【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波放電を利用したプラズマ処理装置であって、主にシリコン系の非晶質及び微結晶半導体の製造に用いられるプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマＣＶＤ処理装置では、真空中に材料ガスを供給し、高周波電源等を用いてプラズマを生成することにより、基板上に堆積膜の形成を行っている。最近、これらのプロセス装置では反応空間の大型化が進み、プラズマＣＶＤ処理装置においては、一般的に１３．５６ＭＨｚのプラズマ励起周波数が用いられ、５０００ｃｍ２以上の大面積の反応空間が実現されている。
【０００３】
高い成膜速度を得るためには、主として、プラズマの濃度を高め、大量の材料ガスを供給し、材料ガスの膜化する効率を上げることである。これらの要因の値を増大するには、従来方法では、ガスの重合化やイオン衝撃により堆積膜における欠陥密度が高くなり良好な膜質を得ることが難しく、生産性を考えると１０Å／ｓｅｃ以下の成膜速度が一般的である。
【０００４】
高速成膜、低欠陥密度等の要求を満たす新しいプラズマ処理方法として、ＶＨＦ帯を励起周波数としたプラズマの有効性が明らかになりつつある。ＶＨＦ帯を励起周波数としたプラズマの有効性については、１３．５６ＭＨｚと比べて、電子やイオンのエネルギーが小さい条件でプラズマ密度が増加するため、膜質をおとさずに高速な成膜が可能になると理解されている。ＶＨＦ帯を励起周波数としたプラズマにより高品質・高速成膜を実現するには、大量の材料ガスを供給すると共に、均一なガス分布を施す必要があり、反応容器内全域にわたり均一なプラズマを生成させることが重要である。
【０００５】
平行平板型プラズマ処理装置において、均一な濃度で材料ガスを分布させる方法として、電極表面から材料ガスを吹き出す構造のシャワー型電極が多く用いられている。シャワー型電極は、基板に対向する放電用電極に多数の孔を開口し、均一に材料ガスが供給及び排気されるように、材料ガス吹き出し孔の数と配置により均一なガス分布になるようにされている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大面積にわたり高速成膜を実現するためには、大量の材料ガスを供給しながら、成膜を行なう必要がある。大量の材料ガスを供給すると、材料ガスの流速が増し、ガス穴付近の膜剥離が起きたり、ガス穴痕が付いたりするという欠点を有している。また、プラズマの励起周波数によっては、電極と基板との間隔を狭くせざるを得ないために、材料ガスの供給量がそれほど大量ではない場合でも、ガス穴痕が付くなどの同じような現象が起きてしまう。
【０００７】
従来においては、シャワー型の電極におけるガス供給の穴数を増やすこと、穴径を大きくすること、穴をテーパーにすること等で材料ガスの流速を低下させて材料ガスの拡散を図っていたが、更に材料ガスの供給量を増やしたときには、同じような膜剥離やガス穴痕が付くという現象が起きていた。また、シャワー型の電極におけるガス供給の穴数を増やすこと、穴径を大きくすること、穴をテーパーにすることにより、加工費などが著しく高くなりコストアップに繋がる。そして、電極表面の面積が減少するために、放電が不安定になる原因にもなっていた。また、電極表面積が小さくなると、電極表面積が広い場合と比べて、電極上に堆積する膜の厚さが増してしまうなどの問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、その目的は、プラズマＣＶＤ法等のプラズマ処理装置において、大量の材料ガスを供給しながら、欠陥の少ない高速成膜を可能とする大面積均一プラズマを実現し、より良好なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマを生成する反応空間に、複数の材料ガス吹き出し孔を開口したカソード電極を配してなるプラズマ処理装置において、
前記カソード電極の開口面側に多孔質層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
前記プラズマ処理装置において、前記多孔質層は、カソード電極の開口面側に設けた多孔質板であってもよい。
【００１１】
また、前記多孔質板の気孔の直径が５０μｍ以上２ｍｍ以下で、気孔率が１０％以上５０％以下であることが好ましい。
【００１２】
さらに、前記多孔質板の材質が導電性セラミックであることが好ましい。
【００１３】
そして、前記多孔質板が絶縁性である場合、該多孔質板上には、複数の空隙を有する金属がカソード電極と同電位に設けられていることが好ましい。
【００１４】
或いは、前記プラズマ処理装置において、前記多孔質層は、カソード電極の開口面側に複数の粒体物質を堆積させた層であってもよい。
【００１５】
また、前記粒体物質の大きさが、ガス吹き出し孔の孔径の１．５倍以上２０倍以下であることが好ましい。
【００１６】
さらに、前記粒状物質の材質が導電性セラミックであることが好ましい。
【００１７】
そして、前記粒状物質層が絶縁性である場合、該多孔質板上には、複数の空隙を有する金属がカソード電極と同電位に設けられていることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。
【００１９】
図１は、本発明に係るプラズマ処理装置としてプラズマＣＶＤ装置を示す模式図である。また図２は、カソード電極の材料ガス吹き出し孔付近の状況を拡大して示す説明図である。
【００２０】
図示するように、プラズマＣＶＤ装置は、反応空間８を区画する真空チャンバー１と、該真空チャンバー１内に設けられているアース電極７と、該アース電極７に保持されている基板６と、該基板６を所定の温度域に加熱する基板加熱ヒータ２と、上記アース電極７と平行になるように対面配置されているカソード電極５と、該カソード電極５に高周波電力を印加するための高周波電源３と、高周波電力のインピーダンスマッチングを行なうマッチングボックス４とを備えている。
【００２１】
カソード電極５の基板面側には、多数の材料ガス吹き出し孔１４が開口されており、カソード電極５の開口面側には多孔質層が形成されている。本実施形態では、多孔質層として、例えば、多数の気孔を有する多孔質板１０を設けている。カソード電極５の内部には材料ガス吹き出し孔１４に連通する材料ガス供給経路１５が備えられており、材料ガスは多数の材料ガス吹き出し孔１４から多孔質板１０を通過して反応空間８へと供給され、図示しない排気機構により反応空間８から外部へと排気されるようになっている。
【００２２】
多孔質板１０の気孔の直径は５０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、気孔率は１０％以上５０％以下であることが好ましい。気孔の直径及び気孔率を上記の範囲に設定するのは、多孔質板１０を通過する材料ガスの流速を減少させて基板６への直撃をなくし、かつ均一に材料ガスの供給を行なって、膜剥離やガス穴痕等の欠陥を回避するためである。
【００２３】
すなわち、材料ガスは、多数の材料ガス吹き出し孔１４を有するカソード電極５から多孔質板１０を経て反応空間８に送り込まれ、多孔質板１０を通過することにより材料ガスの流速は減少し、基板６への直撃はなくなり、高周波電力がマッチングボックス４によりインピーダンスマッチングされてカソード電極５に印加されることにより、反応空間８においてプラズマが生成される。
【００２４】
また、多孔質板１０の材質としてはセラミックであることが好ましく、導電性セラミックを採用した場合には、多孔質板１０がカソード電極５と同電位となるため、カソード電極５の表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜厚が薄くなり、メンテナンスも容易となる。なお、多孔質板１０が絶縁性である場合については後述する。
【００２５】
或いは、多孔質層は、カソード電極５の開口面側に粒体物質を堆積させた層であってもよく、球状や不定形の複数の粒体物質を堆積させることにより、カソード電極５の開口面側に多数の気孔が形成されることになる。この粒体物質の大きさは、ガス吹き出し孔の孔径の１．５倍以上２０倍以下であることが好ましい。これは、多孔質板１０と同様に、粒体物質層を通過する材料ガスの流速を減少させて基板６への直撃をなくし、かつ均一に材料ガスの供給を行なって、膜剥離やガス穴痕等の欠陥を回避するためである。
【００２６】
さらに、多孔質板１０または粒体物質層が絶縁性である場合、多孔質板１０または粒体物質層上には、複数の空隙を有する金属が、カソード電極５と同電位に設けられていることが好ましい。複数の空隙を有する金属板をカソード電極５と同電位で設けることにより、カソード電極５上の電界強度を弱めることなく、大面積にわたる高速成膜が実現可能となる。複数の空隙を有する金属板としては、例えば、メッシュ状、繊維状、または多穴状の金属を採用することができる。
【００２７】
すなわち、本実施形態においては、多数の材料ガス吹き出し孔１４を開口したカソード電極５の開口面側に多孔質層を形成することにより、材料ガスを大量に供給しても、ガス穴付近の膜剥離やガス穴痕等の欠陥を大幅に改善することができ、材料ガスの分布を大面積にわたって均一化することができる。そして、多孔質板１０の気孔の直径及び気孔率、または粒状物質層の粒状物質の大きさを適切に調整することにより、極めて生産性の高いプラズマ処理装置を提供することが可能である。
【００２８】
また、多孔質層によりカソード電極５の反応空間８に接する表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜も薄くすることができる。
【００２９】
さらに、多孔質層上に複数の空隙を有する金属板を電極と同電位で設置することにより、カソード電極５上の電界強度を弱めることなく、大面積にわたる高速成膜が実現可能である。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例に限るものではない。
【００３１】
〔実施例１〕
図１は、実施例１のプラズマ処理装置を示す模式図であり、プラズマＣＶＤ装置として構成されている。
【００３２】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置は、反応空間８を区画する真空チャンバー１と、真空チャンバー１内に設けられているアース電極７と、アース電極７に保持されている基板６と、アース電極７に対面配置されているカソード電極５と、カソード電極５に高周波電力を印加するための高周波電源３とを備えており、基板６は基板加熱ヒータ２により所定の温度域に加熱されるようになっている。
【００３３】
カソード電極５の基板面側には、多数の材料ガス吹き出し孔１４が開口されており、その内部には材料ガス吹き出し孔１４に連通する材料ガス供給経路１５が備えられている。そして、カソード電極５に設けられた多数の材料ガス吹き出し孔１４から反応空間８へと供給された材料ガスは、図示しない排気機構により反応空間８から外部へと排気されるようになっている。
【００３４】
カソード電極５の開口面の全面には、導電性多孔質セラミック板１０が設置されている。例えば、このカソード電極５のサイズは１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の孔径は２ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４のピッチは４０ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の数は５７６個に設定されている。また、導電性多孔質セラミック板１０の厚さは３ｍｍ、気孔の直径は２００μｍ、気孔率は４０％に設定されている。
【００３５】
図２は、カソード電極の材料ガス吹き出し孔付近の状況を拡大して示す説明図である。
【００３６】
図２に示すように、材料ガスは、多数の材料ガス吹き出し孔１４を有するカソード電極５から導電性多孔質セラミック板１０を経て反応空間８に送り込まれる。導電性多孔質セラミック板１０を通過することにより材料ガスの流速は減少し、基板６への直撃はなくなる。カソード電極５における高周波電力の印加点には、高周波電源３からマッチングボックス４を介して、例えば、１００ＭＨｚの周波数の電力が印加される。高周波電力はマッチングボックス４によってインピーダンスマッチングされた後、真空チャンバー１内のカソード電極５に印加され、プラズマが生成される。
【００３７】
導電性多孔質セラミック板１０により基板６への材料ガスの直撃はなくなり、膜剥離やガス穴痕等の欠陥は生じない。また、導電性セラミックを用いることにより、多孔質セラミック板１０がカソード電極５と同電位となるため、カソード電極５の表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜厚が薄くなり、メンテナンスも容易である。
【００３８】
上記の作用効果を確認する方法として、次の条件で実際にアモルファスシリコン成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４とＨ２との流量比が１対２、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、電極−基板間の距離が５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、導電性多孔質セラミック板１０の厚さが３ｍｍ、気孔の直径が２００μｍ、気孔率が４０％である。
【００３９】
材料ガスの流量を変化させたときの結果を以下の表１に示す。表１において、○は膜剥がれ、ガス穴痕などの欠陥はなしの場合、△は膜剥がれはないが、一部ガス穴痕がありの場合、×は膜剥がれがありの場合を表している。
【００４０】
【表１】
【００４１】
さらに、材料ガス分布が均一になっているかを確認するために、次の条件でアモルファスシリコンの成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４１０００ｓｃｃｍ、Ｈ２２ｓｌｍ、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、圧力が５３２Ｐａ、電極−基板の間が距離５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、導電性多孔質セラミック板１０の厚さが３ｍｍ、気孔の直径が２００μｍ、気孔率が４０％である。
【００４２】
これまでの経験により、１００ＭＨｚ程度までの周波数なら、大きさが１０００ｍｍ×１０００ｍｍの電極を用いても、ほぼ均一な電界分布を得られることが分かっている。そのときの基板中央における堆積速度分布は図３に示すようになり、±４％以内という極めて良好な結果が得られた。
【００４３】
以上より、本発明を利用すれば、材料ガスの基板６への直撃による膜剥離やガス穴痕等の欠陥を大幅に改善することができ、反応空間８の全域にわたり均一なガス分布を作り出すことが可能である。また、導電性セラミックを用いることにより、多孔質セラミック板１０がカソード電極５と同電位となり、カソード電極５の表面積が増すことで、カソード電極５上に堆積する膜厚を薄くする効果もある。
【００４４】
〔実施例２〕
図４は、実施例２のプラズマ処理装置を示す模式図であり、プラズマＣＶＤ装置として構成されている。
【００４５】
図４に示すように、プラズマＣＶＤ装置は、反応空間８を区画する真空チャンバー１と、真空チャンバー１内に設けられているアース電極７と、アース電極７に保持されている基板６と、アース電極７に対面配置されているカソード電極５と、カソード電極５に高周波電力を印加するための高周波電源３とを備えており、基板６は基板加熱ヒータ２により所定の温度域に加熱されるようになっている。
【００４６】
カソード電極５の基板面側には、多数の材料ガス吹き出し孔１４が開口されており、その内部には材料ガス吹き出し孔１４に連通する材料ガス供給経路１５が備えられている。そして、カソード電極５に設けられた多数の材料ガス吹き出し孔１４から反応空間８へと供給された材料ガスは、図示しない排気機構により反応空間８から外部へと排気されるようになっている。
【００４７】
カソード電極５の開口面の全面には、粒体物質を堆積させた層が形成されている。この粒体物質層は、例えば、球状の導電性セラミック１１を堆積させた層として形成されている。例えば、このカソード電極５のサイズは１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の孔径は２ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４のピッチは４０ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の数は５７６個に設定されている。また、球状導電性セラミック１１の直径は４ｍｍに設定されている。
【００４８】
材料ガスは、多数の材料ガス吹き出し孔１４を有するカソード電極５から粒体物質層を経て反応空間８に送り込まれる。粒体物質層を通過することにより材料ガスの流速は減少し、基板６への直撃はなくなる。カソード電極５における高周波電力の印加点には、高周波電源３からマッチングボックス４を介して、例えば、１００ＭＨｚの周波数の電力が印加される。高周波電力はマッチングボックス４によってインピーダンスマッチングされた後、真空チャンバー１内のカソード電極５に印加され、プラズマが生成される。
【００４９】
粒体物質層により基板６への材料ガスの直撃はなくなり、膜剥離やガス穴痕等の欠陥は生じない。また、球状導電性セラミックを用いることにより、粒体物質層がカソード電極５と同電位となるため、カソード電極５の表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜厚が薄くなり、メンテナンスも容易である。
【００５０】
上記の作用効果を確認する方法として、次の条件で実際にアモルファスシリコン成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４とＨ２との流量比が１対２、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、電極−基板間の距離が５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、球状導電性セラミック１１の直径が４ｍｍである。
【００５１】
材料ガスの流量を変化させたときの結果を以下の表２に示す。表２において、○は膜剥がれ、ガス穴痕などの欠陥はなしの場合、△は膜剥がれはないが、一部ガス穴痕がありの場合、×は膜剥がれがありの場合を表している。
【００５２】
【表２】
【００５３】
さらに、実施例１と同様に、材料ガス分布が均一になっているかを確認するために、次の条件でアモルファスシリコンの成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４１０００ｓｃｃｍ、Ｈ２２ｓｌｍ、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、圧力が５３２Ｐａ、電極−基板の間が距離５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、球状導電性セラミック１１の直径が４ｍｍである。
【００５４】
そのときの基板中央における堆積速度分布は図５に示すようになり、±６％以内という極めて良好な結果が得られた。
【００５５】
以上より、本発明を利用すれば、材料ガスの基板６への直撃による膜剥離やガス穴痕等の欠陥を大幅に改善することができ、反応空間８の全域にわたり均一なガス分布を作り出すことが可能である。また、球状導電性セラミック１１を用いることにより、粒状物質層がカソード電極５と同電位となり、カソード電極５の表面積が増すことで、カソード電極５上に堆積する膜厚を薄くする効果もある。
【００５６】
〔実施例３〕
図６は、実施例２のプラズマ処理装置を示す模式図であり、プラズマＣＶＤ装置として構成されている。
【００５７】
図６に示すように、プラズマＣＶＤ装置は、反応空間８を区画する真空チャンバー１と、真空チャンバー１内に設けられているアース電極７と、アース電極７に保持されている基板６と、アース電極７に対面配置されているカソード電極５と、カソード電極５に高周波電力を印加するための高周波電源３とを備えており、基板６は基板加熱ヒータ２により所定の温度域に加熱されるようになっている。
【００５８】
カソード電極５の基板面側には、多数の材料ガス吹き出し孔１４が開口されており、その内部には材料ガス吹き出し孔１４に連通する材料ガス供給経路１５が備えられている。そして、カソード電極５に設けられた多数の材料ガス吹き出し孔１４から反応空間８へと供給された材料ガスは、図示しない排気機構により反応空間８から外部へと排気されるようになっている。
【００５９】
カソード電極５の開口面の全面には、粒体物質を堆積させた層が形成されており、更に粒体物質層上には複数の空隙を有する金属板が設置されている。上記の粒体物質層は、例えば、球状の絶縁性セラミック１２を堆積させた層として形成されている。また、上記の複数の空隙を有する金属板は、例えば、開口率の大きなパンチングメタル１３を採用している。例えば、このカソード電極５のサイズは１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の孔径は２ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４のピッチは４０ｍｍ、材料ガス吹き出し孔１４の数は５７６個に設定されている。また、球状絶縁性セラミック１２の直径は４ｍｍ、粒状物質層の気孔の直径は２００μｍ、粒状物質層の気孔率は４０％に設定され、パンチングメタル１３の穴径は８ｍｍ、パンチングメタル１３の開口率は６０％に設定されている。
【００６０】
材料ガスは、多数の材料ガス吹き出し孔１４を有するカソード電極５から粒体物質層、パンチングメタル１３を経て反応空間８に送り込まれる。粒体物質層及びパンチングメタル１３を通過することにより材料ガスの流速は減少し、基板６への直撃はなくなる。カソード電極５における高周波電力の印加点には、高周波電源３からマッチングボックス４を介して、例えば、１００ＭＨｚの周波数の電力が印加される。高周波電力はマッチングボックス４によってインピーダンスマッチングされた後、真空チャンバー１内のカソード電極５に印加され、プラズマが生成される。
【００６１】
粒体物質層及びパンチングメタル１３により基板６への材料ガスの直撃はなくなり、膜剥離やガス穴痕等の欠陥は生じない。また、カソード電極５の表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜厚が薄くなり、メンテナンスも容易である。さらに、パンチングメタル１３を用いることにより、粒体物質層がカソード電極５と同電位となるため、球状絶縁性セラミック１２により粒体物質層を形成しても、電界強度を弱めることなく、プラズマを生成することができる。
【００６２】
上記の作用効果を確認する方法として、実施例１及び実施例２と同様に、次の条件で実際にアモルファスシリコン成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４とＨ２との流量比が１対２、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、電極−基板間の距離が５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、球状導電性セラミック１１の直径が４ｍｍ、粒状物質層の気孔の直径は２００μｍ、粒状物質層の気孔率は４０％に設定され、パンチングメタル１３の穴径は８ｍｍ、パンチングメタル１３の開口率は６０％である。
【００６３】
材料ガスの流量を変化させたときの結果を以下の表３に示す。表３において、○は膜剥がれ、ガス穴痕などの欠陥はなしの場合、△は膜剥がれはないが、一部ガス穴痕がありの場合、×は膜剥がれがありの場合を表している。
【００６４】
【表３】
【００６５】
さらに、実施例１及び実施例２と同様に、材料ガス分布が均一になっているかを確認するために、次の条件でアモルファスシリコンの成膜実験を行なった。その実験条件は、ＳｉＨ４１０００ｓｃｃｍ、Ｈ２２ｓｌｍ、ＶＨＦ−１００ＭＨｚで２０００Ｗの電力、圧力が５３２Ｐａ、電極−基板の間が距離５ｍｍ、基板温度が２５０℃、成膜時間が１０分、球状絶縁性多孔質セラミック１２の直径が４ｍｍ、粒状物質層の気孔の直径が２００μｍ、粒状物質層の気孔率が４０％、パンチングメタル１３の穴径が８ｍｍ、パンチングメタルの開口率が６０％である。
【００６６】
そのときの基板中央における堆積速度分布は図７に示すようになり、±４％以内という極めて良好な結果が得られた。
【００６７】
以上より、本発明を利用すれば、材料ガスの基板６への直撃による膜剥離やガス穴痕等の欠陥を大幅に改善することができ、反応空間８の全域にわたり均一なガス分布を作り出すことが可能である。また、球状絶縁性多孔質セラミック１２を用いることにより、カソード電極５の表面積が増し、カソード電極５上に堆積する膜厚を薄くする効果もある。さらに、粒状物質層上にパンチングメタル１３を設置することにより、パンチングメタル１３がカソード電極５と同電位となり、電界強度を弱めることなく、プラズマを生成することが可能となる。
【００６８】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。例えば、実施例２において、球状導電性セラミックの代わりに、球形金属を採用してもよい。また、実施例３において、電界強度を弱めないために用いるパンチングメタル１３の代わりに、メッシュ状金属や繊維状金属を採用してもよい。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るプラズマ処理装置によれば、カソード電極の開口面側に多孔質層が形成されており、材料ガスの流速を減少させて基板への直撃を緩和することできるので、大量の材料ガスを供給しても良好な成膜処理を行なうことができる。また、材料ガスが少ない場合でも、カソード電極と基板との間隔を狭くすることが可能であり、プラズマの励起周波数を高くして、高密度プラズマを生成することができる。
【００７０】
すなわち、大量の材料ガスを供給しながら、欠陥の少ない高速成膜を可能とする大面積均一プラズマを実現し、より良好なプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置を提供することができるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のプラズマ処理装置を示す模式図である。
【図２】実施例１のプラズマ処理装置において、材料ガス吹き出し孔付近の状況を拡大して示す説明図である。
【図３】実施例１における堆積速度分布を示す説明図である。
【図４】実施例２のプラズマ処理装置を示す模式図である。
【図５】実施例２における堆積速度分布を示す説明図である。
【図６】実施例３のプラズマ処理装置を示す模式図である。
【図７】実施例３における堆積速度分布を示す説明図である。
【符号の説明】
１ 真空チャンバー
２ 基板加熱ヒータ
３ 高周波電源
４ マッチングボックス
５ カソード電極
６ 基板
７ アース電極
８ 反応空間
９ 電極基板間距離
１０ 導電性多孔質セラミック板（多孔質層）
１１ 球状導電性セラミック
１２ 球状絶縁性多孔質セラミック
１３ パンチングメタル
１４ 材料ガス吹き出し孔
１５ 材料ガス供給経路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus using a high-frequency discharge, and more particularly to a plasma processing apparatus such as a plasma CVD apparatus mainly used for manufacturing silicon-based amorphous and microcrystalline semiconductors.
[0002]
[Prior art]
In a conventional plasma CVD processing apparatus, a deposition gas is formed on a substrate by supplying a material gas in a vacuum and generating plasma using a high frequency power supply or the like. Recently, the reaction space in these process apparatuses has been increased in size, and a plasma excitation frequency of 13.56 MHz is generally used in a plasma CVD processing apparatus, and 5000 cm is used. 2 The above large-area reaction space is realized.
[0003]
In order to obtain a high deposition rate, it is mainly necessary to increase the plasma concentration, supply a large amount of material gas, and increase the efficiency of forming the material gas into a film. In order to increase the values of these factors, according to the conventional method, the defect density in the deposited film increases due to polymerization of gas or ion bombardment, and it is difficult to obtain good film quality. The film forming speed is general.
[0004]
As a new plasma processing method that satisfies requirements such as high-speed film formation and low defect density, the effectiveness of plasma using a VHF band as an excitation frequency is becoming clear. Regarding the effectiveness of the plasma using the VHF band as the excitation frequency, the plasma density increases under the condition that the energy of the electrons and ions is smaller than 13.56 MHz, so that it is possible to form a film at high speed without deteriorating the film quality. Is understood. In order to realize high quality and high speed film formation by using plasma with the excitation frequency in the VHF band, it is necessary to supply a large amount of material gas and to provide a uniform gas distribution, and to generate a uniform plasma over the entire reaction vessel. It is important that
[0005]
In a parallel plate type plasma processing apparatus, as a method of distributing a material gas at a uniform concentration, a shower type electrode having a structure in which a material gas is blown from an electrode surface is often used. The shower-type electrode has a large number of holes formed in the discharge electrode facing the substrate, so that the material gas is uniformly supplied and exhausted so that a uniform gas distribution is obtained by the number and arrangement of the material gas blowing holes. Have been.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to realize high-speed film formation over a large area, it is necessary to perform film formation while supplying a large amount of material gas. When a large amount of the material gas is supplied, the flow rate of the material gas increases, and there is a disadvantage that a film is peeled off near the gas hole or a gas hole mark is formed. Also, depending on the excitation frequency of the plasma, the distance between the electrode and the substrate must be narrowed, so even when the supply amount of the material gas is not so large, similar phenomena such as formation of gas hole marks will occur. Get up.
[0007]
Conventionally, the material gas is diffused by reducing the flow rate of the material gas by increasing the number of gas supply holes, increasing the hole diameter, or tapering the holes in the shower-type electrode. Further, when the supply amount of the material gas was further increased, the same phenomenon of film peeling and gas hole marks occurred. In addition, increasing the number of holes for gas supply, increasing the hole diameter, and tapering the holes in the shower-type electrode significantly increases processing costs and the like, which leads to an increase in cost. In addition, since the area of the electrode surface is reduced, the discharge becomes unstable. Further, when the electrode surface area is small, there is a problem that the thickness of a film deposited on the electrode is increased as compared with the case where the electrode surface area is large.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to enable high-speed film formation with few defects while supplying a large amount of material gas in a plasma processing apparatus such as a plasma CVD method. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus which realizes a large-area uniform plasma and can perform better plasma processing.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention is directed to a plasma processing apparatus including: a reaction space for generating plasma; and a cathode electrode having a plurality of material gas blowing holes.
A porous layer is formed on the opening side of the cathode electrode.
[0010]
In the plasma processing apparatus, the porous layer may be a porous plate provided on an opening side of a cathode electrode.
[0011]
Further, it is preferable that the diameter of the pores of the porous plate is 50 μm or more and 2 mm or less, and the porosity is 10% or more and 50% or less.
[0012]
Further, the material of the porous plate is preferably a conductive ceramic.
[0013]
When the porous plate is insulative, a metal having a plurality of voids is preferably provided on the porous plate at the same potential as the cathode electrode.
[0014]
Alternatively, in the plasma processing apparatus, the porous layer may be a layer in which a plurality of particulate materials are deposited on the opening side of the cathode electrode.
[0015]
Further, it is preferable that the size of the granular material is 1.5 times or more and 20 times or less the hole diameter of the gas blowing hole.
[0016]
Further, it is preferable that the material of the granular material is a conductive ceramic.
[0017]
When the granular material layer is insulative, a metal having a plurality of voids is preferably provided on the porous plate at the same potential as the cathode electrode.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the embodiments.
[0019]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a plasma CVD apparatus as a plasma processing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a state near a material gas blowout hole of a cathode electrode.
[0020]
As shown in the drawing, the plasma CVD apparatus includes a vacuum chamber 1 that partitions a reaction space 8, an earth electrode 7 provided in the vacuum chamber 1, a substrate 6 held by the earth electrode 7, A substrate heater 2 for heating the substrate 6 to a predetermined temperature range; a cathode electrode 5 disposed to face the ground electrode 7 so as to be parallel; and a high-frequency power supply for applying high-frequency power to the cathode electrode 5 3 and a matching box 4 for performing impedance matching of high-frequency power.
[0021]
A large number of material gas blowing holes 14 are opened on the substrate surface side of the cathode electrode 5, and a porous layer is formed on the opening surface side of the cathode electrode 5. In the present embodiment, for example, a porous plate 10 having a large number of pores is provided as a porous layer. A source gas supply path 15 communicating with the source gas outlet 14 is provided inside the cathode electrode 5, and the source gas passes through the porous plate 10 from the multiple source gas outlets 14 to the reaction space 8. It is supplied and exhausted from the reaction space 8 to the outside by an exhaust mechanism (not shown).
[0022]
The diameter of the pores of the porous plate 10 is preferably 50 μm or more and 2 mm or less, and the porosity is preferably 10% or more and 50% or less. The reason for setting the diameter and porosity of the pores in the above ranges is to reduce the flow velocity of the material gas passing through the porous plate 10 so as to eliminate direct hits on the substrate 6 and to supply the material gas uniformly, This is to avoid defects such as film peeling and gas hole marks.
[0023]
That is, the material gas is sent from the cathode electrode 5 having a large number of material gas blowing holes 14 to the reaction space 8 via the porous plate 10 and passes through the porous plate 10, whereby the flow rate of the material gas is reduced, and 6 is eliminated, the high-frequency power is impedance-matched by the matching box 4 and applied to the cathode electrode 5, so that plasma is generated in the reaction space 8.
[0024]
Further, the material of the porous plate 10 is preferably ceramic. When conductive ceramic is employed, the surface of the cathode electrode 5 increases because the porous plate 10 has the same potential as the cathode electrode 5. The film thickness deposited on the cathode electrode 5 becomes thin, and maintenance becomes easy. The case where the porous plate 10 is insulative will be described later.
[0025]
Alternatively, the porous layer may be a layer in which a particulate material is deposited on the opening surface side of the cathode electrode 5, and a plurality of spherical or amorphous particulate materials are deposited to form an opening in the cathode electrode 5. Many pores will be formed on the surface side. The size of the granular material is preferably 1.5 times or more and 20 times or less the diameter of the gas blowing holes. This is because, similarly to the porous plate 10, the flow rate of the material gas passing through the granular material layer is reduced to eliminate direct hits to the substrate 6, and to supply the material gas uniformly, thereby removing film peeling and gas holes. This is to avoid defects such as marks.
[0026]
Further, when the porous plate 10 or the granular material layer is insulative, a metal having a plurality of voids is provided on the porous plate 10 or the granular material layer at the same potential as the cathode electrode 5. Is preferred. By providing a metal plate having a plurality of gaps at the same potential as the cathode electrode 5, high-speed film formation over a large area can be realized without weakening the electric field strength on the cathode electrode 5. As the metal plate having a plurality of voids, for example, a mesh-like, fibrous, or multi-hole metal can be employed.
[0027]
That is, in the present embodiment, the porous layer is formed on the opening side of the cathode electrode 5 having the large number of material gas blowing holes 14, so that even if a large amount of material gas is supplied, the film near the gas hole can be formed. Defects such as peeling and gas hole marks can be significantly improved, and the distribution of the material gas can be made uniform over a large area. Then, by appropriately adjusting the diameter and porosity of the pores of the porous plate 10 or the size of the particulate matter in the particulate matter layer, it is possible to provide a plasma processing apparatus with extremely high productivity.
[0028]
In addition, the surface area of the cathode electrode 5 in contact with the reaction space 8 is increased by the porous layer, and the film deposited on the cathode electrode 5 can be made thin.
[0029]
Furthermore, by disposing a metal plate having a plurality of voids on the porous layer at the same potential as the electrode, high-speed film formation over a large area can be realized without weakening the electric field intensity on the cathode electrode 5.
[0030]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to these embodiments.
[0031]
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the first embodiment, and is configured as a plasma CVD apparatus.
[0032]
As shown in FIG. 1, the plasma CVD apparatus includes a vacuum chamber 1 that divides a reaction space 8, an earth electrode 7 provided in the vacuum chamber 1, a substrate 6 held on the earth electrode 7, The apparatus includes a cathode electrode 5 facing the electrode 7 and a high-frequency power supply 3 for applying high-frequency power to the cathode electrode 5. The substrate 6 is heated to a predetermined temperature range by the substrate heater 2. It has become.
[0033]
On the substrate surface side of the cathode electrode 5, a number of material gas blowing holes 14 are opened, and a material gas supply path 15 communicating with the material gas blowing holes 14 is provided therein. The material gas supplied to the reaction space 8 from the large number of material gas blowing holes 14 provided in the cathode electrode 5 is exhausted from the reaction space 8 to the outside by an exhaust mechanism (not shown).
[0034]
A conductive porous ceramic plate 10 is provided on the entire opening surface of the cathode electrode 5. For example, the size of the cathode electrode 5 is set to 1000 mm × 1000 mm, the diameter of the material gas blowout holes 14 is set to 2 mm, the pitch of the material gas blowout holes 14 is set to 40 mm, and the number of the material gas blowout holes 14 is set to 576. The thickness of the conductive porous ceramic plate 10 is set to 3 mm, the diameter of the pores is set to 200 μm, and the porosity is set to 40%.
[0035]
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of a state near a material gas blowout hole of a cathode electrode.
[0036]
As shown in FIG. 2, the material gas is sent from the cathode electrode 5 having a large number of material gas blowing holes 14 to the reaction space 8 via the conductive porous ceramic plate 10. By passing through the conductive porous ceramic plate 10, the flow rate of the material gas is reduced, and direct hit on the substrate 6 is eliminated. For example, power of a frequency of 100 MHz is applied from the high-frequency power source 3 to the application point of the high-frequency power on the cathode electrode 5 via the matching box 4. After the high frequency power is impedance-matched by the matching box 4, it is applied to the cathode electrode 5 in the vacuum chamber 1 to generate plasma.
[0037]
The conductive porous ceramic plate 10 eliminates the direct impact of the material gas on the substrate 6 and does not cause defects such as film peeling and gas hole marks. Further, by using the conductive ceramic, the porous ceramic plate 10 has the same potential as the cathode electrode 5, so that the surface area of the cathode electrode 5 increases, the film thickness deposited on the cathode electrode 5 decreases, and maintenance is easy. It is.
[0038]
As a method for confirming the above-mentioned operation and effect, an amorphous silicon film formation experiment was actually performed under the following conditions. The experimental conditions were SiH 4 And H 2 The flow rate ratio is 1: 2, the power of 2000 W at VHF-100 MHz, the distance between the electrode and the substrate is 5 mm, the substrate temperature is 250 ° C., the film formation time is 10 minutes, and the thickness of the conductive porous ceramic plate 10 is 3 mm, pore diameter 200 μm, porosity 40%.
[0039]
Table 1 below shows the results when the flow rate of the material gas was changed. In Table 1, ○ indicates that there was no defect such as film peeling and gas hole marks, Δ indicates that there was no film peeling, but indicates that some gas holes were present, and x indicates that there was film peeling.
[0040]
[Table 1]
[0041]
Further, in order to confirm whether the material gas distribution is uniform, an amorphous silicon film forming experiment was performed under the following conditions. The experimental conditions were SiH 4 1000 sccm, H 2 2 slm, power of 2000 W at VHF-100 MHz, pressure of 532 Pa, distance between electrode and substrate is 5 mm, substrate temperature is 250 ° C., film formation time is 10 minutes, thickness of conductive porous ceramic plate 10 is 3 mm, pores Has a diameter of 200 μm and a porosity of 40%.
[0042]
Experience has shown that at frequencies up to about 100 MHz, a substantially uniform electric field distribution can be obtained even with an electrode having a size of 1000 mm × 1000 mm. The deposition rate distribution at the center of the substrate at that time was as shown in FIG. 3, and an extremely good result of within ± 4% was obtained.
[0043]
As described above, according to the present invention, defects such as film peeling and gas hole marks due to direct impact of the material gas on the substrate 6 can be greatly improved, and a uniform gas distribution can be created over the entire reaction space 8. Is possible. Further, by using the conductive ceramic, the potential of the porous ceramic plate 10 becomes the same as that of the cathode electrode 5, and the surface area of the cathode electrode 5 increases.
[0044]
[Example 2]
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the second embodiment, and is configured as a plasma CVD apparatus.
[0045]
As shown in FIG. 4, the plasma CVD apparatus includes a vacuum chamber 1 that partitions a reaction space 8, an earth electrode 7 provided in the vacuum chamber 1, a substrate 6 held by the earth electrode 7, The apparatus includes a cathode electrode 5 disposed facing the electrode 7 and a high-frequency power supply 3 for applying high-frequency power to the cathode electrode 5. The substrate 6 is heated by the substrate heater 2 to a predetermined temperature range. It has become.
[0046]
On the substrate surface side of the cathode electrode 5, a number of material gas blowing holes 14 are opened, and a material gas supply path 15 communicating with the material gas blowing holes 14 is provided therein. The material gas supplied to the reaction space 8 from the large number of material gas outlets 14 provided in the cathode electrode 5 is exhausted from the reaction space 8 to the outside by an exhaust mechanism (not shown).
[0047]
A layer on which a granular substance is deposited is formed on the entire opening surface of the cathode electrode 5. This granular material layer is formed, for example, as a layer on which a spherical conductive ceramic 11 is deposited. For example, the size of the cathode electrode 5 is set to 1000 mm × 1000 mm, the diameter of the material gas blowout holes 14 is set to 2 mm, the pitch of the material gas blowout holes 14 is set to 40 mm, and the number of the material gas blowout holes 14 is set to 576. The diameter of the spherical conductive ceramic 11 is set to 4 mm.
[0048]
The material gas is sent from the cathode electrode 5 having a large number of material gas blowing holes 14 to the reaction space 8 via the granular material layer. By passing through the granular material layer, the flow rate of the material gas is reduced, and direct impact on the substrate 6 is eliminated. For example, power of a frequency of 100 MHz is applied from the high-frequency power source 3 to the application point of the high-frequency power on the cathode electrode 5 via the matching box 4. After the high frequency power is impedance-matched by the matching box 4, it is applied to the cathode electrode 5 in the vacuum chamber 1 to generate plasma.
[0049]
Due to the granular material layer, the material gas does not hit the substrate 6 directly, and defects such as film peeling and gas hole marks do not occur. Further, by using the spherical conductive ceramic, the granular material layer has the same potential as the cathode electrode 5, so that the surface area of the cathode electrode 5 is increased, the film thickness deposited on the cathode electrode 5 is reduced, and maintenance is easy. It is.
[0050]
As a method for confirming the above-mentioned operation and effect, an amorphous silicon film formation experiment was actually performed under the following conditions. The experimental conditions were SiH 4 And H 2 The flow rate ratio is 1: 2, the power is 2000 W at VHF-100 MHz, the distance between the electrode and the substrate is 5 mm, the substrate temperature is 250 ° C., the film formation time is 10 minutes, and the diameter of the spherical conductive ceramic 11 is 4 mm. .
[0051]
Table 2 below shows the results when the flow rate of the material gas was changed. In Table 2, ○ indicates that there was no defect such as film peeling and gas hole marks, Δ indicates that there was no film peeling, but X indicates that there was gas hole marks, and X indicates that there was film peeling.
[0052]
[Table 2]
[0053]
Further, in the same manner as in Example 1, in order to confirm whether the material gas distribution was uniform, an amorphous silicon film formation experiment was performed under the following conditions. The experimental conditions were SiH 4 1000 sccm, H 2 2 slm, power of 2000 W at VHF-100 MHz, pressure of 532 Pa, distance between electrode and substrate is 5 mm, substrate temperature is 250 ° C., film formation time is 10 minutes, and diameter of spherical conductive ceramic 11 is 4 mm.
[0054]
The deposition rate distribution at the center of the substrate at that time was as shown in FIG. 5, and an extremely good result of ± 6% or less was obtained.
[0055]
As described above, according to the present invention, defects such as film peeling and gas hole marks due to direct impact of the material gas on the substrate 6 can be greatly improved, and a uniform gas distribution can be created over the entire reaction space 8. Is possible. In addition, by using the spherical conductive ceramic 11, the potential of the granular material layer becomes the same as that of the cathode electrode 5, and the surface area of the cathode electrode 5 is increased, which also has the effect of reducing the film thickness deposited on the cathode electrode 5.
[0056]
[Example 3]
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to the second embodiment, which is configured as a plasma CVD apparatus.
[0057]
As shown in FIG. 6, the plasma CVD apparatus includes a vacuum chamber 1 that partitions a reaction space 8, an earth electrode 7 provided in the vacuum chamber 1, a substrate 6 held on the earth electrode 7, The apparatus includes a cathode electrode 5 facing the electrode 7 and a high-frequency power supply 3 for applying high-frequency power to the cathode electrode 5. The substrate 6 is heated to a predetermined temperature range by the substrate heater 2. It has become.
[0058]
On the substrate surface side of the cathode electrode 5, a number of material gas blowing holes 14 are opened, and a material gas supply path 15 communicating with the material gas blowing holes 14 is provided therein. The material gas supplied to the reaction space 8 from the large number of material gas blowing holes 14 provided in the cathode electrode 5 is exhausted from the reaction space 8 to the outside by an exhaust mechanism (not shown).
[0059]
A layer on which a granular material is deposited is formed on the entire opening surface of the cathode electrode 5, and a metal plate having a plurality of voids is provided on the granular material layer. The above-mentioned granular material layer is formed, for example, as a layer on which a spherical insulating ceramic 12 is deposited. The metal plate having a plurality of voids employs, for example, a punching metal 13 having a large aperture ratio. For example, the size of the cathode electrode 5 is set to 1000 mm × 1000 mm, the diameter of the material gas blowout holes 14 is set to 2 mm, the pitch of the material gas blowout holes 14 is set to 40 mm, and the number of the material gas blowout holes 14 is set to 576. The diameter of the spherical insulating ceramic 12 is 4 mm, the diameter of the pores of the granular material layer is 200 μm, the porosity of the granular material layer is 40%, the hole diameter of the punching metal 13 is 8 mm, and the opening ratio of the punching metal 13 is Is set to 60%.
[0060]
The material gas is sent from the cathode electrode 5 having a large number of material gas blowing holes 14 to the reaction space 8 via the granular material layer and the punching metal 13. By passing through the granular material layer and the punching metal 13, the flow rate of the material gas is reduced, and the direct hit on the substrate 6 is eliminated. For example, power of a frequency of 100 MHz is applied from the high-frequency power source 3 to the application point of the high-frequency power on the cathode electrode 5 via the matching box 4. After the high frequency power is impedance-matched by the matching box 4, it is applied to the cathode electrode 5 in the vacuum chamber 1 to generate plasma.
[0061]
The granular material layer and the punching metal 13 eliminate direct impact of the source gas on the substrate 6, and do not cause defects such as film peeling and gas hole marks. Further, the surface area of the cathode electrode 5 increases, the film thickness deposited on the cathode electrode 5 decreases, and maintenance is easy. Further, since the granular material layer has the same potential as the cathode electrode 5 by using the punching metal 13, even if the granular material layer is formed by the spherical insulating ceramic 12, the plasma is generated without weakening the electric field intensity. Can be generated.
[0062]
As a method for confirming the above-mentioned operation and effect, an amorphous silicon film formation experiment was actually performed under the following conditions, similarly to the first and second embodiments. The experimental conditions were SiH 4 And H 2 The flow rate ratio is 1: 2, the power of 2000 W at VHF-100 MHz, the distance between the electrode and the substrate is 5 mm, the substrate temperature is 250 ° C., the film formation time is 10 minutes, the diameter of the spherical conductive ceramic 11 is 4 mm, and the granular The pore diameter of the material layer is set to 200 μm, the porosity of the granular material layer is set to 40%, the hole diameter of the punching metal 13 is 8 mm, and the opening ratio of the punching metal 13 is 60%.
[0063]
Table 3 below shows the results when the flow rate of the material gas was changed. In Table 3, ○ indicates that there was no defect such as film peeling and gas hole marks, Δ indicates that there was no film peeling, but X indicates that there was gas hole marks, and X indicates that there was film peeling.
[0064]
[Table 3]
[0065]
Further, in the same manner as in Example 1 and Example 2, in order to confirm whether the material gas distribution is uniform, an amorphous silicon film forming experiment was performed under the following conditions. The experimental conditions were SiH 4 1000 sccm, H 2 2 slm, power of 2000 W at VHF-100 MHz, pressure of 532 Pa, distance between electrode and substrate is 5 mm, substrate temperature is 250 ° C., film formation time is 10 minutes, diameter of spherical insulating porous ceramic 12 is 4 mm, granular material The pore diameter of the layer is 200 μm, the porosity of the particulate material layer is 40%, the hole diameter of the punching metal 13 is 8 mm, and the opening ratio of the punching metal is 60%.
[0066]
At that time, the deposition rate distribution at the center of the substrate was as shown in FIG. 7, and an extremely good result of ± 4% or less was obtained.
[0067]
As described above, according to the present invention, defects such as film peeling and gas hole marks due to direct impact of the material gas on the substrate 6 can be greatly improved, and a uniform gas distribution can be created over the entire reaction space 8. Is possible. Further, the use of the spherical insulating porous ceramic 12 has an effect of increasing the surface area of the cathode electrode 5 and reducing the film thickness deposited on the cathode electrode 5. Further, by providing the punching metal 13 on the granular material layer, the punching metal 13 has the same potential as the cathode electrode 5, and it is possible to generate plasma without weakening the electric field strength.
[0068]
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the second embodiment, a spherical metal may be used instead of the spherical conductive ceramic. Further, in the third embodiment, a mesh-like metal or a fibrous metal may be employed instead of the punching metal 13 used for preventing the electric field intensity from being weakened.
[0069]
【The invention's effect】
As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the porous layer is formed on the opening side of the cathode electrode, and the flow rate of the material gas can be reduced to reduce the direct hit on the substrate. Therefore, a favorable film forming process can be performed even when a large amount of material gas is supplied. Further, even when the amount of the material gas is small, the distance between the cathode electrode and the substrate can be reduced, and the plasma excitation frequency can be increased to generate high-density plasma.
[0070]
In other words, an excellent effect of realizing a large-area uniform plasma that enables high-speed film formation with few defects while supplying a large amount of material gas and providing a plasma processing apparatus capable of performing better plasma processing can be provided. Demonstrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, a situation near a material gas blowing hole in the plasma processing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a deposition rate distribution in Example 1.
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a deposition rate distribution in Example 2.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a plasma processing apparatus according to a third embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a deposition rate distribution in Example 3.
[Explanation of symbols]
1 vacuum chamber
2 Substrate heater
3 High frequency power supply
4 Matching box
5 Cathode electrode
6 substrate
7 Earth electrode
8 Reaction space
9 Distance between electrode substrates
10. Conductive porous ceramic plate (porous layer)
11 Spherical conductive ceramic
12. Spherical insulating porous ceramic
13 Punching metal
14 Material gas outlet
15 Material gas supply path
