WO2004031442A1 - プラズマ処理装置とその基板処理方法、及びプラズマ化学蒸着装置とその製膜方法 - Google Patents

プラズマ処理装置とその基板処理方法、及びプラズマ化学蒸着装置とその製膜方法 Download PDF

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WO2004031442A1
WO2004031442A1 PCT/JP2003/012563 JP0312563W WO2004031442A1 WO 2004031442 A1 WO2004031442 A1 WO 2004031442A1 JP 0312563 W JP0312563 W JP 0312563W WO 2004031442 A1 WO2004031442 A1 WO 2004031442A1
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plasma
power supply
discharge electrode
frequency power
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PCT/JP2003/012563
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Keisuke Kawamura
Akira Yamada
Hiroshi Mashima
Kenji Tagashira
Yoshiaki Takeuchi
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries
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    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus for processing a substance on a substrate by generating plasma, a method for processing the substrate, a plasma chemical vapor deposition apparatus, and a film forming method thereof.
  • a film-forming gas containing these substances is introduced between a substrate in a vacuum state and a discharge electrode arranged in parallel with the substrate. Supplying high-frequency power to the discharge electrode, generating plasma between the substrate and the discharge electrode, and decomposing a film-forming gas containing the substance by the plasma to deposit a target substance on the substrate.
  • plasma CVD apparatus chemical vapor deposition apparatus
  • the adjacent discharge electrode The discharge electrode near the center of the board where the right and left exist, and the adjacent discharge electrode exists only on one of the right and left, and the discharge near the board edge in the direction perpendicular to the power supply direction (hereafter referred to as the right and left board) Since the effect of each discharge electrode on the substrate differs from that of the electrode due to its arrangement and structure, the film thickness distribution of the deposited film tends to be non-uniform. Therefore, when trying to obtain a substrate with a uniform film thickness distribution characteristic, give up the use of portions where the film thickness is not uniform on the left and right sides of the substrate, and form a substrate that is slightly larger than the substrate of the desired size.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides a plasma processing apparatus and a substrate processing method capable of easily uniforming a film thickness distribution of a substance on a substrate, and a plasma chemical vapor deposition apparatus and a film forming method thereof The purpose is to provide.
  • a plasma processing apparatus of the present invention supplies high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit to a plurality of discharge electrodes, and the discharge electrode and a substrate in a processing chamber into which a processing gas is introduced.
  • the plasma processing apparatus having the above configuration includes a discharge electrode at the center of the substrate where the adjacent discharge electrodes are present on the left and right, and a left and right portion of the substrate where the adjacent discharge electrodes are present only on one of the right and left (the power supply direction and the
  • the voltage distribution at the left and right portions of the substrate and the voltage distribution at the central portion of the substrate, where deviations occur due to differences in the arrangement and structure of the discharge electrodes at the right angle (the end of the substrate) are balanced using voltage distribution adjusting means.
  • the distribution of the voltage applied between the discharge electrode and the substrate for generating plasma can be made uniform over the entire substrate, and the material on the substrate can be uniformly processed.
  • the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present invention includes a high-frequency power supply circuit (for example, the power distributors 10 a and 10 b and the high-frequency power supply 11 1 in the best mode for carrying out the invention). a, 11b and the matching box 12a, 12b) to the multiple discharge electrodes (for example, the vertical electrode rod 2a of the ladder electrode 2 in the best mode for performing lighting).
  • the discharge electrode and the substrate for example, in order to carry out the invention
  • a film-forming chamber for example, the film-forming chamber 1 in the best mode for carrying out the invention into which a film-forming gas containing a substance is supplied and into which electricity is supplied.
  • a voltage distribution adjusting means for adjusting the deviation of the voltage distribution on the discharge electrode is provided.
  • the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus having the above-described structure is composed of a discharge electrode at the center of the substrate where adjacent discharge electrodes are present on the left and right, and a left and right part of the substrate where the discharge electrode that makes a P-contact exists only on one of the right and left.
  • the voltage distribution at the right and left sides of the board and the voltage distribution at the center of the board, where deviations occur due to differences in the arrangement and structure of the discharge electrodes (in the direction perpendicular to the direction of the board) and the discharge electrodes, are determined using voltage distribution adjusting means.
  • the distribution of the voltage applied between the discharge electrode and the substrate to generate the plasma by balancing can be uniformed over the entire substrate.
  • the local film thickness distribution unbalance caused by the deviation of the voltage distribution on the discharge electrode is eliminated to improve the film thickness distribution characteristics on a large-area substrate, and the production of the substrate on which the substance is deposited is improved.
  • the effect is obtained that the yield can be improved and the quality of the produced substrate can be improved.
  • the voltage distribution adjusting unit may include a power supply point of the discharge electrode (for example, a power supply point 6 a to a power supply point in the best mode for carrying out the invention).
  • a power supply point of the discharge electrode for example, a power supply point 6 a to a power supply point in the best mode for carrying out the invention.
  • high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply circuit to the plurality of discharge electrodes.
  • Impedance change means provided in at least one of a plurality of high-frequency cables (for example, coaxial cables 8a to 8h and coaxial cables 9a to 9h in the best mode for carrying out the invention) It is characterized by.
  • the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus having the above configuration is operated by the impedance changing means.
  • each discharge is controlled.
  • the high-frequency power supplied to the electrodes the voltage distribution at the left and right portions of the substrate and the voltage distribution at the center portion of the substrate can be balanced.
  • the impedance changing unit may include a branch cable branched from the high-frequency cable (for example, a branch cable 22 in the best mode for carrying out the invention). ).
  • the impedance matching between each of a plurality of high-frequency cables for supplying high-frequency power to a plurality of discharge electrodes and the feeding point of the corresponding discharge electrode is adjusted by a stub.
  • the high-frequency power supplied to each discharge electrode can be easily adjusted, and the voltage distribution at the left and right portions of the substrate and the voltage distribution at the central portion of the substrate can be balanced.
  • the branch cable constituting the stub is provided outside the film forming chamber, the high-frequency power supplied to each discharge electrode can be adjusted without affecting the state of the inside of the film forming chamber, and more stable. As a result, the yield of a substrate on which a substance is deposited is improved, and the quality of the produced substrate can be improved.
  • the stub in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus, includes a passive element connected to a tip of the branch cable, and the constant of the passive element is changed. It is characterized in that the impedance when the direction of the high-frequency power supply circuit is viewed from the power supply point of the discharge electrode is changed.
  • the impedance of the stub can be freely set by selecting the constant of the passive element.
  • the voltage distribution on the left and right portions of the substrate and the voltage distribution on the central portion of the substrate are balanced, and the film on a large-area substrate is The effect is obtained that the accuracy of the thickness distribution characteristics can be improved.
  • the stub looks at a direction of the high frequency power supply circuit from a power supply point of the discharge electrode by changing a cable length of the branch cable. It is characterized by changing the impedance when the power is turned on.
  • the impedance of the stub can be freely set by selecting the length of the branch cable.
  • the impedance of the stub finely without cost in accordance with the deviation of the voltage distribution on the discharge electrode, the voltage distribution on the left and right sides of the substrate and the voltage distribution on the center of the substrate are balanced, and the large area The effect is obtained that the accuracy of the film thickness distribution characteristics on the substrate can be improved.
  • the stub in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus, is configured such that the characteristic impedance of the branch cable itself is changed, and the stub is connected to the high frequency power supply circuit from a power supply point of the discharge electrode.
  • the feature is to change the impedance when looking at the direction.
  • the impedance of the stub can be freely set by selecting the characteristic impedance of the branch cable itself. Therefore, by setting the impedance of the stub finely without increasing the cost, the voltage distribution on the left and right sides of the substrate and the voltage distribution on the center of the substrate are balanced, and the accuracy of the film thickness distribution characteristics on a large-area substrate is improved. The effect of being able to do is obtained. Further, in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus of the present invention, in the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus, changes an impedance when a direction of the discharge electrode is viewed from a feeding point of the discharge electrode. It is an impedance changing means provided between the discharge electrode and a ground point.
  • the impedance of the discharge electrodes is directly changed by the impedance changing means to supply power to each discharge electrode.
  • the impedance changing means By adjusting the high frequency power to be supplied, the voltage distribution on the left and right portions of the substrate and the voltage distribution on the central portion of the substrate can be balanced.
  • the deviation of the voltage distribution on the discharge electrode is easily eliminated by adjusting the voltage of the discharge electrode by adjusting the impedance of the discharge electrode, thereby improving the film thickness distribution characteristics on a large-area substrate, and improving the substrate on which the substance is deposited.
  • the effect of improving the yield of production and the quality of the produced substrate can be obtained.
  • the impedance changing unit is a passive element connected between the discharge electrode and the ground point (for example, a
  • a termination coil 31a to 31d) in the best mode is provided, and the impedance between the discharge electrode and the ground point is changed by changing the constant of the passive element.
  • the plasma chemical vapor deposition apparatus having the above configuration can freely set the impedance between the discharge electrode and the ground point by selecting the constant of the passive element.
  • the voltage distribution on the left and right portions of the substrate and the voltage distribution on the center portion of the substrate are balanced.
  • the effect of improving the accuracy of the film thickness distribution characteristics on a large-area substrate can be obtained.
  • the substrate processing method of the plasma processing apparatus is configured to supply high-frequency power generated by a high-frequency power supply circuit to a plurality of discharge electrodes, and to perform plasma between the discharge electrodes and the substrate in a processing chamber into which a processing gas is introduced.
  • a substrate processing method of a plasma processing apparatus for processing a substance on the substrate by generating a deviation of a voltage distribution on the discharge electrode generated in a direction perpendicular to a power supply direction by the discharge electrode.
  • the discharge electrode and the substrate are used to generate plasma.
  • the voltage distribution applied during the period is made uniform over the entire substrate.
  • a substrate having a uniform film thickness can be generated by the uniformed voltage distribution over the entire substrate.
  • the film forming method of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus is characterized in that the high frequency power generated by the high frequency power supply circuit is supplied to a plurality of discharge electrodes, and the discharge electrode in the film forming chamber into which a film forming gas containing a substance is introduced.
  • a plasma chemical vapor deposition apparatus that generates plasma between the substrate and the substrate, and deposits the substance on the substrate, wherein the plasma is generated in a direction perpendicular to a direction of power supply by the discharge electrode.
  • the voltage distribution at the end of the substrate and the voltage distribution at the center of the substrate in a direction perpendicular to the power supply direction are balanced to generate plasma.
  • the voltage distribution applied between the discharge electrode and the substrate is made uniform over the entire substrate.
  • a uniform-thickness substrate when forming a large-area substrate in a plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus, can be formed by the uniformized voltage distribution over the entire substrate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a stub provided on a coaxial cable of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the embodiment.
  • FIG. 3 is a circuit diagram modeling the stub shown in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the impedance Z with respect to the length d of the branch cable in the stub of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode with respect to a length of a branch cable in the plasma chemical vapor deposition apparatus of the same embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode with respect to a length of a branch cable in the plasma chemical vapor deposition apparatus of the same embodiment.
  • FIG. 7 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode with respect to a length of a branch cable in the plasma chemical vapor deposition apparatus of the same embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a main part in a film forming chamber of a plasma chemical vapor deposition apparatus according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a graph showing a simulation result of a film formation speed on a substrate with respect to a position and a constant of a terminal coil of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a main part of a plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
  • reference numeral 1 denotes a film forming chamber of the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
  • a ladder electrode 2 prepared as a discharge electrode, a ladder electrode 2,
  • An earth electrode (not shown) that is arranged to face each other at an interval and is grounded, and a substrate 3 held by the earth electrode are provided.
  • the film forming chamber 1 has a gas supply pipe 4 for introducing a film forming gas containing a substance such as amorphous silicon or polycrystalline thin film silicon that is desired to be deposited on the substrate 3, and a gas supply pipe 4 after the plasma decomposition.
  • a gas exhaust pipe 5 for exhausting the gas is provided.
  • a film forming gas is supplied from a gas supply source via a gas supply pipe 4, not shown, and is not shown. The gas after decomposition by plasma is sucked through the gas exhaust pipe 5 by the vacuum pump.
  • the ladder electrode 2 is formed by assembling a plurality of parallel vertical electrode rods 2a and a pair of horizontal electrode rods 2b and 2c arranged in parallel to each other in a lattice pattern. Further, the ladder electrode 2 is arranged to face the substrate 3 held by a ground electrode (not shown) in parallel. Also, for example, eight feeding points 6a to 6h are provided on the horizontal electrode rod 2b constituting the ladder electrode 2, and similarly, eight feeding points are also provided on the horizontal electrode rod 2c constituting the ladder electrode 2. 7a to 7h are provided. In addition, each feed point 6a ⁇ 6 h, and each of the feeding points 7a to 7h are provided at positions that equally divide the horizontal electrode rods 2b and 2c so that the number of the vertical electrode rods 2a assigned to them is the same. RU
  • the ladder electrode 2 has a size of 12000 [mm] X 1500 [mm] square. A substrate one size larger than the size of the substrate 3 is used.
  • Eight coaxial cables 8a to 8h are connected to the power supply points 6a to 6h to supply high frequency power for generating plasma for decomposing the film-forming gas to the ladder electrode 2.
  • the eight coaxial cables 8a to 8h connected to the power supply points 6a to 6h are opposite to each other.
  • the power distributor 10a is a distributor for equally distributing the high-frequency power output from the high-frequency power supply 11a to the feeding points 6a to 6h, and is an input terminal of the power distributor 10a.
  • a matching box 12a for adjusting the impedance matching between the power distributor 10a and the high-frequency power supply 1la so that high-frequency power is supplied efficiently. It is connected.
  • eight coaxial cables 9a to 9h are connected to the feed points 7a to 7h to supply high frequency power for generating plasma for decomposing the film forming gas to the ladder electrode 2.
  • the other side of the eight coaxial cables 9 a to 9 h connected to the feeding points 7 a to 7 h is connected to the output terminal of the power distributor 10 b arranged outside the film forming chamber 1. It is connected.
  • the input terminal of the power distribution device 10b is connected to the high-frequency power supply 11b through the matching box 12b.
  • the power distributor 10b is a distributor for equally distributing the high-frequency power output from the high-frequency power supply 11b to the feeding points 7a to 7h, similarly to the power distributor 10a. is there.
  • the matching box 12b is used to adjust the impedance matching between the power distributor 10b and the high-frequency power supply 11b so that high-frequency power is supplied efficiently, similarly to the matching box 12a. Used for
  • the power distributors 10a and 10b, the high-frequency power supplies 11a and 11b, and the matchins 2a and 12b correspond to the high-frequency power of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment. Power supply circuit.
  • a film-forming gas containing, for example, amorphous silicon is introduced from a gas supply pipe 4 into a vacuum-formed film-forming chamber 1 and a gas exhaust pipe is provided. While exhausting the gas decomposed by the plasma from 5, through the matching box 12a and the power distributor 10a, the high-frequency power supply 11a provides a high frequency (VHF) with a frequency of 60. OMHz, for example. Power is supplied to the ladder one electrode 2.
  • VHF high frequency
  • high frequency power (VHF) power of the same frequency as high frequency power supply 11a from high frequency power supply 11b is passed through matching box 12b and power distributor 10b.
  • Power supply, and the phase of the high-frequency power supply and lib are temporally fluctuated based on the phase of the high-frequency power supply 1 1a, and the vertical electrode rod 2a between the power supply points 6a to 6h and 7a to 7h Is made uniform.
  • the total power supplied from the high frequency power supply 11a and the high frequency power supply 11b is adjusted to be, for example, 300 OW.
  • the film-forming gas containing amorphous silicon is decomposed in the plasma, and the desired surface is formed on the surface of the substrate 3.
  • amorphous silicon is generated.
  • the coaxial cables 8a to 8h and the coaxial cables 9a to 9h will be further described.
  • the coaxial cables 8a, 8b, 8g, 8h, 9 a, 9b, 9g, 9h, the impedance between each coaxial cable and the corresponding feed point 6a, 6b, 6g, 6h, 7a, 7b, 7g, 7h Impedance changing means for adjusting dance matching is provided.
  • FIG. 2 shows coaxial cables 8a, 8b, 8 g, 8 h, 9 a, 9 b, 9 g, and 9 h on behalf of the coaxial cape hole 8 h.
  • the coaxial cape hole 8 h is located outside the film forming chamber 1 (atmosphere side).
  • a T-shaped connector 21 for branching the coaxial cable 8 h and a branch cable 22 connected to a branch terminal of the T-shaped connector 21 are provided.
  • the branch cable 22 branched from the coaxial cable 8 h by the T-shaped connector 21 constitutes a stub for the coaxial cable cap 8 h, and by adjusting the impedance of the stub, the feed point 6 h From this, it is possible to change the impedance when looking at the direction of the power distributor 10a (the direction of the high-frequency power supply circuit). 'This is explained using the modeled stub shown in Fig. 3.
  • the characteristic impedance of the branch cable 22 used for the stub is the same as the characteristic impedance of the coaxial cable 8 h (for example, 50 [ohm]).
  • the length of the branch cable 2 2 is d
  • the impedance of the load connected to the end of the stub (branch cable 22) is ZR
  • the impedance Z as viewed from the branch terminal of the connector 21 to the tip of the stub (branch cable 22) can be obtained by the following equation (1).
  • the dots at the top of the letters of the elements are represented by complex numbers that include resistance and inductance components. This means that impedances according to the present embodiment and a second embodiment described later are all represented by complex numbers.
  • the impedance ⁇ becomes zero
  • the current becomes zero
  • the impedance ⁇ becomes infinite.
  • the combined impedance of the stub impedance ⁇ and the impedance when the power distribution device 10a direction (direction of the high-frequency power supply circuit) is viewed from the input terminal of the U-shaped connector 21 is obtained.
  • the impedance when looking at the direction of the power distributor 10a (the direction of the high-frequency power supply circuit) can be changed by short-circuiting or opening the tip of the stub (branch cable 22).
  • the stub (branch cape 22) is fixed to either the short circuit or the open state, by changing the length d of the branch cable 22, the stub (branch cable 22) is connected to the branch terminal of the T-connector 21. 22) You can change the impedance Z that looks at the tip of. Therefore, similarly, the impedance when the direction of the power distributor 10 a (the direction of the high-frequency power supply circuit) is viewed from the power supply point 6 h can be changed by the length d of the branch cable 22.
  • the tip of the stub was seen from the branch terminal of the T-shaped connector 21.
  • the impedance Z can be changed. Therefore, similarly, the impedance when viewing the direction of the power distributor 10a (the direction of the high-frequency power supply circuit) from the power supply point 6h can be changed by the characteristic impedance of the branch cable 22 itself.
  • coaxial cables 8a, 8b, 8g, 9a, 9b, 9g, and 9h other than the coaxial cable 8h also have the same T-shaped connector 21 and branch cable 22.
  • the coaxial cables are used by using the stubs provided on the coaxial cables 8a, 8b, 8g, 8h, 9a, 9b, 9g, 9h. 8a, 8b, 8g, 8h, 9a, 9b, 9g, 9h and corresponding feed points 6a, 6b, 6g, 6h, 7a, 7b, 7g, Adjust the impedance matching between 7h and the high-frequency power fed to feed points 6a, 6b, 6g, 6h, 7a, 7b, 7g, 7h, that is, ladder electrode 2
  • the high-frequency power supplied to the multiple parallel vertical electrode rods 2a the voltage distribution at the left and right portions of the substrate (the end of the substrate in a direction perpendicular to the power supply direction) and the voltage distribution at the center of the substrate are adjusted. Can be balanced.
  • the voltage distribution applied between the ladder electrode 2 and the substrate 3 to generate plasma is made uniform over the entire substrate 3, and a film having a uniform film thickness is formed by the uniformed voltage distribution.
  • FIG. 5 shows, as an example, a case in which a stub with an open end of the branch cable 22 is arranged on the coaxial cable 8a, 8h, 9a, 9h, and the length d of the branch cable 22 is changed.
  • 2 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode generated in a direction perpendicular to a power supply direction at a discharge electrode center position S shown in FIG. As shown in FIG.
  • FIG. 5 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode generated in a direction perpendicular to a power supply direction at a discharge electrode center position S shown in FIG.
  • FIG. 7 shows, as an example, a stub having the open end of the branch cable 22 arranged in the coaxial cable 8a, 8b, 8g, 8h, 9a, 9b, 9g, 9h, and the branching.
  • 2 is a graph showing a simulation result of a voltage distribution on a discharge electrode generated in a direction perpendicular to a power supply direction at a discharge electrode center position S shown in FIG. 1 when a length d of a cable 22 is changed.
  • the effects of the stubs shown in Figs. 5 and 6 are combined, and as shown in Fig.
  • the calculation conditions for the simulations shown in Figs. 5, 6, and 7 are (1) electron mass: 911 E-31 [kg], (2) high frequency power frequency: 60 [MHz], '( 3) Gas pressure: 6.66 [Pa], (4) Electron temperature: 3.0 [e V], (5) Distance between electrode and counter electrode: 38 [mm], (6) Electron mass: 1. 62E—19 [C], (7) Ladder conductor radius: 5 [mm], (8) Electron density: 5.0E—8 [1 / cc], (9) Dielectric constant: 8.854 E-12 [F / m], (10) sheath length / device length: 2 [times]. Further, ⁇ 1 en '' shown in FIGS. 5 and 6 is a value obtained by numerically adjusting the length d of the branch cape 22 represented by the wavelength ⁇ according to the actual high-frequency power wavelength; I. .
  • the error of the film thickness of the entire substrate 3 can be improved to a value of about ⁇ 10% of the film thickness itself.
  • the coaxial cables 8a, 8b, 8g, 8h, 9a, 9b, 9 Although the case where stubs are arranged in g and 9h was explained, the position and number of coaxial cables in which stubs are arranged are not limited to these eight stubs, but coaxial cables 8a to 8h and coaxial cables 9 It may be placed on any coaxial cable, even if a to 9h is larger than this. Therefore, the number of combinations of stubs for n (n is a positive integer) coaxial cables can be considered as the total number of combinations for selecting one, two, three, and n coaxial cables. .
  • the means for changing the impedance when the direction of the power distributor (the direction of the high-frequency power supply circuit) is viewed from the power supply point is not limited to the stub described above, but may be applied to each coaxial cable and the corresponding power supply point. Any means may be used as long as it can adjust the impedance matching between.
  • the plasma chemical vapor deposition apparatus when depositing a desired substance on the surface of the substrate 3, has the same frequency by the high-frequency power sources 11a and 11b.
  • High-frequency power is supplied from the high-frequency power supply circuit to the ladder electrode 2 to suppress the generation of standing waves, promote uniformity of the film thickness distribution in the power supply direction, and uniform the film thickness in the direction perpendicular to the power supply direction.
  • the distribution characteristics of the film thickness on a large-area substrate can be improved, and the yield of the substrate on which the substance is deposited can be improved, and the quality of the produced substrate can be improved.
  • any of the p-, i-, and n-layers can be effectively formed, greatly improving the battery performance. be able to.
  • the film thickness distribution is made uniform, the laser cut in the laser etching process during the process is greatly improved, and the effect of improving the appearance of the product is obtained.
  • the adhesion of substances to the film forming chamber is also uniformed, the cleaning time during self-cleaning can be reduced, and the effect on the film formation before and after tallying can be minimized.
  • the plasma chemical vapor deposition apparatus according to the first embodiment uses stubs arranged on a plurality of coaxial cables for supplying high-frequency power from the high-frequency power supply circuit to the ladder electrode 2 so that each of the coaxial cables and the corresponding ladder electrode 2
  • stubs arranged on a plurality of coaxial cables for supplying high-frequency power from the high-frequency power supply circuit to the ladder electrode 2 so that each of the coaxial cables and the corresponding ladder electrode 2
  • the second embodiment In the plasma chemical vapor deposition system, no stub is provided on the coaxial cable, and the impedance on the ladder electrode 2 side is changed to adjust the impedance matching between each coaxial cable and the feed point of the corresponding ladder electrode 2. The case in which this is done is described.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a main part in the film forming chamber 1 of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
  • the terminating coils 31a and 31b are mainly impedances when the direction of the ladder electrode 2 is viewed from the eight feeding points 6a to 6h of the plasma chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
  • the horizontal electrode rods 2b constituting the ladder electrode 2 and a grounding point (for example, a ground electrode (not shown)) are provided near the left and right portions of the substrate 3 (the end of the substrate in a direction perpendicular to the power supply direction).
  • a grounding point for example, a ground electrode (not shown)
  • the combined impedance of the impedance of the coil and the impedance of the ladder electrode 2 becomes the impedance when the direction of the ladder electrode 2 is viewed from the power supply points 6 a to 6 h.
  • the terminating coils 31c and 31d are mainly viewed in the direction of the ladder electrode 2 from the eight feeding points 7a to 7h of the plasma enhanced chemical vapor deposition apparatus of the present embodiment.
  • the horizontal electrode rod 2c constituting the ladder electrode 2 and the grounding point are provided near the left and right portions of the substrate 3 (the end of the substrate in a direction perpendicular to the power supply direction).
  • the impedance of the ladder electrode 2 is the combined impedance of the coil and the impedance of the ladder electrode 2. Impedance.
  • the impedance matching between the corresponding feeding points 6 a to 6 h and the feeding points 7 a to 7 h is adjusted, and power is supplied to the plurality of parallel vertical electrode rods 2 a constituting the ladder electrode 2.
  • the high frequency power By adjusting the high frequency power, the voltage distribution at the left and right portions of the substrate and the voltage distribution at the center of the substrate can be balanced.
  • Fig. 9 shows the insertion position (indicated by the symbol imitating the coil in Fig. 9) of the termination coils 31a to 31d, using the constant L of the termination coils 31a to 31d as a parameter.
  • This is a simulation result of the relationship of the film forming speed ratio at the discharge electrode center position (discharge electrode center position S shown in FIG. 8) based on the obtained voltage distribution.
  • FIG. 9 it can be seen that the film formation speed on the substrate 3 by the adjusted voltage distribution on the ladder electrode 2 can be effectively adjusted by the constants of the end coils 31a to 31d.
  • the distribution of the voltage applied between the ladder electrode 2 and the substrate 3 for generating plasma is made uniform over the entire substrate 3 by the terminating coils 31a to 31d.
  • a substrate having a uniform film thickness can be formed by the uniformized voltage distribution.
  • the terminating coils 31 a to 3 connected between the ladder electrode 2 and the ground point are changed.
  • 1d was used, instead of terminating coils 31a to 31d, passive elements such as capacitors and resistors, or composite circuits including these coils were connected, and power was supplied by changing the constants of the passive elements.
  • the impedance when viewing the direction of the ladder electrode 2 from a point may be changed.
  • the number of terminating coils for changing impedance, passive elements such as capacitors and resistors, or the number of these composite circuits including coils is not limited to four as described above, and may be any number.
  • the means for changing the impedance when the direction of the ladder electrode is viewed from the feed point is not limited to the passive element and its composite circuit as described above, and the impedance between each coaxial cable and the corresponding feed point may be changed. Any means that can adjust the alignment may be used.
  • the plasma-enhanced chemical vapor deposition apparatus when depositing a desired substance on the surface of the substrate 3, supplies high-frequency power having the same frequency by the high-frequency power supply 1 la and lib.
  • the standing wave on the ladder electrode 2 is supplied to the ladder electrode 2 and changes the phase difference of the high frequency power of the same frequency by the high frequency power supply 11a and lib, which hinders film thickness uniformity.
  • Terminating coils 31a to 3d inserted in the ladder electrode 2 so as to suppress the occurrence of the phenomenon and promote the uniformity of the film thickness distribution in the power supply direction and the film thickness in the direction perpendicular to the power supply direction.
  • the high-frequency power supplied to each vertical electrode rod 2 a of the ladder electrode 2 is adjusted.
  • Adjust the voltage of the left and right parts of the board The distribution and the voltage distribution at the center of the substrate can be balanced.
  • the film thickness distribution characteristics of a large-area substrate are improved, the yield of the substrate on which a substance is deposited is improved, and the quality of the produced substrate is improved. The effect that it can be obtained is obtained.
  • the impedance is adjusted by the stub (impedance adjusting means) arranged on the coaxial cable, and the impedance of the ladder electrode 2 is adjusted.
  • the impedance adjustment by the input terminating coil (impedance adjusting means) is performed independently of each other, both may be performed simultaneously. In this way, it is possible to further finely adjust the voltage distribution by a combination of the two impedance adjustments.
  • the generation is performed by adjusting the high-frequency power supplied to the ladder electrode 2.
  • Etching of a substance on a substrate using plasma can also be performed.

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Abstract

 基板上の物質の膜厚分布を均一化できるプラズマ処理装置とその基板処理方法、及びプラズマ化学蒸着装置とその製膜方法を提供することを目的とする。 基板(3)の表面に希望の物質を蒸着させる際に、2つの電源から周波数が同一で位相差を時間的に変化させた高周波電力をラダー電極(2)に供給し、給電方向の膜厚分布の均一化を促進すると共に、給電方向と直角の方向の膜厚を均一化させるように、ラダー電極(2)へ高周波電力を供給するための同軸ケーブルに配置した分岐ケーブル(22)により、同軸ケーブルのそれぞれと対応するラダー電極(2)の給電点との間のインピーダンス整合の調整を行い、ラダー電極(2)のそれぞれの縦方向電極棒(2a)に給電される高周波電力を調整し、基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させ、ラダー電極(2)上の電圧分布の偏差に起因する局所的な膜厚分布の不平衡を解消して大面積基板における膜厚の分布特性を改善する。

Description

明 細 書 ブラズマ処理装置とその基板処理方法、 及びブラズマ化学蒸着装置とその製膜方 法 技術分野
本発明は、 ブラズマを発生させて基板上の物質を処理するブラズマ処理装置とそ の基板処理方法、 及びプラズマ化学蒸着装置とその製膜方法に関する。 背景技術
従来、 例えば半導体等の物質を基板に蒸着させるために、 真空状態にした基板 と、 該基板と平行に対面配置された放電電極との間にこれらの物質を含む製膜用 ガスを導入すると共に、 該放電電極へ高周波電力を給電し、 基板と放電電極との 間にプラズマを発生させ、'該プラズマにより物質を含む製膜用ガスを分解するこ とにより目的の物質を基板に蒸着させるプラズマ化学蒸着装置 (プラズマ C V D 装置) がある (特開 2 0 0 1— 2 7 4 0 9 9号公報参照) 。 発明の開示
ところで、 上述のようなプラズマ化学蒸着装置では、 例えば縦方向 X横方向 の寸法が 1 [m] X I [m] を超える大面積基板を製膜するような場合、 生成 される膜の膜厚分布を基板全体で均一化することが難しいという問題がある。 そのため、 例えば特許文献 1に記載の技術では、 基板上の複数の放電電極へ給 電するための複数の高周波ケーブルを均一のインピーダンスに調整し、 高周波電 力給電回路により発生した高周波電力を安定的に供給すると共に、 周波数の異な る 2つの高周波電力を放電電極に供給することにより、 膜厚の均一化の妨げとな る放電電極上の定在波の発生を抑制し、 膜厚分布を均一化しようとするものの、 放電電極の配置に起因する局所的な膜厚分布の不平衡が発生し、 大面積基板にお ける膜厚の分布特 が十分に改善されていないという問題があった。
特に、 放電電極にラダー型電極や網目状電極を用いる場合、 隣接する放電電極 が左右に存在する基板中央部の放電電極と、 隣接する放電電極が左右のどちらか 一方にしか存在しない、 給電方向と直角の方向の基板端部 (以下、 基板左右部と する) 近傍の放電電極とでは、 その配置及び構造上、 それぞれの放電電極が基板 に与える影響が異なるため、 蒸着される膜の膜厚分布が均一にならない傾向があ つた。 そのため、 膜厚の分布特性が均一な基板を得ようとする場合、 基板左右部 の膜厚が不均一な部分の利用をあきらめて、 希望の大きさの基板より一回り大き な基板を製膜し、 膜厚の分布特性が均一な部分のみを切り出すような処理が必要 となり、 物質が蒸着された基板生産の歩留まりが低下するという問題があった。 本発明は、 上記課題に鑑みてなされたもので、 基板上の物質の膜厚分布を容易 に均一化することができるプラズマ処理装置とその基板処理方法、 及びプラズマ 化学蒸着装置とその製膜方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、 本発明のプラズマ処理装置は、 高周波電力給電回 路により発生した高周波電力を複数の放電電極へ給電し、 処理用ガスが導入され た処理室内の前記放電電極と基板との間にプラズマを発生させて、 前記基板上の 物質を処理するプラズマ処理装置において、 前記放電電極による給電方向に対し て直角の方向に発生する前記放電電極上の電圧分布の偏差を調整するための電圧 分布調整手段を備えたことを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ処理装置は、 隣接する放電電極が左右に存在する 基板中央部の放電電極と、 隣接する放電電極が左右のどちらか一方にしか存在し ない基板左右部 (給電方向と直角の方向の基板端部) の放電電極との配置及び構 造の違いにより偏差が発生する基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布と を、 電圧分布調整手段を用いて均衡させて、 プラズマを発生させるために前記放 電電極と前記基板との間に印加される電圧分布を、 前記基板全体において均一化 させ、 基板上の物質を均一に処理することができる。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に起因する局所的な膜厚分布の不平衡を 解消して大面積基板における膜厚の分布特性を改善することができるという効果 が得られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 高周波電力給電回路 (例えば発明を 実施するための最良の形態における電力分配器 1 0 a、 1 0 bと高周波電源 1 1 a、 1 1 bとマッチングボックス 1 2 a、 1 2 b ) により発生した高周波電力を 複数の放電電極 (例えば 明を実施するための最良の形態におけるラダー電極 2 の縦方向電極棒 2 a ) へ給電し、 物質を含む製膜用ガスが導入された製膜室 (例 えば発明を実施するための最良の形態における製膜室 1 ) 内の前記放電電極と基 板 (例えば発明を実施するための最良の形態における基板 3 ) との間にプラズマ を発生させて、 前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装置におい て、 前記放電電極による給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上 の電圧分布の偏差を調整するための電圧分布調整手段を備えたことを特徴とす る。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 隣接する放電電極が左右に存在 する基板中央部の放電電極と、 P粦接する放電電極が左右のどちらか一方にしか存 在しない基板左右部 (給電方向と直角の方向の基板端部) の放電電極との配置及 び構造の違いにより偏差が発生する基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分 布とを、 電圧分布調整手段を用いて均衡させて、 プラズマを発生させるために前 記放電電極と前記基板との間に印加される電圧分布を、 前記基板全体において均 一化させることができる。 , . 従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に起因する局所的な膜厚分布の不平衡を 解消して大面積基板における膜厚の分布特性を改善し、 物質が蒸着された基板生 産の歩留まりを向上させると共に、 生産された基板の品質を向上させることがで きるという効果が得られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記電圧分布調整手段が、 前記放電電極の給電点 (例えば発明を実施するた めの最良の形態における給電点 6 a〜 6 hと給電点 7 a〜 7 h ) から前記高周波 電力給電回路の方向を見た時のィンピーダンスを変更するために、 前記高周波電 力給電回路から前記複数の放電電極へ高周波電力を供給するための複数の高周波 ケーブル (例えば発明を実施するための最良の形態における同軸ケーブル 8 a〜 8 hと同軸ケーブル 9 a ~ 9 h ) の中の少なくとも 1つに設けられるインピーダ ンス変更手段であることを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 インピーダンス変更手段によ り、 高周波電力給電回路から複数の放電電極へ高周波電力を供給するための複数 の高周波ケーブルのそれぞれと、 対応する放電電極の給電点との間のインピーダ ンス整合を調整することで、 それぞれの放電電極に給電される高周波電力を調整 し、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させることができ る。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差を、 インピーダンス整合の調整による放 電電極の給電点における電圧調整によつて容易に解消して大面積基板における膜 厚の分布特性を改善し、 物質が蒸着された基板生産の歩留まりを向上させると共 に、 生産された基板の品質を向上させることができるという効果が得られる。 また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記インピーダンス変更手段が、 前記高周波ケーブルから分岐する分岐ケー プル (例えば発明を実施するための最良の形態における分岐ケーブル 2 2 ) によ り構成されたスタブであることを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 複数の放電電極へ高周波電力を 供給するための複数の高周波ケーブルのそれぞれと、 対応する放電電極の給電点 との間のィンピーダンス整合をスタブにより調整することで、 それぞれの放電電 極に給電される高周波電力を容易に調整し、 基板左右部の電圧分布と基板中央部 の電圧分布とを均衡させることができる。
従って、 スタブを構成する分岐ケーブルを製膜室の外部に設ければ、 製膜室内 の状態に影響を与えることなく、 それぞれの放電電極に給電される高周波電力を 調整することができ、 更に安定して物質が蒸着された基板生産の歩留まりを向上 させると共に、 生産された基板の品質を向上させることができるという効果が得 られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記スタブが、 前記分岐ケーブルの先端に接続された受動素子を備えると共 に、 該受動素子の定数の変更によって、 前記放電電極の給電点から前記高周波電 力給電回路の方向を見た時のインピーダンスを変更することを特徴とする。 以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 受動素子の定数の選び方で、 ス タブのインピーダンスを自由に設定することができる。 従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に合わせてスタブのインピーダンスを容 易にかつ細かく設定することで、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布 とを均衡させ、 大面積基板における膜厚の分布特性の精度を向上させることがで きるという効果が得られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記スタブが、 前記分岐ケーブルのケーブル長の変更によって、 前記放電電 極の給電点から前記高周波電力給電回路の方向を見た時のインピーダンスを変更 することを特徴とする。
以上の構成を備えたブラズマ化学蒸着装置は、 分岐ケーブルのケーブル長の選 び方で、 スタブのインピーダンスを自由に設定することができる。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に合わせて、 コストをかけずにスタブの ィンピーダンスを細かく設定することで、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の 電圧分布とを均衡させ、 大面積基板における膜厚の分布特性の精度を向上させる ことができるという効果が得られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記スタブが、 前記分岐ケーブル自体の特性インピーダンスの変更によつ て、 前記放電電極の給電点から前記高周波電力給電回路の方向を見た時のインピ 一ダンスを変更することを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 分岐ケーブル自体の特性インピ 一ダンスの選び方で、 スタブのインピーダンスを自由に設定することができる。 従って、 コストをかけずにスタブのインピーダンスを細かく設定することで、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させ、 大面積基板におけ る膜厚の分布特性の精度を向上させることができるという効果が得られる。 また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記電圧分布調整手段が、 前記放電電極の給電点から前記放電電極の方向を 見た時のインピーダンスを変更するために、 前記放電電極と接地点との間に設け られるインピーダンス変更手段であることを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 インピーダンス変更手段によ り、 直接放電電極のィンピーダンスを変更することで、 それぞれの放電電極に給 電される高周波電力を調整し、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布と を均衡させることができる。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差を、 放電電極のインピーダンスの調整に よる放電電極の電圧調整によって容易に解消して大面積基板における膜厚の分布 特性を改善し、 物質が蒸着された基板生産の歩留まりを向上させると共に、 生産 された基板の品質を向上させることができるという効果が得られる。
また、 本発明のプラズマ化学蒸着装置は、 上記プラズマ化学蒸着装置におい て、 前記インピーダンス変更手段が、 前記放電電極と前記接地点との間に接続さ れた受動素子 (例えば発明を実施するための最良の形態における終端用コイル 3 1 a〜3 1 d ) を備えると共に、 該受動素子の定数の変更によって、 前記放電電 極と前記接地点との間のインピーダンスを変更することを特徴とする。
以上の構成を備えたプラズマ化学蒸着装置は、 受動素子の定数の選び方で、 放 電電極と接地点との間のインピーダンスを自由に設定することができる。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に合わせて放電電極と接地点との間のィ ンピーダンスを容易にかつ細かく設定することで、 基板左右部の電圧分布と基板 中央部の電圧分布とを均衡させ、 大面積基板における膜厚の分布特性の精度を向 上させることができるという効果が得られる。
本発明のプラズマ処理装置の基板処理方法は、 高周波電力給電回路により発生 した高周波電力を複数の放電電極へ給電し、 処理用ガスが導入された処理室内の 前記放電電極と基板との間にプラズマを発生させて、 前記基板上の物質を処理す るプラズマ処理装置の基板処理方法であって、 前記放電電極による給電方向に対 して直角の方向に発生する前記放電電極上の電圧分布の偏差を調整することによ り、 給電方向と直角の方向の前記基板端部の電圧分布と前記基板中央部の電圧分 布とを均衡させて、 プラズマを発生させるために前記放電電極と前記基板との間 に印加される電圧分布を、 前記基板全体において均一化させることを特徴とす る。
以上の方法では、 プラズマ処理装置において、 基板全体において均一化された 電圧分布により、 膜厚が均一な基板を生成することができる。
従って、 放電電極上の電圧分布の偏差に起因する局所的な膜厚分布の不平衡を 解消して大面積基板における膜厚の分布特性を改善することができるという効果 が得られる。
本発明のプラズマ化学蒸着装置の製膜方法は、 高周波電力給電回路により ^生 した高周波電力を複数の放電電極へ給電し、 物質を含む製膜用ガスが導入された 製膜室内の前記放電電極と基板との間にプラズマを発生させて、 前記物質を前記 基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装置の製膜方法であって、 前記放電電極に よる給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上の電圧分布の偏差を 調整することにより、 給電方向と直角の方向の前記基板端部の電圧分布と前記基 板中央部の電圧分布とを均衡させて、 プラズマを発生させるために前記放電電極 と前記基板との間に印加される電圧分布を、 前記基板全体において均一化させる ことを特徴とする。
以上の方法では、 プラズマ化学蒸着装置において大面積基板を製膜する際に、 基板全体において均一化された電圧分布により、 膜厚が均一な基板を製膜するこ とができる。
従って、 物質が蒸着された基板生産の歩留まりを向上させると共に、 生産され た基板の品質を向上させることができるという効果が得られる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の第 1の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の主要部を示すブ ロック図である。
図 2は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の同軸ケーブルに設けられたス タブについて示した図である。
図 3は、 図 2に示すスタブをモデル化した回路図である。
図 4は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置のスタブにおける分岐ケーブル の長さ dに対するインピーダンス Zの特性を示す図である。
図 5は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置における分岐ケーブルの長さに 対する放電電極上の電圧分布のシミュレーション結果を示したグラフである。 図 6は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置における分岐ケーブルの長さに 対する放電電極上の電圧分布のシミュレーション結果を示したグラフである。 図 7は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置における分岐ケーブルの長さに 対する放電電極上の電圧分布のシミュレーション結果を示したグラフである。 図 8は、 本発明の第 2の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の製膜室内の主要 部の構成を示す図である。
図 9は、 同実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の終端コイルの位置及び定数に 対する基板上の製膜速度のシミュレーション結果を示したグラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
(第 1の実施の形態)
まず、 図面を参照して、 本発明の第 1の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置に ついて説明する。 図 1は、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の主要部の構成 を示すブロック図である。
図 1において、 符号 1は、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の製膜室であ つて、 製膜室 1内には、 放電電極として用意されたラダー電極 2と、 ラダー電極 2と所定の間隔をもって対面配置され、 かつ接地されているアース電極 (図示せ ず) と、 該アース電極により保持された基板 3とが備えられている。
また、 製膜室 1には、 基板 3への蒸着を希望するアモルファスシリコンや多結 晶薄膜シリコン等の物質を含む製膜用ガスを導入するためのガス供給管 4と、 プ ラズマによる分解後のガスを排気するためのガス排気管 5とが備えられ、 製膜室 1は、 図示しなレ、ガス供給源からガス供給管 4を介して製膜用ガスが供給される と共に、 図示しない真空ポンプにより、 ガス排気管 5を介してプラズマによる分 解後のガスが吸引される構成をなしている。
—方、 ラダー電極 2は、 平行な複数本の縦方向電極棒 2 aと平行に対面配置さ れた一対の横方向電極棒 2 b、 2 cとを格子状に組み立ててなるものであり、 更 にラダー電極 2は、 アース電極 (図示せず) により保持される基板 3と平行に対 面配置されている。 また、 ラダー電極 2を構成する横方向電極棒 2 bには例えば 8つの給電点 6 a〜 6 hが設けられ、 同様にラダー電極 2を構成する横方向電極 棒 2 cにも 8つの給電点 7 a〜7 hが設けられている。 なお、 各給電点 6 a〜6 h、 及び各給電点 7 a 〜 7 hは、 それぞれが受け持つ縦方向電極棒 2 aの本数が 同じになるように横方向電極棒 2 b 、 2 cを等分する位置にそれぞれ設けられて レ、る。
なお、 基板 3が例えば 1 1 0 0 [mm] X 1 4 0 0 [mm] 角サイズである 場合は、 ラダー電極 2は、 1 2 0 0 [mm] X 1 5 0 0 [mm] 角サイズ程度 の基板 3よりも一回り大きなサイズのものを利用する。
また、 給電点 6 a 〜 6 hには、 製膜用ガスを分解するためのプラズマを発生さ せる高周波電力をラダー電極 2へ給電するために、 8本の同軸ケーブル 8 a 〜 8 hが接続されており、 給電点 6 a 〜 6 hに接続された 8本の同軸ケーブル 8 a ~ 8 hの反対側は、 製)]莫室 1の外部に配置された電力分配器 1 0 aの出力端子に接 続されている。
ここで電力分配器 1 0 aは、 高周波電源 1 1 aの出力する高周波電力を均等に 給電点 6 a ~ 6 hへ分配するための分配器であって、 電力分配器 1 0 aの入力端 子は、 効率よく高周波電力が供給されるように電力分配器 1 0 aと高周波電源 1 l aとの間のインピーダンス整合を調整するためのマッチングボックス 1 2 aを 介して、 高周波電源 1 1 a へ接続されている。
同様に、 給電点 7 a 〜 7 hには、 製膜用ガスを分解するためのプラズマを発生 させる高周波電力をラダー電極 2へ給電するために、 8本の同軸ケーブル 9 a ~ 9 hが接続されており、 給電点 7 a 〜 7 hに接続された 8本の同軸ケーブル 9 a 〜 9 hの反対側は、 製膜室 1の外部に配置された電力分配器 1 0 bの出力端子に 接続されている。 また、 電力分酉己器 1 0 bの入力端子は、 マッチングボックス 1 2 bを介して、 高周波電源 1 1 b へ接続されている。
なお、 ここで電力分配器 1 0 bは、 電力分配器 1 0 aと同様に、 高周波電源 1 1 bの出力する高周波電力を均等に給電点 7 a 〜 7 hへ分配するための分配器で ある。 また、 マッチングボックス 1 2 bは、 マッチングボックス 1 2 aと同様 に、 効率よく高周波電力が供給されるように電力分配器 1 0 bと高周波電源 1 1 bとの間のインピーダンス整合を調整するために用いられる。
また、 電力分配器 1 0 a、 1 0 bと、 高周波電源 1 1 a 、 1 1 bと、 マツチン • 2 a 、 1 2 bは、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置の高周波電 力給電回路を構成している。
このような構成により、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置では、 真空状態 にした製膜室 1内に、 ガス供給管 4から例えばアモルファスシリコンを含む製膜 用ガスを導入すると共に、 ガス排気管 5からブラズマによる分解後のガスを排気 しながら、 マッチングボックス 1 2 aと電力分配器 1 0 aとを介して、 高周波電 源 1 1 aからは、 例えば周波数 60. OMHzの高高周波 (VHF) 電力をラダ 一電極 2へ給電する。
一方、 マッチングボックス 1 2 bと電力分配器 1 0 bとを介して、 高周波電源 1 1 bからは、 高周波電源 1 1 aと同一周波数 60. OMHzの高高周波 (VH F ) 電力をラダー電極 2へ給電し、 高周波電源 1 1 aの位相を基準にして高周波 電源、 l i bの位相を時間的に変動させて、 給電点 6 a〜 6 hと 7 a〜 7 h間の縦 方向電極棒 2 aの電圧分布の均一化を行う。 また、 この時、 高周波電源 1 1 a及 び高周波電源 1 1 bから供給される全電力は、 例えば 300 OWとなるように調 整する。
そして、 この状態で 5〜 1 0分間程度、 ラダー電極 2と基板 3との間にプラズ マを発生させると、 プラズマ中でアモルファスシリコンを含む製膜用ガスが分解 され、 基板 3の表面に希望のアモルファスシリコンの結晶が生成される。 また、 この時、 高周波電源 1 1 a、 1 1 bによる同一周波数の高周波電力の位相差を時 間的に変化させることにより、 膜厚の均一化の妨げとなるラダー電極 2上の定在 波の発生を抑制し、 給電方向の膜厚分布の均一化が促進される。
次に、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置において、 上述のように物質を基 板 3に蒸着させる際の、 給電方向と直角の方向の膜厚を均一化させる手段につい て説明する。
まず、 同軸ケーブル 8 a〜8 h、 及び同軸ケーブル 9 a〜9 hについて更に説 明すると、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置では、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hに、 それぞれの同軸ケーブルと、 対応 する給電点 6 a、 6 b、 6 g、 6 h、 7 a、 7 b、 7 g、 7 hとの間のインピー ダンス整合を調整するためのインピーダンス変更手段が設けられている。
具体的に図面を参照して説明すると、 図 2は、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hを代表して、 同軸ケープノレ 8 hについて詳細 に示した図であって、 同軸ケープノレ 8 hは、 製膜室 1の外側 (大気側) に、 同軸 ケーブル 8 hを分岐する T字コネクタ 21と、 T字コネクタ 21の分岐端子に接 続された分岐ケ一プル 22とを備えている。
ここで、 同軸ケーブル 8 hから T字コネクタ 21により分岐された分岐ケープ ル 22は、 同軸ケープノレ 8 hに対するスタブを構成するものであって、 該スタブ のインピーダンスを調整することにより、 給電点 6 hから、 電力分配器 10 a方 向 (高周波電力給電回路方向) を見た場合のインピーダンスを変更することがで さる。 ' これを、 図 3に示すモデル化されたスタブを用いて説明すると、 スタブに用い る分岐ケーブル 22の特性インピーダンスを同軸ケーブル 8 hの特性インピーダ ンス (例えば 50 [オーム] ) と同じ特性インピーダンス Z 0、 分岐ケーブル 2 2の長さを d、 スタブ (分岐ケーブル 22) の先端 (T字コネクタ 21の分岐端 子とは反対の方向) に接続される負荷のインピーダンスを ZRとした時、 T字コ ネクタ 21の分岐端子からスタブ (分岐ケーブル 22) の先端を見たインピーダ ンス Zは、 下記 (1) 式により求めることができる。
" ' ZR+ j Zo tan {βά)
= Zo · — (1)
Zo+ j ZR tan {βά)
伹し β = 2π I λ
なお、 図 2、 図 3及び (1) 式において各要素の文字 (インピーダンスを示す 文字) 上部に点が付与されているのは、 各要素が抵抗成分とインダクタンス成分 とを含む複素数で表されることを示し、 本実施の形態、 及ぴ後述する第 2の実施 の形態で极うインピーダンスは、 全て複素数で表されるものとする。
これにより、 図 4 (a) に示すスタブ (分岐ケーブル 22) の先端を短絡させ た場合 (短絡線路:インピーダンス ZR=0) における分岐ケーブル 22の長さ dに対するインピーダンス Zの特性と、 図 4 (b) に示すスタブ (分岐ケープノレ 22) の先端を開放させた場合 (開放線路:インピーダンス ZR=無限大) にお ける分岐ケーブル 22の長さ dに対するィンピーダンス Zの特性とを比較しても わかるように、 分岐ケーブル 22の長さ dが同一でも、 スタブ (分岐ケーブル 2 2) の先端を短絡あるいは開放するだけで、 T字コネクタ 21の分岐端子からス タブ (分岐ケーブル 22) の先端を見たインピーダンス Zを変更することができ る。
なお、 図 4 (a) 、 (b) に示すように、 短絡線路及び開放線路では、 電圧定 在波の波節の点 (短絡線路では d = 0、 λ/2、 λ · · 'の点、 開放線路では d = λ/4、 3えノ 4、 5又 /4の点) では電圧がゼロになるのでインピーダンス Ζはゼ口となり、 電圧定在波の波腹の点 (短絡線路では d = Z4、 31 4, 5 λ/4の点、 開放線路では d = 0、 λ - · 'の点) では電流がゼロに なるのでィンピーダンス Ζは無限大となる。
従って、 スタブのインピーダンス Ζと Τ字コネクタ 21の入力端子から電力分 酉己器 10 a方向 (高周波電力給電回路方向) を見た場合のインピーダンスとの合 成インピーダンスとなる、 給電点 6 hから、 電力分配器 10 a方向 (高周波電力 給電回路方向) を見た場合のインピーダンスを、 スタブ (分岐ケーブル 22) の 先端の短絡あるいは開放の処理により変更することができる。
また、 スタブ (分岐ケープノレ 22) の先端を短絡あるいは開放のどちらかに固 定した場合でも、 分岐ケーブル 22の長さ dを変更することにより、 T字コネク タ 21の分岐端子からスタブ (分岐ケーブル 22) の先端を見たインピーダンス Zを変更することができる。 従って、 同様に給電点 6 hから、 電力分配器 10 a 方向 (高周波電力給電回路方向) を見た場合のインピーダンスを、 分岐ケーブル 22の長さ dによっても変更することができる。
更に、 スタブ (分岐ケーブル 22) の先端にコイルやコンデンサ、 または抵抗 等の受動素子、 あるいはこれらの複合回路による負荷を接続し、 受動素子の定数 変更により負荷のインピーダンス ZRを変更することでも、 T字コネクタ 21の 分岐端子からスタブ (分岐ケーブル 22) の先端を見たインピーダンス Zを変更 することができる。 従って、 同様に給電点 6 hから、 電力分配器 10 a方向 (高 周波電力給電回路方向) を見た場合のインピーダンスを、 受動素子の定数変更に よっても変更することができる。 また、 スタブに用いる分岐ケープノレ 22自体の特性インピーダンスを同軸ケー ブル 8 hの特性インピーダンスとは異なるものとすることでも、 T字コネクタ 2 1の分岐端子からスタブ (分岐ケープノレ 22) の先端を見たインピーダンス Zを 変更することができる。 従って、 同様に給電点 6 hから、 電力分配器 10 a方向 (高周波電力給電回路方向) を見た場合のインピーダンスを、 分岐ケーブル 22 自体の特 ½£ィンピーダンスによっても変更することができる。
なお、 同軸ケーブル 8 h以外の同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hにも、 同様の T字コネクタ 2 1と分岐ケーブル 22が備えられてい る。
これにより、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置では、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hに設けられたスタブを用いて、 同軸 ケープノレ 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hと、 対応する給電点 6 a、 6 b、 6 g、 6 h、 7 a、 7 b、 7 g、 7 hとの間のインピーダンス整合 を調整し、 給電点 6 a、 6 b、 6 g、 6 h、 7 a、 7 b、 7 g、 7 hに給電され る高周波電力、 すなわちラダー電極 2を構成する平行な複数本の縦方向電極棒 2 aに給電される高周波電力をそれぞれ調整することで、 基板左右部 (給電方向と 直角の方向の基板端部) の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させること ができる。
そのため、 プラズマを発生させるためにラダー電極 2と基板 3との間に印加さ れる電圧分布を基板 3全体において均一化させ、 均一化された電圧分布により膜 厚が均一な基板を製膜することができる。
図 5は、 一例として、 同軸ケーブル 8 a、 8 h、 9 a、 9 hに分岐ケーブル 2 2の先端が開放されたスタブを配置し、 分岐ケーブル 22の長さ dを変更した場 合に、 図 1に示す放電電極中央位置 Sにおいて給電方向に対し直角の方向に発生 する放電電極上の電圧分布のシミュレーション結果を示したグラフである。 図 5 に示すように、 同軸ケーブル 8 a、 8 h、 9 a、 9 hが接続される給電点 6 a、 6 h、 7 a、 7 hに対応する基板 3の一方の端から 1 00〜300 [mm] 程 度、 及び 1 300〜 1 500 [mm] 程度の電圧分布を、 分岐ケーブル 22の長 さ dにより有効に調整可能なことがわかる。 ' また、 図 6は、 一例として、 同軸ケーブル 8 b、 8 g、 9 b、 9 gに分岐ケー ブル 22の先端が開放されたスタブを配置し、 分岐ケーブル 22の長さ dを変更 した場合に、 図 1に示す放電電極中央位置 Sにおいて給電方向に対し直角の方向 に発生する放電電極上の電圧分布のシミュレーション結果を示したグラフであ る。 図 6に示すように、 同軸ケーブル 8 b、 8 g、 9 b、 9 gが接続される給電 点 6 b、 6 g、 7 b、 7 gに対応する基板 3の一方の端から 200〜400 [m m] 程度、 及び 1200〜 1400 [mm] 程度の電圧分布を、 分岐ケーブル 2 2の長さ dにより有効に調整可能なことがわかる。
更に、 図 7は、 一例として、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hに分岐ケーブル 22の先端が開放されたスタブを配置し、 分岐ケ 一ブル 22の長さ dを変更した場合に、 図 1に示す放電電極中央位置 Sにおいて 給電方向に対し直角の方向に発生する放電電極上の電圧分布のシミュレーシヨン 結果を示したグラフである。 この例では、 図 5及び図 6に示すスタブの効果が合 成され、 図 7に示すように、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hが接続される給電点 6 a、 6 b、 6 g、 6 h、 7 a、 7b、 7 g、 7 hに対応する基板 3の一方の端から 100〜400 [mm] 程度、 及び 1 200〜 1 500 [mm]程度の電圧分布を、 分岐ケーブル 22の長さ dにより 有効に調整可能なことがわかる。
なお、 図 5、 図 6、 及び図 7に示すシミュレーションの計算条件は、 ( 1 ) 電 子質量: 9 11 E— 31 [k g] 、 (2) 高周波電力周波数: 60 [MH z] 、 ' (3) ガス圧: 6. 66 [P a] 、 (4) 電子温度: 3. 0 [e V] 、 (5) 電極—対向電極間距離: 38 [mm] 、 (6) 電子質量: 1. 62E— 1 9 [C] 、 (7) ラダー導電体半径: 5 [mm] 、 (8) 電子密度: 5. 0E— 8 [1/c c] 、 (9) 誘電率: 8. 854 E- 12 [F/m] 、 (10) シー ス長/デバイス長: 2 [倍] とした。 また、 図 5、 及び図 6において示す 「 1 e n」 は、 波長 λで表された分岐ケープノレ 22の長さ dを、 実際の高周波電力の波 長; Iに合わせて数値ィ匕した値である。
本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置では、 図 5、 図 6、 及び図 7を参照して スタブの条件を求めた結果、 同軸ケーブル 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hに分岐ケーブル 22の先端が開放されたスタブを配置した場合 は、 同軸ケーブル 8 a、 8 h、 9 a、 9 hに配置したスタブの分岐ケーブル 22 の長さ dを d ^ZS. 222とし、 同軸ケーブル 8 b、 8 g、 9 b、 9 gに配 置したスタブの分岐ケーブル 22の長さ dを d = A/ 2. 08 3とした時に、 最 適な状態が得られた。 具体的には、 高周波電源 1 1 a、 l i bによる同一周波数 の高周波電力の位相差を時間的に変化させることで、 膜厚の均一化の妨げとなる ラダー電極 2上の定在波の発生を抑制する方向に十分に調整した効果と合わせ て、 基板 3全体の膜厚の誤差が膜厚自体の ± 1 0%程度の値まで改善すること ができる。
なお、 上述の実施の形態では、 同軸ケーブル 8 a〜8 h、 及び同軸ケーブル 9 a~9 hの中で、 同軸ケープノレ 8 a、 8 b、 8 g、 8 h、 9 a、 9 b、 9 g、 9 hにスタブを配置する場合を説明したが、 スタブを配置する同軸ケーブルの位置 及び数は、 これら 8個のスタブに限らず、 同軸ケーブル 8 a〜8 h、 及び同軸ケ 一プル 9 a〜9 hがこれより多くなつた場合も含め、 どの同軸ケーブルに配置し ても良い。 従って、 n本 (nは正の整数) の同軸ケーブルに対するスタブの配置 の組合せは、 同軸ケーブルを 1本、 2本、 3本、 ■ ■ ■ n本ずつ選択する組合せ 数の総計数だけ考えられる。
また給電点から電力分配器方向 (高周波電力給電回路方向) を'見た場合のイン ピーダンスを変更する手段は、 上述のようなスタブに限らず、 それぞれの同軸ケ 一ブルと、 対応する給電点との間のインピーダンス整合を調整することができる ものであれば、 どのような手段であっても良い。
以上説明したように、 本発明の第 1の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置は、 基板 3の表面に希望の物質を蒸着させる際に、 高周波電源 1 1 a、 1 1 bによる 周波数が同一な高周波電力をラダー電極 2に供給し, 高周波電源 1 1 a、 l i b による同一周波数の高周波電力の位相差を時間的に変化させることで、 膜厚の均 一化の妨げとなるラダー電極 2上の定在波の発生を抑制し、 給電方向の膜厚分布 の均一化を促進すると共に、 給電方向と直角の方向の膜厚を均一化させるよう に、 高周波電力給電回路からラダー電極 2へ高周波電力を供給するための複数の 同軸ケーブルに配置したスタブにより、 同軸ケーブルのそれぞれと、 対応するラ ダー電極 2の給電点との間のィンピーダンス整合を調整することで、 ラダー電極 2のそれぞれの縦方向電極棒 2 aに給電される高周波電力を調整し、 基板左右部 の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させることができる。
従って、 大面積基板における膜'厚の分布特性を改善し、 物質が蒸着された基板 生産の歩留まりを向上させると共に、 生産された基板の品質を向上させることが できるという効果が得られる。
特に、 P i N構造を持つ例えばアモルファスシリコン太陽電池等に用いる基板 を製膜する際に、 p層、 i層、 n層のいずれも有効に製膜することができ、 電池 性能を大きく向上させることができる。 また、 膜厚分布が均一化するため、 プロ セス中のレーザエッチング工程におけるレーザ切れが大幅に向上すると共に、 製 品の概観が良くなるという効果も得られる。 更に、 製膜室内への物質の付着も均 一化されるため、 セルフクリーニング時のクリーニング時間を短縮し、 タリー二 ング前後における製膜への影響も最小化できるという効果も得られる。
(第 2の実施の形態)
次に、. 図面を参照して、 本発明の第 2の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置に ついて説明する。 第 1の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置が、 高周波電力給電 回路からラダー電極 2へ高周波電力を供給するための複数の同軸ケーブルに配置 したスタブにより、 同軸ケーブルのそれぞれと、 対応するラダー電極 2の給電点 との間のインピーダンス整合を調整することで、 ラダー電極 2のそれぞれの縦方 向電極棒 2 aに給電される高周波電力を調整していたのに対し、 第 2の実施の形 態のプラズマ化学蒸着装置では、 同軸ケーブルにスタブは設けず、 ラダー電極 2 側のインピーダンスを変更することで、 同軸ケーブルのそれぞれと、 対応するラ ダー電極 2の給電点との間のインピーダンス整合を調整する場合について説明す る。
従って、 以下の説明ではプラズマ化学蒸着装置の製膜室 1内の構成についての み説明し、 その他の構成は、 上述のように同軸ケーブルにスタブを設けないこと を除き、 図 1を用いて説明した第 1の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置と同一 であるので、 ここでは説明を省略する。 図 8は、 本実施の形態のプラズマ化学蒸 着装置の製膜室 1内の主要部の構成を示す図である。 図 8において、 終端コイル 3 1 a、 3 1 bは、 主に、 本実施の形態のプラズマ 化学蒸着装置の 8つの給電点 6 a〜6 hよりラダー電極 2の方向を見た場合のィ ンピーダンスを変更するために、 基板 3の基板左右部 (給電方向と直角の方向の 基板端部) 近傍において、 ラダー電極 2を構成する横方向電極棒 2 bと接地点 (例えば図示しないアース電極) との間に接続されたコイルであって、 コイルの インピーダンスとラダー電極 2のィンピーダンスとの合成インピーダンスが、 給 電点 6 a〜6 hよりラダー電極 2の方向を見た場合のインピーダンスとなる。 同様に、 図 8において、 終端コイル 3 1 c、 3 1 dは、 主に、 本実施の形態の ブラズマ化学蒸着装置の 8つの給電点 7 a〜7 hよりラダー電極 2の方向を見た 場合のインピーダンスを変更するために、 基板 3の基板左右部 (給電方向と直角 の方向の基板端部) 近傍において、 ラダー電極 2を構成する横方向電極棒 2 cと 接地点 (例えば図示しないアース電極) との間に接続されたコイルであって、 コ ィルのィンピーダンスとラダー電極 2のィンピーダンスとの合成ィンピーダンス 1 給電点 7 a ~ 7 hよりラダー電極 2の方向を見た場合のィンピーダンスとな る。
これにより、 本実施の形態のプラズマ化学蒸着装置では、 終端コイル 3 1 a〜 3 1 dの定数を変更することにより、 同軸ケープノレ 8 a〜8 h、 及び同軸ケープ ノレ 9 a〜 9 hと、 対応する給電点 6 a〜 6 h、 及び給電点 7 a〜 7 hとの間のィ ンピーダンス整合を調整し、 ラダー電極 2を構成する平行な複数本の縦方向電極 棒 2 aに給電される高周波電力を調整することで、 基板左右部の電圧分布と基板 中央部の電圧分布とを均衡させることができる。
図 9は、 終端コイル 3 1 a〜3 1 dの定数 Lをパラメータにして、 終端コイル 3 1 a〜3 1 dの挿入位置 (図 9の中ではコイルを模した記号で示す) と、 調整 された電圧分布による放電電極中央位置 (図 8に示す放電電極中央位置 S ) にお ける製膜速度比率の関係をシミュレーションした結果である。 図 9に示すよう に、 ラダー電極 2上の調整された電圧分布による基板 3上の製膜速度を、 終端コ ィル 3 1 a〜 3 1 dの定数により有効に調整可能なことがわかる。
従って、 終端コイル 3 1 a〜3 1 dにより、 プラズマを発生させるためにラダ 一電極 2と基板 3との間に印加される電圧分布を基板 3全体において均一化さ せ、 均一化された電圧分布により膜厚が均一な基板を製膜することができる。 なお、 上述の実施の形態では、 給電点からラダー電極 2の方向を見た場合のィ ンピーダンスを変更するために、 ラダー電極 2と接地点との間に接続された終端 コイル 3 1 a〜3 1 dを用いたが、 終端コイル 3 1 a〜3 1 dの代わりに、 コン デンサや抵抗等の受動素子、 ·あるいはコイルを含むこれらの複合回路を接続し、 受動素子の定数変更により、 給電点からラダー電極 2の方向を見た場合のインピ 一ダンスを変更するようにしても良い。 更に、 インピーダンスを変更するための 終端コイル、 及びコンデンサや抵抗等の受動素子、 あるいはコイルを含むこれら の複合回路の数は、 上述のように 4個に限らず、 いくつあっても良い。
また給電点からラダー電極の方向を見た場合のインピーダンスを変更する手段 は、 上述のような受動素子やその複合回路に限らず、 それぞれの同軸ケーブル と、 対応する給電点との間のィンピーダンス整合を調整することができるもので あれば、 どのような手段であっても良い。
以上説明したように、 本発明の第 2の実施の形態のプラズマ化学蒸着装置は、 基板 3の表面に希望の物質を蒸着させる際に、 高周波電源 1 l a、 l i bによる 周波数が同一な高周波電力をラダー電極 2に供給し, 高周波電源 1 1 a、 l i b による同一周波数の高周波電力の位相差を時間的に変化させることで、 膜厚の均 —化の妨げとなるラダー電極 2上の定在波の発生を抑制し、 給電方向の膜厚分布 の均一化を促進すると共に、 給電方向と直角の方向の膜厚を均一化させるよう に、 ラダー電極 2に揷入した終端コイル 3 1 a〜3 1 dにより、 同軸ケーブルの それぞれと、 対応するラダー電極 2の給電点との間のィンピーダンス整合を調整 することで、 ラダー電極 2のそれぞれの縦方向電極棒 2 aに給電される高周波電 力を調整し、 基板左右部の電圧分布と基板中央部の電圧分布とを均衡させること ができる。
従って、 第 1の実施の形態と同様に、 大面積基板における膜厚の分布特性を改 善し、 物質が蒸着された基板生産の歩留まりを向上させると共に、 生産された基 板の品質を向上させることができるという効果が得られる。
なお、 上述の第 1、 第 2の実施の形態では、 同軸ケーブルに配置するスタブ (インピーダンス調整手段) によるインピーダンスの調整と、 ラダー電極 2に揷 入する終端コイル (インピーダンス調整手段) によるインピーダンスの調整と を、 それぞれ独立に実施する場合を説明したが、 両方を同時に実施するようにし ても良い。 これにより、 両者のインピーダンス調整の組合せにより、 更に細かい 電圧分布の調整が可能となる。
また、 上述の第 1、 第 2の実施の形態では、 プラズマを発生させることで基板 上に物質を蒸着させる場合を説明したが、 ラダー電極 2に給電する高周波電力を 調整することで、 発生したプラズマを利用した基板上の物質のェツチング処理を 行うこともできる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 高周波電力給電回路により発生した高周波電力を複数の放電電極へ給電 し、 処理用ガスが導入された処理室内の前記放電電極と基板との間にブラズマを 発生させて、 前記基板上の物質を処理するプラズマ処理装置において、
前記放電電極による給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上の 電圧分布の偏差を調整するための電圧分布調整手段を備えたことを特徴とするプ ラズマ処理装置。
2 . 高周波電力給電回路により発生した高周波電力を複数の放電電極へ給電 し、 物質を含む製膜用ガスが導入された製膜室内の前記放電電極と基板との間に プラズマを発生させて、 前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装 置において、
前記放電電極による給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上の 電圧分布の偏差を調整するための電圧分布調整手段
を備えたことを特徴とするブラズマ化学蒸着装置。
3 . 前記電圧分布調整手段が、
前記放電電極の給電点から前記高周波電力給電回路の方向を見た時のインピー ダンスを変更するために、 前記高周波電力給電回路から前記複数の放電電極へ高 周波電力を供給するための複数の高周波ケーブルの中の少なくとも 1つに設けら れるインピーダンス変更手段である '
ことを特徴とする請求項 2に記載のプラズマ化学蒸着装置。
4 . 前記ィンピーダンス変更手段が、
前記高周波ケープ から分岐する分岐ケーブルにより構成されたスタブである ことを特徴とする請求項 3に記載のプラズマ化学蒸着装置。
5 . 前記スタブが、
前記分岐ケーブルの先端に接続された受動素子を備えると共に、 該受動素子の 定数の変更によって、 前記放電電極の給電点から前記高周波電力給電回路の方向 . を見た時のィンピーダンスを変更する
ことを特¾¾とする請求項 4に記載のプラズマ化学蒸着装置。
6 . 前記スタブが、 前記分岐ケーブルのケーブル長の変更によって、 前記放電電極の給電点から前 記高周波電力給電回路の方向を見た時のインピーダンスを変更する
ことを特徴とする請求項 4に記載のプラズマ化学蒸着装置。
7 . 前記スタブが、
前記分岐ケーブル自体の特性インピーダンスの変更によって、 前記放電電極の 給電点から前記高周波電力給電回路の方向を見た時のインピーダンスを変更する ことを特徴とする請求項 4に記載のブラズマ化学蒸着装置。
8 . 前記電圧分布調整手段が、
前記放電電極の給電点から前記放電電極の方向を見た時のインピーダンスを変 更するために、 前記放電電極と接地点との間に設けられるインピーダンス変更手 段である
ことを特徴とする請求項 2に記載のプラズマ化学蒸着装置。
9 . 前記インピーダンス変更手段が、
前記放電電極と前記接地点との間に接続された受動素子を備えると共に、 該受 動素子の定数の変更によって、 前記放電電極と前記接地点との間のインピーダン スを変更する
ことを特徴とする請求項 8に記載のプラズマ化学蒸着装置。 ' 1 0 . 高周波電力給電回路により発生した高周波電力を複数の放電電極へ給電 し、 処理用ガスが導入された処理室内の前記放電電極と基板との間にブラズマを 発生させて、 前記基板上の物質を処理するプラズマ処理装置の基板処理方法であ つて、
前記放電電極による給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上の 電圧分布の偏差を調整することにより、 給電方向と直角の方向の前記基板端部の 電圧分布と前記基板中央部の電圧分布とを均衡させて、 プラズマを発生させるた めに前記放電電極と前記基板との間に印加される電圧分布を、 前記基板全体にお いて均一化させる
ことを特微とするブラズマ処理装置の基板処理方法。
1 1 . 高周波電力給電回路により発生した高周波電力を複数の放電電極へ給電 し、 物質を含む製膜用ガスが導入された製膜室内の前記放電電極と基板との間に プラズマを発生させて、 前記物質を前記基板上に蒸着させるプラズマ化学蒸着装 置の製膜方法であって、
前記放電電極による給電方向に対して直角の方向に発生する前記放電電極上の 電圧分布の偏差を調整することにより、 給電方向と直角の方向の前記基板端部の 電圧分布と前記基板中央部の電圧分布とを均衡させて、 プラズマを発生させるた めに前記放電電極と前記基板との間に印加される電圧分布を、 前記基板全体にお いて均一化させる
ことを特徴とするブラズマ化学蒸着装置の製膜方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943449A (zh) * 2013-06-28 2014-07-23 厦门天马微电子有限公司 一种射频串扰的测量方法、设备和系统

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004040629A1 (ja) * 2002-10-29 2004-05-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. プラズマ化学蒸着装置における高周波プラズマの大面積均一化方法及び装置
JP4088616B2 (ja) * 2004-08-30 2008-05-21 三菱重工業株式会社 プラズマcvd装置、基板処理システム、及び製膜・セルフクリーニング方法
JP4884793B2 (ja) * 2006-02-09 2012-02-29 三菱重工業株式会社 薄膜製造装置及び太陽電池の製造方法
JP4817923B2 (ja) 2006-03-29 2011-11-16 三井造船株式会社 プラズマ生成装置及びプラズマ生成方法
JP5039476B2 (ja) * 2007-08-09 2012-10-03 三菱重工業株式会社 真空処理装置、及び真空処理装置の調整方法
DE102009014414A1 (de) 2008-10-29 2010-05-12 Leybold Optics Gmbh VHF-Elektrodenanordnung, Vorrichtung und Verfahren
JP2013004172A (ja) * 2011-06-10 2013-01-07 Tokyo Electron Ltd 高周波電力分配装置およびそれを用いた基板処理装置
HUP1100436A2 (en) * 2011-08-15 2013-02-28 Ecosolifer Ag Gas flow system for using in reaction chamber
CN110029328A (zh) * 2019-05-22 2019-07-19 上海稷以科技有限公司 一种用于提高正反平面沉积均匀性的盒式电极

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2816365B2 (ja) * 1990-09-19 1998-10-27 株式会社 ユーハ味覚糖精密工学研究所 ラジカル反応による無歪精密加工装置
EP0955665A2 (en) * 1998-04-28 1999-11-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Plasma chemical vapor deposition apparatus
JP2000058465A (ja) * 1998-05-29 2000-02-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマ化学蒸着装置
JP2001007028A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極、高周波プラズマ発生装置、給電方法および半導体製造方法
JP2001274099A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極への給電方法、高周波プラズマ発生方法および半導体製造方法
JP2001321662A (ja) * 2000-05-17 2001-11-20 Nihon Koshuha Co Ltd 均一電界分布型プラズマ処理装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4286404B2 (ja) * 1999-10-15 2009-07-01 東京エレクトロン株式会社 整合器およびプラズマ処理装置
TW507256B (en) * 2000-03-13 2002-10-21 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Discharge plasma generating method, discharge plasma generating apparatus, semiconductor device fabrication method, and semiconductor device fabrication apparatus

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2816365B2 (ja) * 1990-09-19 1998-10-27 株式会社 ユーハ味覚糖精密工学研究所 ラジカル反応による無歪精密加工装置
EP0955665A2 (en) * 1998-04-28 1999-11-10 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Plasma chemical vapor deposition apparatus
JP2000058465A (ja) * 1998-05-29 2000-02-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマ化学蒸着装置
JP2001007028A (ja) * 1999-06-17 2001-01-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極、高周波プラズマ発生装置、給電方法および半導体製造方法
JP2001274099A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 放電電極への給電方法、高周波プラズマ発生方法および半導体製造方法
JP2001321662A (ja) * 2000-05-17 2001-11-20 Nihon Koshuha Co Ltd 均一電界分布型プラズマ処理装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1548150A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103943449A (zh) * 2013-06-28 2014-07-23 厦门天马微电子有限公司 一种射频串扰的测量方法、设备和系统

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Publication number Publication date
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