JP2008091407A - Plasma processing apparatus, and plasma processing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the generation of powder by improving hollow cathode effect and to improve the quality of a formed film. <P>SOLUTION: At least a material gas of first pressure p1 and a material gas of second pressure p2 higher than the first pressure p1 are made introducible to a processing chamber 6, and a plasma discharging face 18 is comprised of a sectional tapered part 2a wherein a width between side walls gradually becomes smaller toward its bottom and a recessed groove 2b that is continuously formed on the bottom side of the plasma discharging face 18 in the tapered part 2a to form the bottom of the plasma discharge face 18. When assuming that a maximum width w1 of the tapered part 2a is d1 and a minimum width w2 is d2, the product of p1×d1 and the product of p2×d2 are ≥0.2 Pa×m or more and ≤1.0 Pa×m or less, respectively. The depth of the groove in the plasma discharging face 18 is regulated two times or more and three times or less an average value of the width of the tapered part 2a in the direction of depth. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマプロセス装置及びプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

プラズマを使って半導体膜を成膜し、集積回路、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンス素子、太陽電池などの電子デバイスを製造する方法、いわゆるプラズマ励起化学相成長（Chemical Vapor Deposition 、ＣＶＤ）法は、その簡便性や操作性に優れているので、さまざまな電子デバイスを製造するのに使用されている。   A method of manufacturing a semiconductor film using plasma and manufacturing an electronic device such as an integrated circuit, a liquid crystal display, an organic electroluminescence element, or a solar cell, so-called plasma-excited chemical vapor deposition (CVD) method, Since it is excellent in simplicity and operability, it is used to manufacture various electronic devices.

プラズマＣＶＤ法を用いる装置の形態（プラズマ化学蒸着装置、以下、「プラズマＣＶＤ装置」という）としては、図７及び図８に示すものが一般的である。図７及び図８を参照しながら、プラズマＣＶＤ装置について説明する。図７は従来のプラズマＣＶＤ装置の概略図であり、図８は、従来のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。プラズマＣＶＤ装置は、処理室（真空容器）６を用いて構成された閉空間と、その中にお互いに電気的に絶縁され、対向する位置に平行に設置された、２枚の導体板からなる電極２、４とを有する。２枚の電極２，４の間にプラズマ１２を発生させ、そこに材料ガスを流して材料ガスを解離させる。これにより、一方の電極４に取り付けられた、シリコンやガラスなどからなる被処理基板５の上に、半導体膜等を形成する。   As an apparatus using a plasma CVD method (plasma chemical vapor deposition apparatus, hereinafter referred to as “plasma CVD apparatus”), those shown in FIGS. 7 and 8 are common. A plasma CVD apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a schematic view of a conventional plasma CVD apparatus, and FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the conventional plasma CVD apparatus. The plasma CVD apparatus includes a closed space formed by using a processing chamber (vacuum vessel) 6 and two conductive plates that are electrically insulated from each other and installed in parallel at opposite positions. It has electrodes 2 and 4. Plasma 12 is generated between the two electrodes 2 and 4, and a material gas is caused to flow there to dissociate the material gas. As a result, a semiconductor film or the like is formed on the substrate to be processed 5 made of silicon or glass attached to one electrode 4.

成膜用の材料ガスを解離するためのプラズマ１２を発生させる手段としては、例えば、周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波等の電気的エネルギーが一般に使用されている。一方の導電板電極４は接地電位とし、対向する他方の電極２に電圧を印加して、両電極２，４間に電界を発生させ、その絶縁破壊現象によりグロー放電現象としてプラズマ１２を生成する。電圧が印加される側の電極２をカソード電極と呼ぶ。また、接地電位の電極４をアノード電極と呼ぶ。カソード電極２近傍には大きな電界が形成される。そして、その電界で加速されるプラズマ１２中の電子が材料ガスの解離を促しラジカルを生成する。図８中の１２はラジカルの流れを示している。   As means for generating the plasma 12 for dissociating the material gas for film formation, for example, electrical energy such as a high frequency with a frequency of 13.56 MHz is generally used. One conductive plate electrode 4 is set to the ground potential, and a voltage is applied to the other opposing electrode 2 to generate an electric field between both electrodes 2 and 4, and plasma 12 is generated as a glow discharge phenomenon by the dielectric breakdown phenomenon. . The electrode 2 to which the voltage is applied is called a cathode electrode. The electrode 4 having the ground potential is referred to as an anode electrode. A large electric field is formed in the vicinity of the cathode electrode 2. The electrons in the plasma 12 accelerated by the electric field promote the dissociation of the material gas and generate radicals. 8 in FIG. 8 indicates the flow of radicals.

生成されたラジカルは、アノード電極４上の被処理基板５まで拡散し、被処理基板５の表面に堆積して膜が成長する。このように、互いに平行な２つの電極２，４間でプラズマ１２を生成し、アノード電極４上の被処理基板５に成膜する装置を、以下「平行平板型装置」と呼ぶ。   The generated radicals diffuse to the substrate 5 to be processed on the anode electrode 4 and are deposited on the surface of the substrate 5 to be grown. An apparatus for generating plasma 12 between two parallel electrodes 2 and 4 and forming a film on the substrate 5 to be processed on the anode electrode 4 is hereinafter referred to as a “parallel plate apparatus”.

しかし、平行平板型装置では、例えば、窒素ガスのみで窒化シリコン膜を成膜する場合、解離しにくい水素ガスや窒素ガスを十分に分解できず、絶縁膜や保護膜性のよい窒化シリコン膜を得ることは困難であった。このことから、平行平板型装置では、材料ガスの解離を十分に促進させることができていなかったといえる。そこで、材料ガスの解離を促進させる技術が求められている。   However, in a parallel plate type apparatus, for example, when a silicon nitride film is formed only with nitrogen gas, hydrogen gas and nitrogen gas which are difficult to dissociate cannot be sufficiently decomposed, and an insulating film or a silicon nitride film with good protective film properties is not obtained. It was difficult to get. From this, it can be said that the parallel plate type apparatus cannot sufficiently promote the dissociation of the material gas. Therefore, a technique for promoting dissociation of the material gas is required.

材料ガスの解離を促進させる技術は、例えば、特許文献１等に開示されている。特許文献１に開示されたプラズマプロセス装置では、カソード電極が凹状に形成されており、ホロカソード効果によりプラズマ密度が高められる。これにより、材料ガスの解離が促進され、通常の平行平板型装置と比較して、速い成膜速度が得られる。しかし、この装置では、被処理基板の表面がプラズマに曝されるので、成膜面がプラズマダメージを受けやすい。   A technique for promoting the dissociation of the material gas is disclosed in, for example, Patent Document 1 and the like. In the plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the cathode electrode is formed in a concave shape, and the plasma density is increased by the holocathode effect. As a result, dissociation of the material gas is promoted, and a high film formation rate can be obtained as compared with a normal parallel plate type apparatus. However, in this apparatus, since the surface of the substrate to be processed is exposed to plasma, the film formation surface is easily damaged by plasma.

このようなプラズマダメージは、被処理基板の設定温度を３００℃以上にすることによって、熱エネルギーで修復することができる。しかし、基板の耐熱性等により、被処理膜を２００℃程度あるいはそれ以下の温度に設定したい場合には、高品質な膜質を維持することが難しい。   Such plasma damage can be repaired with thermal energy by setting the set temperature of the substrate to be processed to 300 ° C. or higher. However, it is difficult to maintain a high quality film quality when it is desired to set the film to be processed at a temperature of about 200 ° C. or lower due to the heat resistance of the substrate.

そこで、例えば、特許文献２等に示すようなプラズマプロセス装置が知られている。特許文献２のプラズマプロセス装置は、被処理基板が内部に配置される処理室と、処理室内に材料ガスを導入するガス導入口と、処理室内に設けられたプラズマ放電発生部とを備えている。プラズマ放電発生部は、第１電極と、上記第１電極よりも被処理基板に接近して設けられた第２電極とを有し、上記第１電極及び第２電極は、上記被処理基板の法線方向から視認できる面のみをプラズマ放電面として機能させている。この構成により、比較的低い被処理基板の温度においても、成膜面のプラズマダメージを抑制しつつ、プラズマによる材料ガスの解離を促進させることができる。また、同文献では、カソード電極のプラズマ放電面を凹面状に形成することによりホロカソード効果を生じさせてより多くの電子を放出させ、これにより、材料ガスを効率的に解離し、膜質を向上させるようにしている。
特開平１−２７９７６１号公報 特開２００４−１５８８３９号公報 Therefore, for example, a plasma process apparatus as shown in Patent Document 2 is known. The plasma process apparatus of Patent Document 2 includes a processing chamber in which a substrate to be processed is disposed, a gas introduction port for introducing a material gas into the processing chamber, and a plasma discharge generation unit provided in the processing chamber. . The plasma discharge generator has a first electrode and a second electrode provided closer to the substrate to be processed than the first electrode, and the first electrode and the second electrode are formed on the substrate to be processed. Only the surface visible from the normal direction functions as the plasma discharge surface. With this configuration, dissociation of the material gas by the plasma can be promoted while suppressing plasma damage on the film formation surface even at a relatively low temperature of the substrate to be processed. In the same document, the cathode electrode plasma discharge surface is formed in a concave shape to cause a holocathode effect to emit more electrons, thereby efficiently dissociating the material gas and improving the film quality. I am doing so.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 1-227961 JP 2004-158839 A

ところで、従来から、材料ガスがプラズマによって十分に解離されていないと成膜処理中の電極周辺に材料ガス中のシラン等の重合体であると考えられるパウダーが発生し、そのパウダーが成膜される膜に取り込まれてその膜質を劣化させることが知られている。また、特許文献２に示されているプラズマプロセス装置であっても、材料ガスの導入条件によっては、ホロカソード効果が十分に高められない場合がある。その結果、成膜処理中のカソード溝構造部分に上記パウダーが発生して、成膜した膜の質が低下してしまう。   By the way, conventionally, if the material gas is not sufficiently dissociated by the plasma, a powder considered to be a polymer such as silane in the material gas is generated around the electrode during the film forming process, and the powder is formed into a film. It is known that the film quality is deteriorated by being taken into the film. Even in the plasma process apparatus disclosed in Patent Document 2, the holocathode effect may not be sufficiently enhanced depending on the introduction conditions of the material gas. As a result, the powder is generated in the cathode groove structure portion during the film forming process, and the quality of the formed film is deteriorated.

本発明は、斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ホロカソード効果を十分に高めることにより、パウダーの発生を抑制して、成膜した膜の質を高めようとすることにある。   The present invention has been made in view of such various points, and its object is to sufficiently enhance the holocathode effect, thereby suppressing the generation of powder and improving the quality of the deposited film. There is to do.

本発明者らは、プラズマプロセス装置について鋭意研究を重ねた結果、ある圧力Ｐで材料ガスを導入した場合にプラズマ放電面の間隔の大きさＤがある範囲にあるとき、すなわち、Ｐ×Ｄの値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある場合には、ホロカソード効果が十分に高められることを経験的に見出した。   As a result of intensive research on the plasma processing apparatus, the present inventors have found that when the material gas is introduced at a certain pressure P, the distance D between the plasma discharge surfaces is within a certain range, that is, P × D. It has been found empirically that the holocathode effect is sufficiently enhanced when the value is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less.

このことから、この発明では、上記の目的を達成するために、第１電極に溝状に形成されたプラズマ放電面の側壁間の間隔の大きさ及び溝深さを、導入する材料ガスの圧力により規定するようにした。   Therefore, in the present invention, in order to achieve the above object, the size of the interval between the side walls of the plasma discharge surface formed in the groove shape in the first electrode and the depth of the groove are determined by the pressure of the material gas to be introduced. Stipulated by

具体的に、本発明に係るプラズマプロセス装置は、被処理基板が内部に配置される処理室と、上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記プラズマ放電面の底部側に連続して上記プラズマ放電面の底部を構成する凹溝部とにより形成され、上記テーパ部の最大の上記間隔の大きさをｄ１とし、最小の上記間隔の大きさをｄ２としたとき、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、上記プラズマ放電面の溝深さは、上記テーパ部の間隔の大きさの上記溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されている。   Specifically, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a substrate to be processed is disposed, and a first electrode having a plasma discharge surface provided in the processing chamber and formed in a plurality of grooves. An insulating part formed on the protruding portion of the first electrode formed between the adjacent plasma discharge surfaces; and a second electrode formed on the insulating part and electrically insulated from the first electrode A plasma process apparatus for performing plasma processing on the substrate to be processed, comprising: a plasma discharge generator having a gas discharge port formed at the bottom of the plasma discharge surface and introducing a material gas into the processing chamber. The material gas having at least the first pressure p1 and the material gas having the second pressure p2 higher than the first pressure p1 can be introduced into the processing chamber, and the plasma discharge surface is formed at the bottom. Heading The tapered portion is formed by a taper portion having a tapered cross section in which the interval between the side walls is narrowed, and a concave groove portion continuously forming the bottom portion of the plasma discharge surface of the taper portion. When the maximum interval size of the part is d1, and the minimum interval size is d2, the values of p1 × d1 and p2 × d2 are 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa, respectively. In the range of m or less, the groove depth of the plasma discharge surface is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the average value of the interval between the tapered portions in the groove depth direction. ing.

すなわち、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の側壁間の間隔（以下、単に「間隔」ともいう）の大きさの値との積の値が０．２Ｐａ・ｍよりも小さい場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが小さすぎる場合には、プラズマ放電面に電圧を印加したとしてもプラズマが発生しにくくなる。   That is, suppose that the product value of the pressure value of the introduced material gas and the value of the distance between the side walls of the plasma discharge surface (hereinafter also simply referred to as “interval”) is greater than 0.2 Pa · m. If it is small, that is, if the distance between the plasma discharge surfaces is too small with respect to the pressure of the introduced material gas, it is difficult to generate plasma even if a voltage is applied to the plasma discharge surface.

一方、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値が１．０Ｐａ・ｍよりも大きい場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが大きすぎる場合には、プラズマ放電面の側壁間の電子密度を効果的に高めることが難しい。   On the other hand, if the value of the product of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces is larger than 1.0 Pa · m, that is, the pressure of the introduced material gas. On the other hand, when the distance between the plasma discharge surfaces is too large, it is difficult to effectively increase the electron density between the side walls of the plasma discharge surface.

したがって、上記の構成により、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値、つまり、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある場合には、プラズマ放電面におけるプラズマの発生が促進されると共にプラズマ放電面の側壁間の電子密度が効果的に高められるため、ホロカソード効果が十分に高められる。   Therefore, with the above configuration, the product value of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces, that is, the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are each 0. When it is in the range of 2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, the generation of plasma on the plasma discharge surface is promoted and the electron density between the side walls of the plasma discharge surface is effectively increased. The effect is sufficiently enhanced.

また、仮に、プラズマ放電面の溝深さが、テーパ部の間隔の大きさのプラズマ放電面の溝深さ方向（以下、「プラズマ放電面の溝深さ方向」を単に「溝深さ方向」ともいう）における平均値の２倍よりも小さい場合、つまり、プラズマ放電面の溝深さが比較的浅い場合には、プラズマ放電面の面積が小さすぎるため、材料ガスの解離率が低下する。   Also, suppose that the groove depth of the plasma discharge surface is the groove depth direction of the plasma discharge surface with the interval between the taper portions (hereinafter referred to as “the groove depth direction of the plasma discharge surface” simply “the groove depth direction”). In other words, when the groove depth of the plasma discharge surface is relatively shallow, the area of the plasma discharge surface is too small, and the dissociation rate of the material gas is reduced.

一方、仮に、プラズマ放電面の溝深さが、テーパ部の間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の３倍よりも大きい場合、つまり、プラズマ放電面の溝深さが比較的深い場合には、プラズマ放電面の溝深さがテーパ部の間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の３倍の大きさである場合に対して材料ガスの解離率が大きくなり難いため、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the groove depth of the plasma discharge surface is larger than three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions, that is, the groove depth of the plasma discharge surface is relatively deep. In this case, since the dissociation rate of the material gas is difficult to increase compared to the case where the groove depth of the plasma discharge surface is three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions, The discharge surface becomes larger than necessary.

したがって、プラズマ放電面の溝深さがテーパ部の間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されている場合には、プラズマ放電面において、材料ガスを十分に解離させることが可能になるため、プラズマ放電面を必要以上に大きくすることなく、材料ガスの解離率を向上させることが可能となる。   Therefore, in the case where the groove depth of the plasma discharge surface is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions, Since the material gas can be sufficiently dissociated, the dissociation rate of the material gas can be improved without increasing the plasma discharge surface more than necessary.

さらに、例えば、第１圧力ｐ１で材料ガスが導入された場合には、ｐ１×ｄ１の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、テーパ部が最大の間隔である領域付近において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at the first pressure p1, the value of p1 × d1 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, so that the taper portion has the maximum spacing. In the vicinity of the region, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第２圧力ｐ２で材料ガスが導入された場合には、ｐ２×ｄ２の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、テーパ部が最小の間隔である領域付近において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at the second pressure p2, the value of p2 × d2 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, so that the taper portion has the minimum interval. In the vicinity of the region, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第１圧力ｐ１よりも高く且つ第２圧力ｐ２未満の圧力で材料ガスが導入された場合には、プラズマ放電面は断面テーパ状に形成されているため、テーパ部の少なくとも一部における間隔の大きさの値と導入された圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、テーパ部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。すなわち、材料ガスが第１圧力ｐ１以上且つ第２圧力ｐ２以下の圧力で導入された場合には、ホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, for example, when the material gas is introduced at a pressure higher than the first pressure p1 and lower than the second pressure p2, the plasma discharge surface is formed in a tapered shape, so that at least a part of the tapered portion The value of the product of the value of the distance at the pressure and the value of the introduced pressure is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, in the taper portion, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced. That is, when the material gas is introduced at a pressure not lower than the first pressure p1 and not higher than the second pressure p2, the holocathode effect is sufficiently enhanced.

さらに、上記ｐ１×ｄ１の値及び上記ｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあることが好ましい。このことによって、ホロカソード効果がより高められる。   Further, the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are preferably in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. This further enhances the holocathode effect.

また、本発明に係るプラズマプロセス装置は、被処理基板が内部に配置される処理室と、上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる平行部と、上記平行部の上記底部側に連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部とにより形成されていてもよい。   The plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a substrate to be processed is disposed, a first electrode having a plasma discharge surface provided in the processing chamber and formed in a plurality of grooves, and adjacent to the processing chamber. An insulating portion formed on the protruding portion of the first electrode formed between the plasma discharge surfaces, and a second electrode formed on the insulating portion and electrically insulated from the first electrode. A plasma process apparatus, comprising: a plasma discharge generation unit having a gas introduction port that is formed at a bottom of the plasma discharge surface and introduces a material gas into the processing chamber, and performs plasma processing on the substrate to be processed; The plasma discharge surface is continuously formed on the bottom side of the tapered portion, and the side wall extends in parallel toward the bottom portion. flat And part may be formed continuously to the bottom side of the parallel portion is formed by a recessed groove portion constituting the bottom.

この構成によると、比較的低い圧力で材料ガスが導入された場合には、テーパ部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   According to this configuration, when the material gas is introduced at a relatively low pressure, the generation of plasma is promoted in the tapered portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、比較的高い圧力で材料ガスが導入された場合には、平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。すなわち、圧力の異なる材料ガスが導入された場合にも、テーパ部又は平行部においてホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, when the material gas is introduced at a relatively high pressure, the generation of plasma is promoted in the parallel portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced. That is, even when material gases having different pressures are introduced, the holocathode effect is sufficiently enhanced in the tapered portion or the parallel portion.

さらに、少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、上記テーパ部の最大の間隔の大きさをｄ１とし、上記平行部の間隔の大きさをｄ２としたとき、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、上記テーパ部の上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さは、上記テーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、上記平行部と上記凹溝部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記平行部の間隔の大きさｄ２の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されていることが好ましい。   Further, at least the material gas at the first pressure p1 and the material gas at the second pressure p2 having a pressure higher than the first pressure p1 can be introduced into the processing chamber, and the maximum interval between the tapered portions is configured. The value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, respectively, where d1 is d1 and the distance between the parallel parts is d2. The length of the taper portion in the groove depth direction of the plasma discharge surface is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the maximum distance d1 of the taper portion, and is parallel to the parallel portion. The sum of the lengths of the plasma discharge surface in the groove depth direction of the groove portion and the concave groove portion is defined to be not less than twice and not more than three times the distance d2 between the parallel portions. preferable.

すなわち、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値が０．２Ｐａ・ｍよりも小さい場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが小さすぎる場合には、プラズマ放電面に電圧を印加したとしてもプラズマが発生しにくくなる。   That is, if the value of the product of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces is smaller than 0.2 Pa · m, that is, the pressure of the introduced material gas. On the other hand, when the interval between the plasma discharge surfaces is too small, plasma is hardly generated even if a voltage is applied to the plasma discharge surfaces.

一方、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値が１．０Ｐａ・ｍよりも大きい場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが大きすぎる場合には、プラズマ放電面の側壁間の電子密度を効果的に高めることが難しい。   On the other hand, if the value of the product of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces is larger than 1.0 Pa · m, that is, the pressure of the introduced material gas. On the other hand, when the distance between the plasma discharge surfaces is too large, it is difficult to effectively increase the electron density between the side walls of the plasma discharge surface.

したがって、上記の構成により、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値、つまり、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある場合には、プラズマ放電面におけるプラズマの発生が促進されると共にプラズマ放電面の側壁間の電子密度が効果的に高められるため、ホロカソード効果が十分に高められる。   Therefore, with the above configuration, the product value of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces, that is, the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are each 0. When it is in the range of 2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, the generation of plasma on the plasma discharge surface is promoted and the electron density between the side walls of the plasma discharge surface is effectively increased. The effect is sufficiently enhanced.

また、仮に、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍よりも小さい場合、つまり、テーパ部の溝深さ方向における長さが比較的小さい場合には、テーパ部のプラズマ放電面の面積が小さすぎるため、テーパ部における材料ガスの解離率が低下する。   Also, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is smaller than twice the maximum distance d1 of the tapered portion, that is, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is relatively small. In this case, since the area of the plasma discharge surface of the tapered portion is too small, the dissociation rate of the material gas in the tapered portion is reduced.

一方、仮に、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の３倍よりも大きい場合、つまり、テーパ部の溝深さ方向における長さが比較的大きい場合には、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の３倍の大きさである場合に対してテーパ部における材料ガスの解離率が大きくなり難いため、テーパ部が必要以上に大きくなる結果、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is larger than three times the maximum distance d1 of the tapered portion, that is, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is relatively large. In the case where the length of the tapered portion in the groove depth direction is three times the maximum distance d1 of the tapered portion, the material gas dissociation rate at the tapered portion is difficult to increase. As a result of the taper portion becoming larger than necessary, the plasma discharge surface becomes larger than necessary.

また、仮に、平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が、平行部の間隔の大きさｄ２の２倍よりも小さい場合、つまり、平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が比較的小さい場合には、平行部のプラズマ放電面の面積が小さすぎるため、平行部における材料ガスの解離率が低下する。   Also, if the sum of the lengths of the parallel portion and the groove portion in the groove depth direction is smaller than twice the distance d2 between the parallel portions, that is, the groove depth between the parallel portion and the groove portion. When the sum of the lengths in the direction is relatively small, the area of the plasma discharge surface of the parallel part is too small, so that the dissociation rate of the material gas in the parallel part decreases.

一方、仮に、平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が、平行部の間隔の大きさｄ２の３倍よりも大きい場合、つまり、平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が比較的大きい場合には、平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が平行部の間隔の大きさの３倍である場合に対して平行部及び凹溝部における材料ガスの解離率が大きくなり難いため、平行部及び凹溝部が必要以上に大きくなる結果、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the sum of the lengths of the parallel part and the groove part in the groove depth direction is greater than three times the distance d2 between the parallel parts, that is, the groove depth between the parallel part and the groove part. When the sum of the lengths in the direction is relatively large, the parallel portions and the sum of the lengths in the groove depth direction of the parallel portions and the recessed groove portions are three times the size of the interval between the parallel portions and Since the dissociation rate of the material gas in the groove portion is difficult to increase, the parallel portion and the groove portion become larger than necessary, and as a result, the plasma discharge surface becomes larger than necessary.

したがって、テーパ部の溝深さ方向における長さが、テーパ部の最大の間隔の大きさの２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が、平行部の間隔の大きさの２倍以上且つ３倍以下に規定されている場合には、テーパ部と、平行部及び凹溝部とが、それぞれ材料ガスを十分に解離させることが可能になるため、プラズマ放電面を必要以上大きくすることなく、材料ガスの解離率を向上させることが可能となる。   Therefore, the length of the tapered portion in the groove depth direction is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the size of the maximum interval between the tapered portions, and the parallel portion and the narrowed portion in the groove depth direction. When the sum of the lengths is specified to be not less than 2 times and not more than 3 times the interval between the parallel parts, the taper part, the parallel part, and the groove part sufficiently dissociate the material gas, respectively. Therefore, the dissociation rate of the material gas can be improved without increasing the plasma discharge surface more than necessary.

さらに、例えば、第１圧力で材料ガスが導入された場合には、ｐ１×ｄ１の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、テーパ部が最大の間隔である領域付近において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Furthermore, for example, when the material gas is introduced at the first pressure, the value of p1 × d1 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, so that the taper portion is at the maximum interval. In the vicinity of a certain region, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第２圧力で材料ガスが導入された場合には、ｐ２×ｄ２の値が、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   For example, when the material gas is introduced at the second pressure, the value of p2 × d2 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Generation is promoted and the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第１圧力よりも高く且つ第２圧力未満の圧力で材料ガスが導入された場合にも、テーパ部は断面テーパ形状をしているため、テーパ部の少なくとも一部における間隔の大きさの値と導入された圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、この場合にも、テーパ部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。すなわち、材料ガスが第１圧力以上且つ第２圧力以下の圧力で導入された場合には、ホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, for example, even when the material gas is introduced at a pressure higher than the first pressure and lower than the second pressure, the tapered portion has a tapered shape in cross section, so that the gap in at least a part of the tapered portion is large. The product of the value of the value and the value of the introduced pressure is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, also in this case, the generation of plasma is promoted in the tapered portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced. That is, when the material gas is introduced at a pressure not lower than the first pressure and not higher than the second pressure, the holocathode effect is sufficiently enhanced.

さらに、上記ｐ１×ｄ１の値及び上記ｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあることが好ましい。このことによって、ホロカソード効果がより高められる。   Further, the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are preferably in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. This further enhances the holocathode effect.

また、本発明に係るプラズマプロセス装置は、被処理基板が内部に配置される処理室と、上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる第１平行部と、上記第１平行部の上記底部側に連続して形成されて上記底部に向かって側壁間の間隔が徐々に狭くなる狭窄部と、上記狭窄部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる第２平行部と、上記第２平行部に連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部とにより形成されていてもよい。   The plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber in which a substrate to be processed is disposed, a first electrode having a plasma discharge surface provided in the processing chamber and formed in a plurality of grooves, and adjacent to the processing chamber. An insulating portion formed on the protruding portion of the first electrode formed between the plasma discharge surfaces, and a second electrode formed on the insulating portion and electrically insulated from the first electrode. A plasma process apparatus, comprising: a plasma discharge generation unit having a gas introduction port that is formed at a bottom of the plasma discharge surface and introduces a material gas into the processing chamber, and performs plasma processing on the substrate to be processed; The plasma discharge surface is continuously formed on the bottom side of the tapered portion, and the side wall extends in parallel toward the bottom portion. First A parallel portion, a narrowed portion that is formed continuously on the bottom side of the first parallel portion and the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom, and is formed continuously on the bottom side of the narrowed portion. The side wall may be formed by a second parallel portion extending in parallel toward the bottom portion and a concave groove portion that is formed continuously with the second parallel portion and forms the bottom portion.

この構成によると、比較的低い圧力で材料ガスが導入された場合には、テーパ部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   According to this configuration, when the material gas is introduced at a relatively low pressure, the generation of plasma is promoted in the tapered portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、比較的高い圧力で材料ガスが導入された場合には、第１平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, when the material gas is introduced at a relatively high pressure, the generation of plasma is promoted in the first parallel portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、さらに高い圧力で材料ガスが導入された場合には、第２平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。すなわち、圧力の異なる材料ガスが導入された場合であっても、テーパ部、第１平行部又は第２平行部においてホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, when the material gas is introduced at a higher pressure, the generation of plasma is promoted in the second parallel portion, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced. That is, even when material gases having different pressures are introduced, the holocathode effect is sufficiently enhanced in the tapered portion, the first parallel portion, or the second parallel portion.

さらに、少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスと、上記第２圧力ｐ２よりも圧力の高い第３圧力ｐ３の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、上記テーパ部の最大の間隔の大きさをｄ１とし、上記第１平行部の間隔の大きさをｄ２とし、上記第２平行部の間隔の大きさをｄ３としたとき、ｐ１×ｄ１の値、ｐ２×ｄ２の値及びｐ３×ｄ３の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、上記テーパ部の上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さは、上記テーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、上記第１平行部と上記狭窄部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記第１平行部の間隔の大きさｄ２の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、上記第２平行部と上記凹溝部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記第２平行部の間隔の大きさｄ３の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されていることが好ましい。   Furthermore, at least the material gas having the first pressure p1, the material gas having the second pressure p2 higher than the first pressure p1, and the material having the third pressure p3 higher than the second pressure p2. Gas is configured to be introduced into the processing chamber, the maximum interval between the tapered portions is d1, the interval between the first parallel portions is d2, and the interval between the second parallel portions is large. When the thickness is d3, the values of p1 × d1, p2 × d2, and p3 × d3 are in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, respectively. The length of the plasma discharge surface in the groove depth direction is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the maximum distance d1 of the tapered portion, and the first parallel portion, the narrowed portion, The sum of the lengths of the plasma discharge surfaces in the groove depth direction is The length of the plasma discharge surface between the second parallel portion and the concave groove portion in the groove depth direction is defined to be not less than twice and not more than three times the interval d2 of the first parallel portion. The sum is preferably defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the size d3 of the interval between the second parallel portions.

すなわち、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値が０．２Ｐａ・ｍよりも小さい値である場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが小さすぎる場合には、プラズマ放電面に電圧を印加したとしてもプラズマが発生しにくくなる。   That is, if the product value of the pressure value of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces is smaller than 0.2 Pa · m, that is, the introduced material gas. When the distance between the plasma discharge surfaces is too small with respect to the pressure, plasma is hardly generated even when a voltage is applied to the plasma discharge surfaces.

一方、仮に、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値が１．０Ｐａ・ｍよりも大きい値である場合、つまり、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面の間隔の大きさが大きすぎる場合には、プラズマ放電面の側壁間の電子密度を効果的に高めることが難しい。   On the other hand, if the value of the product of the pressure value of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces is greater than 1.0 Pa · m, that is, the introduced material gas. When the distance between the plasma discharge surfaces is too large with respect to the pressure, it is difficult to effectively increase the electron density between the side walls of the plasma discharge surfaces.

したがって、上記の構成により、導入される材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面の間隔の大きさの値との積の値、つまり、ｐ１×ｄ１の値、ｐ２×ｄ２の値及びｐ３×ｄ３の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある場合には、プラズマ放電面におけるプラズマの発生が促進されると共にプラズマ放電面の側壁間の電子密度が効果的に高められるため、ホロカソード効果が十分に高められる。   Therefore, according to the above configuration, the product value of the pressure of the introduced material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces, that is, the value of p1 × d1, the value of p2 × d2, and the value of p3 × d3 Are in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, respectively, the generation of plasma on the plasma discharge surface is promoted and the electron density between the side walls of the plasma discharge surface is effective. Therefore, the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、仮に、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍よりも小さい場合、つまり、テーパ部の溝深さ方向における長さが比較的小さい場合には、テーパ部のプラズマ放電面の面積が小さすぎるため、テーパ部における材料ガスの解離率が低下する。   Also, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is smaller than twice the maximum distance d1 of the tapered portion, that is, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is relatively small. In this case, since the area of the plasma discharge surface of the tapered portion is too small, the dissociation rate of the material gas in the tapered portion is reduced.

一方、仮に、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の３倍よりも大きい場合、つまり、テーパ部の溝深さ方向における長さが比較的大きい場合には、テーパ部の溝深さ方向における長さがテーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の３倍である場合に対してテーパ部における材料ガスの解離率が大きくなり難いため、テーパ部が必要以上に大きくなる結果、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is larger than three times the maximum distance d1 of the tapered portion, that is, if the length of the tapered portion in the groove depth direction is relatively large. In this case, since the length of the taper portion in the groove depth direction is three times the maximum distance d1 of the taper portion, the dissociation rate of the material gas in the taper portion is difficult to increase. As a result of becoming larger than necessary, the plasma discharge surface becomes larger than necessary.

また、仮に、第１平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が第１平行部の間隔の大きさｄ２の２倍よりも小さい場合、つまり、第１平行部の溝深さ方向における長さが比較的小さい場合には、第１平行部のプラズマ放電面の面積が小さすぎるため、第１平行部における材料ガスの解離率が低下する。   Also, if the sum of the lengths of the first parallel portion and the narrowed portion in the groove depth direction is smaller than twice the distance d2 between the first parallel portions, that is, the groove depth of the first parallel portion. When the length in the vertical direction is relatively small, the area of the plasma discharge surface of the first parallel part is too small, so that the dissociation rate of the material gas in the first parallel part is lowered.

一方、仮に、第１平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が第１平行部の間隔の大きさｄ２の３倍よりも大きい場合、つまり、第１平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が比較的大きい場合には、第１平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が第１平行部の間隔の大きさｄ２の３倍の大きさである場合に対して第１平行部における材料ガスの解離率が大きくなり難いため、第１平行部及び狭窄部が必要以上に大きくなる結果、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the sum of the lengths of the first parallel portion and the narrowed portion in the groove depth direction is larger than three times the distance d2 between the first parallel portions, that is, the first parallel portion and the narrowed portion. When the sum of the lengths in the groove depth direction is relatively large, the sum of the lengths of the first parallel portion and the narrowed portion in the groove depth direction is 3 as the distance d2 between the first parallel portions. Since the dissociation rate of the material gas in the first parallel portion is difficult to increase compared to the case of the double size, the first parallel portion and the constricted portion become larger than necessary, and as a result, the plasma discharge surface becomes larger than necessary. End up.

また、仮に、第２平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が、第２平行部の間隔の大きさｄ２の２倍よりも小さい場合、つまり、第２平行部の溝深さ方向における長さが比較的小さい場合には、第２平行部のプラズマ放電面の面積が小さすぎるため、第２平行部における材料ガスの解離率が低下する。   Also, if the sum of the lengths in the groove depth direction of the second parallel part and the concave groove part is smaller than twice the distance d2 of the distance between the second parallel parts, that is, the groove of the second parallel part When the length in the depth direction is relatively small, the area of the plasma discharge surface of the second parallel portion is too small, so that the dissociation rate of the material gas in the second parallel portion is reduced.

一方、仮に、第２平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が、第２平行部の間隔の大きさｄ３の３倍よりも大きい場合、つまり、第２平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が比較的大きい場合には、第２平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が第２平行部の間隔の大きさｄ３の３倍の大きさである場合に対して第２平行部における材料ガスの解離率が大きくなり難いため、第２平行部が必要以上に大きくなる結果、プラズマ放電面が必要以上に大きくなってしまう。   On the other hand, if the sum of the lengths of the second parallel part and the concave groove part in the groove depth direction is greater than three times the distance d3 between the second parallel parts, that is, the second parallel part and the concave groove part. When the sum of the lengths in the groove depth direction with respect to the groove portions is relatively large, the sum of the lengths in the groove depth direction between the second parallel portions and the concave groove portions is the size of the distance d3 between the second parallel portions. Since the dissociation rate of the material gas in the second parallel portion is difficult to increase compared to the case of three times the size, the second parallel portion becomes larger than necessary, and as a result, the plasma discharge surface becomes larger than necessary. .

したがって、テーパ部の溝深さ方向における長さが、テーパ部の最大の間隔の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、第１平行部と狭窄部との溝深さ方向における長さの和が、第１平行部の間隔の大きさの２倍以上且つ３倍以下に規定され、第２平行部と凹溝部との溝深さ方向における長さの和が、第２平行部の間隔の大きさの２倍以上且つ３倍以下に規定されている場合には、テーパ部と、第１平行部及び狭窄部と、第２平行部及び凹溝部とが、それぞれ材料ガスを十分に解離させることが可能になるため、プラズマ放電面を必要以上に大きくすることなく、材料ガスの解離率を向上させることが可能となる。   Accordingly, the length of the taper portion in the groove depth direction is defined to be not less than twice and not more than three times the maximum interval of the taper portion, and the length in the groove depth direction of the first parallel portion and the narrowed portion is determined. The sum of the lengths is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the interval between the first parallel portions, and the sum of the lengths of the second parallel portions and the recessed groove portions in the groove depth direction is defined as the second parallel portions. When the gap is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times, the taper portion, the first parallel portion and the constricted portion, and the second parallel portion and the recessed groove portion each have sufficient material gas. Therefore, the dissociation rate of the material gas can be improved without making the plasma discharge surface larger than necessary.

さらに、例えば、第１圧力ｐ１で材料ガスが導入された場合には、ｐ１×ｄ１の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、テーパ部が最大の間隔である領域付近において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at the first pressure p1, the value of p1 × d1 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, so that the taper portion has the maximum spacing. In the vicinity of the region, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第２圧力ｐ２で材料ガスが導入された場合には、ｐ２×ｄ２の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、第１平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at the second pressure p2, the value of p2 × d2 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, and therefore, in the first parallel portion, The generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第３圧力ｐ３で材料ガスが導入された場合には、ｐ３×ｄ３の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、第２平行部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at the third pressure p3, the value of p3 × d3 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m, so in the second parallel portion, The generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第１圧力ｐ１よりも高く且つ第２圧力ｐ２未満の圧力で材料ガスが導入された場合には、テーパ部は断面テーパ状に形成されているため、テーパ部の少なくとも一部における間隔の大きさと導入された圧力との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、テーパ部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   Further, for example, when the material gas is introduced at a pressure higher than the first pressure p1 and lower than the second pressure p2, the tapered portion is formed in a tapered shape in cross section. The product of the size of the interval and the introduced pressure is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, in the taper portion, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

また、例えば、第２圧力ｐ２よりも高く且つ第３圧力ｐ３未満の圧力で材料ガスが導入された場合には、狭窄部は底部に向かって側壁間が徐々に狭くなるため、狭窄部の少なくとも一部における間隔の大きさと導入された圧力との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、狭窄部において、プラズマの発生が促進されると共に電子密度が効果的に高められ、ホロカソード効果が十分に高められる。   In addition, for example, when the material gas is introduced at a pressure higher than the second pressure p2 and lower than the third pressure p3, the narrowed portion gradually narrows toward the bottom, so that at least the narrowed portion The value of the product of the size of the interval and the introduced pressure in a part is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, in the constricted portion, the generation of plasma is promoted, the electron density is effectively increased, and the holocathode effect is sufficiently enhanced.

すなわち、材料ガスが第１圧力ｐ１以上且つ第３圧力ｐ３以下の圧力で導入された場合であっても、テーパ部、第１平行部又は第２平行部においてホロカソード効果が十分に高められる。   That is, even when the material gas is introduced at a pressure not lower than the first pressure p1 and not higher than the third pressure p3, the holocathode effect is sufficiently enhanced in the tapered portion, the first parallel portion, or the second parallel portion.

さらに、上記ｐ１×ｄ１の値、上記ｐ２×ｄ２の値及び上記ｐ３×ｄ３の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあることが好ましい。このことによって、より高いホロカソード効果が得られる。   Further, the value of p1 × d1, the value of p2 × d2, and the value of p3 × d3 are preferably in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. This gives a higher holocathode effect.

上記第１電極と上記絶縁部と上記第２電極とは、連続する面を構成していることが望ましい。   It is desirable that the first electrode, the insulating portion, and the second electrode constitute a continuous surface.

この構成によると、プラズマ放電発生部の一部に材料ガスが滞留することが抑制される。   According to this structure, it is suppressed that material gas retains in a part of plasma discharge generation part.

上記プラズマ放電発生部に電気的エネルギーを印加する電源をさらに有し、上記電源の周波数は、３００ＭＨｚであることが好ましい。   It is preferable that the apparatus further includes a power source for applying electrical energy to the plasma discharge generation unit, and the frequency of the power source is 300 MHz.

この構成によると、第１電極及び第２電極の間に電子が補足されて電子密度が略飽和状態となり、材料ガスの解離が促進される。   According to this configuration, electrons are captured between the first electrode and the second electrode, the electron density is substantially saturated, and the dissociation of the material gas is promoted.

また、本発明に係るプラズマ処理方法は、上述のプラズマプロセス装置を用いて、基板にプラズマ処理を施す方法であって、上記処理室の内部に上記被処理基板を配置する基板配置工程と、上記被処理基板が配置された上記処理室内に、上記ガス導入口から上記材料ガスを導入するガス導入工程と、上記プラズマ放電発生部によって、プラズマを発生させて、上記被処理基板の表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程とを含む。   Further, a plasma processing method according to the present invention is a method of performing plasma processing on a substrate using the plasma processing apparatus described above, wherein a substrate placement step of placing the substrate to be processed inside the processing chamber; Plasma is generated on the surface of the substrate to be processed by generating a plasma by the gas introduction step of introducing the material gas from the gas introduction port into the processing chamber in which the substrate to be processed is disposed, and the plasma discharge generation unit. A plasma treatment process.

基板配置工程では、被処理基板が処理室の内部に配置される。ガス導入工程では、材料ガスがガス導入口から導入される。プラズマ処理工程では、プラズマ放電発生部に電圧を印加することにより、プラズマを発生させる。このプラズマによって、導入された材料ガスが解離し、被処理基板の表面にプラズマ処理が施される。   In the substrate placement process, the substrate to be processed is placed inside the processing chamber. In the gas introduction process, the material gas is introduced from the gas introduction port. In the plasma processing step, plasma is generated by applying a voltage to the plasma discharge generator. The introduced material gas is dissociated by this plasma, and the surface of the substrate to be processed is subjected to plasma processing.

プラズマ処理工程は、周波数が３００ＭＨｚの電気的エネルギーを上記プラズマ放電発生部に印加することにより行われることが好ましい。   The plasma treatment step is preferably performed by applying electrical energy having a frequency of 300 MHz to the plasma discharge generation unit.

このプラズマ処理工程によると、第１電極及び第２電極の間に電子が補足されて電子密度が略飽和状態となり、材料ガスの解離が促進される。   According to this plasma processing step, electrons are captured between the first electrode and the second electrode, the electron density becomes substantially saturated, and the dissociation of the material gas is promoted.

上記プラズマ処理工程では、パルス放電によりプラズマを発生させることが好ましい。   In the plasma treatment step, it is preferable to generate plasma by pulse discharge.

このプラズマ処理工程によると、パルス放電は電圧の立ち上がりが急峻であるため、電子衝突による材料ガスの解離、すなわち、ラジカルの生成効率が向上する。また、パルス幅が短いほど材料ガスに与えられるエネルギーは最小限となり材料ガスの温度の上昇が抑制される。そうすると、材料ガスの密度が低下することが抑制されるため、材料ガスの解離が促進される。   According to this plasma treatment process, the pulse discharge has a sharp rise in voltage, so that dissociation of the material gas due to electron collision, that is, radical generation efficiency is improved. Further, as the pulse width is shorter, the energy given to the material gas is minimized, and the temperature rise of the material gas is suppressed. If it does so, since it will be suppressed that the density of material gas falls, dissociation of material gas will be accelerated | stimulated.

本発明によれば、第１圧力ｐ１で材料ガスが導入された場合には、テーパ部が最大の間隔である領域付近において、また、第２圧力ｐ２で材料ガスが導入された場合には、テーパ部が最小の領域付近において、それぞれプラズマの発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   According to the present invention, when the material gas is introduced at the first pressure p1, in the vicinity of the region where the taper portion is the maximum interval, and when the material gas is introduced at the second pressure p2, In the vicinity of the region where the taper portion is minimum, the generation of plasma can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、プラズマ放電面の溝深さは、テーパ部の間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されているため、プラズマ放電面を必要以上に大きくすることなく材料ガスの解離を促進することができる。   Further, since the groove depth of the plasma discharge surface is formed to be not less than twice and not more than three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions, the plasma discharge surface is more than necessary. Dissociation of the material gas can be promoted without increasing the thickness.

さらに、第１圧力ｐ１よりも高く且つ第２圧力ｐ２未満の圧力で材料ガスが導入された場合であっても、テーパ部において、プラズマの発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Further, even when the material gas is introduced at a pressure higher than the first pressure p1 and lower than the second pressure p2, the generation of plasma is promoted and the electron density is effectively increased in the tapered portion. And the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

その結果、パウダーの発生を抑制することができ、広い材料ガスの圧力域において成膜した膜の質を向上させることができる。   As a result, the generation of powder can be suppressed, and the quality of a film formed in a wide material gas pressure range can be improved.

さらに、材料ガスの解離が十分に促進されることにより、材料ガスの解離量が増加するため、プラズマ処理によって成膜する速度が速くなる。その結果、広い材料ガスの圧力域において処理時間を短縮することができる。   Furthermore, since the dissociation of the material gas is sufficiently promoted, the amount of dissociation of the material gas is increased, so that the film forming speed is increased by the plasma treatment. As a result, the processing time can be shortened in a wide pressure range of the material gas.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.

《発明の実施形態１》
図１〜３は、本発明の実施形態１を示している。図１は、本実施形態のプラズマプロセス装置であるプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す斜視図である。図２は、本実施形態のプラズマプロセス装置であるプラズマＣＶＤ装置を示す断面図である。図３は、本実施形態のプラズマ放電発生部１６を拡大して示す断面図である。 Embodiment 1 of the Invention
1 to 3 show Embodiment 1 of the present invention. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a plasma CVD apparatus which is a plasma processing apparatus of the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a plasma CVD apparatus which is a plasma processing apparatus of the present embodiment. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the plasma discharge generator 16 of the present embodiment.

本実施形態のプラズマＣＶＤ装置は、被処理基板５が内部に配置される処理室（真空容器）６と、この処理室６内に材料ガスを導入するガス導入口７と、処理室６内に設けられたプラズマ放電発生部１６とを備える。典型的には、処理室６内には、被処理基板５を保持する基板ホルダ１０が設けられており、被処理基板５は基板ホルダ１０に配置される。   The plasma CVD apparatus according to this embodiment includes a processing chamber (vacuum container) 6 in which a substrate 5 to be processed is disposed, a gas introduction port 7 for introducing a material gas into the processing chamber 6, and a processing chamber 6. And a plasma discharge generator 16 provided. Typically, a substrate holder 10 that holds the substrate to be processed 5 is provided in the processing chamber 6, and the substrate to be processed 5 is disposed on the substrate holder 10.

処理室６の外部には、プラズマ放電発生部１６に電力の供給を行う、すなわち、電気的エネルギーを印加する高周波電源１が設けられている。また、材料ガスを処理室６に供給するガス供給部１４と、処理室６内の材料ガスを排出するガス排出部１１とが設けられ、少なくとも第１圧力ｐ１が、例えば、７０Ｐａである材料ガスと、第２圧力ｐ２が、例えば、２００Ｐａである材料ガスとが別々に処理室６へ導入可能なように構成されている。ガス排出部１１としては、例えば、メカニカル・ブースター・ポンプやロータリーポンプ等が用いられる。高周波電源装置１は、配線９を介してプラズマ放電発生部１６に接続されている。   Outside the processing chamber 6, a high-frequency power source 1 that supplies power to the plasma discharge generator 16, that is, applies electrical energy, is provided. Moreover, the gas supply part 14 which supplies material gas to the process chamber 6, and the gas discharge part 11 which discharges | emits the material gas in the process chamber 6 are provided, and the material gas whose at least 1st pressure p1 is 70 Pa, for example And a material gas whose second pressure p2 is 200 Pa, for example, can be separately introduced into the processing chamber 6. As the gas discharge part 11, a mechanical booster pump, a rotary pump, etc. are used, for example. The high frequency power supply device 1 is connected to the plasma discharge generator 16 via the wiring 9.

プラズマ放電発生部１６は、被処理基板５から離間し、被処理基板５に対向して処理室６内に設けられている。また、プラズマ放電発生部１６は、第１電極であるカソード電極（陰極）２と、カソード電極２の電極面の一部に形成された絶縁部である電極間絶縁部３と、電極間絶縁部３に形成された第２電極であるアノード電極（陽極）４とを有する。   The plasma discharge generator 16 is provided in the processing chamber 6 so as to be separated from the substrate 5 to be processed and opposed to the substrate 5 to be processed. The plasma discharge generator 16 includes a cathode electrode (cathode) 2 that is a first electrode, an interelectrode insulating part 3 that is an insulating part formed on a part of the electrode surface of the cathode electrode 2, and an interelectrode insulating part. 3 and an anode electrode (anode) 4 which is a second electrode formed on the substrate 3.

カソード電極２は、複数の溝状に形成されたプラズマ放電面１８を有する。電極間絶縁部３は、隣り合うプラズマ放電面１８の間に形成されたカソード電極２の突条部分に形成されている。カソード電極２とアノード電極４とは、電極間絶縁部３を介することにより電気的に絶縁された状態にある。また、アノード電極４は、カソード電極２よりも基板ホルダ１０側に設けられている。   The cathode electrode 2 has a plasma discharge surface 18 formed in a plurality of grooves. The interelectrode insulating portion 3 is formed on the protruding portion of the cathode electrode 2 formed between the adjacent plasma discharge surfaces 18. The cathode electrode 2 and the anode electrode 4 are in a state of being electrically insulated by way of the interelectrode insulating portion 3. Further, the anode electrode 4 is provided closer to the substrate holder 10 than the cathode electrode 2.

すなわち、プラズマ放電発生部１６は、被処理基板５と平行な一方向にストライプ状に延びる複数の電極間絶縁部３と、隣り合う電極間絶縁部３同士の間に設けられて溝状に形成されたカソード電極２のプラズマ放電面１８と、各電極間絶縁部３における基板ホルダ１０側の端部にカソード電極２と分離した状態で設けられたアノード電極４とを備えている。   That is, the plasma discharge generating part 16 is provided between the plurality of inter-electrode insulating parts 3 extending in a stripe shape in one direction parallel to the substrate 5 to be processed and the adjacent inter-electrode insulating parts 3 and is formed in a groove shape. A plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2 is provided, and an anode electrode 4 provided in a state separated from the cathode electrode 2 at an end of each interelectrode insulating portion 3 on the substrate holder 10 side.

カソード電極２のプラズマ放電面１８は、図３に示すように、テーパ部２ａと凹溝部２ｂとにより構成されている。テーパ部２ａは、底部に向かって側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状に形成されている。テーパ部２ａの底部側には、テーパ部２ａに連続して凹溝部２ｂが形成されている。凹溝部２ｂは、プラズマ放電面１８の底部を構成している。すなわち、プラズマ放電面１８は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部２ａと、テーパ部２ａのプラズマ放電面１８の底部側に連続してプラズマ放電面１８の底部を構成する凹溝部２ｂとにより形成されている。   As shown in FIG. 3, the plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2 is composed of a tapered portion 2a and a concave groove portion 2b. The taper part 2a is formed in a taper shape in cross section in which the interval between the side walls becomes narrower toward the bottom part. On the bottom side of the tapered portion 2a, a concave groove portion 2b is formed continuously with the tapered portion 2a. The recessed groove portion 2 b constitutes the bottom portion of the plasma discharge surface 18. That is, the plasma discharge surface 18 includes a tapered portion 2a having a tapered cross section in which the distance between the side walls gradually decreases toward the bottom, and the bottom of the plasma discharge surface 18 of the tapered portion 2a. It is formed by the recessed groove part 2b which comprises a bottom part.

プラズマ放電面１８の側壁間の間隔の大きさ及び溝深さは、導入する材料ガスの圧力により規定している。   The size of the space between the side walls of the plasma discharge surface 18 and the groove depth are defined by the pressure of the material gas to be introduced.

仮に、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面１８の間隔の大きさが小さすぎる場合、すなわち、材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面１８の間隔の大きさの値との積の値が０．２Ｐａ・ｍよりも小さい場合には、プラズマ放電発生部１６に電圧を印加した際にプラズマ１２が発生しにくくなる。そうすると、材料ガスの解離率が低下してしまう。   If the distance between the plasma discharge surfaces 18 is too small relative to the pressure of the introduced material gas, that is, the product of the value of the material gas pressure and the value of the distance between the plasma discharge surfaces 18. When the value is smaller than 0.2 Pa · m, the plasma 12 is less likely to be generated when a voltage is applied to the plasma discharge generator 16. If it does so, the dissociation rate of material gas will fall.

一方、仮に、導入される材料ガスの圧力に対してプラズマ放電面１８の間隔が大きすぎる場合、すなわち、材料ガスの圧力の値とプラズマ放電面１８の間隔の大きさの値との積の値が１．０Ｐａ・ｍよりも大きい場合には、カソード電極２とアノード電極４の間の電子密度を効果的に高めることができないために、ホロカソード効果を十分に高めることができない。   On the other hand, if the distance between the plasma discharge surfaces 18 is too large with respect to the pressure of the introduced material gas, that is, the product value of the pressure value of the material gas and the value of the distance between the plasma discharge surfaces 18. Is larger than 1.0 Pa · m, the electron density between the cathode electrode 2 and the anode electrode 4 cannot be effectively increased, and thus the holocathode effect cannot be sufficiently increased.

このことから、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１の大きさをｄ１としたとき、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１は、第１圧力ｐ１とその間隔ｗ１の大きさｄ１との積の値、すなわち、ｐ１×ｄ１の値が、表１に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。   From this, when the magnitude of the maximum interval w1 of the tapered portion 2a is d1, the maximum interval w1 of the tapered portion 2a is the product value of the first pressure p1 and the size d1 of the interval w1, that is, , P1 × d1 as shown in Table 1, is formed to be in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m.

Figure 2008091407
Figure 2008091407

また、テーパ部２ａの最小の間隔ｗ２の大きさをｄ２としたとき、テーパ部２ａの最小の間隔ｗ２は、第２圧力ｐ２とその間隔ｗ２の大きさｄ２との積の値、すなわち、ｐ２×ｄ２の値が、表２に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。   When the size of the minimum interval w2 of the tapered portion 2a is d2, the minimum interval w2 of the tapered portion 2a is a product value of the second pressure p2 and the size d2 of the interval w2, that is, p2 As shown in Table 2, the value of xd2 is formed to be in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m.

Figure 2008091407
Figure 2008091407

さらに、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１及び最小の間隔ｗ２は、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値が、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていることが、ホロカソード効果をより高める観点で好ましい。   Further, the maximum interval w1 and the minimum interval w2 of the tapered portion 2a are set such that the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are in the range of 0.3 Pa · m or more and 0.5 Pa · m or less, respectively. It is preferable from the viewpoint of further increasing the holocathode effect.

一方、仮に、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１が浅すぎる場合、すなわち、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１がテーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の２倍よりも小さい場合には、プラズマ放電面１８の面積が小さいため、材料ガスの解離率が低下する。   On the other hand, if the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is too shallow, that is, the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is twice the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions 2a. If it is smaller, the area of the plasma discharge surface 18 is small, so that the dissociation rate of the material gas is lowered.

また、仮に、溝深さｈ１が深すぎる場合、すなわち、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１がテーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の３倍よりも大きい場合には、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１がテーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の３倍の大きさである場合に対して材料ガスの解離率が大きくなり難いため、プラズマ放電面１８が必要以上に大きくなってしまう。   If the groove depth h1 is too deep, that is, if the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is larger than three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions 2a. Since the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions 2a, the dissociation rate of the material gas is difficult to increase. The plasma discharge surface 18 becomes larger than necessary.

このことから、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、テーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   For this reason, the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is formed to be not less than twice and not more than three times the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions 2a.

本実施形態では、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１及び最小の間隔ｗ２は、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値が、それぞれ０．４Ｐａ・ｍであるように形成されている。すなわち、ｐ１＝７０Ｐａ、ｐ２＝２００Ｐａであることから、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１は、例えば、０．００５７ｍに形成される一方、テーパ部２ａの最小の間隔ｗ２は、例えば、０．００２ｍに形成されている。   In the present embodiment, the maximum interval w1 and the minimum interval w2 of the tapered portion 2a are formed such that the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are 0.4 Pa · m, respectively. That is, since p1 = 70 Pa and p2 = 200 Pa, the maximum interval w1 of the tapered portion 2a is formed to 0.0057 m, for example, while the minimum interval w2 of the tapered portion 2a is 0.002 m, for example. Is formed.

また、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、テーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の、例えば、２倍の大きさに形成されている。すなわち、テーパ部２ａの間隔の大きさのプラズマ放電面１８の溝深さ方向における平均値は、例えば、０．００３８５ｍであることから、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、例えば、０．００７７ｍに形成されている。   Further, the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is formed to be, for example, twice the average value in the groove depth direction of the size of the interval between the tapered portions 2a. That is, since the average value in the groove depth direction of the plasma discharge surface 18 with the interval between the tapered portions 2a is 0.00385 m, for example, the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is, for example, 0. 0077m.

各電極間絶縁部３は、例えば、アルミナ等により形成されている。隣り合う電極間絶縁部３の間隔は、それぞれ等しくなっている。各電極間絶縁部３の基板ホルダ１０側の面は、アノード電極４により覆われている。つまり、アノード電極４もストライプ状に形成されている。すなわち、カソード電極２とアノード電極４とは、被処理基板５と平行な一方向に交互に並んでストライプ状に形成されている。   Each inter-electrode insulating part 3 is made of alumina or the like, for example. The intervals between adjacent interelectrode insulating portions 3 are equal. The surface on the substrate holder 10 side of each interelectrode insulating portion 3 is covered with the anode electrode 4. That is, the anode electrode 4 is also formed in a stripe shape. That is, the cathode electrode 2 and the anode electrode 4 are formed in stripes alternately arranged in one direction parallel to the substrate 5 to be processed.

こうして、プラズマ放電発生部１６には、対向する電極間絶縁部３及びアノード電極４の側面と、溝状に形成されたカソード電極２のプラズマ放電面１８とにより連続する面が形成されている。すなわち、カソード電極２と電極間絶縁部３とアノード電極４とは、連続する面を構成している。このようにして、溝状のプラズマ放電面１８を有するプラズマ放電発生部１６が処理室６内に形成されている。   Thus, a continuous surface is formed in the plasma discharge generating portion 16 by the side surfaces of the opposing interelectrode insulating portion 3 and the anode electrode 4 and the plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2 formed in a groove shape. That is, the cathode electrode 2, the interelectrode insulating part 3, and the anode electrode 4 constitute a continuous surface. In this way, the plasma discharge generating portion 16 having the groove-shaped plasma discharge surface 18 is formed in the processing chamber 6.

また、カソード電極２のプラズマ放電面１８の底部、すなわち、凹溝部２ｂに溝深さ方向に貫通する複数のガス導入口７が所定の間隔で形成されている。本実施形態のプラズマＣＶＤ装置では、カソード電極２がアノード電極４よりも被処理基板５から離れている。したがって、ガス導入口７から処理室６内へ材料ガスを導入すると被処理基板５へ向かってスムーズな材料ガスの流れ１４が実現する。   In addition, a plurality of gas inlets 7 penetrating in the groove depth direction are formed at predetermined intervals in the bottom of the plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2, that is, in the groove 2b. In the plasma CVD apparatus of this embodiment, the cathode electrode 2 is further away from the substrate 5 to be processed than the anode electrode 4. Therefore, when the material gas is introduced from the gas inlet 7 into the processing chamber 6, a smooth material gas flow 14 toward the substrate 5 to be processed is realized.

ガス導入口７は、材料ガスを一旦滞留させるガス滞留部８に接続されている。また、ガス滞留部８は、材料ガスを供給するガス供給部１４に接続されている。すなわち、ガス供給部１４から供給された材料ガスがガス滞留部８に一旦滞留した後、ガス導入口７を通って処理室６内に導入されるようになっている。このように、プラズマＣＶＤ装置は、プラズマ放電発生部１６に電圧を印加することによりカソード電極２とアノード電極４との間にプラズマ１２を発生させて、材料ガスを解離して処理室６内に配置された被処理基板５にプラズマ処理を施すことができるようになっている。   The gas inlet 7 is connected to a gas retention part 8 that once retains the material gas. Moreover, the gas retention part 8 is connected to the gas supply part 14 which supplies material gas. That is, the material gas supplied from the gas supply unit 14 once stays in the gas retention unit 8 and then is introduced into the processing chamber 6 through the gas introduction port 7. As described above, the plasma CVD apparatus generates a plasma 12 between the cathode electrode 2 and the anode electrode 4 by applying a voltage to the plasma discharge generator 16 to dissociate the material gas into the processing chamber 6. Plasma processing can be performed on the substrate 5 to be processed.

−処理方法−
プラズマ処理方法には、基板配置工程と、ガス導入工程と、プラズマ処理工程とが含まれる。 -Processing method-
The plasma processing method includes a substrate placement process, a gas introduction process, and a plasma processing process.

上記プラズマＣＶＤ装置を用いてプラズマ処理を施す場合には、基板配置工程では、処理室６内に被処理基板５が配置される。被処理基板５の配置位置は、アノード電極４から上方に、例えば、２０ｍｍ離れた位置である。被処理基板５は、例えば、厚みが１．１ｍｍのガラス基板等である。   When plasma processing is performed using the plasma CVD apparatus, the substrate to be processed 5 is placed in the processing chamber 6 in the substrate placement step. The arrangement position of the substrate 5 to be processed is a position away from the anode electrode 4 by, for example, 20 mm. The substrate 5 to be processed is, for example, a glass substrate having a thickness of 1.1 mm.

次に、ガス導入工程では、被処理基板５が配置された処理室６内に材料ガスが導入される。まず、ガス供給部１４から材料ガスがガス滞留部８に供給され、一旦ガス滞留部８に滞留する。その後、材料ガスは、ガス導入口７を通って処理室６内に導入される。   Next, in the gas introduction process, a material gas is introduced into the processing chamber 6 in which the substrate 5 to be processed is disposed. First, the material gas is supplied from the gas supply unit 14 to the gas retention unit 8 and once stays in the gas retention unit 8. Thereafter, the material gas is introduced into the processing chamber 6 through the gas inlet 7.

材料ガスは、例えば、ＳｉＨ４、Ｈ２、Ｎ２等である。例えば、アモルファスシリコン膜を成膜するときの材料ガスには、ＳｉＨ４（６０ｓｃｃｍ）及びＨ２（１２０ｓｃｃｍ）等が用いられる。このとき、材料ガスは、例えば、７０Ｐａ等の圧力で導入される。また、その他に、例えば、窒化シリコン膜を成膜するときの材料ガスには、ＳｉＨ４（２０ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（４０ｓｃｃｍ）及びＮ２（１００ｓｃｃｍ）等が用いられる。このとき、材料ガスは、例えば、２００Ｐａ等の圧力で導入される。ここで「ｓｃｃｍ」とは、０℃において毎分流れる立方センチメートル単位のガス流量である。 The material gas is, for example, SiH 4 , H 2 , N 2 or the like. For example, SiH 4 (60 sccm), H 2 (120 sccm), or the like is used as a material gas for forming an amorphous silicon film. At this time, the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa, for example. In addition, for example, SiH 4 (20 sccm), NH 3 (40 sccm), N 2 (100 sccm), or the like is used as a material gas for forming a silicon nitride film. At this time, the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, for example. Here, “sccm” is a gas flow rate in cubic centimeters flowing every minute at 0 ° C.

次に、プラズマ処理工程では、プラズマ放電発生部１６によって、プラズマ１２を発生させて被処理基板５の表面にプラズマ処理を施す。まず、アノード電極４とカソード電極２との間に、例えば、パルス電圧を印加することによりパルス放電を生じさせてプラズマ放電発生部１６にプラズマ１２を発生させる。このプラズマ１２は、印加される電圧に応じて発生する。電圧の印加を行う電源としては、例えば、周波数が３００ＭＨｚの高周波電源装置１が用いられる。そうして、処理室６に導入されてプラズマ放電発生部１６に流れてきた材料ガスをプラズマ１２により解離させる。これにより、材料ガスからラジカルが生成される。図２中の１３はラジカルの流れを示している。   Next, in the plasma processing step, plasma 12 is generated by the plasma discharge generator 16 to perform plasma processing on the surface of the substrate 5 to be processed. First, for example, a pulse voltage is applied between the anode electrode 4 and the cathode electrode 2 to generate a pulse discharge, thereby generating a plasma 12 in the plasma discharge generator 16. The plasma 12 is generated according to the applied voltage. As a power source for applying a voltage, for example, the high frequency power supply device 1 having a frequency of 300 MHz is used. Then, the material gas introduced into the processing chamber 6 and flowing into the plasma discharge generator 16 is dissociated by the plasma 12. Thereby, radicals are generated from the material gas. 2 in FIG. 2 indicates the flow of radicals.

このように、生成されたラジカルは、被処理基板５まで拡散し、基板ホルダ１０に保持された被処理基板５の表面に付着し堆積する。すなわち、被処理基板５の表面に膜が成長して薄膜が形成される。生成されたラジカルは、次々に薄膜表面に到達して薄膜の厚さが増していく。そうして、設定された膜厚になるまでパルス電圧を印加し続けた後、カソード電極２及びアノード電極４の間への電圧の印加、すなわち、プラズマ放電発生部１６への電力の供給を停止する。このようにして、被処理基板５の表面に対してプラズマ処理が施される。   In this way, the generated radicals diffuse to the substrate 5 to be processed and adhere to and deposit on the surface of the substrate 5 to be processed held by the substrate holder 10. That is, a film grows on the surface of the substrate 5 to be processed to form a thin film. The generated radicals successively reach the surface of the thin film and the thickness of the thin film increases. Then, after applying the pulse voltage until the set film thickness is reached, the voltage application between the cathode electrode 2 and the anode electrode 4, that is, the supply of power to the plasma discharge generator 16 is stopped. To do. In this way, the plasma processing is performed on the surface of the substrate 5 to be processed.

−実施形態１の効果−
したがって、この実施形態１によると、７０Ｐａ以上且つ２００Ｐａ以下の圧力で材料ガスが導入された場合には、ホロカソード効果を十分に高めることができ、プラズマ放電面１８を必要以上に大きくすることなく材料ガスの解離を十分に促進させることができる。その結果、パウダーの発生を抑制することができ、広い材料ガスの圧力域において、成膜した膜の質を向上させることができる。また、材料ガスの解離が十分に促進されることにより、材料ガスの解離量が増加するため、プラズマ処理によって成膜する速度が速くなる。その結果、広い材料ガスの圧力域において、処理時間を短縮することができる。 -Effect of Embodiment 1-
Therefore, according to the first embodiment, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa or more and 200 Pa or less, the holocathode effect can be sufficiently enhanced, and the material can be obtained without making the plasma discharge surface 18 larger than necessary. Gas dissociation can be sufficiently promoted. As a result, the generation of powder can be suppressed, and the quality of the formed film can be improved in a wide pressure range of the material gas. Further, since the dissociation of the material gas is sufficiently promoted, the amount of dissociation of the material gas is increased, so that the film forming speed is increased by plasma treatment. As a result, the processing time can be shortened in a wide pressure range of the material gas.

すなわち、ｐ１×ｄ１の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ１＝７０Ｐａであるため、７０Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくともテーパ部２ａが最大の間隔ｗ１である領域付近において、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   That is, since the value of p1 × d1 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, and p1 = 70 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa, at least the tapered portion In the vicinity of the region where 2a is the maximum interval w1, the generation of the plasma 12 can be promoted, the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、ｐ２×ｄ２の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ２＝２００Ｐａであるため、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくともテーパ部２ａが最小の間隔ｗ２である領域付近において、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the value of p2 × d2 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less and p2 = 200 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, at least the tapered portion In the vicinity of the region where 2a is the minimum interval w2, the generation of the plasma 12 can be promoted, the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、プラズマ放電面１８は、断面テーパ状に形成されているため、７０Ｐａよりも高く且つ２００Ｐａ未満の圧力で材料ガスが導入された場合には、テーパ部２ａの少なくとも一部における間隔の大きさの値と導入された材料ガスの圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、テーパ部２ａにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the plasma discharge surface 18 is formed in a tapered shape in cross section, when the material gas is introduced at a pressure higher than 70 Pa and lower than 200 Pa, the size of the interval in at least a part of the tapered portion 2a. And the value of the pressure of the introduced material gas are in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Accordingly, in the tapered portion 2a, the generation of the plasma 12 can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、テーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向の２倍に形成されているため、プラズマ放電面１８を必要以上に大きくすることなく材料ガスの解離を促進させることができる。   Furthermore, since the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is formed twice as large as the interval between the taper portions 2a in the groove depth direction, the material gas does not increase the plasma discharge surface 18 more than necessary. Can be promoted.

また、特に、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値は、０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、７０Ｐａ以上且つ２００Ｐａ以下の圧力で材料ガスが導入された場合には、ホロカソード効果をより高めることができる。その結果、材料ガスの解離をより促進させることができるため、成膜する速度を速くして処理時間をより短縮することができると共に、パウダーの発生をより抑制して成膜した膜の質をより向上させることができる。   In particular, since the values of p1 × d1 and p2 × d2 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, the material gas was introduced at a pressure of 70 Pa to 200 Pa. In some cases, the holocathode effect can be further enhanced. As a result, the dissociation of the material gas can be further promoted, so that the film forming speed can be increased and the processing time can be further shortened. It can be improved further.

また、電圧の印加を行う電源として周波数３００ＭＨｚの高周波電源装置１を用いることにより、カソード電極２とアノード電極４の間に電子が補足されて電子密度が略飽和状態になる。その結果、材料ガスの解離を促進させることができるため、成膜する速度を速くして処理時間を短縮することができると共に、パウダーの発生を抑制して成膜した膜の質を向上させることができる。   Further, by using the high frequency power supply device 1 having a frequency of 300 MHz as a power source for applying a voltage, electrons are captured between the cathode electrode 2 and the anode electrode 4 so that the electron density is substantially saturated. As a result, dissociation of the material gas can be promoted, so that the film forming speed can be increased to shorten the processing time, and the quality of the formed film can be improved by suppressing the generation of powder. Can do.

また、パルス放電によりプラズマ１２を発生させてプラズマ処理を行うことにより、電子衝突による材料ガスの解離、すなわち、ラジカルの生成の効率を向上させることができる。また、パルス放電のパルス幅が短いほど材料ガスに与えられるエネルギーは最小限となり材料ガスの温度の上昇を抑制することができる。そうすると、材料ガスの密度が低下することが抑制されるため、材料ガスの解離を促進させることができる。その結果、成膜する速度を速くして処理時間を短縮することができると共に、パウダーの発生を抑制して成膜した膜の質を向上させることができる。   Further, by performing plasma treatment by generating plasma 12 by pulse discharge, dissociation of material gas due to electron collision, that is, efficiency of radical generation can be improved. Further, as the pulse width of the pulse discharge is shorter, the energy given to the material gas is minimized and an increase in the temperature of the material gas can be suppressed. If it does so, since the density of material gas will be suppressed, dissociation of material gas can be promoted. As a result, the film forming speed can be increased to shorten the processing time, and the quality of the formed film can be improved by suppressing the generation of powder.

《発明の実施形態２》
図４は、本発明の実施形態２を示している。尚、以降の各実施形態では、図１〜３と同じ部分については同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。図４は、本実施形態のプラズマ放電発生部１６を拡大して示す断面図である。 << Embodiment 2 of the Invention >>
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In the following embodiments, the same portions as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the plasma discharge generator 16 of the present embodiment.

上記実施形態１では、カソード電極２のプラズマ放電面１８は、テーパ部２ａと凹溝部２ｂとにより構成されているのに対し、本実施形態におけるカソード電極２のプラズマ放電面１８は、図４に示すように、テーパ部２ａと平行部２ｃと凹溝部２ｂとにより形成されている。   In the first embodiment, the plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2 is constituted by the tapered portion 2a and the concave groove portion 2b, whereas the plasma discharge surface 18 of the cathode electrode 2 in the present embodiment is shown in FIG. As shown, it is formed by a tapered portion 2a, a parallel portion 2c, and a concave groove portion 2b.

テーパ部２ａは、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状に形成されている。テーパ部２ａの底部側には、テーパ部２ａに連続して平行部２ｃが形成されている。平行部２ｃは、側壁が底部に向かって平行に延びている。平行部２ｃの底部側には、平行部２ｃに連続して凹溝部２ｂが形成されている。凹溝部２ｂは、プラズマ放電面１８の底部を構成している。すなわち、プラズマ放電面１８は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部２ａと、テーパ部２ａの上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる平行部２ｃと、平行部２ｃの上記底部側に連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部２ｂとにより形成されている。   The taper part 2a is formed in a cross-sectional taper shape in which the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom part. On the bottom side of the tapered portion 2a, a parallel portion 2c is formed continuously with the tapered portion 2a. As for the parallel part 2c, the side wall is extended in parallel toward the bottom part. On the bottom side of the parallel part 2c, a concave groove part 2b is formed continuously with the parallel part 2c. The recessed groove portion 2 b constitutes the bottom portion of the plasma discharge surface 18. In other words, the plasma discharge surface 18 is continuously formed on the bottom side of the tapered portion 2a, with the tapered section 2a having a tapered cross section in which the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom, and the side wall faces the bottom. The parallel portion 2c extending in parallel with the parallel portion 2c and the concave groove portion 2b that is continuously formed on the bottom side of the parallel portion 2c and constitutes the bottom portion.

プラズマ放電面１８の間隔の大きさ４及び溝深さは、導入する材料ガスの圧力により規定している。すなわち、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさをｄ３としたとき、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３は、上記実施形態１と同様に、ｐ１×ｄ３の値が、表１に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   The interval size 4 and the groove depth of the plasma discharge surface 18 are defined by the pressure of the material gas to be introduced. That is, when the size of the maximum interval w3 of the taper portion 2a is d3, the maximum interval w3 of the taper portion 2a is the value of p1 × d3 as shown in Table 1 as in the first embodiment. , 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less. The length h2 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is formed to be not less than twice and not more than three times the size d3 of the maximum interval w3 of the tapered portion 2a.

また、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさをｄ４としたとき、平行部２ｃの間隔ｗ４は、第２圧力ｐ２と平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４との積の値、すなわち、ｐ２×ｄ４の値が、表２に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。平行部２ｃと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   Further, when the size of the interval w4 between the parallel portions 2c is d4, the interval w4 between the parallel portions 2c is a product value of the second pressure p2 and the size d4 of the interval w4 between the parallel portions 2c, that is, p2 × As shown in Table 2, it is formed so that the value of d4 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less. The sum h3 of the lengths of the parallel portions 2c and the recessed groove portions 2b in the groove depth direction is formed to be not less than twice and not more than three times the size d4 of the interval w4 of the parallel portions 2c.

さらに、これらの間隔ｗ３，ｗ４は、ｐ１×ｄ３の値及びｐ２×ｄ４の値が、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていることが、ホロカソード効果を高める観点で好ましい。   Further, these intervals w3 and w4 are formed such that the values of p1 × d3 and p2 × d4 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. This is preferable from the viewpoint of enhancing the holocathode effect.

本実施形態では、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３は、ｐ１×ｄ３の値が０．４Ｐａ・ｍであるように形成されている。すなわち、ｐ１＝７０Ｐａであることから、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３は、上記実施形態１と同様に、例えば、０．００５７ｍに形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３の、例えば、２倍の大きさに形成されている。すなわち、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３が、０．００５７ｍであることから、テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、例えば、０．０１１４ｍに形成されている。   In the present embodiment, the maximum interval w3 of the tapered portion 2a is formed such that the value of p1 × d3 is 0.4 Pa · m. That is, since p1 = 70 Pa, the maximum interval w3 of the tapered portion 2a is, for example, 0.0057 m as in the first embodiment. The length h2 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is, for example, twice as large as the size d3 of the maximum interval w3 of the tapered portion 2a. That is, since the size d3 of the maximum interval w3 of the taper portion 2a is 0.0057 m, the length h2 of the taper portion 2a in the groove depth direction is, for example, 0.0114 m.

また、平行部２ｃの間隔ｗ４は、ｐ２×ｄ４の値が０．４Ｐａ・ｍであるように形成されている。すなわち、ｐ２＝２００Ｐａであることから、平行部２ｃの間隔ｗ４は、例えば、０．００２ｍに形成されている。平行部２ｃ及び凹溝部２ｂの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４の、例えば、２倍の大きさに形成されている。すなわち、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４が、０．００２ｍであることから、平行部２ｃと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、例えば、０．００４ｍに形成されている。   The interval w4 between the parallel portions 2c is formed so that the value of p2 × d4 is 0.4 Pa · m. That is, since p2 = 200 Pa, the interval w4 between the parallel portions 2c is, for example, 0.002 m. The sum h3 of the lengths of the parallel portions 2c and the recessed groove portions 2b in the groove depth direction is formed to be twice the size d4 of the interval w4 of the parallel portions 2c, for example. That is, since the size d4 of the interval w4 between the parallel portions 2c is 0.002 m, the sum h3 of the lengths of the parallel portions 2c and the recessed groove portions 2b in the groove depth direction is, for example, 0.004 m. Has been.

−実施形態２の効果−
したがって、この実施形態２によると、７０Ｐａ以上且つ２００Ｐａ以下の圧力で材料ガスが導入された場合には、ホロカソード効果を十分に高めることができ、プラズマ放電面１８を必要以上に大きくすることなく材料ガスの解離を十分に促進させることができる結果、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。 -Effect of Embodiment 2-
Therefore, according to the second embodiment, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa or more and 200 Pa or less, the holocathode effect can be sufficiently enhanced, and the material can be obtained without making the plasma discharge surface 18 larger than necessary. As a result of sufficiently promoting the dissociation of gas, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

すなわち、ｐ１×ｄ３の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ１＝７０Ｐａであるため、７０Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくともテーパ部２ａが最大の間隔ｗ３である領域付近において、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   That is, since the value of p1 × d3 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m and p1 = 70 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa, at least the tapered portion In the vicinity of the region where 2a is the maximum interval w3, the generation of the plasma 12 can be promoted, the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、ｐ２×ｄ４の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ２＝２００Ｐａであるため、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも平行部２ｃにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the value of p2 × d4 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less and p2 = 200 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, at least the parallel portion In 2c, the generation of the plasma 12 can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、テーパ部２ａは断面テーパ形状に形成されているため、材料ガスが７０Ｐａよりも高く且つ２００Ｐａ未満の圧力で導入された場合には、テーパ部２ａの少なくとも一部における間隔の大きさの値と材料ガスの圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、テーパ部２ａにおいて、プラズマの発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができる。   Further, since the tapered portion 2a is formed in a tapered shape in cross section, when the material gas is introduced at a pressure higher than 70 Pa and lower than 200 Pa, the value of the interval size in at least a part of the tapered portion 2a. And the value of the pressure of the material gas are in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, in the taper portion 2a, the generation of plasma can be promoted and the electron density can be effectively increased.

さらに、テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３の２倍の大きさに形成されているため、テーパ部２ａを必要以上に大きくすることなく、テーパ部２ａにおける材料ガスの解離を促進させることができる。   Further, since the length h2 of the taper portion 2a in the groove depth direction is twice as large as the size d3 of the maximum interval w3 of the taper portion 2a, the taper portion 2a is made larger than necessary. The dissociation of the material gas in the taper portion 2a can be promoted without any problem.

さらに、平行部２ｃと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４の２倍に形成されているため、平行部２ｃ及び凹溝部２ｂを必要以上に大きくすることなく、平行部２ｃ及び凹溝部２ｂにおける材料ガスの解離を促進させることができる。   Furthermore, since the sum h3 of the lengths in the groove depth direction of the parallel part 2c and the concave groove part 2b is formed twice as large as the size d4 of the interval w4 of the parallel part 2c, the parallel part 2c and the concave groove part 2b. The dissociation of the material gas in the parallel part 2c and the concave groove part 2b can be promoted without increasing the value more than necessary.

特に、ｐ１×ｄ３の値及びｐ２×ｄ４の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、ホロカソード効果をより高めることができる。したがって、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。   In particular, the value of p1 × d3 and the value of p2 × d4 are in the range of 0.3 Pa · m or more and 0.5 Pa · m or less, respectively, so that the holocathode effect can be further enhanced. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

また、特に、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも平行部２ｃにおいてホロカソード効果を十分に高めることができるため、比較的大きい領域においてホロカソード効果を十分に高めることができる。したがって、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、ホロカソード効果をより高めることができる。その結果、成膜する速度をより速くして処理時間をより短縮することができると共に、パウダーの発生をより抑制して成膜した膜の質をより向上させることができる。   In particular, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, the holocathode effect can be sufficiently enhanced at least in the parallel portion 2c, and thus the holocathode effect can be sufficiently enhanced in a relatively large region. Therefore, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, the holocathode effect can be further enhanced. As a result, the film formation rate can be increased to shorten the processing time, and the generation of powder can be further suppressed to further improve the quality of the formed film.

《発明の実施形態３》
図５は、本発明の実施形態３を示している。図５は、本実施形態のプラズマ放電発生部１６を拡大して示す断面図である。 << Embodiment 3 of the Invention >>
FIG. 5 shows Embodiment 3 of the present invention. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the plasma discharge generator 16 of the present embodiment.

上記実施形態１では、少なくとも第１圧力ｐ１が、例えば、７０Ｐａである材料ガスと、第２圧力ｐ２が、例えば、２００Ｐａである材料ガスとが別々に処理室６へ導入可能なように構成されているとした。これに対し、本実施形態では、少なくとも第１圧力ｐ１が、例えば、７０Ｐａである材料ガスと、第２圧力ｐ２が、例えば、２００Ｐａである材料ガスと、第３圧力ｐ３が、例えば、３００Ｐａである材料ガスとが別々に処理室６へ導入可能なように形成されている。   In the first embodiment, at least the first gas pressure p1 is, for example, 70 Pa, and the second gas pressure p2 is, for example, 200 Pa, so that the material gas can be separately introduced into the processing chamber 6. It was said that In contrast, in the present embodiment, at least the first gas pressure p1 is, for example, 70 Pa, the second gas pressure p2 is, for example, 200 Pa, and the third gas pressure p3 is, for example, 300 Pa. A material gas is formed so that it can be separately introduced into the processing chamber 6.

また、上記実施形態１では、プラズマ放電面１８は、テーパ部２ａと凹溝部２ｂとにより形成されている。また、上記実施形態２では、プラズマ放電面１８は、テーパ部２ａと平行部２ｃと凹溝部２ｂとにより形成されている。これに対し、本実施形態におけるプラズマ放電面１８は、テーパ部２ａと第１平行部２ｄと狭窄部２ｅと第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとにより構成されている。   Moreover, in the said Embodiment 1, the plasma discharge surface 18 is formed of the taper part 2a and the ditch | groove part 2b. Moreover, in the said Embodiment 2, the plasma discharge surface 18 is formed of the taper part 2a, the parallel part 2c, and the ditch | groove part 2b. On the other hand, the plasma discharge surface 18 in the present embodiment is configured by the tapered portion 2a, the first parallel portion 2d, the narrowed portion 2e, the second parallel portion 2f, and the concave groove portion 2b.

テーパ部２ａは、上記実施形態２と同様に、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状に形成されている。テーパ部２ａの底部側には、テーパ部２ａに連続して第１平行部２ｄが形成されている。第１平行部２ｄは、側壁がプラズマ放電面１８の底部に向かって平行に延びている。第１平行部２ｄの底部側には、第１平行部２ｄに連続して狭窄部２ｅが形成されている。狭窄部２ｅは、プラズマ放電面１８の底部に向かって側壁の間隔が徐々に狭く形成されている。狭窄部２ｅの底部側には、狭窄部２ｅに連続して第２平行部２ｆが形成されている。第２平行部２ｆは、側壁がプラズマ放電面１８の底部に向かって平行に延びている。第２平行部２ｆの底部側には、第２平行部２ｆに連続して凹溝部２ｂが形成されている。凹溝部２ｂは、プラズマ放電面１８の底部を構成している。   The taper part 2a is formed in a cross-sectional taper shape in which the interval between the side walls gradually becomes narrower toward the bottom, as in the second embodiment. On the bottom side of the tapered portion 2a, a first parallel portion 2d is formed continuously with the tapered portion 2a. The side wall of the first parallel portion 2 d extends in parallel toward the bottom of the plasma discharge surface 18. A narrowed portion 2e is formed on the bottom side of the first parallel portion 2d so as to be continuous with the first parallel portion 2d. The narrow portion 2e is formed such that the interval between the side walls is gradually narrowed toward the bottom of the plasma discharge surface 18. On the bottom side of the narrowed portion 2e, a second parallel portion 2f is formed continuously with the narrowed portion 2e. The second parallel portion 2 f has a side wall extending in parallel toward the bottom of the plasma discharge surface 18. On the bottom side of the second parallel part 2f, a concave groove part 2b is formed continuously with the second parallel part 2f. The recessed groove portion 2 b constitutes the bottom portion of the plasma discharge surface 18.

すなわち、プラズマ放電面１８は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部２ａと、テーパ部２ａの上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる第１平行部２ｄと、第１平行部２ｄの上記底部側に連続して形成されて上記底部に向かって側壁間の間隔が徐々に狭くなる狭窄部２ｅと、狭窄部２ｅの上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向って平行に延びる第２平行部２ｆと、第２平行部２ｆに連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部２ｂとにより形成されている。   That is, the plasma discharge surface 18 is continuously formed on the bottom side of the tapered portion 2a and the tapered portion 2a having a tapered cross section in which the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom, and the side wall faces the bottom. A first parallel portion 2d extending in parallel with each other, a narrowed portion 2e formed continuously from the first parallel portion 2d on the bottom side, and the distance between the side walls gradually narrowing toward the bottom, and the narrowed portion 2e Formed by a second parallel portion 2f that is formed continuously on the bottom side and whose side walls extend in parallel toward the bottom portion, and a concave groove portion 2b that is formed continuously with the second parallel portion 2f and forms the bottom portion. Has been.

プラズマ放電面１８の間隔の大きさ及び溝深さは、導入する材料ガスの圧力により規定している。すなわち、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５の大きさをｄ５としたとき、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５は、上記実施形態１と同様に、ｐ１×ｄ５の値が、表１に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ４は、上記実施形態２と同様にテーパ部２ａの最大の間隔ｗ５の大きさｄ５の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   The distance between the plasma discharge surfaces 18 and the groove depth are defined by the pressure of the material gas to be introduced. That is, when the size of the maximum interval w5 of the taper portion 2a is d5, the maximum interval w5 of the taper portion 2a is the value of p1 × d5 as shown in Table 1 as in the first embodiment. , 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less. The length h4 in the groove depth direction of the taper portion 2a is formed to be not less than 2 times and not more than 3 times the size d5 of the maximum interval w5 of the taper portion 2a as in the second embodiment.

また、第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさをｄ６としたとき、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、第２圧力ｐ２とその間隔ｗ６の大きさｄ６との積の値、すなわち、ｐ２×ｄ６の値が、表２に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさｄ６の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   When the size of the interval w6 between the first parallel portions 2d is d6, the interval w6 between the first parallel portions 2d is a product value of the second pressure p2 and the size d6 of the interval w6, that is, p2 As shown in Table 2, the value of xd6 is in a range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less. The sum h5 of the lengths in the groove depth direction of the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e is formed to be not less than twice and not more than three times the size d6 of the interval w6 of the first parallel portion 2d. Yes.

また、第２平行部２ｆの間隔ｗ７の大きさをｄ７としたとき、第２平行部２ｆの間隔ｗ７は、第３圧力ｐ３とその間隔ｗ７の大きさｄ７との積の値、すなわち、ｐ３×ｄ７の値が、表３に示すように、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されている。第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ６は、第２平行部２ｆの間隔ｗ７の大きさｄ７の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されている。   Further, when the size of the interval w7 of the second parallel portion 2f is d7, the interval w7 of the second parallel portion 2f is the product value of the third pressure p3 and the size d7 of the interval w7, that is, p3. As shown in Table 3, it is formed so that the value of xd7 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less. The sum h6 of the length in the groove depth direction of the second parallel portion 2f and the concave groove portion 2b is formed to be not less than twice and not more than three times the size d7 of the interval w7 of the second parallel portion 2f. Yes.

Figure 2008091407
Figure 2008091407

さらに、これらの間隔ｗ５〜ｗ７は、ｐ１×ｄ５の値、ｐ２×ｄ６の値及びｐ３×ｄ７の値が、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていることが、ホロカソード効果を高める観点で好ましい。   Further, these intervals w5 to w7 are formed so that the values of p1 × d5, p2 × d6, and p3 × d7 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. It is preferable from the viewpoint of enhancing the holocathode effect.

本実施形態では、テーパ部２ａは上記実施形態２と同様に形成されている。すなわち、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５は、例えば、０．００５７ｍに形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ４は、例えば、０．０１１４ｍに形成されている。   In the present embodiment, the tapered portion 2a is formed in the same manner as in the second embodiment. That is, the maximum interval w5 of the taper portion 2a is, for example, 0.0057 m. The length h4 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is, for example, 0.0114m.

また、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、ｐ２×ｄ６の値が、例えば、０．４Ｐａ・ｍであるように形成されている。すなわち、ｐ２＝２００Ｐａであることから、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、例えば、０．００２ｍに形成されている。第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさｄ６の、例えば、２倍の大きさに形成されている。すなわち、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、０．００２ｍであることから、第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、例えば、０．００４ｍに形成されている。   The interval w6 between the first parallel portions 2d is formed such that the value of p2 × d6 is, for example, 0.4 Pa · m. That is, since p2 = 200 Pa, the interval w6 between the first parallel portions 2d is, for example, 0.002 m. The sum h5 of the lengths of the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e in the groove depth direction is formed to be, for example, twice the size d6 of the interval w6 between the first parallel portions 2d. That is, since the interval w6 between the first parallel portions 2d is 0.002 m, the sum h5 of the lengths in the groove depth direction of the first parallel portions 2d and the narrowed portion 2e is, for example, 0.004 m. Has been.

また、第２平行部２ｆの間隔ｗ７は、ｐ３×ｄ７の値が、例えば、０．４Ｐａ・ｍであるように形成されている。すなわち、ｐ３＝３００Ｐａであることから、第２平行部２ｆの間隔ｗ７は、例えば、０．００１３ｍに形成されている。第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ６は、第２平行部２ｆの間隔ｗ７の大きさｄ７の、例えば、２倍の大きさに形成されている。すなわち、第２平行部２ｆの間隔の大きさｄ７が０．００１３ｍであることから、第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ６は、例えば、０．００２６ｍに形成されている。   The interval w7 between the second parallel portions 2f is formed such that the value of p3 × d7 is, for example, 0.4 Pa · m. That is, since p3 = 300 Pa, the interval w7 between the second parallel portions 2f is formed to 0.0013 m, for example. The sum h6 of the lengths of the second parallel part 2f and the concave groove part 2b in the groove depth direction is, for example, twice the size d7 of the interval w7 of the second parallel part 2f. That is, since the distance d7 between the second parallel portions 2f is 0.0013 m, the sum h6 of the lengths of the second parallel portions 2f and the groove portions 2b in the groove depth direction is, for example, 0.0026 m. Is formed.

−実施形態３の効果−
したがって、この実施形態３によると、７０Ｐａ以上且つ３００Ｐａ以下の圧力で材料ガスが導入された場合には、ホロカソード効果を十分に高めることができ、プラズマ放電面１８を必要以上に大きくすることなく材料ガスの解離を十分に促進させることができる。その結果、上記実施形態１よりも広い材料ガスの圧力域において、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。 -Effect of Embodiment 3-
Therefore, according to the third embodiment, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa or more and 300 Pa or less, the holocathode effect can be sufficiently enhanced, and the material can be obtained without making the plasma discharge surface 18 larger than necessary. Gas dissociation can be sufficiently promoted. As a result, the same effect as in the first embodiment can be obtained in a wider pressure range of the material gas than in the first embodiment.

すなわち、ｐ１×ｄ５の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ１＝７０Ｐａであるため、７０Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくともテーパ部２ａが最大の間隔ｗ５である領域付近において、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   That is, since the value of p1 × d5 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, and p1 = 70 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 70 Pa, at least the tapered portion In the vicinity of the region where 2a is the maximum interval w5, the generation of the plasma 12 can be promoted, the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、ｐ２×ｄ６の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ２＝２００Ｐａであるため、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも第１平行部２ｄにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the value of p2 × d6 is in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less and p2 = 200 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, at least the first In the parallel portion 2d, the generation of the plasma 12 can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、ｐ３×ｄ７の値が０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあり、ｐ３＝３００Ｐａであるため、３００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも第２平行部２ｆにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the value of p3 × d7 is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m and p3 = 300 Pa, when the material gas is introduced at a pressure of 300 Pa, at least the second In the parallel portion 2f, the generation of the plasma 12 can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、テーパ部２ａは、プラズマ放電面１８の底部、すなわち、ガス導入口７に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状に形成されているため、７０Ｐａよりも高く且つ２００Ｐａ未満の圧力で材料ガスが導入された場合には、テーパ部２ａの少なくとも一部における間隔の大きさの値と材料ガスの圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、テーパ部２ａにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Furthermore, since the taper portion 2a is formed in a cross-section taper shape in which the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom of the plasma discharge surface 18, that is, the gas introduction port 7, it is higher than 70 Pa and lower than 200 Pa. When the material gas is introduced under pressure, the product of the value of the distance between at least a part of the tapered portion 2a and the pressure value of the material gas is 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa. -It is in the range of m or less. Accordingly, in the tapered portion 2a, the generation of the plasma 12 can be promoted and the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、狭窄部２ｅは、ガス導入口７に向かって徐々に側壁間の間隔が狭く形成されているため、２００Ｐａよりも高く且つ３００Ｐａ未満の圧力で材料ガスが度入された場合には、狭窄部２ｅの少なくとも一部における間隔の大きさの値と材料ガスの圧力の値との積の値は、０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にある。したがって、この場合には、狭窄部２ｅにおいて、プラズマ１２の発生を促進させると共に電子密度を効果的に高めることができ、ホロカソード効果を十分に高めることができる。   Further, since the narrowed portion 2e is formed so that the interval between the side walls is gradually narrowed toward the gas inlet 7, when the material gas is introduced at a pressure higher than 200 Pa and lower than 300 Pa, the narrowed portion 2e is narrowed. The value of the product of the gap size value and the material gas pressure value in at least a part of the portion 2e is in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m. Therefore, in this case, in the constricted portion 2e, the generation of the plasma 12 can be promoted, the electron density can be effectively increased, and the holocathode effect can be sufficiently enhanced.

さらに、テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ４は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５の大きさｄ５の２倍の大きさに形成されているため、テーパ部２ａを必要以上大きくすることなく、テーパ部２ａにおける材料ガスの解離を促進することができる。   Furthermore, since the length h4 of the taper portion 2a in the groove depth direction is twice as large as the size d5 of the maximum interval w5 of the taper portion 2a, the taper portion 2a is made larger than necessary. The dissociation of the material gas in the taper portion 2a can be promoted.

さらに、第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさｄ６の２倍の大きさに形成されているため、第１平行部２ｄ及び狭窄部２ｅを必要以上に大きくすることなく、第１平行部２ｄ及び狭窄部２ｅにおける材料ガスの解離を促進させることができる。   Furthermore, since the sum h5 of the lengths in the groove depth direction between the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e is formed to be twice the size d6 of the interval w6 between the first parallel portions 2d, The dissociation of the material gas in the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e can be promoted without making the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e larger than necessary.

また、特に、ｐ１×ｄ５の値、ｐ２×ｄ６の値及びｐ３×ｄ７の値は、０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるため、ホロカソード効果をより高めることができる結果、上記実施形態１よりも広い材料ガスの圧力域において、上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。   In particular, since the values of p1 × d5, p2 × d6, and p3 × d7 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, the holocathode effect can be further enhanced. As a result, the same effect as in the first embodiment can be obtained in a wider pressure range of the material gas than in the first embodiment.

また、特に、２００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも第１平行部２ｄにおいてホロカソード効果を十分に高めることができる。また、３００Ｐａの圧力で材料ガスが導入された場合には、少なくとも第２平行部２ｆにおいてホロカソード効果を十分に高めることができる。したがって、これらの場合には、比較的大きいプラズマ放電面１８の領域においてホロカソード効果を十分に高めることができる。その結果、成膜する速度をより速くして処理時間をより短縮することができると共に、パウダーの発生をより抑制して成膜した膜の質をより向上させることができる。   In particular, when the material gas is introduced at a pressure of 200 Pa, the holocathode effect can be sufficiently enhanced at least in the first parallel portion 2d. When the material gas is introduced at a pressure of 300 Pa, the holocathode effect can be sufficiently enhanced at least in the second parallel portion 2f. Therefore, in these cases, the holocathode effect can be sufficiently enhanced in the region of the relatively large plasma discharge surface 18. As a result, the film formation rate can be increased to shorten the processing time, and the generation of powder can be further suppressed to further improve the quality of the formed film.

《その他の実施形態》
上記実施形態１では、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ１は、例えば、０．００５７ｍに形成され、最小の間隔ｗ２は、例えば、０．００２ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、これらの間隔ｗ１，ｗ２は、第１圧力ｐ１とテーパ部２ａの最大の間隔ｗ１の大きさｄ１との積の値及び第２圧力ｐ２とテーパ部２ａの最小の間隔ｗ２の大きさｄ２との積の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていればよい。 << Other Embodiments >>
In the first embodiment, the maximum interval w1 of the tapered portion 2a is formed to be 0.0057 m, for example, and the minimum interval w2 is formed to be 0.002 m, for example. The intervals w1 and w2 are not limited to the product value of the first pressure p1 and the size d1 of the maximum interval w1 of the tapered portion 2a and the size of the minimum interval w2 between the second pressure p2 and the tapered portion 2a. What is necessary is just to form so that the value of the product with d2 may be in the range of 0.2 Pa · m or more and 1.0 Pa · m or less, respectively.

また、上記実施形態１では、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、例えば、０．００７７ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この溝深さｈ１は、テーパ部２ａの間隔の大きさの溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In the first embodiment, the groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is, for example, 0.0077 m. However, the present invention is not limited to this, and the groove depth h1 is a tapered portion. What is necessary is just to form in the magnitude | size of 2 times or more and 3 times or less of the average value in the groove depth direction of the magnitude | size of the space | interval of 2a.

上記実施形態２では、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３は、例えば、０．００５７ｍに形成され、平行部２ｃの間隔ｗ４は、例えば、０．００２ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、これらの間隔ｗ３，ｗ４は、第１圧力ｐ１とテーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３との積の値及び第２圧力ｐ２と平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４との積の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていればよい。   In the second embodiment, the maximum interval w3 of the tapered portion 2a is, for example, 0.0057m, and the interval w4 of the parallel portion 2c is, for example, 0.002m. However, the distances w3 and w4 are not limited to this, and the values of the product of the first pressure p1 and the size d3 of the maximum distance w3 of the taper portion 2a and the size of the distance w4 between the second pressure p2 and the parallel portion 2c. What is necessary is just to form so that the value of a product with d4 may exist in the range of 0.2 Pa.m or more and 1.0 Pa.m or less, respectively.

また、上記実施形態２では、テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、例えば、０．０１１４ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この長さｈ２は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ３の大きさｄ３の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In the second embodiment, the length h2 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is, for example, 0.0114 m. However, the present invention is not limited to this, and the length h2 is What is necessary is just to form in the magnitude | size of 2 times or more and 3 times or less of the magnitude | size d3 of the largest space | interval w3 of the taper part 2a.

また、上記実施形態２では、平行部２ｃと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、例えば、０．００４ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この長さの和ｈ３は、平行部２ｃの間隔ｗ４の大きさｄ４の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In the second embodiment, the sum h3 of the lengths of the parallel portions 2c and the recessed groove portions 2b in the groove depth direction is, for example, 0.004 m. However, the present invention is not limited to this. The sum h3 of the lengths only needs to be formed to be not less than twice and not more than three times the size d4 of the interval w4 of the parallel portions 2c.

上記実施形態３では、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５は、例えば、０．００５７ｍに形成され、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、例えば、０．００２ｍに形成され、第２平行部２ｆの間隔ｗ７は、例えば、０．００１３ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、これらの間隔ｗ５〜ｗ７は、第１圧力ｐ１とテーパ部２ａの最大の間隔ｗ５の大きさｄ５との積の値、第２圧力ｐ２と第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさｄ６との積の値及び第３圧力ｐ３と第２平行部２ｆの間隔ｗ７の大きさｄ７との積の値が、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあるように形成されていればよい。   In the third embodiment, the maximum interval w5 of the tapered portion 2a is, for example, 0.0057m, the interval w6 of the first parallel portion 2d is, for example, 0.002m, and the second parallel portion 2f is The interval w7 is, for example, 0.0013 m. However, the present invention is not limited to this, and these intervals w5 to w7 are the size of the maximum interval w5 between the first pressure p1 and the tapered portion 2a. The product value of d5, the product of the second pressure p2 and the size d6 of the interval w6 between the first parallel portions 2d, and the product of the size d7 of the interval w7 between the third pressure p3 and the second parallel portions 2f It is sufficient that each of the values is in a range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m.

また、上記実施形態３では、テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ４は、例えば、０．０１１４ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この長さｈ４は、テーパ部２ａの最大の間隔ｗ５の大きさｄ５の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In the third embodiment, the length h4 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is, for example, 0.0114 m. However, the present invention is not limited to this, and the length h4 is What is necessary is just to form in the magnitude | size of 2 times or more and 3 times or less of the magnitude | size d5 of the largest space | interval w5 of the taper part 2a.

また、上記実施形態３では、第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、例えば、０．００４ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この長さの和ｈ５は、第１平行部２ｄの間隔ｗ６の大きさｄ６の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In Embodiment 3 described above, the sum h5 of the lengths of the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e in the groove depth direction is, for example, 0.004 m. The sum h5 of the lengths is not limited, and may be formed to be not less than 2 times and not more than 3 times the size d6 of the interval w6 of the first parallel portions 2d.

また、上記実施形態３では、第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ６は、例えば、０．００２６ｍに形成されているとしたが、本発明はこれに限られず、この長さの和ｈ６は、第２平行部２ｆの間隔ｗ７の大きさｄ７の２倍以上且つ３倍以下の大きさに形成されていればよい。   In the third embodiment, the sum h6 of the lengths in the groove depth direction of the second parallel portion 2f and the recessed groove portion 2b is, for example, 0.0026 m. However, the sum h6 of the lengths only needs to be formed to be not less than twice and not more than three times the size d7 of the interval w7 of the second parallel part 2f.

また、上記実施形態１では、例えば、パルス電圧を印加することによりパルス放電を生じさせてプラズマ放電発生部１６にプラズマ１２を発生させるとしたが、本発明はこれに限られず、グロー放電等のその他の放電現象を生じさせることによりプラズマ放電発生部１６にプラズマ１２を発生させてもよい。   In the first embodiment, for example, a pulse discharge is generated by applying a pulse voltage to generate the plasma 12 in the plasma discharge generator 16. However, the present invention is not limited to this, and a glow discharge or the like is used. The plasma 12 may be generated in the plasma discharge generator 16 by generating another discharge phenomenon.

また、上記実施形態１では、電圧の印加を行う電源としては、例えば、周波数が３００ＭＨｚの高周波電源装置１が用いられるとしてたが、本発明はこれに限られず、その他の高周波電源装置１が用いられていてもよい。   In the first embodiment, as the power source for applying the voltage, for example, the high frequency power supply device 1 having a frequency of 300 MHz is used. However, the present invention is not limited to this, and other high frequency power supply devices 1 are used. It may be done.

《実施例》
本実施例では、実施例１〜３のプラズマプロセス装置を用いて材料ガスの解離を行い、プラズマ発光分析を行った。試験運転を行った実施例１〜３のプラズマプロセス装置について以下に説明する。 "Example"
In this example, the material gas was dissociated using the plasma process apparatus of Examples 1 to 3, and plasma emission analysis was performed. The plasma process apparatus of Examples 1 to 3 in which the test operation was performed will be described below.

実施例１のプラズマプロセス装置として、上記実施形態１に示したプラズマＣＶＤ装置において、上記実施形態１とはプラズマ放電面１８の間隔ｗ１，ｗ２の大きさｄ１，ｄ２及び溝深さｈ１が異なるプラズマプロセス装置を用いた。   As a plasma process apparatus of Example 1, in the plasma CVD apparatus shown in Embodiment 1 above, plasmas having different sizes d1 and d2 of intervals w1 and w2 of the plasma discharge surface 18 and groove depth h1 are different from those in Embodiment 1. Process equipment was used.

実施例１のプラズマ放電面１８におけるテーパ部２ａの最大の間隔ｗ１は、０．０１２ｍに形成されている。テーパ部２ａの最小の間隔ｗ２は、０．００２５ｍに形成されている。また、プラズマ放電面１８の溝深さｈ１は、０．０２ｍに形成されている。   The maximum interval w1 of the tapered portion 2a on the plasma discharge surface 18 of the first embodiment is formed to 0.012 m. The minimum interval w2 of the tapered portion 2a is formed to 0.0025 m. The groove depth h1 of the plasma discharge surface 18 is 0.02 m.

実施例２のプラズマプロセス装置として、上記実施形態２に示したプラズマＣＶＤ装置において、上記実施形態２とはプラズマ放電面１８の間隔ｗ３，ｗ４の大きさｄ３，ｄ４及び溝深さｈ２，ｈ３が異なるプラズマプロセス装置を用いた。   As a plasma process apparatus of Example 2, in the plasma CVD apparatus shown in Embodiment 2, the dimensions d3 and d4 of the intervals w3 and w4 of the plasma discharge surface 18 and the groove depths h2 and h3 are different from those in Embodiment 2. Different plasma process equipment was used.

実施例２のプラズマ放電面１８におけるテーパ部２ａの最大の間隔ｗ３は、０．０１２ｍに形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ２は、０．０２４ｍに形成されている。また、平行部２ｃの間隔ｗ４は、０．００４ｍに形成されている。平行部２ｃと凹溝部２ｂとの溝深さ方向における長さの和ｈ３は、０．００８ｍに形成されている。   The maximum interval w3 of the taper portion 2a on the plasma discharge surface 18 of Example 2 is formed to 0.012 m. The length h2 of the tapered portion 2a in the groove depth direction is 0.024 m. Further, the interval w4 between the parallel portions 2c is formed to be 0.004 m. The sum h3 of the lengths in the groove depth direction of the parallel part 2c and the recessed groove part 2b is formed to be 0.008 m.

実施例３のプラズマプロセス装置として、上記実施形態３で示したプラズマＣＶＤ装置において、上記実施形態３とはプラズマ放電面１８の間隔ｗ５，ｗ６，ｗ７の大きさｄ５，ｄ６，ｄ７及び溝深さｈ４，ｈ５，ｈ６が異なるプラズマプロセス装置を用いた。   As the plasma process apparatus of Example 3, in the plasma CVD apparatus shown in the above-described Embodiment 3, the sizes d5, d6, d7 and the groove depths of the intervals w5, w6, w7 of the plasma discharge surface 18 are different from those in Embodiment 3. Plasma processing apparatuses having different h4, h5, and h6 were used.

実施例３のプラズマ放電面１８のテーパ部２ａの最大の間隔ｗ５は、０．０１２ｍに形成されている。テーパ部２ａの溝深さ方向における長さｈ４は、０．０２４ｍに形成されている。また、第１平行部２ｄの間隔ｗ６は、０．００３６ｍに形成されている。第１平行部２ｄと狭窄部２ｅとの溝深さ方向における長さの和ｈ５は、０．００７２ｍに形成されている。また、第２平行部２ｆの間隔ｗ７は、０．００２ｍに形成されている。第２平行部２ｆと凹溝部２ｂとの溝長さ方向における長さの和ｈ６は、０．００４ｍに形成されている。   The maximum interval w5 of the taper portion 2a of the plasma discharge surface 18 of Example 3 is formed to 0.012 m. The length h4 in the groove depth direction of the taper portion 2a is formed to be 0.024 m. Further, the interval w6 between the first parallel portions 2d is formed to be 0.0036 m. The sum h5 of the lengths in the groove depth direction of the first parallel portion 2d and the narrowed portion 2e is formed to be 0.0072 m. Further, the interval w7 between the second parallel portions 2f is formed to be 0.002 m. The sum h6 of the length in the groove length direction of the second parallel part 2f and the recessed groove part 2b is formed to be 0.004 m.

一方、比較例として、図６に示すプラズマ放電発生部１００を有する従来のプラズマプロセス装置についても、同様の試験運転を行った。図６は、比較例のプラズマプロセス装置のプラズマ放電発生部１００を拡大して示す断面図である。尚、このプラズマプロセス装置について、プラズマ放電発生部１００以外の構成は上記実施形態１に示したプラズマプロセス装置と同様である。   On the other hand, as a comparative example, a similar test operation was performed for a conventional plasma process apparatus having the plasma discharge generator 100 shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the plasma discharge generating unit 100 of the plasma processing apparatus of the comparative example. Note that the configuration of the plasma process apparatus other than the plasma discharge generator 100 is the same as that of the plasma process apparatus shown in the first embodiment.

比較例のプラズマ放電発生部１００は、図６に示すように、カソード電極１０１と電極間絶縁部１０２とアノード電極１０３とから構成されている。カソード電極１０１のプラズマ放電面１０４は、凹溝状に形成されている。電極間絶縁部１０２は、隣り合うカソード電極１０１のプラズマ放電面１０４の間の突条部分に形成されている。   As shown in FIG. 6, the plasma discharge generating unit 100 of the comparative example includes a cathode electrode 101, an interelectrode insulating unit 102, and an anode electrode 103. The plasma discharge surface 104 of the cathode electrode 101 is formed in a concave groove shape. The inter-electrode insulating portion 102 is formed on the protruding portion between the plasma discharge surfaces 104 of the adjacent cathode electrodes 101.

また、アノード電極１０３は、電極間絶縁部１０２に形成され、カソード電極１０１とアノード電極１０３とは、電極間絶縁部１０２を介することにより絶縁した状態となっている。カソード電極１０１のプラズマ放電面１０４の側壁は、プラズマ放電面１０４の底部に向かって側壁間が徐々に狭くなる断面テーパ状に形成されている。   The anode electrode 103 is formed in the interelectrode insulating portion 102, and the cathode electrode 101 and the anode electrode 103 are insulative through the interelectrode insulating portion 102. The side wall of the plasma discharge surface 104 of the cathode electrode 101 is formed in a tapered cross-section that gradually narrows between the side walls toward the bottom of the plasma discharge surface 104.

テーパ状に形成された側壁間の最大の間隔ｗ８は、０．０１５ｍに形成されており、最小の間隔ｗ９は、０．０１２ｍに形成されている。また、プラズマ放電面１０４の溝深さｈ７は、０．０１ｍｍに形成されている。プラズマ放電面１０４の底部には、溝深さ方向に貫通する複数のガス導入口１０５が所定の間隔で形成されている。   The maximum distance w8 between the side walls formed in a tapered shape is 0.015 m, and the minimum distance w9 is 0.012 m. Further, the groove depth h7 of the plasma discharge surface 104 is set to 0.01 mm. A plurality of gas inlets 105 penetrating in the groove depth direction are formed at a predetermined interval at the bottom of the plasma discharge surface 104.

また、材料ガスは、７０Ｐａ及び２００Ｐａの圧力で別々に処理室内に導入した。７０Ｐａで導入する材料ガスには、例えば、アモルファスシリコン等を成膜する際に使用されるＳｉＨ４（６０ｓｃｃｍ）及びＨ２（１２０ｓｃｃｍ）を用いた。また、２００Ｐａで導入される材料ガスには、例えば、窒化シリコン膜等を成膜する際に使用されるＳｉＨ４（２０ｓｃｃｍ）、ＮＨ３（４０ｓｃｃｍ）及びＮ２（１００ｓｃｃｍ）を用いた。 In addition, the material gas was separately introduced into the processing chamber at a pressure of 70 Pa and 200 Pa. As a material gas introduced at 70 Pa, for example, SiH 4 (60 sccm) and H 2 (120 sccm) used when forming an amorphous silicon film or the like was used. As the material gas introduced at 200 Pa, for example, SiH 4 (20 sccm), NH 3 (40 sccm) and N 2 (100 sccm) used when forming a silicon nitride film or the like were used.

材料ガスの導入は、図２に示すように、カソード電極１０１のプラズマ放電面１０４の底部に整列したガス導入口１０５から行った。電気的エネルギーの印加を行うために、周波数２７ＭＨｚの高周波電源１を使用した。   The material gas was introduced from a gas inlet 105 aligned with the bottom of the plasma discharge surface 104 of the cathode electrode 101 as shown in FIG. In order to apply electric energy, a high frequency power source 1 having a frequency of 27 MHz was used.

上記実施例１〜３と実施例とについてプラズマ発光分析を行った結果を表４に示す。   Table 4 shows the results of plasma emission analysis performed on Examples 1 to 3 and Examples.

プラズマ発光分析では、材料ガスがプラズマ１２により解離される際に励起して発する発光の強度を一定時間測定する。このようにして測定された発光の強度は、材料ガスの解離の濃度に比例するので、それぞれの装置での発光の強度を比較をすることにより材料ガスの解離率を比較することができる。   In the plasma emission analysis, the intensity of luminescence emitted by excitation when the material gas is dissociated by the plasma 12 is measured for a certain time. Since the light emission intensity measured in this way is proportional to the concentration of dissociation of the material gas, the dissociation rate of the material gas can be compared by comparing the light emission intensities of the respective apparatuses.

Figure 2008091407
Figure 2008091407

表４は、比較例による発光強度を１としたときの上記実施例１〜３についての発光強度を示している。７０Ｐａの圧力で材料ガスを導入したときは、発光源が水素原子である発光スペクトルの発光強度を測定した。また、２００Ｐａの圧力で材料ガスを導入したときは、発光源が窒素原子である発光スペクトルの発光強度を測定した。   Table 4 shows the light emission intensities of Examples 1 to 3 when the light emission intensity according to the comparative example is 1. When the material gas was introduced at a pressure of 70 Pa, the emission intensity of an emission spectrum in which the emission source was a hydrogen atom was measured. When the material gas was introduced at a pressure of 200 Pa, the emission intensity of the emission spectrum in which the emission source was a nitrogen atom was measured.

実施例１〜３については、７０Ｐａ及び２００Ｐａのいずれの圧力で材料ガスを導入した場合にも比較例よりも高い発光強度が測定された。このことから、実施例１〜３は、ホロカソード効果を十分に高めることができることがわかった。   For Examples 1 to 3, the emission intensity higher than that of the comparative example was measured when the material gas was introduced at either 70 Pa or 200 Pa. From this, it was found that Examples 1 to 3 can sufficiently enhance the holocathode effect.

以上説明したように、本発明は、プラズマプロセス装置及びプラズマ処理方法について有用であり、特に、パウダーの発生を抑制して被処理基板に成膜する場合に適している。   As described above, the present invention is useful for a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and is particularly suitable for forming a film on a substrate to be processed while suppressing generation of powder.

実施形態１のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a plasma CVD apparatus according to Embodiment 1. FIG. 実施形態１のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma CVD apparatus of Embodiment 1 typically. 実施形態１のプラズマ放電発生部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the plasma discharge generation | occurrence | production part of Embodiment 1. FIG. 実施形態２のプラズマ放電発生部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the plasma discharge generation part of Embodiment 2. 実施形態３のプラズマ放電発生部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the plasma discharge generation | occurrence | production part of Embodiment 3. 比較例のプラズマ放電発生部を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the plasma discharge generation | occurrence | production part of a comparative example. 従来のプラズマＣＶＤ装置（平行平板型装置）の概略図である。It is the schematic of the conventional plasma CVD apparatus (parallel plate type apparatus). 従来のプラズマＣＶＤ装置（平行平板型装置）を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the conventional plasma CVD apparatus (parallel plate type | mold apparatus) typically.

符号の説明Explanation of symbols

ｄ１ テーパ部の最大の間隔の大きさ
ｄ２ テーパ部の最小の間隔の大きさ
ｗ１ テーパ部の最大の間隔
ｗ２ テーパ部の最小の間隔
１ 高周波電源（電源）
２ カソード電極（第１電極）
２ａ テーパ部
２ｂ 凹溝部
３ 電極間絶縁部（絶縁部）
４ アノード電極（第２電極）
５ 被処理基板
６ 処理室
７ ガス導入口
１６ プラズマ放電発生部
１８ プラズマ放電面 d1 Maximum spacing of the tapered portion d2 Minimum spacing of the tapered portion w1 Maximum spacing of the tapered portion w2 Minimum spacing of the tapered portion 1 High frequency power supply (power supply)
2 Cathode electrode (first electrode)
2a Taper 2b Groove 3 Interelectrode insulation (insulation)
4 Anode electrode (second electrode)
5 Processed substrate 6 Processing chamber 7 Gas inlet 16 Plasma discharge generating part 18 Plasma discharge surface

Claims (13)

被処理基板が内部に配置される処理室と、
上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、
上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、
少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、
上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記プラズマ放電面の底部側に連続して上記プラズマ放電面の底部を構成する凹溝部とにより形成され、
上記テーパ部の最大の上記間隔の大きさをｄ１とし、最小の上記間隔の大きさをｄ２としたとき、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、
上記プラズマ放電面の溝深さは、上記テーパ部の間隔の大きさの上記溝深さ方向における平均値の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されている
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 A processing chamber in which a substrate to be processed is disposed;
A first electrode having a plasma discharge surface formed in a plurality of grooves and provided in the processing chamber, and an insulation formed on a protruding portion of the first electrode formed between the adjacent plasma discharge surfaces And a plasma discharge generator having a second electrode formed on the insulating portion and electrically insulated from the first electrode,
A plasma process apparatus comprising a gas inlet for introducing a material gas into the processing chamber formed at the bottom of the plasma discharge surface, and performing plasma processing on the substrate to be processed;
At least the material gas having the first pressure p1 and the material gas having the second pressure p2 higher than the first pressure p1 can be introduced into the processing chamber.
The plasma discharge surface comprises a tapered portion having a tapered cross section in which the interval between the side walls is gradually narrowed toward the bottom portion, and the bottom portion of the plasma discharge surface is continuously formed on the bottom side of the plasma discharge surface of the tapered portion. Formed by a recessed groove portion,
When the maximum gap size of the tapered portion is d1, and the minimum gap size is d2, the value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are 0.2 Pa · m or more and 1 Within the range of 0 Pa · m or less,
The groove depth of the plasma discharge surface is defined to be not less than twice and not more than three times the average value of the interval between the tapered portions in the groove depth direction. apparatus. 請求項１において、
上記ｐ１×ｄ１の値及び上記ｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にある
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In claim 1,
The value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. 被処理基板が内部に配置される処理室と、
上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、
上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、
上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる平行部と、上記平行部の上記底部側に連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部とにより形成されている
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 A processing chamber in which a substrate to be processed is disposed;
A first electrode having a plasma discharge surface formed in a plurality of grooves and provided in the processing chamber, and an insulation formed on a protruding portion of the first electrode formed between the adjacent plasma discharge surfaces And a plasma discharge generator having a second electrode formed on the insulating portion and electrically insulated from the first electrode,
A plasma process apparatus comprising a gas inlet for introducing a material gas into the processing chamber formed at the bottom of the plasma discharge surface, and performing plasma processing on the substrate to be processed;
The plasma discharge surface is continuously formed on the bottom side of the tapered portion, and the side wall is parallel to the bottom portion. A plasma processing apparatus, comprising: an extending parallel portion; and a concave groove portion that is continuously formed on the bottom side of the parallel portion and forms the bottom portion. 請求項３において、
少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、
上記テーパ部の最大の間隔の大きさをｄ１とし、上記平行部の間隔の大きさをｄ２としたとき、ｐ１×ｄ１の値及びｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、
上記テーパ部の上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さは、上記テーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、
上記平行部と上記凹溝部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記平行部の間隔の大きさｄ２の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されている
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In claim 3,
At least the material gas having the first pressure p1 and the material gas having the second pressure p2 higher than the first pressure p1 can be introduced into the processing chamber.
When the maximum interval between the tapered portions is d1 and the interval between the parallel portions is d2, the values of p1 × d1 and p2 × d2 are 0.2 Pa · m or more and 1 respectively. Within the range of 0 Pa · m or less,
The length of the plasma discharge surface in the groove depth direction of the taper portion is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the maximum distance d1 of the taper portion,
The sum of the lengths of the plasma discharge surfaces in the groove depth direction of the parallel part and the concave groove part is defined to be not less than twice and not more than three times the distance d2 between the parallel parts. A plasma processing apparatus. 請求項４において、
上記ｐ１×ｄ１の値及び上記ｐ２×ｄ２の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にある
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In claim 4,
The value of p1 × d1 and the value of p2 × d2 are in the range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. 被処理基板が内部に配置される処理室と、
上記処理室内に設けられて複数の溝状に形成されたプラズマ放電面を有する第１電極と、隣り合う上記プラズマ放電面の間に形成された上記第１電極の突条部分に形成された絶縁部と、上記絶縁部に形成されて上記第１電極と電気的に絶縁された第２電極とを有するプラズマ放電発生部と、
上記プラズマ放電面の底部に形成されて上記処理室内に材料ガスを導入するガス導入口とを備え、上記被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマプロセス装置であって、
上記プラズマ放電面は、底部に向かって徐々に側壁間の間隔が狭くなる断面テーパ形状のテーパ部と、上記テーパ部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる第１平行部と、上記第１平行部の上記底部側に連続して形成されて上記底部に向かって側壁間の間隔が徐々に狭くなる狭窄部と、上記狭窄部の上記底部側に連続して形成されて側壁が上記底部に向かって平行に延びる第２平行部と、上記第２平行部に連続して形成されて上記底部を構成する凹溝部とにより形成されている
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 A processing chamber in which a substrate to be processed is disposed;
A first electrode having a plasma discharge surface formed in a plurality of grooves and provided in the processing chamber, and an insulation formed on a protruding portion of the first electrode formed between the adjacent plasma discharge surfaces And a plasma discharge generator having a second electrode formed on the insulating portion and electrically insulated from the first electrode,
A plasma process apparatus comprising a gas inlet for introducing a material gas into the processing chamber formed at the bottom of the plasma discharge surface, and performing plasma processing on the substrate to be processed;
The plasma discharge surface is continuously formed on the bottom side of the tapered portion, and the side wall is parallel to the bottom portion. A first parallel portion that extends, a narrow portion that is formed continuously on the bottom side of the first parallel portion, and the interval between the side walls gradually narrows toward the bottom portion, and is continuous on the bottom side of the narrow portion The side wall is formed by a second parallel part extending in parallel toward the bottom part, and a concave groove part formed continuously from the second parallel part and constituting the bottom part. Plasma process equipment. 請求項６において、
少なくとも第１圧力ｐ１の上記材料ガスと、上記第１圧力ｐ１よりも圧力の高い第２圧力ｐ２の上記材料ガスと、上記第２圧力ｐ２よりも圧力の高い第３圧力ｐ３の上記材料ガスとが上記処理室へ導入可能に構成され、
上記テーパ部の最大の間隔の大きさをｄ１とし、上記第１平行部の間隔の大きさをｄ２とし、上記第２平行部の間隔の大きさをｄ３としたとき、ｐ１×ｄ１の値、ｐ２×ｄ２の値及びｐ３×ｄ３の値は、それぞれ０．２Ｐａ・ｍ以上且つ１．０Ｐａ・ｍ以下の範囲にあって、
上記テーパ部の上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さは、上記テーパ部の最大の間隔の大きさｄ１の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、
上記第１平行部と上記狭窄部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記第１平行部の間隔の大きさｄ２の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定され、
上記第２平行部と上記凹溝部との上記プラズマ放電面の溝深さ方向における長さの和は、上記第２平行部の間隔の大きさｄ３の２倍以上且つ３倍以下の大きさに規定されている
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In claim 6,
At least the material gas at the first pressure p1, the material gas at the second pressure p2 higher than the first pressure p1, and the material gas at the third pressure p3 higher than the second pressure p2. Is configured to be introduced into the processing chamber,
When the maximum interval between the tapered portions is d1, the interval between the first parallel portions is d2, and the interval between the second parallel portions is d3, a value of p1 × d1; The values of p2 × d2 and p3 × d3 are in the range of 0.2 Pa · m to 1.0 Pa · m,
The length of the plasma discharge surface in the groove depth direction of the taper portion is defined to be not less than 2 times and not more than 3 times the maximum distance d1 of the taper portion,
The sum of the lengths of the plasma discharge surfaces in the groove depth direction of the first parallel portion and the narrowed portion is not less than twice and not more than three times the distance d2 of the interval between the first parallel portions. Prescribed,
The sum of the lengths of the plasma discharge surfaces in the groove depth direction of the second parallel part and the concave groove part is not less than twice and not more than three times the distance d3 of the interval between the second parallel parts. A plasma processing apparatus characterized by being defined. 請求項７において、
上記ｐ１×ｄ１の値、上記ｐ２×ｄ２の値及び上記ｐ３×ｄ３の値は、それぞれ０．３Ｐａ・ｍ以上且つ０．５Ｐａ・ｍ以下の範囲にある
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In claim 7,
The plasma processing apparatus characterized in that the value of p1 × d1, the value of p2 × d2, and the value of p3 × d3 are in a range of 0.3 Pa · m to 0.5 Pa · m, respectively. 請求項１，３及び６のいずれか１項において、
上記第１電極と上記絶縁部と上記第２電極とは、連続する面を構成している
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In any one of Claims 1, 3, and 6,
The plasma process apparatus, wherein the first electrode, the insulating portion, and the second electrode constitute a continuous surface. 請求項１，３及び６のいずれか１項において、
上記プラズマ放電発生部に電気的エネルギーを印加する電源をさらに有し、上記電源の周波数は、１３．５６ＭＨｚ以上且つ３００ＭＨｚ以下である
ことを特徴とするプラズマプロセス装置。 In any one of Claims 1, 3, and 6,
A plasma processing apparatus, further comprising a power source for applying electrical energy to the plasma discharge generator, wherein the frequency of the power source is 13.56 MHz or more and 300 MHz or less. 請求項１，３及び６のいずれか１項に記載のプラズマプロセス装置を用いて、基板にプラズマ処理を施す方法であって、
上記処理室の内部に上記被処理基板を配置する基板配置工程と、
上記被処理基板が配置された上記処理室内に、上記ガス導入口から上記材料ガスを導入するガス導入工程と、
上記プラズマ放電発生部によって、プラズマを発生させて、上記被処理基板の表面にプラズマ処理を施すプラズマ処理工程とを含む
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 A method of performing plasma processing on a substrate using the plasma processing apparatus according to any one of claims 1, 3, and 6,
A substrate placement step of placing the substrate to be treated inside the treatment chamber;
A gas introduction step of introducing the material gas from the gas introduction port into the processing chamber in which the substrate to be processed is disposed;
A plasma processing method, comprising: generating a plasma by the plasma discharge generator and performing plasma processing on the surface of the substrate to be processed. 請求項１１において、
上記プラズマ処理工程は、周波数が３００ＭＨｚの電気的エネルギーを上記プラズマ放電発生部に印加することにより行われる
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 In claim 11,
The plasma processing method is performed by applying electrical energy having a frequency of 300 MHz to the plasma discharge generator. 請求項１１において、
上記プラズマ処理工程では、パルス放電によりプラズマを発生させる
ことを特徴とするプラズマ処理方法。 In claim 11,
In the plasma processing step, plasma is generated by pulse discharge.
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