JP2007273818A - Plasma treatment apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus capable of forming a film excellent in film thickness uniformity, even if a film-forming area is large. <P>SOLUTION: This plasma treatment apparatus has a configuration in which a reaction container is provided with a gas radiation plate for radiating a first material gas; a substrate stage arranged oppositely to the gas radiation stage; a plasma generator provided between the gas radiation plate and the substrate stage, and for generating the plasma of the first material gas and exciting the first material gas to obtain reactive radicals; a second material discharging piping for mixing a second material gas with the first material gas; and a flow aligning means for aligning the flow of the first material gas in cooperation with the second gas discharging piping. Viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate stage, the second material gas discharging piping has a point symmetry for the center of the surface of the substrate stage together with the flow aligning means, has a line symmetry for a line through the center, and forms a symmetrical pattern shape for equalizing the flow of the first material gas. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体素子、フラットパネルディスプレイ、および太陽電池などの製造に用いられるプラズマ処理装置に関し、特に、成膜面積が大きい場合であっても、膜厚均一性が優れたプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus used for manufacturing semiconductor elements, flat panel displays, solar cells, and the like, and more particularly to a plasma processing apparatus having excellent film thickness uniformity even when the film forming area is large. It is.

今日、半導体素子、太陽電池、または液晶表示パネルもしくはプラズマディスプレイパネルなどのフラットパネルディスプレイの製造には、エッチング、スパッタリングまたはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等が利用されて、精度の高い加工処理が行なわれている。
半導体素子の製造において、プラズマを用いた処理（プラズマ処理）が施されるシリコンウエハ、およびフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板は、大型化の一途をたどっている。これに対応してプラズマ処理を施す処理装置の減圧処理室（チャンバ）も大型化し、この減圧処理室内において、半導体素子またはフラットパネルディスプレイなどの各種基板に形成される膜の成形精度に大きな影響を与える反応性プラズマ中の反応活性種（ラジカル）またはイオンを均一に生成させて、均一なプラズマ処理を行なう必要性が増大している。 Today, flat panel displays such as semiconductor elements, solar cells, or liquid crystal display panels or plasma display panels are manufactured using etching, sputtering, or CVD (Chemical Vapor Deposition), and high-precision processing is performed. ing.
In the manufacture of semiconductor elements, silicon wafers subjected to processing using plasma (plasma processing) and glass substrates used for flat panel displays are becoming larger and larger. Correspondingly, the decompression processing chamber (chamber) of the processing apparatus for performing plasma processing is also enlarged, and in this decompression processing chamber, the molding accuracy of films formed on various substrates such as semiconductor elements or flat panel displays is greatly affected. There is an increasing need to perform uniform plasma treatment by uniformly generating reactive active species (radicals) or ions in the reactive plasma to be applied.

大型の薄膜太陽電池を製造する装置として、例えば、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマＣＶＤ装置またはＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）プラズマ装置を用いることができる。
しかしながら、１ｍ×１ｍ程度の大きな面積の蒸着面を得るプラズマを発生させるには、例えば、ＥＣＲプラズマＣＶＤ装置では、サイクロトロンに使用する磁場発生用のコイルと放射電波用のアンテナの配置が互いに干渉するようになり、実現は困難である。
また、大きな面積の蒸着面を得るプラズマを発生させるには、使用周波数も、従来のＥＣＲプラズマＣＶＤ装置またはＩＣＰプラズマ装置に使用されていた約１３ＭＨｚから、１ｍ×１ｍ程度の面積のものに対しては、約１００ＭＨｚと高くする必要がある。かかる高周波は、波長がチャンバの大きさと同等か、またはそれ以下となるので、均一な電波強度を得ることが困難である。 As an apparatus for manufacturing a large-sized thin film solar cell, for example, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma CVD apparatus or an ICP (Inductively Coupled Plasma) plasma apparatus can be used.
However, in order to generate plasma for obtaining a vapor deposition surface having a large area of about 1 m × 1 m, for example, in an ECR plasma CVD apparatus, the arrangement of a magnetic field generating coil used for a cyclotron and an antenna for a radiated radio wave interfere with each other. It is difficult to realize.
Moreover, in order to generate a plasma for obtaining a vapor deposition surface having a large area, the operating frequency is from about 13 MHz used in a conventional ECR plasma CVD apparatus or ICP plasma apparatus to an area of about 1 m × 1 m. Needs to be as high as about 100 MHz. Since the wavelength of such a high frequency is equal to or less than the size of the chamber, it is difficult to obtain uniform radio field intensity.

また、薄膜太陽電池など、大型の半導体基板の作製工程では、特に、パッシベーション用ＳｉＯ_２成膜工程などでのパーティクル発生の問題が顕著となっていた。このようなパーティクルは、第１原料ガスと第２原料ガスを混合して反応させて成膜層を形成する過程で発生するものであり、例えば、活性種（第１原料ガス）である酸素ガス（酸化ガス）と、第２原料ガスであるＴＥＯＳ（Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate（テトラエトキシシラン））ガス（以下、ＴＥＯＳガスという）とを混合させてプラズマを生成し、パッシベーション用ＳｉＯ_２膜を成膜する工程で顕著となっていた。このようなパーティクルは、第２原料ガスであるＴＥＯＳガスが、プラズマ生成手段によって必要以上に励起されて、必要以外の気相反応を生じてしてしまうことで発生する。このようなパーティクルの発生を防ぐために、活性種である酸素ガスのみをプラズマ化し、酸素ガスのみを励起状態（活性状態）にして酸素ラジカル（反応活性種）とし、この反応活性種を、プラズマ化していないＴＥＯＳガスと混合させることで２つのガスを反応させて、主に基板表面での表面反応によってＳｉＯ_２膜を形成する成膜方法が提案されている（特許文献１および特許文献２参照）。 In addition, in the manufacturing process of a large-sized semiconductor substrate such as a thin film solar cell, the problem of generation of particles particularly in the passivation SiO ₂ film forming process has become prominent. Such particles are generated in the process of forming a film formation layer by mixing and reacting the first source gas and the second source gas. For example, oxygen gas which is an active species (first source gas) (Oxidation gas) and TEOS (Tetra-Ethyl-Ortho-Silicate) gas (hereinafter referred to as TEOS gas), which is a second source gas, are mixed to generate plasma, and a passivation SiO ₂ film. It was remarkable in the process of forming a film. Such particles are generated when the TEOS gas, which is the second raw material gas, is excited more than necessary by the plasma generating means and causes a gas phase reaction other than necessary. In order to prevent the generation of such particles, only oxygen gas, which is an active species, is converted into plasma, and only oxygen gas is converted into an excited state (active state) to form oxygen radicals (reactive active species). A film forming method has been proposed in which two gases react with each other by mixing with a non-TEOS gas to form a SiO ₂ film mainly by a surface reaction on the substrate surface (see Patent Document 1 and Patent Document 2). .

ここで、図９は、特許文献１に開示されたプラズマ反応装置を示す模式図である。
図９に示すように、特許文献１に開示されたプラズマ反応装置１００は、絶縁体で形成されたチャンバ１１０、チャンバの周囲を巻くように設置された高周波コイル１２０を備えたプラズマ発生部が複数個配列されている。
また、このプラズマ部に励起しようとする第１原料ガス（活性種ガス）を導入するガス導入部１３０が、チャンバの片方に設置され、チャンバの片方は励起したガス（反応活性種のガス）を拡散させる拡散部１４０に接続されている。拡散部で均一化された励起ガスは拡散部１４０に設けられたスリット状のノズル１５０を通して反応チャンバ１６０に導入される。反応チャンバでは、励起ガスと反応させる第２原料ガスがガス導入部（図示せず）から噴出され、スリットから導入された励起ガスと反応して、基板１８０上に薄膜を堆積させる。なお、特許文献１に開示されたプラズマ反応装置１００においては、基板１８０がプラズマ発生部の配列方向と略垂直方向に移動することより、基板１８０全面に薄膜が形成される。 Here, FIG. 9 is a schematic diagram showing the plasma reactor disclosed in Patent Document 1. In FIG.
As shown in FIG. 9, the plasma reactor 100 disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of plasma generators including a chamber 110 formed of an insulator and a high-frequency coil 120 installed so as to wrap around the chamber. Are arranged.
In addition, a gas introduction unit 130 for introducing a first source gas (active species gas) to be excited into the plasma unit is installed on one side of the chamber, and one of the chambers contains excited gas (reactive activated species gas). It is connected to the diffusion unit 140 for diffusion. The excitation gas homogenized in the diffusion unit is introduced into the reaction chamber 160 through a slit-like nozzle 150 provided in the diffusion unit 140. In the reaction chamber, the second source gas to be reacted with the excitation gas is ejected from a gas introduction unit (not shown), reacts with the excitation gas introduced from the slit, and deposits a thin film on the substrate 180. In the plasma reaction apparatus 100 disclosed in Patent Document 1, a thin film is formed on the entire surface of the substrate 180 because the substrate 180 moves in a direction substantially perpendicular to the arrangement direction of the plasma generation units.

また、特許文献２においては、平行平板型のプラズマ生成装置を用い、２枚の電極で挟まれたプラズマ領域に局在化させてプラズマを生成し、このプラズマ領域で活性種ガス分子を励起して反応活性種を得て、このプラズマ領域で得られた反応活性種を２枚の電極の下側の電極に設けたメッシュ孔から取り出し、取り出した反応活性種に、活性種ガス分子とは異なる原料ガスを混合させる成膜装置が開示されている。   Further, in Patent Document 2, a parallel plate type plasma generator is used to generate plasma by localizing in a plasma region sandwiched between two electrodes, and excited species gas molecules are excited in this plasma region. The reactive species obtained in this plasma region are taken out from the mesh hole provided in the lower electrode of the two electrodes, and the removed reactive species are different from the reactive species gas molecules. A film forming apparatus for mixing source gases is disclosed.

特開２００３−２７３０３３号公報JP 2003-273033 A 特開平１０−３２１６１９号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-321619

上述の如く、特許文献１に開示されたプラズマ反応装置１００においては、チャンバ１１０と高周波コイル１２０からなる、１つ１つが比較的大きなプラズマ発生部（特許文献１では、誘導結合型のプラズマ発生装置）が複数必要であり、装置構成が煩雑となりコストも非常に高い。   As described above, in the plasma reactor 100 disclosed in Patent Document 1, each of the chamber 110 and the high-frequency coil 120 includes a relatively large plasma generator (in Patent Document 1, an inductively coupled plasma generator). ) Is necessary, the apparatus configuration becomes complicated and the cost is very high.

また、このようなプラズマ発生装置１００では、プラズマが図９の上下方向に分布をもつ形態となるため、チャンバ１１０と基板１８０との距離をある程度保つ必要がある。加えて、１つ１つが比較的大きいプラズマ発生部を並べて配置するには、配置密度には限界があるため、励起したガスを基板表面に一様に供給するために、励起したガスを拡散させる拡散部を設ける必要がある。これらの理由から、プラズマ発生部と基板表面とは、ある程度の距離を保つ必要があり、ガスを励起してから、励起したガスを基板表面に供給するまでの間に、ある程度の時間を要していた。このため、励起ガスを十分に拡散させるためには時間を要し、励起ガスの寿命に対して十分短い時間で、励起ガスを基板表面に到達させることができなかった。このようなことから、特許文献１のプラズマ反応装置１００では、励起ガスを十分短い時間で基板表面に到達させるには、図９中の上下方向に広がったプラズマと基板１８０を近づける必要があり、基板表面へのダメージは避けられず、また励起ガスを十分に拡散させることもできなかった。このように、特許文献１に開示されたプラズマ処理装置１００は、基板表面での成膜条件の自由度は少ないものであり、成膜面積が大きい場合に、十分な膜厚均一性を得ることができないという問題点がある。   Further, in such a plasma generating apparatus 100, since the plasma has a form having a distribution in the vertical direction of FIG. 9, it is necessary to maintain a certain distance between the chamber 110 and the substrate 180. In addition, since there is a limit to the arrangement density in order to arrange the plasma generating units that are relatively large one by one, the excited gas is diffused in order to uniformly supply the excited gas to the substrate surface. It is necessary to provide a diffusion part. For these reasons, it is necessary to maintain a certain distance between the plasma generation unit and the substrate surface, and a certain amount of time is required between the excitation of the gas and the supply of the excited gas to the substrate surface. It was. For this reason, it takes time to sufficiently diffuse the excitation gas, and the excitation gas cannot reach the substrate surface in a sufficiently short time with respect to the lifetime of the excitation gas. For this reason, in the plasma reactor 100 of Patent Document 1, in order for the excitation gas to reach the substrate surface in a sufficiently short time, it is necessary to bring the plasma spread in the vertical direction in FIG. Damage to the substrate surface was inevitable, and the excitation gas could not be sufficiently diffused. As described above, the plasma processing apparatus 100 disclosed in Patent Document 1 has a low degree of freedom in film formation conditions on the substrate surface, and obtains sufficient film thickness uniformity when the film formation area is large. There is a problem that can not be.

また、特許文献２に開示された成膜装置においては、プラズマ領域から反応活性種を取り出しつつ、このプラズマ領域に局在化してプラズマを生成することを可能とするため、電極に設けるメッシュ孔の孔径を生成するプラズマのデバイ長（例えば、０．２ｍｍ）よりも小さく（例えば、０．１５ｍｍ）している。このような小さなメッシュ孔では、プラズマの閉じ込め効率は高くなるものの、同時に、生成した反応活性種もプラズマ領域内に閉じ込めてしまう。このため、特許文献２の成膜装置では、プラズマ領域から反応活性種を効率良く取り出すことはできない。例えば、一方の電極により高い密度でメッシュ孔を配置することにより、より多くのメッシュ孔からより効率的に反応活性種を取り出すことはできる。しかし、メッシュ孔の配置密度を高くした場合も、電極面積が小さくなり、内部の電場の均一性が悪くなり均一なプラズマが得られない。このようなことから、特許文献２の成膜装置では、比較的狭いプラズマ領域でプラズマを局在化させて生成しつつ、このプラズマ領域から十分効率良く反応活性種を取り出すことができず、処理対象基板に、大きな面積で均一に混合ガスを供給することはできないという問題点がある。   Further, in the film forming apparatus disclosed in Patent Document 2, it is possible to generate plasma while extracting reactive reactive species from the plasma region and localizing the reactive species in the plasma region. It is smaller (for example, 0.15 mm) than the Debye length (for example, 0.2 mm) of the plasma that generates the hole diameter. With such a small mesh hole, the plasma confinement efficiency is increased, but at the same time, the generated reactive species are confined in the plasma region. For this reason, in the film-forming apparatus of patent document 2, a reactive active species cannot be taken out from a plasma area | region efficiently. For example, the reactive species can be more efficiently extracted from the larger number of mesh holes by arranging the mesh holes at a higher density on one electrode. However, even when the arrangement density of the mesh holes is increased, the electrode area is reduced, the uniformity of the internal electric field is deteriorated, and uniform plasma cannot be obtained. For this reason, the film forming apparatus disclosed in Patent Document 2 cannot generate reactive active species from the plasma region with sufficient efficiency while localizing and generating plasma in a relatively narrow plasma region. There is a problem that the mixed gas cannot be uniformly supplied to the target substrate in a large area.

本発明の目的は、前記従来技術に基づく問題点を解消し、成膜面積が大きい場合であっても、膜厚均一性が優れた膜を形成することができるプラズマ処理装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of solving the problems based on the prior art and forming a film having excellent film thickness uniformity even when the film forming area is large. is there.

上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、反応容器内に導入された第１原料ガスに第２原料ガスを混合させた混合ガスを用いて処理対象基板に処理を施すプラズマ処理装置であって、前記第１原料ガスを放出する第１原料ガス放出口が複数形成されたガス放射板と、前記ガス放射板に対向して配置され、前記処理対象基板が表面に配置される基板ステージと、前記ガス放射板と前記基板ステージとの間に設けられ、前記第１原料ガスのプラズマを生成するとともに前記第１原料ガスを励起して反応活性種を得るプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部と前記基板ステージとの間に配置され、前記第１原料ガスの流れの途中で前記第２原料ガスを放出する第２原料ガス放出口が形成された第２原料ガス放出管を有し、前記第２原料ガス放出管が前記反応容器内を横切って設けられた第２原料ガス放出配管と、前記プラズマ生成部と前記基板ステージとの間に配置され、前記第２原料ガス放出配管とともに、前記第１原料ガスの流れを整流する整流部材とが前記反応容器内に備えられており、前記第２原料ガス放出配管および前記整流部材を前記基板ステージの前記表面に垂直な方向から見た場合、前記第２原料ガス放出配管は前記整流部材とともに、前記基板ステージの表面の中心に対して点対称を有するとともに、前記中心を通る線に対して線対称を有し、前記第１原料ガスの流れを均一にする対称パターン形状をなすことを特徴とするプラズマ処理装置を提供するものである。   In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a plasma for processing a substrate to be processed using a mixed gas obtained by mixing a second source gas with a first source gas introduced into a reaction vessel. In the processing apparatus, a gas radiation plate in which a plurality of first source gas discharge ports for discharging the first source gas are formed, and the gas radiation plate are arranged opposite to each other, and the substrate to be treated is arranged on the surface. A substrate stage, a plasma generation unit provided between the gas radiation plate and the substrate stage, generating plasma of the first source gas and exciting the first source gas to obtain reactive species; A second source gas discharge pipe disposed between the plasma generation unit and the substrate stage and having a second source gas discharge port for discharging the second source gas in the middle of the flow of the first source gas; The second raw material gas A first source gas is disposed between a second source gas discharge pipe provided across the inside of the reaction vessel, the plasma generation unit, and the substrate stage, together with the second source gas discharge pipe. When the second raw material gas discharge pipe and the straightening member are viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate stage, the second raw material is provided. The gas discharge pipe has a point symmetry with respect to the center of the surface of the substrate stage together with the rectifying member, and has a line symmetry with respect to a line passing through the center to make the flow of the first source gas uniform. A plasma processing apparatus having a symmetrical pattern shape is provided.

本発明においては、前記プラズマ生成部は、誘電体で表面が覆われた棒状の導体で構成したアンテナ素子が平面状に複数配列されてなるアンテナアレイを備えるものであることが好ましい。
また、本発明においては、前記対称パターン形状は、梯子状のパターン形状または格子状のパターン形状であることが好ましい。 In the present invention, it is preferable that the plasma generation unit includes an antenna array in which a plurality of antenna elements configured by rod-shaped conductors whose surfaces are covered with a dielectric are arranged in a planar shape.
In the present invention, the symmetrical pattern shape is preferably a ladder pattern shape or a lattice pattern shape.

本発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ生成部と基板ステージとの間に配置され、第１原料ガスの流れの途中で第２原料ガスを放出する第２原料ガス放出口が形成された第２原料ガス放出管を有する第２原料ガス放出配管を設け、この第２原料ガス放出管を反応容器内を横切って配置し、第２原料ガス放出配管とともに、第１原料ガスの流れを整流する整流部材とを設けることにより、第２原料ガス放出配管および整流部材を基板ステージの表面に垂直な方向から見た場合、第２原料ガス放出配管を整流部材とともに、基板ステージの表面の中心に対して点対称を有し、かつ基板ステージの表面の中心を通る線に対して線対称を有し、第１原料ガスの流れを均一にする対称パターン形状をなすものとすることにより、第１原料ガスの流れの乱れを抑制し、流れを均一化でき、成膜面積が大きい場合であっても、基板表面全面に膜厚均一性が優れた膜を形成することができる。   According to the plasma processing apparatus of the present invention, the second source gas discharge port that is disposed between the plasma generation unit and the substrate stage and discharges the second source gas in the middle of the flow of the first source gas is formed. A second source gas discharge pipe having two source gas discharge pipes is provided, the second source gas discharge pipe is disposed across the reaction vessel, and the flow of the first source gas is rectified together with the second source gas discharge pipe. When the second raw material gas discharge pipe and the straightening member are viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate stage by providing the straightening member, the second raw material gas discharge pipe together with the straightening member and the center of the surface of the substrate stage The first source material by forming a symmetrical pattern that has a point symmetry and a line symmetry with respect to a line passing through the center of the surface of the substrate stage, and makes the flow of the first source gas uniform. Gas flow Disturbance to be suppressed, can be made uniform flow, even when the deposition area is large, it is possible to form a film thickness uniformity is excellent in the substrate over the entire surface.

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のプラズマ処理装置を詳細に説明する。
図１は、本発明のプラズマ処理装置の一実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置を示す模式的断面図である。 Hereinafter, a plasma processing apparatus of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma CVD apparatus according to an embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention.

本実施形態の図１に示すプラズマＣＶＤ装置１０（以下、ＣＶＤ装置１０という）は、第１原料ガス（活性種ガス）として、酸素ガスを用い、第２原料ガスとして、ＴＥＯＳガスを用いて、ガラス基板またはシリコンウエハ等の基板（処理対象基板）３６の表面３６ａに対してＳｉＯ_２膜を形成することを例にして説明する。なお、本発明のプラズマ処理装置においては、基板に形成する膜はＳｉＯ_２膜に限定されるものではない。 The plasma CVD apparatus 10 (hereinafter referred to as the CVD apparatus 10) shown in FIG. 1 of the present embodiment uses oxygen gas as the first source gas (active species gas) and TEOS gas as the second source gas. An explanation will be given taking as an example the formation of a SiO ₂ film on the surface 36a of a substrate (processing target substrate) 36 such as a glass substrate or a silicon wafer. In the plasma processing apparatus of the present invention, the film formed on the substrate is not limited to the SiO ₂ film.

図１に示すＣＶＤ装置１０は、制御部１２、分配器１４、インピーダンス整合器１６、および直方体状の反応容器１８を有するものである。この制御部１２は、後述するようにＣＶＤ装置１０の各機器を制御するものである。また、反応容器１８は、金属製または合金製であり、接地されている。   A CVD apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a control unit 12, a distributor 14, an impedance matching unit 16, and a rectangular parallelepiped reaction vessel 18. The control unit 12 controls each device of the CVD apparatus 10 as will be described later. The reaction vessel 18 is made of metal or alloy and is grounded.

反応容器１８の上壁１８ａには、活性種ガスを導入する導入口２２が形成されている。この導入口２２にガス供給管２３が接続されている。さらに、ガス供給管２３には、ガス供給手段２６が接続されている。このガス供給手段２６は、例えば、ガスボンベを備えるものであり、このガスボンベには酸素ガス（第１原料ガス）が充填されている。   In the upper wall 18a of the reaction vessel 18, an inlet 22 for introducing activated species gas is formed. A gas supply pipe 23 is connected to the introduction port 22. Further, a gas supply means 26 is connected to the gas supply pipe 23. The gas supply means 26 includes, for example, a gas cylinder, and the gas cylinder is filled with oxygen gas (first raw material gas).

また、反応容器１８の下壁１８ｂには、排気口２４が形成されている。この排気口２４に排気管２５が接続されている。さらに、排気管２５には、真空排気部２７が接続されている。この真空排気部２７は、ロータリーポンプおよびターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有するものである。また、反応容器１８には内部の圧力を測定する圧力センサ（図示せず）が設けられている。
なお、制御部１２によって、ガス供給手段２６および真空排気部２７は制御されるものである。この制御部１２により、反応容器１８内の原料ガス等を排気することができ、さらには反応容器１８内の圧力を所望の圧力に調整することができる。 An exhaust port 24 is formed in the lower wall 18 b of the reaction vessel 18. An exhaust pipe 25 is connected to the exhaust port 24. Further, a vacuum exhaust unit 27 is connected to the exhaust pipe 25. This evacuation part 27 has vacuum pumps, such as a rotary pump and a turbo-molecular pump. The reaction vessel 18 is provided with a pressure sensor (not shown) for measuring the internal pressure.
The control unit 12 controls the gas supply unit 26 and the vacuum exhaust unit 27. The control unit 12 can exhaust the raw material gas and the like in the reaction vessel 18, and can further adjust the pressure in the reaction vessel 18 to a desired pressure.

本実施形態においては、例えば、ＳｉＯ_２膜の成膜時、ガス供給手段２６から導入された酸素ガスが、反応容器１８内を上壁１８ａ側から下壁１８ｂ側（以下、上壁１８ａ側から下壁１８ｂ側に向かう方向を「垂直方向」という）に流れ、排気口２４から排出される。なお、後述するように、この酸素ガスは、排出までの過程に、反応容器１８内において、励起されて反応活性種とされ、ＴＥＯＳガスと混合され、混合ガスとなる。 In the present embodiment, for example, when the SiO ₂ film is formed, the oxygen gas introduced from the gas supply means 26 flows through the reaction vessel 18 from the upper wall 18a side to the lower wall 18b side (hereinafter referred to as the upper wall 18a side). The direction toward the lower wall 18b is referred to as “vertical direction”) and is discharged from the exhaust port 24. As will be described later, this oxygen gas is excited in the reaction vessel 18 to be a reaction active species and mixed with the TEOS gas to become a mixed gas in the process until discharge.

また、反応容器１８の内部には、上壁１８ａ側から順に、ガス放射板２８、複数のアンテナ素子３２からなるアンテナアレイ（プラズマ生成部）３０、および基板３６が表面３６ａに載置される基板ステージ３４が設けられている。さらに、アンテナアレイ３０と基板ステージ３４との間に、第２原料ガス放出配管４０が設けられている。
また、基板ステージ３４、および第２原料ガス放出配管４０の第２原料ガス供給手段（図示せず）は、制御部１２により、制御されるものである。 Further, in the reaction vessel 18, a gas radiation plate 28, an antenna array (plasma generator) 30 including a plurality of antenna elements 32, and a substrate 36 are placed on the surface 36 a in this order from the upper wall 18 a side. A stage 34 is provided. Further, a second source gas discharge pipe 40 is provided between the antenna array 30 and the substrate stage 34.
The substrate stage 34 and the second source gas supply means (not shown) of the second source gas discharge pipe 40 are controlled by the control unit 12.

ガス放射板２８は、ガス供給手段２６から導入された酸素ガス（第１原料ガス）を広い面積に渡って拡散させるものである。このガス放射板２８は、例えば、ＳｉＣからなる板材に、直径が０．５ｍｍ程度の貫通穴が複数形成されたものである。これらの貫通穴が第１原料ガス放出口２９となる。また、ガス放射板２８には、その表面に金属膜が形成されており、接地されている。
なお、ガス放射板２８は、ＳｉＣに限定されるものではなく、各種のセラミック製の板材で構成してもよく、また、金属製の板材で構成してもよく、さらにはＣＶＤにより成膜された板状部材であってもよい。 The gas radiation plate 28 diffuses oxygen gas (first source gas) introduced from the gas supply means 26 over a wide area. The gas radiation plate 28 is formed by, for example, forming a plurality of through holes having a diameter of about 0.5 mm in a plate material made of SiC. These through holes serve as the first source gas discharge port 29. The gas radiation plate 28 has a metal film formed on the surface thereof and is grounded.
The gas radiation plate 28 is not limited to SiC, and may be composed of various ceramic plate materials, may be composed of metal plate materials, and is formed by CVD. A plate-shaped member may be used.

また、本実施形態において、ガス放射板２８は、反応容器１８の内部の全域に亘る大きさを有するものである。このガス放射板２８により、反応容器１８内が２つの空間に仕切られており、ガス放射板２８の上壁１８ａ側の空間が第１原料ガス分散室３８であり、ガス放射板２８の下壁１８ｂ側の空間が反応室３９である。
なお、ガス供給手段２６から導入口２２を介して第１原料ガス分散室３８に導入された活性種ガスが第１原料ガス放出口２９から反応室３９に一定の流速で流入する。 In the present embodiment, the gas radiation plate 28 has a size covering the entire area inside the reaction vessel 18. The gas radiating plate 28 divides the inside of the reaction vessel 18 into two spaces, the space on the upper wall 18 a side of the gas radiating plate 28 is a first source gas dispersion chamber 38, and the lower wall of the gas radiating plate 28. The space on the 18b side is a reaction chamber 39.
The activated species gas introduced from the gas supply means 26 into the first source gas dispersion chamber 38 via the inlet 22 flows from the first source gas discharge port 29 into the reaction chamber 39 at a constant flow rate.

ここで、図２は、本実施形態のプラズマ処理装置のアンテナアレイを示す模式的平面図である。
図２に示すように、アンテナアレイ３０は、複数のアンテナ素子３２が、互いに平行にかつ平面状に配置されて構成されるものである。このアンテナアレイ３０は、ガス放射板２８下側に設けられている。 Here, FIG. 2 is a schematic plan view showing the antenna array of the plasma processing apparatus of the present embodiment.
As shown in FIG. 2, the antenna array 30 is configured by arranging a plurality of antenna elements 32 in parallel with each other and in a planar shape. The antenna array 30 is provided below the gas radiation plate 28.

また、アンテナアレイ３０においては、各アンテナ素子３２が、反応容器１８の対向する２つの側壁１８ｃおよび側壁１８ｄに亘り配置されている。このアンテナアレイ３０（各アンテナ素子３２）が、ガス放射板２８及び基板ステージ３４に載置される基板３６に対して平行に設けられている。   Further, in the antenna array 30, each antenna element 32 is disposed across two opposing side walls 18 c and 18 d of the reaction vessel 18. The antenna array 30 (each antenna element 32) is provided in parallel to the gas radiation plate 28 and the substrate 36 placed on the substrate stage 34.

アンテナ素子３２はモノポールアンテナであり、反応容器１８の側壁１８ｃ、１８ｄに形成した開口部（図示せず）に電気的に絶縁して取り付けられている。
アンテナアレイ３０においては、図２に示すように隣接するアンテナ素子３２と互いに逆方向に反応容器１８内の側壁１８ｃ、１８ｄから突出しており、給電方向が逆向きとなっている。これらのアンテナ素子３２は、高周波電流供給端の側がインピーダンス整合器１６に接続されている。このインピーダンス整合器１６はマッチングボックスである。 The antenna element 32 is a monopole antenna, and is electrically insulated and attached to openings (not shown) formed in the side walls 18c and 18d of the reaction vessel 18.
As shown in FIG. 2, the antenna array 30 protrudes from the side walls 18c and 18d in the reaction vessel 18 in opposite directions to the adjacent antenna elements 32, and the feeding direction is opposite. These antenna elements 32 are connected to the impedance matching unit 16 on the high-frequency current supply end side. The impedance matching unit 16 is a matching box.

各アンテナ素子３２は、電気伝導率の高い導体からなる棒状（パイプであってもよい）を成し、使用する高周波の波長の（２ｎ＋１）／４倍（ｎは０または正の整数である）の長さをモノポールアンテナであるアンテナ素子の放射長さとする。
各アンテナ素子３２は、石英等の誘電体からなる円筒部材３７に収納されており、各アンテナ素子３２の表面は石英等の誘電体で覆われている。このように、棒状の導体を誘電体で覆うことにより、アンテナ素子３２としての容量とインダクタンスが調整される。これにより、アンテナ素子３２の長手方向に沿って高周波電流を効率よく伝播させることができ、電磁波を効率よく放射させることができる。 Each antenna element 32 has a rod shape (may be a pipe) made of a conductor having high electrical conductivity, and is (2n + 1) / 4 times the wavelength of the high frequency used (n is 0 or a positive integer). Is the radiation length of the antenna element which is a monopole antenna.
Each antenna element 32 is housed in a cylindrical member 37 made of a dielectric such as quartz, and the surface of each antenna element 32 is covered with a dielectric such as quartz. Thus, the capacity | capacitance and inductance as the antenna element 32 are adjusted by covering a rod-shaped conductor with a dielectric material. Thereby, a high frequency current can be efficiently propagated along the longitudinal direction of the antenna element 32, and an electromagnetic wave can be efficiently radiated.

アンテナ素子３２は、ガス放射板２８の下側近傍に設けられるので、アンテナ素子３２から放射される電磁波は、隣接するアンテナ素子３２間で電磁波が相互に影響を及ぼし合うことなく、ガス放射板２８に形成された金属膜が接地されていることにより、鏡像関係に形成される電磁波と作用して、アンテナ素子毎に所定の電磁波を形成する。さらに、アンテナアレイ３０を構成するアンテナ素子３２は、隣接するアンテナ素子３２と給電方向が逆向きとなっているので、反応室３９において電磁波は均一に形成される。   Since the antenna element 32 is provided in the vicinity of the lower side of the gas radiation plate 28, the electromagnetic wave radiated from the antenna element 32 does not affect each other between the adjacent antenna elements 32, and the gas radiation plate 28. When the metal film formed on the ground is grounded, it acts on the electromagnetic wave formed in a mirror image relationship to form a predetermined electromagnetic wave for each antenna element. Furthermore, since the antenna elements 32 constituting the antenna array 30 have the feeding direction opposite to that of the adjacent antenna elements 32, electromagnetic waves are uniformly formed in the reaction chamber 39.

インピーダンス整合器１６は、制御部１２の高周波電源が発生する高周波信号の周波数の調整とともに用いて、プラズマの生成中にアンテナ素子３２の負荷の変化によって生じるインピーダンスの不整合を是正するために用いられるものである。   The impedance matching unit 16 is used together with adjustment of the frequency of the high-frequency signal generated by the high-frequency power source of the control unit 12 to correct an impedance mismatch caused by a change in the load of the antenna element 32 during plasma generation. Is.

制御部１２は、高周波発振回路、増幅器からなる高周波電源（図示せず）および電流・電圧センサ（図示せず）を有し、電流・電圧センサの検知信号に応じて、この高周波電源の発振周波数の変更及びインピーダンス整合器１６の調整を行うものである。この制御部１２は、アンテナ素子３２に共通の高周波信号の周波数を制御して、すべてのアンテナ素子３２をインピーダンスが整合した状態に近づけ、この後、各アンテナ素子３２に接続されたインピーダンス整合器１６によって、各アンテナ素子３２のインピーダンスを個別に調整する。制御部１２と、複数のインピーダンス整合器１６とは、分配器１４を介して接続されている。また、制御部１２は、アンテナ素子３２に高周波信号の給電も制御するものである。   The control unit 12 has a high-frequency oscillation circuit, a high-frequency power source (not shown) composed of an amplifier, and a current / voltage sensor (not shown), and the oscillation frequency of the high-frequency power source according to the detection signal of the current / voltage sensor. And the adjustment of the impedance matching unit 16 are performed. The control unit 12 controls the frequency of the high-frequency signal common to the antenna elements 32 to bring all the antenna elements 32 close to the impedance-matched state, and thereafter, the impedance matching unit 16 connected to each antenna element 32. Thus, the impedance of each antenna element 32 is individually adjusted. The control unit 12 and the plurality of impedance matching units 16 are connected via a distributor 14. The control unit 12 also controls the feeding of a high frequency signal to the antenna element 32.

本実施形態においては、制御部１２により、反応容器１８内の圧力を真空排気部２７により１Ｐａ〜数１００Ｐａ程度の状態とし、さらに、アンテナ素子３２に高周波信号を給電することにより、アンテナ素子３２の周囲に電磁波が放射される。これにより、反応容器１８内のアンテナ素子３２の近傍でプラズマ（図示せず）が生成されるとともに、ガス放射板２８から放射された酸素ガス（活性種ガス）が励起されて酸素ラジカル（反応活性種）が得られる。その際、発生したプラズマは導電性を有するので、アンテナ素子３２から放射された電磁波はプラズマで反射され易い。このため、電磁波はアンテナ素子３２周辺の局部領域に局在化する。このように、モノポールアンテナからなるアンテナ素子３２を複数有するアンテナアレイ３０では、プラズマがアンテナ素子３２の近傍に局在化して形成される。   In the present embodiment, the control unit 12 causes the pressure in the reaction vessel 18 to be in a state of about 1 Pa to several hundreds Pa by the evacuation unit 27 and further feeds a high frequency signal to the antenna element 32, thereby Electromagnetic waves are radiated around. As a result, plasma (not shown) is generated in the vicinity of the antenna element 32 in the reaction vessel 18, and oxygen gas (active species gas) radiated from the gas radiation plate 28 is excited to generate oxygen radicals (reaction activity). Seed). At that time, since the generated plasma has conductivity, the electromagnetic wave radiated from the antenna element 32 is easily reflected by the plasma. For this reason, the electromagnetic wave is localized in a local region around the antenna element 32. As described above, in the antenna array 30 having a plurality of antenna elements 32 formed of monopole antennas, plasma is formed in the vicinity of the antenna elements 32.

なお、このようなアンテナアレイを用いたプラズマ生成の原理についての詳細な説明が、本願出願人による先の出願である、特開２００３−８６５８１号公報に記載されている。また、アンテナアレイを用いたプラズマ生成装置における、各アンテナ毎の詳細なインピーダンス整合方法が、同じく本願出願人による先の出願である、特願２００５−０１４２５６号明細書に記載されている。本発明におけるアンテナアレイおよび各アンテナ毎の詳細なインピーダンス整合方法として、例えば、上記各明細書に記載の方法を利用すればよい。   A detailed description of the principle of plasma generation using such an antenna array is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-86581, which is an earlier application by the present applicant. A detailed impedance matching method for each antenna in a plasma generation apparatus using an antenna array is described in Japanese Patent Application No. 2005-014256, which is an earlier application filed by the present applicant. As the antenna array and the detailed impedance matching method for each antenna in the present invention, for example, the methods described in the above specifications may be used.

また、図１に示すように、基板ステージ３４は、その表面３４ａに基板３６を載置するものである。この基板ステージ３４においては、基板ステージ３４の中心Ｃと基板３６の中心とを一致させて載置されるものである。また、基板ステージ３４は、その表面３４ａをアンテナアレイ３０に対向して配置されている。
また、基板ステージ３４の内部には基板３６を加熱する発熱体（図示せず）が設けられており、さらに接地された電極板（図示せず）が設けられている。なお、電極板がバイアス電源（図示せず）に接続され、このバイアス電源により電極板に所定のバイアス電圧が印加される構成でもよい。 Moreover, as shown in FIG. 1, the substrate stage 34 mounts the board | substrate 36 on the surface 34a. The substrate stage 34 is placed with the center C of the substrate stage 34 and the center of the substrate 36 aligned. Further, the substrate stage 34 is disposed with its surface 34 a facing the antenna array 30.
In addition, a heating element (not shown) for heating the substrate 36 is provided inside the substrate stage 34, and a grounded electrode plate (not shown) is further provided. The electrode plate may be connected to a bias power source (not shown), and a predetermined bias voltage may be applied to the electrode plate by the bias power source.

ここで、図３は、本実施形態のプラズマ処理装置の第２原料ガス放出配管の一例を示す模式的斜視図である。
第２原料ガス放出配管４０は、第１原料ガスＧｆの流れの途中で第２原料ガスＧｓを放出する機能、および第１原料ガスＧｆの流れを整流し、第１原料ガスＧｆの流れを均一にする整流機能を有するものである。
この第２原料ガス放出配管４０は、基板ステージ３４の表面３４ａに垂直な方向から見た場合、基板ステージ３４の中心Ｃ（図１、図３参照）に対して、点対称を有するとともに、基板ステージ３４の表面３４ａの中心Ｃを通る線に対して線対称を有し、第１原料ガスＧｆの流れを均一にする対称パターン形状をなすものである。以下、基板ステージ３４の表面３４ａの中心Ｃに対して点対称を有するとともに、基板ステージ３４の表面３４ａの中心Ｃを通る線に対して線対称を有することを、単に「基板ステージ３４に対して対称性を有する」という。 Here, FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the second source gas discharge pipe of the plasma processing apparatus of the present embodiment.
The second source gas discharge pipe 40 functions to discharge the second source gas Gs in the middle of the flow of the first source gas Gf, and rectifies the flow of the first source gas Gf, so that the flow of the first source gas Gf is uniform. It has a rectifying function.
The second source gas discharge pipe 40 has point symmetry with respect to the center C of the substrate stage 34 (see FIGS. 1 and 3) when viewed from a direction perpendicular to the surface 34a of the substrate stage 34, and the substrate. It has line symmetry with respect to a line passing through the center C of the surface 34a of the stage 34, and forms a symmetrical pattern that makes the flow of the first source gas Gf uniform. In the following, simply having point symmetry with respect to the center C of the surface 34a of the substrate stage 34 and line symmetry with respect to a line passing through the center C of the surface 34a of the substrate stage 34 is simply referred to as “with respect to the substrate stage 34”. It has symmetry.

また、第２原料ガス放出配管４０における対称パターン形状としては、例えば、基板ステージ３４の表面３４ａに垂直な方向から見た場合における形状は、例えば、梯子状または格子状である。
なお、本発明において、第２原料ガス放出配管４０は、第１原料ガスＧｆの流れを整流するものであるが、第２原料ガス放出配管４０により、整流される第１原料ガスＧｆには、第１原料ガス（活性種ガス）が励起されて得られた反応活性種も含まれる。 Moreover, as a symmetrical pattern shape in the 2nd source gas discharge piping 40, the shape when it sees from the direction perpendicular | vertical to the surface 34a of the substrate stage 34 is a ladder shape or a lattice shape, for example.
In the present invention, the second source gas discharge pipe 40 rectifies the flow of the first source gas Gf, but the first source gas Gf rectified by the second source gas discharge pipe 40 includes: A reactive active species obtained by exciting the first source gas (active species gas) is also included.

本実施形態においては、図３に示すように、第２原料ガス放出配管４０は、第２原料ガス放出部材４２と、第２原料ガス供給部材４４と、接続管４６と、第２原料ガスを供給する第２原料ガス供給手段（図示せず）に接続するための連結管５８とを有する。この第２原料ガス放出部材４２は大きさが、基板３６の表面３６ａの面積よりも大きい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the second source gas discharge pipe 40 includes a second source gas discharge member 42, a second source gas supply member 44, a connection pipe 46, and a second source gas. And a connecting pipe 58 for connecting to a second source gas supply means (not shown) to be supplied. The size of the second source gas discharge member 42 is larger than the area of the surface 36 a of the substrate 36.

第２原料ガス放出部材４２は、基板ステージ３４の表面３４ａに垂直な方向から見た場合、梯子状の形態を呈するものであり、５本の第２原料ガス放出管５０と、２本の管５４とを有する。２本の管５４が対向して配置され、これら２本の管５４の間に、５本の第２原料ガス放出管５０が等間隔で配置されて、各第２原料ガス放出管５０の各端部が管５４に接続されている。第２原料ガス放出部材４２においては、全ての第２原料ガス放出管５０と管５４とが連通している。   The second source gas discharge member 42 has a ladder-like shape when viewed from a direction perpendicular to the surface 34a of the substrate stage 34, and includes five second source gas discharge tubes 50 and two tubes. 54. Two pipes 54 are arranged opposite to each other, and five second source gas discharge pipes 50 are arranged at equal intervals between the two pipes 54, and each of the second source gas discharge pipes 50 is arranged. The end is connected to the tube 54. In the second source gas discharge member 42, all the second source gas discharge pipes 50 and pipes 54 are in communication.

また、第２原料ガス放出管５０には、その下側に、第２原料ガス放出口（以下、原料ガス放出口という）５２が長手方向に沿って複数形成されている。第２原料ガス放出部材４２においては、基板３６の表面３６ａに対して、第２原料ガスＧｓが均一に放出されるように、原料ガス放出口５２が形成されている。   In addition, a plurality of second source gas discharge ports (hereinafter referred to as source gas discharge ports) 52 are formed in the second source gas discharge pipe 50 along the longitudinal direction. In the second source gas discharge member 42, a source gas discharge port 52 is formed with respect to the surface 36 a of the substrate 36 so that the second source gas Gs is released uniformly.

第２原料ガス供給部材４４は、第２原料ガス放出部材４２の周囲を囲んで配置され、第２原料ガス放出部材４２に第２原料ガスを供給するものである。この第２原料ガス供給部材４４は、４本の輸送管５６ａ〜５６ｄが枠状に配管されたものであり、輸送管５６ａ〜５６ｄは連通している。また、第２原料ガス供給部材４４の形状は、基板ステージ３４に対して対称性を有するものである。
第２原料ガス放出部材４２と第２原料ガス供給部材４４とは、第２原料ガス放出部材４２の最も外側の第２原料ガス放出管５０と、輸送管５６ｂとが接続管４６により接続され、また、第２原料ガス放出部材４２の最も外側の第２原料ガス放出管５０と、輸送管５６ｄとが接続管４６により接続されている。
なお、接続管４６が設けられる位置、すなわち、第２原料ガス放出部材４２と第２原料ガス供給部材４４との接続位置は、第２原料ガス放出管５０の長さの略半分、かつ輸送管５６ｂ、５６ｄの長さの略半分の位置であり、さらには第２原料ガス放出部材４２の略中心を通る位置である。 The second source gas supply member 44 is disposed so as to surround the second source gas discharge member 42 and supplies the second source gas to the second source gas release member 42. The second source gas supply member 44 has four transport pipes 56a to 56d arranged in a frame shape, and the transport pipes 56a to 56d communicate with each other. The shape of the second source gas supply member 44 is symmetrical with respect to the substrate stage 34.
The second raw material gas release member 42 and the second raw material gas supply member 44 are connected to each other by a connecting pipe 46, the outermost second raw material gas discharge pipe 50 of the second raw material gas release member 42, and the transport pipe 56 b. Further, the outermost second source gas discharge pipe 50 of the second source gas discharge member 42 and the transport pipe 56d are connected by a connection pipe 46.
Note that the position where the connection pipe 46 is provided, that is, the connection position between the second source gas discharge member 42 and the second source gas supply member 44 is approximately half the length of the second source gas discharge pipe 50 and the transport pipe. It is a position that is approximately half the length of 56b, 56d, and a position that passes through the approximate center of the second source gas discharge member 42.

また、第２原料ガス放出配管４０は、第２原料ガス放出部材４２の中心が、基板ステージ３４の中心Ｃと略一致して配置されている。このため、第２原料ガス放出管５０の長さの略半分の位置が基板ステージ３４の中心Ｃを通る位置となる。これより、第２原料ガス放出配管４０は、基板ステージ３４に対して対称性を有する構成が保たれている。
また、第２原料ガス放出配管４０は、アンテナアレイ３０（プラズマ生成部）と基板ステージ３４との間に、第２原料ガス放出管５０の長さ方向と、アンテナアレイ３０のアンテナ素子３２の長さ方向とを一致させ、反応容器１８内を横切るように第２原料ガス放出管５０を配置している。しかしながら、第２原料ガス放出配管４０は、基板ステージ３４に対して対称性を有するものであり、第２原料ガス放出配管４０の配置方向は、特に限定されるものではない。 Further, the second source gas discharge pipe 40 is arranged such that the center of the second source gas discharge member 42 is substantially coincident with the center C of the substrate stage 34. For this reason, a position approximately half the length of the second source gas discharge pipe 50 is a position passing through the center C of the substrate stage 34. Thus, the second source gas discharge pipe 40 is kept symmetrical with respect to the substrate stage 34.
The second source gas discharge pipe 40 is provided between the antenna array 30 (plasma generator) and the substrate stage 34 in the length direction of the second source gas discharge pipe 50 and the length of the antenna element 32 of the antenna array 30. The second source gas discharge pipe 50 is arranged so as to coincide with the vertical direction and cross the inside of the reaction vessel 18. However, the second source gas discharge pipe 40 has symmetry with respect to the substrate stage 34, and the arrangement direction of the second source gas discharge pipe 40 is not particularly limited.

また、輸送管５６ａには連結管５８が接続されている。この連結管５８は、第２原料ガス供給手段（図示せず）に接続されている。この第２原料ガス供給手段も制御部１２に接続されており、第２原料ガスの供給タイミング、および流量などが制御される。
また、第２原料ガス放出配管４０においては、第２原料ガス供給手段によりＴＥＯＳガスが連結管５８を介して、第２原料ガス供給部材４４の輸送管５６ａ〜５６ｄの内部を通り、さらに接続管４６により第２原料ガス放出部材４２に供給される。第２原料ガス放出部材４２においては、第２原料ガス放出管５０の原料ガス放出口５２から反応室３９内に、基板３６に向けてＴＥＯＳガスが放出される。 A connecting pipe 58 is connected to the transport pipe 56a. The connecting pipe 58 is connected to a second source gas supply means (not shown). This second source gas supply means is also connected to the control unit 12, and the supply timing and flow rate of the second source gas are controlled.
In the second source gas discharge pipe 40, the TEOS gas is passed through the connection pipe 58 by the second source gas supply means through the inside of the transport pipes 56a to 56d of the second source gas supply member 44, and further to the connection pipe. 46 is supplied to the second source gas discharge member 42. In the second source gas discharge member 42, TEOS gas is released from the source gas discharge port 52 of the second source gas discharge pipe 50 into the reaction chamber 39 toward the substrate 36.

第２原料ガス放出配管４０においては、基板ステージ３４の表面３４ａ全面を覆うように、第２原料ガス放出部材４２が設けられており、この第２原料ガス放出部材４２の第２原料ガス放出管５０に複数の原料ガス放出口５２が設けられている。このため、原料ガス放出口５２から基板ステージ３４の表面３４ａ全面に向けて均一にＴＥＯＳガスを放出することができる。
この第２原料ガス放出配管４０において、第２原料ガス供給部材４４の接続管４６が接続された部分を境に、連結管５８が接続された輸送管５６ａとは反対側の輸送管５６ｂ、５６ｄの部分および輸送管５６ｃが、本発明の整流部材に相当する。 In the second source gas discharge pipe 40, a second source gas discharge member 42 is provided so as to cover the entire surface 34a of the substrate stage 34, and the second source gas discharge pipe of the second source gas discharge member 42 is provided. A plurality of source gas discharge ports 52 are provided at 50. Therefore, the TEOS gas can be uniformly discharged from the source gas discharge port 52 toward the entire surface 34 a of the substrate stage 34.
In this second source gas discharge pipe 40, transport pipes 56b, 56d on the opposite side of the transport pipe 56a to which the connecting pipe 58 is connected, with the connection pipe 46 of the second source gas supply member 44 being connected. This part and the transport pipe 56c correspond to the rectifying member of the present invention.

第２原料ガス放出配管４０は、アンテナ素子３２と比較的近接して（例えば、第２原料ガス放出配管４０の第２原料ガス放出管５０の中心と、アンテナ素子３２の中心と垂直方向における距離を２５ｍｍとして）配置されている。
アンテナアレイ３０はアンテナ素子３２の近傍に局在化してプラズマを生成することができるので、第２原料ガス放出配管４０をプラズマ（特に、電子温度が比較的高く、プラズマ密度も比較的高い高プラズマ領域）に曝さない状態で、第２原料ガス放出配管４０とアンテナアレイ３０とを近接して配置することができる。このため、アンテナアレイ３０近傍で得られた酸素ガス（第１原料ガス）の酸素ラジカル（反応活性種）は、十分な励起状態を保ったまま、第２原料ガス（ＴＥＯＳガス）と混合されて基板３６に到達することができる。逆にいえば、酸素ラジカル（反応活性種）が十分な励起状態を保ったまま、第２原料ガス（ＴＥＯＳガス）と混合されて基板３６に到達できるよう、アンテナアレイ３０と第２原料ガス放出配管４０とをある程度近接させて配置しても、第２原料ガス放出管５０の原料ガス放出口５２から放射された第２原料ガス（ＴＥＯＳガス）は、プラズマ、特に高プラズマ領域に直接曝されることがなく、ＳｉＯ_２成膜時のパーティクルの発生を抑制することができる。 The second source gas discharge pipe 40 is relatively close to the antenna element 32 (for example, the distance between the center of the second source gas discharge pipe 50 of the second source gas discharge pipe 40 and the center of the antenna element 32 in the vertical direction). Is 25 mm).
Since the antenna array 30 can be localized in the vicinity of the antenna element 32 to generate plasma, the second source gas discharge pipe 40 is formed with plasma (in particular, high plasma with relatively high electron temperature and relatively high plasma density). The second source gas discharge pipe 40 and the antenna array 30 can be arranged close to each other without being exposed to the region. For this reason, oxygen radicals (reactive active species) of the oxygen gas (first raw material gas) obtained in the vicinity of the antenna array 30 are mixed with the second raw material gas (TEOS gas) while maintaining a sufficiently excited state. The substrate 36 can be reached. Conversely, the antenna array 30 and the second source gas are released so that the oxygen radical (reactive species) can be mixed with the second source gas (TEOS gas) and reach the substrate 36 while maintaining a sufficiently excited state. Even if the pipe 40 is arranged close to a certain degree, the second source gas (TEOS gas) radiated from the source gas discharge port 52 of the second source gas discharge pipe 50 is directly exposed to plasma, particularly a high plasma region. Therefore, the generation of particles during the SiO ₂ film formation can be suppressed.

また、第２原料ガス放出配管４０は、第１原料ガスＧｆの流れの途中で第２原料ガスＧｓを放出する機能に加えて、整流部材を含み、整流機能を有するものである。その第２原料ガス放出配管４０の構成を、基板ステージ３４に対して対称性を有する構成とすることにより、図１に示すように、第１原料ガスＧｆの流れについても、乱れることなく、流れが均一化される。このため、第１原料ガスＧｆの流れを整流することができ、基板表面近傍で、第１原料ガスＧｆ（反応活性種ガス）と第２原料ガスＧｓとの均一な混合ガスが生成される。このことから、基板３６の表面に、例えば、ＳｉＯ_２膜を均一に形成することができる。すなわち、膜厚均一性に優れたＳｉＯ_２膜を形成することができる。また、基板が、例えば、１ｍ×１ｍ程度の大きなものである場合であっても、整流部を兼ねる第２原料ガス放出配管４０の第２原料ガス供給部４２の大きさが基板３６よりも大きい構成であるため、膜厚均一性が優れたＳｉＯ_２膜を形成することができる。 The second source gas discharge pipe 40 includes a rectifying member and has a rectifying function in addition to the function of releasing the second source gas Gs in the middle of the flow of the first source gas Gf. By making the configuration of the second source gas discharge pipe 40 symmetrical with respect to the substrate stage 34, as shown in FIG. 1, the flow of the first source gas Gf also flows without being disturbed. Is made uniform. Therefore, the flow of the first source gas Gf can be rectified, and a uniform mixed gas of the first source gas Gf (reactive activated species gas) and the second source gas Gs is generated in the vicinity of the substrate surface. Thus, for example, a SiO ₂ film can be uniformly formed on the surface of the substrate 36. That is, it is possible to form a SiO ₂ film excellent in film thickness uniformity. Further, even when the substrate is a large one of about 1 m × 1 m, for example, the size of the second source gas supply unit 42 of the second source gas discharge pipe 40 that also serves as the rectifying unit is larger than that of the substrate 36. because a configuration, it is possible to form the SiO ₂ film thickness uniformity is excellent.

なお、第２原料ガス放出配管４０においては、第２原料ガス供給部材４４は、全体の形状として基板ステージ３４に対して対称性を有し、整流機能を発揮することができ、さらに第２原料ガス放出部材４２にＴＥＯＳガスを供給することができれば、全ての輸送管５６ａ〜５６ｄは、連通している必要はない。このため、輸送管５６ｂおよび輸送管５６ｄにおいて、接続管４６が接続された位置よりも連結管５８とは反対側の位置にプラグ５９を設けて、接続管４６が接続された位置よりも連結管５８とは反対側に、ＴＥＯＳガスが供給されないようにしてもよい。すなわち、連結管５８が接続された輸送管５６ａとは反対側の輸送管５６ｂ、５６ｄの部分および輸送管５６ｃの本発明の整流部材に相当するものに、ＴＥＯＳガスが供給されないようにしてもよい。   In the second source gas discharge pipe 40, the second source gas supply member 44 has symmetry with respect to the substrate stage 34 as a whole shape, and can exhibit a rectifying function. If the TEOS gas can be supplied to the gas release member 42, it is not necessary for all the transport pipes 56 a to 56 d to communicate with each other. Therefore, in the transport pipe 56b and the transport pipe 56d, the plug 59 is provided at a position opposite to the connection pipe 58 from the position where the connection pipe 46 is connected, and the connection pipe 46 is connected to the connection pipe 46 rather than the position where the connection pipe 46 is connected. The TEOS gas may not be supplied to the side opposite to 58. That is, the TEOS gas may not be supplied to the portions of the transport pipes 56b and 56d on the opposite side of the transport pipe 56a to which the connecting pipe 58 is connected and the transport pipe 56c corresponding to the rectifying member of the present invention. .

また、本発明においては、基板ステージ３４に対して対称性を有する構成であれば、第２原料ガス放出配管４０の形態は、特に限定されるものではない。このため、例えば、図５に示す第２原料ガス放出配管６０のように、第２原料ガス放出部材６２の構成を、格子状としてもよい。この場合、図５に示す第２原料ガス放出配管６０は、図３および図４に示す第２原料ガス放出配管４０に比して、第２原料ガス放出部材６２の構成が異なるだけであり、それ以外の構成は、第２原料ガス放出配管４０と同様であり、その詳細な説明は省略する。   In the present invention, the form of the second source gas discharge pipe 40 is not particularly limited as long as it is configured to have symmetry with respect to the substrate stage 34. For this reason, for example, the configuration of the second source gas discharge member 62 may be a lattice shape like the second source gas discharge pipe 60 shown in FIG. In this case, the second raw material gas discharge pipe 60 shown in FIG. 5 is different from the second raw material gas discharge pipe 40 shown in FIGS. 3 and 4 only in the configuration of the second raw material gas discharge member 62. The other configuration is the same as that of the second source gas discharge pipe 40, and detailed description thereof is omitted.

第２原料ガス放出配管６０においては、第２原料ガス放出部材６２が、枠状に形成された枠管６４に囲まれた領域内に、複数の第１の管６６と複数の第２の管６８とが開口部７０を設けて格子状に配置されたものである。この場合においても、第２原料ガス放出部材６２の中心と基板ステージ３４の中心Ｃとを一致させて、第２原料ガス放出配管６０が配置されている。なお、第１の管６６および第２の管６８には、それぞれ、原料ガス放出口（図示せず）が形成されている。   In the second source gas discharge pipe 60, the second source gas discharge member 62 is in a region surrounded by a frame tube 64 formed in a frame shape, and a plurality of first tubes 66 and a plurality of second tubes. 68 are arranged in a lattice pattern with openings 70 provided. Also in this case, the second source gas discharge pipe 60 is arranged so that the center of the second source gas discharge member 62 and the center C of the substrate stage 34 are aligned. The first pipe 66 and the second pipe 68 are each formed with a source gas discharge port (not shown).

また、第２原料ガス放出配管６０においても、第２原料ガス供給部材４４は、全体の形態として、対称性を保ち、第２原料ガス放出部材４２にＴＥＯＳガスを供給することができれば、全ての輸送管５６ａ〜５６ｄは、連通している必要はない。このため、輸送管５６ｂおよび輸送管５６ｄにおいて、接続管４６が接続された位置よりも連結管５８とは反対側の位置にプラグ５９を設けて、接続管４６が接続された位置よりも連結管５８とは反対側に、ＴＥＯＳガスが供給されないようにしてもよい。   Also, in the second source gas discharge pipe 60, the second source gas supply member 44 can maintain the symmetry as a whole and supply all the TEOS gas to the second source gas release member 42. The transport pipes 56a to 56d do not need to communicate with each other. Therefore, in the transport pipe 56b and the transport pipe 56d, the plug 59 is provided at a position opposite to the connection pipe 58 from the position where the connection pipe 46 is connected, and the connection pipe 46 is connected to the connection pipe 46 rather than the position where the connection pipe 46 is connected. The TEOS gas may not be supplied to the side opposite to 58.

さらに、本発明においては、第２原料ガス放出配管４０および第２原料ガス放出配管６０において、第２原料ガス供給部材４４を、４本の輸送管５６ａ〜５６ｄを用いて枠状に形成したが、本発明は、これに限定されるものでもない。
第２原料ガス放出配管４０および第２原料ガス放出配管６０において、例えば、図６および図７に示すように、第２原料ガス供給部材４４ａを、基板ステージ３４の表面３４ａに垂直な方向から見た場合にコ字状を呈するパイプ７２ａで構成し、このパイプ７２ａと形状が同一の整流部材７２ｂとを有するものとしてもよい。この場合においても、第２原料ガス供給部材４４ａは、図４および図５に示す第２原料ガス供給部材４４と同じ大きさを有するものであり、基板ステージ３４の中心Ｃに対して対称性を有する。 Furthermore, in the present invention, in the second source gas discharge pipe 40 and the second source gas discharge pipe 60, the second source gas supply member 44 is formed in a frame shape using the four transport pipes 56a to 56d. However, the present invention is not limited to this.
In the second source gas discharge pipe 40 and the second source gas discharge pipe 60, for example, as shown in FIGS. 6 and 7, the second source gas supply member 44a is viewed from the direction perpendicular to the surface 34a of the substrate stage 34. In this case, the pipe 72a may have a U-shape, and the pipe 72a may have a straightening member 72b having the same shape. Also in this case, the second source gas supply member 44 a has the same size as the second source gas supply member 44 shown in FIGS. 4 and 5 and is symmetrical with respect to the center C of the substrate stage 34. Have.

また、第２原料ガス供給部材４４ａにおいて、コ字状のパイプ７２ａが接続管４６により第２原料ガス放出部材４２に接続されており、さらにコ字状のパイプ７２ａに連結管５８が接続されている。整流部材７２ｂが、パイプ７２ａの接続管４６との接続部７３に接続されている。
第２原料ガス放出配管４０においては、整流部材７２ｂとともに、第１原料ガスＧｆの流れを整流する。また、第２原料ガス放出配管６０においても、整流部材７２ｂとともに、第１原料ガスＧｆの流れを整流する。
基板ステージ３４に対して対称性を保持し、整流作用を発揮する整流部材７２ｂを設けてもよい。
なお、整流部材７２ｂは、パイプ７２ａとともに、第２原料ガス供給部材４４ａにおいて対称性を有し、第１原料ガスＧｆの流れを整流する整流機能を発揮できる構成であれば、特に限定されるものではない。例えば、整流部材７２ｂとして、パイプ７２ａと同じものを用いてもよく、さらには、パイプ７２ａとは異なる部材で構成してもよい。 Further, in the second source gas supply member 44a, a U-shaped pipe 72a is connected to the second source gas discharge member 42 by a connecting pipe 46, and a connecting pipe 58 is connected to the U-shaped pipe 72a. Yes. The rectifying member 72b is connected to the connecting portion 73 of the pipe 72a with the connecting pipe 46.
In the second source gas discharge pipe 40, the flow of the first source gas Gf is rectified together with the rectifying member 72b. In the second source gas discharge pipe 60, the flow of the first source gas Gf is rectified together with the rectifying member 72b.
A rectifying member 72b that maintains symmetry with respect to the substrate stage 34 and exhibits a rectifying action may be provided.
The rectifying member 72b is not particularly limited as long as the rectifying member 72b is symmetrical with the pipe 72a in the second source gas supply member 44a and can exhibit a rectifying function for rectifying the flow of the first source gas Gf. is not. For example, as the rectifying member 72b, the same member as the pipe 72a may be used, and further, a member different from the pipe 72a may be used.

次に、本実施形態のＣＶＤ装置１０を用いたＳｉＯ_２膜の成膜工程について説明する。
先ず、ガス供給手段２６から反応容器１８内に、酸素ガスを一定流量（例えば、１０ｓｌｍ）で流入させて、ガス放射板２８に設けられた第１原料ガス放出口２９から酸素ガス（活性種ガス）を反応室３９に一定の流速で流入させる。さらに、第２原料ガス放出配管４０の第２原料ガス放出管５０の原料ガス放出口５２からＴＥＯＳガスを一定流量（例えば、１００ｓｃｃｍ）で反応容器１８内に放出させる。このとき、反応容器１８（反応室３９）は真空排気部２７により排気されており、制御部１２により、反応容器１８（反応室３９）内を、例えば、１Ｐａ〜数１００Ｐａ程度の圧力に保持されている。これにより、反応容器１８（反応室３９）の垂直方向に酸素ガスおよびＴＥＯＳガスが流れる。 Next, a film forming process of the SiO ₂ film using the CVD apparatus 10 of this embodiment will be described.
First, oxygen gas is introduced from the gas supply means 26 into the reaction vessel 18 at a constant flow rate (for example, 10 slm), and oxygen gas (active species gas) is supplied from the first source gas discharge port 29 provided in the gas radiation plate 28. ) Into the reaction chamber 39 at a constant flow rate. Further, the TEOS gas is discharged into the reaction vessel 18 at a constant flow rate (for example, 100 sccm) from the source gas discharge port 52 of the second source gas discharge pipe 50 of the second source gas discharge pipe 40. At this time, the reaction vessel 18 (reaction chamber 39) is evacuated by the vacuum evacuation unit 27, and the control unit 12 holds the reaction vessel 18 (reaction chamber 39) at a pressure of, for example, about 1 Pa to several hundreds Pa. ing. As a result, oxygen gas and TEOS gas flow in the vertical direction of the reaction vessel 18 (reaction chamber 39).

次に、アンテナ素子３２に高周波信号を給電して、アンテナ素子３２の周囲に電磁波を放射させる。これにより、反応室３９内で、アンテナ素子３２の近傍に局在化したプラズマが生成され、第１原料ガス放出口２９から放射された酸素ガス（活性種ガス）が励起された酸素ラジカル（反応活性種）が得られる。酸素ラジカル（反応活性種）は、アンテナ素子３２の間（間隙３３）を通過して、基板３６に向けて流れる。酸素ラジカル（反応活性種）は、第２原料ガス放出配管４０により、整流され、流れ均一化されて、基板ステージ３４に載置される基板３６の表面３６ａ上方に供給される。基板３６の表面３６ａ近傍において、酸素ラジカル（反応活性種）と、第２原料ガス放出配管４４ａから放出されたＴＥＯＳガスとが混合されて混合ガスとなり基板３６に到達する。   Next, a high frequency signal is fed to the antenna element 32 to radiate electromagnetic waves around the antenna element 32. As a result, plasma localized in the vicinity of the antenna element 32 is generated in the reaction chamber 39, and oxygen radicals (active species gas) emitted from the first source gas discharge port 29 are excited to react with oxygen radicals (reactions). Active species). Oxygen radicals (reactive species) pass between the antenna elements 32 (gap 33) and flow toward the substrate 36. Oxygen radicals (reactive species) are rectified by the second source gas discharge pipe 40, flow uniformized, and supplied above the surface 36 a of the substrate 36 placed on the substrate stage 34. In the vicinity of the surface 36 a of the substrate 36, oxygen radicals (reactive species) and the TEOS gas released from the second source gas discharge pipe 44 a are mixed to become a mixed gas and reach the substrate 36.

活性状態である酸素ラジカル（反応活性種）とＴＥＯＳガスとが混合されると、酸素ラジカルの活性エネルギによって反応が進行し、基板３６の表面３６ａにおいてＳｉＯ_２膜が形成される。
この場合、第２原料ガス放出配管４０が基板ステージ３４の中心Ｃに対して、点対称を有するものであるため、反応活性種（酸素ラジル）の流れが整流されており、基板３６の表面３６ａに対して、酸素ラジカル（反応活性種）が均一に供給される。
一方、第２原料ガス放出配管４０は、基板３６の表面３６ａに対して、ＴＥＯＳガスを均一に供給するものである。このことから、基板３６の表面３６ａに対して均一な混合ガスが得られる。これにより、励起状態の酸素ラジカル（反応活性種）とＴＥＯＳガスとの反応が、基板全面で均一に進行し、基板３６の表面３６ａ全面において膜質および膜厚均一性が優れたＳｉＯ_２膜を形成することができる。なお、基板が、例えば、１ｍ×１ｍ程度の大きなものである場合であっても、整流部を兼ねる第２原料ガス放出配管４０の第２原料ガス供給部４２の大きさが基板３６よりも大きい構成であるため、上述の如く、膜厚均一性が優れたＳｉＯ_２膜を形成することができる。 When oxygen radicals (reactive active species) in an active state and TEOS gas are mixed, the reaction proceeds by the active energy of oxygen radicals, and a SiO ₂ film is formed on the surface 36 a of the substrate 36.
In this case, since the second source gas discharge pipe 40 is point-symmetric with respect to the center C of the substrate stage 34, the flow of reactive species (oxygen rasil) is rectified, and the surface 36a of the substrate 36 is rectified. In contrast, oxygen radicals (reactive species) are supplied uniformly.
On the other hand, the second source gas discharge pipe 40 uniformly supplies TEOS gas to the surface 36 a of the substrate 36. Thus, a uniform mixed gas can be obtained with respect to the surface 36a of the substrate 36. As a result, the reaction between the excited oxygen radicals (reactive species) and the TEOS gas proceeds uniformly over the entire surface of the substrate, and an SiO ₂ film having excellent film quality and film thickness uniformity is formed over the entire surface 36a of the substrate 36. can do. Even if the substrate is a large one of about 1 m × 1 m, for example, the size of the second source gas supply unit 42 of the second source gas discharge pipe 40 that also serves as the rectifying unit is larger than that of the substrate 36. because the configuration, as described above, it is possible to form the SiO ₂ film thickness uniformity is excellent.

なお、本実施形態のＣＶＤ処理装置１０においては、プラズマ生成部として、モノポールアンテナが複数配置されたアンテナアレイ３０を用いることより、アンテナアレイ３０近傍に局在化させてプラズマを生成するものである。この構成により、基板ステージ３４に載置された基板３６にプラズマが直接曝されない状態で、基板３６とアンテナアレイ３０との距離を比較的近づけて配置することを可能にしている。これにより、アンテナアレイ３０近傍で励起された酸素ラジカル（反応活性種）の励起寿命に対して、アンテナアレイ３０と基板３６との距離を十分に近づけることを可能としている。すなわち、酸素ラジカル（反応活性種）が十分に励起した状態で基板の表面に到達することを可能としている。   In the CVD processing apparatus 10 of the present embodiment, the plasma generation unit uses the antenna array 30 in which a plurality of monopole antennas are arranged, thereby generating plasma by localizing in the vicinity of the antenna array 30. is there. With this configuration, the substrate 36 and the antenna array 30 can be arranged relatively close to each other in a state where the plasma is not directly exposed to the substrate 36 placed on the substrate stage 34. Thereby, the distance between the antenna array 30 and the substrate 36 can be made sufficiently close to the excitation lifetime of oxygen radicals (reactive active species) excited in the vicinity of the antenna array 30. That is, oxygen radicals (reactive active species) can reach the surface of the substrate in a sufficiently excited state.

また、本実施形態においては、プラズマ生成部として、モノポールアンテナが複数配置されたアンテナアレイ３０を用いた構成としたが、本発明は、この構成に限定されるものではない。本実施形態のＣＶＤ処理装置１０においては、例えば、平行平板型のプラズマ生成部を用いてもよい。   In the present embodiment, the plasma generator is configured to use the antenna array 30 in which a plurality of monopole antennas are arranged. However, the present invention is not limited to this configuration. In the CVD processing apparatus 10 of this embodiment, for example, a parallel plate type plasma generation unit may be used.

また、上述の実施形態のＣＶＤ装置１０においては、第２原料ガス供給配管４０が、整流部材を含み、整流機能を有する構成としたが、本発明のプラズマ処理装置は、これに限定されるものではない。本発明のプラズマ処理装置においては、第２原料ガス供給配管とともに、第１原料ガスＧｆの整流する整流部材を有する構成であれば、第２原料ガス供給配管と、整流部材とが別々に設けられた構成でもよい。この場合、基板ステージ３４の表面３４ａに垂直な方向から見た場合、整流部材はプラズマ生成部と第２原料ガス供給配管との間、または第２原料ガス供給配管と基板ステージとの間に設ける。   In the CVD apparatus 10 of the above-described embodiment, the second source gas supply pipe 40 includes a rectifying member and has a rectifying function. However, the plasma processing apparatus of the present invention is limited to this. is not. In the plasma processing apparatus of the present invention, the second source gas supply pipe and the rectification member are separately provided as long as the second source gas supply pipe and the rectification member that rectifies the first source gas Gf are provided. Other configurations may be used. In this case, when viewed from a direction perpendicular to the surface 34a of the substrate stage 34, the rectifying member is provided between the plasma generation unit and the second source gas supply pipe or between the second source gas supply pipe and the substrate stage. .

さらに、本発明においては、上述の実施形態のＣＶＤ装置１０において、第２原料ガス供給配管を設けない構成でもよい。
この場合、例えば、ＣＶＤ装置において、ガス供給手段２６から、酸素ガス（第１原料ガス）およびＴＥＯＳガス（第２原料ガス）の混合ガスを反応容器１８内に導入する構成とし、さらに、アンテナアレイ３０と基板ステージ３４との間に、第２原料ガス供給配管に代えて、整流部材だけを設ける構成とする。この整流部材は、基板ステージ３４に対して対称性を有するものである。このような構成のＣＶＤ装置であっても、基板３６に、均一な混合ガスを供給することができ、例えば、基板３６の表面３６ａにＳｉＯ_２膜を、膜厚均一性を高く形成することができる。 Furthermore, in this invention, the structure which does not provide 2nd source gas supply piping in the CVD apparatus 10 of the above-mentioned embodiment may be sufficient.
In this case, for example, in the CVD apparatus, a mixed gas of oxygen gas (first source gas) and TEOS gas (second source gas) is introduced from the gas supply means 26 into the reaction vessel 18, and further the antenna array. Instead of the second source gas supply pipe, only the rectifying member is provided between the substrate 30 and the substrate stage 34. This rectifying member has symmetry with respect to the substrate stage 34. Even in the CVD apparatus having such a configuration, a uniform mixed gas can be supplied to the substrate 36. For example, a SiO ₂ film can be formed on the surface 36a of the substrate 36 with high film thickness uniformity. it can.

第２原料ガス供給配管がない構成のＣＶＤ装置においては、例えば、図８（ａ）に示すように、整流部８０としては、矩形状の枠部８２において対向する２辺にかかる直線状の棒材８４が、３本平行に所定の間隔で配置された梯子状のものが挙げられる。
さらには、図８（ｂ）に示すように、整流部９０として、矩形状の枠部８２の開口に、開口部９６を設けて相互に直交して配置された第１の部材９２と第２の部材９４とが配置された格子状のものが挙げられる。
図８（ａ）に示す整流部８０および図８（ｂ）に示す整流部９０においても、各中心を、基板ステージ３４の中心Ｃに一致させて配置されるものである。
この場合においても、整流部の整流作用により、混合ガスが基板の表面全面に、均一に供給されて、膜厚の均一性が優れたＳｉＯ_２膜を形成することができる。 In a CVD apparatus having no second source gas supply pipe, for example, as shown in FIG. 8 (a), the straightening rod 80 extends over two sides facing each other in a rectangular frame portion 82, as shown in FIG. A ladder-shaped member in which three members 84 are arranged in parallel at a predetermined interval can be used.
Further, as shown in FIG. 8B, the first member 92 and the second member 92 are arranged as orthogonal to each other by providing an opening 96 in the opening of the rectangular frame 82 as the rectifying unit 90. A grid-like member in which the member 94 is arranged.
Also in the rectifying unit 80 shown in FIG. 8A and the rectifying unit 90 shown in FIG. 8B, the respective centers are arranged so as to coincide with the center C of the substrate stage 34.
Also in this case, the mixed gas is uniformly supplied to the entire surface of the substrate by the rectifying action of the rectifying unit, and an SiO ₂ film having excellent film thickness uniformity can be formed.

上述のように本実施形態のＣＶＤ装置においては、基板表面にＳｉＯ_２膜を成膜する装置を例に説明したが、本発明のプラズマ処理装置はこれに限定されるものではない。本発明のプラズマ処理装置は、半導体素子、液晶表示パネルもしくはプラズマディスプレイパネルなどのフラットディスプレイパネル、および太陽電池などにおける各種の膜の成膜に用いることができる。さらに、本発明のプラズマ処理装置は、エッチング装置として用いることもでき、さらにまた、基板ステージのクリーニング処理に用いることもできる。 As described above, in the CVD apparatus of this embodiment, the apparatus for forming the SiO ₂ film on the substrate surface has been described as an example, but the plasma processing apparatus of the present invention is not limited to this. The plasma processing apparatus of the present invention can be used to form various films in semiconductor elements, flat display panels such as liquid crystal display panels or plasma display panels, and solar cells. Furthermore, the plasma processing apparatus of the present invention can be used as an etching apparatus, and can also be used for a substrate stage cleaning process.

以上、本発明のプラズマ処理装置について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および変更をしてもよいのはもちろんである。   Although the plasma processing apparatus of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and changes may be made without departing from the spirit of the present invention. is there.

本発明のプラズマ処理装置の一実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置を示す模式的断面図である。It is typical sectional drawing which shows the plasma CVD apparatus which concerns on one Embodiment of the plasma processing apparatus of this invention. 本実施形態のプラズマ処理装置のアンテナアレイを示す模式的平面図である。It is a typical top view which shows the antenna array of the plasma processing apparatus of this embodiment. 本実施形態のプラズマ処理装置の第２原料ガス放出配管の一例を示す模式的斜視図である。It is a typical perspective view showing an example of the 2nd source gas discharge piping of the plasma treatment apparatus of this embodiment. 図３に示す第２原料ガス放出手段の模式的平面図である。It is a typical top view of the 2nd source gas discharge means shown in FIG. 本実施形態のプラズマ処理装置の第２原料ガス放出配管の一例を示す模式的平面図である。It is a typical top view showing an example of the 2nd source gas discharge piping of the plasma treatment apparatus of this embodiment. 本実施形態のプラズマ処理装置の第２原料ガス放出配管の一例を示す模式的平面図である。It is a typical top view showing an example of the 2nd source gas discharge piping of the plasma treatment apparatus of this embodiment. 本実施形態のプラズマ処理装置の第２原料ガス放出配管の一例を示す模式的平面図である。It is a typical top view showing an example of the 2nd source gas discharge piping of the plasma treatment apparatus of this embodiment. （ａ）は、本実施形態のプラズマ処理装置の整流部の一例を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、本実施形態のプラズマ処理装置の整流部の他例を示す模式的平面図である。(A) is a schematic plan view which shows an example of the rectification part of the plasma processing apparatus of this embodiment, (b) is a schematic plan view which shows the other example of the rectification part of the plasma processing apparatus of this embodiment. It is. 特許文献１に開示されたプラズマ反応装置を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing a plasma reactor disclosed in Patent Document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１０ プラズマＣＶＤ装置（ＣＶＤ装置）
１２ 制御部
１４ 分配器
１６ インピーダンス整合器
１８ 反応容器
２２ 導入口
２３ 第１原料ガス供給管
２４ 排気口
２６ ガス供給手段
２７ 真空排気部
２８ ガス放射板
３０ アンテナアレイ
３２ アンテナ素子
３３ 間隙
３４ 基板ステージ
３６ 基板
３８ 第１原料ガス分散室
３９ 反応室
４０、４０ａ、６０、６０ａ 第２原料ガス供給配管
４２、６２ 第２原料ガス放出部材
４４、４４ａ 第２原料ガス供給部
４６ 接続管
５０ 第２原料ガス放出管
５２ 第２原料ガス放出口（原料ガス放出口）
８０、９０ 整流部
１００ プラズマ反応装置
１１０ チャンバ
１２０ 高周波コイル
１３０ ガス導入部
１４０ 拡散部
１５０ ノズル
１６０ 反応チャンバ
１８０ 基板 10 Plasma CVD equipment (CVD equipment)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Control part 14 Distributor 16 Impedance matching device 18 Reaction container 22 Introduction port 23 1st source gas supply pipe 24 Exhaust port 26 Gas supply means 27 Vacuum exhaust part 28 Gas radiation plate 30 Antenna array 32 Antenna element 33 Gap 34 Substrate stage 36 Substrate 38 First source gas dispersion chamber 39 Reaction chamber 40, 40a, 60, 60a Second source gas supply pipe 42, 62 Second source gas discharge member 44, 44a Second source gas supply unit 46 Connection pipe 50 Second source gas Release pipe 52 Second source gas outlet (source gas outlet)
80, 90 Rectification unit 100 Plasma reactor 110 Chamber 120 High frequency coil 130 Gas introduction unit 140 Diffusion unit 150 Nozzle 160 Reaction chamber 180 Substrate

Claims (3)

反応容器内に導入された第１原料ガスに第２原料ガスを混合させた混合ガスを用いて処理対象基板に処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記第１原料ガスを放出する第１原料ガス放出口が複数形成されたガス放射板と、
前記ガス放射板に対向して配置され、前記処理対象基板が表面に配置される基板ステージと、
前記ガス放射板と前記基板ステージとの間に設けられ、前記第１原料ガスのプラズマを生成するとともに前記第１原料ガスを励起して反応活性種を得るプラズマ生成部と、
前記プラズマ生成部と前記基板ステージとの間に配置され、前記第１原料ガスの流れの途中で前記第２原料ガスを放出する第２原料ガス放出口が形成された第２原料ガス放出管を有し、前記第２原料ガス放出管が前記反応容器内を横切って設けられた第２原料ガス放出配管と、
前記プラズマ生成部と前記基板ステージとの間に配置され、前記第２原料ガス放出配管とともに、前記第１原料ガスの流れを整流する整流部材とが前記反応容器内に備えられており、
前記第２原料ガス放出配管および前記整流部材を前記基板ステージの前記表面に垂直な方向から見た場合、前記第２原料ガス放出配管は前記整流部材とともに、前記基板ステージの表面の中心に対して点対称を有するとともに、前記中心を通る線に対して線対称を有し、前記第１原料ガスの流れを均一にする対称パターン形状をなすことを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed using a mixed gas obtained by mixing a second source gas with a first source gas introduced into a reaction vessel,
A gas radiating plate in which a plurality of first source gas discharge ports for discharging the first source gas are formed;
A substrate stage disposed opposite to the gas radiation plate, and the substrate to be processed is disposed on the surface;
A plasma generating unit that is provided between the gas radiation plate and the substrate stage, generates a plasma of the first source gas and excites the first source gas to obtain reactive species;
A second source gas discharge pipe disposed between the plasma generation unit and the substrate stage and having a second source gas discharge port for discharging the second source gas in the middle of the flow of the first source gas; A second source gas discharge pipe having the second source gas discharge pipe provided across the reaction vessel;
A rectifying member that is disposed between the plasma generation unit and the substrate stage and rectifies the flow of the first source gas together with the second source gas discharge pipe is provided in the reaction vessel,
When the second raw material gas discharge pipe and the rectifying member are viewed from a direction perpendicular to the surface of the substrate stage, the second raw material gas discharge pipe and the rectifying member together with the center of the surface of the substrate stage A plasma processing apparatus having a point symmetry and a line symmetry with respect to a line passing through the center, and having a symmetrical pattern shape that makes the flow of the first source gas uniform. 前記プラズマ生成部は、誘電体で表面が覆われた棒状の導体で構成したアンテナ素子が平面状に複数配列されてなるアンテナアレイを備えるものである請求項１に記載のプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generation unit includes an antenna array in which a plurality of antenna elements configured by rod-shaped conductors whose surfaces are covered with a dielectric are arranged in a planar shape. 前記対称パターン形状は、梯子状のパターン形状または格子状のパターン形状である請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the symmetrical pattern shape is a ladder-like pattern shape or a lattice-like pattern shape.

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