WO2010079766A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2010079766A1
WO2010079766A1 PCT/JP2010/000093 JP2010000093W WO2010079766A1 WO 2010079766 A1 WO2010079766 A1 WO 2010079766A1 JP 2010000093 W JP2010000093 W JP 2010000093W WO 2010079766 A1 WO2010079766 A1 WO 2010079766A1
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gas
substrate
chamber
plasma processing
processing apparatus
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PCT/JP2010/000093
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若松貞次
亀崎厚治
菊池正志
神保洋介
江藤謙次
浅利伸
内田寛人
Original Assignee
株式会社アルバック
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Priority to DE112010000869T priority patent/DE112010000869B4/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4405—Cleaning of reactor or parts inside the reactor by using reactive gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
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    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-004023 filed on Jan. 9, 2009, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • a film forming apparatus by a plasma CVD method for forming a thin film on a substrate using a process gas in a plasma state is known.
  • This p-CVD film forming apparatus is used, for example, when an amorphous silicon (a-Si) film is formed on a substrate.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional p-CVD film forming apparatus.
  • the film forming apparatus 101 includes a chamber 102, and a support column 125 that can be moved up and down in the vertical direction through the bottom surface of the chamber 102 is disposed in the lower portion of the chamber 102.
  • a plate-like base plate 103 is attached to the end of the support column 125 in the chamber 102.
  • An electrode flange 104 is attached to the upper portion of the chamber 102 via an insulating flange 181.
  • a shower plate 105 is attached to the electrode flange 104 between the chamber 102 and the electrode flange 104.
  • a space 131 is formed between the shower plate 105 and the electrode flange 104.
  • a gas introduction pipe 107 is connected to the electrode flange 104.
  • a process gas is supplied from the film forming gas supply unit 121 through the gas introduction pipe 107 into the space 131.
  • the shower plate 103 is provided with a number of gas outlets 106. The process gas supplied into the space 131 is ejected from the gas ejection port 106 into the chamber 102.
  • the film forming apparatus 101 includes a radical source 123 connected to the chamber 102 and a fluorine gas supply unit 122 connected to the radical source 123.
  • the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply unit 122 is decomposed in the radical source 123 to obtain fluorine radicals, and the fluorine radicals are supplied to the film formation space in the chamber 102, thereby deposits (film formation material). Removed.
  • the surface of the base plate 103 is formed flat.
  • a support part 110 is placed on the upper surface of the base plate 103. By placing the support part 110 on the base plate 103 in this way, the deformation amount of the support part 110 is suppressed. Further, the surface of the support part 110 is formed flat like the base plate 103.
  • a substrate 115 is placed on the upper surface of the support part 110. When the board
  • the electrode flange 104 and the shower plate 105 are made of a conductive material.
  • the electrode flange 104 is connected to an RF power source 133 (high frequency power source) provided outside the chamber 102.
  • the inside of the chamber 102 is decompressed using the vacuum pump 128.
  • the substrate 115 is carried into the vacuum chamber 102 and placed on the support portion 110.
  • the process gas is supplied through the gas introduction pipe 107, and the process gas is ejected from the gas ejection port 106 into the vacuum chamber 102.
  • the electrode flange 104 is electrically insulated from the chamber 102 via an insulating flange 181.
  • a high frequency power supply 133 for example, an RF power supply
  • RF power supply for example, an RF power supply
  • a high-frequency voltage is applied between the shower plate 105 and the support portion 110, discharge is generated, and a process gas plasma P is generated between the shower plate 105 and the surface of the substrate 115.
  • the process gas is decomposed in the plasma P generated in this way, a vapor phase growth reaction occurs on the surface of the substrate 115, and a thin film is formed on the surface of the substrate 115.
  • the film forming process as described above is repeated several times, the film forming material adheres to the inner wall surface of the chamber 102, and therefore the inside of the chamber 102 is periodically cleaned.
  • the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply unit 122 is decomposed by the radical source 123 to generate fluorine radicals, and the fluorine radicals are supplied into the chamber 102.
  • the fluorine radicals are supplied into the chamber 102.
  • hydrogen radicals affect the film quality of the microcrystal silicon.
  • the silicon film is easily crystallized.
  • an amorphous film is easily obtained.
  • gas inlets are provided at one or a plurality of locations on the electrode flange, and a mixed gas (process gas) of monosilane and hydrogen is supplied into the space 131. Further, the discharge rate of the process gas is made uniform by the shower plate, the process gas is released into the film formation space, the process gas is decomposed by the generated plasma, and a film is formed on the substrate (for example, a patent) Reference 3).
  • gas in the processing space is exhausted through an exhaust port formed in the peripheral part of the susceptor (supporting part). Therefore, even if a mixed gas containing monosilane and hydrogen in the same ratio is uniformly supplied (released) into the processing space, hydrogen radicals are generated by the decomposition of the monosilane gas due to the plasma reaction, and outside the substrate 115. There was a problem that the amount of hydrogen radicals H * obtained by adding together the hydrogen radicals H * 1 generated from hydrogen gas and the hydrogen radicals H * 2 generated by decomposing monosilane gas was high.
  • FIG. 7 shows the amount (concentration) of hydrogen radicals contained in the processing space (film formation space) and the position in the processing space when a process gas is supplied (released) and reacted using a conventional plasma processing apparatus. It is a schematic diagram which shows the relationship with (measurement point).
  • concentration of hydrogen radicals H * 1 generated from hydrogen gas is indicated by a one-dot chain line
  • concentration of hydrogen radicals H * 2 generated by decomposition of monosilane gas is indicated by a two-dot chain line
  • hydrogen radicals H * 1 and H * 1 The amount of hydrogen radical H * added with * 2 is indicated by a solid line.
  • the processing space The amount of hydrogen radicals H * varies depending on the position within. In the region from the central portion of the substrate 115 (the central portion of the film formation space) to the peripheral portion, it has been difficult to uniformly perform plasma treatment on the substrate 115. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain in-plane uniformity of the film quality formed on the substrate 115.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 the process gas is uniformly supplied (released) to realize high-speed film formation, but it is generated by the reaction of the process gas supplied (released) to the film formation space.
  • the amount of hydrogen radicals to be taken into consideration is not considered.
  • Patent Document 3 the uniformity of the film thickness of the deposited film deposited on the substrate is improved, but the amount of hydrogen radicals H * present at each of a plurality of positions in the processing space is considered. Not. Therefore, in Patent Documents 1 to 3, the amount of hydrogen radicals H * cannot be adjusted uniformly according to the position in the processing space. In the region from the central portion to the peripheral portion of the substrate 115, the substrate 115 In addition, the plasma treatment cannot be performed uniformly.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a plasma processing apparatus capable of uniformly performing plasma processing on a substrate in a region from a central portion to a peripheral portion of the substrate on which plasma processing is performed.
  • the purpose is to provide.
  • a plasma processing apparatus of the present invention comprises a chamber, an electrode flange having a plurality of gas inlets, an insulating flange sandwiched between the chamber and the electrode flange, and a reaction chamber.
  • a processing chamber having a substrate, a substrate placed on the substrate, and a support unit for controlling the temperature of the substrate; and a chamber housed in the reaction chamber, disposed to face the substrate, and facing the substrate.
  • a plurality of first gas outlets are provided in the gas supply unit.
  • the shower plate is provided with a plurality of second gas outlets.
  • the gas supply unit includes an annular part arranged concentrically.
  • the shower plate functions as a first electrode part.
  • the support part functions as a second electrode part.
  • the process gas supplied toward the substrate through the second gas ejection port becomes a plasma state by the voltage supplied by the voltage application unit.
  • the plasma processing apparatus of the present invention is preferably a film forming apparatus.
  • the plasma processing apparatus of the present invention is preferably an etching apparatus.
  • the gas supply unit is configured to reduce the concentration of hydrogen supplied to the peripheral portion of the substrate to be lower than the concentration of hydrogen supplied to the central portion of the substrate. Is preferably supplied onto the substrate.
  • a plurality of gas supply units for independently supplying different composition or types of process gases toward the shower plate are provided, and a plurality of first gas ejection ports are arranged in the gas supply unit. ing.
  • the hydrogen concentration (ratio) of the process gas can be adjusted for each gas supply unit. Accordingly, it is possible to supply (release) process gas having a non-uniform ratio of mixed gas or a concentration of each gas into the space.
  • the shower plate is provided with a plurality of second gas outlets, and process gas is supplied to the substrate through the second gas outlets.
  • the voltage application unit applies a high-frequency voltage between the first electrode unit made of the shower plate and the second electrode unit made of the support unit.
  • the process gas having a non-uniform ratio of the mixed gas or a non-uniform concentration of each gas is supplied (released) into the space through the first gas outlet of the gas supply unit.
  • This process gas is uniformly supplied to the reaction space in which the substrate is arranged through the second gas outlet of the shower plate. Thereby, a process gas in a plasma state is obtained.
  • the process gas is used for each predetermined position in the region from the central portion to the peripheral portion of the processing surface of the substrate.
  • the mixing ratio of the hydrogen gas and monosilane gas contained is changed.
  • the total amount of hydrogen radicals H * obtained by adding the hydrogen radicals H * 1 generated from the hydrogen gas and the hydrogen radicals H * 2 generated by decomposing the monosilane gas is controlled to be equal at each of the predetermined positions. It becomes possible. That is, in the region from the central portion to the peripheral portion of the processing surface of the substrate, hydrogen radicals can be uniformly exposed to the processing surface without depending on the position on the processing surface.
  • a plasma processing apparatus capable of uniformly performing plasma processing on the entire processing surface of a substrate.
  • the thickness of the silicon film formed on the entire processing surface can be made uniform, and the film quality can be uniform. It is possible to form a silicon film (for example, an a-Si film or a microcrystalline Si film).
  • a mixed gas for etching a film formed on the processing surface of the substrate is used as the process gas, the entire surface of the film on the processing surface can be uniformly etched at a desired etching rate.
  • the film formed on the processing surface can be etched according to the shape of the opening.
  • productivity does not decrease in the process of machining the electrode flange, and the mechanical strength of the electrode flange does not decrease as the number of gas inlets increases. Further, the number of gas supply systems does not increase and the manufacturing cost does not increase.
  • FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a film forming apparatus in the present embodiment.
  • a film forming apparatus 1 p-CVD film forming apparatus using a plasma CVD method includes a processing chamber having a reaction chamber ⁇ .
  • the processing chamber includes a chamber 2, an electrode flange 4, and an insulating flange 81 sandwiched between the chamber 2 and the electrode flange 4. That is, the electrode flange 4 is attached to the upper portion of the chamber 2 via the insulating flange 81. Therefore, the electrode flange 4 is electrically insulated from the chamber 2 via the insulating flange 81.
  • an opening is formed in the bottom 11 of the chamber 2.
  • a support column 25 is inserted through the opening, and the support column 25 is disposed in the lower portion of the chamber 2.
  • the end of the support column 25 located in the chamber 2 is connected to the bottom surface 19 of the plate-like base plate 3.
  • the film forming apparatus 1 includes a support unit 15 that is accommodated in the reaction chamber ⁇ and on which the substrate 10 that is the object to be processed is placed.
  • the support portion 15 is disposed at a position below the reaction chamber ⁇ .
  • the chamber 2 is connected to one end of an exhaust pipe 28.
  • a vacuum pump 27 is provided at the other end of the exhaust pipe 28. When the vacuum pump 27 is activated, the vacuum pump 27 evacuates the gas and reaction products present in the chamber 2 through the exhaust pipe 28 and reduces the pressure so that the chamber 2 is in a vacuum state. Therefore, the reaction chamber ⁇ constitutes an airtight vacuum processing chamber.
  • the chamber 2 is electrically grounded, and the potential of the chamber 2 is maintained at the ground potential.
  • the ground potential means that the potential of the chamber 2 is a ground potential state or a grounded state.
  • the base plate 3 is a plate-like member having a flat surface. A support portion 15 is placed on the upper surface of the base plate 3.
  • the base plate 3 is made of a nickel-based alloy such as Inconel (registered trademark).
  • the base plate 3 may be formed of other materials as long as the material has rigidity and has corrosion resistance and heat resistance.
  • the support column 25 is connected to an elevating mechanism (not shown) provided outside the chamber 2, and can move up and down in the vertical direction of the substrate 10. That is, the base member 3 connected to the end portion of the support column 25 and the support portion 15 disposed on the base member 3 can be moved up and down.
  • a bellows 26 is provided outside the chamber 2 so as to cover the outer periphery of the support column 25.
  • the shower plate 5 is attached to the chamber 2 side of the electrode flange 4 so as to form a space 31.
  • the shower plate 5 is accommodated in the reaction chamber ⁇ and is disposed so as to face the processing surface of the substrate 10.
  • the shower plate 5 supplies a process gas (hereinafter referred to as “film forming gas”) toward the substrate 10. Accordingly, a space 31 is formed between the shower plate 5 and the electrode flange 4.
  • the shower plate 5 is provided with a plurality of second gas outlets 6.
  • the film forming gas introduced into the space 31 is ejected into the chamber 2 through the second gas ejection port 6.
  • the electrode flange 4 and the shower plate 5 are both made of a conductive material.
  • the electrode flange 4 is connected to an RF power source 33 (high frequency power source) that is a voltage application unit provided outside the chamber 2.
  • the RF power source 33 applies a high-frequency voltage between the first electrode portion made of the shower plate 5 and the second electrode portion made of the support portion 15. Along with the application of such a high frequency voltage, the film forming gas supplied toward the substrate 10 through the second gas outlet 6 is in a plasma state.
  • the support portion 15 is a plate-like member having a flat surface, similar to the base plate 3.
  • the substrate 10 is placed on the upper surface of the support portion 15. Since the support portion 15 functions as a ground electrode, a conductive material is used as the material of the support portion 15.
  • the substrate 10 and the shower plate 5 are located close to each other and in parallel.
  • the deposition gas is ejected through the gas ejection port 6 in a state where the substrate 10 is disposed on the support portion 15, the deposition gas is supplied to the processing surface of the substrate 10.
  • a heater 16 for controlling the temperature is provided inside the support portion 15, and the temperature of the support portion 15 can be adjusted.
  • the heater 16 is made of, for example, an aluminum alloy.
  • the heater 16 protrudes from a back surface 17 at a substantially central portion of the support portion 15 when viewed from the vertical direction of the support portion 15.
  • the heater 16 is inserted into a through hole 18 and a support column 25 formed in a substantially central portion of the base plate 3 as viewed from the vertical direction of the base plate 3, and is guided to the outside of the chamber 2.
  • the heater 16 is connected to a power source (not shown) outside the chamber 2 and adjusts the temperature of the support portion 15.
  • a gas introduction pipe 24 different from the exhaust pipe 28 is connected to the chamber 2.
  • This gas introduction pipe 24 is provided with a fluorine gas supply unit 22 via a radical source 23.
  • the radical source 23 decomposes the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply unit 22.
  • the gas introduction pipe 24 supplies fluorine radicals obtained by decomposing fluorine gas to the film forming space in the chamber 2.
  • the electrode flange 4 is connected to a plurality of gas introduction pipes 7A, 7B, 7C.
  • the electrode flange 4 is provided with a plurality of gas inlets 34A, 34B, 34C.
  • the gas introduction pipes 7A, 7B, and 7C respectively connect the source gas supply units 21A, 21B, and 21C provided outside the chamber 2 and the gas introduction ports 34A, 34B, and 34C.
  • the gas inlets 34A, 34B, 34C are formed by mixing a film forming gas (for example, monosilane (SiH 4 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas) into the space 31 from the source gas supply unit 21 through the gas inlet pipes 7A, 7B, 7C. Gas).
  • a film forming gas for example, monosilane (SiH 4 ) gas and hydrogen (H 2 ) gas
  • the source gas supply unit 21 includes a plurality of source gas supply units 21A, 21B, and 21C.
  • the source gas supply units 21A, 21B, and 21C independently supply (discharge) process gases of different compositions or types into the space 31.
  • the mixing ratio of the gas contained in the film forming gas for example, the mixing ratio of hydrogen gas and monosilane gas can be adjusted before the film forming process is performed.
  • the source gas supply unit 21 is configured by three source gas supply units 21A, 21B, and 21C.
  • the gas introduction pipes 7 are connected to the source gas supply units 21A, 21B, and 21C, respectively, and in the middle between the source gas supply units 21A, 21B, and 21C and the gas introduction ports 34A, 34B, and 34C, respectively. Includes three sets of gas introduction pipes 7A, 7B, and 7C branched into two paths.
  • a plurality of gas supply units 8 for independently guiding film forming gases having different compositions or types toward the shower plate 5 are arranged.
  • the gas supply unit 8 is formed by a pipe having a flow path through which gas flows.
  • Each of the plurality of gas supply units 8 is arranged concentrically and annularly. That is, the center positions of the plurality of gas supply units 8 coincide (see FIG. 3).
  • Each annular portion is provided with a plurality of first gas ejection ports 9.
  • the gas supply part 8 is comprised by three cyclic
  • a plurality of first gas ejection ports 9 ⁇ / b> A are arranged in the first annular portion 8 ⁇ / b> A located inside.
  • a plurality of first gas outlets 9C are respectively arranged in the third annular portion 8C located on the outer side.
  • a plurality of first gas ejection ports 9B are respectively arranged in the second annular portion 8B located between the first annular portion 8A and the third annular portion 8C (intermediate position).
  • such a gas supply unit 8 communicates with a plurality of gas inlets 34A, 34B, 34C provided in the electrode flange 4 respectively.
  • a configuration in which two gas introduction ports communicate with the annular portion in one annular portion constituting the gas supply unit 8 is shown. That is, the first annular portion 8A communicates with the two gas introduction ports 34A, the second annular portion 8B communicates with the two gas introduction ports 34B, and the third annular portion 8C communicates with the two gas introduction ports 34C. Yes.
  • Each of the three annular portions 8A, 8B, 8C is connected to the gas introduction pipes 7A, 7B, 7C through the gas introduction ports 34A, 34B, 34C.
  • a plurality of connection points (positions of the gas introduction ports 34A, 34B, 34C) where the gas supply unit 8 (8A, 8B, 8C) and the gas introduction pipes 7A, 7B, 7C are connected are annular portions. Are arranged symmetrically based on the center of the.
  • the above-described gas introduction pipes are connected to two portions of each of the gas supply units 8A, 8B, and 8C. That is, as shown in FIG. 2, the connection point where the annular portions 8A, 8B, and 8C and the gas introduction pipes 7A, 7B, and 7C are connected is based on the center line CL that intersects the longitudinal direction of the annular portion. It is located symmetrically.
  • connection point is arranged in the center portion in the short direction of the annular portion.
  • the connection points where the annular portions 8A, 8B, 8C and the gas introduction pipes 7A, 7B, 7C are connected are positioned symmetrically based on the center O of the annular portion. .
  • the connection points are arranged at the corners facing each other in the annular portion.
  • the gas supply unit 8 including the annular portions 8A, 8B, and 8C can be appropriately adjusted in order to obtain a desired concentration distribution of the gas supplied onto the substrate 10.
  • the concentration of hydrogen supplied to the peripheral portion of the substrate 10 can be made larger than the concentration of hydrogen supplied to the central portion of the substrate 10.
  • a source gas can be supplied onto the substrate so as to reduce the concentration.
  • the inside of the chamber 2 is depressurized using the vacuum pump 27.
  • the substrate 10 is carried into the chamber 2 and placed on the support portion 15 in a state where the inside of the chamber 2 is maintained in a vacuum.
  • the support portion 15 is positioned below the chamber 2. That is, before the substrate 10 is carried in, the distance between the support portion 15 and the shower plate 5 is wide, so that the substrate 10 can be easily placed on the support portion 15 using a robot arm (not shown). can do.
  • an elevating mechanism (not shown) is activated, the column 25 is pushed upward, and the substrate 10 placed on the support portion 15 also moves upward. To do. As a result, the interval between the shower plate 5 and the substrate 10 is determined as desired so that the interval necessary for proper film formation is achieved, and this interval is maintained.
  • the film forming gas is supplied from the source gas supply unit 21 (21A, 21B, 21C) to the gas introduction pipe 7, branched by the gas introduction pipes 7A, 7B, 7C, and reaches the gas introduction ports 34A, 34B, 34C. To do. Further, the film forming gas is supplied to the first annular portion 8A, the second annular portion 8B, and the third annular portion 8C through the plurality of connection points described above, and the first gas outlet 9 (9A, 9B, 9C). And is supplied (released) into the space 31 through. Further, the film forming gas is supplied from the space 31 into the chamber 2 through the second gas ejection port 6.
  • the RF power source 33 is activated to apply a high frequency voltage to the electrode flange 4.
  • a high frequency voltage is applied between the shower plate 5 and the support portion 15 to generate a discharge, and plasma P is generated between the electrode flange 4 and the processing surface (surface) of the substrate 10.
  • the process gas is decomposed in the plasma P, a vapor phase growth reaction occurs on the processing surface of the substrate 10, and a thin film is formed on the processing surface of the substrate 10.
  • a high frequency power supply (RF power supply) having an oscillation frequency of 13.56 MHz or 27.12 MHz is used.
  • the pressure in the film forming space is set to 100 Pa to 300 Pa. Under this pressure condition, the distance between the shower plate 5 to which a voltage is applied and the support portion 15 that is a ground electrode (interelectrode distance) is generally about 15 to 25 mm.
  • the film forming material adheres to the inner wall surface of the chamber 2 and the chamber 2 is periodically cleaned.
  • the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply unit 22 is decomposed by the radical source 23 to generate fluorine radicals, which pass through the gas introduction pipe 24 connected to the chamber 2 and enter the vacuum chamber 2. Supplied.
  • the gas supply unit 8 is provided in the space 31 provided between the electrode flange 4 and the shower plate 5.
  • the gas supply unit 8 includes a plurality of annular portions 8 ⁇ / b> A, 8 ⁇ / b> B, and 8 ⁇ / b> C arranged concentrically to independently supply process gases of different compositions or types toward the shower plate 5.
  • the mixed gas contained in the process gas before the film formation process is performed.
  • This ratio for example, the mixing ratio of hydrogen gas and monosilane gas can be controlled (adjusted) for each gas supply unit.
  • the process gas supplied from the gas supply unit and having a non-uniform ratio of the mixed gas or a concentration of each gas can be uniformly supplied to the reaction space where the substrate 10 is disposed via the shower plate. it can.
  • a process gas in a plasma state is obtained in the deposition space by applying a high frequency voltage. In the process gas in the plasma state, the distribution of the total amount of hydrogen radicals H * obtained by adding the hydrogen radicals H * 1 generated from the hydrogen gas and the hydrogen radicals H * 2 generated by the decomposition of the monosilane gas varies on the substrate 10. Does not become uneven.
  • hydrogen radicals having a uniform total amount of hydrogen radicals H * can be obtained on the substrate 10. Therefore, hydrogen radicals can be uniformly exposed to the processing surface of the substrate 10 regardless of the position on the substrate 10 in the entire region from the central portion to the peripheral portion of the substrate 10. As a result, a film having a homogeneous composition can be stably formed.
  • connection points are provided in one annular portion.
  • three or more connection points are provided. It may be provided in the annular portion. Further, the position of the connection point is appropriately determined as necessary.
  • the present invention is not limited to the film forming apparatus, and the present invention may be applied to an etching apparatus.
  • the process gas used for the etching is appropriately selected according to the type of the film to be etched formed on the substrate.
  • the entire surface of the film on the processing surface can be uniformly etched at a desired etching rate.
  • the film formed on the processing surface can be etched according to the shape of the opening.
  • the above-described plasma processing apparatus 1 is used to adjust the concentration of hydrogen contained in the process gas, make the amount of hydrogen radicals uniform in the film formation space, and form a film on the processing surface of the substrate. In-plane uniformity of the film quality was confirmed.
  • a rectangular TCO (Transparent Conductive Oxide) substrate having a short side y of 1100 mm and a long side x of 1400 mm was prepared.
  • the size of the shower plate 5 functioning as the first electrode portion is 1300 mm ⁇ 1600 mm
  • the size of the support portion 15 (susceptor incorporating a heater) functioning as the second electrode portion is 1400 mm ⁇ 1700 mm. It is.
  • an i-type silicon layer (I layer) having a thickness of 1.5 ⁇ m was formed on the surface of the substrate.
  • a gas containing silicon (silane gas: SiH 4 ) and a diluting gas (hydrogen gas: H 2 ) for promoting the reaction are mixed at a predetermined ratio.
  • the process gas was supplied from each of the process gas supply units 21 (21A, 21B, 21C).
  • the flow rate of the silicon-containing gas was set to 0.33 slm, and the flow rate of the dilution gas was set to 5.0 slm.
  • the flow rate of the silicon-containing gas was set to 0.33 slm, and the flow rate of the dilution gas was set to 4.7 slm.
  • the flow rate of the silicon-containing gas was set to 0.33 slm, and the flow rate of the dilution gas was set to 4.3 slm.
  • the gas supply in the present embodiment is schematically shown as in FIG.
  • FIG. 5 shows the relationship between the amount (concentration) of hydrogen radicals contained in the film formation space and the position on the substrate when the process gas is supplied (released) and reacted using the plasma processing apparatus 1 according to the present invention. It is a schematic diagram which shows a relationship.
  • the symbol “O” shown at the center of the horizontal axis indicates the central portion on the substrate, and the left and right directions from the symbol “O” indicate directions toward the peripheral portion of the substrate.
  • the concentration of hydrogen radicals H * 1 generated from hydrogen gas is indicated by a one-dot chain line
  • the concentration of hydrogen radicals H * 2 generated by decomposition of monosilane gas is indicated by a two-dot chain line.
  • the amount of hydrogen radical H * added by radicals H * 1 and H * 2 is shown by a solid line.
  • the concentration of the hydrogen radical H * 1 generated from the hydrogen gas contained in the raw material gas is increased by using the gas supply unit 8.
  • the process gas is adjusted so as to descend toward the edge (periphery) of the substrate. That is, the process gas is adjusted so that the ratio of the mixed gas or the concentration of each gas is not uniform, and this process gas is supplied onto the substrate. That is, the gas supply unit 8 supplies the source gas onto the substrate so that the concentration of hydrogen supplied to the peripheral portion of the substrate is lower than the concentration of hydrogen supplied to the central portion of the substrate.
  • the first annular portion 8A has a size of 250 mm ⁇ 325 mm, the pipe diameter is 1 ⁇ 2 inch, and the opening diameter of the first gas outlet 9A is 1 mm.
  • the pitch (interval) of the first gas ejection ports 9A was 30 mm.
  • the second annular portion 8B has a size of 500 mm ⁇ 650 mm, a pipe diameter of 1 ⁇ 2 inch, an opening diameter of the first gas outlet 9B of 1 mm, and the first gas outlet 9B.
  • the pitch (interval) was 30 mm.
  • the third annular portion 8C has a size of 1100 mm ⁇ 1300 mm, a pipe diameter of 1 ⁇ 2 inch, an opening diameter of the first gas outlet 9C of 1 mm, and the first gas outlet 9C.
  • the pitch (interval) was 30 mm.
  • the frequency of the high frequency power supply 33 is 27.12 MHz
  • the power density of the high frequency is 1.2 W / cm 2
  • the distance between the shower plate and the substrate is 10 mm
  • the pressure is 700 Pa. .
  • a plurality of measurement points symmetrical to each other on the substrate were selected.
  • the measurement points as shown in FIG. 4, three points were selected which consisted of point A located in the upper left part of the substrate, point B located in the center part of the substrate, and point C located in the lower right part of the substrate. .
  • the sizes of points A, B, and C are each 25 mm ⁇ 25 mm.
  • the formed thin film was evaluated by Raman spectroscopy.
  • the above-described conventional plasma processing apparatus 101 was used, and an I layer having a thickness of 1.5 ⁇ m was formed on the surface of the TCO substrate in the same manner as in the above example.
  • the raw material gas used for film formation was supplied through the gas introduction pipe 107, and as the gas flow rate, the flow rate of the silicon-containing gas was set to 1 slm, and the flow rate of the dilution gas was set to 15 slm.
  • the thin film formed by the comparative example was evaluated in the same manner as in the above example by Raman spectroscopy. The evaluation results of the comparative examples are shown in Table 1.
  • plasma processing can be uniformly performed on the substrate processing surface in the region from the center to the peripheral portion of the substrate processing surface. It can be seen that a film having a homogeneous composition could be formed.
  • the composition of the film formed on the substrate was a heterogeneous composition depending on the position of the substrate.
  • the plasma processing apparatus of the present invention it can be seen that a film having a uniform composition can be formed on the substrate regardless of the position on the substrate.
  • the present invention is not limited to this.
  • a gas other than the process gas mixed with monosilane and hydrogen is used. It may be adopted.
  • the present invention can be implemented even when a combination of germane (GeH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) and hydrogen, or a combination of disilane, germane, and hydrogen is used.
  • the plasma processing apparatus according to the present invention can be used in various semiconductor manufacturing fields such as a liquid crystal display or a solar cell, and in particular, microcrystal silicon that requires a high deposition rate from the viewpoint of productivity. It is useful in the production of solar cells using
  • reaction chamber 1 film forming device (plasma processing device), 2 chamber, 3 base plate, 4 electrode flange, 5 shower plate, 6 second gas outlet, 7 (7A, 7B, 7C) gas inlet tube, 8 (8A) , 8B, 8C) gas supply unit, 9 first gas outlet, 10 substrate (object to be processed), 15 support unit, 16 heater, 21 (21A, 21B, 21C) source gas supply unit, 31 space, 33 RF power supply (High-frequency power supply, voltage application unit), 34A, 34B, 34C gas inlet, 81 insulation flange.
  • plasma processing device plasma processing device
  • 2 chamber 3 base plate
  • 4 electrode flange 5 shower plate
  • 6 second gas outlet 7 (7A, 7B, 7C) gas inlet tube
  • 8 (8A) , 8B, 8C) gas supply unit 9 first gas outlet
  • 10 substrate object to be processed
  • 15 support unit 16 heater, 21 (21A, 21B, 21C) source gas supply unit, 31 space, 33 RF power supply (High-frequency power supply, voltage

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Abstract

　このプラズマ処理装置は、チャンバ（２）と、電極フランジ（４）と、絶縁フランジ（８１）とから構成され、反応室（α）を有する処理室と、前記反応室（α）内に収容され、基板（１０）が載置される支持部（１５）と、前記反応室（α）内に収容され、前記基板（１０）に対向するように配置され、前記基板（１０）に向けてプロセスガスを供給するシャワープレート（５）と、前記電極フランジ（４）と前記シャワープレート（５）との間の空間（３１）内に設けられ、複数のガス導入口（３４）の各々に連通し、同心状かつ環状に配置され、前記シャワープレート（５）に向けて異なる組成の前記プロセスガスを独立して供給する複数のガス供給部（８）と、前記シャワープレート（５）と前記支持部（１５）との間に電圧を印加する電圧印加部（３３）とを含む。

Description

プラズマ処理装置
　本発明は、プラズマ処理装置に関する。
　本願は、２００９年１月９日に出願された特願２００９－００４０２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来から、プラズマ処理の一例として、プラズマ状態のプロセスガスを用いて、基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ法による成膜装置（ｐ－ＣＶＤ成膜装置）が知られている。このｐ－ＣＶＤ成膜装置は、例えば基板上にアモルファスシリコン（ａ－Ｓｉ）膜を形成する際に利用される。
　図６は、従来のｐ－ＣＶＤ成膜装置の一例を示す模式的な断面図である。
　図６において、成膜装置１０１はチャンバ１０２を有しており、チャンバ１０２の下部には、チャンバ１０２の底面を挿通し、上下方向に昇降可能な支柱１２５が配置されている。チャンバ１０２内における支柱１２５の端部には、板状のベースプレート１０３が取り付けられている。チャンバ１０２の上部には、絶縁フランジ１８１を介して電極フランジ１０４が取り付けられている。
　チャンバ１０２と電極フランジ１０４との間において、電極フランジ１０４には、シャワープレート１０５が取り付けられている。シャワープレート１０５と電極フランジ１０４との間には、空間１３１が形成されている。
　電極フランジ１０４にはガス導入管１０７が接続されている。成膜ガス供給部１２１からガス導入管１０７を通じてプロセスガスは、空間１３１内に供給される。シャワープレート１０３には多数のガス噴出口１０６が設けられている。空間１３１内に供給されたプロセスガスは、ガス噴出口１０６からチャンバ１０２内に噴出される。
　また、被処理体である基板１１５に膜を形成する際に、チャンバ１０２の内壁面などにも成膜材料が付着してしまう。このような成膜材料を除去するため、成膜装置１０１は、チャンバ１０２に接続されたラジカル源１２３と、ラジカル源１２３に接続されたフッ素ガス供給部１２２とを有する。フッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスは、ラジカル源１２３において分解され、フッ素ラジカルが得られ、フッ素ラジカルをチャンバ１０２内の成膜空間に供給することにより、付着物（成膜材料）が除去される。
　ベースプレート１０３の表面は、平坦に形成されている。ベースプレート１０３の上面には、支持部１１０が載置されている。このようにベースプレート１０３上に支持部１１０を載置することで、支持部１１０の変形量が抑制される。
　また、支持部１１０の表面は、ベースプレート１０３と同様に平坦に形成されている。支持部１１０の上面には、基板１１５が載置されている。
　基板１１５が配置されると、基板１１５とシャワープレート１０５とは互いに近接して略平行になる。
　支持部１１０上に基板１１５が配置された状態で、ガス噴出口１０６からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板１１５の表面上に供給される。
　電極フランジ１０４及びシャワープレート１０５は、導電材で構成されている。電極フランジ１０４はチャンバ１０２の外部に設けられたＲＦ電源１３３（高周波電源）に接続されている。
　上記構成の成膜装置１０１を用いて基板１１５の表面に薄膜を形成するには、まず、真空ポンプ１２８を用いてチャンバ１０２内を減圧する。
　チャンバ１０２内を真空状態に維持された状態で、基板１１５が真空チャンバ１０２内に搬入され、支持部１１０上に載置される。
　その後、ガス導入管１０７を通じてプロセスガスが供給され、ガス噴出口１０６から真空チャンバ１０２内にプロセスガスが噴出される。
　電極フランジ１０４は絶縁フランジ１８１を介してチャンバ１０２と電気的に絶縁されている。チャンバ１０２が接地された状態で、高周波電源１３３（例えばＲＦ電源）を起動し、電極フランジ１０４に高周波電圧を印加する。これにより、シャワープレート１０５と支持部１１０との間に高周波電圧が印加され、放電が発生し、シャワープレート１０５と基板１１５の表面との間にプロセスガスのプラズマＰが発生する。このように発生したプラズマＰ内でプロセスガスが分解され、基板１１５の表面で気相成長反応が生じ、基板１１５の表面に薄膜が成膜される。
　また、上記のような成膜工程が何度か繰り返されると、チャンバ１０２の内壁面などに成膜材料が付着するため、チャンバ１０２内は定期的にクリーニングされる。クリーニング工程においては、フッ素ガス供給部１２２から供給されたフッ素ガスがラジカル源１２３によって分解され、フッ素ラジカルが生じ、フッ素ラジカルがチャンバ１０２内に供給される。このようにチャンバ１０２内の成膜空間にフッ素ラジカルを供給することによって、化学反応が生じ、チャンバ１０２の内壁面などに付着された付着物が除去される。
　ところで、従来の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）製造などに比べて、太陽電池の製造、特にマイクロクリスタルシリコン（μｃ－Ｓｉ）を利用した太陽電池の製造においては、生産性の観点から成膜速度の高速化が必要である。
　成膜条件として、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）に対して水素（Ｈ２）が比較的高い倍率で希釈された高圧プロセスが用いられることが一般的である。このような高速成膜法としては、ナローギャップによる高圧枯渇法が有効に用いられる（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
　また、マイクロクリスタルシリコンの成膜法においては、水素ラジカルがマイクロクリスタルシリコンの膜質に影響を与える。水素ラジカルの量が多い場合には、シリコン膜が結晶化し易い。また、水素ラジカルの量が少ない場合にはアモルファス膜が得られ易い。
　近年、上述した太陽電池の製造においては、ＬＣＤ製造におけるＧ５サイズ（１１００ｍｍ×１３００ｍｍ）程度以上の大きさを有する基板を使用して、太陽電池を生産することが多い。
　実際の生産装置においては、電極フランジに１箇所又は複数箇所にガス導入口が設けられており、モノシラン及び水素の混合ガス（プロセスガス）が空間１３１内に供給されている。更に、シャワープレートによってプロセスガスの放出速度が均一化され、このプロセスガスが成膜空間に放出され、発生されたプラズマによってプロセスガスが分解され、基板上に膜が形成されている（例えば、特許文献３参照）。
　実際のプラズマ処理装置においては、サセプタ（支持部）の周辺部に形成された排気口を通じて処理空間内のガスが排気されている。そのため、モノシラン及び水素が同じ比率で含まれている混合ガスを均一に処理空間内に供給（放出）しても、プラズマ反応によってモノシランガスが分解することによって水素ラジカルが発生し、基板１１５の外側において水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１とモノシランガスが分解して生じる水素ラジカルＨ＊２とが足し合わされた水素ラジカルＨ＊の量が高く（多く）なるという問題があった。
　即ち、処理空間内に存在するラジカルを含むガスを排気することによって、サセプタの周辺部、つまり、支持部の外側へ向かう流れが生じ、処理空間内の位置に応じて水素ラジカルＨ＊の量にばらつきが生じるという問題があった。
　このような状態は、例えば、図７のように模式的に示される。
　図７は、従来のプラズマ処理装置を用いてプロセスガスを供給（放出）し、反応させた場合に、処理空間（成膜空間）に含まれる水素ラジカルの量（濃度）と、処理空間における位置（測定点）との関係を示す模式図である。
　図７において、水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１の濃度が一点鎖線で示され、モノシランガスが分解して生じる水素ラジカルＨ＊２の濃度が二点鎖線で示され、水素ラジカルＨ＊１及びＨ＊２が足し合わされた水素ラジカルＨ＊の量が実線で示されている。
　図７に示すように、従来構造を有するプラズマ処理装置においては、モノシランと水素とが混合されたプロセスガスが均一に成膜空間内に放出されるようにシャワープレートを調整しても、処理空間内の位置に応じて水素ラジカルＨ＊の量にばらつきが生じてしまう。基板１１５の中央部（成膜空間の中央部）から周縁部までの領域において、基板１１５にプラズマ処理を均一に行うことが困難であった。
　従って、基板１１５上に成膜された膜質の面内均一性を得ることが難しいという問題があった。
　また、上記特許文献１及び特許文献２においては、プロセスガスを均一に供給（放出）して高速成膜が実現されているが、成膜空間に供給（放出）されたプロセスガスの反応により発生する水素ラジカルの量が考慮されていない。
　更に、上記特許文献３においては、基板上に堆積される堆積膜の膜厚の均一性が向上されているが、処理空間における複数の位置の各々に存在する水素ラジカルＨ＊の量が考慮されていない。
　そのため、上記特許文献１～３においては、処理空間内の位置に応じて水素ラジカルＨ＊の量を均一に調整することができず、基板１１５の中央部から周縁部までの領域において、基板１１５にプラズマ処理を均一に行うことができない。
特開２００２－２８０３７７号公報 特開２００４－２９６５２６号公報 特開２００６－１３７９９号公報
　本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、プラズマ処理が施される基板の中央部から周縁部までの領域において、基板に均一にプラズマ処理を行うことが可能なプラズマ処理装置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、チャンバと、複数のガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、反応室を有する処理室と、前記反応室内に収容され、基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、前記反応室内に収容され、前記基板に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給するシャワープレートと、前記電極フランジと前記シャワープレートとの間の空間内に設けられ、複数の前記ガス導入口の各々に連通し、同心状かつ環状に配置され、前記シャワープレートに向けて異なる組成の前記プロセスガスを独立して供給する複数のガス供給部と、前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加する電圧印加部とを含む。
　この構成においては、ガス供給部に複数の第一ガス噴出口が設けられている。また、シャワープレートに複数の第二ガス噴出口が設けられている。また、ガス供給部は、同心状に配置された環状部を含む。また、シャワープレートは、第一電極部として機能する。また、支持部は、第二電極部として機能する。第二ガス噴出口を通して基板に向けて供給されたプロセスガスは、電圧印加部によって供給された電圧によってプラズマ状態になる。
　本発明のプラズマ処理装置は、成膜装置であることが好ましい。
　本発明のプラズマ処理装置は、エッチング装置であることが好ましい。
　本発明のプラズマ処理装置においては、前記ガス供給部は、前記基板の中央部に供給される水素の濃度よりも、前記基板の周縁部に供給される水素の濃度を低くするように前記プロセスガスを前記基板上に供給することが好ましい。
　本発明のプラズマ処理装置においては、シャワープレートに向けて異なる組成若しくは種類のプロセスガスを独立して供給する複数のガス供給部が設けられ、ガス供給部に複数の第一ガス噴出口が配置されている。この構成によれば、基板の処理面（表面）の中央部から周縁部までの領域において、所定位置毎にプロセスガスの反応によって発生する水素ラジカル量を考慮して、プラズマ処理を行う前に、ガス供給部毎にプロセスガスの水素濃度（比率）を調整できる。従って、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一であるプロセスガスを空間内に供給（放出）することができる。
　また、シャワープレートには複数の第二ガス噴出口が配置されており、第二ガス噴出口を通して基板に向けてプロセスガスが供給される。また、電圧印加部は、前記シャワープレートからなる第一電極部と、支持部からなる第二電極部との間に高周波電圧を印加する。これによって、ガス供給部の第一ガス噴出口を通じて空間内に、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一であるプロセスガスが供給（放出）される。このプロセスガスは、シャワープレートの第二ガス噴出口を通じて基板が配置された反応空間へ均一に供給される。これによって、プラズマ状態のプロセスガスが得られる。
　例えば、プロセスガスとして、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス及び水素（Ｈ２）ガスからなる混合ガスを用いた場合、基板の処理面の中央部から周縁部までの領域において、所定位置毎にプロセスガスに含まれる水素ガス及びモノシランガスの混合比率が変更される。これによって、水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１と、モノシランガスが分解して生じる水素ラジカルＨ＊２とが足し合わされた水素ラジカルＨ＊の総量が、上記所定位置の各々において等しくなるように制御することが可能となる。つまり、基板の処理面の中央部から周縁部までの領域において、処理面上の位置に依存せず、水素ラジカルを均一に処理面に曝すことができる。
　本発明によれば、基板の処理面の全面にプラズマ処理を均一に施すことが可能なプラズマ処理装置が得られる。
　例えば、上述したように、プロセスガスとして、水素ガス及びモノシランガスを含む混合ガスを用いた場合には、処理面の全面に形成されたシリコン膜の厚さを均一にすることができ、膜質も均質であるシリコン膜（例えば、ａ－Ｓｉ膜又は微結晶Ｓｉ膜など）を成膜することが可能となる。
　また、プロセスガスとして、基板の処理面上に成膜された膜をエッチングする混合ガスを用いた場合には、所望のエッチング速度で、処理面上の膜の全面を均一にエッチングすることができる。また、処理面上に形成された膜上に開口部を有するレジストパターンが形成されている場合には、開口部の形状に応じて処理面上に形成された膜をエッチングすることができる。
　また、電極フランジを加工する工程において生産性が低下することがなく、ガス導入口の数の増加に伴って電極フランジの機械強度が低下することがない。更に、ガス供給系の数が増えることなく、製造コストが増加することもない。
本発明に係るプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。 本発明に係るプラズマ処理装置が有するガス供給部の構造の一例を示す概略平面図である。 本発明に係るプラズマ処理装置が有するガス供給部の構造の一例を示す概略平面図である。 ラマン分光法によって測定される基板の処理面上の複数の測定点を示す模式図である。 本発明に係るプラズマ処理装置の成膜空間において、プラズマ状態のプロセスガス内に存在する水素ラジカルの量（濃度）と位置との関係を示す模式図である。 従来のプラズマ処理装置の構成を示す概略図である。 従来のプラズマ処理装置の成膜空間において、プラズマ状態のプロセスガス内に存在する水素ラジカルの量（濃度）と位置との関係を示す模式図である。
　以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態を図面に基づき説明する。
　また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
　また、本実施形態においては、プラズマ処理装置が成膜装置である場合について説明する。
　図１は、本実施形態における成膜装置の構成を示す概略図である。
　図１に示すように、プラズマＣＶＤ法による成膜装置１（ｐ－ＣＶＤ成膜装置）は、反応室αを有する処理室を備えている。処理室は、チャンバ２と、電極フランジ４と、チャンバ２及び電極フランジ４に挟まれた絶縁フランジ８１とから構成されている。即ち、チャンバ２の上部には、絶縁フランジ８１を介して電極フランジ４が取り付けられている。従って、電極フランジ４は、絶縁フランジ８１を介してチャンバ２と電気的に絶縁されている。
　一方、チャンバ２の底部１１には、開口部が形成されている。この開口部には支柱２５が挿通され、支柱２５はチャンバ２の下部に配置されている。チャンバ２内に位置する支柱２５の端部は、板状のベースプレート３の底面１９に接続されている。
　また、成膜装置１は、反応室α内に収容され、かつ、被処理体である基板１０が載置される支持部１５を備えている。この支持部１５は、反応室αの下方の位置に配置されている。
　チャンバ２には、排気管２８の一端が接続されている。排気管２８の他端には、真空ポンプ２７が設けられている。真空ポンプ２７が起動すると、真空ポンプ２７は、排気管２８を通じて、チャンバ２内に存在するガス及び反応生成物を排気し、チャンバ２内が真空状態となるように減圧する。従って、反応室αは、気密な真空処理室を構成する。なお、チャンバ２は、電気的に接地され、チャンバ２の電位は接地電位に維持されている。ここで、接地電位とは、チャンバ２の電位がグランド電位状態もしくはアースした状態であることを意味する。
　ベースプレート３は、表面が平坦に形成された板状の部材である。ベースプレート３の上面には、支持部１５が載置されている。ベースプレート３は、インコネル（登録商標）などのニッケル系合金で形成されている。なお、ベースプレート３は、剛性を有し、耐食性及び耐熱性を有する材料であれば、他の材料によって形成されてもよい。
　また、支柱２５は、チャンバ２の外部に設けられた昇降機構（不図示）に接続されており、基板１０の鉛直方向において上下に移動可能である。つまり、支柱２５の端部に接続されているベース部材３とベース部材３上に配置された支持部１５とは、上下方向に昇降可能である。また、チャンバ２の外部においては、支柱２５の外周を覆うようにベローズ２６が設けられている。
　電極フランジ４のチャンバ２側には空間３１を形成するようにシャワープレート５が取り付けられている。このシャワープレート５は、反応室α内に収容され、基板１０の処理面に対向するように配置されている。シャワープレート５は、基板１０に向けてプロセスガス（以下、「成膜ガス」という。）を供給する。従って、シャワープレート５と電極フランジ４との間に空間３１が形成されている。
　シャワープレート５には、複数の第二ガス噴出口６が設けられている。空間３１内に導入された成膜ガスは、第二ガス噴出口６を通じてチャンバ２内に噴出される。
　また、電極フランジ４及びシャワープレート５は、共に導電材で構成されている。電極フランジ４は、チャンバ２の外部に設けられた電圧印加部であるＲＦ電源３３（高周波電源）に接続されている。
　ＲＦ電源３３は、シャワープレート５からなる第一電極部と、支持部１５からなる第二電極部との間に高周波電圧を印加する。このような高周波電圧の印加に伴って、第二ガス噴出口６を通して基板１０に向けて供給された成膜ガスは、プラズマ状態になる。
　支持部１５は、ベースプレート３と同様に、表面が平坦に形成された板状の部材である。支持部１５の上面には基板１０が載置される。この支持部１５は、接地電極として機能するため、支持部１５の材料としては導電性を有する材料が採用される。基板１０が支持部１５上に配置されると、基板１０とシャワープレート５とは互いに近接して平行に位置する。支持部１５上に基板１０が配置された状態で、ガス噴出口６を通じて成膜ガスが噴出されると、その成膜ガスは基板１０の処理面に供給される。
　また、支持部１５の内部には、温度を制御するヒータ１６が設けられており、支持部１５の温度は調節可能である。このヒータ１６は、例えばアルミニウム合金で形成されている。ヒータ１６は、支持部１５の鉛直方向から見た支持部１５の略中央部の裏面１７から突出されている。ヒータ１６は、ベースプレート３の鉛直方向から見たベースプレート３の略中央部に形成された貫通孔１８及び支柱２５の内部に挿通され、チャンバ２の外部へと導かれている。ヒータ１６は、チャンバ２の外部において電源（不図示）に接続され、支持部１５の温度を調節する。
　更に、チャンバ２には、排気管２８とは異なるガス導入管２４が接続されている。このガス導入管２４には、ラジカル源２３を介してフッ素ガス供給部２２が設けられている。ラジカル源２３は、フッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスを分解する。ガス導入管２４は、フッ素ガスが分解されて得られたフッ素ラジカルを、チャンバ２内の成膜空間に供給する。
　また、電極フランジ４には、複数のガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃが接続されている。また、電極フランジ４には、複数のガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃが設けられている。ガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、チャンバ２の外部に設けられた原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとを各々接続する。ガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃは、原料ガス供給部２１からガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃを通じて空間３１内に成膜ガス（例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）ガスと水素（Ｈ２）ガスの混合ガス）を供給する。
　原料ガス供給部２１は、複数の原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃによって構成されている。原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、異なる組成又は種類のプロセスガスを独立して空間３１内へ供給（放出）する。原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの各々においては、成膜プロセスを行う前に、成膜ガスに含まれるガスの混合比率、例えば、水素ガス及びモノシランガスの混合比率を調整することができる。図１に示すように、本実施形態においては、原料ガス供給部２１は、３つの原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃによって構成されている。
　また、ガス導入管７は、原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃに各々接続しており、原料ガス供給部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとの間の途中で、各々が二つの経路に分岐された３組のガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃを含む。
　また、空間３１内には、シャワープレート５に向けて異なる組成又は種類の成膜ガスを独立して導くガス供給部８が複数配置されている。ガス供給部８は、内部にガスが流れる流路を有する管によって形成されている。複数のガス供給部８の各々は、同心状かつ環状に配置されている。即ち、複数のガス供給部８の各々の中心位置は、一致している（図３参照）。この環状部の各々には、複数の第一ガス噴出口９が設けられている。本実施形態において、ガス供給部８は、図２又は図３に示すように、３つの環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃによって構成されている。図２又は図３において、内側に位置する第一環状部８Ａには、複数の第一ガス噴出口９Ａが配置されている。外側に位置する第三環状部８Ｃには、複数の第一ガス噴出口９Ｃがそれぞれ配置されている。第一環状部８Ａと第三環状部８Ｃとの間（中間位置）に位置する第二環状部８Ｂには、複数の第一ガス噴出口９Ｂがそれぞれ配置されている。
　また、このようなガス供給部８は、電極フランジ４に設けられた複数のガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに各々連通している。本実施形態においては、ガス供給部８を構成する１つの環状部において、２つのガス導入口が環状部に連通された構成が示されている。即ち、第一環状部８Ａは２つのガス導入口３４Ａに連通され、第二環状部８Ｂは２つのガス導入口３４Ｂに連通され、第三環状部８Ｃは２つのガス導入口３４Ｃに連通されている。そして、３つの環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃの各々は、ガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを介して、ガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃに接続されている。
　本実施形態において、ガス供給部８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）とガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃとが接続される複数の接続点（ガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃの位置）は、環状部の中心に基づいて対称に配置されている。また、ガス供給部８Ａ，８Ｂ，８Ｃの各々の２箇所に上述のガス導入管が接続されている。
　即ち、図２に示すように、環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃとガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃとが接続される接続点は、環状部の長手方向に交差する中心線ＣＬに基づいて、線対称に位置されている。換言すれば、環状部の短手方向の中央部に接続点が配置されている。
　一方、図３に示すように、環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃとガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃとが接続される接続点は、環状部の中心Ｏに基づいて、点対称に位置されている。換言すれば、環状部における互いに対向する角部に接続点が配置されている。
　このように接続点を対称（線対称又は点対称）に配置することにより、接続点の位置に基づいて、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一である成膜ガスを空間３１内へ供給（放出）することができる。
　また、環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃからなるガス供給部８は、基板１０上に供給されるガス濃度の分布を所望に得るために、適切に調整可能である。
　例えば、後述するように、環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃの形状及び構造を調整することにより、基板１０の中央部に供給される水素の濃度よりも、基板１０の周縁部に供給される水素の濃度を低くするように原料ガスを基板上に供給することが可能である。
　次に、上述した構成を有する成膜装置１を用いて基板１０に成膜する場合について説明する。
　まず、真空ポンプ２７を用いてチャンバ２内を減圧する。
　チャンバ２内が真空に維持した状態で、基板１０はチャンバ２内に搬入され、支持部１５上に載置される。
　ここで、基板１０を載置する前は、支持部１５はチャンバ２内の下方に位置している。つまり、基板１０が搬入される前においては、支持部１５とシャワープレート５との間隔が広くなっているので、ロボットアーム（不図示）を用いて基板１０を支持部１５上に容易に載置することができる。
　そして、基板１０が支持部１５上に載置された後に、昇降機構（不図示）が起動し、支柱２５が上方へ押し上げられ、支持部１５上に載置された基板１０も上方へと移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート５と基板１０との間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。
　その後、成膜ガスは、原料ガス供給部２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）からガス導入管７に供給され、ガス導入管７Ａ，７Ｂ，７Ｃによって分岐され、ガス導入口３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃに到達する。更に、成膜ガスは、上述した複数の接続点を通じて、第一環状部８Ａ，第二環状部８Ｂ，及び第三環状部８Ｃに供給され、第一ガス噴出口９（９Ａ，９Ｂ，９Ｃ）を通じて空間３１内に供給（放出）される。更に、成膜ガスは、第二ガス噴出口６を通じて空間３１からチャンバ２内に供給される。
　次に、ＲＦ電源３３を起動して電極フランジ４に高周波電圧を印加する。
　これにより、シャワープレート５と支持部１５との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、電極フランジ４と基板１０の処理面（表面）との間にプラズマＰが発生する。そして、プラズマＰ内でプロセスガスが分解され、基板１０の処理面で気相成長反応が生じ、基板１０の処理面に薄膜が形成される。
　本実施形態においては、発振周波数として１３．５６ＭＨｚ又は２７．１２ＭＨｚの高周波電源（ＲＦ電源）が使用されている。また、このような成膜装置１を用いて量産に適した成膜速度を得るために、成膜空間の圧力が１００Ｐａ～３００Ｐａに設定される。この圧力条件においては、電圧が印加されるシャワープレート５と接地電極である支持部１５との間の距離（電極間距離）は、一般的に１５～２５ｍｍ程度である。
　また、上記のような成膜工程が何度か繰り返されると、チャンバ２の内壁面などに成膜材料が付着するため、チャンバ２内は定期的にクリーニングされる。
　クリーニング工程においては、フッ素ガス供給部２２から供給されたフッ素ガスがラジカル源２３によって分解され、フッ素ラジカルが生じ、フッ素ラジカルがチャンバ２に接続されたガス導入管２４を通り、真空チャンバ２内に供給される。このようにチャンバ２内の成膜空間にフッ素ラジカルを供給することによって、化学反応が生じ、成膜空間の周囲の配置された部材又はチャンバ２の内壁面に付着された付着物が除去される。
　上述したように、本実施形態においては、電極フランジ４とシャワープレート５との間に設けた空間３１内に、ガス供給部８が設けられている。ガス供給部８は、シャワープレート５に向けて異なる組成又は種類のプロセスガスを独立して供給する同心状に配置された複数の環状部８Ａ，８Ｂ，８Ｃを含む。このような構成によれば、プロセスガス（成膜ガス）の反応（例えばモノシランの分解反応）によって発生する水素ラジカルの量を考慮し、成膜プロセスを行う前に、プロセスガスに含まれる混合ガスの比率、例えば、水素ガス及びモノシランガスの混合比率をガス供給部毎に制御（調整）することが可能である。従って、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一である成膜ガスを空間内に供給（放出）することができる。
　これにより、ガス供給部から供給され、かつ、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一であるプロセスガスを、シャワープレートを介して基板１０が配置された反応空間へ均一に供給することができる。
　また、高周波電圧の印加によってプラズマ状態のプロセスガスが成膜空間において得られる。プラズマ状態のプロセスガスにおいては、水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１とモノシランガスが分解して生じる水素ラジカルＨ＊２とが足し合わされた水素ラジカルＨ＊の総量の分布が基板１０上においてばらついたり、不均一にならない。従って、基板１０上において水素ラジカルＨ＊の総量が均一な水素ラジカルを得ることができる。
　従って、基板１０の中央部から周縁部までの全域において、基板１０上の位置に依存せず、水素ラジカルを均一に基板１０の処理面に曝すことができる。これによって、均質な組成を有する膜を安定して形成することができる。
　なお、本発明の技術範囲は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。即ち、本実施形態で述べた具体的な材料又は構成等は本発明の一例であり、適宜変更が可能である。
　例えば、上記の実施形態においては、図２及び図３に示すように、一つの環状部に２つの接続点が設けられた構成を採用したが、必要に応じて、３つ以上の接続点が環状部に設けられてもよい。また、接続点の位置は、必要に応じて適切に決定される。
　また、上記の実施形態においては、成膜装置に本発明を適用した場合について説明したが、成膜装置に限定されず、本発明はエッチング装置に適用してもよい。
　この場合、エッチングに用いられるプロセスガスは、基板上に形成されたエッチングされる膜の種類に応じて適切に選択される。
　このようなエッチング装置によれば、所望のエッチング速度で、処理面上の膜の全面を均一にエッチングすることができる。また、処理面上に形成された膜上に開口部を有するレジストパターンが形成されている場合には、開口部の形状に応じて処理面上に形成された膜をエッチングすることができる。
　次に、実施例を述べる。
　この実施例においては、上述したプラズマ処理装置１を用いて、プロセスガスに含まれる水素濃度を調整し、成膜空間における水素ラジカルの量を均一にして、基板の処理面上に膜を形成し、膜質の面内均一性を確認した。
　まず、短辺ｙが１１００ｍｍであり、長辺ｘが１４００ｍｍである矩形のＴＣＯ（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ　Ｏｘｉｄｅ）基板を準備した。プラズマ処理装置においては、第一電極部として機能するシャワープレート５の大きさは１３００ｍｍ×１６００ｍｍであり、第二電極部として機能する支持部１５（ヒータを内蔵するサセプタ）の大きさは１４００ｍｍ×１７００ｍｍである。このようなプラズマ処理装置を用いて、基板の表面に、膜厚１．５μｍのｉ型のシリコン層（Ｉ層）を形成した。
　また、本実施例では、成膜に用いられる原料ガスとして、ケイ素を含有するガス（シランガス：ＳｉＨ４）と、反応を促進する希釈ガス（水素ガス：Ｈ２）とが所定の比率で混合されたプロセスガスを、プロセスガス供給部２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）の各々から供給した。
　ガス供給部８の内側に配置された第一環状部８Ａにおいては、ケイ素含有ガスの流量を０．３３ｓｌｍに設定し、希釈ガスの流量を５．０ｓｌｍに設定した。また、中間に配置された第二環状部８Ｂにおいては、ケイ素含有ガスの流量を０．３３ｓｌｍに設定し、希釈ガスの流量を４．７ｓｌｍに設定した。また、外側に配置された第三環状部８Ｃにおいては、ケイ素含有ガスの流量を０．３３ｓｌｍに設定し、希釈ガスの流量を４．３ｓｌｍに設定した。本実施例におけるガス供給は、図５のように模式的に示される。
　図５は、本発明に係るプラズマ処理装置１を用いてプロセスガスを供給（放出）し、反応させたときに、成膜空間に含まれる水素ラジカルの量（濃度）と基板上の位置との関係を示す模式図である。
　図５において、横軸の中央に示された符号「Ｏ」は、基板上の中央部を示し、符号「Ｏ」から左方向及び右方向は、基板の周縁部に向う方向を示す。
　図５において、水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１の濃度が一点鎖線で示されており、モノシランガスが分解して生じる水素ラジカルＨ＊２の濃度が二点鎖線で示されている。ラジカルＨ＊１及びＨ＊２が足し合わせた水素ラジカルＨ＊の量が実線で示されている。
　図５に示すように、本発明に係るプラズマ処理装置１を用いた本実施例においては、ガス供給部８を用いることによって、原料ガスに含まれる水素ガスから生じる水素ラジカルＨ＊１の濃度が基板の端部（周縁部）に向うに従って下がるように、プロセスガスが調整されている。即ち、混合ガスの比率或いは各ガスの濃度が不均一になるようにプロセスガスが調整されており、このプロセスガスが基板上に供給されている。即ち、ガス供給部８は、基板の中央部に供給される水素の濃度よりも、基板の周縁部に供給される水素の濃度を低くするように原料ガスを基板上に供給する。
　本実施例のプラズマ処理装置１においては、第一環状部８Ａは、２５０ｍｍ×３２５ｍｍの大きさを有し、配管径が１／２インチであり、第一ガス噴出口９Ａの開口径が１ｍｍであり、第一ガス噴出口９Ａのピッチ（間隔）が３０ｍｍであった。
　また、第二環状部８Ｂは、５００ｍｍ×６５０ｍｍの大きさを有し、配管径が１／２インチであり、第一ガス噴出口９Ｂの開口径が１ｍｍであり、第一ガス噴出口９Ｂのピッチ（間隔）が３０ｍｍであった。
　更に、第三環状部８Ｃは、１１００ｍｍ×１３００ｍｍの大きさを有し、配管径が１／２インチであり、第一ガス噴出口９Ｃの開口径が１ｍｍであり、第一ガス噴出口９Ｃのピッチ（間隔）が３０ｍｍであった。
　また、成膜条件として、高周波電源３３の周波数が２７．１２ＭＨｚであり、高周波のＰｏｗｅｒ密度が１．２Ｗ／ｃｍ２であり、シャワープレートと基板との距離が１０ｍｍであり、圧力が７００Ｐａである。
　そして、基板上に形成された薄膜の膜質を測定するために、基板上において互いに対称な複数の測定点を選択した。測定点としては、図４に示すように、基板の左上部分に位置するＡ点、基板の中央部分に位置するＢ点、及び基板の右下部分に位置するＣ点からなる３点を選択した。Ａ点，Ｂ点，Ｃ点の大きさは、各々２５ｍｍ×２５ｍｍである。
　各測定点において、形成された薄膜をラマン分光法により評価した。具体的に、ラマン散乱スペクトルで５２０ｃｍ－１の結晶Ｓｉに起因するピーク強度（Ｉｃ）と、４８０ｃｍ－１のアモルファスＳｉに起因するピーク強度（Ｉａ）とを観測し、ＩｃをＩａで除すことによって結晶化率（Ｉｃ／Ｉａ）を求めた。各測定点において形成された薄膜の結晶化率を評価した。本実施例の評価結果を表１に示した。
　一方、比較例として、上述した従来のプラズマ処理装置１０１を用い、上記実施例と同様に、ＴＣＯ基板の表面にＩ層を１．５μｍの膜厚で形成した。
　比較例においては、成膜に用いられる原料ガスがガス導入管１０７を通じて供給され、ガス流量として、ケイ素含有ガスの流量が１ｓｌｍに設定し、希釈ガスの流量１５ｓｌｍに設定した。比較例によって形成した薄膜をラマン分光法により上記実施例と同様に評価した。比較例の評価結果を表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示す結晶化率の評価結果より、本発明のプラズマ処理装置を用いた場合、基板の処理面上に均質な組成を有する膜を形成できたことが分かる。一方、従来のプラズマ処理装置を用いた場合、本発明と比較して、均質な組成を有する膜が得られていないことが分かる。
　上述したように、本発明のプラズマ処理装置のように、電極フランジとシャワープレートとの間に設けた空間内に、同心状に配置された複数の環状部から構成されるガス供給部が配置されている。これによって、シャワープレートに向けて混合比率の異なるプロセスガスを独立して供給することが可能であり、シャワープレートに向けて供給（放出）されるプロセスガス（成膜ガス）に含まれる水素ラジカルの量（濃度）が調整されている。従って、上記の実施例における評価結果から明らかなように、基板の処理面の中央部から周縁部までの領域において、基板の処理面に対してプラズマ処理を均一に行うことができ、基板上に均質な組成を有する膜を形成できたことが分かる。
　また、従来のプラズマ処理装置を用いた場合においては、基板上に形成された膜の組成が基板の位置に応じて不均質な組成であった。これに対し、本発明のプラズマ処理装置を用いる場合では、基板上の位置に関係なく、基板上に均質な組成を有する膜を全体的に形成することができたことが分かる。
　なお、上記実施例においては、モノシラン及び水素が混合されたプロセスガスを用いてＩ層を成膜した場合について述べたが、本発明はこれに限定されない。モノシラン及び水素が混合されたプロセスガスを用いてｐ型のシリコン層（Ｐ層）又はｎ型のシリコン層（Ｎ層）を成膜する場合、モノシラン及び水素が混合されたプロセスガス以外のガスが採用されてもよい。例えば、ゲルマン（ＧｅＨ４）又はジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）と水素の組合せ、あるいはジシラン，ゲルマン，及び水素の組合せ等を用いた場合であっても、本発明を実施することができる。
　本発明に係るプラズマ処理装置は、液晶ディスプレイ又は太陽電池等の種々の半導体製造分野で利用することが可能であり、特に生産性の観点から成膜速度の高速化が必要とされるマイクロクリスタルシリコンを利用した太陽電池の製造において有用である。
　α　反応室、１　成膜装置（プラズマ処理装置）、２　チャンバ、　３　ベースプレート、４　電極フランジ、５　シャワープレート、６　第二ガス噴出口、７（７Ａ，７Ｂ，７Ｃ）　ガス導入管、８（８Ａ，８Ｂ，８Ｃ）　ガス供給部、９　第一ガス噴出口、１０　基板（被処理体）、１５　支持部、１６　ヒータ、２１（２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ）　原料ガス供給部、３１　空間、３３　ＲＦ電源（高周波電源、電圧印加部）、３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ　ガス導入口、８１　絶縁フランジ。

Claims (4)

  1. 　プラズマ処理装置であって、
    　チャンバと、複数のガス導入口を有する電極フランジと、前記チャンバ及び前記電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとから構成され、反応室を有する処理室と、
    　前記反応室内に収容され、基板が載置され、前記基板の温度を制御する支持部と、
    　前記反応室内に収容され、前記基板に対向するように配置され、前記基板に向けてプロセスガスを供給するシャワープレートと、
    　前記電極フランジと前記シャワープレートとの間の空間内に設けられ、複数の前記ガス導入口の各々に連通し、同心状かつ環状に配置され、前記シャワープレートに向けて異なる組成の前記プロセスガスを独立して供給する複数のガス供給部と、
    　前記シャワープレートと前記支持部との間に電圧を印加する電圧印加部と、
    　を含むプラズマ処理装置。
  2. 　請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
    　前記プラズマ処理装置は、成膜装置であることを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 　請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
    　前記プラズマ処理装置は、エッチング装置であることを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置であって、
    　前記ガス供給部は、前記基板の中央部に供給される水素の濃度よりも、前記基板の周縁部に供給される水素の濃度を低くするように前記プロセスガスを前記基板上に供給することを特徴とするプラズマ処理装置。
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