專利名稱：等離子體處理裝置以及等離子體cvd成膜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及等離子體處理裝置以及等離子體化學氣相沉積(CVD)成膜方法。本申請基于2009年1月9日申請的特愿2009-0040M號主張優(yōu)先權(quán)，在此援用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
一直以來，已知一種使用等離子體來分解原料氣體，例如在基板的被成膜面上形成薄膜的等離子體處理裝置。在這種等離子體處理裝置中，例如通過具有多個噴出口的簇射極板，將腔室內(nèi)的空間分為配置基板的成膜空間(反應室)與導入原料氣體的氣體導入空間。另外，在腔室上連接有高頻電源，簇射極板作為陰極電極來發(fā)揮作用。被導入到氣體導入空間的氣體從簇射極板的各噴出口均勻地噴出到成膜空間。此時，在成膜空間內(nèi)產(chǎn)生原料氣體的等離子體，通過等離子體而被分解的原料氣體到達基板的被成膜面，在基板上形成所希望的膜。關(guān)于這種氣體導入空間，公開了一種在簇射極板與氣體導入口之間設(shè)置氣體分散板，在氣體分散板與簇射極板之間形成氣體分散空間的技術(shù)。在這種技術(shù)中，嘗試通過形成氣體分散空間，從而從整個簇射極板更加均勻地噴出原料氣體(例如，參考專利文獻1)。專利文獻1 日本特開2002-280377號公報那么，當由上述的等離子體處理裝置所處理的基板為液晶顯示器(IXD，Liquid Crystal Display)用基板時，能夠?qū)怏w導入空間與成膜空間之間的壓力差設(shè)定得較大。 因此，能夠從整個簇射極板均勻地噴出原料氣體。與此相對，當由上述的等離子體處理裝置所處理的基板為例如太陽能電池用基板時，與對LCD用基板進行處理時相比，氣體導入空間與成膜空間之間的壓力差較小。因此， 難以從整個簇射極板均勻地噴出原料氣體。S卩，當在太陽能電池用基板上形成微晶硅(μ C-Si)層時，從生產(chǎn)率的觀點來看需要使成膜速度高速化。這樣，為了使成膜速度高速化，將相互對置的電極間的距離縮小(窄間隙)以執(zhí)行高壓枯竭法是較為有效的。當使用高壓枯竭法在太陽能電池用基板上進行成膜時，與在LCD用基板上形成膜時相比，成膜空間內(nèi)的壓力變得更高。然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，氣體分散板只是向整個簇射極板均勻地噴出原料氣體，而難以使用該氣體分散板把氣體導入空間的壓力與成膜空間的壓力之間的壓力差擴大。因此，當使用基于窄間隙的高壓枯竭法來進行基板的處理時，存在難以在基板上均勻地形成膜的問題。另外，也可以考慮將在簇射極板上形成的噴出口的孔徑設(shè)定得較小，以使氣體導入空間的壓力與成膜空間的壓力之間的壓力差擴大。然而，在這種情況下，加工具有小孔徑的噴出口較為困難，存在制造成本增加的問題。
進而，也可以考慮使簇射極板的噴出口的數(shù)量減少，以使氣體導入空間的壓力與成膜空間的壓力之間的壓力差擴大。然而，在這種情況下，彼此相鄰的噴出口之間的間隔擴大，存在難以向整個基板均勻地提供原料氣體的問題。另外，還可以考慮增加氣體導入口的數(shù)量，以向整個簇射極板均勻地提供原料氣體。然而，在這種情況下，用于加工陰極電極的工序數(shù)量增加，生產(chǎn)率會下降。另外，存在隨著氣體導入口的數(shù)量的增加，陰極電極的機械強度降低的問題。再者，存在向各氣體導入口均勻地提供原料氣體的氣體提供系統(tǒng)的數(shù)量增加，從而生產(chǎn)成本增加的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種在使用基于窄間隙的高壓枯竭法來進行基板的處理時，能夠抑制制造成本的增加，能夠容易且高效地在基板上均勻地形成膜，并能夠充分確保電極強度的等離子體處理裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明的第一方式的等離子體處理裝置包括處理室，由腔室、具有氣體導入口的電極法蘭、和由所述腔室與所述電極法蘭夾著的絕緣法蘭形成，并具有反應室；支撐部，被收容在所述反應室內(nèi)，載置有具有處理面的基板，并控制所述基板的溫度；簇射極板，被收容在所述反應室內(nèi)，以與所述處理面對置的方式配置，并向所述基板提供工藝氣體；壓力調(diào)整板，將設(shè)置在所述電極法蘭與所述簇射極板之間的空間分為在所述氣體導入口側(cè)形成的第一空間與在所述簇射極板側(cè)形成的第二空間；以及電壓施加部， 在所述簇射極板與所述支撐部之間施加電壓，生成所述工藝氣體的等離子體，所述基板與所述簇射極板之間的距離為3mm以上且IOmm以下。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒃跉怏w導入口側(cè)形成的第一空間的壓力與在簇射極板側(cè)形成的第二空間的壓力之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，即使簇射極板兩側(cè)的空間的壓力差、即第二空間的壓力與反應室的壓力之間的壓力差較小，結(jié)果也能夠?qū)⒌谝豢臻g與反應室之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，能夠向反應室內(nèi)均勻地提供工藝氣體，能夠抑制制造成本的增加，并能夠容易且高效地在基板上均勻地形成膜。另外，由于無需設(shè)置多個氣體導入口，因此在能夠充分確保電極法蘭的強度的同時，還能夠提高生產(chǎn)率，并能夠抑制制造成本。在本發(fā)明的第一方式的等離子體處理裝置中，優(yōu)選在用A表示所述簇射極板的傳導率，用B表示所述壓力調(diào)整板的傳導率時，所述簇射極板和所述壓力調(diào)整板被形成為滿足OK (B/A) < 0. 2。這里，傳導率是指工藝氣體在通過在各板上形成的氣體噴出口時所產(chǎn)生的流路阻力。即，根據(jù)傳導率的大小來確定壓力調(diào)整板兩側(cè)的空間的壓力差、以及簇射極板兩側(cè)的空間的壓力差。因此，即使第二空間的壓力與反應室的壓力之間的壓力差較小，也能夠確實地將第一空間的壓力與第二空間的壓力之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，能夠進一步確實地從簇射極板向反應室內(nèi)均勻地提供工藝氣體。因此，能夠更加確實地在基板的處理面上形成質(zhì)量穩(wěn)定的膜。為了解決上述課題，本發(fā)明的第二方式的等離子體CVD成膜方法為，準備壓力調(diào)整板和簇射極板，將基板與所述簇射極板之間的距離設(shè)定為3mm以上且IOmm以下，使工藝氣體在通過所述壓力調(diào)整板之后再通過所述簇射極板，向所述基板與所述簇射極板之間的空間提供所述工藝氣體，使所述基板與所述簇射極板之間產(chǎn)生等離子體，在所述基板上形成膜。在這種方法中，能夠抑制制造成本的增加，并能夠容易且高效地在基板上均勻地形成膜。在本發(fā)明的第二方式的等離子體CVD成膜方法中，優(yōu)選所述壓力調(diào)整板的上游與下游之間的壓力差大于所述簇射極板的上游與下游之間的壓力差。在這種方法中，即使簇射極板的上游與下游之間的壓力差較小，而由于壓力調(diào)整板的上游與下游之間的壓力差較大，因此也能夠確實地從簇射極板向反應室內(nèi)均勻地提供工藝氣體。在本發(fā)明的第二方式的等離子體CVD成膜方法中，優(yōu)選所述工藝氣體包含硅化合物與氫，使被提供到所述基板上的所述氫的量多于被提供到所述基板上的所述硅化合物的量來提供所述工藝氣體，從而在所述基板上形成包含微晶硅的膜。在這種方法中，能夠適宜地形成包含微晶硅的膜。在本發(fā)明的第二方式的等離子體CVD成膜方法中，優(yōu)選通過對所述簇射極板施加 27. 12MHz的高頻電壓，從而產(chǎn)生所述等離子體。在這種方法中，能夠在基板上形成質(zhì)量穩(wěn)定的膜。根據(jù)本發(fā)明，在使用基于窄間隙的高壓枯竭法來進行基板的處理時，能夠?qū)⒃跉怏w導入口側(cè)形成的第一空間的壓力與在簇射極板側(cè)形成的第二空間的壓力之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，即使在簇射極板的兩側(cè)，第二空間的壓力與反應室的壓力之間的壓力差較小，也能夠?qū)⒌谝豢臻g與反應室之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，能夠向反應室內(nèi)均勻地提供工藝氣體，能夠抑制制造成本的增加，并能夠容易且高效地在基板上均勻地形成膜。另外，由于無需設(shè)置多個氣體導入口，因此在能夠充分確保電極法蘭的強度的同時，還能夠提高生產(chǎn)率，并能夠抑制制造成本。


圖1是示出本發(fā)明的實施方式中的等離子體處理裝置的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式中的等離子體處理裝置中的作用的圖。圖3是示出本發(fā)明的實施方式中的簇射極板和壓力板的氣體噴出口的孔尺寸的表。圖4是示出本發(fā)明的實施例中的等離子體處理裝置的運轉(zhuǎn)條件的表。圖5是示出本發(fā)明的實施例中的第一空間、第二空間、以及成膜空間的壓力的表。圖6是使用本發(fā)明的實施例的等離子體處理裝置所得到的膜厚分布與使用現(xiàn)有的等離子體處理裝置所得到的膜厚分布的比較表。
具體實施例方式下面，基于附圖對本發(fā)明所涉及的等離子體處理裝置的實施方式進行說明。另外，在以下說明所使用的各附圖中，為了將各結(jié)構(gòu)要素設(shè)為可在附圖上識別的程度的大小，適當使各結(jié)構(gòu)要素的尺寸和比率與實際有所不同。另外，在本實施方式中，對使用等離子體CVD法的成膜裝置進行說明。圖1是示出本實施方式中的等離子體處理裝置1的結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。如圖1所示，等離子體處理裝置1包括處理室101，該處理室101具有作為反應室的成膜空間加。處理室101包括真空腔室2、電極法蘭4、以及絕緣法蘭81。絕緣法蘭81 被夾在真空腔室2和電極法蘭4之間。在真空腔室2的底部11形成有開口部。在該開口部插通有支柱25，支柱25配置在真空腔室2的下部。在支柱25的前端(真空腔室2內(nèi))連接有板狀的加熱器15 (支撐部、第二電極部)。另外，在真空腔室2上連接有排氣管27。在排氣管27的前端設(shè)置有真空泵觀。真空泵觀進行減壓以使真空腔室2內(nèi)變?yōu)檎婵諣顟B(tài)。另外，支柱25與設(shè)置在真空腔室2外部的升降機構(gòu)(未圖示)連接，在基板10的垂直方向上能夠上下移動。也就是，連接于支柱25前端的加熱器15被構(gòu)成為能夠沿上下方向升降。另外，在真空腔室2的外部設(shè)置有波紋管(《α— * )(未圖示)以覆蓋支柱25 的外周。電極法蘭4具有上壁41與周壁43。電極法蘭4被配置為其開口部在基板10的垂直方向上位于下方。另外，在電極法蘭4的開口部安裝有簇射極板5(第一電極部)。據(jù)此，在電極法蘭4與簇射極板5之間形成有空間Μ。另外，電極法蘭4具有與簇射極板5對置的上壁41。在上壁41上設(shè)置有氣體導入 Π 42。另外，在工藝氣體提供部21與氣體導入口 42之間設(shè)置有氣體導入管7，該工藝氣體提供部21被設(shè)置于處理室101的外部。氣體導入管7的一端與氣體導入口 42連接，另一端與工藝氣體提供部21連接。通過氣體導入管7，從工藝氣體提供部21向空間M提供工藝氣體。即，空間M作為導入工藝氣體的氣體導入空間來發(fā)揮作用。電極法蘭4與簇射極板5分別由導電材料構(gòu)成，電極法蘭4與設(shè)置在處理室101 外部的RF電源9 (高頻電源、電壓施加部)電連接。即，電極法蘭4和簇射極板5被構(gòu)成為陰極電極71。在簇射極板5上形成有多個氣體噴出口 6(第二氣體噴出口)。被導入到空間M內(nèi)的工藝氣體從氣體噴出口 6噴出到真空腔室2內(nèi)的成膜空間加。這里，在電極法蘭4的周壁43上，在上壁41與簇射極板5之間設(shè)置有壓力調(diào)整板 51。通過該壓力調(diào)整板51，將空間M分為在氣體導入口 42側(cè)形成的第一空間2 與在簇射極板5側(cè)形成的第二空間Mb。壓力調(diào)整板51與電極法蘭4同樣以導電材料形成為板狀。在壓力調(diào)整板51上形成有多個氣體噴出口 61 (第一氣體噴出口)。S卩，從工藝氣體提供部21通過氣體導入管7和氣體導入口 42而導入到第一空間 24a的工藝氣體，通過壓力調(diào)整板51的氣體噴出口 61噴出到第二空間Mb。然后，第二空間Mb內(nèi)的工藝氣體通過簇射極板5的氣體噴出口 6噴出到真空腔室2內(nèi)。由此，第一空間2 為壓力調(diào)整板51的上游側(cè)的空間，第二空間24b為壓力調(diào)整板51的下游側(cè)的空間。另外，第二空間24b為簇射極板5的上游側(cè)的空間，真空腔室2內(nèi)為簇射極板5的下游側(cè)的空間。另外，由于在第一空間2 與第二空間24b之間設(shè)置有壓力調(diào)整板51，在第二空間 24b與真空腔室2內(nèi)的成膜空間加之間設(shè)置有簇射極板5，因此第二空間24b的壓力低于第一空間Ma的壓力，成膜空間加的壓力Pe低于第二空間Mb的壓力。即，從上游側(cè)向下游側(cè)，壓力逐漸降低。這里，在用A表示使第二空間24b與成膜空間加之間產(chǎn)生壓力差的簇射極板5的傳導率，用B表示使第一空間2 與第二空間24b之間產(chǎn)生壓力差的壓力調(diào)整板51的傳導率時，本實施方式的簇射極板5和壓力調(diào)整板51被形成為滿足0. 05 ( (B/A)≤ 0. 2. . . (1)更具體而言，壓力調(diào)整板51和簇射極板5的各自的傳導率能夠根據(jù)形成的氣體噴出口 6、61的個數(shù)，氣體噴出口 6、61的孔徑，氣體噴出口 6、61的孔深，也就是各板5、51的
厚度來確定。而且，已知一般通過將流量Q除以壓力差ΔΡ，能夠求出傳導率C。這里，壓力差 Δ P是指兩個空間的壓力差。因此，在用Pl表示第一空間2 的壓力，用P2表示第二空間24b的壓力，用Pe表示成膜空間加的壓力時，下述等式成立Q = B(P1-P2) = A(P2-Pe)此外，由于流量Q固定，因此根據(jù)第一空間Ma、第二空間Mb、以及成膜空間加的壓力，能夠求出上述傳導率A、B。進而，由于簇射極板5和壓力調(diào)整板51被形成為滿足式(1)，因此壓力調(diào)整板51 的傳導率B為簇射極板5的傳導率A的5%以上且20%以下。由此，例如，在壓力調(diào)整板51上形成的氣體噴出口 61的個數(shù)被設(shè)定為少于在簇射極板5上形成的氣體噴出口 6的個數(shù)(后述詳細內(nèi)容)。通過如此來形成簇射極板5和壓力調(diào)整板51，從而能夠?qū)⒌谝豢臻gMa的壓力 Pl與第二空間Mb的壓力P2之間的壓力差擴大。例如，在將第一空間Ma的壓力設(shè)定為 1680 (Pa)時，能夠?qū)⒌诙臻g24b的壓力設(shè)定為812 (Pa)左右。因此，即使第二空間24b與成膜空間加的壓力Pe之間的壓力差較小，結(jié)果也能夠?qū)⒌谝豢臻gMa的壓力Pl與成膜空間加的壓力Pe之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，能夠向成膜空間加均勻地提供工藝氣體。接著，對傳導率B小于傳導率A的5%的情況(0. 05 > (B/A))進行說明。例如，在壓力調(diào)整板51的氣體噴出口 61的直徑被設(shè)定為0. 5mm時，為了得到具有0. 05 > (B/A)這種條件的傳導率則需要顯著減少氣體噴出口 61的個數(shù)。因此，在各個氣體噴出口 61流動的工藝氣體的流速會顯著增大，結(jié)果是難以依靠被如此形成的氣體噴出口 61來均勻地提供工藝氣體。接著，對傳導率B大于傳導率A的20%的情況((B/A) > 0. 2)進行說明。為了得到具有這種條件的傳導率則需要使氣體噴出口 61的個數(shù)增加。在這種情況下，壓力調(diào)整板 51的壓力調(diào)整效果將會減小，結(jié)果是第一空間2 與第二空間24b之間的壓力差縮小，難以均勻地提供工藝氣體?；谏鲜隼碛桑诒緦嵤┓绞街?，壓力調(diào)整板51的傳導率B被設(shè)定為簇射極板5 的傳導率A的5%以上且20%以下。另外，在真空腔室2的成膜空間加上連接有與氣體導入管7不同的氣體導入管8。在氣體導入管8上設(shè)置有氟氣提供部22與自由基源23。自由基源23對從氟氣提供部22提供的氟氣進行分解。氣體導入管8把分解氟氣而得到的氟自由基提供給真空腔室2內(nèi)的成膜空間加。加熱器15是表面平坦地形成的板狀的部件。在加熱器15的上表面載置有基板 10。加熱器15作為接地電極也就是作為陽極電極72來發(fā)揮作用。因此，加熱器15由具有導電性的例如鋁合金形成。當基板10被配置在加熱器15上時，基板10與簇射極板5位于相互接近并平行的位置。更具體而言，基板10的處理面IOa與簇射極板5之間的距離(間隙)Gl被設(shè)定為3mm以上且IOmm以下的窄間隙。此外，在距離Gl小于3mm的情況下，當在簇射極板5上形成的氣體噴出口 6的最小(臨界)孔徑被設(shè)定為0. 3mm時，在基板10的處理面IOa上形成的膜的質(zhì)量有可能受到簇射極板5的氣體噴出口 6的孔徑的影響。另外，在距離Gl大于IOmm的情況下，有可能在成膜時產(chǎn)生粉末。在基板10被配置在加熱器15上的狀態(tài)下，當從氣體噴出口 6噴出工藝氣體時，工藝氣體被提供給基板10的處理面IOa上方的空間。另外，在加熱器15的內(nèi)部設(shè)置有加熱器線16。通過加熱器線16，將加熱器15的溫度調(diào)整為規(guī)定的溫度。加熱器線16由從加熱器15的垂直方向來看的加熱器15的大致中央部的背面17突出。加熱器線16插通到貫通孔18和支柱25的內(nèi)部，并向真空腔室2 的外部導出，該貫通孔18在加熱器15的大致中央部形成。而且，加熱器線16在真空腔室2的外部與電源(未圖示)連接，并調(diào)節(jié)加熱器15 的溫度。進而，在加熱器15的外周緣以大致相等的間隔配設(shè)有多條地線30，用以連接加熱器15與真空腔室2之間。地線30例如由鎳系合金或鋁合金等構(gòu)成。接著，根據(jù)圖2，對使用等離子體處理裝置1在基板10的處理面IOa上形成膜時的作用進行說明。首先，使用真空泵觀來對真空腔室2內(nèi)進行減壓。在真空腔室2內(nèi)維持真空的狀態(tài)下，基板10被搬入到真空腔室2內(nèi)的成膜空間加，載置在加熱器15上。這里，在載置基板10之前，加熱器15位于真空腔室2內(nèi)的下方。也就是，在搬入基板10之前，由于加熱器15與簇射極板5之間的間隔變寬，因此能夠使用機械臂(未圖示)， 容易地將基板10載置在加熱器15上?；?0載置在加熱器15上之后，啟動升降機構(gòu)(未圖示)，支柱25被向上方推出，載置在加熱器15上的基板10也向上方移動。據(jù)此，簇射極板5與基板10之間的間隔按照所希望的被確定成，為了適當?shù)剡M行成膜而所需的間隔，并維持該間隔。這里，簇射極板5與基板10之間的間隔保持為適于在基板10上形成膜的距離。具體而言，基板10的處理面IOa與簇射極板5之間的距離Gl被設(shè)定為3mm以上且IOmm以下的窄間隙。
之后，從工藝氣體提供部21經(jīng)由氣體導入管7和氣體導入口 42，向第一空間2 導入工藝氣體。工藝氣體充滿第一空間Ma，并且工藝氣體通過壓力調(diào)整板51的氣體噴出口 61，被提供給第二空間Mb。此時，第二空間24b的壓力P2與第一空間2 的壓力Pl相比，因壓力調(diào)整板51 的傳導率B而減少。接著，工藝氣體充滿第二空間Mb，并且工藝氣體經(jīng)過簇射極板5的氣體噴出口 6， 被提供給真空腔室2內(nèi)的成膜空間加。此時，成膜空間加的壓力Pe因簇射極板5的傳導率A而減少。如上所述，壓力調(diào)整板51的傳導率B和簇射極板5的傳導率A被設(shè)定為滿足式 (1)。因此，第一空間2 的壓力Pl與第二空間24b的壓力P2之差變得較大，真空腔室2內(nèi)的成膜空間加的壓力Pe與第二空間Mb的壓力P2之差變得較小。所以，由于壓力Pl與壓力P2的壓力差這樣大，因此通過壓力調(diào)整板51而被提供給第二空間24b的工藝氣體整體上均勻地噴出。另一方面，在成膜空間加與第二空間24b中，壓力P2與壓力Pe的壓力差較小，但由于從壓力調(diào)整板51均勻地提供工藝氣體，因此能夠從簇射極板5向成膜空間加均勻地提供工藝氣體。接著，啟動RF電源9來對電極法蘭4施加高頻電壓。此時，電極法蘭4通過絕緣法蘭81與真空腔室2電絕緣。另外，真空腔室2接地。在這種結(jié)構(gòu)中，在簇射極板5與加熱器15之間被施加高頻電壓而產(chǎn)生放電，在設(shè)置于電極法蘭4的簇射極板5與基板10的處理面IOa之間，產(chǎn)生等離子體。在如此產(chǎn)生的等離子體內(nèi)，工藝氣體被分解，得到等離子體狀態(tài)的工藝氣體，在基板10的處理面IOa產(chǎn)生氣相沉積反應，在處理面IOa上形成薄膜。此外，由于高頻電壓通過電極法蘭4的外表面?zhèn)鬟_到簇射極板5，因此不會對壓力調(diào)整板51施加高頻電壓。另外，當反復進行幾次如上所述的成膜工序時，由于成膜材料附著于真空腔室2 的內(nèi)壁面33等，因此真空腔室2內(nèi)會定期進行清潔。在清潔工序中，從氟氣提供部22提供的氟氣通過自由基源23被分解，產(chǎn)生氟自由基，氟自由基通過連接于真空腔室2的氣體導入管8，被提供到真空腔室2內(nèi)。通過如此向真空腔室2內(nèi)的成膜空間加提供氟自由基，從而產(chǎn)生化學反應，去除附著于被配置在成膜空間加周圍的部件或附著于真空腔室2的內(nèi)壁面的附著物。實施例接著，根據(jù)圖1、圖3 圖6，具體示出本發(fā)明的實施例來進行說明。此外，本發(fā)明并不限定于以下說明的實施例。圖3是示出簇射極板5的氣體噴出口 6和壓力調(diào)整板51的氣體噴出口 61的孔徑 (mm)、孔深(mm)、以及孔間距(mm)的表。圖4是示出構(gòu)成等離子體處理裝置1的部件的尺寸以及運轉(zhuǎn)條件的表。圖5是示出通過高壓枯竭法在基板10的處理面IOa上形成微晶硅 (Uc-Si)膜時的第一空間Ma、第二空間Mb、以及成膜空間加這三個空間的壓力(Pa)的表。圖6是對根據(jù)實施例的條件而在基板10的處理面IOa上形成的膜厚分布(實施例)與使用現(xiàn)有的等離子體處理裝置而得到的膜厚分布(比較例)，也就是與使用未設(shè)置壓力調(diào)整板51的等離子體處理裝置而在基板10的處理面IOa上形成的膜厚分布進行比較的表。這里，膜厚分布是指在基板10上形成的膜厚的均勻性(thickness uniformity)。如圖3所示，在本實施例的簇射極板5中，氣體噴出口 6的孔徑被設(shè)定為 0. 7士0. 01mm，孔深被設(shè)定為10mm，孔間距被設(shè)定為IOmmX 10mm。在本實施例的壓力調(diào)整板 51中，氣體噴出口 61的孔徑被設(shè)定為0. 5士0. 05mm，孔深被設(shè)定為10mm，孔間距被設(shè)定為 20mmX20mm。據(jù)此，簇射極板5的傳導率A與壓力調(diào)整板51的傳導率B之間的關(guān)系滿足上述式 ⑴。另外，如圖1、圖4所示，電極尺寸的面積、也就是與基板10對置的簇射極板5的區(qū)域的長邊方向的長度Ll被設(shè)定為1，600mm，且短邊方向的長度被設(shè)定為1，300mm。進而，基座尺寸(面積)、也就是在作為陽極電極72的加熱器15上載置基板10的區(qū)域的長邊方向的長度L2被設(shè)定為1，700mm，且短邊方向的長度被設(shè)定為1，400mm。另外，將RF電源9設(shè)定為RF頻率為27. 12MHz, RF功率密度被設(shè)定為1. 2W/cm2。另外，基板10的處理面IOa與簇射極板5之間的距離Gl被設(shè)定為10mm。另外，使成膜空間加的壓力為700Pa，在基板10的處理面IOa上形成μ c-Si膜。此外，作為從工藝氣體提供部21向第一空間2 導入的工藝氣體的種類和流量， 使用1. 5 (slm)的甲硅烷(SiH4)和45 (slm)的氫(H2)。在這種條件下，如圖5所示，第一空間2 的壓力Pl為1680 (Pa)。而且，第二空間 24b的壓力P2為812 (Pa)。進而，成膜空間2a的壓力Pe為700 (Pa)。這里，能夠確認第一空間Ma的壓力Pl與第二空間24b的壓力P2之間的壓力差因壓力調(diào)整板51而擴大。而且，能夠確認與該壓力差相比，第二空間Mb的壓力P2與成膜空間加的壓力Pe之間的壓力差縮小。而且，當在基板10的處理面IOa上形成μ c_Si膜時，如圖6所示，得到本實施例的膜厚分布為9. 5%這一結(jié)果。另一方面，如圖6所示，得到使用現(xiàn)有的等離子體處理裝置而得到的結(jié)果，也就是在未設(shè)置壓力調(diào)整板51并通過高壓枯竭法在基板10的處理面IOa上形成μ c-Si膜時，膜厚分布為45%左右。S卩，如本實施方式所示，能夠確認通過設(shè)置壓力調(diào)整板51能夠提高膜厚分布。此外，理想的是膜厚分布為15%以下。因此，根據(jù)上述的實施方式，使用基于窄間隙的高壓枯竭法來進行基板10的處理時，通過使用壓力調(diào)整板51來將形成在電極法蘭4與簇射極板5之間的空間M分為第一空間2 與第二空間Mb，從而能夠?qū)煽臻gMa、Mb的壓力差設(shè)定得較大。因此，即使在簇射極板5的兩側(cè)形成的第二空間Mb的壓力P2與成膜空間加的壓力Pe之間的壓力差較小，也能夠向成膜空間加均勻地提供工藝氣體。因此，能夠抑制制造成本的增加，并能夠容易且高效地在基板10上均勻地形成膜。另外，由于無需設(shè)置多個氣體導入口 42，因此能夠充分確保包含簇射極板5的陰極電極71 (電極法蘭4)的強度。而且，能夠提高生產(chǎn)率，并能夠抑制制造成本。另外，在用A表示簇射極板5的傳導率，用B表示壓力調(diào)整板51的傳導率時，簇射極板5和壓力調(diào)整板51分別被形成為滿足0. 05 ≤(B/A)≤ 0. 2. · · (2)。因此，即使第二空間Mb的壓力P2與成膜空間加的壓力Pe之間的壓力差較小， 也能夠確實地將第一空間2 與第二空間24b之間的壓力差設(shè)定得較大。因此，能夠更加確實地從簇射極板5均勻地噴出氣體，從而能夠在基板10的處理面IOa上形成質(zhì)量穩(wěn)定的膜。此外，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限定于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)，可以施加各種變更。即，本實施方式所描述的具體的材料或結(jié)構(gòu)等為本發(fā)明的一例，可以進行適當變更。在上述實施方式中，對從工藝氣體提供部21向第一空間2 導入工藝氣體，該工藝氣體經(jīng)由壓力調(diào)整板51被提供給第二空間Mb的結(jié)構(gòu)進行了說明。但是，并不限于這種結(jié)構(gòu)，還可以在第一空間Ma內(nèi)的氣體導入口 42的附近設(shè)置遮蔽板。該遮蔽板使從氣體導入口 42提供的工藝氣體在第一空間Ma內(nèi)均勻地分散。通過設(shè)置該遮蔽板，能夠從簇射極板5向成膜空間加更加均勻地提供工藝氣體。進而，在上述實施例中，對在等離子體處理裝置1中使用SiH4與H2的混合氣體作為工藝氣體，在基板10的處理面IOa上形成μ C-Si膜的情況進行了說明。但是，并不限于該種類的膜，利用等離子體處理裝置1，能夠形成a-Si (非晶硅)、S^2 (氧化膜)、SiN(氮化膜)、以及SiC (碳化膜)。另外，在代替在基板10上形成所希望的膜的成膜處理，而進行蝕刻處理的等離子體處理裝置中，也可以應用上述的等離子體處理裝置1。在這種情況下， 根據(jù)各自的處理條件來適當?shù)刈兏に嚉怏w的種類或流量。在上述的實施例中，對使用甲硅烷(SiH4)與氫(H2)的混合氣體作為工藝氣體的例子進行了詳細說明，但并不僅限定于SiH4，使用硅化合物時也能夠得到本發(fā)明的作用和效^ ο作為硅化合物，除了 SiH4以夕卜，還可以列舉出乙硅烷(Si2H6)等。在上述的實施方式和實施例中，對成膜空間加的壓力Pe為700(Pa)的情況進行了說明，但成膜空間加的壓力Pe可按照工藝條件而適當?shù)卦O(shè)定。例如，成膜空間加的壓力Pe也可以被設(shè)定為700 (Pa)以上或700( )以下的壓力。在這種情況下，例如，通過對從工藝氣體提供部21提供的工藝氣體的流量進行控制，或者通過由在真空泵28與真空腔室2之間所設(shè)置的壓力控制部(未圖示)來適當?shù)乜刂婆艢馑俣?，來設(shè)定成膜空間加的壓力Pe。產(chǎn)業(yè)上的利用可能性如以詳細所述，本發(fā)明對在使用基于窄間隙的高壓枯竭法來進行基板的處理時， 能夠抑制制造成本的增加，能夠容易且高效地在基板上均勻地形成膜，并能夠充分確保電極強度的等離子體處理裝置是有用的。符號說明1...等離子體處理裝置2...真空腔室(腔室)2a...成膜空間(反應室)4...電極法蘭5...簇射極板6...氣體噴出口(第二氣體噴出口)9...RF電源(電壓施加部)10...基板IOa...處理面15...加熱器(支撐部)24...空間Ma...第一空間 24b...第二空間42...氣體導入口 51...壓力調(diào)整板61...氣體噴出口(第一氣體噴出口)71...陰極電極(第一電極部)72...陽極電極(第二電極部)81...絕緣法蘭101...處理室Gl...距離
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，包括處理室，由腔室、具有氣體導入口的電極法蘭、和由所述腔室與所述電極法蘭夾著的絕緣法蘭形成，并具有反應室；支撐部，被收容在所述反應室內(nèi)，載置有具有處理面的基板，并控制所述基板的溫度； 簇射極板，被收容在所述反應室內(nèi)，以與所述處理面對置的方式配置，并向所述基板提供工藝氣體；壓力調(diào)整板，將設(shè)置在所述電極法蘭與所述簇射極板之間的空間分為在所述氣體導入口側(cè)形成的第一空間與在所述簇射極板側(cè)形成的第二空間；以及電壓施加部，在所述簇射極板與所述支撐部之間施加電壓，生成所述工藝氣體的等離子體，所述基板與所述簇射極板之間的距離為3mm以上且IOmm以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在用A表示所述簇射極板的傳導率，用B表示所述壓力調(diào)整板的傳導率時，所述簇射極板和所述壓力調(diào)整板被形成為滿足 0. 05 彡(B/A)彡 0. 2。
3.一種等離子體CVD成膜方法，其特征在于， 準備壓力調(diào)整板與簇射極板，將基板與所述簇射極板之間的距離設(shè)定為3mm以上且IOmm以下， 使工藝氣體在通過所述壓力調(diào)整板之后再通過所述簇射極板，向所述基板與所述簇射極板之間的空間提供所述工藝氣體，使所述基板與所述簇射極板之間產(chǎn)生等離子體，在所述基板上形成膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體CVD成膜方法，其特征在于，所述壓力調(diào)整板的上游與下游之間的壓力差大于所述簇射極板的上游與下游之間的壓力差。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體CVD成膜方法，其特征在于， 所述工藝氣體包含硅化合物與氫，使被提供到所述基板上的所述氫的量多于被提供到所述基板上的所述硅化合物的量來提供所述工藝氣體，從而在所述基板上形成包含微晶硅的膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體CVD成膜方法，其特征在于，通過對所述簇射極板施加27. 12MHz的高頻電壓，從而產(chǎn)生所述等離子體。
全文摘要
該等離子體處理裝置，包括處理室(101)，具有反應室(2a)；支撐部(15)，被收容在所述反應室(2a)內(nèi)，載置有具有處理室(10a)的基板(10)，并控制所述基板(10)的溫度；簇射極板(5)，被收容在所述反應室(2a)內(nèi)，以與所述處理室(10a)對置的方式配置，并向所述基板(10)提供工藝氣體；以及壓力調(diào)整板(51)，將設(shè)置在所述電極法蘭(4)與所述簇射極板(5)之間的空間(24)分為在氣體導入口(42)側(cè)形成的第一空間(24a)與在所述簇射極板(5)側(cè)形成的第二空間(24b)，所述基板(10)與所述簇射極板(5)之間的距離為3mm以上、10mm以下。
文檔編號C23C16/505GK102272897SQ201080004140
公開日2011年12月7日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者內(nèi)田寬人, 江藤謙次, 淺利伸, 神保洋介, 若松貞次, 菊池正志, 龜崎厚治 申請人:株式會社愛發(fā)科