JP4660226B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、互いに対向するように配置された第1電極および第2電極を備えたプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus including a first electrode and a second electrode arranged to face each other.
従来、基板を保持することが可能な第1電極と、その第1電極と対向するように配置された第2電極とを備えた平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel plate type plasma processing apparatus including a first electrode capable of holding a substrate and a second electrode arranged to face the first electrode is known.
図15は、従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。図15を参照して、従来の平行平板型のプラズマ処理装置301では、真空チャンバ302内に、上部電極(第1電極)303と下部電極(第2電極)304とが互いに対向するように設置されている。また、上部電極303は、下部電極304と対向する側に基板310を保持することが可能なように構成されている。また、下部電極304の上部電極303と対向する側には、原料ガスを供給するための複数のガス供給口304aが設けられている。また、真空チャンバ302の一方の側面には、排気口302aが設けられているとともに、その排気口302aは、排気流量調整バルブ305を介して真空排気設備306に接続されている。真空排気設備306は、ターボ分子ポンプ(TMP)306aと油回転ポンプ(RP)306bとによって構成されている。また、下部電極304のガス供給口304aは、原料ガス供給源307に接続されている。
FIG. 15 is a schematic view showing a conventional parallel plate type plasma processing apparatus. Referring to FIG. 15, in a conventional parallel plate type
上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置301では、上部電極303と下部電極304との間の領域301aがプラズマが発生する領域となるとともに、上部電極303と下部電極304との間の領域301aに発生したプラズマにより原料ガスが分解される。また、上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置301の構成において、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などは、真空チャンバ302の一方の側面に設けられた排気口302aにより排出される。
In the conventional parallel plate type
しかしながら、図15に示した従来の平行平板型のプラズマ処理装置301では、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどの排出が、真空チャンバ302の一方の側面に設けられた排気口302aのみにより行われるので、基板310上に成膜種を堆積させることにより大面積の膜を形成する場合に、基板310の排気口302a側の領域と、基板310の排気口302aとは反対側の領域とにおける未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量のばらつきが大きくなる。このため、基板310上に形成される膜の膜厚および膜質を均一にするのが困難になるという不都合が生じる。
However, in the conventional parallel plate type
そこで、従来では、領域によって未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量がばらつくのを抑制するために、互いに対向する2つの電極の一方に、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排出するための排気口が設けられた平行平板型のプラズマ処理装置が提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。 Therefore, conventionally, in order to suppress variation in the discharge amount of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes depending on the region, unreacted gas (source gas) is provided on one of the two electrodes facing each other. ), A parallel plate type plasma processing apparatus provided with an exhaust port for discharging negative ions, malignant radicals and flakes has been proposed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
上記特許文献1には、複数のガス供給口と1つの排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。また、上記特許文献2には、複数のガス供給口と、ガス供給口の数よりも少ない数の複数の排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。なお、上記特許文献1および2では、下部電極に基板が固定される。
Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus including an upper electrode having a plurality of gas supply ports and one exhaust port. Further,
上記特許文献1および2に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に排気口が設けられていることにより、真空チャンバ302の一方の側面にのみ排気口302aが設けられた従来のプラズマ処理装置301(図15参照)に比べて、領域によって未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量がばらつくのが抑制される。このため、上記特許文献1および2に開示されたプラズマ処理装置では、図15に示した従来のプラズマ処理装置301よりも、基板上に形成される膜の膜厚および膜質が不均一になるのを抑制することが可能となる。
In the plasma processing apparatuses disclosed in
しかしながら、上記特許文献1および2に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に設けられた排気口の数がガス供給口の数よりも少ないので、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出が上部電極の排気口により行われる際に、上部電極の排気口の近傍の所定領域と、上部電極の排気口からの距離が所定の領域よりも遠い領域とで排出量がばらつくという不都合がある。その結果、上記特許文献1および2では、基板上に形成される膜の膜厚および膜質がばらつくのをより抑制するのが困難であるという問題点がある。
However, in the plasma processing apparatuses disclosed in
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、広い面積において膜厚および膜質がばらつくのを抑制することが可能なプラズマ処理装置を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and one object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing variations in film thickness and film quality over a wide area. It is to be.
上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第1電極と、プラズマ処理室内に第1電極と対向するように設置され、ガスの供給および排出のうちのいずれか一方を行うための複数の第1ノズルと、ガスの供給および排出の他方を行うとともに、複数の第1ノズルの各々の内側に配置された第2ノズルとを含む第2電極とを備えている。 In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to one aspect of the present invention is installed in a plasma processing chamber and is capable of holding a substrate, and faces the first electrode in the plasma processing chamber. A plurality of first nozzles for performing one of gas supply and discharge, and the other of the gas supply and discharge and disposed inside each of the plurality of first nozzles. And a second electrode including a second nozzle.
この一の局面によるプラズマ処理装置では、上記のように、ガスの供給および排出のうちのいずれか一方を行うための複数の第1ノズルと、ガスの供給および排出の他方を行うとともに、複数の第1ノズルの各々の内側に配置された第2ノズルとを含むように第2電極を構成することによって、1つの第2ノズルに対して1つの第1ノズルが設けられているので、たとえば、第1ノズルによりガスを排出しながら、その第1ノズルの内側に設けられた第2ノズルによりガスを供給する際に、第1ノズルにより排出されるガスの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。これにより、第1ノズルにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が、プラズマが発生する領域内でばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解して生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。また、基板上に形成される膜に混入される未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができるので、膜質がばらつくのも抑制することができる。 In the plasma processing apparatus according to the one aspect, as described above, a plurality of first nozzles for performing one of gas supply and discharge, and the other of gas supply and discharge, Since one first nozzle is provided for one second nozzle by configuring the second electrode to include a second nozzle disposed inside each of the first nozzles, for example, When the gas is supplied by the second nozzle provided inside the first nozzle while the gas is discharged by the first nozzle, the amount of the gas discharged by the first nozzle is prevented from varying depending on the region. Can do. As a result, the amount of unreacted gas (source gas), negative ions, malignant radicals and flakes discharged by the first nozzle can be prevented from varying within the region where the plasma is generated, so that the source gas is decomposed. Thus, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience that the generation amount of the film forming species generated varies. As a result, it is possible to suppress variation in the thickness of the film formed by depositing the film-forming species on the substrate. Moreover, since it can suppress that the quantity of the unreacted gas (raw material gas) mixed with the film | membrane formed on a board | substrate, a malignant radical, and a flake can be suppressed, it can also suppress that a film quality varies.
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第1ノズルおよび第2ノズルは、それぞれ、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部に接続されており、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、対応する第1ノズルおよび第2ノズルの少なくとも一方の断面積よりも大きい。このように構成すれば、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部の少なくとも一方のコンダクタンス(ガスの流れやすさ)を、対応する第1ノズルまたは第2ノズルのコンダクタンスよりも大きくすることができる。この場合、第1ガス流路の主要部(第2ガス流路の主要部)のガス流路の長さを大きくしたとしても、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する第1ノズルと第1ガス流路の主要部(第2ノズルと第2ガス流路の主要部)との合成コンダクタンスと、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する第1ノズルと第1ガス流路の主要部(第2ノズルと第2ガス流路の主要部)との合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、第1ガス流路の主要部(第2ガス流路の主要部)のガス流路の長さを大きくした場合において、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する第1ノズル(第2ノズル)により供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する第1ノズル(第2ノズル)により供給または排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the first nozzle and the second nozzle are preferably connected to the main part of the first gas flow path and the main part of the second gas flow path, respectively. The cross-sectional area of at least one of the main part of the flow path and the main part of the second gas flow path is larger than the cross-sectional area of at least one of the corresponding first nozzle and second nozzle. If comprised in this way, the conductance (ease of gas flow) of at least one of the main part of the first gas flow path and the main part of the second gas flow path is determined from the conductance of the corresponding first nozzle or second nozzle. Can also be increased. In this case, even if the length of the gas flow path of the main part of the first gas flow path (the main part of the second gas flow path) is increased, the first position located in a predetermined region close to the gas supply source or the vacuum exhaust equipment. The synthetic conductance between one nozzle and the main part of the first gas flow path (second nozzle and the main part of the second gas flow path) and the distance from the gas supply source or the vacuum exhaust equipment is farther than the predetermined area. It is possible to suppress variation in the combined conductance between the first nozzle located and the main part of the first gas flow path (the second nozzle and the main part of the second gas flow path). As a result, when the length of the gas flow path of the main part of the first gas flow path (main part of the second gas flow path) is increased, the first position located in a predetermined region close to the gas supply source or the vacuum exhaust equipment. The amount of gas supplied or discharged by one nozzle (second nozzle) and supplied by a first nozzle (second nozzle) located in a region farther than a predetermined region from the gas supply source or the vacuum exhaust equipment or Variations in the amount of gas discharged can be suppressed.
上記第1ノズルおよび第2ノズルが、それぞれ、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部に接続された構成において、好ましくは、第2電極は、複数の第1ノズルを有する第1プレートと、第1プレートの一方の表面側に配置され、複数の第2ノズルを有する第2プレートと、第2プレートの第1プレートとは反対の表面側に配置された第3プレートとを含み、第1ガス流路の主要部は、第1プレートと第2プレートとの間に設けられているとともに、第2ガス流路の主要部は、第2プレートと第3プレートとの間に設けられている。このように構成すれば、容易に、第1ノズルを、第1プレートと第2プレートとの間の第1ガス流路の主要部に接続することができるとともに、第2ノズルを、第2プレートと第3プレートとの間の第2ガス流路の主要部に接続することができる。 In the configuration in which the first nozzle and the second nozzle are connected to the main part of the first gas flow path and the main part of the second gas flow path, respectively, preferably, the second electrode includes a plurality of first nozzles. A first plate having a second plate having a plurality of second nozzles disposed on one surface side of the first plate, and a third plate disposed on a surface side opposite to the first plate of the second plate The main part of the first gas flow path is provided between the first plate and the second plate, and the main part of the second gas flow path is between the second plate and the third plate. It is provided in between. If comprised in this way, while being able to connect a 1st nozzle to the principal part of the 1st gas flow path between a 1st plate and a 2nd plate easily, a 2nd nozzle can be connected to a 2nd plate. To the main part of the second gas flow path between the first plate and the third plate.
上記第2電極が第1プレート、第2プレートおよび第3プレートを含む構成において、好ましくは、第1ガス流路および第2ガス流路の少なくとも一方に配置され、複数の開口部を有する中間プレートをさらに含み、中間プレートの開口部は、第1ノズルおよび第2ノズルの少なくとも一方の複数個毎に1つずつ配置されており、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、中間プレートの開口部の断面積よりも大きい。このように構成すれば、第1ガス流路の主要部および第2ガス流路の主要部の少なくとも一方のコンダクタンスを、中間プレートの開口部のコンダクタンスよりも大きくすることができる。この場合、第1ガス流路の主要部(第2ガス流路の主要部)のガス流路の長さを大きくしたとしても、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部と第1ガス流路の主要部(中間プレートの開口部と第2ガス流路の主要部)との合成コンダクタンスと、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部と第1ガス流路の主要部(中間プレートの開口部と第2ガス流路の主要部)との合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、第1ガス流路の主要部(第2ガス流路の主要部)のガス流路の長さを大きくした場合において、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部を介して供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部を介して供給または排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部に対応する第1ノズル(第2ノズル)により供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部に対応する第1ノズル(第2ノズル)により供給または排出されるガスの量とがばらつくのをより抑制することができる。 In the configuration in which the second electrode includes the first plate, the second plate, and the third plate, the intermediate plate that is preferably disposed in at least one of the first gas channel and the second gas channel and has a plurality of openings. The opening of the intermediate plate is arranged for each of at least one of the first nozzle and the second nozzle, and the main part of the first gas flow path and the main part of the second gas flow path The cross-sectional area of at least one of the parts is larger than the cross-sectional area of the opening of the intermediate plate. If comprised in this way, the conductance of at least one of the main part of a 1st gas flow path and the main part of a 2nd gas flow path can be made larger than the conductance of the opening part of an intermediate | middle plate. In this case, even if the length of the gas flow path of the main part of the first gas flow path (the main part of the second gas flow path) is increased, the intermediate position located in a predetermined region near the gas supply source or the vacuum exhaust equipment The synthetic conductance between the opening of the plate and the main part of the first gas flow path (the opening of the intermediate plate and the main part of the second gas flow path) and the distance from the gas supply source or the vacuum exhaust equipment are determined from a predetermined region. Further, it is possible to suppress variation in the combined conductance between the opening of the intermediate plate located in the far region and the main part of the first gas flow path (the opening of the intermediate plate and the main part of the second gas flow path). . Thereby, when the length of the gas flow path of the main part of the first gas flow path (the main part of the second gas flow path) is increased, the intermediate position located in a predetermined region near the gas supply source or the vacuum exhaust equipment The amount of gas supplied or exhausted through the opening of the plate and supplied or exhausted through the opening of the intermediate plate located in a region farther than the predetermined region from the gas supply source or vacuum exhaust equipment It is possible to suppress variation in the amount of gas to be generated. As a result, the amount of gas supplied or discharged by the first nozzle (second nozzle) corresponding to the opening of the intermediate plate located in a predetermined region near the gas supply source or the vacuum exhaust equipment, and the gas supply source or vacuum Further suppressing variation in the amount of gas supplied or discharged by the first nozzle (second nozzle) corresponding to the opening of the intermediate plate located in a region far from the predetermined region from the exhaust facility. Can do.
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第1電極は、第2電極の表面に対して平行な方向に揺動可能に構成されている。このように構成すれば、第1電極を揺動することにより第1電極に保持された基板を揺動させることができるので、その基板の揺動により、原料ガスの供給部を構成する第2電極の第1ノズルまたは第2ノズルを、成膜時に基板の表面に対して平均的に分布させることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種が基板上に堆積されることにより形成される膜の厚みを均一にすることができる。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the first electrode is preferably configured to be swingable in a direction parallel to the surface of the second electrode. According to this structure, the substrate held by the first electrode can be swung by swinging the first electrode. Therefore, the second gas constituting the source gas supply unit can be swung by swinging the substrate. The first nozzle or the second nozzle of the electrode can be distributed on the surface of the substrate on average during film formation. Thereby, the thickness of the film formed by depositing the film-forming species generated by the decomposition of the source gas on the substrate can be made uniform.
この場合、好ましくは、複数の第1ノズルおよび複数の第2ノズルは、平面的に見て、第1電極が揺動する方向に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、第1電極に保持された基板を揺動させることにより、列状に配置された複数の第1ノズル(第2ノズル)の列間に対応する領域においても偏りなくガスの供給および排出が行われるので、基板上に形成される膜において、列状に配置された複数の第1ノズル(第2ノズル)に対応する領域と、列状に配置された複数の第1ノズル(第2ノズル)の列間に対応する領域とで、膜厚および膜質がばらつくのを抑制することができる。 In this case, it is preferable that the plurality of first nozzles and the plurality of second nozzles have a predetermined interval in a row so as to be inclined at a predetermined angle with respect to a direction in which the first electrode swings in a plan view. They are spaced apart. According to this structure, the substrate held by the first electrode is swung, so that the gas is evenly distributed even in the region corresponding to the row between the plurality of first nozzles (second nozzles) arranged in a row. In the film formed on the substrate, regions corresponding to the plurality of first nozzles (second nozzles) arranged in a row and the plurality of first arranged in a row are provided. It is possible to suppress variations in film thickness and film quality between the regions corresponding to the rows of nozzles (second nozzles).
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第1ノズルおよび第2ノズルの一方によりガスの供給が行われ、ガスの供給が行われる第1ノズルおよび第2ノズルの一方の内側面には、螺旋状の溝部が形成されている。このように構成すれば、内側面に螺旋状の溝部が形成された第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスは、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域内において、第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the gas is preferably supplied by one of the first nozzle and the second nozzle, and the inner surface of one of the first nozzle and the second nozzle to which the gas is supplied is provided. A spiral groove is formed. If comprised in this way, the source gas supplied from the 1st nozzle or 2nd nozzle in which the spiral groove part was formed in the inner surface compared with the case where vortex is not produced | generated by the spiral produced | generated spirally. Since the mixing is further promoted, the source gas can be uniformly dispersed in the region where the plasma is generated. Thereby, in the area | region where a plasma generate | occur | produces, the source gas supplied from a 1st nozzle or a 2nd nozzle can be decomposed | disassembled uniformly. In addition, since the source gas supplied from the first nozzle or the second nozzle is accelerated by the spiral generated vortex as compared with the case where no vortex is generated, the source gas in the region where the plasma is generated is increased. Residence time can be lengthened. As a result, the amount of film formation species generated by decomposition of the source gas increases, so that the film formation speed can be increased.
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第1ノズルおよび第2ノズルの一方によりガスの供給が行われ、ガスの供給が行われる第1ノズルおよび第2ノズルの一方の内側面側の先端部は、丸みを帯びない尖った形状に形成されている。このように構成すれば、内側面側の先端部が丸みを帯びない尖った形状に形成された第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスは、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域内において、第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、第1ノズルまたは第2ノズルから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the gas is preferably supplied by one of the first nozzle and the second nozzle, and the gas is supplied on the inner surface side of one of the first nozzle and the second nozzle. The tip is formed in a sharp shape that is not rounded. If comprised in this way, the source gas supplied from the 1st nozzle or the 2nd nozzle formed in the sharp shape where the front-end | tip part of the inner surface side is not rounded will be formed in the sharp shape which is not round. The vortex generated in the vicinity of the tip portion further promotes the mixing as compared with the case where no vortex is generated, so that the source gas can be uniformly dispersed in the region where the plasma is generated. Thereby, in the area | region where a plasma generate | occur | produces, the source gas supplied from a 1st nozzle or a 2nd nozzle can be decomposed | disassembled uniformly. Further, the source gas supplied from the first nozzle or the second nozzle is further promoted to be mixed as compared with the case where no vortex is generated due to the vortex generated in the vicinity of the tip formed in a sharp shape that is not rounded. Therefore, the residence time of the source gas in the region where plasma is generated can be increased. As a result, the amount of film formation species generated by decomposition of the source gas increases, so that the film formation speed can be increased.
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第1ノズルおよび第2ノズルは、第1ノズルの中心と第2ノズルの中心とが実質的に一致する同軸状に配置されている。このように構成すれば、容易に、第1ノズルによりガスを供給または排出しながら、第2ノズルによりガスを排出または供給することができる。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the first nozzle and the second nozzle are preferably arranged coaxially so that the center of the first nozzle and the center of the second nozzle substantially coincide with each other. If comprised in this way, gas can be easily discharged or supplied by a 2nd nozzle, supplying or discharging gas by a 1st nozzle.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図であり、図2は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。図3および図4は、それぞれ、図2の100−100線および200−200線に沿った断面図である。まず、図1〜図4を参照して、第1実施形態によるプラズマ処理装置1の構成について説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic view showing a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing a lower electrode of the plasma processing apparatus according to the first embodiment shown in FIG. . 3 and 4 are cross-sectional views taken along lines 100-100 and 200-200 in FIG. 2, respectively. First, with reference to FIGS. 1-4, the structure of the plasma processing apparatus 1 by 1st Embodiment is demonstrated.
第1実施形態によるプラズマ処理装置1は、図1に示すように、真空チャンバ2内に、上部電極3と下部電極4とが互いに対向するように設置された平行平板型構造を有する。このような平行平板型のプラズマ処理装置1では、上部電極3と下部電極4との間の領域1aが、プラズマが発生する領域となる。そして、上部電極3と下部電極4との間の領域1aには、実質的に均一にプラズマが発生する。また、上部電極3および下部電極4は、それぞれ、約600mm角の大きさを有する。なお、真空チャンバ2は、本発明の「プラズマ処理室」の一例である。また、上部電極3および下部電極4は、それぞれ、本発明の「第1電極」および「第2電極」の一例である。
As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment has a parallel plate structure in which an
ここで、第1実施形態では、上部電極3は、下部電極4の表面に対して平行な方向(A方向)に揺動可能に構成されている。具体的には、上部電極3は、真空チャンバ2内に設置された揺動機構部5に取り付けられているとともに、その揺動機構部5によりA方向に揺動される。また、上部電極3は、基板10を保持するための保持部3aを有する。この上部電極3の保持部3aに保持された基板10と下部電極4との間の距離は、約15mmに設定されている。また、上部電極3は、基板10を所定の温度に保持するための加熱冷却機構部(図示せず)を含んでいる。
Here, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、下部電極4は、原料ガスを真空チャンバ2内に供給しながら、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク(負イオンの重合反応により生成される微粒子)などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図3および図4に示すように、下部電極4は、ガス排出用プレート14と、ガス供給用プレート24と、下側プレート34とを含んでいる。なお、ガス排出用プレート14、ガス供給用プレート24および下側プレート34は、それぞれ、本発明の「第1プレート」、「第2プレート」および「第3プレート」の一例である。
Further, in the first embodiment, the lower electrode 4 is configured so that the source gas is supplied into the
また、第1実施形態では、ガス排出用プレート14は、約3mmの内径D1を有する複数の円形のガス排出用開口部14aを有する。なお、ガス排出用開口部14aは、本発明の「第1ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部14aは、図2に示すように、約10mmのピッチ(中心間距離)P1でマトリクス状(行列状)に配列されている。また、ガス排出用プレート14は、図3および図4に示すように、上記した3つのプレート(14、24および34)のうち、上部電極3(図1参照)に最も近い側(最上部)に配置されている。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ガス供給用プレート24は、ガス排出用プレート14の上部電極3(図1参照)とは反対の表面側に、ガス排出用プレート14から約20mmの間隔L1を隔てて配置されている。なお、ガス供給用プレート24とガス排出用プレート14との間の空間領域は、複数のガス排出用開口部14aにより排出された排出ガスが流れる排出ガス流路の主要部14bである。なお、排出ガス流路の主要部14bは、本発明の「第1ガス流路の主要部」の一例である。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ガス供給用プレート24は、ガス排出用プレート14側に向かって延びる円形のパイプ状の複数のガス供給用ノズル24aを有する。なお、ガス供給用ノズル24aは、本発明の「第2ノズル」の一例である。このパイプ状のガス供給用ノズル24aは、円形のガス排出用開口部14aの内径D1(約3mm)よりも小さい外径D2(約1mm)を有する。また、ガス供給用ノズル24aは、約0.8mmの内径D3を有する。このガス供給用ノズル24aのガスが流れる部分の断面積は、πr2=π×(D3/2)2=約0.5mm2である。また、ガス供給用ノズル24aは、図2に示すように、平面的に見て、ガス供給用ノズル24aの中心と、ガス排出用開口部14aの中心とが一致する同軸状になるように、複数のガス排出用開口部14aの各々の内側に配置されている。また、ガス供給用ノズル24aは、図3に示すように、ガス供給用ノズル24aの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレート14の上面の位置とが一致するように配置されている。これにより、ガス排出用開口部14aのガスが流れる部分の断面積は、ガス排出用開口部14aの断面積(約7mm2)からガス供給用ノズル24a全体の断面積(πr2=π×(D2/2)2=約0.8mm2)を差引いた値(約6.2mm2)となる。すなわち、約20mmの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート24とガス排出用プレート14との間の空間領域が排出ガス流路の主要部14bである第1実施形態では、排出ガス流路の主要部14bのコンダクタンスは、約6.2mm2のガスが流れる部分の断面積を有するガス排出用開口部14aのコンダクタンスよりも大きい。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、下側プレート34は、ガス供給用プレート24のガス排出用プレート14とは反対の表面側に配置されている。また、下側プレート34は、図2および図3に示すように、上部電極3(図1参照)の揺動方向(A方向)に延びる複数の溝部34aを有する。この下側プレート34の複数の溝部34aは、ガス供給用ノズル24aに対応するように、約10mmのピッチP1で配置されている。また、下側プレート34の溝部34aの深さL2(図3参照)は、約7mmであり、溝部34aの幅W1(図2参照)は、約7mmである。そして、下側プレート34の溝部34aと、ガス供給用プレート24の下面とによって、複数のガス供給用ノズル24aから供給される供給ガスが流れる正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部24bが構成されている。すなわち、正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部24bの断面積は、約7mm×約7mm=約49mm2である。したがって、第1実施形態では、供給ガス流路の主要部24bのコンダクタンス(ガスの流れやすさ)は、約0.5mm2の断面積を有するガス供給用ノズル24aのコンダクタンスよりも大きい。なお、供給ガス流路の主要部24bは、本発明の「第2ガス流路の主要部」の一例である。
In the first embodiment, the
また、図1に示すように、真空チャンバ2は、排気口2aを有するとともに、その排気口2aは、バルブ6aを介して高真空排気設備7に接続されている。このバルブ6aは、成膜中は閉じられる。高真空排気設備7は、ターボ分子ポンプ(TMP)7aと油回転ポンプ(RP)7bとによって構成されている。また、下部電極4の供給ガス流路の主要部24b(図3参照)は、原料ガス供給源8に接続されている。また、下部電極4の排出ガス流路の主要部14b(図3参照)は、排気流量調整バルブ6bを介して、真空排気設備9に接続されている。真空排気設備9は、メカニカルブースタポンプ(MBP)9aと油回転ポンプ(RP)9bとによって構成されている。
As shown in FIG. 1, the
第1実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部14aと、複数のガス排出用開口部14aの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル24aとを含むように下部電極4を構成することによって、1つのガス供給用ノズル24aに対して1つのガス排出用開口部14aが設けられているので、ガス排出用開口部14aにより未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排出しながら、そのガス排出用開口部14aの内側に設けられたガス供給用ノズル24aにより原料ガスを供給する際に、ガス排出用開口部14aにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。これにより、ガス排出用開口部14aにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が、プラズマが発生する領域1a内でばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解して生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、基板10上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。また、基板10上に形成される膜に混入される未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができるので、膜質がばらつくのも抑制することができる。
In the first embodiment, as described above, the lower electrode 4 includes the plurality of
また、第1実施形態では、排出ガス流路の主要部14bのコンダクタンスを、ガス排出用開口部14aのコンダクタンスよりも大きくすることによって、排出ガス流路の主要部14bのガス流路の長さを大きくしたとしても、真空排気設備9に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部14aと排出ガス流路の主要部14bとの合成コンダクタンスと、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部14aと排出ガス流路の主要部14bとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、排出ガス流路の主要部14bのガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備9に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部14aにより排出されるガスの量と、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部14aにより排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。
In the first embodiment, the conductance of the
また、供給ガス流路の主要部24bのコンダクタンスを、ガス供給用ノズル24aのコンダクタンスよりも大きくすることによって、供給ガス流路の主要部24bのガス流路の長さを大きくした場合にも、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置するガス供給用ノズル24aと供給ガス流路の主要部24bとの合成コンダクタンスと、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス供給用ノズル24aと供給ガス流路の主要部24bとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、供給ガス流路の主要部24bのガス流路の長さを大きくした場合においても、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置するガス供給用ノズル24aにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス供給用ノズル24aにより供給されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。
Also, when the conductance of the
ここで、図5を参照して、上記第1実施形態のコンダクタンスに関する効果について詳細に説明する。なお、図5には、直径D11のガス流路を有する配管201と、直径D11よりも大きい直径D12のガス流路を有する配管202とが接続された配管構造が示されている。そして、上記第1実施形態の構造において、配管201がガス排出用開口部14a(ガス供給用ノズル24a)に相当するとともに、配管202が排出ガス流路の主要部14b(供給ガス流路の主要部24b)に相当するとする。
Here, with reference to FIG. 5, the effect regarding the conductance of the first embodiment will be described in detail. FIG. 5 shows a pipe structure in which a
まず、空気の温度が20℃の場合において、配管内に大きな圧力勾配が生じていない場合における粘性流のコンダクタンスC(m3/s)は、次の式(1)により求められる。ここで、配管内における圧力勾配の大きさは、配管の断面積が大きくなると小さくなるが、配管内を流れるガスの量には比例するといえるので、必要なガス流量から適切に決定されるものとする。 First, when the temperature of the air is 20 ° C., the conductance C (m 3 / s) of the viscous flow when a large pressure gradient is not generated in the pipe is obtained by the following equation (1). Here, the magnitude of the pressure gradient in the pipe decreases as the cross-sectional area of the pipe increases, but it can be said that it is proportional to the amount of gas flowing in the pipe, so it is determined appropriately from the required gas flow rate. To do.
C=1349×(D4/L)×P ・・(1)
なお、上記式(1)において、D:配管の直径(m)、L:配管の長さ(m)、P:平均圧力(Pa)である。
C = 1349 × (D 4 / L) × P (1)
In the above formula (1), D: diameter of pipe (m), L: length of pipe (m), and P: average pressure (Pa).
そして、図5に示す配管201において、ガス流路の直径D11および長さL11を、それぞれ、0.001mおよび0.005mとするとともに、平均圧力を200Paとすると、配管201のコンダクタンスC1は、上記式(1)により、C1=1349×(0.0014/0.005)×200=5.39×10−5m3/sとなる。
In the
次に、図5に示す配管202において、ガス流路の直径D12および長さL12を、それぞれ、0.03mおよび0.01mとするとともに、平均圧力を200Paとすると、配管202のコンダクタンスC2は、上記式(1)により、C2=1349×(0.034/0.01)×200=21.8m3/sとなる。また、図5に示す配管202において、ガス流路の直径D12および長さL12を、それぞれ、0.03mおよび0.1mとするとともに、平均圧力を200Paとすると、配管202のコンダクタンスC2は、上記式(1)により、C2=1349×(0.034/0.1)×200=2.18m3/sとなる。すなわち、配管202において、ガス流路の直径D12(0.03m)が同じで、ガス流路の長さL12が0.01mから0.1mに大きくなった場合、コンダクタンスC2が21.8m3/sから2.18m3/sに小さくなり、流れにくくなる。
Next, in the
そして、配管202のガス流路の長さL12が0.01mの場合において、配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、次の式(2)により求められる。 And when length L12 of the gas flow path of the piping 202 is 0.01 m, the synthetic conductance C3 of the piping 201 and the piping 202 is calculated | required by following Formula (2).
C3=1/((1/C1)+(1/C2)) ・・(2)
したがって、上記式(2)により、配管202のガス流路の長さL12が0.01mの場合の配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、C3=1/(0.185×105+0.458×10−1)となる。ここで、0.458×10−1(上記式(2)のC2の項)は、0.185×105(上記式(2)のC1の項)に対して非常に小さい値であるので、無視することができる。したがって、配管202のガス流路の長さL12が0.01mの場合の配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、C3≒5.4×10−3m3/sとなる。
C3 = 1 / ((1 / C1) + (1 / C2)) (2)
Therefore, according to the above equation (2), the combined conductance C3 between the
また、配管202のガス流路の長さL12が0.1mの場合の配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、上記式(2)により、C3=1/(0.185×105+0.458)となる。この場合も、上記した配管202のガス流路の長さL12が0.01mの場合と同様、0.458(上記式(2)のC2の項)は、0.185×105(上記式(2)のC1の項)に対して非常に小さい値であるので、無視することができる。したがって、配管202のガス流路の長さL12が0.1mの場合の配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、上記配管202のガス流路の長さL12が0.01mの場合の配管201と配管202との合成コンダクタンスC3と同様、C3≒5.4×10−3m3/sとなる。
Further, the combined conductance C3 of the
上記した合成コンダクタンスの計算結果から、配管201と配管202とが接続された配管構造において、配管202のコンダクタンスを配管201のコンダクタンスよりも大きくすることによって、配管202のガス流路の長さL12を大きくしたとしても、配管201と配管202との合成コンダクタンスC3は、実質的に同じ値になるといえる。これは、配管202のガス流路の長さL12を大きくした場合にも、たとえば、配管202のガス流路の一方端近傍に位置する配管201と、配管202のガス流路の一方端から遠い位置の配管201とで、ガスの流れやすさは実質的に同じであることを意味する。
From the calculation result of the synthetic conductance described above, in the pipe structure in which the
したがって、排出ガス流路の主要部14bおよび供給ガス流路の主要部24bのコンダクタンスを、それぞれ、ガス排出用開口部14aおよびガス供給用ノズル24aのコンダクタンスよりも大きくした第1実施形態では、排出ガス流路の主要部14b(供給ガス流路の主要部24b)のガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備9(原料ガス供給源8)に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部14a(ガス供給用ノズル24a)により排出(供給)されるガスの量と、真空排気設備9(原料ガス供給源8)からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部14a(ガス供給用ノズル24a)により排出(供給)されるガスの量とがばらつくのを抑制することができると言える。
Therefore, in the first embodiment in which the conductances of the
また、第1実施形態では、下部電極4を、複数のガス排出用開口部14aを有するガス排出用プレート14と、複数のガス供給用ノズル24aを有するガス供給用プレート24と、下側プレート34とを含むように構成するとともに、ガス排出用プレート14とガス供給用プレート24とにより排出ガス流路の主要部14bを構成し、かつ、ガス供給用プレート24と下側プレート34とにより供給ガス流路の主要部24bを構成することによって、容易に、ガス排出用開口部14bを、排出ガス流路の主要部14bに接続することができるとともに、ガス供給用ノズル24bを、供給ガス流路の主要部24bに接続することができる。
In the first embodiment, the lower electrode 4 includes a
また、第1実施形態では、上部電極3を、揺動機構部5により下部電極4の表面に対して平行な方向(A方向)に揺動させることが可能なように構成することによって、上部電極3を揺動することにより上部電極3に保持された基板10を揺動させることができるので、その基板10の揺動により、原料ガスの供給部を構成する下部電極4のガス供給用ノズル24aを、成膜時に基板10の表面に対して平均的に分布させることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種が基板10上に堆積されることにより形成される膜の厚みを均一にすることができる。
In the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ガス供給用ノズル24aの中心とガス排出用開口部14aの中心とが実質的に一致する同軸状に配置することによって、容易に、ガス排出用開口部14aによりガスを排出しながら、ガス供給用ノズル24aによりガスを供給することができる。
In the first embodiment, the
次に、図1〜図3を参照して、第1実施形態によるプラズマ処理装置1により基板10上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。
Next, a plasma processing method for forming a predetermined film on the
まず、図1に示すように、プラズマ処理装置1の上部電極3に基板10を固定した後、真空チャンバ2の排気口2aに接続された高真空排気設備7により真空チャンバ2内を真空排気する。
First, as shown in FIG. 1, after fixing the
次に、上部電極3と下部電極4との間の領域1aに、原料ガス供給源8に接続された下部電極4の複数のガス供給用ノズル24aから原料ガスを供給する。この際、第1実施形態では、図3に示すように、ガス供給用ノズル24aのコンダクタンスよりも大きいコンダクタンスを有する供給ガス流路の主要部24bを介して、ガス供給用ノズル24aに原料ガスが供給される。
Next, a source gas is supplied to a
そして、図1に示すように、下部電極4に高周波電力を供給することにより、上部電極3と下部電極4との間の領域1aにプラズマを発生させる。これにより、原料ガスがプラズマにより分解されて成膜種が生成される。このとき、上部電極3と下部電極4との間の領域1aには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、重合反応により生成される微粒子(フレーク)も存在する。
Then, as shown in FIG. 1, plasma is generated in a
この際、第1実施形態では、下部電極4において、ガス供給用ノズル24aから原料ガスを供給しながら、複数のガス排出用開口部14aにより、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを吸引する。このとき、第1実施形態では、複数のガス排出用開口部14aの各々の内側にガス供給用ノズル24aが配置されているので、ガス排出用開口部14aにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。また、図3に示すように、ガス排出用開口部14aにより吸引された未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、ガス排出用開口部14aのコンダクタンスよりも大きいコンダクタンスを有する排出ガス流路の主要部14bを介して排出される。
At this time, in the first embodiment, in the lower electrode 4, while supplying the raw material gas from the
なお、図1に示すように、未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、真空チャンバ2の排気口2aによっても排出される。
As shown in FIG. 1, unreacted gas (raw material gas), negative ions, malignant radicals and flakes are also discharged through the
この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板10上に堆積することによって、基板10上に所定の膜(図示せず)が形成される。
Thereafter, a film formation species generated by the decomposition of the source gas by plasma is deposited on the
この際、第1実施形態では、揺動機構部5により上部電極3(基板10)を下部電極4の表面に対して平行な方向(A方向)(図1および図2参照)に揺動させながら、基板10上に成膜種を堆積させてもよい。
At this time, in the first embodiment, the upper electrode 3 (substrate 10) is swung in the direction parallel to the surface of the lower electrode 4 (direction A) (see FIGS. 1 and 2) by the
次に、上記第1実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1を用いて、基板10上に微結晶系Si膜を形成するとともに、その微結晶系Si膜の厚みおよび膜質の各々のばらつきを測定した。なお、この確認実験では、微結晶系Si膜のアモルファス成分(Ia)のラマンスペクトル強度と結晶成分(Ic)のラマンスペクトル強度との比率(Ic/Ia)を、微結晶系Si膜の膜質として測定した。
Next, a description will be given of an experiment conducted to confirm the effect relating to the variation in film thickness and film quality of the first embodiment. In this confirmation experiment, a microcrystalline Si film is formed on a
(実施例1)
この実施例1による微結晶系Si膜を形成する際には、図1に示したプラズマ処理装置1を用いるとともに、図2および図3に示した下部電極4と同様の下部電極4を用いた。すなわち、実施例1による微結晶系Si膜の形成には、ガス供給用ノズル24aが、複数のガス排出用開口部14aの各々の内側に配置された下部電極4を用いた。
Example 1
When forming the microcrystalline Si film according to Example 1, the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1 was used and the lower electrode 4 similar to the lower electrode 4 shown in FIGS. 2 and 3 was used. . That is, in forming the microcrystalline Si film according to Example 1, the lower electrode 4 in which the
そして、上部電極3および下部電極4の大きさを、それぞれ、600mm角に設定するとともに、上部電極3に保持された基板10と下部電極4との間の距離を15mmに設定した。また、ガス排出用開口部14aのガスが流れる部分の断面積を6.2mm2に設定するとともに、ガス供給用ノズル24aのガスが流れる部分の断面積を0.5mm2に設定した。また、排出ガス流路の主要部14bのコンダクタンスがガス排出用開口部14aのコンダクタンスよりも大きくなるように、ガス供給用プレート24とガス排出用プレート14との間の距離L1を20mmに設定した。また、供給ガス流路の主要部24bのコンダクタンスがガス供給用ノズル24aのコンダクタンスよりも大きくなるように、供給ガス流路の主要部24bの断面積を約49mm2に設定した。また、ガス排出用開口部14a(ガス供給用ノズル24a)を10mmのピッチP1でマトリクス状に配列した。また、ガス排出用開口部14a(ガス供給用ノズル24a)の数を3721個(61個×61個)に設定した。
And the magnitude | size of the
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、以下の表1に示す形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
なお、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際には、上部電極3(基板10)を揺動させずに成膜を行った。 In forming the microcrystalline Si film according to Example 1, the film was formed without swinging the upper electrode 3 (substrate 10).
(実施例2)
この実施例2による微結晶系Si膜を形成する際には、上記実施例1と異なり、上部電極3(基板10)を下部電極4の表面に対して平行な方向(A方向)(図1および図2参照)に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を100mmに設定するとともに、揺動速度を5mm/secに設定した。また、実施例2による微結晶系Si膜を形成する際には、上記実施例1による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極4と同じ下部電極4を用いた。
(Example 2)
When forming the microcrystalline Si film according to the second embodiment, unlike the first embodiment, the upper electrode 3 (substrate 10) is parallel to the surface of the lower electrode 4 (direction A) (FIG. 1). Further, the film was formed while being swung in the manner shown in FIG. At this time, the rocking width was set to 100 mm and the rocking speed was set to 5 mm / sec. Further, when forming the microcrystalline Si film according to Example 2, the same lower electrode 4 as that used when forming the microcrystalline Si film according to Example 1 was used.
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表1に示した形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
(比較例1)
次に、上記した実施例1および2に対する比較例として、図15に示したプラズマ処理装置301を用いて比較例1による微結晶系Si膜を形成した。また、比較例1による微結晶系Si膜を形成する際には、図6および図7に示すような下部電極304を用いた。具体的には、比較例1による微結晶系Si膜の形成に用いた下部電極304は、図7に示すように、複数のガス供給用開口部314a(直径:D21)を有するガス供給用プレート314と、下側プレート324とを含んでいる。また、ガス供給用プレート314と下側プレート324とは、所定の間隔を隔てて配置されている。なお、ガス供給用プレート314と下側プレート324との間の空間領域は、複数のガス供給用開口部314aにより供給される供給ガスが流れる供給ガス流路の主要部314bである。また、図6に示すように、複数のガス供給用開口部314aは、所定のピッチP21でマトリクス状に配列されている。
(Comparative Example 1)
Next, as a comparative example for Examples 1 and 2 described above, a microcrystalline Si film according to Comparative Example 1 was formed using the
そして、この比較例1では、ガス供給用開口部314aの直径D21を1.2mmに設定した。また、マトリクス状に配列された複数のガス供給用開口部314aのピッチP21を10mmに設定した。また、ガス供給用ノズル314aの数を3721個(61個×61個)に設定した。また、基板310と下部電極304との間の距離を15mmに設定した。また、上部電極303および下部電極304の各々の大きさを600mm角に設定した。
In Comparative Example 1, the diameter D21 of the
そして、基板310として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表1に示した形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
(実施例1、2および比較例1共通)
次に、上記したように形成した実施例1、2および比較例1による微結晶系Si膜について、微結晶系Si膜の厚みおよび膜質の各々のばらつきを測定した。具体的には、100mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜については、図8に示すA1〜I1の9つのポイントの厚みと、A1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比(Ic/Ia)とを測定するとともに、A1〜I1の9つのポイントにおける厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々の平均値と標準偏差とを算出した。なお、図8中のE1は、100mm角のガラス基板の中心であり、図8中のL31は、30mmである。また、500mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜については、図9に示すA2〜I2の9つのポイントの厚みと、A2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比(Ic/Ia)とを測定するとともに、A2〜I2の9つのポイントにおける厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々の平均値と標準偏差とを算出した。なお、図9中のE2は、500mm角のガラス基板の中心であり、図9中のL32は、200mmである。実施例1、2および比較例1による微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表2〜表7に示す。
(Common to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1)
Next, for the microcrystalline Si films according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 formed as described above, the thickness and quality variations of the microcrystalline Si film were measured. Specifically, for a microcrystalline Si film formed on a 100 mm square glass substrate, the thickness of nine points A1 to I1 and the Raman spectrum intensity ratio of nine points A1 to I1 shown in FIG. (Ic / Ia) was measured, and the average value and standard deviation of the thickness and Raman spectrum intensity ratio at nine points A1 to I1 were calculated. E1 in FIG. 8 is the center of a 100 mm square glass substrate, and L31 in FIG. 8 is 30 mm. For the microcrystalline Si film formed on the 500 mm square glass substrate, the thickness of nine points A2 to I2 shown in FIG. 9 and the Raman spectral intensity ratio (Ic / Ia) was measured, and the average value and standard deviation of the thickness and Raman spectrum intensity ratio at nine points A2 to I2 were calculated. In addition, E2 in FIG. 9 is the center of a 500 mm square glass substrate, and L32 in FIG. 9 is 200 mm. The thicknesses and Raman spectrum intensity ratios of the microcrystalline Si films according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 are shown in Tables 2 to 7 below.
この結果から、複数のガス排出用開口部14aと、複数のガス排出用開口部14aの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル24aとを含む下部電極4を用いた実施例1では、ガス排出用開口部14aにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができたと考えられる。このため、実施例1では、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができたので、ガラス基板上に成膜種が堆積されることにより形成される微結晶系Si膜の厚みがばらつくのを抑制することができたと考えられる。また、ガラス基板上に形成される微結晶系Si膜に混入される未反応ガス(原料ガス)、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができたので、ラマンスペクトル強度比(膜質)がばらつくのも抑制することができたと考えられる。
From this result, in Example 1 using the lower electrode 4 including the plurality of
なお、上記表2に示すように、実施例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:692nm、B1:703nm、C1:674nm、D1:672nm、E1:665nm、F1:687nm、G1:672nm、H1:708nmおよびI1:685nmであった。また、実施例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおける厚みの平均値は、684.2nmであった。また、実施例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.7、B1:5.2、C1:5.7、D1:6.2、E1:7.4、F1:6.6、G1:7.1、H1:6.6およびI1:6.1であった。また、実施例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.3であった。 As shown in Table 2, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 1 are A1: 692 nm, B1: 703 nm, C1: 674 nm, D1 respectively. : 672 nm, E1: 665 nm, F1: 687 nm, G1: 672 nm, H1: 708 nm and I1: 685 nm. Further, the average value of the thicknesses at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 1 was 684.2 nm. In addition, the Raman spectral intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 1 are A1: 5.7, B1: 5.2, C1: 5.7, D1: 6.2, E1: 7.4, F1: 6.6, G1: 7.1, H1: 6.6 and I1: 6.1. In addition, the average value of the Raman spectrum intensity ratio at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 1 was 6.3.
また、上記表3に示すように、実施例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:711nm、B2:699nm、C2:712nm、D2:698nm、E2:682nm、F2:706nm、G2:709nm、H2:697nmおよびI2:716nmであった。また、実施例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおける厚みの平均値は、703.3nmであった。また、実施例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.6、B2:5.1、C2:5.5、D2:6.3、E2:7.1、F2:6.5、G2:6.9、H2:6.4およびI2:6.2であった。また、実施例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.2であった。 Further, as shown in Table 3 above, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 1 are A2: 711 nm, B2: 699 nm, C2: 712 nm, D2 respectively. : 698 nm, E2: 682 nm, F2: 706 nm, G2: 709 nm, H2: 697 nm and I2: 716 nm. In addition, the average value of the thickness at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 1 was 703.3 nm. In addition, the Raman spectral intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 1 are A2: 5.6, B2: 5.1, C2: 5.5, respectively. D2: 6.3, E2: 7.1, F2: 6.5, G2: 6.9, H2: 6.4 and I2: 6.2. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 1 was 6.2.
また、上記表6に示すように、比較例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:685nm、B1:711nm、C1:682nm、D1:661nm、E1:667nm、F1:701nm、G1:651nm、H1:717nmおよびI1:687nmであった。また、比較例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおける厚みの平均値は、684.7nmであった。また、比較例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.6、B1:4.9、C1:5.8、D1:6.3、E1:7.5、F1:6.1、G1:7.1、H1:4.8およびI1:5.7であった。また、比較例1による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.0であった。 Further, as shown in Table 6 above, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Comparative Example 1 are A1: 685 nm, B 1: 711 nm, C 1: 682 nm, and D 1, respectively. : 661 nm, E1: 667 nm, F1: 701 nm, G1: 651 nm, H1: 717 nm and I1: 687 nm. Moreover, the average value of the thickness at nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Comparative Example 1 was 684.7 nm. The Raman spectrum intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Comparative Example 1 are A1: 5.6, B1: 4.9, C1: 5.8, D1: 6.3, E1: 7.5, F1: 6.1, G1: 7.1, H1: 4.8 and I1: 5.7. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Comparative Example 1 was 6.0.
また、上記表7に示すように、比較例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:734nm、B2:720nm、C2:730nm、D2:708nm、E2:682nm、F2:709nm、G2:733nm、H2:702nmおよびI2:728nmであった。また、比較例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおける厚みの平均値は、716.2nmであった。また、比較例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.2、B2:4.8、C2:5.3、D2:6.2、E2:7.1、F2:6.8、G2:6.8、H2:4.8およびI2:5.6であった。また、比較例1による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、5.8であった。 Further, as shown in Table 7 above, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Comparative Example 1 are A2: 734 nm, B2: 720 nm, C2: 730 nm, D2 respectively. : 708 nm, E2: 682 nm, F2: 709 nm, G2: 733 nm, H2: 702 nm and I2: 728 nm. The average value of the thickness at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Comparative Example 1 was 716.2 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Comparative Example 1 are A2: 5.2, B2: 4.8, C2: 5.3, respectively. D2: 6.2, E2: 7.1, F2: 6.8, G2: 6.8, H2: 4.8 and I2: 5.6. Moreover, the average value of the Raman spectrum intensity ratio at 9 points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Comparative Example 1 was 5.8.
次に、上記表2、表3、表4および表5を参照して、実施例1と実施例2とを比較した場合、プラズマ処理装置1の上部電極3(ガラス基板)を揺動させながら微結晶系Si膜を形成した実施例2は、プラズマ処理装置1の上部電極3(ガラス基板)を揺動させずに微結晶系Si膜を形成した実施例1よりも、微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき(標準偏差)が小さくなることが判明した。具体的には、上記表4に示すように、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、10.3および0.59であった。また、上記表5に示すように、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、9.9および0.59であった。その一方、上記表2に示したように、実施例1による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、14.8および0.71であった。また、上記表3に示したように、実施例1による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、10.5および0.66であった。 Next, referring to Table 2, Table 3, Table 4, and Table 5, when Example 1 and Example 2 are compared, the upper electrode 3 (glass substrate) of the plasma processing apparatus 1 is swung. The second embodiment in which the microcrystalline Si film is formed is more microcrystalline Si film than the first embodiment in which the microcrystalline Si film is formed without swinging the upper electrode 3 (glass substrate) of the plasma processing apparatus 1. It was found that the variation (standard deviation) of the thickness and Raman spectrum intensity ratio of each of the samples became small. Specifically, as shown in Table 4 above, in the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 2, the thickness and Raman spectrum intensity ratio standard at the nine points (A1 to I1) shown in FIG. The deviations were 10.3 and 0.59, respectively. Further, as shown in Table 5 above, in the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 2, the standard deviation of the thickness and the Raman spectrum intensity ratio at the nine points (A2 to I2) shown in FIG. They were 9.9 and 0.59, respectively. On the other hand, as shown in Table 2 above, in the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 1, the standard deviation of the thickness and Raman spectrum intensity ratio at the nine points (A1 to I1) shown in FIG. Were 14.8 and 0.71, respectively. Further, as shown in Table 3 above, in the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 1, the standard deviation of the thickness and the Raman spectrum intensity ratio at the nine points (A2 to I2) shown in FIG. Were 10.5 and 0.66, respectively.
これらの結果から、プラズマ処理装置1の上部電極3を揺動させながら微結晶系Si膜を形成した実施例2では、成膜種が堆積されるガラス基板が揺動することにより、ガラス基板上への成膜種の堆積量が実施例1よりも均一になったと考えられる。
From these results, in Example 2 in which the microcrystalline Si film was formed while the
なお、上記表4に示すように、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:688nm、B1:697nm、C1:676nm、D1:678nm、E1:672nm、F1:672nm、G1:678nm、H1:698nmおよびI1:691nmであった。また、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおける厚みの平均値は、683.3nmであった。また、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.6、B1:5.3、C1:5.6、D1:6.1、E1:6.9、F1:6.5、G1:6.9、H1:6.5およびI1:6.5であった。また、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.2であった。 As shown in Table 4, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 2 are A1: 688 nm, B1: 697 nm, C1: 676 nm, and D1 respectively. : 678 nm, E1: 672 nm, F1: 672 nm, G1: 678 nm, H1: 698 nm and I1: 691 nm. Moreover, the average value of the thickness at nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 2 was 683.3 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 2 are respectively A1: 5.6, B1: 5.3, C1: 5.6, D1: 6.1, E1: 6.9, F1: 6.5, G1: 6.9, H1: 6.5 and I1: 6.5. The average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 2 was 6.2.
また、上記表5に示すように、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:712nm、B2:701nm、C2:705nm、D2:696nm、E2:682nm、F2:705nm、G2:706nm、H2:695nmおよびI2:715nmであった。また、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおける厚みの平均値は、701.9nmであった。また、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.6、B2:5.3、C2:5.6、D2:6.1、E2:6.9、F2:6.5、G2:6.9、H2:6.5およびI2:6.5であった。また、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.2であった。 Further, as shown in Table 5 above, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 2 are A2: 712 nm, B2: 701 nm, C2: 705 nm, D2 respectively. : 696 nm, E2: 682 nm, F2: 705 nm, G2: 706 nm, H2: 695 nm and I2: 715 nm. The average value of the thickness at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 2 was 701.9 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 2 are A2: 5.6, B2: 5.3, C2: 5.6, respectively. D2: 6.1, E2: 6.9, F2: 6.5, G2: 6.9, H2: 6.5 and I2: 6.5. In addition, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 2 was 6.2.
(第2実施形態)
図10は、本発明の第2実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。図1および図10を参照して、この第2実施形態では、上記第1実施形態と異なり、複数のガス排出用開口部(ガス供給用ノズル)を、平面的に見て、上部電極の揺動方向に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置する場合について説明する。なお、第2実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極以外の構成は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1と同様である。
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a plan view showing a lower electrode of the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 10, in the second embodiment, unlike the first embodiment, a plurality of gas discharge openings (gas supply nozzles) are seen in a plan view, and the upper electrode swings. A case will be described in which a predetermined interval is arranged in a row so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the moving direction. The configuration other than the lower electrode of the plasma processing apparatus according to the second embodiment is the same as that of the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG.
この第2実施形態では、図10に示すように、下部電極44は、原料ガスを真空チャンバ2(図1参照)内に供給しながら、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出することが可能なように構成されている。また、下部電極44は、上記第1実施形態の下部電極4と同様、ガス排出用プレート54と、ガス供給用プレート(図示せず)と、下側プレート(図示せず)とを含んでいる。なお、下部電極44は、本発明の「第2電極」の一例であり、ガス排出用プレート54は、本発明の「第1プレート」の一例である。
In the second embodiment, as shown in FIG. 10, the
また、第2実施形態では、ガス排出用プレート54は、複数のガス排出用開口部54aを有する。なお、ガス排出用開口部54aは、本発明の「第1ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部54aは、平面的に見て、上部電極3(図1参照)の揺動方向(A方向)に対して所定の角度θ(tanθ=約0.1)だけ傾斜するように列状に約10mmのピッチP1で配置されている。
In the second embodiment, the
また、第2実施形態では、ガス供給用プレート(図示せず)は、複数のガス供給用ノズル64aを有する。なお、ガス供給用ノズル64aは、本発明の「第2ノズル」の一例である。このガス供給用ノズル64aは、平面的に見て、ガス供給用ノズル64aの中心と、ガス排出用開口部54aの中心とが一致するように、複数のガス排出用開口部54aの各々の内側に配置されている。
In the second embodiment, the gas supply plate (not shown) has a plurality of
また、第2実施形態では、下側プレート(図示せず)は、平面的に見て、上部電極3(図1参照)の揺動方向(A方向)に対して所定の角度θ(tanθ=約0.1)だけ傾斜した方向に延びる複数の溝部74aを有する。この下側プレートの複数の溝部74aは、ガス供給用ノズル64aに対応するように、約10mmのピッチP1で配置されている。
Further, in the second embodiment, the lower plate (not shown) has a predetermined angle θ (tan θ = tan θ) with respect to the swinging direction (A direction) of the upper electrode 3 (see FIG. 1) in plan view. A plurality of
なお、第2実施形態の下部電極44のその他の構成は、上記第1実施形態の下部電極4と同様である。すなわち、ガス排出用プレート54とガス供給用プレート(図示せず)との間の距離(図示せず)は、約20mmである。また、ガス排出用開口部54aは、約3mmの内径D1を有する。また、ガス供給用ノズル64aは、ガス排出用開口部54aの内径D1(約3mm)よりも小さい外径D2(約1mm)を有するとともに、約0.8mmの内径D3を有する。また、下側プレートの溝部74aは、約7mmの深さ(図示せず)と、約7mmの幅W1とを有する。
In addition, the other structure of the
したがって、この第2実施形態では、上記第1実施形態と同様、排出ガス流路の主要部(図示せず)のコンダクタンスが、ガス排出用開口部54aのコンダクタンスよりも大きくなっている。また、供給ガス流路の主要部(図示せず)のコンダクタンスが、ガス供給用ノズル64aのコンダクタンスよりも大きくなっている。
Therefore, in the second embodiment, the conductance of the main part (not shown) of the exhaust gas flow path is larger than the conductance of the
第2実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部54aと、複数のガス排出用開口部54aの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル64aとを含むように下部電極44を構成することによって、上記第1実施形態と同様、ガス排出用開口部54aにより排出される未反応ガス(原料ガス)の量が領域によってばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、上記第1実施形態と同様、基板10上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。
In the second embodiment, as described above, the
また、第2実施形態では、複数のガス排出用開口部54a(ガス供給用ノズル64a)を、平面的に見て、上部電極3の揺動方向(A方向)に対して所定の角度θだけ傾斜するように列状に所定のピッチP1で配置することによって、上部電極3に保持された基板10を揺動させることにより、列状に配置された複数のガス排出用開口部54a(ガス供給用ノズル64a)の列間に対応する領域においてもガスの供給および排出が行われるので、基板10上に形成される膜において、列状に配置された複数のガス排出用開口部54a(ガス供給用ノズル64a)に対応する領域と、列状に配置された複数のガス排出用開口部54a(ガス供給用ノズル64a)の列間に対応する領域とで、膜厚および膜質がばらつくのを抑制することができる。
Further, in the second embodiment, the plurality of
なお、第2実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the second embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
次に、第2実施形態のプラズマ処理方法としては、上記第1実施形態のプラズマ処理方法と同様である。ただし、この第2実施形態では、揺動機構部5により上部電極3(基板10)を下部電極44の表面に対して平行な方向(A方向)(図1および図10参照)に揺動させながら、基板10上に成膜種を堆積させる。
Next, the plasma processing method of the second embodiment is the same as the plasma processing method of the first embodiment. However, in the second embodiment, the upper electrode 3 (substrate 10) is swung in a direction parallel to the surface of the lower electrode 44 (direction A) (see FIGS. 1 and 10) by the
次に、上記第2実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例1、2および比較例1の確認実験と同様、実際に微結晶系Si膜を形成するとともに、その微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。 Next, a description will be given of an experiment conducted for confirming the effects related to the variation in film thickness and film quality of the second embodiment. In this confirmation experiment, as in the confirmation experiments in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, a microcrystalline Si film was actually formed, and the thickness of the microcrystalline Si film and the Raman spectrum intensity ratio ( Each variation in film quality was measured.
(実施例3)
この実施例3による微結晶系Si膜を形成する際には、図1に示したプラズマ処理装置1において、下部電極4に代えて、図10に示した下部電極44と同様の下部電極44を用いた。すなわち、実施例3による微結晶系Si膜の形成には、ガス供給用ノズル64aが、複数のガス排出用開口部54aの各々の内側に配置され、かつ、複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)が、平面的に見て、上部電極3の揺動方向(A方向)に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置された下部電極44を用いた。
(Example 3)
When forming the microcrystalline Si film according to the third embodiment, in the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1, a
そして、列状に配置された複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)の上部電極3の揺動方向(A方向)に対する傾斜角度θが、tanθ=0.1になるように設定した。また、ガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)を10mmのピッチP1で配列した。なお、実施例3による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極44のその他の構造は、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極4と同じ構造になるように作製した。
The inclination angle θ of the plurality of
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表1に示した形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
なお、実施例3による微結晶系Si膜を形成する際には、上部電極3(基板10)を下部電極44の表面に対して平行な方向(A方向)(図1および図10参照)に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を100mmに設定するとともに、揺動速度を5mm/secに設定した。 When forming the microcrystalline Si film according to Example 3, the upper electrode 3 (substrate 10) is in a direction parallel to the surface of the lower electrode 44 (direction A) (see FIGS. 1 and 10). Film formation was performed while rocking. At this time, the rocking width was set to 100 mm and the rocking speed was set to 5 mm / sec.
次に、上記したように形成した実施例3による微結晶系Si膜について、微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。なお、100mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図8に示したA1〜I1である。また、500mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図9に示したA2〜I2である。実施例3による微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表8および表9に示す。 Next, for the microcrystalline Si film formed in Example 3 as described above, the thickness of the microcrystalline Si film and the variations in the Raman spectrum intensity ratio (film quality) were measured. The measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 100 mm square glass substrate are A1 to I1 shown in FIG. 8 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. Further, the measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 500 mm square glass substrate are A2 to I2 shown in FIG. 9 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. The thickness and Raman spectrum intensity ratio of the microcrystalline Si film according to Example 3 are shown in Table 8 and Table 9 below.
この結果から、列状に配置された複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)を上部電極3の揺動方向(A方向)に対して角度θだけ傾斜させた下部電極44を用いた実施例3では、列状に配置された複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)の列間に対応する領域においてもガスの供給および排出が行われたと考えられる。このため、実施例3では、ガラス基板上に形成される微結晶系Si膜において、列状に配置された複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)に対応する領域と、列状に配置された複数のガス供給用ノズル64a(ガス排出用開口部54a)の列間に対応する領域とで、膜厚およびラマンスペクトル強度比(膜質)がばらつくのを実施例2よりも抑制することができたと考えられる。
From this result, the
なお、上記表8に示すように、実施例3による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:688nm、B1:696nm、C1:676nm、D1:678nm、E1:665nm、F1:688nm、G1:674nm、H1:691nmおよびI1:684nmであった。また、実施例3による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおける厚みの平均値は、682.2nmであった。また、実施例3による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.7、B1:5.5、C1:5.2、D1:5.9、E1:6.4、F1:6.5、G1:6.5、H1:6.7およびI1:6.1であった。また、実施例3による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.1であった。 As shown in Table 8 above, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 3 are respectively A1: 688 nm, B1: 696 nm, C1: 676 nm, and D1. : 678 nm, E1: 665 nm, F1: 688 nm, G1: 674 nm, H1: 691 nm and I1: 684 nm. The average value of the thickness at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 3 was 682.2 nm. In addition, the Raman spectral intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 3 are A1: 5.7, B1: 5.5, C1: 5.2, D1: 5.9, E1: 6.4, F1: 6.5, G1: 6.5, H1: 6.7 and I1: 6.1. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 3 was 6.1.
また、上記表9に示すように、実施例3による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:709nm、B2:703nm、C2:711nm、D2:695nm、E2:682nm、F2:708nm、G2:702nm、H2:695nmおよびI2:712nmであった。また、実施例3による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおける厚みの平均値は、701.9nmであった。また、実施例3による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.6、B2:5.5、C2:5.3、D2:5.8、E2:6.3、F2:6.6、G2:6.4、H2:6.6およびI2:6.1であった。また、実施例3による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.0であった。 Further, as shown in Table 9 above, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 3 are respectively A2: 709 nm, B2: 703 nm, C2: 711 nm, D2 : 695 nm, E2: 682 nm, F2: 708 nm, G2: 702 nm, H2: 695 nm and I2: 712 nm. The average value of the thickness at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 3 was 701.9 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 3 are A2: 5.6, B2: 5.5, C2: 5.3, respectively. D2: 5.8, E2: 6.3, F2: 6.6, G2: 6.4, H2: 6.6 and I2: 6.1. In addition, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 3 was 6.0.
(第3実施形態)
図11は、本発明の第3実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した断面図である。図1および図11を参照して、この第3実施形態では、上記第1および第2実施形態と異なり、供給ガス流路および排出ガス流路の各々に、複数の開口部を有する中間プレートを配置する場合について説明する。なお、第3実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極以外の構成は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1と同様である。
(Third embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a lower electrode of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 11, in the third embodiment, unlike the first and second embodiments, an intermediate plate having a plurality of openings is provided in each of the supply gas passage and the exhaust gas passage. The case where it arrange | positions is demonstrated. The configuration other than the lower electrode of the plasma processing apparatus according to the third embodiment is the same as that of the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment shown in FIG.
この第3実施形態では、図11に示すように、下部電極84は、原料ガスを真空チャンバ2(図1参照)内に供給しながら、未反応ガス(原料ガス)や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出することが可能なように構成されている。なお、下部電極84は、本発明の「第2電極」の一例である。また、下部電極84は、ガス排出用プレート94と、ガス供給用プレート104と、下側プレート114とを含んでいる。なお、ガス排出用プレート94、ガス供給用プレート104および下側プレート114は、それぞれ、本発明の「第1プレート」、「第2プレート」および「第3プレート」の一例である。また、第3実施形態では、下部電極84は、上記したガス排出用プレート94、ガス供給用プレート104および下側プレート114に加えて、中間プレート121および122をさらに含んでいる。
In the third embodiment, as shown in FIG. 11, the
また、第3実施形態では、ガス排出用プレート94は、約3mmの内径D1を有する複数の円形のガス排出用開口部94aを有する。なお、ガス供給用開口部94aは、本発明の「第1ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部94aは、図2に示した第1実施形態のガス排出用開口部14aと同様、約10mmのピッチP1でマトリクス状に配列されている。また、ガス排出用プレート94は、上記した3つのプレート(94、104および114)のうち、上部電極3(図1参照)に最も近い側(最上部)に配置されている。
In the third embodiment, the
また、第3実施形態では、ガス供給用プレート104は、図11に示すように、ガス排出用プレート94の上部電極3(図1参照)とは反対の表面側に、ガス排出用プレート94から所定の間隔を隔てて配置されている。また、中間プレート121は、ガス供給用プレート104とガス排出用プレート94との間に、ガス供給用プレート104から約20mmの間隔L3を隔てて配置されている。なお、中間プレート121とガス供給用プレート104との間の空間領域は、複数のガス排出用開口部94aにより排出された排出ガスが流れる排出ガス流路の主要部94bである。なお、排出ガス流路の主要部94bは、本発明の「第1ガス流路の主要部」の一例である。
Further, in the third embodiment, as shown in FIG. 11, the
また、第3実施形態では、ガス供給用プレート104は、ガス排出用プレート94側に向かって延びる円形のパイプ状の複数のガス供給用ノズル104aを有する。なお、ガス供給用ノズル104aは、本発明の「第2ノズル」の一例である。このパイプ状のガス供給用ノズル104aは、円形のガス排出用開口部94aの内径D1(約3mm)よりも小さい外径D2(約1mm)を有する。また、ガス供給用ノズル104aは、約0.8mmの内径D3を有する。このガス供給用ノズル104aのガスが流れる部分の断面積は、πr2=π×(D3/2)2=約0.5mm2である。また、ガス供給用ノズル104aは、ガス供給用ノズル104aの中心と、ガス排出用開口部94aの中心とが一致する同軸状になるように、複数のガス排出用開口部94aの各々の内側に配置されている。また、ガス供給用ノズル104aは、ガス供給用ノズル104aの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレート94の上面の位置とが一致するように配置されている。これにより、ガス排出用開口部94aのガスが流れる部分の断面積は、ガス排出用開口部94aの断面積(約7mm2)からガス供給用ノズル104a全体の断面積(πr2=π×(D2/2)2=約0.8mm2)を差引いた値(約6.2mm2)となる。すなわち、約20mmの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート104と中間プレート121との間の空間領域が排出ガス流路の主要部94bである第3実施形態では、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスは、約6.2mm2のガスが流れる部分の断面積を有するガス排出用開口部94aのコンダクタンスよりも大きい。
In the third embodiment, the
また、第3実施形態では、中間プレート121は、複数の開口部121aを有する。この中間プレート121の複数の開口部121aは、4つのガス排出用開口部94aに対して1つずつ配置されている。また、中間プレート121の開口部121aは、約6mmの直径D4を有する。この中間プレート121の開口部121aの断面積は、πr2=π×(D4/2)2約28mm2である。したがって、約20mmの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート104と中間プレート121との間の空間領域が排出ガス流路の主要部94bである第3実施形態では、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスは、中間プレート121の開口部121aのコンダクタンスよりも大きい。
In the third embodiment, the
また、第3実施形態では、下側プレート114は、ガス供給用プレート104のガス排出用プレート94とは反対の表面側に配置されている。また、中間プレート122は、下側プレート114とガス供給用プレート104との間に配置されている。また、下側プレート114は、上部電極3(図1参照)の揺動方向(A方向)に延びる複数の溝部114aを有する。この下側プレート114の複数の溝部114aは、図2に示した第1実施形態の下側プレート34の溝部34aと同様、ガス供給用ノズル104aに対応するように、約10mmのピッチP1で配置されている。また、下側プレート114の溝部114aの深さL2は、約7mmであり、溝部34aの幅(図示せず)は、約7mmである。そして、下側プレート114の溝部114aと、中間プレート122の下面とによって、複数のガス供給用ノズル104aから供給される供給ガスが流れる正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部104bが構成されている。すなわち、正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部104bの断面積は、約7mm×約7mm=約49mm2である。したがって、第3実施形態では、供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスは、約0.5mm2のガスが流れる部分の断面積を有するガス供給用ノズル104aのコンダクタンスよりも大きい。なお、供給ガス流路の主要部104bは、本発明の「第2ガス流路の主要部」の一例である。
In the third embodiment, the
また、第3実施形態では、中間プレート122は、複数の開口部122aを有する。この中間プレート122の複数の開口部122aは、4つのガス供給用ノズル104aに対して1つずつ配置されている。また、中間プレート122の開口部122aは、約3mmの直径D5を有する。この中間プレート122の開口部122aの断面積は、πr2=π×(D5/2)2=約7mm2である。したがって、第3実施形態では、約49mm2の断面積を有する供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスは、中間プレート122の開口部122aのコンダクタンスよりも大きい。
In the third embodiment, the
第3実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部94aと、複数のガス排出用開口部94aの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル104aとを含むように下部電極84を構成することによって、上記第1実施形態と同様、ガス排出用開口部94aにより排出される未反応ガス(原料ガス)、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、上記第1実施形態と同様、基板10上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。
In the third embodiment, as described above, the
また、第3実施形態では、複数の開口部121aを有する中間プレート121を、排出ガス流路に配置するとともに、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスを、中間プレート121の開口部121aのコンダクタンスよりも大きくすることによって、排出ガス流路の主要部94bのガス流路の長さを大きくしたとしても、真空排気設備9に近い所定の領域に位置する中間プレート121の開口部121aと排出ガス流路の主要部94bとの合成コンダクタンスと、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート121の開口部121aと排出ガス流路の主要部94bとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、排出ガス流路の主要部94bのガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備9に近い所定の領域に位置する中間プレート121の開口部121aを介して排出されるガスの量と、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート121の開口部121aを介して排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、真空排気設備9に近い所定の領域に位置する中間プレート121の開口部121aに対応するガス排出用開口部94aにより排出されるガスの量と、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート121の開口部121aに対応するガス排出用開口部94aにより排出されるガスの量とがばらつくのを上記第1実施形態よりもより抑制することができる。
In the third embodiment, the
また、第3実施形態では、複数の開口部122aを有する中間プレート122を、供給ガス流路に配置するとともに、供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスを、中間プレート122の開口部122aのコンダクタンスよりも大きくすることによって、供給ガス流路の主要部104bのガス流路の長さを大きくしたとしても、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置する中間プレート122の開口部122aと供給ガス流路の主要部104bとの合成コンダクタンスと、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート122の開口部122aと供給ガス流路の主要部104bとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、供給ガス流路の主要部104bのガス流路の長さを大きくした場合において、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置する中間プレート122の開口部122aを介して供給されるガスの量と、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート122の開口部122aを介して供給されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置する中間プレート122の開口部122aに対応するガス供給用ノズル104aにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート122の開口部122aに対応するガス供給用ノズル104aにより供給されるガスの量とがばらつくのを上記第1実施形態よりもより抑制することができる。
In the third embodiment, the
第3実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 Other effects of the third embodiment are the same as those of the first embodiment.
次に、第3実施形態のプラズマ処理方法としては、上記第1実施形態のプラズマ処理方法と同様である。ただし、第3実施形態のプラズマ処理方法では、ガス供給用ノズル104aから原料ガスを供給する際には、供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを有する中間プレート122の開口部122aを介して、供給ガス流路の主要部104bからガス供給用ノズル104aに原料ガスが供給される。また、第3実施形態のプラズマ処理方法では、ガス排出用開口部94aにより吸引された排出ガスは、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを有する中間プレート121の開口部121aを介して、排出ガス流路の主要部94bに達する。
Next, the plasma processing method of the third embodiment is the same as the plasma processing method of the first embodiment. However, in the plasma processing method of the third embodiment, when the source gas is supplied from the
次に、上記第3実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例1、2および比較例1の確認実験と同様、実際に微結晶系Si膜を形成するとともに、その微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。 Next, a description will be given of an experiment conducted for confirming the effects relating to the variations in film thickness and film quality of the third embodiment. In this confirmation experiment, as in the confirmation experiments in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, a microcrystalline Si film was actually formed, and the thickness of the microcrystalline Si film and the Raman spectrum intensity ratio ( Each variation in film quality was measured.
(実施例4)
この実施例4による微結晶系Si膜を形成する際には、図1に示したプラズマ処理装置1において、下部電極4に代えて、図11に示した下部電極84と同様の下部電極84を用いた。すなわち、実施例4による微結晶系Si膜の形成には、ガス供給用ノズル104aが、複数のガス排出用開口部94aの各々の内側に配置され、かつ、供給ガス流路および排出ガス流路に、それぞれ、中間プレート122および121が配置された下部電極84を用いた。
Example 4
When forming the microcrystalline Si film according to the fourth embodiment, in the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1, a
そして、上部電極3および下部電極84の大きさを、それぞれ、600mm角に設定するとともに、上部電極3に保持された基板10と下部電極44との間の距離を15mmに設定した。また、ガス排出用開口部94aのガスが流れる部分の断面積を6.2mm2に設定するとともに、ガス供給用ノズル104aのガスが流れる部分の断面積を0.5mm2に設定した。また、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスがガス排出用開口部94aのコンダクタンスよりも大きくなるように、ガス供給用プレート104と中間プレート121との間の距離L3を20mmに設定した。また、供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスがガス供給用ノズル104aのコンダクタンスよりも大きくなるように、供給ガス流路の主要部104bの断面積を49mm2に設定した。また、ガス排出用開口部94a(ガス供給用ノズル104a)を10mmのピッチP1でマトリクス状に配列した。また、ガス排出用開口部94a(ガス供給用ノズル104a)の数を3721個(61個×61個)に設定した。
And the magnitude | size of the
さらに、4つのガス排出用開口部94aに対して開口部121aが1つずつ配置されるように、中間プレート121を構成するとともに、4つのガス供給用ノズル104aに対して開口部122aが1つずつ配置されるように、中間プレート122を構成した。また、排出ガス流路の主要部94bのコンダクタンスが中間プレート121の開口部121aのコンダクタンスよりも大きくなるように、中間プレート121の開口部121aの断面積を28mm2に設定した。また、供給ガス流路の主要部104bのコンダクタンスが中間プレート122の開口部122aのコンダクタンスよりも大きくなるように、中間プレート122の開口部122aの断面積を7mm2に設定した。
Further, the
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表1に示した形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
なお、実施例4による微結晶系Si膜を形成する際には、上部電極3(基板10)を下部電極84の表面に対して平行な方向(A方向)(図1参照)に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を100mmに設定するとともに、揺動速度を5mm/secに設定した。 When forming the microcrystalline Si film according to Example 4, the upper electrode 3 (substrate 10) is swung in a direction parallel to the surface of the lower electrode 84 (direction A) (see FIG. 1). The film formation was performed. At this time, the rocking width was set to 100 mm and the rocking speed was set to 5 mm / sec.
次に、上記したように形成した実施例4による微結晶系Si膜について、微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。なお、100mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図8に示したA1〜I1である。また、500mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図9に示したA2〜I2である。実施例4による微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表10および表11に示す。 Next, for the microcrystalline Si film according to Example 4 formed as described above, the thickness of the microcrystalline Si film and the variation in the Raman spectrum intensity ratio (film quality) were measured. The measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 100 mm square glass substrate are A1 to I1 shown in FIG. 8 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. Further, the measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 500 mm square glass substrate are A2 to I2 shown in FIG. 9 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. Table 10 and Table 11 below show the thickness and Raman spectrum intensity ratio of the microcrystalline Si film according to Example 4.
この結果から、供給ガス流路および排出ガス流路に、それぞれ、中間プレート122および121を配置した下部電極84を用いた実施例4では、真空排気設備9に近い所定の領域に位置する中間プレート121の開口部121aに対応するガス排出用開口部94aにより排出されるガスの量と、真空排気設備9からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート121の開口部121aに対応するガス排出用開口部94aにより排出されるガスの量とがばらつくのを実施例2よりも抑制することができたと考えられる。さらに、原料ガス供給源8に近い所定の領域に位置する中間プレート122の開口部122aに対応するガス供給用ノズル104aにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源8からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート122の開口部122aに対応するガス供給用ノズル104aにより供給されるガスの量とがばらつくのを実施例2よりも抑制することができたと考えられる。
From this result, in Example 4 using the
なお、上記表10に示すように、実施例4による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:688nm、B1:689nm、C1:676nm、D1:671nm、E1:665nm、F1:688nm、G1:674nm、H1:688nmおよびI1:691nmであった。また、実施例4による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおける厚みの平均値は、681.1nmであった。また、実施例4による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.7、B1:5.5、C1:5.2、D1:5.9、E1:6.4、F1:6.5、G1:6.5、H1:6.7およびI1:6.1であった。また、実施例4による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.1であった。 As shown in Table 10, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 4 are A1: 688 nm, B1: 689 nm, C1: 676 nm, and D1 respectively. : 671 nm, E1: 665 nm, F1: 688 nm, G1: 674 nm, H1: 688 nm and I1: 691 nm. Moreover, the average value of the thickness at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 4 was 681.1 nm. In addition, the Raman spectral intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 4 are A1: 5.7, B1: 5.5, C1: 5.2, respectively. D1: 5.9, E1: 6.4, F1: 6.5, G1: 6.5, H1: 6.7 and I1: 6.1. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 4 was 6.1.
また、上記表11に示すように、実施例4による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:702nm、B2:696nm、C2:701nm、D2:699nm、E2:674nm、F2:698nm、G2:702nm、H2:698nmおよびI2:704nmであった。また、実施例4による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおける厚みの平均値は、697.1nmであった。また、実施例4による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.9、B2:5.6、C2:5.3、D2:5.8、E2:6.2、F2:6.2、G2:6.3、H2:6.6およびI2:6.2であった。また、実施例4による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、6.0であった。 As shown in Table 11, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 4 are A2: 702 nm, B2: 696 nm, C2: 701 nm, and D2, respectively. : 699 nm, E2: 674 nm, F2: 698 nm, G2: 702 nm, H2: 698 nm and I2: 704 nm. In addition, the average value of the thickness at nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 4 was 697.1 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 4 are respectively A2: 5.9, B2: 5.6, C2: 5.3, D2: 5.8, E2: 6.2, F2: 6.2, G2: 6.3, H2: 6.6, and I2: 6.2. In addition, the average value of the Raman spectrum intensity ratio at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 4 was 6.0.
(第4実施形態)
図12は、本発明の第4実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。図12を参照して、この第4実施形態では、上記第1〜第3実施形態と異なり、下部電極124を構成するガス供給用プレート144のガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成されている。また、ガス供給用ノズル144aが、下部電極124を構成するガス排出用プレート134のガス排出用開口部134aの内側に配置されている。なお、下部電極124は、本発明の「第2電極」の一例である。また、ガス排出用プレート134は、本発明の「第1プレート」の一例であり、ガス供給用プレート144は、本発明の「第2プレート」の一例である。また、ガス排出用開口部134aは、本発明の「第1ノズル」の一例であり、ガス供給用ノズル144aは、本発明の「第2ノズル」の一例である。
(Fourth embodiment)
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the gas supply nozzle and the gas discharge opening of the lower electrode of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 12, in the fourth embodiment, unlike the first to third embodiments, the tip portion on the
なお、第4実施形態の下部電極124のその他の構成は、上記第1実施形態の下部電極4と同様である。また、第4実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極124以外の構成は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1と同様である。
In addition, the other structure of the
第4実施形態では、上記のように、ガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部を、丸みを帯びない尖った形状に形成することによって、内面側144bの先端部が丸みを帯びない尖った形状に形成されたガス供給用ノズル144aから供給される原料ガスは、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域1a内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域1a内において、ガス供給用ノズル144aから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、ガス供給用ノズル144aから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域1aにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
In the fourth embodiment, as described above, the tip on the
なお、第4実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the fourth embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
次に、上記第4実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例1、2および比較例1の確認実験と同様、実際に微結晶系Si膜を形成するとともに、その微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。 Next, a description will be given of an experiment conducted for confirming the effects related to variations in film thickness and film quality of the fourth embodiment. In this confirmation experiment, as in the confirmation experiments in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, a microcrystalline Si film was actually formed, and the thickness of the microcrystalline Si film and the Raman spectrum intensity ratio ( Each variation in film quality was measured.
(実施例5)
この実施例5による微結晶系Si膜を形成する際には、図1に示したプラズマ処理装置1において、下部電極4に代えて、図12に示した下部電極124と同様の下部電極124を用いた。すなわち、実施例5による微結晶系Si膜の形成には、ガス供給用ノズル144aが、複数のガス排出用開口部134aの各々の内側に配置され、かつ、ガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極124を用いた。なお、実施例5による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極124のその他の構造は、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極4と同じ構造になるように作製した。
(Example 5)
When forming the microcrystalline Si film according to the fifth embodiment, in the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. 1, a
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表1に示した形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
なお、実施例5による微結晶系Si膜を形成する際には、上部電極3(基板10)を下部電極124の表面に対して平行な方向(A方向)(図1参照)に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を100mmに設定するとともに、揺動速度を5mm/secに設定した。 When the microcrystalline Si film according to the fifth embodiment is formed, the upper electrode 3 (substrate 10) is swung in a direction parallel to the surface of the lower electrode 124 (direction A) (see FIG. 1). The film formation was performed. At this time, the rocking width was set to 100 mm and the rocking speed was set to 5 mm / sec.
次に、上記したように形成した実施例5による微結晶系Si膜について、微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。なお、100mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図8に示したA1〜I1である。また、500mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図9に示したA2〜I2である。実施例5による微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表12および表13に示す。 Next, for the microcrystalline Si film formed in Example 5 as described above, the thickness of the microcrystalline Si film and the variations in the Raman spectrum intensity ratio (film quality) were measured. The measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 100 mm square glass substrate are A1 to I1 shown in FIG. 8 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. Further, the measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 500 mm square glass substrate are A2 to I2 shown in FIG. 9 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. The thickness and Raman spectrum intensity ratio of the microcrystalline Si film according to Example 5 are shown in Table 12 and Table 13 below.
この結果から、ガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極124を用いた実施例5では、ガス供給用ノズル144aから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合(実施例2)に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域1a内において原料ガスが均一に分解されたと考えられる。
From this result, the
また、上部電極3(ガラス基板)を揺動させながら微結晶系Si膜を形成した実施例2と比較例5とを比較した場合、ガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極124を用いた実施例5は、ガス供給用ノズル24aの先端部が、平坦な形状になるように形成された下部電極4を用いた実施例2よりも、成膜速度(厚みの平均値)が大きくなることが判明した。具体的には、上記表12に示すように、実施例5による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みの平均値は、689.6nmであった。また、上記表13に示すように、実施例5による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みの平均値は、703.6nmであった。その一方、上記表4に示したように、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みの平均値は、683.3nmであった。また、上記表5に示したように、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みの平均値は、701.9nmであった。
Further, when comparing Example 2 and Comparative Example 5 in which the microcrystalline Si film was formed while swinging the upper electrode 3 (glass substrate), the tip on the
この結果から、ガス供給用ノズル144aの内側面144b側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極124を用いた実施例5では、ガス供給用ノズル144aから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域1aにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができたと考えられる。このため、実施例5では、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大したので、成膜速度を大きくすることができたと考えられる。
From this result, the
なお、上記表12に示すように、実施例5による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:701nm、B1:698nm、C1:687nm、D1:686nm、E1:671nm、F1:697nm、G1:678nm、H1:698nmおよびI1:690nmであった。また、実施例5による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.8、B1:5.4、C1:4.8、D1:5.7、E1:6.1、F1:6.1、G1:6.7、H1:5.9およびI1:6.3であった。また、実施例5による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、5.9であった。 As shown in Table 12, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 5 are A1: 701 nm, B1: 698 nm, C1: 687 nm, and D1. : 686 nm, E1: 671 nm, F1: 697 nm, G1: 678 nm, H1: 698 nm and I1: 690 nm. In addition, the Raman spectral intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 5 are A1: 5.8, B1: 5.4, C1: 4.8, D1: 5.7, E1: 6.1, F1: 6.1, G1: 6.7, H1: 5.9 and I1: 6.3. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 5 was 5.9.
また、上記表13に示すように、実施例5による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:711nm、B2:699nm、C2:712nm、D2:701nm、E2:681nm、F2:703nm、G2:709nm、H2:705nmおよびI2:711nmであった。また、実施例5による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.9、B2:5.5、C2:5.1、D2:5.6、E2:6.0、F2:5.9、G2:6.8、H2:6.1およびI2:6.5であった。また、実施例5による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、5.9であった。 As shown in Table 13, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 5 are A2: 711 nm, B2: 699 nm, C2: 712 nm, D2 respectively. : 701 nm, E2: 681 nm, F2: 703 nm, G2: 709 nm, H2: 705 nm and I2: 711 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 5 are A2: 5.9, B2: 5.5, C2: 5.1, respectively. D2: 5.6, E2: 6.0, F2: 5.9, G2: 6.8, H2: 6.1 and I2: 6.5. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 5 was 5.9.
(第5実施形態)
図13は、本発明の第5実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。図13を参照して、この第5実施形態では、上記第1〜第4実施形態と異なり、下部電極154を構成するガス供給用プレート174のガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cが形成されている。また、ガス供給用ノズル174aが、下部電極154を構成するガス排出用プレート164のガス排出用開口部164aの内側に配置されている。なお、下部電極154は、本発明の「第2電極」の一例である。また、ガス排出用プレート164は、本発明の「第1プレート」の一例であり、ガス供給用プレート174は、本発明の「第2プレート」の一例である。また、ガス排出用開口部164aは、本発明の「第1ノズル」の一例であり、ガス供給用ノズル174aは、本発明の「第2ノズル」の一例である。
(Fifth embodiment)
FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the gas supply nozzle and the gas discharge opening of the lower electrode of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 13, in the fifth embodiment, unlike the first to fourth embodiments, the
なお、第5実施形態の下部電極154のその他の構成は、上記第1実施形態の下部電極4と同様である。また、第5実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極154以外の構成は、図1に示した第1実施形態によるプラズマ処理装置1と同様である。
In addition, the other structure of the
第5実施形態では、上記のように、ガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cを形成することによって、内側面174bに螺旋状の溝部174cが形成されたガス供給用ノズル174aから供給される原料ガスは、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域1a内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域1a内において、ガス供給用ノズル174aから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、ガス供給用ノズル174aから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域1aにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
In the fifth embodiment, as described above, the gas supply nozzle in which the
なお、第5実施形態のその他の効果は、上記第1実施形態と同様である。 The remaining effects of the fifth embodiment are similar to those of the aforementioned first embodiment.
次に、上記第5実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例1、2および比較例1の確認実験と同様、実際に微結晶系Si膜を形成するとともに、その微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。 Next, an experiment conducted for confirming the effects relating to the film thickness and film quality variations of the fifth embodiment will be described. In this confirmation experiment, as in the confirmation experiments in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above, a microcrystalline Si film was actually formed, and the thickness of the microcrystalline Si film and the Raman spectrum intensity ratio ( Each variation in film quality was measured.
(実施例6)
この実施例6による微結晶系Si膜を形成する際には、図1に示したプラズマ処理装置1において、下部電極4に代えて、図13に示した下部電極154と同様の下部電極154を用いた。すなわち、実施例6による微結晶系Si膜の形成には、ガス供給用ノズル174aが、複数のガス排出用開口部164aの各々の内側に配置され、かつ、ガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cが形成された下部電極154を用いた。なお、実施例6による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極154のその他の構造は、実施例1による微結晶系Si膜を形成する際に用いた下部電極4と同じ構造になるように作製した。
(Example 6)
When the microcrystalline Si film according to the sixth embodiment is formed, the
そして、基板10として、100mm角および500mm角の2種類のガラス基板を準備するとともに、2種類のガラス基板の各々の表面上に、上記した表1に示す形成条件で微結晶系Si膜を形成した。
Then, two types of glass substrates of 100 mm square and 500 mm square are prepared as the
なお、実施例6による微結晶系Si膜を形成する際には、上部電極3(基板10)を下部電極154の表面に対して平行な方向(A方向)(図1参照)に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を100mmに設定するとともに、揺動速度を5mm/secに設定した。 When the microcrystalline Si film according to Example 6 is formed, the upper electrode 3 (substrate 10) is swung in a direction parallel to the surface of the lower electrode 154 (direction A) (see FIG. 1). The film formation was performed. At this time, the rocking width was set to 100 mm and the rocking speed was set to 5 mm / sec.
次に、上記したように形成した実施例6による微結晶系Si膜について、微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比(膜質)の各々のばらつきを測定した。なお、100mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図8に示したA1〜I1である。また、500mm角のガラス基板上に形成された微結晶系Si膜の測定ポイントは、上記した実施例1、2および比較例1と同様、図9に示したA2〜I2である。実施例6による微結晶系Si膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表14および表15に示す。 Next, with respect to the microcrystalline Si film according to Example 6 formed as described above, variations in the thickness of the microcrystalline Si film and the Raman spectrum intensity ratio (film quality) were measured. The measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 100 mm square glass substrate are A1 to I1 shown in FIG. 8 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. Further, the measurement points of the microcrystalline Si film formed on the 500 mm square glass substrate are A2 to I2 shown in FIG. 9 as in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 described above. The thickness and Raman spectrum intensity ratio of the microcrystalline Si film according to Example 6 are shown in Table 14 and Table 15 below.
この結果から、ガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cが形成された下部電極154を用いた実施例6では、ガス供給用ノズル174aから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合(実施例2)に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域1a内において原料ガスが均一に分解されたと考えられる。
From this result, in Example 6 using the
また、上部電極3(ガラス基板)を揺動させながら微結晶系Si膜を形成した実施例2と比較例6とを比較した場合、ガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cが形成された下部電極154を用いた実施例6は、ガス供給用ノズル24aの内側面に、螺旋状の溝部が形成されていない下部電極4を用いた実施例2よりも、成膜速度(厚みの平均値)が大きくなることが判明した。具体的には、上記表14に示すように、実施例6による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みの平均値は、693.2nmであった。また、上記表15に示すように、実施例6による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みの平均値は、704.6nmであった。その一方、上記表4に示したように、実施例2による微結晶系Si膜(100mm角)において、図8に示した9つのポイント(A1〜I1)における厚みの平均値は、683.3nmであった。また、上記表5に示したように、実施例2による微結晶系Si膜(500mm角)において、図9に示した9つのポイント(A2〜I2)における厚みの平均値は、701.9nmであった。
Further, when Example 2 in which a microcrystalline Si film was formed while swinging the upper electrode 3 (glass substrate) was compared with Comparative Example 6, a spiral groove portion was formed on the
この結果から、ガス供給用ノズル174aの内側面174bに、螺旋状の溝部174cが形成された下部電極154を用いた実施例6では、ガス供給用ノズル174aから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合(実施例2)に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域1aにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができたと考えられる。このため、実施例6では、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大したので、成膜速度を大きくすることができたと考えられる。
From this result, in Example 6 using the
なお、上記表14に示すように、実施例6による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A1:695nm、B1:692nm、C1:705nm、D1:697nm、E1:674nm、F1:706nm、G1:685nm、H1:689nmおよびI1:696nmであった。また、実施例6による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A1:5.7、B1:5.4、C1:4.7、D1:5.5、E1:6.2、F1:5.9、G1:6.8、H1:5.8およびI1:6.2であった。また、実施例6による微結晶系Si膜(100mm角)のA1〜I1の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、5.7であった。 As shown in Table 14, the thicknesses of the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 6 are respectively A1: 695 nm, B1: 692 nm, C1: 705 nm, and D1. : 697 nm, E1: 674 nm, F1: 706 nm, G1: 685 nm, H1: 689 nm and I1: 696 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 6 are A1: 5.7, B1: 5.4, C1: 4.7, respectively. D1: 5.5, E1: 6.2, F1: 5.9, G1: 6.8, H1: 5.8 and I1: 6.2. The average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A1 to I1 of the microcrystalline Si film (100 mm square) according to Example 6 was 5.7.
また、上記表15に示すように、実施例6による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントの厚みは、それぞれ、A2:712nm、B2:705nm、C2:708nm、D2:703nm、E2:680nm、F2:705nm、G2:710nm、H2:706nmおよびI2:712nmであった。また、実施例6による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、A2:5.6、B2:5.5、C2:5.1、D2:5.6、E2:6.3、F2:6.1、G2:6.9、H2:5.9およびI2:6.1であった。また、実施例6による微結晶系Si膜(500mm角)のA2〜I2の9つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、5.7であった。 As shown in Table 15, the thicknesses of the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 6 are A2: 712 nm, B2: 705 nm, C2: 708 nm, and D2, respectively. : 703 nm, E2: 680 nm, F2: 705 nm, G2: 710 nm, H2: 706 nm and I2: 712 nm. In addition, the Raman spectrum intensity ratios of nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 6 are A2: 5.6, B2: 5.5, C2: 5.1, respectively. D2: 5.6, E2: 6.3, F2: 6.1, G2: 6.9, H2: 5.9 and I2: 6.1. Further, the average value of the Raman spectrum intensity ratios at the nine points A2 to I2 of the microcrystalline Si film (500 mm square) according to Example 6 was 5.7.
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。 The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and further includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims for patent.
たとえば、上記第1〜第5実施形態では、本発明の第1ノズルをガスの排出用ノズルとして用いるとともに、本発明の第2ノズルをガスの供給用ノズルとして用いたが、本発明はこれに限らず、第1ノズルをガスの供給用ノズルとして用いるとともに、第2ノズルをガスの排出用ノズルとして用いてもよい。 For example, in the first to fifth embodiments, the first nozzle of the present invention is used as a gas discharge nozzle and the second nozzle of the present invention is used as a gas supply nozzle. The first nozzle may be used as a gas supply nozzle, and the second nozzle may be used as a gas discharge nozzle.
また、上記第1〜第5実施形態では、ガス供給用ノズルの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレートの上面の位置とが一致するように構成したが、本発明はこれに限らず、ガス排出用プレートの上面からガス供給用ノズルの先端部を突出させてもよい。たとえば、図14に示すように、図3に示した第1実施形態の構成において、ガス排出用プレート14の上面からガス供給用ノズル24cの先端部を突出させてもよい。このように構成すれば、ガス供給用ノズル24cの突出した先端部近傍にプラズマを集中して発生させることができるので、プラズマ密度を高くすることができる。これにより、原料ガスを高密度のプラズマにより効率的に分解することができるので、より多くの成膜種を生成することができる。その結果、成膜速度をより大きくすることができる。
Moreover, in the said 1st-5th embodiment, although comprised so that the position of the upper surface of the front-end | tip part of the nozzle for gas supply might correspond with the position of the upper surface of a gas discharge plate, this invention is not limited to this. The tip of the gas supply nozzle may protrude from the upper surface of the gas discharge plate. For example, as shown in FIG. 14, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 3, the tip of the
2 真空チャンバ(プラズマ処理室)
3 上部電極(第1電極)
4、44、84、124、154 下部電極(第2電極)
14、54、94、134、164 ガス排出用プレート(第1プレート)
14a、54a、94a、134a、164a ガス排出用開口部(第1ノズル)
14b、94b 排出ガス流路の主要部(第1ガス流路の主要部)
24、104、144、174 ガス供給用プレート(第2プレート)
24a、64a、104a、144a、174a ガス供給用ノズル(第2ノズル)
24b、104b 供給ガス流路の主要部(第2ガス流路の主要部)
34、114 下側プレート(第3プレート)
121、122 中間プレート
121a、122a 開口部
144b、174b 内側面
174c 溝部
2 Vacuum chamber (plasma processing room)
3 Upper electrode (first electrode)
4, 44, 84, 124, 154 Lower electrode (second electrode)
14, 54, 94, 134, 164 Gas discharge plate (first plate)
14a, 54a, 94a, 134a, 164a Gas discharge opening (first nozzle)
14b, 94b Main part of exhaust gas flow path (main part of first gas flow path)
24, 104, 144, 174 Gas supply plate (second plate)
24a, 64a, 104a, 144a, 174a Gas supply nozzle (second nozzle)
24b, 104b Main part of supply gas flow path (main part of second gas flow path)
34, 114 Lower plate (third plate)
121, 122
Claims (7)
前記プラズマ処理室内に前記第1電極と対向するように設置され、前記複数の第1ノズルの各々の内側に配置された第2ノズルとを含む
第2電極とを備え、
前記第1ノズルがガスの排出、前記第2ノズルがガスの供給が行う場合、前記第1ノズルは、排出ガス流路となる第1ガス流路の主要部に、前記第2ノズルは、供給ガス流路となる第2ガス流路の主要部に、それぞれ接続され、
前記第1ノズルがガスの供給、前記第2ノズルがガスの排出が行う場合、前記第1ノズルは、供給ガス流路となる第2ガス流路の主要部に、前記第2ノズルは、排出ガス流路となる第1ガス流路の主要部に、それぞれ接続されており、
前記第1ガス流路の主要部および前記第2ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、対応する前記第1ノズルおよび前記第2ノズルの少なくとも一方の断面積よりも大きく、
前記第2電極は、前記複数の第1ノズルを有する第1プレートと、前記第1プレートの一方の表面側に配置され、前記複数の第2ノズルを有する第2プレートと、前記第2プレートの前記第1プレートとは反対の表面側に配置された第3プレートとを含み、
前記第1ガス流路の主要部は、前記第1プレートと前記第2プレートとの間に設けられているとともに、前記第2ガス流路の主要部は、前記第2プレートと前記第3プレートとの間に設けられており、
前記第1ガス流路に配置され、複数の開口部を有する第1の中間プレートと、前記第2ガス流路に配置され、複数の開口部を有する第2の中間プレートとをさらに含み、
前記中間プレートの開口部は、前記第1ノズルおよび前記第2ノズルの少なくとも一方の複数個毎に1つずつ配置されており、
前記第1ガス流路の主要部の断面積は、前記第1中間プレートの開口部の断面積よりも大きい、プラズマ処理装置。 A first electrode installed in the plasma processing chamber and capable of holding a substrate;
Wherein disposed so as to face the first electrode in a plasma processing chamber, and a second electrode including a second nozzle disposed inside each of the previous SL plurality of first nozzles,
When the first nozzle discharges the gas and the second nozzle supplies the gas, the first nozzle supplies the main portion of the first gas flow path serving as an exhaust gas flow path, and the second nozzle supplies Connected to the main part of the second gas flow path, which is the gas flow path,
When the first nozzle supplies gas and the second nozzle discharges gas, the first nozzle discharges to the main part of the second gas flow path that becomes a supply gas flow path, and the second nozzle discharges. It is connected to the main part of the first gas flow path that becomes the gas flow path,
The cross-sectional area of at least one of the main part of the first gas flow path and the main part of the second gas flow path is larger than the cross-sectional area of at least one of the corresponding first nozzle and second nozzle,
The second electrode includes a first plate having the plurality of first nozzles, a second plate having the plurality of second nozzles disposed on one surface side of the first plate, and the second plate. A third plate disposed on the surface side opposite to the first plate,
The main part of the first gas flow path is provided between the first plate and the second plate, and the main part of the second gas flow path is the second plate and the third plate. Between
A first intermediate plate disposed in the first gas flow path and having a plurality of openings; and a second intermediate plate disposed in the second gas flow path and having a plurality of openings;
The opening of the intermediate plate is arranged one by one for each of at least one of the first nozzle and the second nozzle,
The plasma processing apparatus, wherein a cross-sectional area of a main part of the first gas flow path is larger than a cross-sectional area of an opening of the first intermediate plate.
前記第2ノズルによりガスの供給が行われる場合であっては、ガスの供給が行われる前記第2ノズルの内側面に、
螺旋状の溝部が形成されている、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 Wherein it is a case where I Riga scan supply is Ru performed first Nozzle, an inner surface of the first nozzle supplying the gas is carried out,
Said even if the supply of gas is performed by the second nozzle, the inner surface of the front Stories second Nozzle supply gas Ru performed,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a spiral groove is formed.
前記第2ノズルによりガスの供給が行われる場合であっては、ガスの供給が行われる前記第2ノズルの内側面側の先端部は、
丸みを帯びない尖った形状に形成されている、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 Wherein it is a case where I Riga scan supply is Ru performed first Nozzle tip portion of the inner surface side of the first nozzle supplying the gas is carried out,
Said even if the supply of gas is performed by the second nozzle, the tip portion of the inner surface side of the front Stories second Nozzle supply gas Ru performed,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is formed in a sharp shape that is not rounded.
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