複数の反応ガス供給路を有していることが好ましい。
【００３０】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段の各反応ガス供給路からは、それぞれ、組成、流量、圧力等の条件が異なる反応ガスが供給されることが好ましい。
【００３１】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記ガス供給手段には、前記回転電極に形成されている通気口を介して、回転電極と基板との間隙に存在するガス成分を吸引するガス吸引路が形成されていることが好ましい。
【００３２】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記ガス供給手段に形成された反応ガス供給路は、前記回転電極と前記基板との間隙に形成されるプラズマ発生空間の前記回転電極の回転方向の上流側に反応ガスが供給されるように、前記ガス吸引路は、該プラズマ発生空間の該回転電極の回転方向の下流側のガス成分が吸引されるように、それぞれ、プラズマ発生空間に対向して形成されていることが好ましい。
【００３３】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記プラズマ発生空間に対して前記回転電極の回転方向の下流側に、該回転電極に対向して対向電極が設けられており、前記反応ガス供給手段には、前記反応ガスによって発生するプラズマに起因して発生し該回転電極の表面に付着する反応生成物を除去するためのクリーニング用のプラズマを該対向電極と該回転電極との間隙に形成するために、前記電源からの電圧の印加によって発生させるクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給路が形成されると共に、該クリーニングガス供給路の回転電極の回転方向の下流側に、対向電極と回転電極との間隙に存在するガス成分を吸引する吸引する吸引路が形成されていることが好ましい。
【００３４】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記回転電極の周囲に複数の基板が配置されるようになっており、該各基板に対して前記回転電極の回転方向の下流側には、それぞれ前記対向電極が配置され、前記反応ガス供給手段には、基板表面を処理するためのプラズマを発生する反応ガスを供給する反応ガス供給路が、それぞれの基板表面に対向して形成され、該回転電極の電極表面に付着する反応生成物を除去するためのプラズマを発生するクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給路が、それぞれの対向電極に対向して形成され、各基板及び各対向基板と該回転電極との間隙に存在するガス成分を吸引するガス吸引路が、各反応ガス供給路及び各クリーニングガス供給路に対して前記回転電極の回転方向の下流側に隣接してそれぞれ形成されていることが好ましい。
【００３５】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記基板がフレキシブル基板であり、前記回転電極の周囲に、該フレキシブル基板が巻き掛けられる回転駆動可能なローラが設けられていることが好ましい。
【００３６】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段には、反応ガスを供給する複数の反応ガス供給路と、該反応ガス供給路のそれぞれに隣接するガス吸引路とが形成されていることが好ましい。
【００３７】
また、本発明のプラズマ処理装置は、所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、該回転電極を回転させる駆動手段と、該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、該回転電極の外部には、反応ガスを導入するための導入開口部と基板に対向する導出開口部を除いて、該回転電極の外周をほぼ覆う電極カバーによって覆われていることを特徴とするものである。
【００３８】
また、本発明のプラズマ処理装置は、所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、該回転電極を回転させる駆動手段と、該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、該回転電極の外部には、反応ガスを導入するための導入開口部を有し、該回転電極を部分的に覆う部分電極カバーが設けられ、該回転電極の内部の空洞部には、該部分電極カバーの導入開口部から該通気口を通じて該空洞部に導入された反応ガスを、基板と該回転電極との間隙に通流するガス通流部が設けられていることを特徴とするものである。
【００３９】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段に形成される反応ガス供給路は、基板と回転電極との間隙に発生されるプラズマ発生空間に対応した大きさに形成されていることが好ましい。
【００４０】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記反応ガス供給手段に形成された反応ガス供給路には、反応ガスを通流可能な多孔質体が設けられていることが好ましい。
【００４１】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記回転電極の電極表面上には、その全周にわたって、反応ガスを通流可能な多孔質体が設けられていることが好ましい。
【００４２】
上記本発明のプラズマ処理装置において、前記回転電極に形成された通気口は、該回転電極の軸方向に沿って複数形成されたスリット状のガス通気口であることが好ましい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理装置について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００４４】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１のプラズマ処理装置の概略を示す斜視図である。図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図、図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図をそれぞれ示している。
【００４５】
このプラズマ処理装置は、図示しない平板状の基板ステージを有しており、この基板ステージ上に基板Ｓが載置される。この基板Ｓの上方には、円筒型の回転電極１が設けられる。円筒型の回転電極１は、円筒型の電極本体部１ａと、この電極本体部１ａの各端面にそれぞれ電極本体部１ａと同芯状に設けられた回転軸１ｂとを有している。この回転電極１は、電極本体部１ａ及び各回転軸１ｂの軸方向が、基板Ｓの表面に対して平行になるように配置されており、回転電極１と基板ステージ上に載置された基板Ｓとの間に、所定のギャップが形成されている。このギャップは、回転電極１の各端面にそれぞれ設けられた回転軸１ｂ又は図示しない基板ステージを上下方向に平行に移動させることにより所望の距離に設定することができる。
【００４６】
回転電極１には、その回転駆動を阻害しないように、高周波電源２が接続されており、回転電極１に高周波電圧が印加されるようになっている。基板Ｓを載置する図示しない基板ステージは接地されており、基板Ｓを回転電極１の回転軸１ｂと直交する水平方向にスライド可能に構成されている。
【００４７】
なお、本実施の形態１では、回転電極１と基板ステージ上の基板Ｓとの間隙にプラズマを発生させるために、回転電極１に高周波電圧を印加する高周波電源２を接続しているが、プラズマは、高周波電圧を印加する代わりに、高出力の直流電圧を印加することによっても発生させることが可能であり、上記の高周波電源２に代えて、高出力の直流電圧を印加する直流電源を回転電極１に接続する構成としてもよい。
【００４８】
回転電極１の電極本体部１ａは、内部に空洞部１ｄが形成された中空状態になっている。電極本体部１ａの各端面に設けられた各回転軸１ｂは、電極本体部１ａの中央部に同心状態で設けられた円形の穴部内に嵌合されている。電極本体部１ａの各端面は各回転軸１ｂが嵌合された穴部を除いて閉塞されている。各回転軸１ｂは、それぞれ中空の円筒状に形成されており、それぞれの端面は開放されている。また、円筒型の電極本体部１ａの周面には、軸方向及び周方向に沿って一定の間隔をあけて、反応ガスの噴出口となる孔部１ｃが形成されている。
【００４９】
回転電極１の電極本体部１ａ及び回転軸１ｂの中空になった内部には、反応ガス供給管３が設けられている。反応ガス供給管３は、回転電極１の電極本体部１ａ内に形成された空洞部１ｄをほぼ充填するように、電極本体部１ａ内の内径よりもわずかに小径の円柱形状に形成されて、電極本体部１ａ内に挿入された供給本体部３ａと、図３に示すように、回転電極１の円筒状の各回転軸１ｂ内に形成された空間を、それぞれほぼ充填するように、各回転軸１ｂ内の内径よりもわずかに小径の円筒形状に形成されて、各回転軸１ｂ内にそれぞれ挿入されて回転可能に支持された軸部３ｂとを有している。この供給本体部３ａの両側部に設けられる２つの軸部３ｂは、供給本体部３ａとは同心状態で一体的に構成されており、供給本体部３ａが、回転電極１と同心状に配置される。
【００５０】
反応ガス供給管３には、反応ガスを供給するガス供給路が形成されている。このガス供給路は、一方の軸部３ｂ内に形成された反応ガス導入路４と、この反応ガス導入路４に連通して供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５とを有している。
【００５１】
反応ガス供給管３の供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５は、図２及び図３に示すように、供給本体部３ａの軸方向に沿って延びる偏平な直方体形状であって、供給本体部３ａの半径に沿って形成されている。反応ガス供給本体路５の外周側の端面は、回転電極１における電極本体部１ａの全周面にわたって形成された各孔部１ｃを介して、基板Ｓと回転電極１との間隙の全体にわたって反応ガスを供給できるように、供給本体部３ａの外周面に開口している。この直方体状の反応ガス供給本体路５における供給本体部３ａの外周面に開口した端面の周方向の寸法は、図２に示すように、回転電極１の電極本体部１ａに形成された孔部１ｃの直径と同程度の狭小な寸法を有している。また、供給本体部３ａの軸方向に沿った寸法は、図３に示すように、供給本体部３ａの軸方向の各端部を除いた長さになっている。
【００５２】
上記の構成を有する円筒型の回転電極１及び基板Ｓを載置する基板ステージは、図示しない反応容器内に設けられており、基板Ｓの表面処理を実施する場合には、反応容器内に大気圧近傍の圧力条件で所定のガスが充填される。
【００５３】
次に、本実施の形態１のプラズマ処理装置の回転電極１を回転可能に支持する構造について図面に基づいて説明する。
【００５４】
図５は、図示しない反応容器内に固定された回転電極１、基板ステージ等を示す回転電極１の軸方向に沿った断面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ’線に沿う断面図、図７は、図５のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
【００５５】
本実施の形態１のプラズマ処理装置では、図５に示すように、図示しない反応容器の底面に設けられた定盤１１上に、基板Ｓを載置する基板ステージ１２が設けられる。
【００５６】
回転電極１の各回転軸１ｂをそれぞれ支持する定盤１１の上面における基板ステージ１２を挟む両側には、それぞれ、支持ハウジング１３が、上方に所定高さで突出するように設けられている。各支持ハウジング１３は、それぞれ同様の構造になっており、上部支持部１３ａと下部支持部１３ｂとに分割可能に構成されている。支持ハウジング１３のそれぞれの下部支持部１３ｂの上面には、各回転軸１ｂの下部が嵌合されるように下方に突出する半円形の湾曲部１３ｃが形成されている。また、上部支持部１３ａの下面には、湾曲部１３ｃに嵌合された回転軸１ｂの上部が嵌合されるように上方に突出する半円形の湾曲部１３ｄが形成されている。支持ハウジング１３の上部支持部１３ａ及び下部支持部１３ｂにそれぞれ形成された湾曲部１３ｃ及び１３ｄは、上部支持部１３ａ及び下部支持部１３ｂが整合状態とされると、水平方向に沿った円筒状の穴部が形成される。
【００５７】
支持ハウジング１３に形成された円筒状の穴部には、円筒状のスリーブ１５が嵌合されている。このスリーブ１５内には、一対の外側ベアリング１６によって、回転電極１の各回転軸１ｂが回転可能に支持されている。このように回転電極１の各回転軸１ｂが、各ハウジング１３のスリーブ１５内に嵌入された状態では、回転電極１の電極本体部１ａが基板ステージ１２上に載置される基板Ｓから所定の間隔をあけて配置されるようになっている。回転電極１の各回転軸１ｂ内には、一対の内側ベアリング１７によって、反応ガス供給管３の軸部３ｂがそれぞれ回転可能に支持されている。
【００５８】
反応ガス導入路４が設けられていない軸部３ｂが挿入された一方の回転軸１ｂを支持する支持ハウジング１３には、図示しない駆動装置によって回転可能に構成されたマグネットカップリング１８によって、回転力が伝達されるように、マグネットカップリング１８が近接して配置されており、このマグネットカップリング１８が回転駆動した場合に、この回転駆動力が伝達されて回転電極１がマグネットカップリング１８と共に回転駆動される。
【００５９】
反応ガス導入路４が設けられた軸部３ｂが挿入された他方の回転軸１ｂを支持する支持ハウジング１３には、軸部３ｂに形成された反応ガス導入路４に連通する円筒状の連結部材１９が設けられており、この連結部材１９には、反応ガスの供給源となる図示しない反応ガス供給手段に連通する反応ガス導入管２０が接続されている。
【００６０】
また、この支持ハウジング１３の上側には、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３を、軸芯を中心として回転駆動するステッピングモータ２１が設けられている。このステッピングモータ２１は、その回転軸が連結部材１９の上方に位置するように配置され、この回転軸には、この回転軸と一体的に回転する駆動ギア２２が取り付けられている。この駆動ギア２２は、反応ガス供給管３の後部側に突出して設けられた連結部材１９に取り付けられた回転ギア２３に噛み合わせられており、駆動ギア２２の回転にともなって回転ギア２３が回転され回転ギア２３と一体となった連結部材１９が取り付けられた反応ガス供給管３が回転するようになっている。
【００６１】
図８は、このような反応ガス供給管３の回転機構を取り付けた状態を示す側面図であり、図８（ａ）は、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３が、ステッピングモータ２１によって回転移動される前の初期状態を示しており、図８（ｂ）は、ステッピングモータ２１の駆動によって、反応ガス供給管３が所定の角度だけ回転移動された状態を示す側面図である。
【００６２】
また、図９は、ステッピングモータ２１の駆動により反応ガス供給管３が所定の回転角αだけ回転移動された状態を示す断面図である。
【００６３】
図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステッッピングモータ２１の回転駆動により、このステッピングモータ２１の回転軸に取り付けられた駆動ギア２２が所定方向に回転角ａだけ回動すると、この駆動ギア２２に噛み合う回転ギア２３が、回転角ａだけ回動し、この回転ギア２３の回動に伴って、連結部材１９が取り付けられた反応ガス供給管３が、図９に示すように、回転角αだけ回動される。
【００６４】
ステッピングモータ２１の駆動が停止されると、駆動ギア２２の回動が停止され、駆動ギア２２と噛み合った回転ギア２３は、回動が停止されて固定状態とされる。これにより、反応ガス供給管３は回転することなく固定され、回転電極１の回転に伴って回転することが防止される。
【００６５】
次に、上記構成を有する本実施の形態１のプラズマ処理装置の動作について説明する。
【００６６】
まず、基板ステージ１２上に表面処理が実施される基板Ｓを載置する。
【００６７】
次に、図示しない反応容器内に基板Ｓの表面処理を実施するために使用される反応ガスを大気圧近傍の圧力条件で充填する。
【００６８】
そして、この反応ガス雰囲気で、回転電極１を所定の回転速度で回転させる。この回転電極１の回転駆動によって、反応容器内に充填された反応ガスは、回転電極１の回転に伴って回転電極１と基板ステージ１２上の基板Ｓとのギャップに移動される。この回転電極１の回転と同時に、図示しない反応ガス供給手段によって、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３に所定の反応ガスを供給する。この反応ガス供給管３に供給される反応ガスは、反応容器内に充填された反応ガスと同一の反応ガスが供給されてもよく、また、組成等が異なった別種の反応ガスが供給されてもよい。反応ガス供給管３に供給される反応ガスは基板Ｓの表面の処理の種類等によって適宜選択される。
【００６９】
例えば、基板ＳにＳｉＣ膜を成膜する場合には、ＨｅとＨ2とＳｉＨ4とＣＨ4とを混合した混合気体を反応ガスとして用い、反応容器内には、混合ガスのガス成分の混合比を、ＳｉＨ4／ＣＨ4＜１の混合比とした反応ガスを充填し、また反応ガス供給管３からは、混合ガスのガス成分の混合比をＳｉＨ4／ＣＨ4＞１の混合比とした反応ガスを供給する。
【００７０】
また、例えば、基板Ｓ上に多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ等のシリコン薄膜を成膜する場合には、反応容器内には、Ｈｅガスのみを充填させ、反応ガス供給管３には、ＨｅとＨ2とＳｉＨ4とを混合させた反応ガスを供給する。
【００７１】
図示しない反応ガス供給手段から供給される反応ガスは、反応ガス供給管３の軸部３ｂ内に形成された反応ガス導入路４から供給本体部３ａ内に形成された反応ガス供給本体路５に供給されて、この反応ガス供給本体路５から、回転電極１の電極本体部１ａの周面に所定の複数箇所にわたって設けられたガス噴出口である孔部１ｃを通って、回転電極１の外部に供給される。この場合、例えば、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５が、供給本体部３ａの中心位置から下端に向かうように配置される。したがって、反応ガス供給本体路５から供給される反応ガスは、回転電極１と基板Ｓとの間隙にのみ噴出される。
【００７２】
このように、本実施の形態１のプラズマ処理装置では、回転電極１の回転によって、反応容器内に充填された反応ガスが、回転電極１の回転に伴って回転電極１と基板ステージ１２上の基板Ｓとの間隙に移動されると共に、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５を介して、回転電極１の周面に設けられた孔部１ｃから反応ガスが供給される。回転電極１の孔部１ｃから供給される反応ガスは、反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５を介して、回転電極１と基板Ｓとの間隙にのみ供給されるので、反応ガスの利用効率が向上する。
【００７３】
この状態で、高周波電源２から回転電極１に高周波電圧を印加すると、回転電極１と基板Ｓとの間隙に移動された反応ガス及び回転電極１の電極本体部１ａに形成された孔部１ｃから供給された反応ガスが、回転電極１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマが発生する。
【００７４】
図４は、高周波電圧を印加した時点での回転電極１と基板Ｓとの間隙を示す要部拡大図である。高周波電圧の印加によって発生したプラズマは、回転電極１と基板Ｓとの間隙において発生され、この間隙において、図１〜図４で、それぞれ実線で囲む領域で示すように、プラズマ発生空間Ｐが形成される。
【００７５】
そして、このプラズマ発生空間Ｐに発生されたプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、基板Ｓの表面上において、エッチング、薄膜形成、表面改質等の所望の表面処理が行われる。
【００７６】
本実施の形態１のプラズマ処理装置では、円筒状の回転電極１の電極本体部１ａの内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５が、回転電極１と基板Ｓとの間隙に反応ガスを効率よく供給することができ、反応ガスの利用効率を向上させることができる。その結果、基板Ｓの表面処理に要するコストの低減を図ることができる。
【００７７】
図１０〜図１４には、本実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図を示している。
【００７８】
図１０では、反応ガス供給管３の供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５が、垂直方向に対して回転電極１の回転方向の上流側に若干傾斜した状態とされており、回転電極１と基板Ｓとの間隙に対して、回転電極１の回転方向の上流側の位置に反応ガスを供給するようになっている。この例では、回転電極１と基板Ｓとの間隙に対して、回転電極１の回転方向上流側から反応ガスが回転電極１の外部に噴き出されるために、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐにおける回転電極１の回転の上流域に反応ガスが供給されるようになっている。したがって、回転電極１の外部に噴き出された反応ガスは、回転電極１の回転によって、基板Ｓとの間隙部分に効率よく供給される。反応ガス供給管３の供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５が形成される方向は、適宜変更することができるために、回転電極３の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐに対して回転電極１の回転方向の上流域に限らず、中流域、下流域のいずれにの所望の位置にも反応ガスを供給することができる。
【００７９】
このように、プラズマ発生空間Ｐに対して所望の位置に反応ガスを供給することができるので、反応ガス供給管３から供給される反応ガスの種類、混合比、圧力、温度等の諸条件を所望の値に調整して、プラズマ発生空間Ｐ内におけるプラズマの分解度の分布を調整することが可能となる。したがって、例えば、基板Ｓに成膜処理を実施する場合には、膜中特性、膜中組成等が不均一になることを防止することができ、また、基板Ｓの表面加工を実施する場合には、加工された基板Ｓの表面の仕上げ面に表面特性が不均一になることを防止することができる。
【００８０】
図１１は、反応ガス供給管の供給本体部に形成された反応ガス供給本体路５の外周側部分を、回転電極１と基板Ｓとの間隙部分における回転電極１の回転の上流域、中領域、下流域のそれぞれに反応ガスが供給されるように、上流分岐経路５ａ、中流分岐経路５ｂ、下流分岐経路５ｃに分岐した例を示している。この図１１に示す例では、プラズマ発生空間Ｐにおける回転電極１の回転方向の下流域に最も多量の反応ガスが供給されるように下流域に反応ガスを供給する下流分岐経路５ｃが最も大きな幅寸法に形成され、中流域に反応ガスを供給する中流分岐経路５ｂ、上流域に反応ガスを供給する上流分岐経路５ａの幅寸法が順次小さくなっている。
【００８１】
このように、反応ガス供給管３の供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５が、供給本体部３ａの下端近傍において複数の分岐経路に分岐して形成されることによって、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐに対して、回転電極１の回転方向の上流域、中流域、下流域のそれぞれに対して、所望量の反応ガスを供給することができる。
【００８２】
例えば、アモルファスＳｉ膜、多結晶Ｓｉ膜等のシリコン薄膜を成膜する場合、ＨｅとＨ2とＳｉＨ4ガスを図示しない反応容器内に充填させて、回転電極１の回転による反応ガス流れによってプラズマ発生空間Ｐに反応ガスを供給すると、プラズマ発生空間Ｐ内において、反応ガス流れの上流域から下流域に反応ガスが流れるに従って、成膜に消費されたＳｉＨ4分子が減少するため、プラズマ発生空間Ｐ中の反応ガス流れの上流域から下流域に流れるに従い、Ｈ2／ＳｉＨ4比が大きくなり、膜特性分布が発生するという現象が起こるが、図１１に示されるように、反応ガス供給本体路５からはＨｅとＳｉＨ4の混合気体を供給し、成膜処理を実施すると、供給本体部３の下端近傍にて分岐された下流分岐経路５ｃ、中流分岐経路５ｂ、上流分岐経路５ａのそれぞれの幅寸法の大きさに従った分量の反応ガスが、プラズマ発生空間Ｐの上流域、中流域、下流域のそれぞれに供給される。このように、プラズマ発生空間Ｐの下流の位置になるに従ってＨｅとＳｉＨ4の混合ガスの供給量が大きくなることにより、成膜によって消費されたＳｉＨ4分子の減少量に応じて、上流域、中流域、下流域のそれぞれに適切な量のＳｉＨ4を供給することができる。その結果、プラズマ発生空間Ｐにおいて、回転電極１の回転方向の上流域から下流域に反応ガスが流れるに従って、上流域から下流域にかけて徐々に、ＳｉＨ4分子が成膜のために消費されて減少し、上流域から下流域に従い、Ｈ2／ＳｉＨ4比が大きくなって、膜特性が不均一になるおそれがなく、プラズマ発生空間Ｐ中におけるＨ2／ＳｉＨ4比をプラズマ発生空間Ｐの全体にわたって一定に維持することが可能となり、膜特性が不均一になることを防止することができる。
【００８３】
また、このようなプラズマ発生空間Ｐ中における反応ガスの組成比を一定に維持することは、上記のシリコン薄膜を成膜する場合に限らず、他の成膜処理を実施する場合にも同様に適用することができる。
【００８４】
また、基板Ｓの表面への成膜処理を実施する場合に限らず、例えば、Ｈｅ、Ｏ2、ＣＦ4等からなる混合ガスを反応ガスとしてガラス基板にエッチングを実施する場合においても、図１１に示す構成を有するプラズマ処理装置を用いることによって、反応ガス供給管３内の反応ガス供給本体路５にＨｅとＣＦ4とからなる混合気体を供給し、プラズマ発生空間Ｐにおける上流域、中流域、下流域のそれぞれに、下流分岐経路５ｃ、中流分岐経路５ｂ、上流分岐経路５ａの各幅寸法の大きさに応じた反応ガスが供給されることにより、プラズマ発生空間Ｐ内における反応ガス中のＯ2／ＣＦ4比を一定に維持することができる。したがって、回転電極１の回転の上流域から下流域において、ＣＦ4が消費されて反応ガス中のＯ2／ＣＦ4比が大きくなって、エッチング処理後におけるガラス基板の表面に粗さ等の悪影響が生じるおそれがなく、エッチング処理後における表面粗さ等の表面仕上げ特性が不均一になることを防止することができる。
【００８５】
なお、プラズマ発生空間Ｐの上流域、中流域、下流域の各部分に供給する反応ガスの供給量は、上記のように、下流域になるに従って供給量を大きくする場合に限定されず、基板Ｓの表面処理によって生じる特性分布に応じて、適宜、所望の供給量の反応ガスが供給されるように設定することができる。
【００８６】
図１２は、反応ガス供給管３の供給本体部３ａに、反応ガス供給本体路５に対して、回転電極１の回転方向の下流側に、第二反応ガス供給路５２を形成した例を示しており、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐに対して、反応ガス供給本体路５は、回転電極１の回転方向の上流域に所定の反応ガスを供給し、第二反応ガス供給路５２は、プラズマ発生空間Ｐに対して、回転電極１の回転方向の下流域に所定の反応ガスを供給する。
【００８７】
このように、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐのそれぞれの領域に反応ガスを供給する一対の反応ガス供給経路５及び５２を形成することにより、各反応ガス供給経路５及び５２に、組成、圧力等の諸条件が異なる複数種の反応ガスをプラズマ発生空間Ｐのそれぞれの部分に選択的に供給することができる。
【００８８】
例えば、ＨｅとＨ2とＳｉＨ4ガスとからなる混合ガスを用いて、アモルファスＳｉ膜、多結晶Ｓｉ膜等のシリコン薄膜を成膜する場合に、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐにおいて、回転電極１の回転方向の上流域に反応ガスを供給する第一反応ガス供給経路５と、下流域に反応ガスを供給する第二反応ガス供給経路５２とで、供給される反応ガスのＨ2／ＳｉＨ4比が、第一反応ガス供給経路５のほうが第二反応ガス供給経路５２よりも大きいものとする。このようにすれば、プラズマ発生空間Ｐにおいて成膜によって消費されたＳｉＨ4分子を第一反応ガス供給経路５及び第二反応ガス供給経路５２から順次適切な量だけ供給することができ、ＳｉＨ4ガスの消費が大きくなる下流域において、ＳｉＨ4割合が高い反応ガスが供給されるために、プラズマ発生空間Ｐの全体にわたって、Ｈ2／ＳｉＨ4比を一定に維持することができ、膜特性が不均一になることを防止することができる。
【００８９】
また、例えば、Ｈｅ、Ｈ2、ＳｉＨ4、ＣＨ4等からなる混合ガスを用いて、ＳｉＣ膜を成膜する場合においても、高周波電圧の印加によって分解し難いＣＨ4ガスの割合を、プラズマ発生空間Ｐの上流域に設置された第一反応ガス供給経路５は高くし、分解し易いＳｉＨ4ガスを含む混合ガスの割合は、プラズマ発生空間Ｐの中流域に供給する第二反応ガス供給経路５２では高くすることにより、プラズマ発生空間Ｐの全体にわたって、均一にＳｉＣ膜を成膜することができる。
【００９０】
図１３は、反応ガス供給管３の供給本体部３ａに形成された反応ガス供給本体路５を、回転電極１の外部に形成されたプラズマ発生空間Ｐ中の反応ガスを吸引するようにした例を示している。この例では、図示しないガス吸引手段によって、プラズマ発生空間Ｐ中のガス成分が反応ガス供給本体路５を通って吸引される。
【００９１】
このように、回転電極１の外部に形成されたプラズマ発生空間Ｐに存在するガス成分を吸引することができるようにすることによって、プラズマ発生空間Ｐに発生した成膜等に関与しない不要な反応生成物を吸引により除去することができるために、反応容器内に不要な反応生成物が拡散することがなく、反応容器の汚染を防止することができる。また、エッチング、成膜、表面加工等の表面処理が実施される基板Ｓの表面に、不要な反応生成物が付着することを防止することができる。
【００９２】
図１４は、反応ガス供給管３の供給本体部３ａに、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐにおいて、回転電極１の回転方向の上流域に所定の反応ガスを供給する反応ガス供給路５に対して、回転電極１の回転方向の下流域に存在するガス成分を吸引するガス吸引経路５３を形成した例を示している。
【００９３】
このように、回転電極１の外部に形成されたプラズマ発生空間Ｐにおいて、回転電極１の回転方向の下流域に存在するガス吸引経路５３からガス成分が吸引されるため、プラズマ発生空間Ｐ中で発生した不要な反応生成物が除去されて、反応容器内の汚染を防止することができる。また、エッチング、成膜、表面加工等の基板Ｓの表面処理が実施される基板Ｓの表面に、不要な反応生成物が付着することを防止することができる。
【００９４】
また、反応容器内にはＨｅ、Ａｒ等の希ガス類を充填し、プラズマ発生空間Ｐの上流域に反応ガスを供給する反応ガス供給本体路５からは、原料ガス、エッチングガス等の反応ガスを供給し、プラズマ発生空間Ｐの下流域に存在するガス成分を吸引するガス吸引経路５３からは、下流域に存在する反応生成物を吸引することによって、成膜、エッチング、表面加工等の表面処理をプラズマ発生空間Ｐ内に限定して実施されるようにすることができる。このようにすれば、反応容器が汚染されることを防止することができ、また、エッチング、成膜、表面加工等の表面処理が実施される基板Ｓの表面への反応生成物の付着を防止することができる。この結果、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガスが充填された一つの反応容器内において、複数個の回転電極１を設置して、各回転電極１の外部に形成されるそれぞれのプラズマ発生空間Ｐに、それぞれ異なった反応ガスを供給するようにして、各回転電極１で異なるプロセスを同時に実施することが可能である。
【００９５】
なお、図１３及び図１４に示す例では、ガス吸引経路５３から吸引されたガス成分は、図示しない反応生成物を除去するための処理装置を経た後に大気中に放出される。あるいは、図示しない処理装置によって不要な反応生成物を除去した後に、残存する反応ガスを所望の反応ガスの混合比、温度、圧力、流量に再調整する反応ガス循環装置をさらに設けるようにすれば、この反応ガス循環装置を経て、再度、反応ガスとして、反応ガス供給管に供給することができる。
【００９６】
（実施の形態２）
図１５は、本実施の形態２のプラズマ処理装置の概略を示す断面図である。なお、本実施の形態２のプラズマ処理装置の概略構成は、前述の実施の形態１のプラズマ処理装置と同一であり、同一の構成については、実施の形態１のプラズマ処理装置を示す図１〜図９を参照するとして、以下の説明では、異なる構成についてのみ詳細に説明する。
【００９７】
このプラズマ処理装置は、図示しない平板状の基板ステージを有しており、この基板ステージ上に基板Ｓが載置される。この基板Ｓの上方には、円筒型の回転電極１が設けられる。円筒型の回転電極１は、その回転軸が基板Ｓの表面に対して平行になるように配置されており、回転電極１と基板ステージ上に配置された基板Ｓとの間に、所定のギャップが形成されている。また、回転電極１の周面には、複数の孔部１ｃが周方向及び軸方向のそれぞれに一定の間隔をあけて形成されている。
【００９８】
本実施の形態２のプラズマ処理装置では、回転電極１の上方に、所定の間隔をあけて平板状の対向電極３０が設けられている。
【００９９】
基板Ｓ上に配置される回転電極１は、中空の円筒状に形成された電極本体部１ａを有しており、この中空の電極本体部１ａの内部には、電極本体部１ａの内径よりもわずかに小径の円筒状に形成された反応ガス供給管３が設けられており、電極本体部１ａの内部の中空の空間をほぼ充填している。
【０１００】
この反応ガス供給管３には、基板Ｓ上に表面処理を実施するためのプラズマを発生するために用いられる反応ガスを供給する反応ガス供給本体路５と、回転電極１上に付着する反応生成物をクリーニングするためのプラズマを発生させるために用いられるクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給路３４とが形成されている。反応ガス供給本体路５は、基板Ｓと回転電極１との間隙に、回転電極１の周面に形成された孔部１ｃを介して反応ガスが供給されるように、円筒状の反応ガス供給管３の下端から反応ガスが供給されるように配置されている。クリーニングガス供給経路３４は、回転電極１の上方に設けられた対向電極３０と回転電極１との間隙に、回転電極１の周面に形成された孔部１ｃを介してクリーニングガスが供給されるように、円筒状の反応ガス供給管３の上端からクリーニングガスが供給されるように配置されている。
【０１０１】
クリーニングガス供給路３４から供給されるクリーニングガスは、対向電極３０と回転電極１との間隙でクリーニング用のプラズマを発生する。このプラズマによって、化学反応もしくは物理的なスパッタリングを生じ、回転電極１の電極表面に付着した反応生成物が除去される。
【０１０２】
回転電極１と基板Ｓとの間隙には、反応ガス供給路３から反応ガスが供給され、この状態で回転電極１に高周波電圧が印加されると、回転電極１と基板Ｓとの間隙には、図１５において、実線で囲まれた領域にプラズマ発生空間Ｐが形成される。また、回転電極１と対向電極３０との間隙には、クリーニングガス供給路３４からクリーニングガスが供給され、この状態で回転電極１に高周波電圧が印加されると、回転電極１と対向電極３０との間隙には、図１０において、実線で囲まれた領域にプラズマ発生空間Ｃが形成される。
【０１０３】
回転電極１の下方及び上方にてそれぞれ発生されるプラズマ発生空間Ｐ及びＣは、それぞれ、反応ガス供給本体路５から供給された反応ガス及びクリーニングガス供給路３４から供給されたクリーニングガスによって形成される。このため、反応ガス供給本体路５が配置された位置及びクリーニングガス供給路３４が配置された位置は、プラズマ発生空間Ｐ及びＣにおいて、回転電極１の回転方向の上流域に位置される。
【０１０４】
反応ガス供給管３には、回転電極１の下方及び上方にてそれぞれ発生されるプラズマ発生空間Ｐ及びＣのそれぞれの回転電極１の回転方向の下流域のガス成分を吸引するガス吸引路３５が、それぞれ反応ガス供給本体路５及びクリーニングガス供給路３４に隣接して形成されている。
【０１０５】
上記構成を有する円筒型の回転電極１及び基板Ｓを載置する基板ステージは、図示しない反応容器内に設けられており、このプラズマ処理装置を用いて基板Ｓの表面処理を実施する場合には、反応容器内に大気圧近傍の圧力条件で、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガス類が充填される。
【０１０６】
次に、上記構成を有する本実施の形態２のプラズマ処理装置の動作について説明する。
【０１０７】
まず、図示しない基板ステージに表面処理を行う基板Ｓを載置する。
【０１０８】
次に、図示しない反応容器内に、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガス類を大気圧近傍の圧力条件で充填する。
【０１０９】
そして、このような反応容器内の雰囲気下で、回転電極１を所定の回転速度で回転させる。この回転電極１の回転駆動と同時に、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５から所定の反応ガスを供給する。また、反応ガス供給本体路５に隣接して形成されたガス吸引経路３５から、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｐに存在するガス成分を吸引する。また、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３のクリーニングガス供給路３４から所定のクリーニングガスを供給する。さらには、クリーニングガス供給路３４に隣接して形成されたガス吸引経路３５から、回転電極１の外部に形成されるプラズマ発生空間Ｃに存在するガス成分を吸引する。
【０１１０】
このような状態で、高周波電源２から回転電極１に高周波電圧を印加すると、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給本体路５から、回転電極１の周面に形成された孔部１ｃを介して回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐに噴き出された反応ガスが、回転電極１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマが発生する。
【０１１１】
また、このとき、回転電極１と対向電極３０との間隙では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３のクリーニングガス供給路３４から、回転電極１の周囲に形成された孔部１ｃを介して回転電極１と対向電極３０との間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｃに噴き出されたクリーニングガスが、回転電極１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマが発生する。
【０１１２】
そして、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐに発生したプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、基板Ｓの表面上において、エッチング、薄膜形成、表面改質等の所望の表面処理が実施される。例えば、基板Ｓの表面にＳｉ薄膜を成膜する場合には、Ｈｅ、Ｈ2、ＳｉＨ4、ＳｉＨ6等の混合気体からなる反応ガスが供給されて、所望のＳｉ薄膜が形成される。また、反応ガス供給路５に隣接してプラズマ発生空間Ｐの下流域に面して形成されたガス吸引経路３５からプラズマ発生空間Ｐに存在するガス成分が吸引されて除去される。これにより、反応ガス供給路６から供給された反応ガスは、プラズマ発生空間Ｐにのみ供給されることとなり、反応容器内が反応ガスによって汚染され、また、反応容器内の反応ガスの拡散を防止することができる。
【０１１３】
また、このとき、回転電極１と対向電極３０との間隙では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３のクリーニングガス供給路３４から供給されたクリーニングガスによって形成されたプラズマ発生空間Ｃのプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、回転電極１の下部のプラズマ発生空間Ｐにて実施された基板Ｓの表面処理により回転電極１の表面上に付着された不要な反応生成物が除去される。また、クリーニングガス供給路３４に隣接してプラズマ発生空間Ｃの下流域に面して形成されたガス吸引経路３５からプラズマ発生空間Ｃに存在するガス成分が吸引されて除去される。これにより、クリーニングガス供給路３４から供給されたクリーニングガスは、プラズマ発生空間Ｃにのみ供給されることとなり、反応容器内がクリーニングガスによって汚染されることが防止され、また、反応容器内にクリーニングガスが拡散することを防止することができる。
【０１１４】
このように、基板Ｓの表面に対する成膜、エッチング、表面加工等の表面処理を回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐにて実施することができる。この表面処理を実施するプロセスを行うと同時に、回転電極１の上方側では、対向基板３０と回転電極１との間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｃにて、回転電極１に付着した反応生成物を除去してクリーニングすることができる。このため、基板Ｓの表面処理を実施するための駆動時間を大幅に短縮することができ、生産性の向上を図ることができる。
【０１１５】
（実施の形態３）
図１６は、本実施の形態３のプラズマ処理装置を示す断面図である。なお、本実施の形態３のプラズマ処理装置の概略構成は、前述の実施の形態１のプラズマ処理装置と同一であり、同一の構成については、実施の形態１のプラズマ処理装置を示す図１〜図９を参照するとして、以下の説明では、異なる構成について詳細に説明する。
【０１１６】
このプラズマ処理装置は、円筒型の回転電極１を有しており、この回転電極１の周囲には、それぞれ、回転電極１の下方及び左右の各側方に図示しない基板ステージが配置されている。そして、各基板ステージ上には、それぞれ基板Ｓが固定され、回転電極１の下方及び左右の各側方にそれぞれ対向して配置されている。
【０１１７】
それぞれの基板ステージに固定された各基板Ｓは、回転電極１の回転軸に対して平行になるように配置されており、回転電極１と各基板Ｓとの間には、それぞれ所定のギャップが形成されている。また、回転電極１の周面には、複数の孔部１ｃが周面方向及び軸方向のそれぞれに所定間隔毎に形成されている。
【０１１８】
本実施の形態３のプラズマ処理装置では、それぞれの基板Ｓに対して、回転電極１の回転方向の下流側に隣接してそれぞれ対向基板３０が設けられている。図１６に示すプラズマ処理装置においては、回転電極１が図１６の矢印Ａに示す方向に回転され、回転電極１の下方に配置された基板Ｓと、左右の各側方に配置された各基板Ｓそれぞれとの間にそれぞれ対向電極３０が設けられていると共に、下方の基板Ｓに対して回転電極１の回転方向下流側に配置された基板Ｓに対して回転電極１の回転方向の下流側に対向電極３０が設けられている。
【０１１９】
回転電極１は、中空の円筒状に形成された電極本体部１ａを有しており、この中空の電極本体部１ａの内部には、電極本体部１ａの内径よりも若干小径の円筒状に形成された反応ガス供給管３が設けられて、電極本体部１ａの内部の中空の空間を充填している。
【０１２０】
この反応ガス供給管３には、各基板Ｓ上に表面処理を実施するためのプラズマを発生するために用いられる反応ガスを供給する複数の反応ガス供給路５ａ〜５ｃが、それぞれ、回転電極１に対向して配置されてた各基板Ｓの表面に対面するように設けられている。また、各基板Ｓ上において実施された表面処理によって回転電極１上に付着する反応生成物を除去するためのプラズマを発生するために用いられるクリーニングガスを供給する複数のクリーニングガス供給管３４ａ〜３４ｃが、それぞれ、回転電極１に対向して配置されている各対向電極３０の表面に対面するようにそれぞれ設けられている。
【０１２１】
回転電極１と各基板Ｓとのそれぞれの間隙には、各反応ガス供給路５ａ〜５ｃから反応ガスが供給され、この状態で回転電極１に高周波電圧が印加されると、回転電極１と各基板Ｓとのそれぞれの間隙には、図１６において、それぞれ実線で囲まれた領域に、プラズマ発生空間Ｐ１及びＰ１及びＰ３がそれぞれ形成される。また、回転電極１を各対向電極３０との間隙には、各クリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃからクリーニングガスが供給され、この状態で回転電極１に高周波電圧が印加されると、回転電極１と各対向電極３０とのそれぞれの間隙には、図１６において、実線で囲まれた領域にプラズマ発生空間Ｃ１及びＣ２及びＣ３がそれぞれ形成される。
【０１２２】
回転電極１の外周面の各位置で発生されるプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３及びＣ１〜Ｃ３は、それぞれ、反応ガス供給路５ａ〜５ｃから供給された反応ガス及びクリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃから供給されたクリーニングガスによって形成される。このため、反応ガス供給路５ａ〜５ｃ及びクリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃは、それぞれのプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３及びＣ１〜Ｃ３において、回転電極１の回転方向の上流域に位置される。
【０１２３】
回転電極１の外周面の各位置でそれぞれ発生されるプラズマ発生領域Ｐ１〜Ｐ３及びＣ１〜Ｃ３のそれぞれの回転電極１の回転方向の下流域には、プラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３及びＣ１〜Ｃ３にそれぞれ存在する反応ガス及びクリーニングガス及び反応生成物を吸引する吸引路３５が、それぞれの反応ガス供給路５ａ〜５ｃ及びクリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃに隣接してそれぞれ形成されている。
【０１２４】
上記構成を有する円筒型の回転電極１及び各基板Ｓを載置するそれぞれの基板ステージ及び各対向電極３０は、図示しない反応容器内に設けられており、このプラズマ処理装置を用いて基板Ｓの表面処理を実施する場合には、反応容器内に大気圧近傍の圧力条件で、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガス類が充填される。
【０１２５】
次に、上記構成を有する本実施の形態３のプラズマ処理装置の動作について説明する。
【０１２６】
まず、図示しない各基板ステージにそれぞれ基板Ｓを載置する。
【０１２７】
次に、図示しない反応容器に、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガス類を大気圧近傍の圧力条件で充填する。
【０１２８】
そして、このような反応容器内の雰囲気下で、回転電極１を所定の回転速度で回転させる。この回転電極１の回転駆動と同時に、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給路５ａ〜５ｃから所定の反応ガスを供給する。また、反応ガス供給路３に隣接して形成されたそれぞれのガス吸引経路３５からは、回転電極１の外部に形成されたそれぞれのプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３に存在するガス成分を吸引させる。また、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３のクリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃから所定のクリーニングガスを供給する。また、クリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃに隣接して形成されたガス吸引経路３５からは、回転電極１の外部に形成されたプラズマ発生空間Ｃ１〜Ｃ３に存在するガス成分を吸引させる。
【０１２９】
この状態で、高周波電源２から回転電極１に高周波電圧を印加すると、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給路５ａ〜５ｃから、回転電極１の周面に複数箇所にわたって形成された孔部１ｃを介して回転電極１と各基板Ｓとのそれぞれの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３に噴き出された反応ガスが、回転電極１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマが発生する。
【０１３０】
そして、回転電極１と各基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３に発生したプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、基板Ｓの表面上において、エッチング、薄膜形成、表面改質等の所望の表面処理が実施される。また、反応ガス供給路５ａ〜５ｃに隣接してプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３の下流域に面して形成された吸引経路３５からは、プラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３のそれぞれに存在するガス成分が吸引されて、除去される。これにより、反応ガス供給路５ａ〜５ｃから供給された各反応ガスは、プラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３にのみ供給されることとなり、反応容器内が反応ガスによって汚染されることが防止され、また、反応容器内に反応ガスが拡散することを防止することができる。
【０１３１】
また、このとき、回転電極１と各対向電極３０との間隙では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の各クリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃから供給されたクリーニングガスによって形成されたプラズマ発生空間Ｃ１〜Ｃ３のプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、回転電極１の回転方向の上流側のプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３にて実施された基板Ｓの表面処理により回転電極１の表面上に付着された不要な反応生成物が除去される。また、クリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃに隣接してプラズマ発生空間Ｃ１〜Ｃ３の下流域に面して形成された吸引経路３５からプラズマ発生空間Ｃ１〜Ｃ３に存在するガス成分が吸引されて除去される。これにより、クリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃから供給されたクリーニングガスは、プラズマ発生空間Ｃ１〜Ｃ３にのみ供給されることとなり、反応容器内がクリーニングガスによって汚染されることが防止され、また、反応容器内にクリーニングガスが拡散することを防止することができる。
【０１３２】
本実施の形態３のプラズマ処理装置では、一つの回転電極１の周辺に対向して複数の基板Ｓを配置し、それぞれの基板Ｓと回転電極１との間隙においてプラズマを発生させて、各基板Ｓの表面処理を実施することができる。各基板Ｓと回転電極１との間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３の回転電極１の回転方向の下流域のガス成分は、基板Ｓに反応ガス供給路５ａ〜５ｃに隣接して形成されたガス吸引経路３５によって吸引されて除去されるので、反応ガスが供給される部分を回転電極１の周囲に形成された各プラズマ発生空間Ｐ１〜Ｐ３内に限定することができる。さらに、各基板Ｓの回転電極１の回転方向の下流側には、対向基板３０をそれぞれ配置しており、各対向基板３０と回転電極１との間隙に供給されたクリーニングガスによって発生するプラズマによって、基板Ｓの表面処理の際に回転電極１に付着する反応生成物が除去される。また、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給路３４ａ〜３４ｃに隣接して配置される吸引路３５によって、クリーニングガス及び反応生成物の分解物が吸引されて除去される。
【０１３３】
このように、本実施の形態３のプラズマ処理装置では、反応容器内に設けられた一つの回転電極１によって、反応容器を汚染することなく、同時に複数の基板Ｓに対して表面処理を実施することができるので、基板Ｓの表面処理のためのコストを低減することができ、また、生産性を向上することができる。
【０１３４】
このような実施の形態３のプラズマ処理装置は、例えば、ＰＩＮ型アモルファスＳｉ薄膜からなる太陽電池をガラス基板に成膜する場合に用いられる。
【０１３５】
この場合、まず、この太陽電池を成膜するためのガラス基板を、回転電極１の右側に配置された図示しない基板ステージに固定する。反応容器の内部は、Ｈｅ、Ａｒ等の希ガスによって充填する。
【０１３６】
回転電極１の右側に配置された基板Ｓと回転電極１との間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐ１に、反応ガス供給路５ａから、Ｈｅ、Ｈ2、Ｂ2Ｈ6、ＣＨ4、ＳｉＨ4を混合した混合気体を反応ガスとして供給し、この反応ガスによって発生するプラズマによって、ガラス基板上に、Ｐ層アモルファスＳｉＣ膜（以下、第一膜と称する）を成膜する。
【０１３７】
次に、第一膜が成膜されたガラス基板を、回転電極１の下方に配置された基板ステージに搬送して固定し、この基板ステージに固定された基板Ｓと回転電極１との間隙に、反応ガス供給路５ｂから、Ｈｅ、Ｈ2、ＳｉＨ4を混合した混合気体を反応ガスとして供給し、この反応ガスによって発生するプラズマによって、第一膜が形成されたガラス基板上に、Ｉ層アモルファスＳｉ膜（以下、第二膜）を形成する。
【０１３８】
続いて、第二膜を成膜したガラス基板を、回転電極１の左側に配置された基板ステージに搬送して固定し、この基板ステージに固定された基板Ｓと回転電極１との間隙に、反応ガス供給路５ｃから、Ｈｅ、Ｈ2、ＳｉＨ4、ＰＨ3からなる混合気体を反応ガスとして供給し、この反応ガスによって発生するプラズマによって、第二膜が形成されたガラス基板上に、Ｎ層アモルファスＳｉ膜を形成し、ＰＩＮ型アモルファスＳｉ薄膜太陽電池の成膜工程が終了する。
【０１３９】
上記の各工程は、反応容器内の基板ステージに基板Ｓを固定した後は、基板Ｓを反応容器から取り出すことなく、同じ反応容器内で複数の成膜工程を実施することができ、基板Ｓ上に一層の成膜工程が終了する毎に、反応ガスの供給、成膜、反応ガスの排出、クリーニング、脱気等を行う必要がないので、複数の成膜工程を容易に実施することができ、生産性の向上を図ることができる。
【０１４０】
また、本実施の形態３のプラズマ処理装置は、回転電極１の周囲に配置された複数の基板Ｓに対して、同時に同一の表面処理を実施することもできる。このようにして複数の基板Ｓを同時に処理することによって、生産性を向上させることができる。
【０１４１】
図１７は、本実施の形態３の他のプラズマ処理装置を示している。このプラズマ処理装置は、表面処理を実施する基板がフレキシブル基板である場合に、基板表面に対して連続処理するのに適した構成を有している。
【０１４２】
このプラズマ処理装置では、回転電極１の下方及び上方の左右の両側にそれぞれローラ３６が配置されており、フレキシブル基板Ｓがそれぞれのローラ３６に巻き掛けられて、フレキシブル基板Ｓの表面が回転電極１の両側部及び下方において、回転電極１に対向するようになっている。各ローラ３６は、図示しない駆動手段によって一定方向に回転し、回転電極１の周囲に巻き掛けられて配置されたフレキシブル基板Ｓが、図中矢印Ｂに示す方向に一定速度で移動されるようになっている。他の構成は、図１６のプラズマ処理装置と同一であるので、詳しい説明は省略する。
【０１４３】
このプラズマ処理装置では、一枚のフレキシブル基板Ｓを回転電極１の左右の両側方及び下方のそれぞれで回転電極１に対向するように配置され、左右及び下方の各位置に配置されたそれぞれの基板Ｓと、回転電極１との各間隙においてプラズマを発生させて、それぞれの位置で基板Ｓの表面処理を実施することができる。
【０１４４】
このフレキシブル基板Ｓは、回転駆動するローラ３６によって、図１７中の矢印Ｂにて示す方向に移動され、フレキシブル基板Ｓの表面は、まず、回転電極１の右側に位置するときに、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給路５ａから供給された反応ガスによって発生するプラズマによって第１回目の表面処理が実施される。続いて、回転電極１の下方の位置まで移動されると、この位置で、反応ガス供給路５ｂから供給された反応ガスによって発生するプラズマによって、第２回目の表面処理が実施される。さらに続けて、このフレキシブル基板Ｓが回転電極１の左側の位置まで移動されると、この位置で、反応ガス供給路５ｃから供給された反応ガスによって発生するプラズマによって、第３回目の表面処理が実施される。
【０１４５】
このように、このプラズマ処理装置によって、１枚のフレキシブル基板Ｓに対して複数回の表面処理を実施することができ、例えば、基板上に三層に積層された膜を連続的に成膜することができる。
【０１４６】
図１８には、本実施の形態３のさらに他のプラズマ処理装置における概略を説明する断面図である。
【０１４７】
このプラズマ処理装置は、回転電極１の下方に、表面処理が実施される基板Ｓが配置され、この基板Ｓが配置された位置に対して、回転電極１の回転方向の下流側には、対向電極３０が設けられている。そして、このプラズマ処理装置においては、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３が回転可能に構成されている。他の構成については、図１６に示すプラズマ処理装置と同様の構成となっており、詳しい説明は省略する。
【０１４８】
このプラズマ処理装置では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３が回転可能に構成されているので、図１８（ａ）に示すように、反応ガス供給路５ａから供給される第一の反応ガスによって、基板ステージに載置された基板Ｓに対して第１回目の表面処理を実施し、その後、反応ガス供給管３を回転させて、図１８（ｂ）に示すように、反応ガス供給路５ｂが基板Ｓの表面に対向するようにして、基板Ｓの表面に向けて第二の反応ガスが供給されるようにして、第２回目の表面処理を実施する。さらに、同様に、反応ガス供給管３を回転させて、図１８（ｃ）に示すように、反応ガス供給管５ｃが基板Ｓの表面に対向するようにして、基板Ｓの表面に向けて第３の反応ガスが供給されるようにして、第３回目の表面処理を実施する。このようにして、反応容器に基板Ｓを載置したままで、順次異なった表面処理を実施することができ、例えば、三層の積層膜を基板上に成膜することができる。
【０１４９】
（実施の形態４）
図１９は、本実施の形態４のプラズマ処理装置を示す断面図である。なお、本実施の形態４のプラズマ処理装置の概略構成は、前述の実施の形態１のプラズマ処理装置と同一であり、同一の構成については、実施の形態１のプラズマ処理装置を示す図１〜図９を参照するとして、以下の説明では、異なる構成について詳細に説明する。
【０１５０】
このプラズマ処理装置は、図示しない平板状の基板ステージを有しており、この基板ステージ上に基板Ｓが載置される。この基板Ｓの上方には、円筒状の回転電極１が設けられている。円筒型の回転電極１は、その回転軸が基板Ｓの表面に対して平行になるように配置されており、回転電極１と基板ステージ上に載置された基板Ｓとの間には所定のギャップが形成されている。回転電極１は、中空の円筒状に形成された電極本体部１ａを有しており、この回転電極１の周面には、複数の孔部１ｃが周面方向及び軸方向のそれぞれに所定間隔毎に形成されている。
【０１５１】
本実施の形態４のプラズマ処理装置では、回転電極１の外部に、基板Ｓに対向する下端部及び上端部の近傍を除くほぼ全体にわたって、その周面を覆う電極カバー４１が設けられている。
【０１５２】
電極カバー４１は、回転電極１の外径よりも若干大きな内径を有する内部が中空の円筒状に形成されており、回転電極１と同心状に配置された状態で、回転電極１の外径と電極カバー４１の内径との間に所定の空間４１ａが形成されるようになっている。この電極カバー４１の上端には、開口４２が形成されており、この開口４２の周縁から上方に突出して反応ガス導入管４３が設けられている。また、基板Ｓに対向する下端側は、下方に載置された基板Ｓに平行な平坦部が形成されており、基板Ｓと対向する部分に開口４４が形成されている。
【０１５３】
電極カバー４１の上側に設けられたガス導入管４３は、図示しない反応ガス供給手段に連通しており、中空となった内部に反応ガスを導入する。図示しない反応ガス供給手段から反応ガス導入管４３を介して電極カバー４１の内部に供給された反応ガスは、電極カバー４１の内径と回転電極１の外径との間に形成された空隙４１ａ及び、回転電極１の周面に形成された孔部１ｃを介して回転電極１の内部に形成された空間１ｄを介して、電極カバー４１の上方から下方に通され、基板Ｓ上に対向して形成された開口４４を反応ガスの導出口として、電極カバー４１の外部に放出される。
【０１５４】
回転電極１と基板Ｓとの間隙には、図示しない反応ガス供給手段から供給された反応ガスが電極カバー４１の内部を介して供給され、この状態で高周波電源２から高周波電圧が回転電極１に印加されると、図１９中、実線で囲まれた領域に示すようなプラズマ発生空間Ｐが形成される。
【０１５５】
上記構成を有する円筒型の回転電極１及び電極カバー４１及び基板Ｓを載置する図示しない基板ステージは、図示しない反応容器内に設けられており、基板Ｓの表面処理を実施する場合には、大気圧近傍の圧力条件で、所望の反応ガス又はＨｅ、Ａｒ等の希ガス類が反応容器内に充填される。
【０１５６】
次に、上記構成を有する本実施の形態４のプラズマ処理装置の動作について説明する。
【０１５７】
まず、図示しない基板ステージに表面処理を実施する基板Ｓを載置する。
【０１５８】
次に、図示しない反応容器内に、所望の反応ガス又はＨｅ、Ａｒ等の希ガス類を大気圧近傍の圧力条件で充填する。
【０１５９】
そして、このような反応容器内の雰囲気下で、回転電極１を所定の回転速度で回転させる。この回転電極１の回転駆動と同時に、図示しない反応ガス供給手段から所定の反応ガスを、反応ガス導入管４３を介して電極カバー４１の内部に導入する。電極カバー４１内に導入された反応ガスは、電極カバー４１の内径と回転電極１の外径との間に形成された空隙４１ａ及び、回転電極１の周面に形成された孔部１ｃを介して回転電極１の内部に形成された空間１ｄを介して、電極カバー４１の上方から下方に通され、基板Ｓ上に対向して形成された開口４４を反応ガスの導出口として、電極カバー４１の外部に放出される。
【０１６０】
この状態で、高周波電源２から回転電極１に高周波電圧を印加すると、電極カバー４１の開口４４から供給された反応ガスが、回転電極１に印加された高周波電圧によって、イオン種、ラジカル種等に分解されてプラズマが発生し、回転電極１と基板Ｓとの間隙にプラズマ発生空間Ｐが形成される。
【０１６１】
そして、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐに発生したプラズマに起因して化学反応が生じ、この化学反応によって、基板Ｓの表面上において、エッチング、薄膜形成、表面改質等の所望の表面処理が実施される。
【０１６２】
このように、基板Ｓの表面に対する成膜、エッチング、表面加工等の表面処理を回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐにて実施することができる。この実施の形態４のプラズマ処理装置では、高速回転する回転電極１の下方に設置された基板Ｓの表面に対して、反応ガスを電極カバー４１内に通して、簡便に、且つ効率良く反応ガスを供給することができ、表面処理の生産性を向上し、基板Ｓの表面処理に要するコストの低減を図ることができる。
【０１６３】
また、図２０には、本実施の形態４のプラズマ処理装置の他の例を示している。
【０１６４】
図２０に示す例では、回転電極１の上部にのみを覆う電極部分カバー４８を設け、中空に形成された回転電極１の内部に、反応ガス導入管４３から回転電極１の周面部に形成された孔部１ｃを介して供給される反応ガスを所定方向に通流させる反応ガス供給経路４７を形成した供給管４６を設けている。この供給管４６に形成された反応ガス供給経路４７は、上部側で、電極部分カバー４８の上方に突出して設けられた反応ガス導入管４３に対向するとともに、下端側が、基板Ｓ上に対向するように形成されている。他の構成は、上記の図１９に示すプラズマ処理装置と概略同一の構成であるので詳しい説明は省略する。
【０１６５】
図２０に示すプラズマ処理装置では、反応ガス導入管４３から電極部分カバー４８に導入された反応ガスが、回転電極１の内部に設けられた供給管４６に供給されて、反応ガス供給経路４７を通流して、回転電極１と基板Ｓとの間隙に供給される。このように、図２０に示すプラズマ処理装置でも、高速回転する回転電極１の下方に設置された基板Ｓの表面に対して、反応ガスを電極部分カバー４８から、回転電極１の内部に設けられた供給管４６の反応ガス供給経路４７を通流して、簡便に、且つ効率良く反応ガスを供給することができ、表面処理の生産性が向上し、基板Ｓの表面処理に要するコストの低減を図ることができる。
【０１６６】
（実施の形態５）
図２１は、本実施の形態５のプラズマ処理装置を示す断面図である。なお、本実施の形態５のプラズマ処理装置の概略構成は、前述の実施の形態１のプラズマ処理装置と同一であり、同一の構成については、実施の形態１のプラズマ処理装置を示す図１〜図９を参照するとして、以下の説明では、異なる構成について詳細に説明する。
【０１６７】
このプラズマ処理装置は、図示しない平板状の基板ステージを有しており、この基板ステージ上に基板Ｓが載置されている。この基板Ｓの上方には、円筒型の回転電極１が設けられている。回転電極１は、その回転軸が基板Ｓの表面に対して平行になるように配置されており、回転電極１と基板ステージ上に配置された基板Ｓとの間に、所定のギャップが形成されている。また、回転電極１の周面には、複数の孔部１ｃが周面方向及び軸方向のそれぞれに所定間隔毎に形成されている。
【０１６８】
基板Ｓ上に配置される回転電極１は、中空の円筒状に形成された電極本体部１ａを有しており、この中空の電極本体部１ａの内部には、電極本体部１ａの内径よりもわずかに小径の円筒状に形成された反応ガス供給管３が設けられており、電極本体部１ａの内部の中空の空間をほぼ充填している。
【０１６９】
この反応ガス供給管３には、反応ガスを基板Ｓ上に供給するための反応ガス供給路６１が形成されている。本実施の形態４のプラズマ処理装置では、反応ガス供給路６１の径が、基板Ｓと回転電極１との間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐの全体と同程度の大きさに形成されている。
【０１７０】
上記構成を有する本実施の形態４のプラズマ処理装置を動作させることによって、基板Ｓ上に、成膜、エッチング、表面加工等の所望の表面処理が実施される。なお、本実施の形態５のプラズマ処理装置の動作は、前述の実施の形態１のプラズマ処理装置の動作と同様に行われるので、詳しい説明は省略する。
【０１７１】
このように、本実施の形態５のプラズマ処理装置では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３に、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐの全体に反応ガスが供給される大きさの径に形成された反応ガス供給路６１が形成されているため、大量の反応ガスを効率よく、プラズマ発生空間Ｐに供給することができ、基板Ｓの表面における表面処理の速度を大幅に向上することができ、生産性の向上を図ることができる。
【０１７２】
図２２には、本実施の形態５のプラズマ処理装置の他の例を示している。このプラズマ処理装置は、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の内部に、多孔質体６２が、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐと同程度の大きさになるように設けられている。この多孔質体６２は、反応ガスを通流することができるようになっており、反応ガス供給管３内において、反応ガス供給路を形成している。他の構成については、上記の図２１に示すプラズマ処理装置を同一の構成になっており、その構成及び動作については説明を省略する。
【０１７３】
このプラズマ処理装置では、反応ガス供給管３内部に多孔質体６２を設け、この多孔質体６２によって、反応ガスを供給するための反応ガス供給路が形成されており、これにより、反応ガス供給管３内を通流する反応ガスのガス流れを安定化することができ、また、回転電極１の内部と反応ガス供給管３との間隙部分において、反応ガスのガス流れを安定化することができる。
【０１７４】
また、さらに、反応ガス加熱機構を設け、この反応ガス加熱機構によって反応ガス供給管内に設けられた多孔質体６２を加熱するようにすれば、加熱された多孔質体６２より効率良く反応ガスに熱伝達が行われ、加熱された状態の反応ガスを基板Ｓと回転電極１との間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐに供給することができる。
【０１７５】
図２３には、本実施の形態５のプラズマ処理装置のさらに他の例が示されている。
【０１７６】
このプラズマ処理装置では、反応ガス供給管３の内部には、実施の形態１の反応ガス供給管３に形成される反応ガス供給路５と同程度の大きさに形成された反応ガス供給路６３が形成されている。そして、回転電極１の外周には、所定間隔毎に形成された孔部ではなく、反応ガスを通流させることができる多孔質体６４が外周の全面にわたって均一に形成されている。他の構成は、図２１に示すプラズマ処理装置と同様の構成を有している。
【０１７７】
このプラズマ処理装置では、回転電極１の内部に設けられた反応ガス供給管３の反応ガス供給路６３から供給された反応ガスが、回転電極１の外周面に形成された多孔質体６４を介して、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されたプラズマ発生空間Ｐに供給されるので、回転電極１の外周部の反応ガスが供給される部分において、反応ガスのガス流れによる不安定な乱流が発生することなく、安定して反応ガスをプラズマ発生空間Ｐに供給することができる。その結果、基板Ｓの表面処理の安定化を図ることができる。
【０１７８】
（実施の形態６）
図２４は、本実施の形態６のプラズマ処理装置の概略を示す斜視図である。
【０１７９】
このプラズマ処理装置は、回転電極１の周面に、所定間隔毎に複数の孔部が形成される代わりに、回転電極１の回転軸の方向に沿ってスリット状の反応ガス通気口６５が、所定間隔毎に互いに平行になるように形成されている。
【０１８０】
他の構成については、上記実施の形態１〜５のいずれかの構成を有しており、詳しい説明は省略する。
【０１８１】
このように、本実施の形態６のプラズマ処理装置では、回転電極１の周面に、回転軸方向に沿ったスリット状の反応ガス通気口６５が形成されており、このスリット状に形成されたガス通気口６５により、基板Ｓと回転電極１との間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐに対して、回転軸方向に反応ガスの供給量の分布が生じることを防止することができ、基板Ｓに対してプラズマにより表面処理する場合に、表面の処理特性に回転軸方向に分布が生じることを防止することができる。
【０１８２】
また、逆に、基板Ｓに発生する温度分布、高周波電源２から回転電極１に印加される高周波電圧の安定波分布によって、表面処理が実施される基板Ｓの表面に加工量分布、処理特性分布、成膜分布等が発生する場合には、上記のスリット状のガス通気口６５のスリット幅に、回転電極１の回転軸方向に分布を有する形状とし、ガス通気口６５の穴密度、形状、寸法等に対して、回転軸方向に所望の分布を設定するようにしてもよい。このようにすれば、基板Ｓの表面に発生する温度分布、高周波電圧の安定波分布、処理特性分布、成膜特性分布等の影響を緩和し、基板Ｓの表面上の処理特性を均一にすることができる。
【０１８３】
また、さらに、スリット状に形成されたガス通気口６５を、回転電極１の周方向に、穴密度、形状、寸法等の分布を持たせるようにしてもよい。このようにすれば、回転電極１と基板Ｓとの間隙に形成されるプラズマ発生空間Ｐに供給される反応ガスのガス供給量が回転電極１の回転周期以下の非常に短い周期で変化するようにして供給することができる。
【０１８４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置は、所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、基板表面に対向する表面には、空洞部に連通する通気口が形成されている。そして、この回転電極の空洞部には、電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、回転電極と基板との間隙に供給する反応ガス供給路が形成された反応ガス供給手段が設けられている。
【０１８５】
この反応ガス供給手段によって、回転電極と基板との間隙に反応ガスを効率良く供給することができ、反応ガスの利用効率を向上することができる。その結果、基板の表面処理に要するコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１のプラズマ処理装置の概略を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿う断面図である。
【図４】高周波電圧を印加した時点での回転電極１と基板Ｓとの間隙を示す要部拡大図である。
【図５】回転電極及び反応ガス供給管を支持する具体的な構造を説明するための断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ’線に沿う断面図である。
【図７】図５のＤ−Ｄ’線に沿う断面図である。
【図８】反応ガス供給管の回転機構を取り付けた状態を示す背面図であり、（ａ）は、反応ガス供給管が回転移動される前の初期状態を示しており、（ｂ）は、反応ガス供給管が所定の角度だけ回転移動された状態を示している。
【図９】反応ガス供給管３が所定の回転角ａだけ回転移動された状態を示す断面図である。
【図１０】実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図１１】実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図１２】実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図１３】実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図１４】実施の形態１のプラズマ処理装置の他の例を示す要部拡大図である。
【図１５】実施の形態２のプラズマ処理装置の概略を示す断面図である。
【図１６】実施の形態３のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図１７】実施の形態３の他のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図１８】実施の形態３のさらに他のプラズマ処理装置における概略を説明する断面図である。
【図１９】実施の形態４のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２０】実施の形態４のプラズマ処理装置の他の例を示す断面図である。
【図２１】実施の形態５のプラズマ処理装置を示す断面図である。
【図２２】実施の形態５のプラズマ処理装置の他の例を示す断面図である。
【図２３】実施の形態５のプラズマ処理装置のさらに他の例を示す断面図である。
【図２４】実施の形態６のプラズマ処理装置の概略を示す斜視図である。
【図２５】従来の回転電極を用いたプラズマ処理装置を示しており、（ａ）は、その概略構成を示す斜視図、（ｂ）は、側面図である。
【図２６】従来の回転電極を用いた他のプラズマ処理装置を示しており、（ａ）は、その概略構成を示す斜視図、（ｂ）は、側面図である。
【符号の説明】
１ 回転電極
２ 高周波電源
３ 反応ガス供給管
４ 反応ガス導入路
５ 反応ガス供給本体路
１１ 定盤
１２ 基板ステージ
１３ 支持ハウジング
１５ スリーブ
１６ 外側ベアリング
１７ 内側ベアリング
１８ マグネットカップリング
１９ 連結部材
２０ 反応ガス導入管
２１ ステッピングモータ
２２ 駆動ギア
２３ 回転ギア
５２ 第二反応ガス供給経路
５３ ガス吸引経路
３０ 対向電極
３４ クリーニングガス供給路
３５ ガス吸引路
３６ ローラ
４１ 電極カバー
４２ 開口
４３ 反応ガス導入管
４４ 開口
４６ 反応ガス供給管
４７ 反応ガス供給経路
４８ 電極部分カバー
６１ 反応ガス供給路
６２ 多孔質体
６３ 反応ガス供給路
６４ 多孔質体
６５ 反応ガス通気口
１０１ 回転電極
１０２ 回転軸
１０３ 高周波電源
１０４ 基板
１０６ 穴つき回転電極
Ｐ プラズマ発生空間
１０７ 空洞部
１０８ 孔部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing the surface of a substrate with plasma, and more particularly to a plasma processing apparatus using a rotating electrode having an electrode surface that moves in the vicinity of the substrate surface by rotation.
[0002]
[Prior art]
In recent semiconductor manufacturing apparatuses, a substrate is placed between a pair of electrodes, and a high-frequency power is applied in a state where a reactive gas is supplied between the electrodes. A plasma processing apparatus is widely used that generates plasma by decomposing into seeds and the like, and performs surface treatment such as etching, thin film formation, and surface modification on the substrate placed between the electrodes using this plasma. ing.
[0003]
As this plasma processing apparatus, a plasma processing apparatus using a rotating electrode having an electrode surface that moves in the vicinity of the substrate surface by rotation is described in JP-A-9-104985.
[0004]
A plasma processing apparatus using such a rotating electrode will be described with reference to the drawings.
[0005]
FIG. 25 shows a plasma processing apparatus using a rotating electrode described in the above publication, FIG. 25 (a) is a perspective view showing the schematic configuration, and FIG. 25 (b) is a side view.
[0006]
The plasma processing apparatus using the rotating electrode has a flat substrate stage (not shown), and the substrate 104 is placed on the substrate stage. A cylindrical rotary electrode 101 is provided above the substrate 104. The rotating electrode 101 is arranged so that the rotating shaft 102 is parallel to the substrate 104.
[0007]
A high frequency power source 103 is connected to the rotating shaft 102 of the rotating electrode 101 so as not to hinder the rotation of the rotating shaft 102. A substrate stage (not shown) on which the substrate 104 is placed is grounded. The rotating electrode 101 is configured to be rotatable at a predetermined rotation speed with the rotating shaft 102 as a central axis. The substrate stage on which the substrate 104 is placed is configured to be slidable in the horizontal direction perpendicular to the axial direction of the rotation shaft 102 of the rotating electrode 101.
[0008]
The substrate stage on which the cylindrical rotating electrode 101 and the substrate 104 are placed is provided in a reaction vessel (not shown), and the reaction vessel is filled with a reaction gas under a pressure condition near atmospheric pressure. Then, by rotating the rotating electrode 101 at a predetermined rotation speed, the reaction gas filled in the reaction vessel moves to the gap between the rotating electrode 101 and the substrate 104 on the substrate stage as the rotating electrode 101 rotates. Let In this state, when a high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 103, the reaction gas moved to the gap between the rotating electrode 101 and the substrate 104 is decomposed into ion species, radical species, and the like by the high-frequency voltage applied to the rotating electrode 101. As a result, plasma is generated, and a plasma generation space P is formed in the gap between the substrate 104 and the rotating electrode 101. A chemical reaction occurs due to the plasma generated in the plasma generation space P, and a desired surface treatment such as etching, thin film formation, and surface modification is performed on the surface of the substrate 104 by this chemical reaction.
[0009]
For example, when a silicon film such as an amorphous Si film or a polycrystalline Si film is formed on the substrate 104, He and H 2 And SiH Four A mixed gas consisting of The concentration of each reactive gas is SiH Four Concentration is about 0.01% to 10%, H 2 Are mixed at a ratio of about 0% to 50%. Further, when processing the surface of the glass substrate, He, O, and the like are used as reaction gases. 2 , CF Four , SF 6 Etc. is used as the reaction gas.
[0010]
FIG. 26 shows another plasma processing apparatus using a rotating electrode. Fig.26 (a) is a perspective view which shows the schematic structure, FIG.26 (b) is a side view.
[0011]
The holed rotary electrode 106 used in this plasma processing apparatus has a cylindrical shape, and a cavity 107 is formed therein. A plurality of hole portions 108 communicating with the hollow cavity portion 107 are formed on the peripheral surface of the rotary electrode 106 with a hole at regular intervals along the circumferential direction and the axial direction. A predetermined reaction gas is supplied to the cavity 107 of the rotary electrode 106 with a hole from a reaction gas supply source (not shown). When the reactive gas is supplied to the cavity 107 of the rotary electrode 106 with a hole, each hole 108 formed in the peripheral surface portion of the rotary electrode 106 with a hole becomes a gas outlet from which the reactive gas is jetted, and the rotary electrode 106 with a hole. The reaction gas supplied to the inside is supplied to the outside of the rotary electrode 106 with a hole. Since the other structure is the same as that of the plasma processing apparatus shown in FIG.
[0012]
In the plasma processing apparatus using the rotating electrode 101 and the holed rotating electrode 106 shown in FIGS. 25 and 26, the reaction gas follows the rotating electrode 101 and the holed rotating electrode 106 rotating at a high speed due to the viscosity thereof. And supplied to the gap between the substrate 104 and the rotary electrode 101 and the rotary electrode 106 with a hole. The reaction gas can be uniformly supplied to the gap by the rotation of the rotary electrode 101 and the rotary electrode 106 with a hole, and the rotation of the rotary electrode 101 and the rotary electrode 106 with a hole can be increased to increase the speed between the gaps. The amount of reaction gas supplied can be increased. Therefore, in this plasma processing apparatus, uniform processing can be performed on the surface of the substrate 104 without causing unevenness, and the speed of the surface processing can be increased. Further, in this plasma processing apparatus, since the gap between the rotating electrode 101 and the rotating electrode 106 with a hole and the substrate 104 on the substrate stage can be narrowed, the utilization efficiency of the reaction gas can be increased. Furthermore, the self-cooling action based on the high-speed rotation of the rotating electrode 101 and the rotating electrode 106 with a hole can sufficiently cool the surfaces of the rotating electrode 101 and the rotating electrode 106 with a hole. Even if a large voltage is applied to 106, the rotating electrode 101 and the rotating electrode 106 with a hole do not generate excessive heat, and a large voltage can be applied to the rotating electrode 101 and the rotating electrode 106 with a hole. The surface treatment speed and the uniformity of the surface treatment can be greatly improved.
[0013]
Furthermore, in the plasma processing apparatus in which a plurality of hole portions 108 serving as reactive gas ejection ports are formed in the peripheral surface portion shown in FIG. 26, the rotation electrode 106 with a hole and the substrate 104 are supplied by supplying the reactive gas through each hole portion 108. The reaction gas can be supplied more smoothly into the gap.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described plasma processing apparatus using the rotating electrode, the gap between the substrate 104 and the rotating electrode 101 is formed narrow, and depending on only the rotation of the rotating electrode 101, supply of the reactive gas supplied to the gap is performed. The amount is limited and sufficient reaction gas cannot be supplied.
[0015]
Further, the reaction gas supplied to the gap between the substrate 104 and the rotation electrode 101 by the rotation of the rotation electrode 101 becomes a gas flow that flows along the rotation direction of the rotation electrode 101, and the gas flow of the reaction gas in the plasma generation space P The degree of decomposition of the reaction gas differs between the upstream side and the downstream side, and the distribution of decomposition products of the reaction gas becomes non-uniform in the gap. In this case, for example, when a film formation process is performed on the substrate 104 by the decomposition product of the reaction gas in which such a non-uniform distribution is generated, the characteristics of the film to be formed are changed from the upstream side of the reaction gas. It becomes non-uniform over the downstream side. Further, when the surface of the substrate 104 is processed, the surface characteristics of the finished surface are uneven from the upstream side to the downstream side of the reaction gas.
[0016]
Further, even when the film forming process is performed using a mixed gas in which two or more kinds of gases are mixed as a reaction gas, the reaction gas flows along the rotation direction of the rotating electrode 101 on the upstream side and the downstream side. The gas that is easily decomposed is first decomposed on the upstream side, so that the degree of gas decomposition differs in the gap between the substrate 104 and the rotating electrode 101. When the film formation process is performed in such a state, the composition ratio of the film to be formed is different between the upstream side and the downstream side of the gas flow. For example, SiH Four , SiC, H 2 When a SiC film is formed on the surface of the substrate 104 using a mixed gas of He as a reaction gas, the Si / C ratio in the film to be formed is distributed and is not uniform. In addition, when surface processing is performed, the surface characteristics of the finished surface are not uniform.
[0017]
On the other hand, in the plasma processing apparatus using the holed rotary electrode 106 shown in FIG. 26, the reaction gas is ejected from each hole 108 serving as a gas jet port, and the gap between the holed rotary electrode 106 and the substrate 104 is reduced. A predetermined reaction gas is supplied to the substrate, but since the reaction gas is ejected from each hole 108 formed over the entire circumference of the holed rotary electrode 106, the holed rotary electrode 106 and the substrate 104 not involved in the plasma processing The reactive gas is also ejected from a position away from the gap, and the gap between the holed rotating electrode 106 and the substrate 104 is very narrow, and the reactive gas is not efficiently supplied to the plasma generation space P. As a result, there is a problem that the utilization efficiency of the reaction gas is low. Further, since the reaction gas is uniformly supplied from the respective holes 108 formed in the holed rotary electrode 106 to the gap between the holed rotary electrode 106 and the substrate 104, There is also a problem that the supply amount, composition, and the like of the reaction gas supplied cannot be adjusted on the downstream side.
[0018]
In addition, since a single reaction gas is ejected from each hole 108 formed in the rotating electrode 106 with a hole, a plurality of types of reaction gases having different compositions and mixing ratios are mutually brought into the plasma generation space P. Cannot be supplied at different positions and flow rates.
[0019]
Further, the method of supplying the reaction gas to the cavity 107 in the rotating electrode 106 with a rotating hole is not specified.
[0020]
Further, it is not specified that the reaction gas is sucked from each hole 108 formed on the surface of the rotary electrode 106 with a hole.
[0021]
In addition, since a single reactive gas is ejected in all directions from each hole 108 formed in the holed rotating electrode 106, a plurality of processes can be performed simultaneously using one holed rotating electrode 106. I can't.
[0022]
Moreover, it is not specified that each hole 108 formed on the surface of the holed rotating electrode 106 uses a holed rotating electrode having a different hole shape and hole density in the circumferential direction of the holed rotating electrode 106.
[0023]
The present invention has been made to solve the above problems, and in a plasma processing apparatus using a rotating electrode, a sufficient reactive gas can be supplied to the gap between the narrowed rotating electrode and the substrate, It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus that does not generate a surface treatment characteristic distribution.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a rotating electrode rotatably disposed near a substrate surface on which a predetermined process is performed, a driving unit that rotates the rotating electrode, and the rotating electrode. The rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface thereof. A reaction gas supply having a reaction gas supply path for supplying a reaction gas that generates plasma by a voltage applied from the power source to a gap between the rotation electrode and the substrate through the vent hole in the cavity of the rotation electrode Means are provided.
[0025]
In the above plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the vent formed in the rotating electrode is a plurality of holes formed over the entire peripheral surface of the rotating electrode.
[0026]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reactive gas supply means is configured to react the reactive gas supplied to the reactive gas supply path at a desired position in the plasma generation space formed in the gap between the rotating electrode and the substrate. It is preferable that it can move so that can be supplied.
[0027]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reaction gas supply path is branched so that the reaction gas can be supplied to a desired position in the plasma generation space generated in the gap between the rotating electrode and the substrate. Is preferred.
[0028]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the reaction gas flow rates in the branch portions of the reaction gas supply path are different from each other.
[0029]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reactive gas supply means preferably has a plurality of reactive gas supply paths.
[0030]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that reaction gases having different compositions, flow rates, pressures, and the like are supplied from the reaction gas supply paths of the reaction gas supply means.
[0031]
In the plasma processing apparatus of the present invention, a gas suction path for sucking a gas component existing in a gap between the rotating electrode and the substrate is formed in the gas supply means through a vent hole formed in the rotating electrode. It is preferable that
[0032]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reaction gas supply path formed in the gas supply means is upstream of the rotation direction of the rotary electrode in the plasma generation space formed in the gap between the rotary electrode and the substrate. The gas suction path is formed to face the plasma generation space so that the gas component on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode of the plasma generation space is sucked so that the reaction gas is supplied. It is preferable.
[0033]
In the plasma processing apparatus of the present invention, a counter electrode is provided on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation space so as to face the rotary electrode. In order to form a cleaning plasma in the gap between the counter electrode and the rotating electrode for removing reaction products generated due to the plasma generated by the reaction gas and adhering to the surface of the rotating electrode, A cleaning gas supply path for supplying a cleaning gas generated by application of a voltage from the power source is formed, and at a downstream side of the rotation direction of the rotating electrode of the cleaning gas supply path, in a gap between the counter electrode and the rotating electrode. It is preferable that a suction path for sucking the existing gas component is formed.
[0034]
In the plasma processing apparatus of the present invention, a plurality of substrates are arranged around the rotating electrode, and the counter electrode is disposed downstream of the rotating electrode in the rotation direction of the rotating electrode. The reaction gas supply means is formed with reaction gas supply passages for supplying a reaction gas for generating plasma for processing the substrate surface so as to face each substrate surface. A cleaning gas supply path for supplying a cleaning gas for generating plasma for removing reaction products adhering to the surface is formed to face each counter electrode, and each substrate and each counter substrate and the rotating electrode are connected to each other. A gas suction path for sucking a gas component existing in the gap is adjacent to each reaction gas supply path and each cleaning gas supply path on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode. It is preferred to be formed.
[0035]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the substrate is a flexible substrate, and a rotatable roller around which the flexible substrate is wound is provided around the rotating electrode.
[0036]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reactive gas supply means includes a plurality of reactive gas supply paths for supplying a reactive gas and gas suction paths adjacent to the reactive gas supply paths. Is preferred.
[0037]
In addition, the plasma processing apparatus of the present invention includes a rotating electrode rotatably disposed near a substrate surface on which a predetermined process is performed, a driving unit that rotates the rotating electrode, and a high-frequency voltage or a direct current applied to the rotating electrode. A power source for applying a voltage, and the rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface of the rotating electrode. Is characterized by being covered with an electrode cover that substantially covers the outer periphery of the rotating electrode, except for the introduction opening for introducing the reaction gas and the lead-out opening facing the substrate.
[0038]
In addition, the plasma processing apparatus of the present invention includes a rotating electrode rotatably disposed near a substrate surface on which a predetermined process is performed, a driving unit that rotates the rotating electrode, and a high-frequency voltage or a direct current applied to the rotating electrode. A power source for applying a voltage, and the rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface of the rotating electrode. Is provided with a partial electrode cover that partially has an introduction opening for introducing the reaction gas and partially covers the rotary electrode, and the hollow inside the rotary electrode has an introduction opening of the partial electrode cover A gas flow part is provided for allowing the reaction gas introduced into the cavity through the vent to flow through the gap between the substrate and the rotating electrode.
[0039]
In the plasma processing apparatus of the present invention, the reaction gas supply path formed in the reaction gas supply means is formed to have a size corresponding to the plasma generation space generated in the gap between the substrate and the rotating electrode. preferable.
[0040]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that a porous body capable of flowing a reaction gas is provided in a reaction gas supply path formed in the reaction gas supply means.
[0041]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that a porous body capable of flowing a reaction gas is provided on the entire surface of the rotating electrode.
[0042]
In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that the vent formed in the rotating electrode is a slit-shaped gas vent formed in a plurality along the axial direction of the rotating electrode.
[0043]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the plasma processing apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0044]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an outline of the plasma processing apparatus of the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
[0045]
This plasma processing apparatus has a flat substrate stage (not shown), and a substrate S is placed on the substrate stage. A cylindrical rotary electrode 1 is provided above the substrate S. The cylindrical rotary electrode 1 has a cylindrical electrode main body 1a and a rotary shaft 1b provided concentrically with the electrode main body 1a on each end face of the electrode main body 1a. The rotating electrode 1 is arranged such that the axial direction of the electrode main body 1a and each rotating shaft 1b is parallel to the surface of the substrate S, and the rotating electrode 1 and the substrate placed on the substrate stage. A predetermined gap is formed with S. This gap can be set to a desired distance by moving the rotary shaft 1b provided on each end face of the rotary electrode 1 or a substrate stage (not shown) in parallel in the vertical direction.
[0046]
A high frequency power source 2 is connected to the rotating electrode 1 so as not to hinder its rotational driving, and a high frequency voltage is applied to the rotating electrode 1. A substrate stage (not shown) on which the substrate S is placed is grounded, and is configured to be able to slide the substrate S in a horizontal direction orthogonal to the rotation axis 1 b of the rotary electrode 1.
[0047]
In the first embodiment, a high-frequency power source 2 that applies a high-frequency voltage to the rotating electrode 1 is connected to generate plasma in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S on the substrate stage. Can be generated by applying a high-output DC voltage instead of applying a high-frequency voltage, and instead of the high-frequency power supply 2 described above, a DC power supply that applies a high-output DC voltage is rotated. It is good also as a structure connected to the electrode 1. FIG.
[0048]
The electrode body 1a of the rotating electrode 1 is in a hollow state in which a cavity 1d is formed. Each rotary shaft 1b provided on each end face of the electrode main body 1a is fitted in a circular hole provided concentrically at the center of the electrode main body 1a. Each end surface of the electrode main body 1a is closed except for a hole in which each rotary shaft 1b is fitted. Each rotary shaft 1b is formed in a hollow cylindrical shape, and each end face is open. In addition, a hole 1c serving as a reactive gas ejection port is formed on the circumferential surface of the cylindrical electrode body 1a with a constant interval along the axial direction and the circumferential direction.
[0049]
A reaction gas supply pipe 3 is provided in the hollow interior of the electrode body 1a and the rotating shaft 1b of the rotating electrode 1. The reaction gas supply pipe 3 is formed in a cylindrical shape slightly smaller in diameter than the inner diameter in the electrode body 1a so as to substantially fill the cavity 1d formed in the electrode body 1a of the rotating electrode 1. Each rotation is performed so that the supply body 3a inserted into the electrode body 1a and the space formed in each cylindrical rotating shaft 1b of the rotating electrode 1 are substantially filled as shown in FIG. The shaft portion 3b is formed in a cylindrical shape slightly smaller than the inner diameter in the shaft 1b, and is inserted into each rotating shaft 1b and supported rotatably. The two shaft portions 3b provided on both sides of the supply main body portion 3a are integrally formed in a concentric state with the supply main body portion 3a, and the supply main body portion 3a is disposed concentrically with the rotating electrode 1. The
[0050]
In the reaction gas supply pipe 3, a gas supply path for supplying a reaction gas is formed. This gas supply path has a reaction gas introduction path 4 formed in one shaft portion 3b and a reaction gas supply main path 5 formed in the supply body section 3a in communication with the reaction gas introduction path 4. is doing.
[0051]
As shown in FIGS. 2 and 3, the reaction gas supply body passage 5 formed in the supply body 3a of the reaction gas supply pipe 3 has a flat rectangular parallelepiped shape extending along the axial direction of the supply body 3a. The main body 3a is formed along the radius. The reaction gas supply main body path 5 has an end face on the outer peripheral side that reacts over the entire gap between the substrate S and the rotary electrode 1 through each hole 1 c formed over the entire peripheral surface of the electrode main body 1 a in the rotary electrode 1. It opens to the outer peripheral surface of the supply main body 3a so that gas can be supplied. As shown in FIG. 2, the circumferential dimension of the end surface opened to the outer peripheral surface of the supply main body portion 3 a in the rectangular reaction gas supply main body passage 5 is a hole formed in the electrode main body portion 1 a of the rotating electrode 1. It has a narrow dimension comparable to the diameter of 1c. Moreover, the dimension along the axial direction of the supply main-body part 3a is the length except each edge part of the axial direction of the supply main-body part 3a, as shown in FIG.
[0052]
The cylindrical rotary electrode 1 having the above-described configuration and the substrate stage on which the substrate S is placed are provided in a reaction container (not shown), and when the surface treatment of the substrate S is performed, the substrate stage is large in the reaction container. A predetermined gas is filled under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0053]
Next, a structure for rotatably supporting the rotating electrode 1 of the plasma processing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
[0054]
FIG. 5 is a cross-sectional view along the axial direction of the rotary electrode 1 showing the rotary electrode 1 and the substrate stage fixed in a reaction vessel (not shown), and FIG. 6 is taken along the line CC ′ of FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG.
[0055]
In the plasma processing apparatus of the first embodiment, as shown in FIG. 5, a substrate stage 12 on which a substrate S is placed is provided on a surface plate 11 provided on the bottom surface of a reaction vessel (not shown).
[0056]
Support housings 13 are provided so as to protrude upward at a predetermined height on both sides of the upper surface of the surface plate 11 that supports the rotating shafts 1b of the rotating electrode 1 with the substrate stage 12 interposed therebetween. Each support housing 13 has the same structure, and can be divided into an upper support portion 13a and a lower support portion 13b. On the upper surface of each lower support portion 13b of the support housing 13, a semicircular curved portion 13c that protrudes downward so that the lower portion of each rotating shaft 1b is fitted is formed. A semicircular curved portion 13d that protrudes upward is formed on the lower surface of the upper support portion 13a so that the upper portion of the rotating shaft 1b fitted to the curved portion 13c is fitted. The curved portions 13c and 13d respectively formed on the upper support portion 13a and the lower support portion 13b of the support housing 13 are formed in a cylindrical shape along the horizontal direction when the upper support portion 13a and the lower support portion 13b are aligned. A hole is formed.
[0057]
A cylindrical sleeve 15 is fitted in a cylindrical hole formed in the support housing 13. In the sleeve 15, the rotating shaft 1 b of the rotating electrode 1 is rotatably supported by a pair of outer bearings 16. As described above, in a state in which each rotation shaft 1 b of the rotary electrode 1 is fitted in the sleeve 15 of each housing 13, the electrode body 1 a of the rotary electrode 1 is predetermined from the substrate S placed on the substrate stage 12. It is arranged at intervals. A shaft portion 3 b of the reaction gas supply pipe 3 is rotatably supported by a pair of inner bearings 17 in each rotation shaft 1 b of the rotary electrode 1.
[0058]
The support housing 13 that supports one rotating shaft 1b into which the shaft portion 3b in which the reaction gas introduction path 4 is not provided is inserted is rotated by a magnet coupling 18 that is configured to be rotatable by a driving device (not shown). When the magnet coupling 18 is rotationally driven, the rotational driving force is transmitted and the rotary electrode 1 rotates together with the magnet coupling 18. Driven.
[0059]
A cylindrical connecting member that communicates with the reaction gas introduction path 4 formed in the shaft portion 3b is provided in the support housing 13 that supports the other rotating shaft 1b in which the shaft portion 3b provided with the reaction gas introduction path 4 is inserted. 19 is provided, and the connecting member 19 is connected to a reaction gas introduction pipe 20 that communicates with a reaction gas supply means (not shown) serving as a reaction gas supply source.
[0060]
A stepping motor 21 is provided on the upper side of the support housing 13 to rotate the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 around the axis. The stepping motor 21 is disposed such that its rotating shaft is located above the connecting member 19, and a driving gear 22 that rotates integrally with the rotating shaft is attached to the rotating shaft. The drive gear 22 is meshed with a rotation gear 23 attached to a connecting member 19 that protrudes toward the rear side of the reaction gas supply pipe 3, and the rotation gear 23 rotates as the drive gear 22 rotates. The reaction gas supply pipe 3 to which the connecting member 19 integrated with the rotation gear 23 is attached is rotated.
[0061]
FIG. 8 is a side view showing a state in which such a rotation mechanism of the reactive gas supply pipe 3 is attached. FIG. 8A shows a state in which the reactive gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 is stepped. FIG. 8B is a side view showing a state in which the reaction gas supply pipe 3 is rotated and moved by a predetermined angle by driving the stepping motor 21. FIG. is there.
[0062]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the reaction gas supply pipe 3 is rotated by a predetermined rotation angle α by driving the stepping motor 21.
[0063]
As shown in FIGS. 8A and 8B, when the drive gear 22 attached to the rotation shaft of the stepping motor 21 is rotated by a rotation angle a in a predetermined direction by the rotation driving of the stepping motor 21, The rotation gear 23 meshing with the drive gear 22 is rotated by a rotation angle a, and the reaction gas supply pipe 3 to which the connecting member 19 is attached as the rotation gear 23 rotates is as shown in FIG. The rotation angle α is rotated.
[0064]
When the driving of the stepping motor 21 is stopped, the rotation of the drive gear 22 is stopped, and the rotation gear 23 meshed with the drive gear 22 is stopped and fixed. Thereby, the reaction gas supply pipe 3 is fixed without rotating and is prevented from rotating with the rotation of the rotating electrode 1.
[0065]
Next, the operation of the plasma processing apparatus of the first embodiment having the above configuration will be described.
[0066]
First, the substrate S to be surface-treated is placed on the substrate stage 12.
[0067]
Next, the reaction gas used for performing the surface treatment of the substrate S is filled in a reaction vessel (not shown) under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0068]
Then, the rotating electrode 1 is rotated at a predetermined rotation speed in the reaction gas atmosphere. By the rotation driving of the rotating electrode 1, the reaction gas filled in the reaction vessel is moved to the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S on the substrate stage 12 as the rotating electrode 1 rotates. Simultaneously with the rotation of the rotating electrode 1, a predetermined reaction gas is supplied to a reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotating electrode 1 by a reaction gas supply unit (not shown). The reaction gas supplied to the reaction gas supply pipe 3 may be the same as the reaction gas filled in the reaction vessel, or may be supplied with another kind of reaction gas having a different composition. Also good. The reaction gas supplied to the reaction gas supply pipe 3 is appropriately selected depending on the type of treatment of the surface of the substrate S.
[0069]
For example, when a SiC film is formed on the substrate S, He and H 2 And SiH Four And CH Four As a reaction gas, the reaction vessel contains a gas component mixing ratio of SiH. Four / CH Four The reaction gas having a mixture ratio of <1 is filled, and the reaction gas supply pipe 3 is used to change the mixture ratio of the gas components of the mixture gas to SiH. Four / CH Four A reaction gas having a mixing ratio of> 1 is supplied.
[0070]
For example, when a silicon thin film such as polycrystalline Si or amorphous Si is formed on the substrate S, the reaction vessel is filled with only He gas, and the reaction gas supply pipe 3 is filled with He and H. 2 And SiH Four A reaction gas mixed with is supplied.
[0071]
The reaction gas supplied from the reaction gas supply means (not shown) is transferred from the reaction gas introduction path 4 formed in the shaft portion 3b of the reaction gas supply pipe 3 to the reaction gas supply body path 5 formed in the supply body section 3a. The reaction gas supply main body path 5 is supplied to the outside of the rotary electrode 1 through a hole 1c which is a gas jet port provided in a predetermined plurality of locations on the peripheral surface of the electrode main body 1a of the rotary electrode 1. To be supplied. In this case, for example, the reaction gas supply main body path 5 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 is arranged so as to go from the center position of the supply main body portion 3a toward the lower end. Accordingly, the reaction gas supplied from the reaction gas supply main passage 5 is ejected only into the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S.
[0072]
As described above, in the plasma processing apparatus of the first embodiment, the reaction gas filled in the reaction vessel is rotated on the rotating electrode 1 and the substrate stage 12 as the rotating electrode 1 rotates. From the hole 1 c provided in the peripheral surface of the rotary electrode 1 through the reaction gas supply main passage 5 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 while being moved to the gap with the substrate S. A reaction gas is supplied. Since the reaction gas supplied from the hole 1c of the rotating electrode 1 is supplied only to the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S via the reaction gas supply main body path 5 of the reaction gas supply pipe 3, Use efficiency improves.
[0073]
In this state, when a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 2 to the rotating electrode 1, the reaction gas moved into the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S and the hole 1 c formed in the electrode main body 1 a of the rotating electrode 1. The supplied reaction gas is decomposed into ion species, radical species, etc. by the high frequency voltage applied to the rotating electrode 1 to generate plasma.
[0074]
FIG. 4 is an enlarged view of a main part showing a gap between the rotating electrode 1 and the substrate S at the time when a high frequency voltage is applied. Plasma generated by the application of the high-frequency voltage is generated in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S, and in this gap, a plasma generation space P is formed as shown by regions surrounded by solid lines in FIGS. Is done.
[0075]
A chemical reaction occurs due to the plasma generated in the plasma generation space P, and a desired surface treatment such as etching, thin film formation, and surface modification is performed on the surface of the substrate S by this chemical reaction. .
[0076]
In the plasma processing apparatus of the first embodiment, the reaction gas supply main body path 5 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the electrode main body portion 1 a of the cylindrical rotation electrode 1 is connected to the rotation electrode 1 and the substrate S. The reaction gas can be efficiently supplied to the gap, and the utilization efficiency of the reaction gas can be improved. As a result, the cost required for the surface treatment of the substrate S can be reduced.
[0077]
10 to 14 are enlarged views of main parts showing other examples of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
[0078]
In FIG. 10, the reaction gas supply main body path 5 formed in the supply main body portion 3 a of the reaction gas supply pipe 3 is slightly inclined to the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the vertical direction. The reaction gas is supplied to a position upstream of the rotation electrode 1 in the rotation direction with respect to the gap between the rotation electrode 1 and the substrate S. In this example, since the reaction gas is ejected to the outside of the rotating electrode 1 from the upstream side in the rotating direction of the rotating electrode 1 with respect to the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S, the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S is increased. The reaction gas is supplied to the upstream region of the rotation of the rotary electrode 1 in the plasma generation space P formed in the above. Therefore, the reaction gas ejected to the outside of the rotating electrode 1 is efficiently supplied to the gap portion with the substrate S by the rotation of the rotating electrode 1. Since the direction in which the reaction gas supply main body path 5 formed in the supply main body portion 3a of the reaction gas supply pipe 3 is formed can be changed as appropriate, the plasma generation space P formed outside the rotary electrode 3 is formed in the plasma generation space P. On the other hand, the reaction gas can be supplied not only to the upstream region in the rotation direction of the rotary electrode 1 but also to a desired position in either the midstream region or the downstream region.
[0079]
As described above, since the reaction gas can be supplied to a desired position with respect to the plasma generation space P, various conditions such as the type, the mixing ratio, the pressure, and the temperature of the reaction gas supplied from the reaction gas supply pipe 3 are set. It is possible to adjust the distribution of the degree of plasma decomposition in the plasma generation space P by adjusting to a desired value. Therefore, for example, when the film forming process is performed on the substrate S, it is possible to prevent the in-film characteristics, the in-film composition, and the like from becoming non-uniform, and when the surface processing of the substrate S is performed. Can prevent the surface characteristics from becoming uneven on the finished surface of the surface of the processed substrate S.
[0080]
FIG. 11 shows an outer peripheral side portion of the reaction gas supply main passage 5 formed in the supply main portion of the reaction gas supply pipe, in an upstream region and a middle region of the rotation of the rotation electrode 1 in the gap portion between the rotation electrode 1 and the substrate S. In this example, the upstream branch path 5a, the midstream branch path 5b, and the downstream branch path 5c are branched so that the reaction gas is supplied to each of the downstream areas. In the example shown in FIG. 11, the downstream branch path 5 c that supplies the reaction gas to the downstream region so that the largest amount of reaction gas is supplied to the downstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1 in the plasma generation space P has the largest width. The width dimension of the middle flow branch path 5b for supplying the reaction gas to the middle flow area and the width of the upstream branch path 5a for supplying the reaction gas to the upstream area are sequentially reduced.
[0081]
As described above, the reaction gas supply main body path 5 formed in the supply main body portion 3a of the reaction gas supply pipe 3 is formed by branching into a plurality of branch paths in the vicinity of the lower end of the supply main body portion 3a. A desired amount of reaction gas can be supplied to each of an upstream region, a midstream region, and a downstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1 with respect to the plasma generation space P formed outside the region 1.
[0082]
For example, when a silicon thin film such as an amorphous Si film or a polycrystalline Si film is formed, He and H 2 And SiH Four When gas is filled in a reaction vessel (not shown) and the reaction gas is supplied to the plasma generation space P by the reaction gas flow caused by the rotation of the rotary electrode 1, the reaction gas flow in the plasma generation space P from the upstream region to the downstream region. SiH consumed for film formation as the reaction gas flows Four Since the number of molecules decreases, as the reaction gas flow in the plasma generation space P flows from the upstream region to the downstream region, H 2 / SiH Four The ratio increases and the film characteristic distribution occurs, but as shown in FIG. Four When the mixed gas is supplied and the film forming process is performed, the width of each of the downstream branch path 5c, the midstream branch path 5b, and the upstream branch path 5a branched near the lower end of the supply main body 3 is determined. A sufficient amount of the reaction gas is supplied to each of the upstream region, the midstream region, and the downstream region of the plasma generation space P. In this way, He and SiH become closer to the downstream position of the plasma generation space P. Four SiH consumed by film formation by increasing the supply amount of the mixed gas of Four Appropriate amounts of SiH in each of the upstream, middle, and downstream regions depending on the amount of molecular decrease Four Can be supplied. As a result, in the plasma generation space P, as the reaction gas flows from the upstream region to the downstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1, the SiH is gradually increased from the upstream region to the downstream region. Four Molecules are consumed for film formation and decrease, and from upstream to downstream, H 2 / SiH Four The ratio becomes large and there is no possibility that the film characteristics become non-uniform, and the H in the plasma generation space P 2 / SiH Four The ratio can be kept constant over the entire plasma generation space P, and the film characteristics can be prevented from becoming non-uniform.
[0083]
Further, maintaining the composition ratio of the reaction gas in the plasma generation space P constant is not limited to the case where the silicon thin film is formed, but also when performing other film forming processes. Can be applied.
[0084]
Moreover, not only when performing the film-forming process to the surface of the board | substrate S, but He, O, for example 2 , CF Four Even in the case where etching is performed on a glass substrate using a mixed gas composed of, for example, a reaction gas, the He gas is supplied to the reaction gas supply main passage 5 in the reaction gas supply pipe 3 by using the plasma processing apparatus having the configuration shown in FIG. And CF Four A mixed gas consisting of the following is supplied to each of the upstream region, the middle region, and the downstream region in the plasma generation space P according to the width dimensions of the downstream branch path 5c, the middle stream branch path 5b, and the upstream branch path 5a. By supplying the reaction gas, O in the reaction gas in the plasma generation space P is obtained. 2 / CF Four The ratio can be kept constant. Therefore, in the upstream region to the downstream region of the rotation of the rotating electrode 1, CF Four Is consumed and O in the reaction gas 2 / CF Four The ratio is increased, and there is no risk of adverse effects such as roughness on the surface of the glass substrate after the etching process, and it is possible to prevent the surface finish characteristics such as the surface roughness after the etching process from becoming uneven. .
[0085]
In addition, the supply amount of the reactive gas supplied to each of the upstream region, the middle flow region, and the downstream region of the plasma generation space P is not limited to the case where the supply amount is increased toward the downstream region as described above. Depending on the characteristic distribution generated by the surface treatment of S, a desired supply amount of reaction gas can be appropriately set.
[0086]
FIG. 12 shows an example in which the second reaction gas supply path 52 is formed in the supply main body portion 3 a of the reaction gas supply pipe 3 on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the reaction gas supply main body path 5. The reaction gas supply main body path 5 supplies a predetermined reaction gas to the upstream region in the rotation direction of the rotation electrode 1 with respect to the plasma generation space P formed outside the rotation electrode 1, and the second reaction gas The supply path 52 supplies a predetermined reactive gas to the plasma generation space P in the downstream area in the rotation direction of the rotary electrode 1.
[0087]
Thus, by forming the pair of reaction gas supply paths 5 and 52 for supplying the reaction gas to the respective regions of the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1, each of the reaction gas supply paths 5 and 52 is formed. In addition, a plurality of types of reaction gases having different conditions such as composition and pressure can be selectively supplied to the respective portions of the plasma generation space P.
[0088]
For example, He and H 2 And SiH Four When a silicon thin film such as an amorphous Si film or a polycrystalline Si film is formed using a mixed gas composed of a gas, the rotation direction of the rotary electrode 1 in the plasma generation space P formed outside the rotary electrode 1 Of the reaction gas supplied by the first reaction gas supply path 5 for supplying the reaction gas to the upstream area of the gas and the second reaction gas supply path 52 for supplying the reaction gas to the downstream area. 2 / SiH Four It is assumed that the ratio of the first reactive gas supply path 5 is larger than that of the second reactive gas supply path 52. In this way, SiH consumed by film formation in the plasma generation space P Four Molecules can be supplied in an appropriate amount sequentially from the first reactive gas supply path 5 and the second reactive gas supply path 52, and SiH Four In the downstream area where gas consumption increases, SiH Four Since the reaction gas having a high ratio is supplied, the entire plasma generation space P is H. 2 / SiH Four The ratio can be kept constant, and the film characteristics can be prevented from becoming non-uniform.
[0089]
Also, for example, He, H 2 , SiH Four , CH Four Even in the case of forming a SiC film using a mixed gas composed of, etc., Four The first reactive gas supply path 5 installed in the upstream region of the plasma generation space P has a high gas ratio, and SiH is easily decomposed. Four By increasing the ratio of the mixed gas containing the gas in the second reaction gas supply path 52 that supplies the middle flow region of the plasma generation space P, the SiC film can be uniformly formed over the entire plasma generation space P. it can.
[0090]
FIG. 13 shows an example in which the reaction gas supply main passage 5 formed in the supply main portion 3 a of the reaction gas supply pipe 3 sucks the reaction gas in the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1. Is shown. In this example, gas components in the plasma generation space P are sucked through the reaction gas supply main passage 5 by a gas suction means (not shown).
[0091]
In this way, by allowing the gas components present in the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1 to be sucked, unnecessary reactions that are not involved in film formation or the like generated in the plasma generation space P Since the product can be removed by suction, unnecessary reaction products do not diffuse into the reaction vessel, and contamination of the reaction vessel can be prevented. Further, it is possible to prevent unnecessary reaction products from adhering to the surface of the substrate S on which surface treatment such as etching, film formation, and surface processing is performed.
[0092]
FIG. 14 shows a reaction gas for supplying a predetermined reaction gas to the upstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1 in the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1 to the supply main body 3 a of the reaction gas supply pipe 3. An example is shown in which a gas suction path 53 for sucking a gas component existing in the downstream area in the rotation direction of the rotary electrode 1 is formed with respect to the supply path 5.
[0093]
As described above, in the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1, gas components are sucked from the gas suction path 53 existing in the downstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1. Generated unnecessary reaction products are removed, and contamination in the reaction vessel can be prevented. Moreover, it is possible to prevent unnecessary reaction products from adhering to the surface of the substrate S on which surface treatment of the substrate S such as etching, film formation, surface processing, etc. is performed.
[0094]
The reaction vessel is filled with a rare gas such as He or Ar, and a reaction gas such as a source gas or an etching gas is supplied from the reaction gas supply main passage 5 for supplying the reaction gas to the upstream region of the plasma generation space P. From the gas suction path 53 for sucking gas components existing in the downstream area of the plasma generation space P, surface treatment such as film formation, etching, and surface processing is performed by sucking the reaction product existing in the downstream area. The present invention can be implemented only in the plasma generation space P. In this way, it is possible to prevent the reaction vessel from being contaminated, and to prevent reaction products from adhering to the surface of the substrate S on which surface treatment such as etching, film formation, and surface processing is performed. can do. As a result, in one reaction vessel filled with a rare gas such as He or Ar, a plurality of rotating electrodes 1 are installed, and each plasma generation space P formed outside each rotating electrode 1 Different processes can be simultaneously performed on each rotating electrode 1 by supplying different reaction gases.
[0095]
In the example shown in FIGS. 13 and 14, the gas component sucked from the gas suction path 53 is released into the atmosphere after passing through a processing device for removing a reaction product (not shown). Alternatively, after removing unnecessary reaction products by a processing device (not shown), a reaction gas circulation device that re-adjusts the remaining reaction gas to a desired reaction gas mixing ratio, temperature, pressure, and flow rate is further provided. Through the reaction gas circulation device, the reaction gas can be supplied again as a reaction gas to the reaction gas supply pipe.
[0096]
(Embodiment 2)
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the plasma processing apparatus according to the second embodiment. The schematic configuration of the plasma processing apparatus of the second embodiment is the same as the plasma processing apparatus of the first embodiment, and the same configuration is shown in FIG. 1 showing the plasma processing apparatus of the first embodiment. Referring to FIG. 9, in the following description, only different configurations will be described in detail.
[0097]
This plasma processing apparatus has a flat substrate stage (not shown), and a substrate S is placed on the substrate stage. A cylindrical rotary electrode 1 is provided above the substrate S. The cylindrical rotary electrode 1 is arranged such that the rotation axis thereof is parallel to the surface of the substrate S, and a predetermined gap is provided between the rotary electrode 1 and the substrate S arranged on the substrate stage. Is formed. A plurality of holes 1c are formed on the circumferential surface of the rotating electrode 1 at regular intervals in the circumferential direction and the axial direction.
[0098]
In the plasma processing apparatus of the second embodiment, a flat counter electrode 30 is provided above the rotating electrode 1 with a predetermined interval.
[0099]
The rotating electrode 1 disposed on the substrate S has an electrode main body portion 1a formed in a hollow cylindrical shape, and the hollow electrode main body portion 1a has an inner diameter larger than the inner diameter of the electrode main body portion 1a. A reaction gas supply pipe 3 formed in a slightly small-diameter cylindrical shape is provided, and substantially fills a hollow space inside the electrode main body 1a.
[0100]
The reaction gas supply pipe 3 includes a reaction gas supply main passage 5 for supplying a reaction gas used for generating plasma for performing surface treatment on the substrate S, and a reaction product that adheres to the rotating electrode 1. A cleaning gas supply path 34 for supplying a cleaning gas used for generating plasma for cleaning the object is formed. The reaction gas supply main passage 5 is a cylindrical reaction gas supply so that the reaction gas is supplied to the gap between the substrate S and the rotation electrode 1 through a hole 1 c formed in the peripheral surface of the rotation electrode 1. It arrange | positions so that reaction gas may be supplied from the lower end of the pipe | tube 3. As shown in FIG. In the cleaning gas supply path 34, the cleaning gas is supplied to the gap between the counter electrode 30 provided above the rotary electrode 1 and the rotary electrode 1 through a hole 1 c formed in the peripheral surface of the rotary electrode 1. As described above, the cleaning gas is arranged to be supplied from the upper end of the cylindrical reaction gas supply pipe 3.
[0101]
The cleaning gas supplied from the cleaning gas supply path 34 generates cleaning plasma in the gap between the counter electrode 30 and the rotating electrode 1. This plasma causes a chemical reaction or physical sputtering, and the reaction product adhering to the electrode surface of the rotating electrode 1 is removed.
[0102]
The reaction gas is supplied from the reaction gas supply path 3 to the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S. When a high frequency voltage is applied to the rotating electrode 1 in this state, the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S is In FIG. 15, a plasma generation space P is formed in a region surrounded by a solid line. In addition, when a cleaning gas is supplied from the cleaning gas supply path 34 to the gap between the rotating electrode 1 and the counter electrode 30 and a high frequency voltage is applied to the rotating electrode 1 in this state, the rotating electrode 1 and the counter electrode 30 In FIG. 10, a plasma generation space C is formed in a region surrounded by a solid line in FIG.
[0103]
Plasma generation spaces P and C generated respectively below and above the rotating electrode 1 are formed by the reaction gas supplied from the reaction gas supply main passage 5 and the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply passage 34, respectively. The For this reason, the position where the reactive gas supply main passage 5 is arranged and the position where the cleaning gas supply passage 34 is arranged are located in the upstream region in the rotation direction of the rotary electrode 1 in the plasma generation spaces P and C.
[0104]
The reaction gas supply pipe 3 has gas suction passages 35 for sucking gas components in the downstream regions in the rotation direction of the respective rotation electrodes 1 of the plasma generation spaces P and C generated respectively below and above the rotation electrode 1. These are formed adjacent to the reaction gas supply main passage 5 and the cleaning gas supply passage 34, respectively.
[0105]
The cylindrical rotary electrode 1 having the above-described configuration and the substrate stage on which the substrate S is placed are provided in a reaction vessel (not shown), and when the surface treatment of the substrate S is performed using this plasma processing apparatus. The reaction vessel is filled with rare gases such as He and Ar under pressure conditions near atmospheric pressure.
[0106]
Next, the operation of the plasma processing apparatus of the second embodiment having the above configuration will be described.
[0107]
First, the substrate S to be surface-treated is placed on a substrate stage (not shown).
[0108]
Next, a reaction vessel (not shown) is filled with a rare gas such as He or Ar under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0109]
Then, the rotating electrode 1 is rotated at a predetermined rotation speed under such an atmosphere in the reaction vessel. Simultaneously with the rotational driving of the rotary electrode 1, a predetermined reactive gas is supplied from the reactive gas supply main passage 5 of the reactive gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1. Further, the gas component existing in the plasma generation space P formed outside the rotating electrode 1 is sucked from the gas suction path 35 formed adjacent to the reaction gas supply main body path 5. A predetermined cleaning gas is supplied from a cleaning gas supply path 34 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1. Further, gas components existing in the plasma generation space C formed outside the rotary electrode 1 are sucked from a gas suction path 35 formed adjacent to the cleaning gas supply path 34.
[0110]
In this state, when a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 2 to the rotary electrode 1, the reaction gas supply main body path 5 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 is applied to the peripheral surface of the rotary electrode 1. The reaction gas ejected into the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S through the formed hole 1c is caused to generate ion species, radicals by the high-frequency voltage applied to the rotating electrode 1. Plasma is generated by being decomposed into seeds.
[0111]
At this time, in the gap between the rotary electrode 1 and the counter electrode 30, a hole formed around the rotary electrode 1 from the cleaning gas supply path 34 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1. The cleaning gas blown into the plasma generation space C formed in the gap between the rotating electrode 1 and the counter electrode 30 via 1c is decomposed into ion species, radical species, etc. by the high-frequency voltage applied to the rotating electrode 1 As a result, plasma is generated.
[0112]
A chemical reaction occurs due to the plasma generated in the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S, and this chemical reaction causes etching, thin film formation, surface formation on the surface of the substrate S. Desired surface treatment such as modification is performed. For example, when forming a Si thin film on the surface of the substrate S, He, H 2 , SiH Four , SiH 6 A reactive gas composed of a mixed gas such as the above is supplied to form a desired Si thin film. Further, gas components existing in the plasma generation space P are sucked and removed from the gas suction path 35 formed adjacent to the reaction gas supply path 5 and facing the downstream region of the plasma generation space P. As a result, the reaction gas supplied from the reaction gas supply path 6 is supplied only to the plasma generation space P, the reaction container is contaminated by the reaction gas, and the diffusion of the reaction gas in the reaction container is prevented. can do.
[0113]
At this time, in the gap between the rotating electrode 1 and the counter electrode 30, a plasma generation space formed by the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply path 34 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotating electrode 1. A chemical reaction occurs due to the plasma of C, and this chemical reaction causes unnecessary treatment that the surface treatment of the substrate S performed in the plasma generation space P below the rotating electrode 1 is deposited on the surface of the rotating electrode 1. The reaction product is removed. Further, gas components existing in the plasma generation space C are sucked and removed from the gas suction path 35 formed adjacent to the cleaning gas supply path 34 and facing the downstream area of the plasma generation space C. As a result, the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply path 34 is supplied only to the plasma generation space C, the inside of the reaction vessel is prevented from being contaminated by the cleaning gas, and the inside of the reaction vessel is cleaned. It is possible to prevent the gas from diffusing.
[0114]
In this way, surface treatment such as film formation, etching, and surface processing on the surface of the substrate S can be performed in the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S. At the same time as performing this surface treatment process, a reaction product adhering to the rotating electrode 1 is formed above the rotating electrode 1 in the plasma generation space C formed in the gap between the counter substrate 30 and the rotating electrode 1. Can be removed and cleaned. For this reason, the drive time for performing the surface treatment of the substrate S can be greatly shortened, and the productivity can be improved.
[0115]
(Embodiment 3)
FIG. 16 is a cross-sectional view showing the plasma processing apparatus of the third embodiment. The schematic configuration of the plasma processing apparatus of the third embodiment is the same as the plasma processing apparatus of the first embodiment, and the same configuration is shown in FIG. 1 showing the plasma processing apparatus of the first embodiment. With reference to FIG. 9, in the following description, different configurations will be described in detail.
[0116]
This plasma processing apparatus has a cylindrical rotary electrode 1, and a substrate stage (not shown) is disposed around the rotary electrode 1 below and on the left and right sides of the rotary electrode 1, respectively. . A substrate S is fixed on each substrate stage, and is disposed below the rotating electrode 1 and opposite to the left and right sides.
[0117]
Each substrate S fixed to each substrate stage is arranged so as to be parallel to the rotation axis of the rotating electrode 1, and a predetermined gap is formed between the rotating electrode 1 and each substrate S, respectively. Is formed. A plurality of holes 1c are formed in the circumferential surface of the rotating electrode 1 at predetermined intervals in the circumferential surface direction and the axial direction.
[0118]
In the plasma processing apparatus of the third embodiment, the counter substrate 30 is provided adjacent to each substrate S on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 16, the rotating electrode 1 is rotated in the direction indicated by the arrow A in FIG. 16, and the substrate S disposed below the rotating electrode 1 and the respective substrates disposed on the left and right sides. The counter electrode 30 is provided between each of the S and the downstream side of the rotating electrode 1 with respect to the substrate S disposed on the downstream side of the rotating electrode 1 with respect to the lower substrate S. Is provided with a counter electrode 30.
[0119]
The rotating electrode 1 has an electrode body portion 1a formed in a hollow cylindrical shape, and is formed in a cylindrical shape having a slightly smaller diameter than the inner diameter of the electrode body portion 1a inside the hollow electrode body portion 1a. The reaction gas supply pipe 3 is provided to fill a hollow space inside the electrode main body 1a.
[0120]
The reaction gas supply pipe 3 includes a plurality of reaction gas supply paths 5a to 5c for supplying a reaction gas used for generating plasma for performing surface treatment on each substrate S, respectively. Is provided so as to face the surface of each substrate S arranged opposite to the substrate. Further, a plurality of cleaning gas supply pipes 34a to 34c for supplying a cleaning gas used for generating plasma for removing reaction products adhering to the rotating electrode 1 by the surface treatment performed on each substrate S. Are respectively provided so as to face the surface of each counter electrode 30 disposed to face the rotating electrode 1.
[0121]
Reactive gas is supplied from the reaction gas supply paths 5a to 5c to the gaps between the rotary electrode 1 and each substrate S. When a high frequency voltage is applied to the rotary electrode 1 in this state, the rotary electrode 1 and each substrate In each gap with the substrate S, plasma generation spaces P1, P1, and P3 are formed in regions surrounded by solid lines in FIG. In addition, cleaning gas is supplied from the cleaning gas supply paths 34a to 34c to the gap between the rotating electrode 1 and each counter electrode 30, and when a high frequency voltage is applied to the rotating electrode 1 in this state, In each gap between each counter electrode 30, plasma generation spaces C1, C2, and C3 are formed in regions surrounded by solid lines in FIG.
[0122]
Plasma generation spaces P1 to P3 and C1 to C3 generated at respective positions on the outer peripheral surface of the rotating electrode 1 are supplied from reaction gas and cleaning gas supply paths 34a to 34c supplied from the reaction gas supply paths 5a to 5c, respectively. Formed by the cleaned cleaning gas. For this reason, the reactive gas supply paths 5a to 5c and the cleaning gas supply paths 34a to 34c are positioned in the upstream region in the rotation direction of the rotary electrode 1 in the respective plasma generation spaces P1 to P3 and C1 to C3.
[0123]
The plasma generation regions P1 to P3 and C1 to C3 generated at the respective positions on the outer peripheral surface of the rotary electrode 1 are located in the plasma generation spaces P1 to P3 and C1 to C3 in the downstream regions in the rotation direction of the respective rotary electrodes 1. Suction passages 35 for sucking the existing reaction gas, cleaning gas, and reaction product are formed adjacent to the reaction gas supply passages 5a to 5c and the cleaning gas supply passages 34a to 34c, respectively.
[0124]
The cylindrical rotary electrode 1 having the above-described configuration, each substrate stage on which each substrate S is placed, and each counter electrode 30 are provided in a reaction vessel (not shown), and this plasma processing apparatus is used for the substrate S. When performing the surface treatment, the reaction vessel is filled with a rare gas such as He or Ar under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0125]
Next, the operation of the plasma processing apparatus of the third embodiment having the above configuration will be described.
[0126]
First, the substrate S is placed on each substrate stage (not shown).
[0127]
Next, a reaction vessel (not shown) is filled with a rare gas such as He or Ar under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0128]
Then, the rotating electrode 1 is rotated at a predetermined rotation speed under such an atmosphere in the reaction vessel. Simultaneously with the rotational driving of the rotating electrode 1, a predetermined reactive gas is supplied from the reactive gas supply paths 5 a to 5 c of the reactive gas supply pipe 3 provided inside the rotating electrode 1. Further, gas components existing in the respective plasma generation spaces P <b> 1 to P <b> 3 formed outside the rotary electrode 1 are sucked from the respective gas suction paths 35 formed adjacent to the reaction gas supply path 3. Further, a predetermined cleaning gas is supplied from cleaning gas supply paths 34 a to 34 c of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1. Further, gas components existing in the plasma generation spaces C1 to C3 formed outside the rotary electrode 1 are sucked from the gas suction passage 35 formed adjacent to the cleaning gas supply passages 34a to 34c.
[0129]
In this state, when a high frequency voltage is applied from the high frequency power source 2 to the rotary electrode 1, a plurality of reaction gas supply paths 5 a to 5 c of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 are provided on the peripheral surface of the rotary electrode 1. A high-frequency gas applied to the rotating electrode 1 is a reactive gas sprayed into the plasma generation spaces P <b> 1 to P <b> 3 formed in the gaps between the rotating electrode 1 and each substrate S through the hole 1 c formed over the place. Plasma is generated by being decomposed into ion species, radical species, etc. by the voltage.
[0130]
A chemical reaction occurs due to the plasma generated in the plasma generation spaces P1 to P3 formed in the gaps between the rotating electrode 1 and each substrate S, and this chemical reaction causes etching, thin film on the surface of the substrate S. Desired surface treatments such as formation and surface modification are performed. Gas components existing in the plasma generation spaces P1 to P3 are sucked from the suction passage 35 formed adjacent to the reaction gas supply paths 5a to 5c and facing the downstream area of the plasma generation spaces P1 to P3. And removed. Thereby, each reaction gas supplied from the reaction gas supply paths 5a to 5c is supplied only to the plasma generation spaces P1 to P3, and the inside of the reaction vessel is prevented from being contaminated by the reaction gas, It is possible to prevent the reaction gas from diffusing into the reaction vessel.
[0131]
At this time, the gap between the rotary electrode 1 and each counter electrode 30 is formed by the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply paths 34 a to 34 c of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1. A chemical reaction occurs due to the plasma in the generated plasma generation spaces C1 to C3, and this chemical reaction causes surface treatment of the substrate S performed in the plasma generation spaces P1 to P3 on the upstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1. Unnecessary reaction products attached on the surface of the rotating electrode 1 are removed. Further, gas components existing in the plasma generation spaces C1 to C3 are sucked and removed from a suction path 35 formed adjacent to the cleaning gas supply paths 34a to 34c and facing the downstream area of the plasma generation spaces C1 to C3. The Thereby, the cleaning gas supplied from the cleaning gas supply paths 34a to 34c is supplied only to the plasma generation spaces C1 to C3, and the inside of the reaction vessel is prevented from being contaminated by the cleaning gas, and the reaction is performed. It is possible to prevent the cleaning gas from diffusing into the container.
[0132]
In the plasma processing apparatus according to the third embodiment, a plurality of substrates S are arranged opposite to the periphery of one rotating electrode 1, and plasma is generated in the gap between each substrate S and the rotating electrode 1. A surface treatment of S can be performed. The gas components in the downstream region in the rotation direction of the rotating electrode 1 of the plasma generation spaces P1 to P3 formed in the gap between each substrate S and the rotating electrode 1 are formed on the substrate S adjacent to the reaction gas supply paths 5a to 5c. Since the gas is sucked and removed by the gas suction path 35, the portion to which the reaction gas is supplied can be limited to the plasma generation spaces P1 to P3 formed around the rotating electrode 1. Further, the counter substrate 30 is disposed on the downstream side of the rotation electrode 1 of each substrate S in the rotation direction, and is generated by the plasma generated by the cleaning gas supplied to the gap between each counter substrate 30 and the rotation electrode 1. The reaction product adhering to the rotating electrode 1 during the surface treatment of the substrate S is removed. Also, the cleaning gas and decomposition products of the reaction products are sucked and removed by the suction passage 35 arranged adjacent to the cleaning gas supply passages 34a to 34c for supplying the cleaning gas.
[0133]
As described above, in the plasma processing apparatus according to the third embodiment, the surface treatment is simultaneously performed on the plurality of substrates S without contaminating the reaction container by the single rotating electrode 1 provided in the reaction container. Therefore, the cost for the surface treatment of the substrate S can be reduced, and the productivity can be improved.
[0134]
Such a plasma processing apparatus of Embodiment 3 is used, for example, when a solar cell made of a PIN type amorphous Si thin film is formed on a glass substrate.
[0135]
In this case, first, a glass substrate on which the solar cell is formed is fixed to a substrate stage (not shown) disposed on the right side of the rotating electrode 1. The inside of the reaction vessel is filled with a rare gas such as He or Ar.
[0136]
From the reaction gas supply path 5a to the plasma generation space P1 formed in the gap between the substrate S disposed on the right side of the rotating electrode 1 and the rotating electrode 1, He, H 2 , B 2 H 6 , CH Four , SiH Four A mixed gas in which is mixed is supplied as a reactive gas, and a P-layer amorphous SiC film (hereinafter referred to as a first film) is formed on the glass substrate by plasma generated by the reactive gas.
[0137]
Next, the glass substrate on which the first film has been formed is transported and fixed to a substrate stage disposed below the rotary electrode 1, and is placed in the gap between the substrate S fixed on the substrate stage and the rotary electrode 1. From the reaction gas supply path 5b, He, H 2 , SiH Four A mixed gas is supplied as a reaction gas, and an I-layer amorphous Si film (hereinafter referred to as a second film) is formed on the glass substrate on which the first film is formed by plasma generated by the reaction gas.
[0138]
Subsequently, the glass substrate on which the second film is formed is transported and fixed to the substrate stage disposed on the left side of the rotating electrode 1, and the gap between the substrate S and the rotating electrode 1 fixed to the substrate stage is From the reaction gas supply path 5c, He, H 2 , SiH Four , PH Three A mixed gas consisting of the above is supplied as a reaction gas, and an N-layer amorphous Si film is formed on the glass substrate on which the second film is formed by plasma generated by the reaction gas, thereby forming a PIN-type amorphous Si thin film solar cell. The film process ends.
[0139]
In each of the above steps, after the substrate S is fixed to the substrate stage in the reaction vessel, a plurality of film forming steps can be performed in the same reaction vessel without removing the substrate S from the reaction vessel. Since it is not necessary to perform supply of reactive gas, film formation, discharge of reactive gas, cleaning, deaeration, etc. every time one film formation process is completed, a plurality of film formation processes can be easily performed. And productivity can be improved.
[0140]
In addition, the plasma processing apparatus of the third embodiment can simultaneously perform the same surface treatment on a plurality of substrates S arranged around the rotating electrode 1. Thus, productivity can be improved by processing the several board | substrate S simultaneously.
[0141]
FIG. 17 shows another plasma processing apparatus of the third embodiment. This plasma processing apparatus has a configuration suitable for continuous processing on the substrate surface when the substrate on which the surface treatment is performed is a flexible substrate.
[0142]
In this plasma processing apparatus, rollers 36 are disposed on both the left and right sides below and above the rotating electrode 1, and the flexible substrate S is wound around each roller 36, and the surface of the flexible substrate S is the rotating electrode 1. It faces the rotating electrode 1 at both sides and below. Each roller 36 is rotated in a fixed direction by a driving means (not shown) so that the flexible substrate S wound around the rotary electrode 1 is moved at a constant speed in the direction indicated by an arrow B in the drawing. It has become. Since the other configuration is the same as that of the plasma processing apparatus of FIG. 16, detailed description thereof is omitted.
[0143]
In this plasma processing apparatus, a single flexible substrate S is disposed so as to face the rotating electrode 1 on both the left and right sides of the rotating electrode 1 and below, respectively, and each substrate disposed at each of the left and right and lower positions. Plasma can be generated in each gap between S and the rotating electrode 1, and surface treatment of the substrate S can be performed at each position.
[0144]
The flexible substrate S is moved in a direction indicated by an arrow B in FIG. 17 by a roller 36 that is driven to rotate. When the surface of the flexible substrate S is first positioned on the right side of the rotating electrode 1, the rotating electrode 1 is moved. The first surface treatment is performed by the plasma generated by the reaction gas supplied from the reaction gas supply path 5a of the reaction gas supply pipe 3 provided in the interior of the reactor. Subsequently, when the rotary electrode 1 is moved to a position below the rotary electrode 1, the second surface treatment is performed at this position by the plasma generated by the reaction gas supplied from the reaction gas supply path 5b. Further, when the flexible substrate S is moved to the position on the left side of the rotary electrode 1, the third surface treatment is performed at this position by the plasma generated by the reaction gas supplied from the reaction gas supply path 5c. To be implemented.
[0145]
As described above, this plasma processing apparatus can perform a plurality of surface treatments on one flexible substrate S. For example, a film laminated in three layers is continuously formed on the substrate. be able to.
[0146]
FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining an outline of still another plasma processing apparatus according to the third embodiment.
[0147]
In this plasma processing apparatus, a substrate S on which surface treatment is performed is disposed below the rotating electrode 1, and the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1 is opposed to the position where the substrate S is disposed. An electrode 30 is provided. In this plasma processing apparatus, the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 is configured to be rotatable. About another structure, it is the structure similar to the plasma processing apparatus shown in FIG. 16, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0148]
In this plasma processing apparatus, since the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 is configured to be rotatable, as shown in FIG. 18A, the first gas supplied from the reaction gas supply path 5a. The first surface treatment is performed on the substrate S placed on the substrate stage with one reaction gas, and then the reaction gas supply pipe 3 is rotated, as shown in FIG. The second surface treatment is performed such that the reaction gas supply path 5b faces the surface of the substrate S and the second reaction gas is supplied toward the surface of the substrate S. Further, similarly, the reaction gas supply pipe 3 is rotated so that the reaction gas supply pipe 5c faces the surface of the substrate S so as to face the surface of the substrate S as shown in FIG. The third surface treatment is performed in such a manner that the reaction gas 3 is supplied. In this way, different surface treatments can be sequentially performed while the substrate S is placed on the reaction vessel, and for example, a three-layer laminated film can be formed on the substrate.
[0149]
(Embodiment 4)
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the plasma processing apparatus of the fourth embodiment. The schematic configuration of the plasma processing apparatus of the fourth embodiment is the same as the plasma processing apparatus of the first embodiment, and the same configuration is shown in FIG. 1 showing the plasma processing apparatus of the first embodiment. With reference to FIG. 9, in the following description, different configurations will be described in detail.
[0150]
This plasma processing apparatus has a flat substrate stage (not shown), and a substrate S is placed on the substrate stage. A cylindrical rotating electrode 1 is provided above the substrate S. The cylindrical rotary electrode 1 is arranged so that the rotation axis thereof is parallel to the surface of the substrate S, and a predetermined interval is provided between the rotary electrode 1 and the substrate S placed on the substrate stage. A gap is formed. The rotating electrode 1 has an electrode body portion 1a formed in a hollow cylindrical shape, and a plurality of hole portions 1c are formed on the peripheral surface of the rotating electrode 1 at predetermined intervals in the circumferential direction and the axial direction, respectively. It is formed every time.
[0151]
In the plasma processing apparatus of the fourth embodiment, an electrode cover 41 is provided outside the rotating electrode 1 so as to cover the peripheral surface of the entire surface except for the vicinity of the lower end and the upper end facing the substrate S.
[0152]
The electrode cover 41 is formed in a hollow cylindrical shape having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the rotating electrode 1, and is arranged concentrically with the rotating electrode 1. A predetermined space 41 a is formed between the inner diameter of the electrode cover 41. An opening 42 is formed at the upper end of the electrode cover 41, and a reaction gas introduction pipe 43 is provided protruding upward from the periphery of the opening 42. In addition, a flat portion parallel to the substrate S placed below is formed on the lower end side facing the substrate S, and an opening 44 is formed in a portion facing the substrate S.
[0153]
A gas introduction pipe 43 provided on the upper side of the electrode cover 41 communicates with a reaction gas supply means (not shown), and introduces the reaction gas into the hollow interior. The reaction gas supplied from the reaction gas supply means (not shown) to the inside of the electrode cover 41 via the reaction gas introduction pipe 43 includes a gap 41 a formed between the inner diameter of the electrode cover 41 and the outer diameter of the rotary electrode 1, and Through the hole 1c formed in the peripheral surface of the rotating electrode 1, the space 1d formed inside the rotating electrode 1 passes through the electrode cover 41 from the upper side to the lower side so as to face the substrate S. The formed opening 44 is discharged outside the electrode cover 41 using the reaction gas outlet.
[0154]
A reaction gas supplied from a reaction gas supply means (not shown) is supplied to the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S through the inside of the electrode cover 41, and in this state, a high-frequency voltage is supplied from the high-frequency power source 2 to the rotating electrode 1. When applied, a plasma generation space P as shown in a region surrounded by a solid line in FIG. 19 is formed.
[0155]
The cylindrical rotating electrode 1 having the above configuration, the electrode cover 41, and the substrate stage (not shown) on which the substrate S is placed are provided in a reaction vessel (not shown), and when the surface treatment of the substrate S is performed, The reaction vessel is filled with a desired reaction gas or a rare gas such as He or Ar under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0156]
Next, the operation of the plasma processing apparatus of the fourth embodiment having the above configuration will be described.
[0157]
First, the substrate S to be surface-treated is placed on a substrate stage (not shown).
[0158]
Next, a desired reaction gas or a rare gas such as He or Ar is filled in a reaction vessel (not shown) under a pressure condition near atmospheric pressure.
[0159]
Then, the rotating electrode 1 is rotated at a predetermined rotation speed under such an atmosphere in the reaction vessel. Simultaneously with the rotational driving of the rotary electrode 1, a predetermined reactive gas is introduced from the reactive gas supply means (not shown) into the electrode cover 41 through the reactive gas introduction pipe 43. The reaction gas introduced into the electrode cover 41 passes through a gap 41 a formed between the inner diameter of the electrode cover 41 and the outer diameter of the rotating electrode 1 and a hole 1 c formed in the peripheral surface of the rotating electrode 1. Through the space 1d formed inside the rotating electrode 1, the electrode cover 41 is passed through the electrode cover 41 from the upper side to the lower side, and the opening 44 formed facing the substrate S is used as a reaction gas outlet. Released to the outside.
[0160]
In this state, when a high-frequency voltage is applied from the high-frequency power source 2 to the rotating electrode 1, the reaction gas supplied from the opening 44 of the electrode cover 41 is converted into ion species, radical species, and the like by the high-frequency voltage applied to the rotating electrode 1. The plasma is generated by being decomposed, and a plasma generation space P is formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S.
[0161]
A chemical reaction occurs due to the plasma generated in the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S, and this chemical reaction causes etching, thin film formation, surface formation on the surface of the substrate S. Desired surface treatment such as modification is performed.
[0162]
In this way, surface treatment such as film formation, etching, and surface processing on the surface of the substrate S can be performed in the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S. In the plasma processing apparatus of the fourth embodiment, the reaction gas is passed through the electrode cover 41 with respect to the surface of the substrate S installed below the rotating electrode 1 that rotates at high speed, and the reaction gas is simply and efficiently. The surface treatment productivity can be improved, and the cost required for the surface treatment of the substrate S can be reduced.
[0163]
FIG. 20 shows another example of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment.
[0164]
In the example shown in FIG. 20, an electrode portion cover 48 that covers only the upper portion of the rotating electrode 1 is provided, and is formed on the peripheral surface portion of the rotating electrode 1 from the reaction gas introduction pipe 43 inside the hollow rotating electrode 1. A supply pipe 46 having a reaction gas supply path 47 through which the reaction gas supplied through the hole 1c flows in a predetermined direction is provided. The reaction gas supply path 47 formed in the supply pipe 46 is opposed to the reaction gas introduction pipe 43 provided so as to protrude above the electrode portion cover 48 on the upper side, and the lower end side is opposed to the substrate S. It is formed as follows. Since the other configuration is substantially the same as the plasma processing apparatus shown in FIG. 19, detailed description thereof is omitted.
[0165]
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 20, the reaction gas introduced into the electrode portion cover 48 from the reaction gas introduction pipe 43 is supplied to the supply pipe 46 provided inside the rotary electrode 1, and the reaction gas supply path 47 is passed through. It flows through and is supplied to the gap between the rotary electrode 1 and the substrate S. As described above, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 20 as well, the reactive gas is provided from the electrode part cover 48 to the inside of the rotating electrode 1 with respect to the surface of the substrate S installed below the rotating electrode 1 rotating at high speed. The reaction gas can be supplied easily and efficiently through the reaction gas supply path 47 of the supply pipe 46, the productivity of the surface treatment can be improved, and the cost required for the surface treatment of the substrate S can be reduced. Can be planned.
[0166]
(Embodiment 5)
FIG. 21 is a sectional view showing the plasma processing apparatus of the fifth embodiment. The schematic configuration of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment is the same as the plasma processing apparatus of the first embodiment described above, and the same configuration is shown in FIG. 1 showing the plasma processing apparatus of the first embodiment. With reference to FIG. 9, in the following description, different configurations will be described in detail.
[0167]
This plasma processing apparatus has a flat substrate stage (not shown), and a substrate S is placed on the substrate stage. A cylindrical rotary electrode 1 is provided above the substrate S. The rotating electrode 1 is disposed so that the rotation axis thereof is parallel to the surface of the substrate S, and a predetermined gap is formed between the rotating electrode 1 and the substrate S disposed on the substrate stage. ing. A plurality of holes 1c are formed in the circumferential surface of the rotating electrode 1 at predetermined intervals in the circumferential surface direction and the axial direction.
[0168]
The rotating electrode 1 disposed on the substrate S has an electrode main body portion 1a formed in a hollow cylindrical shape, and the hollow electrode main body portion 1a has an inner diameter larger than the inner diameter of the electrode main body portion 1a. A reaction gas supply pipe 3 formed in a slightly small-diameter cylindrical shape is provided, and substantially fills a hollow space inside the electrode main body 1a.
[0169]
A reaction gas supply path 61 for supplying the reaction gas onto the substrate S is formed in the reaction gas supply pipe 3. In the plasma processing apparatus of the fourth embodiment, the diameter of the reaction gas supply path 61 is formed to be approximately the same as the entire plasma generation space P formed in the gap between the substrate S and the rotating electrode 1. .
[0170]
By operating the plasma processing apparatus of the fourth embodiment having the above-described configuration, desired surface treatment such as film formation, etching, and surface processing is performed on the substrate S. Since the operation of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment is performed in the same manner as the operation of the plasma processing apparatus of the first embodiment, detailed description is omitted.
[0171]
As described above, in the plasma processing apparatus of the fifth embodiment, the entire plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S is formed in the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotating electrode 1. Since the reaction gas supply path 61 formed to have a diameter large enough to supply the reaction gas is formed, a large amount of reaction gas can be efficiently supplied to the plasma generation space P, and the surface of the substrate S can be supplied. The surface treatment speed can be significantly improved and productivity can be improved.
[0172]
FIG. 22 shows another example of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment. In this plasma processing apparatus, the porous body 62 is approximately the same as the plasma generation space P formed in the gap between the rotary electrode 1 and the substrate S in the reaction gas supply pipe 3 provided in the rotary electrode 1. It is provided to be the size of. The porous body 62 can pass the reaction gas, and forms a reaction gas supply path in the reaction gas supply pipe 3. About the other structure, the plasma processing apparatus shown in FIG. 21 has the same structure, and the description of the structure and operation is omitted.
[0173]
In this plasma processing apparatus, a porous body 62 is provided inside the reactive gas supply pipe 3, and a reactive gas supply path for supplying reactive gas is formed by the porous body 62. The gas flow of the reaction gas flowing through the pipe 3 can be stabilized, and the gas flow of the reaction gas can be stabilized in the gap portion between the inside of the rotary electrode 1 and the reaction gas supply pipe 3. it can.
[0174]
Furthermore, if a reaction gas heating mechanism is provided and the porous body 62 provided in the reaction gas supply pipe is heated by this reaction gas heating mechanism, the reaction gas can be converted into the reaction gas more efficiently than the heated porous body 62. Heat transfer is performed, and the heated reaction gas can be supplied to the plasma generation space P formed in the gap between the substrate S and the rotating electrode 1.
[0175]
FIG. 23 shows still another example of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment.
[0176]
In this plasma processing apparatus, inside the reaction gas supply pipe 3, a reaction gas supply path 63 formed in the same size as the reaction gas supply path 5 formed in the reaction gas supply pipe 3 of the first embodiment. Is formed. And on the outer periphery of the rotating electrode 1, a porous body 64 through which the reaction gas can flow is formed uniformly over the entire outer periphery instead of the holes formed at predetermined intervals. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIG.
[0177]
In this plasma processing apparatus, the reaction gas supplied from the reaction gas supply path 63 of the reaction gas supply pipe 3 provided inside the rotary electrode 1 passes through the porous body 64 formed on the outer peripheral surface of the rotary electrode 1. Then, since the plasma is supplied to the plasma generation space P formed in the gap between the rotary electrode 1 and the substrate S, the reaction gas at the outer peripheral portion of the rotary electrode 1 is unstable due to the gas flow of the reaction gas. The reactive gas can be stably supplied to the plasma generation space P without generating turbulent flow. As a result, it is possible to stabilize the surface treatment of the substrate S.
[0178]
(Embodiment 6)
FIG. 24 is a perspective view showing an outline of the plasma processing apparatus of the sixth embodiment.
[0179]
In this plasma processing apparatus, instead of forming a plurality of holes at predetermined intervals on the peripheral surface of the rotating electrode 1, a slit-like reactive gas vent 65 is provided along the direction of the rotation axis of the rotating electrode 1. They are formed so as to be parallel to each other at predetermined intervals.
[0180]
About another structure, it has the structure in any one of the said Embodiment 1-5, and detailed description is abbreviate | omitted.
[0181]
As described above, in the plasma processing apparatus of the sixth embodiment, the slit-like reaction gas vent 65 along the rotation axis direction is formed on the peripheral surface of the rotary electrode 1 and formed in this slit shape. The gas vent 65 can prevent the distribution of the reaction gas supply amount in the direction of the rotation axis from occurring in the plasma generation space P formed in the gap between the substrate S and the rotating electrode 1. On the other hand, when surface treatment is performed with plasma, it is possible to prevent the surface treatment characteristics from being distributed in the direction of the rotation axis.
[0182]
Conversely, the processing amount distribution and the processing characteristic distribution on the surface of the substrate S to be surface-treated by the temperature distribution generated in the substrate S and the stable wave distribution of the high-frequency voltage applied from the high-frequency power source 2 to the rotating electrode 1. In the case where a film formation distribution or the like occurs, the slit width of the slit-shaped gas vent 65 has a shape having a distribution in the rotation axis direction of the rotary electrode 1, and the hole density, shape, A desired distribution may be set in the rotation axis direction with respect to the dimensions and the like. In this way, the influence of the temperature distribution generated on the surface of the substrate S, the stable wave distribution of the high frequency voltage, the processing characteristic distribution, the film forming characteristic distribution, etc. is alleviated, and the processing characteristics on the surface of the substrate S are made uniform. be able to.
[0183]
Furthermore, the gas vent 65 formed in a slit shape may have a distribution of hole density, shape, dimensions, and the like in the circumferential direction of the rotary electrode 1. In this way, the gas supply amount of the reaction gas supplied to the plasma generation space P formed in the gap between the rotating electrode 1 and the substrate S changes with a very short cycle that is equal to or less than the rotation cycle of the rotating electrode 1. Can be supplied.
[0184]
【The invention's effect】
In the plasma processing apparatus of the present invention, the rotating electrode disposed so as to be rotatable in the vicinity of the substrate surface on which the predetermined processing is performed has a hollow cavity formed therein, and is on the surface facing the substrate surface. Has a vent hole communicating with the cavity. The hollow portion of the rotating electrode is provided with a reactive gas supply means in which a reactive gas supply path for supplying a reactive gas that generates plasma by a voltage applied from a power source to the gap between the rotating electrode and the substrate is formed. It has been.
[0185]
By this reaction gas supply means, the reaction gas can be efficiently supplied to the gap between the rotating electrode and the substrate, and the utilization efficiency of the reaction gas can be improved. As a result, the cost required for the surface treatment of the substrate can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a plasma processing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG.
4 is an enlarged view of a main part showing a gap between a rotating electrode 1 and a substrate S when a high frequency voltage is applied. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a specific structure for supporting a rotating electrode and a reaction gas supply pipe.
6 is a cross-sectional view taken along the line CC ′ of FIG.
7 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ of FIG.
FIG. 8 is a rear view showing a state in which a reaction gas supply pipe rotating mechanism is attached; (a) shows an initial state before the reaction gas supply pipe is rotated; (b) The reaction gas supply pipe is shown as being rotated by a predetermined angle.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a state in which the reaction gas supply pipe 3 is rotated by a predetermined rotation angle a.
FIG. 10 is an enlarged view of a main part showing another example of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 11 is an enlarged view of a main part showing another example of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 12 is an enlarged view of a main part showing another example of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 13 is an enlarged view of main parts showing another example of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 14 is an enlarged view of the main part showing another example of the plasma processing apparatus of the first embodiment.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of a third embodiment.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing another plasma processing apparatus of the third embodiment.
FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating an outline of still another plasma processing apparatus according to the third embodiment.
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment.
20 is a cross-sectional view showing another example of the plasma processing apparatus of the fourth embodiment. FIG.
FIG. 21 is a sectional view showing a plasma processing apparatus in a fifth embodiment.
FIG. 22 is a cross-sectional view showing another example of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment.
23 is a cross-sectional view showing still another example of the plasma processing apparatus of the fifth embodiment. FIG.
FIG. 24 is a perspective view showing an outline of a plasma processing apparatus according to a sixth embodiment.
25A and 25B show a plasma processing apparatus using a conventional rotating electrode, in which FIG. 25A is a perspective view showing a schematic configuration thereof, and FIG. 25B is a side view.
26A and 26B show another plasma processing apparatus using a conventional rotating electrode, in which FIG. 26A is a perspective view showing a schematic configuration thereof, and FIG. 26B is a side view thereof.
[Explanation of symbols]
1 Rotating electrode
2 High frequency power supply
3 Reaction gas supply pipe
4 Reaction gas introduction path
5 Reaction gas supply main path
11 Surface plate
12 Substrate stage
13 Support housing
15 sleeve
16 Outer bearing
17 Inner bearing
18 Magnet coupling
19 Connecting member
20 Reaction gas introduction pipe
21 Stepping motor
22 Drive gear
23 Rotating gear
52 Second reaction gas supply path
53 Gas suction route
30 Counter electrode
34 Cleaning gas supply path
35 Gas suction path
36 Laura
41 Electrode cover
42 opening
43 Reaction gas introduction pipe
44 opening
46 Reaction gas supply pipe
47 Reaction gas supply path
48 Electrode cover
61 Reaction gas supply path
62 Porous material
63 Reaction gas supply path
64 Porous material
65 Reaction gas vent
101 Rotating electrode
102 Rotating shaft
103 high frequency power supply
104 substrates
106 Rotating electrode with hole
P Plasma generation space
107 cavity
108 hole

Claims (9)

所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、
該回転電極を回転させる駆動手段と、
該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、
該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、
該回転電極の空洞部には、前記電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、前記通気口を介して該回転電極と前記基板との間隙に供給する反応ガス供給路を有する反応ガス供給手段が設けられており、
前記反応ガス供給手段は、前記反応ガス供給路に供給される反応ガスが前記回転電極と前記基板との間隙に形成されるプラズマ発生空間の所望の位置に反応ガスを供給し得るように移動可能になっていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A rotating electrode disposed so as to be rotatable in proximity to a substrate surface on which a predetermined process is performed;
Drive means for rotating the rotating electrode;
A power source for applying a high frequency voltage or a DC voltage to the rotating electrode;
The rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface thereof.
A reaction having a reaction gas supply path for supplying a reaction gas for generating plasma by a voltage applied from the power source to a gap between the rotation electrode and the substrate through the vent in the cavity of the rotation electrode. Gas supply means are provided,
The reaction gas supply means, movable as a reaction gas supplied to the reaction gas supply passage capable of supplying a reactant gas to a desired position of the plasma generating space formed in the gap between the substrate and the rotary electrode A plasma processing apparatus characterized by the above. 所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、
該回転電極を回転させる駆動手段と、
該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、
該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、
該回転電極の空洞部には、前記電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、前記通気口を介して該回転電極と前記基板との間隙に供給する反応ガス供給路を有する反応ガス供給手段が設けられており、
前記反応ガス供給路は、前記回転電極と前記基板との間隙に発生されるプラズマ発生空間の所望の位置に、反応ガスを供給し得るように分岐していることを特徴とするプラズマ処理装置。 A rotating electrode disposed so as to be rotatable in proximity to a substrate surface on which a predetermined process is performed;
Drive means for rotating the rotating electrode;
A power source for applying a high frequency voltage or a DC voltage to the rotating electrode;
The rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface thereof.
A reaction having a reaction gas supply path for supplying a reaction gas for generating plasma by a voltage applied from the power source to a gap between the rotation electrode and the substrate through the vent in the cavity of the rotation electrode. Gas supply means are provided,
The reaction gas supply passage, said at a desired position of the rotating electrode and the plasma generating space generated in a gap between the substrate, the plasma processing apparatus characterized by being branched so as to supply reactive gases. 前記反応ガス供給路の各分岐部分における反応ガス流量が、それぞれ異なっている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 2 , wherein the reaction gas flow rates in the branch portions of the reaction gas supply path are different from each other. 所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、
該回転電極を回転させる駆動手段と、
該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、
該回転電極は、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、
該回転電極の空洞部には、前記電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、前記通気口を介して該回転電極と前記基板との間隙に供給する反応ガス供給路を有する反応ガス供給手段が設けられており、
前記反応ガス供給手段は、複数の反応ガス供給路を有しており、前記各反応ガス供給路からは、それぞれ、組成、流量、圧力等の条件が異なる反応ガスが供給されることを特徴とするのプラズマ処理装置。 A rotating electrode disposed so as to be rotatable in proximity to a substrate surface on which a predetermined process is performed;
Drive means for rotating the rotating electrode;
A power source for applying a high frequency voltage or a DC voltage to the rotating electrode;
The rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface thereof.
A reaction having a reaction gas supply path for supplying a reaction gas for generating plasma by a voltage applied from the power source to a gap between the rotation electrode and the substrate through the vent in the cavity of the rotation electrode. Gas supply means are provided,
The reaction gas supply means has a plurality of reaction gas supply path, wherein from the reactant gas supply passage, respectively, composition, flow rate, and wherein the conditions of the pressure may vary from the reaction gas is supplied to the plasma processing apparatus. 所定の処理が行われる基板表面に近接して回転可能に配置された回転電極と、
該回転電極を回転させる駆動手段と、
該回転電極に高周波電圧または直流電圧を印加する電源とを備え、
該回転電極には、内部に中空の空洞部が形成されていると共に、その表面に、空洞部に連通する通気口が形成されており、
該回転電極の空洞部には、前記電源から印加される電圧によってプラズマを発生させる反応ガスを、前記通気口を介して該回転電極と前記基板との間隙に供給する反応ガス供給路と、該反応ガス供給路の前記回転電極の回転方向の下流側に隣接して、前記基板と前記回転電極との間隙に存在するガス成分を吸引する反応領域用ガス吸引路とを有する反応ガス供給手段が設けられており、
前記プラズマ発生空間に対して前記回転電極の回転方向の下流側に、前記回転電極に対向して対向電極が設けられており、
前記反応ガス供給手段には、前記反応ガスによって発生するプラズマに起因して発生し前記回転電極の表面に付着する反応生成物を除去するためのクリーニング用のプラズマを前記対向電極と前記回転電極との間隙に形成するために、前記電源からの電圧の印加によって発生させるクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給路が形成されると共に、該クリーニングガス供給路の前記回転電極の回転方向の下流側に隣接して、前記対向電極と前記回転電極との間隙に存在するガス成分を吸引するクリーニング領域用ガス吸引路が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A rotating electrode disposed so as to be rotatable in proximity to a substrate surface on which a predetermined process is performed;
Drive means for rotating the rotating electrode;
A power source for applying a high frequency voltage or a DC voltage to the rotating electrode;
The rotating electrode has a hollow cavity portion formed therein, and a vent hole communicating with the cavity portion is formed on the surface thereof.
In the cavity of the rotating electrode, a reaction gas supply path for supplying a reaction gas that generates plasma by a voltage applied from the power supply to the gap between the rotating electrode and the substrate through the vent, and A reaction gas supply means having a reaction region gas suction passage for sucking a gas component existing in a gap between the substrate and the rotation electrode adjacent to the downstream side of the rotation direction of the rotation electrode of the reaction gas supply passage; Provided,
Wherein the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode with respect to the plasma generation space and the counter electrode provided in opposition to the rotating electrode,
Wherein the reaction gas supplying means, a plasma cleaning for removing the reaction products generated due to the plasma generated by the reaction gas adheres to the surface of the rotating electrode and the counter electrode and the rotary electrode to form the gap, the cleaning gas supply path for supplying a cleaning gas to be generated by the application of a voltage from the power supply is formed, adjacent to the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode of the cleaning gas supply path to a plasma processing apparatus, wherein the cleaning area for gas suction path is formed for sucking a gas component present in the gap between the rotating electrode and the counter electrode. 前記回転電極の周囲に複数の基板が配置されるようになっており、前記各基板に対して前記回転電極の回転方向の下流側には、それぞれ前記対向電極が配置され、
隣接する前記反応ガス供給路および前記反応領域用ガス吸引路が、前記複数の基板表面に対向するようにそれぞれ複数形成され、隣接する前記クリーニングガス供給路および前記クリーニング領域用ガス吸引路が、前記各対向電極に対向するようにそれぞれ複数形成されている、請求項５に記載のプラズマ処理装置。Wherein being adapted to a plurality of substrates on the periphery of the rotating electrode is disposed, the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode for each substrate are arranged respectively the opposing electrode,
The reaction gas supply path and the reaction region gas suction passage adjacent the plurality of the plurality formed so as to face the substrate surface, the cleaning gas supply path and the cleaning area for gas suction passage adjacent said The plasma processing apparatus according to claim 5 , wherein a plurality of plasma processing apparatuses are formed so as to face each counter electrode. 前記基板がフレキシブル基板であり、前記回転電極の周囲に、該フレキシブル基板が巻き掛けられる回転駆動可能なローラが設けられており、
隣接する前記反応ガス供給路および前記反応領域用ガス吸引路が、前記基板の表面における複数の領域に対向するようにそれぞれ複数形成され、前記各領域の前記回転電極の回転方向の下流側に、隣接する前記クリーニングガス供給路および前記クリーニング領域用ガス吸引路が、前記各対向電極に対向するようにそれぞれ複数形成されて、隣接する前記クリーニングガス供給路および前記クリーニング領域用ガス吸引路に対向して前記対向電極がそれぞれ形成されている、請求項５に記載のプラズマ処理装置。The substrate is a flexible substrate, and a rotatable roller around which the flexible substrate is wound is provided around the rotating electrode ,
A plurality of adjacent reaction gas supply passages and reaction region gas suction passages are formed so as to face a plurality of regions on the surface of the substrate, respectively , on the downstream side of the rotation direction of the rotating electrode in each region , A plurality of adjacent cleaning gas supply paths and cleaning area gas suction paths are formed so as to face each of the counter electrodes, and face the adjacent cleaning gas supply path and the cleaning area gas suction path. The plasma processing apparatus according to claim 5 , wherein each of the counter electrodes is formed . 前記回転電極に形成された通気口は、該回転電極の周面の全体にわたって複数形成された孔部である、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of air holes formed in the rotary electrode are holes formed over the entire peripheral surface of the rotary electrode. 前記回転電極に形成された通気口は、該回転電極の軸方向に沿って複数形成されたスリット状のガス通気口である、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of vent holes formed in the rotary electrode are slit-like gas vent holes formed along an axial direction of the rotary electrode.
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