專利名稱：等離子體處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生成等離子體、且使用該等離子體在平面狀被處理基體上進行沉積的等離子體處理裝置。
背景技術(shù)：
等離子體處理裝置在為了制造太陽能電池和顯示器等上被廣泛使用。例如，在制造硅薄膜太陽能電池時，非晶質(zhì)和結(jié)晶性的硅薄膜由等離子體處理裝置制造。其中，非晶硅薄膜的發(fā)生光電轉(zhuǎn)換的波長范圍處于比結(jié)晶性硅薄膜更靠短波長側(cè)，因此具有能夠提高輸出功率的特長。另一方面，結(jié)晶性硅薄膜具有比非晶硅薄膜更難以劣化這樣的特性。結(jié)晶性硅薄膜之中由微晶構(gòu)成的硅薄膜，光電轉(zhuǎn)換波長范圍在非晶硅薄膜的光電轉(zhuǎn)換波長范圍的稍長波長側(cè)而處于比較近的波長區(qū)域。因此，微晶硅薄膜與非晶硅薄膜一樣，單獨被用于硅薄膜太陽能電池；或者為了得到短波長且寬光電轉(zhuǎn)換波長范圍而與非晶硅薄膜組合(堆疊型tandem)地被用于硅薄膜太陽能電池。歷來，在用于制造硅薄膜的等離子體裝置中，大多情況是能夠使用比較廉價的電容耦合型等離子體處理裝置。在電容耦合型等離子體處理裝置中，在一對平行平板電極的一方以與另一方的電極對向的方式安裝基體，向該平行平板電極間導(dǎo)入氣體之后，施加電壓。借助由此而產(chǎn)生的放電來分解氣體，生成原子團(radical)和離子。該原子團和離子在基體表面結(jié)合，由此形成膜。但是，在電容耦合型等離子體生成裝置中，生成高密度的等離子體而使成膜速度高速化有困難，不能制造厚度大的膜。另外，因此結(jié)晶生長的速度慢，所以實用上不能制作微晶的硅薄膜。因此，在制造厚度大的膜和具有微晶的硅薄膜的硅薄膜太陽能電池時，使用的是電感耦合型等離子體處理裝置。在電感耦合型等離子體處理裝置中，通過在天線(線圈)上流通高頻的大電流，就會在天線的鄰域生成高頻磁場和隨其時間變化而產(chǎn)生的高頻電場，在高頻電場中，電子從電場獲得能量而被加速，與氣體分子碰撞，分解氣體分子。電感耦合型等離子體處理裝置能夠生成比電容耦合型等離子體處理裝置密度高的等離子體，因此能夠提高成膜速度和結(jié)晶生長的速度。在專利文獻1中記述，在制作層疊有P型半導(dǎo)體層(P層)、本征半導(dǎo)體層(i層) 和n型半導(dǎo)體層(η層)的pin型薄膜太陽能電池時，ρ層和η層由裝置廉價的電容耦合型等離子體生成裝置制作，并且i層因為厚度比ρ層和η層厚2 3個數(shù)量級，所以由成膜速度快的電感耦合型等離子體處理裝置制作。但是，在電感耦合型等離子體處理裝置中，為了取得均勻的膜，需要使高頻天線與基板的距離增長。因此，為了防止因等離子體發(fā)生的原子團的二次反應(yīng)，必須使壓力低至 IPa以下。為了達成低壓力，必須設(shè)置極大的真空排氣裝置或使氣體的導(dǎo)入量極少。任何一種情況都會導(dǎo)致膜的制作成本升高。在專利文獻2中記述有一種電感耦合型等離子體處理裝置，其具有如下在內(nèi)部設(shè)有試料臺的成膜室(真空室)；經(jīng)由有孔的第一電極與成膜室隔開，在內(nèi)部設(shè)有天線的等
3離子體生成室；夾隔等離子體生成室而與第一電極對向的第二電極。在該電感耦合型等離子體處理裝置中，向等離子體生成室內(nèi)導(dǎo)入氣體之后，對天線接通高頻電力，由此生成等離子體。然后，在第一電極和第二電極之間施加偏壓，而使等離子體中的離子由第一電極和第二電極之間的電場加速，且使之通過第一電極的孔而導(dǎo)入真空室內(nèi)。由此，與電容耦合型等離子體處理裝置的情況相同，能夠使離子與基體碰撞，因此能夠提高膜的均勻性。先行技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1 特開2001-291882號公報(
)專利文獻2 特開 2004-281230 號公報(
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，圖 10)在電感耦合型等離子體處理裝置中，與電容耦合型等離子體處理裝置相比，氣體分子的分解得到促進，但因此也導(dǎo)致分解過度地進行，發(fā)生原子團與離子或其他原子團結(jié)合這樣的二次反應(yīng)，生成不期望離子和原子團之虞存在。例如硅烷(SiH4)氣體的分子按 SiH3、SiH2、SiH、Si (均為原子團或離子)的順序分解，但可知在其中適合得到高品質(zhì)的硅薄膜的是SiH3原子團。然而，若離子或原子團過度分解，則SiH3原子團減少，不期望的SiH2、 SiH或Si的各種原子團增加。而且，這些不期望的原子團沉積在基體的表面，而使硅薄膜的品質(zhì)降低之虞存在。另外，在專利文獻2所述的裝置中，由于施加偏壓，導(dǎo)致用于加速離子的電場在等離子體生成室內(nèi)的全體形成，因此不僅會形成具有預(yù)期的能量的離子，也會形成被過度加速的離子。其結(jié)果是，具有過強能量的離子照射到基體的表面，導(dǎo)致膜的原子排列被打亂， 形成缺陷。離子還具有的作用是，通過以適度的速度碰撞基板，從而提高膜表面的溫度，促進膜表面的原子的再排列反應(yīng)，制作有良好的膜質(zhì)的結(jié)晶膜。將適度地控制好能量的離子照射到基板表面，是在使基板溫度保持得低的狀態(tài)下制作良好的結(jié)晶質(zhì)膜所需要的手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的課題是，提供一種電感耦合型等離子體處理裝置，其能夠防止過度分解的原子團和離子入射到基體的表面。并且，提供一種電感耦合型等離子體處理裝置， 其能夠使等離子體中的所期望的離子適度加速且在基體的表面借助離子輔助來提高膜的特性。用于解決上述課題而作成的第一發(fā)明的等離子體處理裝置，其特征在于，具有a)等離子體處理室；b)在所述等離子體處理室內(nèi)所設(shè)置的基體保持部；c)在所述等離子體處理室內(nèi)與所述基體保持部隔離地配置的高頻天線；d)在所述高頻天線和所述基體保持部之間所設(shè)置的、且等離子體可以通過的電極；e)向所述電極和所述基體保持部之間施加電壓的電壓施加機構(gòu)；f)向比所述電極更靠所述高頻天線側(cè)供給第一反應(yīng)氣體的第一反應(yīng)氣體供給 Π ；g)向所述電極和所述基體保持部之間供給第二反應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體供給□。
在第一發(fā)明的等離子體處理裝置中，第一和第二反應(yīng)氣體從不同的兩個氣體供給口供給等離子體處理室內(nèi)。第一反應(yīng)氣體通過第一反應(yīng)氣體供給口，被供給到比第二反應(yīng)氣體的供給位置更靠近高頻天線的位置。因此，第一反應(yīng)氣體由在高頻天線的鄰域所形成的電場進行分解，由此生成高密度的等離子體。另一方面，第二反應(yīng)氣體從第二反應(yīng)氣體供給口被供給到電極和基體保持部之間，主要與在第二反應(yīng)氣體供給口的鄰域由第一反應(yīng)氣體生成的等離子體接觸，具體來說就是與第一反應(yīng)氣體所形成的原子團反應(yīng)而被分解，形成有助于膜的沉積的第二反應(yīng)氣體的原子團。第二反應(yīng)氣體被供給的電極和基體保持部之間的區(qū)域從高頻天線分離，因此所生成的第二反應(yīng)氣體不會被來自高頻天線的電場過度分解，能夠得到預(yù)期的原子團。另外，在第一發(fā)明的等離子體處理裝置中，在高頻天線與基體保持部之間設(shè)置電極，向該電極與基體保持部之間施加電壓(偏壓)，因此能夠使具有預(yù)期能量的離子入射到由基體保持部保持的基體的表面。這樣的離子使基體表面產(chǎn)生由離子輔助帶來的表面擴散效果，有助于膜的特性的提高。另外，只要第二反應(yīng)氣體的一部分在等離子體處理裝置內(nèi)擴散而流入高頻天線的鄰域，就存在生成不希望的原子團和離子之虞，但通過將第一反應(yīng)氣體的供給口的鄰域的壓力設(shè)定得比第二反應(yīng)氣體的供給口的鄰域的壓力高，則能夠防止第二反應(yīng)氣體擴散到高頻天線的鄰域。之所以使用等離子體可通過的電極，是為了助長含有在高頻天線的鄰域生成的第一反應(yīng)氣體的原子團和由電極的偏壓所控制的離子的等離子體到達基體保持部側(cè)。關(guān)于這樣的電極，例如能夠使用格柵狀的或在導(dǎo)電性的板上設(shè)有孔的。還有，電壓施加機構(gòu)也可以是施加直流電壓、交流電壓的任意一種的機構(gòu)。所述電極，優(yōu)選使用通過將用于流通所述第二反應(yīng)氣體的導(dǎo)電性的第二反應(yīng)氣體管排列多個而構(gòu)成的，所述第二反應(yīng)氣體供給口優(yōu)選使用設(shè)于該第二反應(yīng)氣體管上的孔。 如此，第二反應(yīng)氣體管兼作電極，從而能夠使構(gòu)造簡單化。這種情況下，在高頻天線的鄰域生成的等離子體在第二反應(yīng)氣體管之間通過。另外，用于解決上述課題而作成的第二本發(fā)明的等離子體處理裝置，其特征在于， 具有a)等離子體處理室；b)在所述等離子體處理室內(nèi)所設(shè)置的基體保持部；c)在所述等離子體處理室內(nèi)與所述基體保持部隔離地配置的高頻天線；d)向所述高頻天線的鄰近的區(qū)域供給第一反應(yīng)氣體的第一反應(yīng)氣體供給口 ；e)向比所述高頻天線鄰近區(qū)域更靠所述基體保持部側(cè)的區(qū)域供給第二反應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體供給部。高頻電磁場的強度隨著遠離高頻天線而急劇減少。例如，將IkW 數(shù)kW的高頻電力接通到高頻天線時，所生成的等離子體的大部分是在從高頻天線的導(dǎo)體的表面至數(shù) mm Icm的區(qū)域內(nèi)由氣體分解而獲得的。在第二發(fā)明的等離子體處理裝置中，因為將第一反應(yīng)氣體供給到高頻天線鄰域，所以使用的第一反應(yīng)氣體的大部分被分解成等離子體。另一方面，第二反應(yīng)氣體被供給到比高頻天線鄰近區(qū)域更靠基體保持部側(cè)的區(qū)域，因此由高頻電場分解的情況被抑制。取而代之的是，第二反應(yīng)氣體通過與第一反應(yīng)氣體的等離子體的生成物、即H原子團反應(yīng)而被分解，大量形成有助于膜的沉積的原子團。在第一和第二發(fā)明的等離子體處理裝置中，能夠在所述高頻天線和所述第二反應(yīng)氣體供給口之間的、且在所述第一反應(yīng)氣體供給口和所述第二反應(yīng)氣體供給口之間的位置，設(shè)置氣體通過阻礙物。由此，第二反應(yīng)氣體靠近高頻天線鄰域的情況得到進一步抑制， 由此，第二反應(yīng)氣體被來自高頻天線的電場過度分解的情況得到進一步抑制。與此同時，高頻天線鄰域的第一反應(yīng)氣體的壓力(密度)提高，由此能夠提高由第一反應(yīng)氣體生成的等離子體的密度。就氣體通過阻礙物而言，例如能夠使用具有很多孔的板材或網(wǎng)。在第一發(fā)明的等離子體處理裝置中，能夠成為所述氣體通過阻礙物兼作電極的構(gòu)成。即，通過在氣體通過阻礙物與基體保持部之間施加偏壓，可促進等離子體中的離子被入射到由基體保持部所保持的基體。另一方面，在比氣體阻礙物更靠高頻天線側(cè)，在該氣體阻礙物作用下，由第二反應(yīng)氣體的流入所導(dǎo)致的不期望的原子團、離子的生成得到抑制。另外，在第一和第二發(fā)明的等離子體處理裝置中，優(yōu)選所述高頻天線上使用平行排列有多個直線狀導(dǎo)體的器件。由此，能夠在高頻天線的鄰域形成均勻性的高的電磁場。另外，在使用這樣的直線狀導(dǎo)體天線時，優(yōu)選被供給至它們的高頻電流，在最相鄰的直線狀導(dǎo)體天線之間以同相位且反方向地流通。由此，在遠離高頻天線時磁場被抵消，能夠防止形成不必要的等離子體。關(guān)于所述高頻天線，優(yōu)選使用用于流通所述第一反應(yīng)氣體的、由導(dǎo)電性的第一反應(yīng)氣體管構(gòu)成的高頻天線，關(guān)于所述第一反應(yīng)氣體供給口，優(yōu)選使用在該第一反應(yīng)氣體管上所設(shè)置的孔。由此，能夠以同一構(gòu)件構(gòu)成高頻天線和第一反應(yīng)氣體管，能夠使構(gòu)造簡單化。另外，在第二發(fā)明的等離子體處理裝置中，如此以在第一反應(yīng)氣體管、即高頻天線上所設(shè)的孔作為第一反應(yīng)氣體供給口，能夠?qū)⒌谝环磻?yīng)氣體恰當?shù)毓┙o到高頻天線鄰近區(qū)域。使用第一和第二發(fā)明的等離子體處理裝置制作硅薄膜時，優(yōu)選從所述第二反應(yīng)氣體供給口供給硅烷。另外，制作含有硼作為雜質(zhì)的P型半導(dǎo)體的硅薄膜時，優(yōu)選從所述第二反應(yīng)氣體供給口供給硅烷和乙硼烷，制作含有磷作為雜質(zhì)的η型半導(dǎo)體的硅薄膜時，優(yōu)選從所述第二反應(yīng)氣體供給口供給硅烷和磷化氫(也稱膦)。任何一種情況下，均優(yōu)選從所述第一反應(yīng)氣體供給口供給氫。由此，在高頻天線的鄰域，氫氣被充分分解成氫離子和電子， 高密度的氫等離子體被生成。另外由于電子的加速、與H2分子的碰撞而使大量的H原子團形成。然后，若氫等離子體擴散而到達第二反應(yīng)氣體供給口附近，則氫等離子體與第二反應(yīng)氣體接觸，導(dǎo)致第二反應(yīng)氣體的分子被分解。具體來說，就是由于與擴散的H原子團發(fā)生如下的反應(yīng)，導(dǎo)致形成大量的SiH3原子團。
SiH4 + H^ SiH3 + H2另外，由第一和第二反應(yīng)氣體生成的離子在由電壓施加機構(gòu)施加的電場作用下被適度加速，并入射到基體保持部所保持的基體的表面，促進附著在基體表面的原子團和原子的再排列。根據(jù)第一發(fā)明的等離子體處理裝置，使高頻的電力集中于第一反應(yīng)氣體的分解， 能夠防止在遠離高頻天線的電極和基體保持部之間所供給的第二反應(yīng)氣體過度分解。與此同時，由于向電極和基體保持部之間施加偏壓，使得處于電極和基體保持部之間的離子具有適度的能量而入射到由基體保持部保持的基體。因此，即使在低的基板溫度下，也能夠得到排列良好的結(jié)晶膜。另外，還能夠防止過度分解的原子團和離子入射基體的表面，并且， 在入射基體的離子發(fā)揮的離子輔助表面擴散的作用下，能夠提高膜的特性。
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根據(jù)第二發(fā)明的等離子體處理裝置，第一反應(yīng)氣體被供給到高頻天線鄰近區(qū)域， 因此能夠提高由第一反應(yīng)氣體生成的等離子體的密度。另一方面，第二反應(yīng)氣體被供給到比高頻天線鄰近區(qū)域更靠基體保持部側(cè)的區(qū)域，因此能夠抑制其被來自高頻天線的高頻電磁場過度分解。在第一和第二發(fā)明的等離子體處理裝置中，通過使用上述氣體通過阻礙物，能夠進一步抑制第二反應(yīng)氣體接近高頻天線的鄰域，由此，能夠更進一步抑制第二反應(yīng)氣體被來自高頻天線的電磁場過度分解。并且，還能夠提高高頻天線鄰域的第一反應(yīng)氣體的密度， 由此能夠提高由第一反應(yīng)氣體生成的等離子體的密度。


圖1是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的第一實施例的橫剖面圖(a)和A-A’縱剖面圖(b)。圖2是表示第一實施例的等離子體處理裝置10的B-B’縱剖面圖。圖3是表示第一實施例的等離子體處理裝置10的C-C’縱剖面圖。圖4是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的第二實施例的縱剖面圖(a)、D-D’橫剖面圖(b)和E-E’橫剖面圖(C)。圖5是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的第三實施例的高頻天線和第一反應(yīng)氣體供給口的縱剖面圖。圖6是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的第四實施例的橫剖面圖(a)和F-F’橫剖面圖(b)。圖7是表示第四實施例的等離子體處理裝置IOB的G-G’縱剖面圖。圖8是表示本發(fā)明的等離子體處理裝置的第五實施例的高頻天線和第一反應(yīng)氣體供給口的橫剖面圖。圖9是表示圖8所示的等離子體處理裝置的變形例的橫剖面圖。圖10是表示圖8所示的等離子體處理裝置的另一變形例的橫剖面圖。
具體實施例方式使用圖1 圖10，說明本發(fā)明的等離子體處理裝置的實施例。實施例1圖1 圖3表示第一實施例的等離子體處理裝置10，其中圖1(a)是橫剖面圖，圖 1 (b)、圖2和圖3表示在互不相同的位置下的縱剖面圖。等離子體處理裝置10具有如下由真空容器構(gòu)成的等離子體處理室11 ；在等離子體處理室11內(nèi)以面對面方式立設(shè)的一對基體保持部12 ；在兩個基體保持部12之間所設(shè)置的多個第一反應(yīng)氣體管13 ；在兩個基體保持部12雙方各自與第一反應(yīng)氣體管13之間所設(shè)置的多個第二反應(yīng)氣體管14?；w保持部12經(jīng)由等離子體處理室11的壁面接地。另外，在基體保持部12中， 內(nèi)置有用于加熱所保持的基體S的加熱器。第一反應(yīng)氣體管13是用于向等離子體處理室11內(nèi)供給第一反應(yīng)氣體的管，在其表面設(shè)有多個第一反應(yīng)氣體供給口(孔)13A。第一反應(yīng)氣體管13由直線狀的管構(gòu)成，多個第一反應(yīng)氣體管13互相平行地排列設(shè)置。第二反應(yīng)氣體管14是用于將第二氣體供給到第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12之間的管，以朝向基體保持部12的方式(朝向第一反應(yīng)氣體管13的相反側(cè)的方式)設(shè)有多個第二反應(yīng)氣體供給口(孔)14A。第一反應(yīng)氣體管13為導(dǎo)體制，按照在等離子體處理室11內(nèi)的排列順序交替地、經(jīng)由匹配器與第一高頻電源151或第二高頻電源152電連接。在此，若將第一反應(yīng)氣體管13 之中的與第一高頻電源連接的管作為導(dǎo)氣管131、將與第二高頻電源152連接的管作為導(dǎo)氣管132 (參照圖2)，則導(dǎo)氣管131在其上端部與第一高頻電源151連接，相對于此，導(dǎo)氣管 132在其下端部與第二高頻電源152連接。導(dǎo)氣管131和導(dǎo)氣管132均貫通等離子體處理室11的上下壁。比等離子體處理室11的下壁更向下方突出的導(dǎo)氣管131的端部由集氣管131A連接，比等離子體處理室11 的上壁更向上方突出的導(dǎo)氣管132的端部由132A連接。導(dǎo)氣管131和等離子體處理室11 的上壁(第一高頻電源151側(cè)的壁)與導(dǎo)氣管132和等離子體處理室11的下壁(第二高頻電源152側(cè)的壁)均被第一絕緣構(gòu)件161絕緣。相對于此，導(dǎo)氣管131與等離子體處理室11的下壁、導(dǎo)氣管132與等離子體處理室11的上壁均被電連接。還有，圖2中，黑圓圈 17表示導(dǎo)氣管131和導(dǎo)氣管132與等離子體處理室11的壁電連接。等離子體處理室11的壁為導(dǎo)電性并接地，因此第一反應(yīng)氣體管13作為有高頻電流流通的高頻天線發(fā)揮作用。第二反應(yīng)氣體管14為導(dǎo)體制，經(jīng)由匹配器與交流偏壓電源153電連接。另外，第二反應(yīng)氣體管14在其上端附近貫通等離子體處理室11的上壁。多個第二反應(yīng)氣體14，在比等離子體處理11的上壁更向上方突出的端部由集氣管14B連接。介于第二反應(yīng)氣體管 14與等離子體處理室11的上壁之間插入有第二絕緣構(gòu)件162，介于第二反應(yīng)氣體管14與等離子體處理室11的下壁之間插入有第三絕緣體構(gòu)件163。通過如此構(gòu)成，多個第二反應(yīng)氣體管14作為向其與基體保持部12之間施加偏壓的電極發(fā)揮作用。如此，第一反應(yīng)氣體管13兼作高頻天線，第二反應(yīng)氣體管14兼作電極，由此能夠使裝置的構(gòu)成簡單化。關(guān)于本實施例的等離子體處理裝置10的操作，以在基體S上制造硅薄膜為例進行說明。首先，使兩個基體保持部12各自保持基體S。基體S均以沿著基體保持部12的表面的方式被保持，由此，兩片基體S在不會發(fā)生撓曲下以豎立狀態(tài)被配置在等離子體處理室 11內(nèi)。其次，在第一反應(yīng)氣體管13中流通氫氣(第一反應(yīng)氣體)，由此從第一反應(yīng)氣體供給口 13A向第一反應(yīng)氣體管13的鄰域供給氫氣。另外，在第二反應(yīng)氣體管14中流通硅烷氣體(第二反應(yīng)氣體)，由此從第二反應(yīng)氣體供給口 14A向第二反應(yīng)氣體管14和基體保持部12之間供給硅烷氣體。接著，從第一高頻電源151和第二高頻電源152向第一反應(yīng)氣體管13流通高頻電流，并且由交流偏壓電源153向第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12之間施加交流偏壓。在供給到第一反應(yīng)氣體管13的高頻電流作用下，在第一反應(yīng)氣體管13的鄰域形成感應(yīng)電場， 由此，供給到第一反應(yīng)氣體管13的鄰域的氫氣的分子分離成離子和電子，從而生成氫等離子體。所生成的氫等離子體在等離子體處理室11內(nèi)擴散，在多個并排的第二反應(yīng)氣體管14 的管與管之間通過。然后，在第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12之間，氫原子團與硅烷氣體的分子接觸，生成SiH3原子團。在此，硅烷氣體被供給的位置遠離第一反應(yīng)氣體管13，因此能夠防止硅烷氣體在由感應(yīng)電磁場的變動所形成的電場作用下被過度分解。
如此生成的SiH3原子團不會在等離子體處理室11內(nèi)擴散，而到達基板并附著在該基板表面。并且，處于第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12之間的氫離子被適度的偏壓電場加速，與基體S的表面碰撞。由此，附著在基體S的表面的SiH3原子團和Si原子的再排列得到促進，原子缺陷少、品質(zhì)高的硅薄膜被形成。還有，在硅薄膜的成膜中，由內(nèi)置于基體保持部12中的加熱器加熱基體S，由此促進硅原子的表面擴散，形成更均勻的膜。若沒有對基板表面的離子照射，則需要提高基體溫度，但通過將適當被加速的離子照射到基板表面，則能夠降低原子和原子團的再排列所需要的溫度，而使可利用的基板的選擇范圍變寬。在本實施例的等離子體處理裝置10中，第一反應(yīng)氣體被供給到第一反應(yīng)氣體管 13的鄰域，因此被高頻天線形成的高電場和高磁場充分分解，由此生成更高密度的等離子體。相對于此，第二反應(yīng)氣體遠離第一反應(yīng)氣體管13，被供給到第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12之間，因此不會被來自高頻天線的高電場過度分解，通過與由第一反應(yīng)氣體生成的等離子體(實施例1中為氫等離子體)接觸，能夠得到期望的等離子體。另外，將第二反應(yīng)氣體管14配置在第一反應(yīng)氣體管13與基體保持部12之間，因此在第一反應(yīng)氣體管13的鄰域，第二反應(yīng)氣體被高電場分解的情況得到抑制，能夠抑制發(fā)生二次反應(yīng)的原子團的形成。在本實施例中，從第一高頻電源151和第二高頻電源152供給電流時，優(yōu)選使兩者的相位一致。由此，在與第一高頻電源151連接的導(dǎo)氣管131、和與第二高頻電源152連接的導(dǎo)氣管132中會流通互為反方向的電流。因此，在遠離第一反應(yīng)氣體管13的、硅烷氣體被導(dǎo)入的區(qū)域，磁場被抵消，能夠防止硅烷分子過度分解。實施例2使用圖4，說明本發(fā)明的等離子體處理裝置的第二實施例。在第二實施例的等離子體處理裝置IOA中，大致水平保持基體S的1個基體保持部12A被設(shè)于等離子體處理室11 內(nèi)?；wS被載置于基體保持部12A之上。第二反應(yīng)氣體管(電極)14按照與基體保持部 12A的個數(shù)一致的方式僅設(shè)為一組。另外，第二反應(yīng)氣體管14上連接有直流偏壓電源154。 除這些點以外，第二實施例的等離子體處理裝置IOA具有與第一實施例的等離子體處理裝置10同樣的構(gòu)成。另外，第二實施例的等離子體處理裝置IOA的操作也與第一實施例的等離子體處理裝置10相同。實施例3使用圖5，說明本發(fā)明的等離子體處理裝置的第三實施例。在第三實施例的等離子體處理裝置中，高頻天線21與第一反應(yīng)氣體管22被獨立設(shè)置。具體來說，高頻天線21由上下方向延伸的直線狀的導(dǎo)體的棒構(gòu)成，且在等離子體處理室11內(nèi)并行排列。在高頻天線 21上，按其排列順序交替地、以使電流互為反方向流通的方式連接有第一高頻電源151或第二高頻電源152。第一反應(yīng)氣體管22分別設(shè)置在等離子體處理室11的上壁和下壁，其開放的端部被配置在等離子體處理室11內(nèi)。第一反應(yīng)氣體管22配置在相鄰的兩個高頻天線之間的位置。通過如此配置高頻天線21和第一反應(yīng)氣體管22，第一反應(yīng)氣體被供給到高頻天線21的鄰域。實施例4使用圖6和圖7，說明本發(fā)明的等離子體處理裝置的第四實施例。第四實施例的等離子體裝置10B，在第一反應(yīng)氣體管13和第二反應(yīng)氣體管14之間設(shè)有氣體通過阻礙物31， 這一點與第一實施例的等離子體處理裝置10不同。氣體通過阻礙物31是在導(dǎo)電性的板材上大量設(shè)有孔311。氣體通過阻礙物31與第二反應(yīng)氣體管14接觸，從而與該第二反應(yīng)氣體管14電連接，由此氣體通過阻礙物31作為電極發(fā)揮作用。氣體通過阻礙物31與等離子體處理室11的壁被電絕緣。氣體通過阻礙物31以外的構(gòu)成與實施例1相同。說明第四實施例的等離子體處理裝置IOB的操作。首先，使基體保持部12保持基體S。其次，從第一反應(yīng)氣體供給口 13A將第一反應(yīng)氣體供給到第一反應(yīng)氣體管13的鄰域，從第二反應(yīng)氣體供給口 14A將第二反應(yīng)氣體供給到第二反應(yīng)氣體管14與基體保持部12 之間。另外，從第一高頻電源151和第二高頻電源152向第一反應(yīng)氣體管13流通高頻電流。由此，在第一反應(yīng)氣體管13的鄰域，第一反應(yīng)氣體的分子被感應(yīng)電場分解而生成等離子體。該等離子體通過氣體通過阻礙物31而與第二反應(yīng)氣體的分子接觸，由此，第二反應(yīng)氣體的分子分解而成為原子團。如此生成的第二反應(yīng)氣體的原子團到達基體S表面，由此有助于基體S表面的成膜。另外，由交流偏壓電源153向第二反應(yīng)氣體管14和氣體通過阻礙物31與基體保持部12之間施加適度量級的交流偏壓，由此，等離子體中的離子擁有適度的能量而被照射到基體S上。這一點與第一實施例相同。在本實施例中，因為在第一反應(yīng)氣體供給口 13A和第二反應(yīng)氣體供給口 14A之間存在氣體通過阻礙物31，所以第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體混合的情況得到抑制，特別是第二反應(yīng)氣體流入第一反應(yīng)氣體13側(cè)而被過度分解的情況得到抑制。在此，為了進一步抑制第二反應(yīng)氣體流入第一反應(yīng)氣體管13側(cè)，優(yōu)選以如下方式調(diào)節(jié)第一反應(yīng)氣體和第二反應(yīng)氣體的供給量使比氣體通過阻礙物31更靠第一反應(yīng)氣體管13側(cè)的第一反應(yīng)氣體的壓力，高于比氣體通過阻礙物31更靠第二反應(yīng)氣體管14側(cè)的第二反應(yīng)氣體的壓力。圖8 圖10表示使用了氣體通過阻礙物31的等離子體處理裝置的其他實施例。圖8所示的等離子體處理裝置10C，在第二實施例的裝置IOA的第一反應(yīng)氣體供給口 13A和第二反應(yīng)氣體供給口 14A之間設(shè)有導(dǎo)電性的氣體通過阻礙物31。在該例中，氣體通過阻礙物31與第二反應(yīng)氣體管14電連接。因此，氣體通過阻礙物31也作為用于向其與基體保持部12A之間施加偏壓的電極發(fā)揮作用。圖9所示的等離子體處理裝置10D，在第二實施例的裝置IOA的第一反應(yīng)氣體供給口 13A和第二反應(yīng)氣體供給口 14A之間設(shè)有氣體通過阻礙物31A，但氣體通過阻礙物31A 與第二反應(yīng)氣體管14沒有被電連接，這一點與圖8所示的裝置IOC不同。因此，作為施加偏壓的電極的功能僅由第二反應(yīng)氣體管14承擔。圖10所示的等離子體處理裝置10E，以第二反應(yīng)氣體管32貫通等離子體處理室 11的側(cè)壁的方式被設(shè)置，這一點與第二實施方式不同。第二反應(yīng)氣體管32的等離子體處理室11內(nèi)的端部被開放，且形成第二反應(yīng)氣體供給口 32A。另外，在第一反應(yīng)氣體供給口 13A 和第二反應(yīng)氣體供給口 32A之間設(shè)有導(dǎo)電性的氣體通過阻礙物31B。在該實施例中，不是第二反應(yīng)氣體管32，而是氣體通過阻礙物31B與交流偏壓電源153連接。圖8 圖10所示的等離子體處理裝置的操作，除了施加偏壓的電極和導(dǎo)入第二反應(yīng)氣體的位置以外，均與第二實施例的等離子體處理裝置IOA相同。符號說明
10、10A、10B、IOC、10D、IOE …等離子體處理裝置11…等離子體處理室12…基體保持部13…第一反應(yīng)氣體管(高頻天線)131…與第一高頻電源連接的第一反應(yīng)氣體管132…與第二高頻電源連接的第一反應(yīng)氣體管13A…第一反應(yīng)氣體供給口(孔)14…第二反應(yīng)氣體管(電極)14A…第二反應(yīng)氣體供給口(孔)151…第一高頻電源152…第二高頻電源153…交流偏壓電源1M…直流偏壓電源161…第一絕緣構(gòu)件162…第二絕緣構(gòu)件163…第三絕緣構(gòu)件21…高頻天線22…第一反應(yīng)氣體管31、31A、31B…氣體通過阻礙物311…設(shè)于氣體通過阻礙物上的孔32…第二反應(yīng)氣體管32A…第二反應(yīng)氣體管32的第二反應(yīng)氣體供給口
權(quán)利要求
1.一種等離子體處理裝置，其特征在于，具有a)等離子體處理室；b)在所述等離子體處理室內(nèi)所設(shè)置的基體保持部；c)在所述等離子體處理室內(nèi)與所述基體保持部隔離地配置的高頻天線；d)在所述高頻天線和所述基體保持部之間所設(shè)置的、且等離子體可以通過的電極；e)向所述電極和所述基體保持部之間施加電壓的電壓施加機構(gòu)；f)向比所述電極更靠所述高頻天線側(cè)供給第一反應(yīng)氣體的第一反應(yīng)氣體供給口；g)向所述電極和所述基體保持部之間供給第二反應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體供給口。
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，所述電極通過將用于流通所述第二反應(yīng)氣體的導(dǎo)電性的第二反應(yīng)氣體管排列多個而構(gòu)成，所述第二反應(yīng)氣體供給口是設(shè)于該第二反應(yīng)氣體管上的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在所述高頻天線與所述第二反應(yīng)氣體供給口之間的、且在所述第一反應(yīng)氣體供給口與所述第二反應(yīng)氣體供給口之間，具有氣體通過阻礙物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述氣體通過阻礙物兼作所述電極。
5.一種等離子體處理裝置，其特征在于，具有a)等離子體處理室；b)在所述等離子體處理室內(nèi)所設(shè)置的基體保持部；c)在所述等離子體處理室內(nèi)與所述基體保持部隔離地配置的高頻天線；d)向所述高頻天線的鄰近的區(qū)域供給第一反應(yīng)氣體的第一反應(yīng)氣體供給口；e)向比所述高頻天線鄰近區(qū)域更靠所述基體保持部側(cè)的區(qū)域供給第二反應(yīng)氣體的第二反應(yīng)氣體供給部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子體處理裝置，其特征在于，在所述高頻天線與所述第二反應(yīng)氣體供給口之間的、且在所述第一反應(yīng)氣體供給口與所述第二反應(yīng)氣體供給口之間的位置，具有氣體通過阻礙物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3、4、6中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述氣體通過阻礙物是具有多個孔的板材。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于，所述高頻天線由用于流通所述第一反應(yīng)氣體的導(dǎo)電性的第一反應(yīng)氣體管構(gòu)成，所述第一反應(yīng)氣體供給口是設(shè)于該第一反應(yīng)氣體管上的孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于， 所述高頻天線是通過將多個直線狀導(dǎo)體平行排列而形成的器件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的等離子體處理裝置，其特征在于，供給所述直線狀導(dǎo)體天線的高頻電流，在最相鄰的直線狀導(dǎo)體天線之間以同相位且反方向地流通。
11.根據(jù)權(quán)利要求1 10中任一項所述的等離子體處理裝置，其特征在于，從所述第一反應(yīng)氣體供給口供給氫，從所述第二反應(yīng)氣體供給口供給硅烷、或硅烷和乙硼烷、或硅烷和磷化氫。
全文摘要
本發(fā)明的等離子體處理裝置(10)具有由真空容器構(gòu)成的等離子體處理室(11)；在等離子體處理室(11)內(nèi)以面對面方式立設(shè)的一對基體保持部(12)；在兩個基體保持部(12)之間所設(shè)置的多個第一反應(yīng)氣體管(13)；在兩個基體保持部(12)雙方各自與第一反應(yīng)氣體管(13)之間所設(shè)置的多個第二反應(yīng)氣體管(14)。第一反應(yīng)氣體管(13)為導(dǎo)體制，與高頻電源(151、152)連接。第二反應(yīng)氣體管(14)為導(dǎo)體制，經(jīng)由匹配器與第一交流偏壓電源(153)電連接。第一反應(yīng)氣體管(13)兼作高頻天線，第二反應(yīng)氣體管(14)兼作電極。
文檔編號C23C16/509GK102203909SQ20098014272
公開日2011年9月28日 申請日期2009年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月20日
發(fā)明者井野英二, 吉村桂一, 莊子博, 渡邊亮, 石原俊一, 蘆田肇 申請人:株式會社永創(chuàng)科技