JP3224011B2 - Plasma-excited chemical vapor deposition apparatus and plasma etching apparatus - Google Patents
Plasma-excited chemical vapor deposition apparatus and plasma etching apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ励起化学
蒸着装置及びプラズマエッチング装置に関し、特に、水
素化アモルファスシリコン(以下、a−Si:Hと略記
する。)薄膜、シリコン結晶性薄膜などの半導体膜や絶
縁膜などを高周波プラズマによる化学蒸着(以下、プラ
ズマCVDともいう。)により成膜する装置、及びこれ
らの半導体膜や絶縁膜を高周波プラズマによりエッチン
グする装置に関する。The present invention relates to a plasma-excited chemical vapor deposition apparatus and a plasma etching apparatus, and more particularly to a semiconductor such as a hydrogenated amorphous silicon (hereinafter abbreviated as a-Si: H) thin film and a silicon crystalline thin film. The present invention relates to an apparatus for forming a film, an insulating film, and the like by chemical vapor deposition (hereinafter, also referred to as plasma CVD) using high-frequency plasma, and an apparatus for etching these semiconductor films and insulating films using high-frequency plasma.
【0002】[0002]
【従来の技術】図6は、従来の平行平板型高周波プラズ
マCVD装置を説明するための図であり、図6(a)は
該装置の反応容器の概略構成を示し、図6(b)は該反
応容器内に設けられているカソード電極の平面形状を示
している。2. Description of the Related Art FIG. 6 is a view for explaining a conventional parallel plate type high frequency plasma CVD apparatus. FIG. 6 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 2 shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel.
【0003】図において、200は高周波プラズマを用
いた化学蒸着を行うための反応容器4を有し、該反応容
器4内にて半導体膜や絶縁膜の成膜処理を行うプラズマ
CVD装置である。上記反応容器4内には、半導体基板
などの被処理部材3が装着されるアノード電極2が設け
られており、また該アノード電極2と対向するようカソ
ード電極1が配設されている。そして、該アノード電極
2は接地され、該カソード電極1にはプラズマを励起す
るための高周波電圧が印加されるようになっている。ま
た、上記反応容器4の、カソード電極の中心部と対向す
る部分には、材料ガスを該反応容器4内に導入するため
のガス導入口5が形成されており、該ガス導入口5から
は、上記カソード電極1に印加する高周波電力も導入さ
れるようになっている。In FIG. 1, reference numeral 200 denotes a plasma CVD apparatus which has a reaction vessel 4 for performing chemical vapor deposition using high-frequency plasma, and forms a semiconductor film and an insulating film in the reaction vessel 4. An anode electrode 2 on which a member to be processed 3 such as a semiconductor substrate is mounted is provided in the reaction vessel 4, and a cathode electrode 1 is provided so as to face the anode electrode 2. The anode electrode 2 is grounded, and a high-frequency voltage for exciting plasma is applied to the cathode electrode 1. A gas inlet 5 for introducing a material gas into the reaction vessel 4 is formed in a portion of the reaction vessel 4 facing the center of the cathode electrode. The high frequency power applied to the cathode electrode 1 is also introduced.
【0004】次にこのような構成のプラズマCVD装置
を用いた成膜処理について説明する。材料ガスが上記反
応容器4内に供給され、上記カソード電極1に高周波電
力が供給されると、このカソード電極1と、接地されて
いるアノード電極2との間の空間200aで生じる高周
波電界により、材料ガスが電離されて放電現象が生ず
る。このとき、発生するプラズマにより材料ガスの解離
が促進され、アノード電極2上に装着された基板1上で
は成膜材料の堆積が起こる。Next, a film forming process using a plasma CVD apparatus having such a configuration will be described. When a material gas is supplied into the reaction vessel 4 and high-frequency power is supplied to the cathode electrode 1, a high-frequency electric field generated in a space 200a between the cathode electrode 1 and the grounded anode electrode 2 causes The material gas is ionized and a discharge phenomenon occurs. At this time, dissociation of the material gas is promoted by the generated plasma, and deposition of a film-forming material occurs on the substrate 1 mounted on the anode electrode 2.
【0005】ここで、上記カソード電極1に印加される
高周波電圧の周波数は、通常13.56MHzであり、
上記電極の寸法形状が800mm角である場合、材料ガ
スにシラン等を用いたプラズマCVD法におけるa−S
i:H等の成膜速度、及び成膜された膜質は、電極面内
でほぼ均一となり、1m2以上の大面積で、膜厚の変動
率を±4%以内に抑えた高均一性でもって成膜処理を行
うことが可能である。Here, the frequency of the high-frequency voltage applied to the cathode electrode 1 is usually 13.56 MHz,
When the dimensions of the electrode are 800 mm square, a-S in the plasma CVD method using silane or the like as a material gas is used.
i: The film forming speed such as H, and the film quality formed are almost uniform in the electrode surface, have a large area of 1 m 2 or more, and have high uniformity in which the variation rate of the film thickness is suppressed within ± 4%. Thus, a film formation process can be performed.
【0006】ここで上記膜厚の変動率とは、下記(1)
式で表わされる△Tである。なおTは基板を分割してで
きた複数の領域の各々で測定した膜厚、Taはこれらの
膜厚の平均値である。Here, the rate of change of the film thickness is defined by the following (1)
ΔT represented by the equation. T is a film thickness measured in each of a plurality of regions formed by dividing the substrate, and Ta is an average value of these film thicknesses.
【0007】 ΔT=(T−Ta)/Ta×100 ・・・(1) また、電力用a−Si:H薄膜太陽電池や液晶ディスプ
レイ素子等に用いられる大型基板上での成膜処理にプラ
ズマCVDを用いる場合、通常、電極の形状寸法が1m
角前後である装置が使用され、上記のような大面積での
高均一な成膜処理が可能な技術が欠かせない。ΔT = (T−Ta) / Ta × 100 (1) In addition, plasma is used for a film formation process on a large substrate used for a power a-Si: H thin film solar cell, a liquid crystal display device, or the like. When using CVD, the shape of the electrode is usually 1 m.
It is indispensable to use a device having a front and rear corner, and a technology capable of performing a highly uniform film forming process on a large area as described above.
【0008】一方、近年、上記プラズマを発生させるた
めの高周波電力の周波数を13.56MHzのRF帯か
ら数十MHzのVHF帯、さらに数百MHzのUHF帯
にまで上昇させることによって、プラズマ密度を増大さ
せて成膜速度を高めたり、イオンシース電圧を減少させ
て膜へのイオンダメージを低減したりする方法が報告さ
れている。特に、比較的小面積の電極を用い、これにV
HF帯の高周波電力を印加してプラズマCVDを行う方
法としては、既に良好な成膜技術が報告されている(特
開平6−77144号公報参照)。On the other hand, in recent years, the frequency of the high-frequency power for generating the plasma has been increased from the RF band of 13.56 MHz to the VHF band of several tens of MHz, and further to the UHF band of several hundred MHz, thereby increasing the plasma density. There have been reported methods of increasing the film formation rate by increasing the film thickness and reducing the ion sheath voltage to reduce ion damage to the film. In particular, a relatively small area electrode is used,
As a method of performing plasma CVD by applying high frequency power in the HF band, a favorable film forming technique has already been reported (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-77144).
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】このようにプラズマC
VD処理において、VHF帯あるいはUHF帯の周波数
領域にある電磁波を用いることには大きな利点がある
が、大面積での成膜処理に対してVHF帯の高周波電力
を適用した場合、成膜速度や成膜膜質の電極面内分布に
不均一性が生じるという不都合が見いだされた。As described above, the plasma C
In the VD process, there is a great advantage to use an electromagnetic wave in the frequency range of the VHF band or the UHF band. However, when high-frequency power in the VHF band is applied to a film formation process in a large area, the film formation speed and The inconvenience of non-uniformity in the distribution of the film quality in the electrode surface was found.
【0010】つまり、大面積の電極を持つ成膜装置に対
して、プラズマ発生のための高周波電力としてVHF帯
のものを用いた場合、電極中心部に比べて電極外縁部で
は成膜速度が著しく減少することとなる。このような成
膜速度の電極面内での不均一性、及びこれに起因する電
極面内での成膜膜質の不均一性は、例えば、太陽電池の
特性劣化につながるものであり、プラズマCVDにより
太陽電池を製造する上で大きな問題となる。That is, when a VHF band high-frequency power for plasma generation is used for a film forming apparatus having a large-area electrode, the film forming speed is significantly higher at the outer edge of the electrode than at the center of the electrode. Will decrease. Such non-uniformity of the film formation rate in the electrode surface and the non-uniformity of the film formation quality in the electrode surface due to the non-uniformity may lead to, for example, deterioration of the characteristics of the solar cell. This causes a serious problem in manufacturing a solar cell.
【0011】そこで、本件発明者等は、このような成膜
処理での不均一性が生じた原因を探るため、アノード電
極及びカソード電極間に高周波電圧を印加した場合に生
じる、これらの電極間での電界分布を調べてみた。[0011] In order to investigate the cause of such non-uniformity in the film forming process, the inventors of the present invention have proposed a method of applying a high frequency voltage between an anode electrode and a cathode electrode. I examined the electric field distribution at.
【0012】まず、上記各電極の寸法形状が800mm
角であり、高周波電力として周波数13.56MHzの
ものを用いる場合、電極の一辺の寸法は高周波の波長の
約1/28であり、反応容器内を伝搬する電磁波の位相
は、反応容器内全領域でほぼ一定である。First, the dimensions and shape of each electrode are 800 mm
When a high-frequency power having a frequency of 13.56 MHz is used, the dimension of one side of the electrode is about 1/28 of the high-frequency wavelength, and the phase of the electromagnetic wave propagating in the reaction vessel is equal to the entire region in the reaction vessel. Is almost constant.
【0013】このとき、図7に示すように、電磁界の計
算によって得られるカソード−アノード電極間に生じる
高周波の電界強度は、面内でほぼ一定となり、電極面内
で均一なプラズマ生成が実現される。このことが、成膜
速度や成膜膜質の面内均一化に寄与していることがわか
った。At this time, as shown in FIG. 7, the high-frequency electric field intensity generated between the cathode and the anode obtained by the calculation of the electromagnetic field becomes almost constant in the plane, and uniform plasma generation in the electrode plane is realized. Is done. It was found that this contributed to the uniformity of the film forming speed and the film quality in the surface.
【0014】一方、VHF帯の周波数をもつ高周波電力
による大面積の成膜処理を考えた場合、プラズマ励起の
ための高周波電力の周波数が上がるにつれ、高周波の波
長が短くなり、反応容器内で伝搬する高周波の位相差が
存在するようになる。これによって、カソード電極とア
ノード電極との間での電界分布の不均一性が生じてく
る。On the other hand, when considering a large-area film forming process using high-frequency power having a frequency in the VHF band, the wavelength of the high-frequency power becomes shorter as the frequency of the high-frequency power for plasma excitation increases, and the high-frequency power is propagated in the reaction vessel. A high-frequency phase difference. This causes non-uniformity of the electric field distribution between the cathode electrode and the anode electrode.
【0015】図8は、電極の寸法形状が800mm角で
あり、プラズマ励起に用いる高周波の周波数が81.3
6MHzである場合の、電磁界計算によって得られた電
極間での電界の分布を示している。この場合は、電極寸
法は高周波の波長の約1/4.5であり、電極間での電
界の面内分布の不均一性は±6%となる。また、電極の
寸法形状が1200mm角になると、電極寸法が上記高
周波の波長の約1/3となって面内不均一性は±10%
にも達する。図9は、寸法形状が800mm角〜120
0mm角である電極について、高周波の波長に対する電
極寸法の割合を変化させたときに電界の面内不均一性が
どのように変化するかを調べた結果を示している。ここ
で電界の面内不均一性は、下記(2)式で表わされる△
Eの変動範囲の大きさである。なお、Eはカソード電極
面を分割してできた複数の領域の各々における電界強
度、Eaはこれらの電界強度の平均値である。FIG. 8 shows that the dimensions and shape of the electrode are 800 mm square and the frequency of the high frequency used for plasma excitation is 81.3.
The distribution of the electric field between the electrodes obtained by the electromagnetic field calculation at 6 MHz is shown. In this case, the electrode dimensions are about 1 / 4.5 of the high frequency wavelength, and the in-plane distribution of the electric field between the electrodes is ± 6%. Further, when the dimensions of the electrodes are 1200 mm square, the electrode dimensions are about 3 of the wavelength of the high frequency, and the in-plane non-uniformity is ± 10%.
Also reach. FIG. 9 shows that the dimensional shape is 800 mm square to 120 mm.
The figure shows the results of examining how the in-plane non-uniformity of the electric field changes when the ratio of the electrode dimensions to the high-frequency wavelength is changed for an electrode having a square shape of 0 mm. Here, the in-plane non-uniformity of the electric field is expressed by the following equation (2).
This is the magnitude of the fluctuation range of E. E is the electric field strength in each of the plurality of regions formed by dividing the cathode electrode surface, and Ea is the average value of these electric field strengths.
【0016】 △E=(E−Ea)/Ea×100 ・・・(2) 電極間での電界分布の不均一性、つまり電極中心部から
電極外縁部にいくに従って電界強度が減少する現象は、
電極寸法が高周波の波長の約1/8付近から顕著にな
り、電磁波の波長に対する電極寸法が大きくなるほど不
均一性は増大する。ΔE = (E−Ea) / Ea × 100 (2) The non-uniformity of the electric field distribution between the electrodes, that is, the phenomenon that the electric field intensity decreases from the center of the electrode to the outer edge of the electrode is ,
The electrode size becomes remarkable from about 1/8 of the wavelength of the high frequency, and the non-uniformity increases as the electrode size with respect to the wavelength of the electromagnetic wave increases.
【0017】上述した電極間の電界分布の均一性が崩れ
ると、それに伴い電極間でのプラズマ密度分布、及びラ
ジカル密度分布の均一性が悪化することとなり、これに
より、プラズマCVDによる成膜速度や成膜された膜の
膜質の電極面内での一様性を確保することが困難とな
る。If the uniformity of the electric field distribution between the above-mentioned electrodes is lost, the uniformity of the plasma density distribution and the radical density distribution between the electrodes is deteriorated. It is difficult to ensure the uniformity of the quality of the formed film in the electrode surface.
【0018】また、ここでは、プラズマCVD装置にお
ける電極間での電界分布の不均一性の問題について説明
したが、プラズマエッチング装置においても、このよう
な電極間での電界分布の不均一性により、電極面内での
エッチング速度のバラツキが生ずることとなり、電極面
内でのエッチング速度の均一性を確保することが困難と
なるという問題がある。Although the problem of the non-uniformity of the electric field distribution between the electrodes in the plasma CVD apparatus has been described above, the non-uniformity of the electric field distribution between the electrodes in the plasma etching apparatus also causes the problem. There is a problem in that the etching rate varies in the electrode plane, and it becomes difficult to ensure the uniformity of the etching rate in the electrode plane.
【0019】本発明は上記のような問題点を解決するた
めになされたものであり、電磁波の波長に対して無視で
きない程度の大きさの電極を用いてプラズマ励起を行う
場合でも、高周波電界の電極面内分布を均一化すること
ができ、これにより成膜速度及び成膜された膜の膜質の
電極面内での均一化を可能とするプラズマ励起化学蒸着
装置を得ることを目的とする。The present invention has been made to solve the above-described problems. Even when plasma excitation is performed using an electrode having a size that cannot be ignored with respect to the wavelength of an electromagnetic wave, a high-frequency electric field is not generated. It is an object of the present invention to obtain a plasma-excited chemical vapor deposition apparatus that can make the distribution in the electrode plane uniform, thereby making it possible to make the film formation rate and the quality of the formed film uniform in the electrode plane.
【0020】また、本発明は、電磁波の波長に対して無
視できない程度の大きさの電極を用いてプラズマ励起を
行う場合でも、高周波電界の電極面内分布を均一化する
ことができ、これによりエッチング速度の電極面内での
均一化を可能とするプラズマエッチング装置を得ること
を目的とする。Further, according to the present invention, even when plasma excitation is performed using an electrode having a size that cannot be ignored with respect to the wavelength of an electromagnetic wave, the distribution of the high-frequency electric field in the electrode plane can be made uniform. It is an object of the present invention to obtain a plasma etching apparatus that can make an etching rate uniform within an electrode surface.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】この発明(請求項1)に
係るプラズマ励起化学蒸着装置は、被処理部材に対して
プラズマを用いた化学蒸着処理を行うための反応容器
と、該反応容器内に配置され、接地されたアノード電極
と、該反応容器内に該アノード電極と対向するよう配置
され、プラズマを励起するための高周波電圧が印加され
るカソード電極とを備えている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma-excited chemical vapor deposition apparatus, comprising: a reaction vessel for performing a chemical vapor deposition process using plasma on a member to be processed; And a grounded anode electrode, and a cathode electrode disposed in the reaction vessel so as to face the anode electrode and to which a high-frequency voltage for exciting plasma is applied.
【0022】そして、この装置では、前記アノード電極
は、前記カソード電極と対向する、板状の被処理部材を
装着するための面が平面状となっており、該カソード電
極におけるアノード電極と対向する面の外縁部に、内側
から外側にかけて複数の壁状部材が所定の間隔を隔てて
配置されており、各壁状部材の高さが外側になるにつれ
て順次高くなっている。そのことにより上記目的が達成
される。In this device, the anode electrode
Is a plate-shaped member to be processed, which faces the cathode electrode.
The mounting surface is flat, and the cathode electrode
At the outer edge of the surface of the pole facing the anode electrode,
From the outside to the outside at a predetermined interval
And as the height of each wall is outward
It is getting higher sequentially . Thereby, the above object is achieved.
【0023】[0023]
【0024】好ましくは、前記カソード電極及びアノー
ド電極の平面形状をそれぞれ、正方形形状,長方形形
状,あるいはその他の所定の形状とし、該正方形または
長方形の平面形状を有する各電極の一辺の長さ、あるい
は該その他の平面形状を有する各電極の、電極面内に確
保できる最大の寸法を、該カソード電極から励起される
高周波電界の波長の1/8以上かつ1/2以下の寸法に
設定する。 Preferably, the cathode electrode and the anode electrode each have a square shape, a rectangular shape, or another predetermined shape, and the length of one side of each of the square or rectangular electrodes, or The maximum dimension of each electrode having the other planar shape, which can be secured in the electrode plane, is reduced to 寸 法 or more and 以下 or less of the wavelength of the high frequency electric field excited from the cathode electrode.
Set .
【0025】好ましくは、前記カソード電極から励起さ
れる高周波電界の周波数を20MHz以上かつ200M
Hz以下の範囲の値とし、太陽電池を構成する半導体薄
膜の成長に使用される構成する。 Preferably, the frequency of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode is 20 MHz or more and 200 MHz.
The value of the range Hz, constitutes used for the growth of the semiconductor thin film constituting the solar cell.
【0026】この発明に係るプラズマエッチング装置
は、被処理部材に対してプラズマエッチング処理を行う
ための反応容器と、該反応容器内に配置され、接地され
たアノード電極と、該反応容器内に該アノード電極と対
向するよう配置され、プラズマを励起するための高周波
電圧が印加されるカソード電極とを備えている。The plasma etching apparatus according to the present invention, a reaction vessel for performing a plasma etching process on the member to be processed, is placed in the reaction vessel, an anode electrode which is grounded, said in the reaction vessel A cathode electrode disposed to face the anode electrode and to which a high-frequency voltage for exciting plasma is applied.
【0027】本プラズマエッチング装置では、前記アノ
ード電極は、前記カソード電極と対向する、板状の被処
理部材を装着するための面が平面状となっており、該カ
ソード電極におけるアノード電極と対向する面の外縁部
に、内側から外側にかけて複数の壁状部材が所定の間隔
を隔てて配置されており、各壁状部材の高さが外側にな
るにつれて順次高くなっている。[0027] In this plasma etching apparatus, the anode
The cathode electrode is a plate-shaped substrate facing the cathode electrode.
The surface for mounting the
The outer edge of the surface of the sword electrode facing the anode electrode
At the same time, a plurality of wall-shaped members
And the height of each wall member is outside.
It becomes higher gradually as it goes .
【0028】以下、本発明の作用について説明する。こ
の発明(請求項1)においては、カソード電極とアノー
ド電極との間の距離を、該両電極間に形成される電界の
強度分布が被処理部材の処理面に平行な面内でより均一
となるよう、該面内で部分的に異ならせるようにしたか
ら、該カソード電極に印加する高周波電力の周波数の上
昇により電極の寸法が相対的に高周波電界の波長に対し
て無視できない程度の大きさとなっても、平行平板電極
間の空隙で生ずる、カソード電極の給電点から遠い部分
での電界強度の低下を抑制あるいは回避することがで
き、アノード電極のカソード電極と対向する面内(電極
面内)での、成膜速度や形成された膜の膜質の分布の高
い均一性を確保できる。Hereinafter, the operation of the present invention will be described. In the present invention (claim 1), the distance between the cathode electrode and the anode electrode is set so that the intensity distribution of the electric field formed between the two electrodes is more uniform in a plane parallel to the processing surface of the member to be processed. As such, the electrode is made to be partially different in the plane, so that the size of the electrode is relatively large with respect to the wavelength of the high-frequency electric field due to an increase in the frequency of the high-frequency power applied to the cathode electrode. Even so, it is possible to suppress or avoid a decrease in the electric field strength at a portion far from the power supply point of the cathode electrode, which is caused by a gap between the parallel plate electrodes, and to prevent the anode electrode from being opposed to the cathode electrode in the plane (in the electrode plane). 2), a high uniformity of the film forming rate and the distribution of the film quality of the formed film can be secured.
【0029】これによりVHF帯やUHF帯の周波数領
域の高周波電磁波をプラズマCVD処理に用いることに
よる利点,つまりプラズマ密度の増大による成膜速度の
増大やイオンシース電圧の減少による膜へのイオンダメ
ージの低減を生かしつつ、プラズマ励起のための高周波
電力の周波数増大により電極面内での成膜速度や膜質の
分布が不均一になるのを抑制あるいは防止できる。As a result, the advantage of using high frequency electromagnetic waves in the VHF band or UHF band in the plasma CVD process, that is, an increase in the film formation rate due to an increase in the plasma density and an increase in ion damage to the film due to a decrease in the ion sheath voltage. It is possible to suppress or prevent the nonuniformity of the film forming speed and the film quality distribution in the electrode surface due to the increase in the frequency of the high frequency power for plasma excitation while making use of the reduction.
【0030】この発明(請求項2)においては、前記カ
ソード電極を、そのアノード電極と対向する面の外縁部
が盛り上がった形状とし、該カソード電極の盛上がり部
分の表面を、これと対向するアノード電極の表面に対し
て傾斜した傾斜面としたので、カソード電極の給電点か
ら遠ざかるほどその強度が低下する傾向にある、カソー
ド電極とアノード電極との間での高周波電界を、電極面
内での均一性のよいものとできる。In the present invention (Claim 2), the cathode electrode has a shape in which the outer edge of the surface facing the anode electrode is raised, and the surface of the raised portion of the cathode electrode is formed in the anode electrode facing the anode electrode. The high-frequency electric field between the cathode electrode and the anode electrode, whose strength tends to decrease as the distance from the power supply point of the cathode electrode increases, becomes uniform in the electrode plane. It can be good.
【0031】この発明(請求項3)においては、前記カ
ソード電極及びアノード電極の平面形状をそれぞれ、正
方形形状,長方形形状,あるいはその他の所定の形状と
し、該正方形または長方形の平面形状を有する各電極の
一辺の長さ、あるいは該その他の平面形状を有する各電
極の、電極面内に確保できる最大の寸法を、該カソード
電極から励起される高周波電界の波長の1/8以上かつ
1/2以下の寸法に設定したので、種々の平面形状を有
するカソード電極及びアノード電極を用いたプラズマC
VD装置において、VHF帯やUHF帯の高周波をプラ
ズマCVD処理に用いることよる利点を生かしつつ、プ
ラズマ励起の高周波電界の周波数増大に起因する大面積
成膜処理における成膜速度や膜質の不均一化を抑制ある
いは防止できる。In the present invention (claim 3), the cathode electrode and the anode electrode have a square shape, a rectangular shape, or another predetermined shape, respectively, and each of the electrodes having the square or rectangular planar shape is formed. The maximum dimension that can be secured in the electrode surface of each electrode having the length of one side or the other planar shape is 1 / or more and 以下 or less of the wavelength of the high frequency electric field excited from the cathode electrode. , The plasma C using the cathode electrode and the anode electrode having various planar shapes is used.
In a VD apparatus, while making use of the advantage of using a high frequency in a VHF band or a UHF band for plasma CVD processing, the film forming speed and film quality in a large area film forming process caused by an increase in the frequency of a high frequency electric field of plasma excitation are made non-uniform. Can be suppressed or prevented.
【0032】この発明(請求項4)においては、前記カ
ソード電極から励起される高周波電界の周波数を20M
Hz以上かつ200MHz以下の範囲の値とし、太陽電
池を構成する半導体薄膜の成長に使用される構成とした
ので、プラズマ密度の増大による成膜速度の増加と、イ
オンシース電圧の低減による膜へのイオン衝撃ダメージ
の抑制とを図ることができる。これによりa−Si:H
太陽電池を構成する薄膜における、光導電率と暗導電率
の比を大きくでき、また膜中欠陥密度を小さくできる。In the present invention (claim 4), the frequency of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode is set to 20M.
Hz and not higher than 200 MHz, which is used for growing a semiconductor thin film constituting a solar cell. Therefore, the film formation rate is increased by increasing the plasma density, and the film thickness is decreased by decreasing the ion sheath voltage. Ion impact damage can be suppressed. Thereby, a-Si: H
In the thin film constituting the solar cell, the ratio between the photoconductivity and the dark conductivity can be increased, and the defect density in the film can be reduced.
【0033】この発明(請求項5)においては、カソー
ド電極とアノード電極との間の距離を、該両電極間に形
成される電界の強度分布が該被処理部材の処理面に平行
な面内でより均一となるよう、該面内で部分的に異なら
せるようにしたので、該カソード電極に印加する高周波
電力の周波数の上昇により電極の寸法が相対的に高周波
電界の波長に対して無視できない程度の大きさとなって
も、平行平板電極間の空隙で生ずる、カソード電極の給
電点から遠い部分での電界強度の低下を抑制あるいは回
避することができ、アノード電極のカソード電極と対向
する面内(電極面内)でのエッチング速度分布の高い均
一性を確保できる。In the present invention (claim 5), the distance between the cathode electrode and the anode electrode is determined by adjusting the intensity distribution of the electric field formed between the two electrodes in a plane parallel to the processing surface of the member to be processed. The size of the electrode is relatively large with respect to the wavelength of the high-frequency electric field due to the increase in the frequency of the high-frequency power applied to the cathode electrode, because the frequency of the high-frequency electric power applied to the cathode electrode is increased. Even if the size of the cathode electrode is small, it is possible to suppress or avoid a decrease in the electric field strength at a portion far from the power supply point of the cathode electrode, which is caused by the gap between the parallel plate electrodes, and to prevent the anode electrode from facing the cathode electrode. High uniformity of the etching rate distribution (in the electrode plane) can be secured.
【0034】これによりVHF帯やUHF帯の周波数領
域の高周波電磁波をプラズマエッチング処理に用いるこ
とによる利点,つまりプラズマ密度の増大によるエッチ
ング速度の増大を生かしつつ、プラズマ励起のための高
周波電力の周波数増大により電極面内でのエッチング速
度分布が不均一になるのを抑制あるいは防止できる。Thus, the advantage of using high-frequency electromagnetic waves in the frequency range of the VHF band or the UHF band for the plasma etching process, that is, the increase in the frequency of the high-frequency power for exciting the plasma while taking advantage of the increase in the etching rate due to the increase in the plasma density. Thereby, the nonuniformity of the etching rate distribution in the electrode surface can be suppressed or prevented.
【0035】[0035]
【発明の実施の形態】まず、本発明の概要について説明
する。本発明の高周波プラズマCVD装置あるいはエッ
チング装置では、図1に示すように、CVD処理あるい
はエッチング処理を行うための反応容器4内に、高周波
電圧が印加されるカソード電極101と、接地されたア
ノード電極2とが対向するよう配置されている。ここ
で、各電極は正方形形状を有し、その一辺の寸法が、カ
ソード電極に印加される高周波電圧の波長の1/8以上
かつ1/2以下の寸法となっており、両電極間に生ずる
電界の強度が電極面内、つまり被処理部材の被処理面に
平行な面内で実質的に均一になるようになっている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an outline of the present invention will be described. In the high-frequency plasma CVD apparatus or etching apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, a cathode electrode 101 to which a high-frequency voltage is applied and a grounded anode electrode are placed in a reaction vessel 4 for performing a CVD process or an etching process. 2 are arranged so as to face each other. Here, each electrode has a square shape, and the dimension of one side thereof is not less than の and not more than の of the wavelength of the high-frequency voltage applied to the cathode electrode. The intensity of the electric field is made substantially uniform in the electrode plane, that is, in a plane parallel to the surface to be processed of the member to be processed.
【0036】また、上記反応容器内では、両電極の離間
間隔が電極面の中心部から外縁部にかけて徐々に狭くな
る部分が存在するようにしている。In the above-mentioned reaction vessel, there is a portion where the distance between the two electrodes gradually narrows from the center to the outer edge of the electrode surface.
【0037】また、上記両電極間での離間間隔の変化
は、平板状カソード電極の表面形状を変化させることに
より実現している。The change in the distance between the two electrodes is realized by changing the surface shape of the flat cathode electrode.
【0038】また、上記カソード電極に印加される高周
波電力の周波数を、特に20MHz以上200MHz以
下として、太陽電池製造に使用可能な構成を実現してい
る。Further, the frequency of the high-frequency power applied to the cathode electrode is particularly set at 20 MHz or more and 200 MHz or less, thereby realizing a configuration usable for solar cell production.
【0039】次に本発明の基本原理について詳述する。
本発明の高周波プラズマCVD装置においては、装置内
に供給されたシラン,水素等の材料ガスが高周波電界に
より電離され、プラズマ状態(放電状態)となる。この
プラズマが材料ガスを解離し、その結果、生成された原
子状ラジカル,分子状ラジカルが、アノード電極あるい
はカソード電極に取り付けられたシリコンウェハ基板や
ガラス等の基板上に堆積する。Next, the basic principle of the present invention will be described in detail.
In the high-frequency plasma CVD apparatus according to the present invention, the material gas such as silane and hydrogen supplied into the apparatus is ionized by the high-frequency electric field to be in a plasma state (discharge state). This plasma dissociates the material gas, and as a result, the generated atomic radicals and molecular radicals are deposited on a substrate such as a silicon wafer substrate or glass attached to the anode electrode or the cathode electrode.
【0040】従って、高周波電界の電極面内での分布を
実質的に均一にすることにより、プラズマが基板面内で
均一に生成され、材料ガスの解離が基板面内で一様にな
され、結果的に基板上での成膜速度、及び基板上に成膜
された膜の膜質等の均一性の高い成膜処理が可能とな
る。Therefore, by making the distribution of the high-frequency electric field substantially uniform in the electrode plane, the plasma is generated uniformly in the substrate plane, and the dissociation of the material gas is made uniform in the substrate plane. As a result, a highly uniform film formation process such as a film formation speed on a substrate and a film quality of a film formed on a substrate can be performed.
【0041】本発明の高周波プラズマCVD装置及びプ
ラズマエッチング装置は、図1に示すように、アノード
電極とカソード電極との間のスペースが一様に一定間隔
である通常の平行平板型装置とは異なり、両電極の離間
間隔が中心部から外縁部にかけて徐々に狭くなるよう構
成されている。この電極間空隙の空間的変化は、カソー
ド電極101及びアノード電極2の少なくとも一方の形
状を、表面が平坦な平板型から、表面の一部が盛り上が
ったものに変形することにより実現される。The high-frequency plasma CVD apparatus and the plasma etching apparatus according to the present invention are different from the ordinary parallel plate type apparatus in which the space between the anode electrode and the cathode electrode is uniformly spaced as shown in FIG. The distance between the two electrodes is gradually reduced from the center to the outer edge. This spatial change in the interelectrode gap is realized by deforming at least one of the cathode electrode 101 and the anode electrode 2 from a flat plate with a flat surface to a part with a raised surface.
【0042】ここで、上記電極間空隙の空間的変化は、
特にカソード電極の形状の変形によるものが好ましい。
なぜなら、アノード電極には、通常その表面に平板型の
基板が取り付けられるため、アノード電極は表面が平坦
な平板型に保っておくのが適当であるからである。Here, the spatial change of the gap between the electrodes is as follows.
Particularly, it is preferable that the shape of the cathode electrode is changed.
This is because a flat substrate is usually attached to the surface of the anode electrode, and thus it is appropriate to keep the anode electrode in a flat plate shape with a flat surface.
【0043】さらに、電極形状の変形方法としては、平
板の外縁部を歪曲させる方法、あるいは平板の外縁部に
盛り上がりをもたせる方法を取ることができる。この盛
り上がり部は、単一の板状部材からなる構造、複数の板
状部材を所定間隔離して平行に配置した構造、あるい
は、電極中心側から電極外縁側にかけて徐々に厚くなる
テーパ状部材からなる構造とすることができる。Further, as a method of deforming the shape of the electrode, a method of distorting the outer edge of the flat plate or a method of raising the outer edge of the flat plate can be adopted. The raised portion is formed of a single plate-shaped member, a structure in which a plurality of plate-shaped members are arranged in parallel at predetermined intervals, or a tapered member that becomes gradually thicker from the electrode center side to the electrode outer edge side. It can be structured.
【0044】また、高周波電界は、高周波電力がカソー
ド電極にその給電点から供給されることにより、電極全
面にわたって形成される。ここで、高周波電力の周波数
がVHF帯にある場合、通常の大面積の平行平板型電極
を用いた装置では、周辺部で電界強度が減少するが、本
発明の構成では、平行平板型電極の離間間隔を局所的に
狭くすることにより、両電極間の高周波電界を局所的に
強めることができる。つまり、定在波の存在等の高周波
電磁界の伝搬の特質により電極中央部で電界強度が大き
くなる傾向、言い換えると、外縁部で電界強度が減少す
る傾向を、外縁部で電極間隔を狭くすることにより抑
え、高周波電界の実質的な面内均一性を確保するもので
ある。The high-frequency electric field is formed over the entire surface of the electrode by supplying high-frequency power to the cathode electrode from the power supply point. Here, when the frequency of the high-frequency power is in the VHF band, the electric field intensity decreases in the peripheral portion in a device using a normal large-area parallel plate electrode. By locally narrowing the spacing, the high-frequency electric field between both electrodes can be locally increased. In other words, the tendency of the electric field strength to increase at the center of the electrode due to the nature of propagation of the high-frequency electromagnetic field such as the presence of a standing wave, in other words, the tendency of the electric field strength to decrease at the outer edge, and the narrower electrode spacing at the outer edge By doing so, the in-plane uniformity of the high-frequency electric field is substantially ensured.
【0045】つまり、本発明は、図9に示すように、正
方形状の電極の一辺の寸法(電極寸法)が電磁波の波長
に対して1/8以上である、通常の平板電極構造の場合
に高周波電界の電極面内での電界分布の不均一性が強く
なる領域で効力を発揮する。また、電極面内に定在波が
1つ存在する、上記電極寸法が高周波の波長の1/2以
下となる条件下、つまり電極中心部で高周波電界が強く
なりかつ電極周辺部で電界が弱くなるような電界分布と
なる領域(電極寸法と電磁波の波長との比の範囲)に対
して有効である。That is, as shown in FIG. 9, the present invention is applied to a case of a normal plate electrode structure in which the dimension (electrode dimension) of one side of a square electrode is 1/8 or more with respect to the wavelength of an electromagnetic wave. It is effective in a region where the non-uniformity of the electric field distribution of the high-frequency electric field in the electrode surface becomes strong. In addition, under the condition that one standing wave exists in the electrode surface and the above-mentioned electrode dimension is 以下 or less of the high-frequency wavelength, that is, the high-frequency electric field is strong at the center of the electrode and the electric field is weak at the periphery of the electrode. This is effective for a region having such an electric field distribution (a range of a ratio between an electrode dimension and a wavelength of an electromagnetic wave).
【0046】また、本発明では、周波数10MHzの場
合、電極寸法として15mまで、100MHzの場合
1.5mまで、1GHzの場合150mmまでの高均一
での放電が可能となり、大面積での高均一性の成膜処理
を実現できる。Further, according to the present invention, it is possible to perform highly uniform discharge up to 15 m as an electrode dimension at a frequency of 10 MHz, up to 1.5 m at 100 MHz, up to 150 mm at 1 GHz, and to achieve high uniformity over a large area. Can be realized.
【0047】特に、本発明のプラズマCVD装置を、電
力用a−Si:H薄膜太陽電池等の成膜に適用する場
合、電極寸法が1m角前後の大きさの装置が使用される
ことを考えると、周波数が20MHz(この場合電極寸
法が1880mm角のとき、電極寸法/電磁波の波長が
1/8となる。)以上でありかつ200MHz(この場
合電極寸法が750mm角のとき、電極寸法/電磁波の
波長が1/2となる。)以下の電磁波を用いる場合に有
効である。In particular, when the plasma CVD apparatus of the present invention is applied to the formation of a power a-Si: H thin film solar cell or the like, it is considered that an apparatus having an electrode size of about 1 m square is used. And the frequency is not less than 20 MHz (in this case, the electrode size / electromagnetic wave becomes 1/8 when the electrode size is 1880 mm square) and 200 MHz (in this case, when the electrode size is 750 mm square, the electrode size / electromagnetic wave This is effective when the following electromagnetic waves are used.
【0048】また、実際に成膜される薄膜の観点から考
えると、高周波の周波数が20MHz以上のところで、
生成されるプラズマ密度が高くなるため成膜速度の上昇
が起こるのに対し、200MHz近辺の周波数以上の高
周波を用いた場合、プラズマ粒子と材料ガスの衝突頻度
が減少しプラズマ密度が減少するために、成膜速度は減
少することから、効果的な周波数領域は20MHz以上
200MHz以下となる。From the viewpoint of the actually formed thin film, when the frequency of the high frequency is 20 MHz or more,
While the generated plasma density increases, the deposition rate increases, whereas when a high frequency of about 200 MHz or higher is used, the frequency of collision between the plasma particles and the material gas decreases, and the plasma density decreases. Since the deposition rate is reduced, the effective frequency range is from 20 MHz to 200 MHz.
【0049】また、周波数が20MHz以上に上昇する
と、イオンシース電圧が下がるために膜へのイオン衝撃
ダメージが減少し、成膜される膜質の向上が観測され
る。このとき、a−Si:H太陽電池の薄膜について検
討してみると、高品質膜の指標となる光導電率と暗導電
率の比が大きくなり、また膜中欠陥密度が小さくなる。When the frequency is increased to 20 MHz or more, the ion sheath voltage is decreased, so that ion impact damage to the film is reduced and the quality of the formed film is improved. At this time, when examining the thin film of the a-Si: H solar cell, the ratio of photoconductivity to dark conductivity, which is an index of a high quality film, increases, and the defect density in the film decreases.
【0050】従来技術では、このようなプラズマCVD
装置におけるVHF帯高周波の使用による成膜速度の上
昇、及び成膜された膜の膜質向上等の効果が大面積成膜
の場合には生かされないのに対し、本発明では、VHF
帯高周波の効果を太陽電池等に対応した大面積での高均
一性の成膜処理において生かすことが可能となる。In the prior art, such plasma CVD
In the present invention, the effect of increasing the film forming speed by using the VHF band high frequency and improving the film quality of the formed film is not utilized in the case of forming a large area film.
The effect of the high frequency band can be utilized in a film forming process of high uniformity in a large area corresponding to a solar cell or the like.
【0051】以下、本発明の実施形態について説明す
る。 (実施の形態1)図1は、本発明の実施形態1による高
周波励起プラズマCVD装置を説明するための図であ
り、図1(a)は、該装置の反応容器の概略構成を示
し、図1(b)は該反応容器内に設けられているカソー
ド電極の平面形状を示している。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. (Embodiment 1) FIG. 1 is a view for explaining a high-frequency excitation plasma CVD apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 1 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus. 1 (b) shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel.
【0052】図において、100aは高周波プラズマを
用いた化学蒸着を行うための反応容器4を有し、該反応
容器4内にて半導体膜や絶縁膜の成膜処理を行う、本実
施形態1のプラズマCVD装置である。上記反応容器4
内には、従来のプラズマCVD装置200と同様、半導
体基板などの被処理部材3が装着されるアノード電極2
が設けられており、また該アノード電極2と対向するよ
うカソード電極101が配設されている。ここで、該ア
ノード電極2は接地され、該カソード電極101には高
周波電力が印加されるようになっている。また、上記反
応容器4の、カソード電極の中心部と対向する部分に
は、材料ガスを該反応容器4内に導入するためのガス導
入口5が形成されており、該ガス導入口5からは、上記
カソード電極101に印加する高周波電力も導入される
ようになっている。つまり、上記反応容器4では、カソ
ード電極中央部に高周波電力を注入する同軸構造の内導
体を接触させ、アノード電極2及び反応容器4の壁は接
地電位としている。In FIG. 1, reference numeral 100a denotes a reaction vessel 4 for performing chemical vapor deposition using high-frequency plasma, in which a semiconductor film or an insulating film is formed in the reaction vessel 4. This is a plasma CVD apparatus. The above reaction vessel 4
In the same manner as in the conventional plasma CVD apparatus 200, an anode electrode 2 on which a member to be processed 3 such as a semiconductor substrate is mounted is provided.
Are provided, and a cathode electrode 101 is provided so as to face the anode electrode 2. Here, the anode electrode 2 is grounded, and high frequency power is applied to the cathode electrode 101. A gas inlet 5 for introducing a material gas into the reaction vessel 4 is formed in a portion of the reaction vessel 4 facing the center of the cathode electrode. The high-frequency power applied to the cathode electrode 101 is also introduced. That is, in the reaction vessel 4, the inner conductor of the coaxial structure for injecting high-frequency power is brought into contact with the center of the cathode electrode, and the anode electrode 2 and the wall of the reaction vessel 4 are set to the ground potential.
【0053】そして、本実施形態1では、上記アノード
電極2及びカソード電極101の平面形状は、1辺が8
00mmの正方形形状となっており、また、カソード電
極101の外縁部1aは外側ほど厚くなったテーパ状盛
上り構造となっている。つまり、上記アノード電極2と
カソード電極101との間隔は、図2に示すように該カ
ソード電極101の中央部101bでは25mmとな
り、外縁部101aでは、上記テーパ状盛上り構造によ
り、その内側から外側にかけて一定の割合で徐々に狭く
なっている。具体的には、カソード電極101の外縁部
101aの内側端では電極間隔が25mm、該外縁部1
01aの外側端では電極間隔が22.5mmとなってい
る。またテーパ状盛上り構造部分の電極面と平行な方向
での寸法は200mmとなっている。In the first embodiment, the planar shape of the anode electrode 2 and the cathode electrode 101 is 8
It has a square shape of 00 mm, and the outer edge 1a of the cathode electrode 101 has a tapered swelling structure that becomes thicker toward the outside. That is, the distance between the anode electrode 2 and the cathode electrode 101 is 25 mm at the central portion 101b of the cathode electrode 101 as shown in FIG. It gradually narrows at a constant rate toward. Specifically, at the inner end of the outer edge 101a of the cathode electrode 101, the electrode interval is 25 mm,
At the outer end of 01a, the electrode interval is 22.5 mm. The dimension of the tapered raised structure in the direction parallel to the electrode surface is 200 mm.
【0054】次に作用効果について説明する。図2に
は、上記実施形態1の高周波プラズマCVD装置におけ
るアノード電極及びカソード電極の断面構造とともに、
上記構造のプラズマCVD装置のカソード電極に高周波
電圧を印加したときのアノード電極表面と平行な面内で
の高周波電界分布の計算結果を示している。Next, the function and effect will be described. FIG. 2 shows the cross-sectional structure of the anode electrode and the cathode electrode in the high-frequency plasma CVD apparatus of the first embodiment,
9 shows a calculation result of a high-frequency electric field distribution in a plane parallel to the anode electrode surface when a high-frequency voltage is applied to the cathode electrode of the plasma CVD apparatus having the above structure.
【0055】ここでは、プラズマ励起用高周波の周波数
は81.36MHzであり、電極寸法は高周波波長の約
1/4.5に相当している。図2では、図8に見られた
ような電極外縁部での電界強度の減少は抑えられ、電界
強度の面内分布(不均一性)△Eは±2.5%にまで減
少している。つまり、上記カソード電極とアノード電極
との間に形成される電界の強度分布は、被処理部材3の
処理面に平行な面内で実質的に均一となっている。Here, the frequency of the high frequency for plasma excitation is 81.36 MHz, and the electrode size corresponds to about 1 / 4.5 of the high frequency wavelength. In FIG. 2, the decrease in the electric field strength at the outer edge of the electrode as shown in FIG. 8 is suppressed, and the in-plane distribution (nonuniformity) ΔE of the electric field strength is reduced to ± 2.5%. . That is, the intensity distribution of the electric field formed between the cathode electrode and the anode electrode is substantially uniform in a plane parallel to the processing surface of the member 3 to be processed.
【0056】なお、同様の電界分布は、複数の板状の盛
り上がり(壁状部材)をカソード電極外縁部に、外側ほ
ど高く内側に行くほど低くなるよう設置することによっ
ても実現できることが計算により明らかになっている。It is apparent from calculation that the same electric field distribution can be realized by installing a plurality of plate-like protrusions (wall-like members) on the outer edge of the cathode electrode so as to be higher toward the outside and lower toward the inside. It has become.
【0057】次に、上記実施形態1のプラズマCVD装
置の反応容器4内にて成膜した薄膜の膜厚分布を、図6
に示す従来の装置の反応容器内にて成膜した薄膜の膜厚
分布と対比させて説明する。Next, the film thickness distribution of the thin film formed in the reaction vessel 4 of the plasma CVD apparatus of the first embodiment is shown in FIG.
This will be described in comparison with the film thickness distribution of the thin film formed in the reaction vessel of the conventional apparatus shown in FIG.
【0058】まず、図1に示す反応容器4内にて実際に
プラズマを生成し薄膜の成膜を行う処理を、励起する周
波数及び電極寸法を変化させて行い、それぞれの電極寸
法と高周波の波長との比率について、形成された薄膜の
膜厚分布等の測定を行った結果を以下の表1に示す。図
1に示す反応容器4を用いた処理については、電極の寸
法形状が1600mm角、励起高周波の周波数が27.
12MHzである場合と、電極の寸法形状が800mm
角、励起高周波の周波数が81.36MHzである場合
とを示している。First, the process of actually generating plasma and forming a thin film in the reaction vessel 4 shown in FIG. 1 is performed by changing the excitation frequency and the electrode size. Table 1 below shows the results obtained by measuring the film thickness distribution and the like of the formed thin film with respect to the ratio. As for the treatment using the reaction vessel 4 shown in FIG.
When the frequency is 12 MHz and the dimension and shape of the electrode are 800 mm
The figure shows a case where the frequency of the excitation high frequency is 81.36 MHz.
【0059】[0059]
【表1】 [Table 1]
【0060】また、該表1には、図6に示す反応容器4
内にて実際にプラズマを生成し薄膜の成膜を行い、形成
された薄膜の膜厚分布等の測定を行った結果も示されて
いる。この場合は、電極の寸法形状を800mm角、励
起高周波の周波数を13.56MHzとしている。Table 1 shows that the reaction vessel 4 shown in FIG.
The figure also shows the results of actually generating plasma in the inside, forming a thin film, and measuring the film thickness distribution and the like of the formed thin film. In this case, the dimension and shape of the electrode are 800 mm square, and the frequency of the excitation high frequency is 13.56 MHz.
【0061】上記各成膜処理における設定パラメータと
しては、カソード電極に印加される励起高周波電力を
0.1W/cm2、反応容器4内の雰囲気の圧力を0.
3Torr、反応容器内に供給される材料ガスをシラン
及び水素としている。As setting parameters in each of the above film forming processes, the excitation high-frequency power applied to the cathode electrode is set to 0.1 W / cm 2 , and the pressure of the atmosphere in the reaction vessel 4 is set to 0.1.
At 3 Torr, the source gases supplied into the reaction vessel are silane and hydrogen.
【0062】上記表1から分かるように、電極寸法と電
磁波の波長の比率が1/8以上になる場合(27.12
MHzおよび81.36MHz)においても、上記比率
が1/28である場合(13.56MHz)と同じよう
に、膜厚分布の不均一性は小さな値に留まっており、こ
れは上述したように電極間の電界分布が均一化されたた
めである。As can be seen from Table 1, when the ratio between the electrode size and the wavelength of the electromagnetic wave is 1/8 or more (27.12).
MHz and 81.36 MHz), as in the case where the ratio is 1/28 (13.56 MHz), the non-uniformity of the film thickness distribution remains at a small value. This is because the electric field distribution between them has been made uniform.
【0063】また、周波数が20MHz以上となると、
成膜速度が上昇し、薄膜の光導電率と暗導電率の比の上
昇や、膜中欠陥密度の減少が見られ、成膜速度上昇及び
成膜膜質向上が実現されている。When the frequency becomes 20 MHz or more,
The film formation rate is increased, the ratio of the photoconductivity to the dark conductivity of the thin film is increased, and the defect density in the film is reduced. As a result, the film formation rate is improved and the film quality is improved.
【0064】すなわち、図1に示す実施形態1の反応容
器を用いることによって、大型の成膜装置に、20MH
z以上かつ200MHz以下のVHF帯の周波数の高周
波電力を適用した場合でも、大面積で高均一性の成膜処
理と、高速での高品質の膜の成膜処理とを同時に達成で
きた。That is, the use of the reaction vessel of Embodiment 1 shown in FIG.
Even when high-frequency power having a frequency in the VHF band of not less than z and not more than 200 MHz is applied, a film forming process of a large area and a high uniformity and a film forming process of a high-quality film at a high speed can be simultaneously achieved.
【0065】つまり、この実施形態1のプラズマCVD
装置は、電力用大型薄膜太陽電池の生産を考えた場合、
従来と同程度の大面積基板に対し、より高品質な太陽電
池をより高速度で生産することを可能にするものであ
る。That is, the plasma CVD of the first embodiment
When considering the production of large thin-film solar cells for power,
This enables a higher-quality solar cell to be produced at a higher speed on a substrate having a large area equivalent to the conventional one.
【0066】このように本実施形態では、高周波の波長
に対して電極寸法が1/8以上1/2以下の長さとなる
場合の電極間での電界の面内均一化を成し遂げ、大面積
高均一性の成膜処理を可能とする。従って、太陽電池、
液晶ディスプレイ、大規模集積回路の分野でのプラズマ
励起用高周波電磁界の高周波化、成膜基板の大面積化を
可能とし、工業的にその品質向上に寄与するところが大
きい。As described above, in the present embodiment, the in-plane uniformity of the electric field between the electrodes when the electrode dimensions are 以上 to の 長 the length of the high-frequency wavelength is achieved, and the large area height is improved. This enables uniform film formation. Therefore, solar cells,
In the field of liquid crystal displays and large-scale integrated circuits, it is possible to increase the frequency of a high-frequency electromagnetic field for plasma excitation and to increase the area of a film-forming substrate, which greatly contributes to industrially improving the quality.
【0067】(実施形態2)図3は、本発明の実施形態
2による高周波プラズマCVD装置を説明するための図
であり、図3(a)は、該装置の反応容器の概略構成を
示し、図3(b)は該反応容器内に設けられているカソ
ード電極の平面形状を示している。(Embodiment 2) FIG. 3 is a view for explaining a high-frequency plasma CVD apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 3 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus. FIG. 3B shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel.
【0068】図において、100bは高周波プラズマを
用いた化学蒸着を行うための反応容器4を有し、該反応
容器4内にて半導体膜や絶縁膜の成膜処理を行う、本実
施形態2のプラズマCVD装置である。In the figure, reference numeral 100 b denotes a reaction vessel 4 for performing chemical vapor deposition using high-frequency plasma, in which a semiconductor film or an insulating film is formed in the reaction vessel 4. This is a plasma CVD apparatus.
【0069】そして、本実施形態2では、上記アノード
電極2及びカソード電極102の平面形状は、1辺が8
00mmの正方形形状となっており、また、カソード電
極102の、該アノード電極2と対向する面上には、そ
の外縁に沿って壁状部材102aが配置されている。そ
の他の構成は上記実施形態1のプラズマCVD装置10
0aと同一である。In the second embodiment, the planar shape of the anode electrode 2 and the cathode electrode 102 is 8
It has a square shape of 00 mm, and a wall-like member 102a is arranged on the surface of the cathode electrode 102 facing the anode electrode 2 along the outer edge thereof. Other configurations are the same as those of the plasma CVD apparatus 10 of the first embodiment.
Same as 0a.
【0070】このような構成の実施形態2では、カソー
ド電極102の、該アノード電極と対向する面上に、そ
の外縁に沿って壁状部材を配置したので、簡単な構成に
より、カソード電極の給電点から遠ざかるほどその強度
が低下する傾向にある、カソード電極とアノード電極と
の間での高周波電界を均一化することができるという効
果がある。In the second embodiment having such a configuration, the wall-shaped member is arranged along the outer edge on the surface of the cathode electrode 102 facing the anode electrode. There is an effect that the high-frequency electric field between the cathode electrode and the anode electrode, whose strength tends to decrease as the distance from the point increases, can be made uniform.
【0071】(実施形態3)図4は、本発明の実施形態
3による高周波プラズマCVD装置を説明するための図
であり、図4(a)は、該装置の反応容器の概略構成を
示し、図4(b)は該反応容器内に設けられているカソ
ード電極の平面形状を示している。(Embodiment 3) FIG. 4 is a view for explaining a high-frequency plasma CVD apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 4 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus. FIG. 4B shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel.
【0072】図において、100cは高周波プラズマを
用いた化学蒸着を行うための反応容器4を有し、該反応
容器4内にて半導体膜や絶縁膜の成膜処理を行う、本実
施形態3のプラズマCVD装置である。In the figure, reference numeral 100c denotes a reaction vessel 4 for performing chemical vapor deposition using high-frequency plasma, in which a semiconductor film and an insulating film are formed in the reaction vessel 4. This is a plasma CVD apparatus.
【0073】そして、本実施形態3では、上記アノード
電極2及びカソード電極102の平面形状は、1辺が8
00mmの正方形形状となっており、また、該カソード
電極103のアノード電極と対向する面の外周部には、
その内側部分から外側部分にかけて複数の壁状部材10
3a1,103a2,103a3,103a4,103a5
が所定間隔隔てて配置されており、これらの壁状部材の
高さは、外側のものほど高くなるようになっている。そ
の他の構成は上記実施形態1のプラズマCVD装置10
0aと同一である。In the third embodiment, the planar shape of the anode electrode 2 and the cathode electrode 102 is 8
It has a square shape of 00 mm, and the outer periphery of the surface of the cathode electrode 103 facing the anode electrode includes:
From the inner part to the outer part, a plurality of wall-like members 10
3a 1, 103a 2, 103a 3 , 103a 4, 103a 5
Are arranged at a predetermined interval, and the height of these wall-like members becomes higher toward the outside. Other configurations are the same as those of the plasma CVD apparatus 10 of the first embodiment.
Same as 0a.
【0074】このような構成の実施形態3では、カソー
ド電極のアノード電極と対向する面の外周部に、その内
側部分から外側部分にかけて複数の壁状部材を所定間隔
隔てて配置し、各壁状部材の高さが、外側のものほど高
くなるようにしたので、カソード電極とアノード電極と
の間での高周波電界の均一化を非常に効果的に図ること
ができるという効果がある。In the third embodiment having such a configuration, a plurality of wall-shaped members are arranged at predetermined intervals from the inner portion to the outer portion on the outer peripheral portion of the surface of the cathode electrode facing the anode electrode. Since the height of the member is set to be higher toward the outer side, there is an effect that the high-frequency electric field between the cathode electrode and the anode electrode can be very effectively uniformed.
【0075】(実施形態4)図5は、本発明の実施形態
4による高周波プラズマCVD装置を説明するための図
であり、図5(a)は、該装置の反応容器の概略構成を
示し、図5(b)は該反応容器内に設けられているカソ
ード電極の平面形状を示している。(Embodiment 4) FIG. 5 is a view for explaining a high-frequency plasma CVD apparatus according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 5 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus. FIG. 5B shows a plan shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel.
【0076】図において、100dは高周波プラズマを
用いた化学蒸着を行うための反応容器4を有し、該反応
容器4内にて半導体膜や絶縁膜の成膜処理を行う、本実
施形態4のプラズマCVD装置である。In the drawing, reference numeral 100 d denotes a reaction vessel 4 for performing chemical vapor deposition using high-frequency plasma, in which a semiconductor film or an insulating film is formed in the reaction vessel 4. This is a plasma CVD apparatus.
【0077】そして、本実施形態4では、カソード電極
104a及びアノード電極105の平面形状をそれぞれ
円形とし、該各電極の直径の長さを、該カソード電極か
ら励起される高周波電界の波長の1/8以上かつ1/2
以下の寸法、例えば800mmに設定している。またカ
ソード電極104の外縁部104aは外側ほど厚くなっ
たテーパ状盛上り構造となっている。つまり、上記アノ
ード電極105とカソード電極104との間隔は、該カ
ソード電極104の中央部104bでは25mmとな
り、外縁部104aでは、上記テーパ状盛上り構造によ
り、その内側から外側にかけて一定の割合で徐々に狭く
なっている。具体的には、カソード電極104の外縁部
104aの内側端では電極間隔が25mm、該外縁部1
04aの外側端では電極間隔が22.5mmとなってい
る。In the fourth embodiment, each of the cathode electrode 104a and the anode electrode 105 has a circular planar shape, and the length of the diameter of each of the electrodes is set to 1/1 / the wavelength of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode. 8 or more and 1/2
The following dimensions are set, for example, 800 mm. The outer edge portion 104a of the cathode electrode 104 has a tapered swelling structure that becomes thicker toward the outside. In other words, the distance between the anode electrode 105 and the cathode electrode 104 is 25 mm at the central portion 104b of the cathode electrode 104, and the outer edge portion 104a is gradually increased at a constant rate from the inside to the outside by the tapered ridge structure. It is narrow. Specifically, at the inner end of the outer edge 104a of the cathode electrode 104, the electrode interval is 25 mm,
At the outer end of 04a, the electrode interval is 22.5 mm.
【0078】その他の構成は上記実施形態1のプラズマ
CVD装置100aと同一である。The other configuration is the same as that of the plasma CVD apparatus 100a of the first embodiment.
【0079】このような構成の実施形態4では、前記カ
ソード電極及びアノード電極の平面形状をそれぞれ円形
とし、該各電極の直径を、該カソード電極から励起され
る高周波電界の波長の1/8以上かつ1/2以下の寸法
に設定したので、円形のカソード電極及びアノード電極
を用いたプラズマCVD装置において、VHF帯やUH
F帯の高周波をプラズマCVD処理に用いることよる利
点を生かしつつ、プラズマ励起の高周波電界の周波数増
大に起因する大面積成膜処理における成膜速度や膜質の
不均一化を防止できるという効果がある。In the fourth embodiment having such a configuration, the cathode electrode and the anode electrode each have a circular planar shape, and the diameter of each electrode is equal to or more than 1 / of the wavelength of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode. In addition, since the size is set to be equal to or smaller than 1/2, in a plasma CVD apparatus using a circular cathode electrode and an anode electrode, the VHF band and the UH
While utilizing the advantage of using the high frequency of the F band for the plasma CVD process, it is possible to prevent the non-uniformity of the film forming speed and film quality in the large area film forming process caused by the increase in the frequency of the high frequency electric field of the plasma excitation. .
【0080】なお、上記実施形態4では、平面円形のカ
ソード電極の外縁部104aを、外側ほど厚くなったテ
ーパ状盛上り構造としたものを示したが、該カソード電
極の構造はこれに限定されるものではなく、例えば、円
形のカソード電極を、そのアノード電極と対向する面上
に、その外縁に沿って壁状部材を配置した構造としても
よく、また、円形のカソード電極を、そのアノード電極
と対向する面の外周部に、その内側部分から外側部分に
かけて複数の壁状部材を所定間隔隔てて配置しした構造
としてもよい。In the fourth embodiment, the outer edge 104a of the flat circular cathode electrode is formed to have a tapered swelling structure that becomes thicker toward the outside, but the structure of the cathode electrode is not limited to this. Instead, for example, a circular cathode electrode may be configured such that a wall-shaped member is arranged along the outer edge thereof on the surface facing the anode electrode, and the circular cathode electrode may be replaced with the anode electrode. A structure in which a plurality of wall-shaped members are arranged at predetermined intervals from the inner part to the outer part on the outer peripheral portion of the surface facing the above.
【0081】また、上記各実施形態では、カソード電極
及びアノード電極の平面形状が正方形あるいは円形であ
る場合について示したが、該両電極の平面形状はこれら
に限定されるものではなく、例えば長方形形状,5角形
形状,6角形形状などの形状でもよく、さらにその他の
所定の平面形状でもよい。Further, in each of the above embodiments, the case where the planar shape of the cathode electrode and the anode electrode is square or circular has been described. However, the planar shape of both electrodes is not limited to these, and may be, for example, a rectangular shape. , A pentagonal shape, a hexagonal shape, or another predetermined planar shape.
【0082】この場合、長方形の平面形状を有するカソ
ード及びアノード電極の一辺の長さ、あるいはその他の
平面形状を有するカソード電極及びアノード電極の、電
極面内に確保できる最大の寸法を、該カソード電極から
励起される高周波電界の波長の1/8以上かつ1/2以
下の寸法に設定することにより、上記平面形状を有する
カソード電極及びアノード電極を用いたプラズマCVD
装置として、成膜速度が高くかつ膜へのダメージが少な
く、しかも大面積成膜処理における成膜速度や膜質の不
均一化を防止できるものが得られる。In this case, the length of one side of the cathode and anode electrodes having a rectangular planar shape, or the maximum dimension of the cathode electrode and the anode electrode having another planar shape, which can be secured in the electrode plane, is determined by the cathode electrode. Plasma CVD using a cathode electrode and an anode electrode having the above-mentioned planar shape by setting the dimension to 1 / or more and 以下 or less of the wavelength of the high frequency electric field excited from
As the apparatus, an apparatus having a high film-forming speed and little damage to the film and capable of preventing the film-forming speed and the film quality from being uneven in a large-area film-forming process can be obtained.
【0083】さらに、上記各実施形態では、プラズマを
用いた化学蒸着処理を行うための反応容器を有するプラ
ズマCVD装置を例として挙げたが、上記各実施形態で
示したカソード電極及びアノード電極の構造は、プラズ
マ粒子及びプラズマ励起による活性種が膜をエッチング
するプラズマドライエッチング(アッシャ)装置による
面内高均一性のエッチング処理に対しても有効であるこ
とは言うまでもない。つまり上記各実施形態で示した構
造のカソード電極及びアノード電極を、プラズマエッチ
ング処理を行うための反応容器内に配設することによ
り、大面積での均一かつ高速なエッチング処理が可能な
プラズマエッチング装置を実現することができる。この
場合には、成膜用材料ガスの代わりにCF4、NF3等の
エッチングガスを用い、このエッチングガスをプラズマ
により解離,励起することになる。Further, in each of the above embodiments, a plasma CVD apparatus having a reaction vessel for performing a chemical vapor deposition process using plasma has been described as an example, but the structure of the cathode electrode and the anode electrode shown in each of the above embodiments has been described. It is needless to say that the method is also effective for an in-plane highly uniform etching process using a plasma dry etching (asher) apparatus for etching a film with plasma particles and active species generated by plasma excitation. That is, by disposing the cathode electrode and the anode electrode having the structure shown in each of the above embodiments in a reaction vessel for performing a plasma etching process, a plasma etching apparatus capable of performing a uniform and high-speed etching process in a large area. Can be realized. In this case, an etching gas such as CF 4 or NF 3 is used instead of the material gas for film formation, and this etching gas is dissociated and excited by plasma.
【0084】また、さらに上記説明では、カソード電極
とアノード電極との間に形成される電界の強度分布が被
処理部材の処理面に平行な面内で実質的に均一となるよ
う、該両電極間の距離を該面内で部分的に異ならせたも
のについて説明したが、カソード電極とアノード電極と
の間の各部での距離の設定は、該両電極間に形成される
電界の強度分布が該被処理部材の処理面に平行な面内で
実質的に均一となるものでなくても、より均一となるも
のであればよい。この場合、該カソード電極及びアノー
ド電極間での電界の強度分布の均一化が高められること
により、VHF帯やUHF帯の周波数領域の高周波電磁
波をプラズマCVD処理に用いることによる利点,つま
りプラズマ密度の増大による成膜速度の増大やイオンシ
ース電圧の減少による膜へのイオンダメージの低減を生
かしつつ、プラズマ励起のための高周波電力の周波数増
大により電極面内での成膜速度や膜質の分布が不均一に
なるのを抑制あるいは防止することが可能である。Further, in the above description, the electric field intensity distribution formed between the cathode electrode and the anode electrode is made substantially uniform within a plane parallel to the processing surface of the member to be processed. Although the case where the distance between them is partially different in the plane has been described, the setting of the distance at each part between the cathode electrode and the anode electrode depends on the intensity distribution of the electric field formed between the two electrodes. The material to be processed may not be substantially uniform in a plane parallel to the processing surface of the member to be processed, but may be any material as long as it becomes more uniform. In this case, since the uniformity of the intensity distribution of the electric field between the cathode electrode and the anode electrode is enhanced, the advantage of using the high-frequency electromagnetic waves in the VHF band or UHF band in the plasma CVD process, that is, the plasma density is reduced. The film deposition rate and film quality distribution in the electrode surface are not improved by increasing the frequency of the high-frequency power for plasma excitation, while taking advantage of the increase in the film deposition rate due to the increase and the reduction of ion damage to the film due to the decrease in the ion sheath voltage. Uniformity can be suppressed or prevented.
【0085】[0085]
【発明の効果】以上のようにこの発明(請求項1)に係
るプラズマ励起CVD装置によれば、カソード電極とア
ノード電極との間の距離を、該両電極間に形成される電
界の強度分布が該被処理部材の処理面に平行な面内でよ
り均一となるよう、該面内で部分的に異ならせるように
したので、VHF帯やUHF帯の周波数領域の高周波電
磁波をプラズマCVD処理に用いることによる利点,つ
まりプラズマ密度の増大による成膜速度の増大やイオン
シース電圧の減少による膜へのイオンダメージの低減を
生かしつつ、プラズマ励起のための高周波電力の周波数
増大により電極面内での成膜速度や膜質の分布が不均一
になるのを抑制あるいは防止できる効果がある。As described above, according to the plasma-excited CVD apparatus according to the present invention (claim 1), the distance between the cathode electrode and the anode electrode is determined by the intensity distribution of the electric field formed between the two electrodes. Are made to be partially different in the plane parallel to the processing surface of the member to be processed, so that high-frequency electromagnetic waves in the VHF band or UHF band are used for the plasma CVD process. While taking advantage of the advantages of the use, namely, the increase in the deposition rate due to the increase in plasma density and the reduction in ion damage to the film due to the decrease in the ion sheath voltage, the frequency of the high-frequency power for plasma excitation is increased in the electrode plane. This has the effect of suppressing or preventing non-uniformity of the film forming rate and film quality distribution.
【0086】この発明(請求項2)によれば、カソード
電極を、そのアノード電極と対向する面の外縁部が盛り
上がった形状とし、該カソード電極の盛上がり部分の表
面を、これと対向するアノード電極の表面に対して傾斜
した傾斜面としたので、カソード電極の給電点から遠ざ
かるほどその強度が低下する傾向にある、カソード電極
とアノード電極との間での高周波電界を、アノード電極
面内での均一性のよいものとできる。According to this invention (Claim 2), the cathode electrode has a shape in which the outer edge of the surface facing the anode electrode is raised, and the surface of the raised portion of the cathode electrode is formed in the anode electrode facing the anode electrode. The high-frequency electric field between the cathode electrode and the anode electrode, whose strength tends to decrease as the distance from the power supply point of the cathode electrode increases, increases the distance between the cathode electrode and the anode electrode. Good uniformity can be obtained.
【0087】この発明(請求項3)によれば、前記カソ
ード電極及びアノード電極の平面形状をそれぞれ、正方
形形状,長方形形状,あるいはその他の所定の形状と
し、該正方形または長方形の平面形状を有する各電極の
一辺の長さ、あるいは該その他の平面形状を有する各電
極の、電極面内に確保できる最大の寸法を、該カソード
電極から励起される高周波電界の波長の1/8以上かつ
1/2以下の寸法に設定したので、所定の平面形状を有
するカソード電極及びアノード電極を用いたプラズマC
VD装置として、成膜速度が高くかつ膜へのダメージが
少なく、しかも大面積成膜処理における成膜速度や膜質
の不均一化を抑制あるいは防止できるものが得られる。According to the present invention (claim 3), the cathode electrode and the anode electrode have a square shape, a rectangular shape, or another predetermined shape, respectively, and each of the cathode electrode and the anode electrode has the square or rectangular planar shape. The length of one side of the electrode, or the maximum dimension of each electrode having the other planar shape, which can be secured in the electrode plane, is set to 1 / or more and 2 of the wavelength of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode. Since the following dimensions were set, the plasma C using the cathode electrode and the anode electrode having a predetermined planar shape was used.
As the VD apparatus, an apparatus having a high film forming speed and little damage to the film and capable of suppressing or preventing nonuniform film forming speed and film quality in a large area film forming process can be obtained.
【0088】この発明(請求項4)によれば、前記カソ
ード電極から励起される高周波電界の周波数を20MH
z以上かつ200MHz以下の範囲の値としたので、a
−Si:H太陽電池を構成する薄膜の成膜に適したプラ
ズマCVD装置を得ることができる。According to the present invention (claim 4), the frequency of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode is set to 20 MHz.
Since the value is in the range of not less than z and not more than 200 MHz, a
A plasma CVD apparatus suitable for forming a thin film constituting a -Si: H solar cell can be obtained.
【0089】この発明(請求項5)に係るプラズマエッ
チング装置によれば、カソード電極とアノード電極との
間の距離を、該両電極間に形成される電界の強度分布が
該被処理部材の処理面に平行な面内でより均一となるよ
う、該面内で部分的に異ならせるようにしたので、VH
F帯やUHF帯の周波数領域の高周波電磁波をプラズマ
エッチング処理に用いることによる利点,つまりプラズ
マ密度の増大によるエッチング速度の増大を生かしつ
つ、プラズマ励起のための高周波電力の周波数増大によ
り電極面内でのエッチング速度分布が不均一になるのを
抑制あるいは防止できるという効果がある。According to the plasma etching apparatus of the present invention (claim 5), the distance between the cathode electrode and the anode electrode depends on the intensity distribution of the electric field formed between the two electrodes. VH is made to be partially different in a plane parallel to the plane so as to be more uniform in the plane.
The advantage of using high-frequency electromagnetic waves in the frequency band of the F band or UHF band for the plasma etching process, that is, the increase in the etching rate due to the increase in the plasma density, and the increase in the frequency of the high-frequency power for plasma excitation within the electrode surface. This has the effect of preventing or preventing the etching rate distribution from becoming non-uniform.
【図1】本発明の実施形態1による高周波プラズマCV
D装置を説明するための図であり、図1(a)は該装置
の反応容器の概略構成を示し、図1(b)は該反応容器
内に設けられているカソード電極の平面形状を示してい
る。FIG. 1 is a high-frequency plasma CV according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 1A is a view for explaining a D apparatus. FIG. 1A shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 1B shows a plan shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel. ing.
【図2】上記実施形態1の高周波プラズマCVD装置に
おけるアノード電極及びカソード電極の断面構造ととも
に、該カソード電極に周波数81.36MHzの高周波
電圧を印加したときの、該両電極間でのアノード電極面
内における高周波電界の強度分布を示す図である。FIG. 2 shows a cross-sectional structure of an anode electrode and a cathode electrode in the high-frequency plasma CVD apparatus according to the first embodiment, and an anode electrode surface between the two electrodes when a high-frequency voltage having a frequency of 81.36 MHz is applied to the cathode electrode. FIG. 4 is a diagram showing an intensity distribution of a high-frequency electric field in the inside.
【図3】本発明の実施形態2による高周波プラズマCV
D装置を説明するための図であり、図3(a)は該装置
の反応容器の概略構成を示し、図3(b)は該反応容器
内に設けられているカソード電極の平面形状を示してい
る。FIG. 3 is a high-frequency plasma CV according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3A is a view for explaining a D apparatus, FIG. 3A shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 3B shows a plane shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel. ing.
【図4】本発明の実施形態3による高周波プラズマCV
D装置を説明するための図であり、図4(a)は該装置
の反応容器の概略構成を示し、図4(b)は該反応容器
内に設けられているカソード電極の平面形状を示してい
る。FIG. 4 is a high-frequency plasma CV according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 4A is a view for explaining a D apparatus, FIG. 4A shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 4B shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel. ing.
【図5】本発明の実施形態4による高周波プラズマCV
D装置を説明するための図であり、図5(a)は該装置
の反応容器の概略構成を示し、図5(b)は該反応容器
内に設けられているカソード電極の平面形状を示してい
る。FIG. 5 is a high-frequency plasma CV according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5A is a view for explaining a D apparatus, FIG. 5A shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 5B shows a planar shape of a cathode electrode provided in the reaction vessel. ing.
【図6】従来の高周波プラズマCVD装置を説明するた
めの概略図であり、図6(a)は該装置の反応容器の概
略構成を示し、図6(b)は該反応容器内に設けられて
いるカソード電極の平面形状を示している。FIG. 6 is a schematic view for explaining a conventional high-frequency plasma CVD apparatus. FIG. 6 (a) shows a schematic configuration of a reaction vessel of the apparatus, and FIG. 6 (b) is provided inside the reaction vessel. 2 shows a planar shape of a cathode electrode.
【図7】従来の高周波プラズマCVD装置におけるアノ
ード電極及びカソード電極の断面構造とともに、該カソ
ード電極に周波数13.56MHzの高周波電圧を印加
したときの該両電極間での電極面内における高周波電界
の強度分布を示す図である。FIG. 7 shows a cross-sectional structure of an anode electrode and a cathode electrode in a conventional high-frequency plasma CVD apparatus, and a high-frequency electric field in an electrode plane between the two electrodes when a high-frequency voltage having a frequency of 13.56 MHz is applied to the cathode electrode. It is a figure showing an intensity distribution.
【図8】従来の高周波プラズマCVD装置におけるアノ
ード電極及びカソード電極の断面構造とともに、該カソ
ード電極に周波数81.36MHzの高周波電圧を印加
したときの該両電極間での電極面内における高周波電界
の強度分布を示す図である。FIG. 8 shows a cross-sectional structure of an anode electrode and a cathode electrode in a conventional high-frequency plasma CVD apparatus, and a high-frequency electric field in an electrode plane between the two electrodes when a high-frequency voltage having a frequency of 81.36 MHz is applied to the cathode electrode. It is a figure showing an intensity distribution.
【図9】従来の高周波プラズマCVD装置内における、
電磁波の波長と電極寸法との比率の、電極間での高周波
電界の強度分布の不均一性に対する依存性を示す図であ
る。FIG. 9 shows a conventional high-frequency plasma CVD apparatus.
FIG. 6 is a diagram showing the dependence of the ratio between the wavelength of the electromagnetic wave and the electrode dimensions on the non-uniformity of the intensity distribution of the high-frequency electric field between the electrodes.
2 アノード電極 3 基板 4 反応容器 5 ガス導入口 100a,100b,100c,100d プラズマC
VD装置 101,102,103 カソード電極 101a 矩形テーパ状構造部(外縁部) 102a,103a1〜103a5 壁状部材 104 円形カソード電極 104a 円形テーパ状構造部(外縁部)2 Anode electrode 3 Substrate 4 Reaction vessel 5 Gas inlet 100a, 100b, 100c, 100d Plasma C
VD device 101, 102, 103 cathode electrodes 101a rectangular tapered structure (outer edge portion) 102a, 103a 1 ~103a 5 wall-like member 104 circular cathode electrode 104a circular tapered structure (outer edge)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 孝司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 山本 義宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−122502(JP,A) 特開 平6−295866(JP,A) 特開 平6−77144(JP,A) 実開 平3−99767(JP,U) 実開 昭64−13119(JP,U) 実開 平4−103641(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/3065 H05H 1/46 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Koji Tomita 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Yoshihiro Yamamoto 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Sharp Corporation (56) References JP-A-7-122502 (JP, A) JP-A-6-295866 (JP, A) JP-A-6-77144 (JP, A) JP-A-3-99767 (JP, U) Japanese Utility Model Application No. Sho 64-13119 (JP, U) Japanese Utility Model Application No. Hei 4-103641 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/3065 H05H 1/46
Claims (4)
学蒸着処理を行うための反応容器と、 該反応容器内に配置され、接地されたアノード電極と、 該反応容器内に該アノード電極と対向するよう配置さ
れ、プラズマを励起するための高周波電圧が印加される
カソード電極とを備え、 前記アノード電極は、前記カソード電極と対向する、板
状の被処理部材を装着するための面が平面状となってお
り、該カソード電極におけるアノード電極と対向する面の外
縁部に、内側から外側にかけて複数の壁状部材が所定の
間隔を隔てて配置されており、各壁状部材の高さが外側
になるにつれて順次高くなっている ことを特徴とするプ
ラズマ励起化学蒸着装置。1. A reaction container for performing chemical vapor deposition using plasma on a member to be processed, an anode electrode disposed in the reaction container and grounded, and an anode electrode disposed in the reaction container. A cathode electrode to which a high-frequency voltage for exciting plasma is applied, wherein the anode electrode faces the cathode electrode, and a surface for mounting a plate-shaped member to be processed is flat. Outside the surface of the cathode electrode facing the anode electrode.
A plurality of wall-shaped members from the inside to the outside
It is arranged at intervals and the height of each wall-shaped member is outside
A plasma-excited chemical vapor deposition apparatus characterized in that the height is gradually increased as the temperature becomes higher .
置において、 前記カソード電極及びアノード電極はそ
れぞれ、正方形形状,長方形形状,あるいはその他の所
定の平面形状を有するものであり、 該正方形または長方形の平面形状を有する各電極の一辺
の長さは、あるいは該その他の平面形状を有する各電極
の、電極面内に確保できる最大の寸法は、該カソード電
極から励起される高周波電界の波長の1/8以上かつ1
/2以下の寸法に設定されているプラズマ励起化学蒸着
装置。2. The plasma-excited chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 , wherein each of the cathode electrode and the anode electrode has a square shape, a rectangular shape, or another predetermined planar shape. The length of one side of each electrode having a planar shape, or the maximum dimension of each other electrode having a planar shape, which can be ensured in the electrode plane, is 1/1 / wavelength of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode. 8 or more and 1
A plasma-excited chemical vapor deposition apparatus set to a size of / 2 or less.
マ励起化学蒸着装置において、 前記カソード電極から励起される高周波電界の周波数が
20MHz以上かつ200MHz以下の範囲の値であ
り、 太陽電池を構成する半導体薄膜の成長に使用されるプラ
ズマ励起化学蒸着装置。3. The plasma-excited chemical vapor deposition apparatus according to claim 1 , wherein a frequency of the high-frequency electric field excited from the cathode electrode is a value in a range from 20 MHz to 200 MHz, and Plasma-enhanced chemical vapor deposition equipment used to grow semiconductor thin films.
処理を行うための反応容器と、 該反応容器内に配置され、接地されたアノード電極と、 該反応容器内に該アノード電極と対向するよう配置さ
れ、プラズマを励起するための高周波電圧が印加される
カソード電極とを備え、 前記アノード電極は、前記カソード電極と対向する、板
状の被処理部材を装着するための面が平面状となってお
り、該カソード電極におけるアノード電極と対向する面の外
縁部に、内側から外側にかけて複数の壁状部材が所定の
間隔を隔てて配置されており、各壁状部材の高さが外側
になるにつれて順次高くなっている ことを特徴とするプ
ラズマエッチング装置。4. A reaction container for performing a plasma etching process on a member to be processed, an anode electrode arranged in the reaction container and grounded, and an anode electrode arranged in the reaction container so as to face the anode electrode. And a cathode electrode to which a high-frequency voltage for exciting plasma is applied. The anode electrode has a flat surface for mounting a plate-shaped member to be treated, which is opposed to the cathode electrode. Outside the surface of the cathode electrode facing the anode electrode.
A plurality of wall-shaped members from the inside to the outside
It is arranged at intervals and the height of each wall-shaped member is outside
A plasma etching apparatus characterized in that the height gradually increases as the temperature increases .
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