JP2008513978A - Plasma enhanced CVD apparatus and method - Google Patents

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Abstract

【解決手段】基板加工システムは、析出チャンバ（１０２）と、析出チャンバ（１０２）内に配置される複数の管電極（１２６）を備え、管電極の間にプラズマ領域（１２８）が定められる。The substrate processing system includes a deposition chamber (102) and a plurality of tube electrodes (126) disposed in the deposition chamber (102), and a plasma region (128) is defined between the tube electrodes.

Description

プラズマ強化型ＣＶＤ（「ＰＥＣＶＤ」）システムは、例えば、半導体製造プロセスにおいて、シリコンの薄膜を基板上に析出させるために用いることができる。通常のＰＥＣＶＤシステムは、二つ又は三つの電極を有する析出チャンバを備える。これらの電極は、電圧で励起されると、電極の間の反応ガスをイオン化してプラズマを発生させる。多くの場合、反応ガスは、通常「シャワーヘッド」電極と呼ばれる電極の一つを通して高強度プラズマ領域に直接供給される。   Plasma enhanced CVD ("PECVD") systems can be used, for example, in semiconductor manufacturing processes to deposit a thin film of silicon on a substrate. A typical PECVD system includes a deposition chamber having two or three electrodes. When these electrodes are excited by a voltage, the reaction gas between the electrodes is ionized to generate plasma. In many cases, the reactive gas is supplied directly to the high intensity plasma region through one of the electrodes commonly referred to as the “showerhead” electrode.

ＰＥＣＶＤは有用なプロセスであることが証明されているが、本発明者らは、通常のＰＥＣＶＤプロセスには改善の余地があると考えた。より詳しくは、本発明者らの考えでは、通常のＰＥＣＶＤプロセスの析出速度は、許容できる膜品質を作り出すために比較的低く保たなければならず、通常のＰＥＣＶＤシステムのコストは析出速度が上回るスパッタリングシステムなどの析出システムのコストとほぼ等しいという事実を考慮すると、通常のＰＥＣＶＤプロセスによって作り出される膜の単位面積当りコストは相対的に高い。また、本発明者らの考えによると、反応剤ガス（例えばシラン及び水素）中のシランの濃度は排気中の反応剤材料の濃度よりわずかに高いだけなので、通常のＰＥＣＶＤプロセスは反応剤材料（例えばシラン）を非効率的に消費する。このように、シランの大部分は析出プロセスに利用されることなくシステム中を流れることによって無駄になる。本発明者らの考えによると、また、通常のＰＥＣＶＤプロセスは低いガス圧力、低い反応剤材料濃度及び低い励起電力で動作させないと、プラズマ中でシリコン粒子が形成されることがあり、すべて析出速度を低くする原因となる。シリコン粒子の形成には問題が多く、それによって、粒子は析出チャンバから排出ガスを排気する真空ポンプを損傷することがあり、作製されるデバイスを損傷することもあるので、低い析出速度が必要になる。シラン濃度が低くなりすぎる前に、又はシラン分布が不均一になる前に、析出チャンバ内の少ししか用いられていないガスを急速に排気することができるように、真空ポンプを相対的に大きくしなければならない。本発明者らの考えによると、また、通常のＰＥＣＶＤプロセスでは、反応ガスが消費し尽くされる前に反応ガスがチャンバの長さ全体（又は幅）に流れることが必要である。このため、チャンバ内のシラン分子の滞在時間が長くなり、シリコン粒子の形成がひどくなり、高級シラン類（例えばＳｉ２Ｈ６）の生成が増える。高次シランの濃度が著しいと、結果としてデバイスの品質が非常に悪くなる。従って、流量を高く保って高次シランを迅速に排気し、蓄積を回避する。その結果、ほとんどのシランは、反応中で効率的に用いられてシリコンを析出させるのではなく、システム中を流れ、排気されてしまう。 Although PECVD has proven to be a useful process, the inventors have considered that the normal PECVD process has room for improvement. More specifically, in our view, the deposition rate of a normal PECVD process must be kept relatively low to produce acceptable film quality, and the cost of a conventional PECVD system exceeds the deposition rate. Considering the fact that it is approximately equal to the cost of a deposition system such as a sputtering system, the cost per unit area of the film produced by a normal PECVD process is relatively high. Also, according to the inventors' thoughts, a normal PECVD process is not suitable for reactant materials (such as silane and hydrogen) because the concentration of silane in the reactant gas (eg, silane and hydrogen) is only slightly higher than the concentration of reactant material in the exhaust. For example, silane) is consumed inefficiently. Thus, most of the silane is wasted by flowing through the system without being utilized in the deposition process. In our view, silicon particles can also form in the plasma if the normal PECVD process is not operated at low gas pressure, low reactant material concentration, and low excitation power, all with deposition rates. Cause low. The formation of silicon particles is problematic and can cause damage to the vacuum pump that exhausts the exhaust gas from the deposition chamber, which can also damage the device being fabricated, requiring a low deposition rate. Become. Before the silane concentration becomes too low or the silane distribution becomes non-uniform, the vacuum pump can be made relatively large so that little used gas in the deposition chamber can be quickly evacuated. There must be. In our view, the normal PECVD process also requires the reactant gas to flow the entire length (or width) of the chamber before it is consumed. For this reason, the residence time of the silane molecules in the chamber becomes longer, the formation of silicon particles becomes worse, and the production of higher silanes (for example, Si 2 H 6 ) increases. A significant higher silane concentration results in very poor device quality. Therefore, the higher silane is quickly exhausted while keeping the flow rate high to avoid accumulation. As a result, most of the silane flows through the system and is exhausted rather than being used efficiently in the reaction to deposit silicon.

添付の図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

以下は、現在知られている本発明を実行する最良の方法の詳細な説明である。この説明は、限定的な意味で解釈すべきではなく、本発明の全体的な諸原理の例を示すために行われるに過ぎない。分りやすさを目的として、本発明に関連しないＰＥＣＶＤシステムのさまざまな様相の詳細な考察を省略したことにも注意するべきである。さらに、シラン（ＳｉＨ４）からのシリコン（Ｓｉ）の薄膜の形成に関して本発明を説明するが、本発明は、いかなる特定の種類の膜又は導入反応剤材料にも限定されない。限定ではなく、例として、本発明は、すべて水素（Ｈ）を取り込んだ炭化シリコン（ＳｉＣ）、非晶質シリコンＳｉ（Ｈ）、微結晶シリコンＳｉ（Ｈ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）及びその他の半導体材料の析出にも用途を有する。ドーピングした半導体を製造することもできる。ドーパントは、ガスとしてシステムに導入するのが最も容易であるが、ドーピングしたシリコンの固体片をプラズマ領域内に備えることによって導入してもよいと考えられる。ドーピング材料用のガス供給源は、例えばトリメチルボラン（Ｂ（ＣＨ３）３）及びホスフィン（ＰＨ３）を含む。 The following is a detailed description of the best methods of practicing the present invention as currently known. This description should not be construed in a limiting sense, but merely as an example of the overall principles of the present invention. It should also be noted that for purposes of clarity, detailed discussion of various aspects of the PECVD system not relevant to the present invention has been omitted. Further, although the present invention will be described with respect to the formation of silicon (Si) thin films from silane (SiH 4 ), the present invention is not limited to any particular type of film or introduced reactant material. By way of example, and not limitation, the present invention includes silicon carbide (SiC), amorphous silicon Si (H), microcrystalline silicon Si (H), silicon germanium (SiGe) and other It also has applications in the deposition of semiconductor materials. Doped semiconductors can also be produced. The dopant is most easily introduced into the system as a gas, but it is contemplated that the dopant may be introduced by providing a solid piece of doped silicon in the plasma region. Gas sources for the doping material include, for example, trimethylborane (B (CH 3 ) 3 ) and phosphine (PH 3 ).

例えば図示された図１のように、本発明の一つの実施形態によるＰＥＣＶＤシステム１００は、析出チャンバ１０２を備え、析出チャンバ１０２は、一対の基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂの間にある電極アセンブリ１０４を有する。基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板を電極アセンブリ１０４の両側に配置する。実体化の例における電極アセンブリ１０４は、多くの機能を果す。電極アセンブリ１０４は、電圧、例えば電源１０８によって供給される高周波（ＲＦ）又は直流（ＤＣ）で励起されると、一つ以上の高強度プラズマ領域を基板キャリア１０６ａと１０６ｂとの間に作り出す。電極アセンブリ１０４は、反応剤ガスを析出チャンバ１０２に供給するためにも用いられ、マニホルド１１２ａを経て反応剤ガス供給源１１０に接続される。析出プロセスの間、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂによって運ばれる基板の間の区域でプラズマが発生し、反応剤ガスからの材料（例えばシランからのシリコン）は、プラズマからこれらの基板の両方の上に同時に析出して、これらの基板の両方の上に膜（例えばシリコン膜）を形成する。さらに、電極アセンブリ１０４は、析出チャンバ１０２から排出物を排気するために用いられ、そのためにマニホルド１１２ｂを経て真空ポンプなどの排気装置１１４に接続される。ＰＥＣＶＤシステム１００の動作は、コントローラ１１６によって、センサ１１８からのデータを少なくとも部分的に利用して監視され、制御される。   For example, as shown in FIG. 1, a PECVD system 100 according to one embodiment of the present invention comprises a deposition chamber 102, which has an electrode assembly 104 located between a pair of substrate carriers 106a and 106b. . Substrate carriers 106 a and 106 b place the substrate on both sides of electrode assembly 104. The electrode assembly 104 in the materialization example serves many functions. The electrode assembly 104 creates one or more high-intensity plasma regions between the substrate carriers 106a and 106b when excited with a voltage, such as radio frequency (RF) or direct current (DC) supplied by a power source 108. The electrode assembly 104 is also used to supply reactant gas to the deposition chamber 102 and is connected to a reactant gas supply 110 via a manifold 112a. During the deposition process, a plasma is generated in the area between the substrates carried by the substrate carriers 106a and 106b, and material from the reactant gas (eg, silicon from silane) is simultaneously deposited on both of these substrates from the plasma. Deposit to form a film (eg, a silicon film) on both of these substrates. In addition, the electrode assembly 104 is used to evacuate the exhaust from the deposition chamber 102 and is therefore connected to an exhaust device 114, such as a vacuum pump, via a manifold 112b. The operation of the PECVD system 100 is monitored and controlled by the controller 116 at least in part using data from the sensor 118.

次に、図２〜４を参照して、基板１２０ａ及び１２０ｂは、入口１２２ａ及び１２２ｂを通って析出チャンバ例１０２に入り、矢印Ａで示される方向に移動する。析出チャンバ１０２の反対側の端には、同じような出口（図示していない）が設けられる。基板１２０ａ及び１２０ｂは、析出チャンバ１０２にそれぞれ送り込まれる基板材料の個別のシートの形状である。基板は、供給ロールから巻き取りロールに引かれる基板材料の連続ウェブであってもよい。適当な基板材料は、ソーダ石灰ガラス、ポリイミド及びステンレス鋼を含むが、それらに限定されない。個別シート形であろうと、あるいはロール形であろうと、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２の両側、電極アセンブリ１０４の両側に互いに平行に配置する。基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、複数のローラ装置１２４を備え、基板１２０ａ及び１２０ｂの辺は、組み合わせられたローラ装置のローラの間を通る。ローラ装置１２４のローラは、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２中で誘導し、基板１２０ａ及び１２０ｂがチャンバ内に適切に配置されることを保証するだけの自由回転ローラであってよい。あるいは、ローラ装置１２４は、基板１２０ａ及び１２０ｂが適切に配置されることを保証するだけでなく、基板１２０ａ及び１２０ｂを析出チャンバ１０２中で駆動する駆動型ローラを備えてよい。その他の適当な基板キャリアは、コンベヤシステム及びチェーン駆動装置を含む。あるいは、基板をロボットアームでチャンバに積載し、スライディングガイド又はローラガイドで定位置に保持した後、析出が完了したらロボットアームによってチャンバから取り出すことができると考えられる。さらに別の代替方法は、基板１２０ａ及び１２０ｂの上辺及び下辺と係合し、垂直な軸の周りに矢印Ａで示される方向に回転するローラを使用することである。   2-4, substrates 120a and 120b enter exemplary deposition chamber 102 through inlets 122a and 122b and move in the direction indicated by arrow A. FIG. A similar outlet (not shown) is provided at the opposite end of the deposition chamber 102. The substrates 120a and 120b are in the form of individual sheets of substrate material that are fed into the deposition chamber 102, respectively. The substrate may be a continuous web of substrate material that is drawn from a supply roll to a take-up roll. Suitable substrate materials include, but are not limited to soda lime glass, polyimide and stainless steel. Whether in individual sheet or roll form, substrate carriers 106a and 106b place substrates 120a and 120b parallel to each other on both sides of deposition chamber 102 and on both sides of electrode assembly 104. The substrate carriers 106a and 106b include a plurality of roller devices 124, and the sides of the substrates 120a and 120b pass between the rollers of the combined roller devices. The rollers of the roller device 124 may be free rotating rollers that only guide the substrates 120a and 120b in the deposition chamber 102 and ensure that the substrates 120a and 120b are properly placed in the chamber. Alternatively, the roller device 124 may comprise a driven roller that drives the substrates 120a and 120b in the deposition chamber 102, as well as ensuring that the substrates 120a and 120b are properly positioned. Other suitable substrate carriers include conveyor systems and chain drives. Alternatively, it is considered that the substrate can be loaded into the chamber by the robot arm, held in place by the sliding guide or the roller guide, and then taken out from the chamber by the robot arm when the deposition is completed. Yet another alternative is to use rollers that engage the top and bottom sides of substrates 120a and 120b and rotate in the direction indicated by arrow A about a vertical axis.

実施形態の例の析出チャンバ１０２の内部は、相対的に幅が狭い。より詳しくは、基板１２０ａと１２０ｂとの間の距離は、チャンバの長さ（矢印Ａの方向で測定）及びチャンバの高さ（矢印Ａに垂直な方向で測定）より著しく短い。例えば、基板１２０ａと１２０ｂとの間の距離は、長さ及び高さの寸法の１０分の１以下であってよい。また、基板１２０ａ及び１２０ｂは、好ましくは析出チャンバ１０２の端から端までの長さ寸法、上端から下端までの高さ寸法全体を占める。その結果、基板１２０ａ及び１２０ｂは、電極アセンブリ１０４（及びそれによってつくられるプラズマ）と広いチャンバの内部表面との間にあって、析出チャンバ１０２の内部表面の大部分を覆う。   The interior of the example deposition chamber 102 is relatively narrow. More specifically, the distance between the substrates 120a and 120b is significantly shorter than the length of the chamber (measured in the direction of arrow A) and the height of the chamber (measured in the direction perpendicular to arrow A). For example, the distance between the substrates 120a and 120b may be one tenth or less of the length and height dimensions. The substrates 120a and 120b preferably occupy the entire length dimension from the end to the end of the deposition chamber 102 and the height dimension from the upper end to the lower end. As a result, the substrates 120a and 120b are between the electrode assembly 104 (and the plasma created thereby) and the internal surface of the large chamber and cover most of the internal surface of the deposition chamber 102.

析出チャンバ１０２は、いかなる特定のサイズにも限定されない。ただし、工業的利用に適し、図２に例を示したような配向の析出チャンバ１０２の実体化の一例では、析出チャンバ１０２の内部は、長さ（矢印Ａの方向で測定）約１００ｃｍ、高さ（矢印Ａに垂直な方向で測定）約６０ｃｍである。また、基板１２０ａと１２０ｂとの間は約７ｃｍあり、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ（図３）と基板１２０ａ及び１２０ｂのそれぞれとの間は３．５ｃｍある。さらに、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂは、基板１２０ａ及び１２０ｂが垂直方向の面内にあるように配置され、構成される。そのような配向によって、微粒子が基板上に降る可能性が低くなる。   The deposition chamber 102 is not limited to any particular size. However, in an example of the materialization of the deposition chamber 102 that is suitable for industrial use and oriented as shown in the example of FIG. 2, the inside of the deposition chamber 102 is about 100 cm long (measured in the direction of arrow A) and high. (Measured in a direction perpendicular to arrow A) is about 60 cm. The distance between the substrates 120a and 120b is about 7 cm, and the distance between the center plane CP (FIG. 3) inside the deposition chamber and each of the substrates 120a and 120b is 3.5 cm. Further, the substrate carriers 106a and 106b are arranged and configured such that the substrates 120a and 120b are in a vertical plane. Such orientation reduces the likelihood that the particulates will fall on the substrate.

このように構成される析出チャンバには、多くの利点が伴う。例えば、相対的に大きな基板移動方向の寸法及び基板移動に垂直な寸法と比べて相対的に小さな基板１２０ａと１２０ｂとの間の間隔によって、通常の析出チャンバと比べると、基板上に析出するプラズマ発生シリコンの百分率が高くなり、チャンバ壁に析出する量が少なくなる。その結果、反応剤材料はより効率的に消費される。析出チャンバの清掃及びメンテナンスに伴う休止時間及び費用も減る。電極アセンブリ１０４と基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の間隔が近いということも、最小寸法内での急速な拡散が、析出チャンバ１０２の中央で作り出される原子状水素を基板に輸送するための支配的プロセスとなることに有用である。基板では、原子状水素はシランと反応して、基板上への良好な品質の半導体材料の析出を生じさせる前駆体を作り出すことができる。析出チャンバ１０２の構成によっても、導入反応剤ガスの高速拡散を含むプラズマ全体にわたるすべての化学種の濃度を均等化する迅速な拡散が可能になり、一様な濃度を得ることができる。   A deposition chamber configured in this way has many advantages. For example, the plasma deposited on the substrate compared to a normal deposition chamber due to the relatively large dimension in the direction of substrate movement and the distance between the substrates 120a and 120b that is relatively small compared to the dimension perpendicular to the substrate movement. The percentage of silicon generated increases and the amount deposited on the chamber walls decreases. As a result, the reactant material is consumed more efficiently. The downtime and costs associated with cleaning and maintenance of the deposition chamber are also reduced. The close spacing between the electrode assembly 104 and the substrates 120a and 120b also indicates that the rapid diffusion within the minimum dimensions is the dominant process for transporting atomic hydrogen created in the center of the deposition chamber 102 to the substrate. It is useful to become. At the substrate, atomic hydrogen can react with the silane to create a precursor that causes the deposition of good quality semiconductor material onto the substrate. The configuration of the deposition chamber 102 also allows rapid diffusion to equalize the concentration of all chemical species throughout the plasma, including high-speed diffusion of the introduced reactant gas, and a uniform concentration can be obtained.

図２〜４に示した電極アセンブリ１０４の例では、それぞれの長さ方向の軸は、複数の離間したロッド電極１２６を含む。これらのロッド電極は、同一面内にあり、基板移動の方向（矢印Ａで示される）に垂直で、基板キャリア１０６ａ及び１０６ｂ（ならびに基板１２０ａ及び１２０ｂ）から等距離になるように配置される。ロッド電極１２６も、析出チャンバ１０２の一端から他端（図２に例を示した配向では上端から下端）の方向に配置される。ロッド電極１２６の例は、円筒形の形状であり、相対的に互いに近い。例を示した実施形態の隣り合うロッド電極１２６間の間隔は、ロッド電極の直径（すなわち長さ方向の軸から長さ方向の軸まで測って直径の２倍）にほぼ等しい。   In the example electrode assembly 104 shown in FIGS. 2-4, each longitudinal axis includes a plurality of spaced rod electrodes 126. These rod electrodes are in the same plane, arranged perpendicular to the direction of substrate movement (indicated by arrow A) and equidistant from the substrate carriers 106a and 106b (and the substrates 120a and 120b). The rod electrode 126 is also arranged in the direction from one end to the other end of the deposition chamber 102 (from the upper end to the lower end in the orientation shown in FIG. 2). The example of the rod electrode 126 has a cylindrical shape and is relatively close to each other. The spacing between adjacent rod electrodes 126 in the illustrated embodiment is approximately equal to the diameter of the rod electrodes (ie, twice the diameter measured from the longitudinal axis to the longitudinal axis).

プラズマ生成に関しては、電極アセンブリ１０４を用いて、基板キャリア１０６ａと１０６ｂとの間（ならびに基板１２０ａと１２０ｂとの間）に高強度プラズマを作り出すことができる。例えば、電源１０８からのＲＦ又はＤＣ電力などの電力によってロッド電極１２６にエネルギーが供給されると、高強度プラズマが作り出される。エネルギーは、図３及び４の「＋」符号と「−」符号との交替列によって表されるように、一つのロッド電極１２６から次の隣接ロッド電極に交替位相で供給される。電力をこのように加えることによって、隣り合うロッド電極１２６間に高強度電場の領域が作り出され、従って、隣り合うロッド電極間に強いプラズマの領域１２８が作り出される。基板１２０ａ及び１２０ｂの近くには、低強度電場及び低強度プラズマ領域１３０が作り出される。より詳しくは、隣り合うロッド電極１２６がロッド直径一つ分（すなわち長さ方向の軸から長さ方向の軸まで測って直径二つ分）互いに離間し、基板が中心面ＣＰからロッド電極直径３．５個分離間する実体化の例では、ロッド電極間の電場の強度は、基板１２０ａ及び１２０ｂの近くの電場の強度の１０倍より著しく大きい。   For plasma generation, the electrode assembly 104 can be used to create a high intensity plasma between the substrate carriers 106a and 106b (as well as between the substrates 120a and 120b). For example, when energy is supplied to the rod electrode 126 by power such as RF or DC power from the power source 108, high intensity plasma is created. Energy is supplied in alternating phase from one rod electrode 126 to the next adjacent rod electrode, as represented by the alternating sequence of “+” and “−” symbols in FIGS. By applying power in this manner, a region of high intensity electric field is created between adjacent rod electrodes 126, and thus a region of strong plasma 128 is created between adjacent rod electrodes. Near the substrates 120a and 120b, a low intensity electric field and a low intensity plasma region 130 are created. More specifically, the adjacent rod electrodes 126 are separated from each other by one rod diameter (ie, two diameters measured from the longitudinal axis to the longitudinal axis), and the substrate is separated from the center plane CP by the rod electrode diameter 3. In the example of materialization between 5 separations, the strength of the electric field between the rod electrodes is significantly greater than 10 times the strength of the electric field near the substrates 120a and 120b.

あるいは、ロッド電極１２６を、互いに同位相で駆動してもよいことに注意すべきである。この場合、基板１２０ａ及び１２０ｂは、接地、又は小さなＤＣバイアスをかけて接地される。これによって、中心面ＣＰと基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の二つの区域のそれぞれに比較的一様な電場及びプラズマが作り出される。   Alternatively, it should be noted that the rod electrodes 126 may be driven in phase with each other. In this case, the substrates 120a and 120b are grounded by applying a small DC bias. This creates a relatively uniform electric field and plasma in each of the two areas between the center plane CP and the substrates 120a and 120b.

ロッド電極１６０は容量性リアクタンスを有する負荷となる（ロッド電極の長さが励起周波数の４分の１波長より短いことに起因して）ので、ＲＦエネルギーは、主として共鳴回路を作り出すように、誘導リアクタンスと並列にロッド電極と結合する。図３及び４の実施形態では、好ましくは、各ロッド電極１２６は、電極の長さ方向の励起信号の振幅変化が小さくなるように、両方の長さ方向の端で電気的に駆動される。これによって、高ＲＦ周波数での定在波の影響を最小限にし、各電極の長さ方向に比較的均一なプラズマ強度を提供する。さらに、電気接点（図示せず）を設けて基板１２０ａ及び１２０ｂをシステム接地に接続するか、又はシステム接地に対して基板に正又は負のバイアスをかけ、プラズマ特性及び基板の表面での電子／イオン衝撃の量を制御してもよい。磁場を用いてプラズマ特性を制御、すなわちプラズマを閉じ込め、プラズマ中のイオン及び電子の動きを誘導してもよい。   Since the rod electrode 160 is a load with capacitive reactance (due to the length of the rod electrode being less than a quarter wavelength of the excitation frequency), the RF energy is induced primarily to create a resonant circuit. Coupled with the rod electrode in parallel with the reactance. In the embodiment of FIGS. 3 and 4, preferably, each rod electrode 126 is electrically driven at both longitudinal ends so that the amplitude variation of the excitation signal along the length of the electrode is small. This minimizes the effects of standing waves at high RF frequencies and provides a relatively uniform plasma intensity in the length direction of each electrode. In addition, electrical contacts (not shown) are provided to connect the substrates 120a and 120b to system ground, or the substrate is positively or negatively biased with respect to system ground to provide plasma characteristics and electrons / electrons on the surface of the substrate. The amount of ion bombardment may be controlled. A magnetic field may be used to control plasma properties, i.e. confine the plasma and induce the movement of ions and electrons in the plasma.

材料に関しては、熱伝導率及び電気伝導率が比較的高いさまざまな材料から図２〜４に例を示したロッド電極１２６を作製して、ロッドに沿って一様な電場及び一様な温度を実現することができる。チタン又はステンレス鋼など、水素プラズマ中で不活性な材料を用いてよい。あるいは、水素プラズマによって極めてわずかにエッチングされ、シリコンとともに微量析出するチタン又はドープ化シリコンなどの材料からロッド電極１２６を作製してよい。この技法を使用してシリコンの成長速度又は品質を改善するチタン（Ｔｉ）などの触媒材料を導入し、及び／又はホスフィン（ＰＨ３）のような毒性原料ガスを必要とせずにホウ素（Ｂ）又はリン（Ｐ）などのドーパントを導入してよい。 With respect to materials, the rod electrode 126 illustrated in FIGS. 2-4 is made from various materials with relatively high thermal and electrical conductivity to produce a uniform electric field and uniform temperature along the rod. Can be realized. Materials that are inert in hydrogen plasma, such as titanium or stainless steel, may be used. Alternatively, the rod electrode 126 may be made from a material such as titanium or doped silicon that is very slightly etched by hydrogen plasma and micro-deposited with silicon. This technique is used to introduce a catalytic material such as titanium (Ti) that improves the growth rate or quality of silicon and / or boron (B) without the need for a toxic source gas such as phosphine (PH 3 ). Alternatively, a dopant such as phosphorus (P) may be introduced.

次に、サイズ及び形状を説明すると、工業的利用に適する一つの実体化のロッド電極１２６は、円筒形の形状であり、直径は約１．２ｃｍ、長さは約６０ｃｍである。ロッド電極１２６は、基板移動の方向、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ内に約２ｃｍ（すなわち隣り合うロッド電極の長さ方向の軸の間が２ｃｍ）ごとに互いに平行に配置される。従って、図示された実施形態では、中心面ＣＰは電極面でもある。このように構成され、配置されると、入口及び出口の近くに電極のない小さな区域を有する長さ１００ｃｍの析出チャンバの中には、４６個のロッド電極１２６がある。別の実体化の例では、直径が約０．６ｃｍ、長さが約６０ｃｍの小型のロッド電極が、基板移動の方向、析出チャンバ内部の中心面ＣＰ内に約１ｃｍ（すなわち隣り合うロッド電極の長さ方向の軸の間が１ｃｍ）ごとに互いに平行に配置される。このように構成され、配置されると、入口及び出口の近くに電極のない小さな区域を有する長さ１００ｃｍの析出チャンバの中には、９２個のロッド電極１２６がある。どちらのロッド電極１２６サイズの場合にも、隣り合うロッド電極間の間隔は、析出チャンバ１０２の内部の長さ及び高さの２５分の１（１／２５）未満であり、ケイ素粒子及び高次シラン類が生成する距離と比較して相対的に短いことにも注意すべきである。   Next, the size and shape will be described. One materialized rod electrode 126 suitable for industrial use has a cylindrical shape, a diameter of about 1.2 cm, and a length of about 60 cm. The rod electrodes 126 are arranged in parallel to each other in the direction of substrate movement and about 2 cm (ie, 2 cm between the longitudinal axes of adjacent rod electrodes) in the central plane CP inside the deposition chamber. Therefore, in the illustrated embodiment, the center plane CP is also an electrode plane. When constructed and arranged in this way, there are 46 rod electrodes 126 in a 100 cm long deposition chamber with a small area without electrodes near the inlet and outlet. In another materialization example, a small rod electrode having a diameter of about 0.6 cm and a length of about 60 cm is about 1 cm (i.e., between adjacent rod electrodes) in the direction of substrate movement, the central plane CP inside the deposition chamber. They are arranged parallel to each other every 1 cm) between the longitudinal axes. When constructed and arranged in this way, there are 92 rod electrodes 126 in a 100 cm long deposition chamber with a small area without electrodes near the inlet and outlet. For either rod electrode 126 size, the spacing between adjacent rod electrodes is less than 1 / 25th (1/25) the length and height of the interior of the deposition chamber 102, and the silicon particles and higher order It should also be noted that the silanes are relatively short compared to the distance they generate.

しかし、ロッド電極１２６は、これらの構成及び配置に限定されない。例えば、ロッド電極は、円筒形ロッド電極１２６の例と同じ円形以外の断面形状であってよい。ロッド電極１２６間の間隔が変化する場合、ロッド電極のいくつか又は全部が中心面ＣＰから若干ずれる場合、及び／又はロッド電極のいくつかが他のものに平行でない場合があってもよい。ロッド電極の断面サイズ（例えば、ロッド電極が円筒形の場合には直径）を電極ごとに変えて特定の用途に合わせてもよい。   However, the rod electrode 126 is not limited to these configurations and arrangements. For example, the rod electrode may have a cross-sectional shape other than the same circle as the example of the cylindrical rod electrode 126. If the spacing between the rod electrodes 126 changes, some or all of the rod electrodes may be slightly offset from the center plane CP, and / or some of the rod electrodes may not be parallel to the others. The cross-sectional size of the rod electrode (for example, the diameter when the rod electrode is cylindrical) may be changed for each electrode to suit a specific application.

本電極アセンブリ１０４には、多くの利点が伴う。例えば、複数の間隔の狭いロッド電極１２６を配置することによって、本ＰＥＣＶＤシステム１００では、システムが工業生産規模（すなわち、基板が比較的長く、幅は少なくとも０．５ｍの場合）のときに、通常のＰＥＣＶＤシステム中で用いることができる周波数と比べて高いＲＦ周波数を用いてプラズマを励起することが可能になる。平行なロッド電極１２６の列にＲＦ電力の交替位相を印加することによって、２７〜８１ＭＨｚの範囲の高周波数ＲＦ励起を支えることができる十分に特性の明らかな電子透過線の列が形成される。実験室の実験で、２７〜８１ＭＨｚ励起周波数範囲のＲＦ電力を用いると、１３．５ＭＨｚの通常の励起周波数より大きな析出速度（すなわち約０．５ｎｍ／秒）及び良好な材料品質を提供することができることが示された。通常の電極設計は、一様でないプラズマ強度及び一様でない析出速度を生じる制御の困難な定在波を作り出すので、工業生産規模のシステムではこれらの高い周波数を支えられない。逆に、本電極アセンブリ１０４は、幅が少なくとも０．５ｍの比較的長い基板上で８０ＭＨｚの周波数に励起しても、十分に制御された定在波を発生させ、ごくわずかなプラズマ強度の変動しか発生しない。   The electrode assembly 104 has many advantages. For example, by arranging a plurality of closely spaced rod electrodes 126, the present PECVD system 100 is typically used when the system is on an industrial production scale (ie, when the substrate is relatively long and the width is at least 0.5 m). It is possible to excite the plasma using a higher RF frequency than can be used in other PECVD systems. By applying an alternating phase of RF power to the rows of parallel rod electrodes 126, a well-characterized row of electron transmission lines capable of supporting high frequency RF excitation in the range of 27-81 MHz is formed. In laboratory experiments, using RF power in the 27-81 MHz excitation frequency range can provide greater deposition rates (ie about 0.5 nm / sec) and better material quality than the normal excitation frequency of 13.5 MHz. It was shown that it can be done. Conventional electrode designs create difficult to control standing waves that produce non-uniform plasma intensity and non-uniform deposition rates, so industrial production scale systems cannot support these high frequencies. Conversely, the present electrode assembly 104 generates a well-controlled standing wave even when excited to a frequency of 80 MHz on a relatively long substrate having a width of at least 0.5 m, with very little variation in plasma intensity. Only occurs.

その他の利点は、析出チャンバ１０２の中心面ＣＰ（図３）に沿う高強度プラズマ領域１２８、及び基板１２０ａ及び１２０ｂの近くの低強度プラズマ領域１３０が作り出されることに関連する。例えば、高強度プラズマ領域１２８は、良好な半導体特性を有するシリコンの生成を促進することが知られている原子状水素を大量に発生させ、析出チャンバ１０２の中心面ＣＰから基板１２０ａ及び１２０ｂへの距離は、原子状水素の拡散距離と比較して相対的に短い。中心面ＣＰで発生した原子状水素は、容易に基板に拡散し、ＰＥＣＶＤ関連文献中に報告されている実験システムとは異なって、原子状水素の多くが反応し、失われる管又は他の装置を通って流れなくてもよい。ロッド電極１２６間の中心面ＣＰの高強度プラズマ領域１２８は、基板１２０ａ及び１２０ｂに容易に流れることができる強い紫外線光子も発生する。ＰＥＣＶＤ関連文献中に報告されている他の実験システムとは異なり、紫外線光子は、析出チャンバの外から、光子強度を低下させ、著しい保守業務問題を生じさせる窓又は他の装置を通って流れることなく、基板に流れることができる。基板１２０ａ及び１２０ｂの近くに低強度プラズマ領域１３０が作り出されることによって、基板の電子／イオン爆撃が減り、電子及び／又はイオンによる析出シリコンへの損害の可能性が低くなる。   Another advantage relates to the creation of a high intensity plasma region 128 along the central plane CP (FIG. 3) of the deposition chamber 102 and a low intensity plasma region 130 near the substrates 120a and 120b. For example, the high-intensity plasma region 128 generates a large amount of atomic hydrogen that is known to promote the production of silicon with good semiconductor properties, from the central plane CP of the deposition chamber 102 to the substrates 120a and 120b. The distance is relatively short compared to the diffusion distance of atomic hydrogen. The atomic hydrogen generated at the center plane CP diffuses easily into the substrate, and unlike the experimental systems reported in the PECVD literature, many of the atomic hydrogen reacts and is lost in tubes or other devices It does not have to flow through. The high-intensity plasma region 128 of the central plane CP between the rod electrodes 126 also generates strong ultraviolet photons that can easily flow to the substrates 120a and 120b. Unlike other experimental systems reported in PECVD-related literature, ultraviolet photons flow from outside the deposition chamber through windows or other devices that reduce photon intensity and create significant maintenance problems. And can flow to the substrate. The creation of a low intensity plasma region 130 near the substrates 120a and 120b reduces electron / ion bombardment of the substrate and reduces the potential for damage to the deposited silicon by electrons and / or ions.

上記で説明したように配置されるロッド電極の列は、矢印Ａで示される基板移動方向に一様な電場及びプラズマを作り出さず、代わりに、ロッド電極に近い区域から二つのロッド電極の中点へ移動方向に周期変化する電場及びプラズマを作り出すことにも注意すべきである。従って、析出する材料の析出速度及び半導体特性は、移動方向に周期的に変化し得ると考えられる。図示された実施形態では、この電場及びプラズマ強度の周期変化をさまざまな方法で取り除く。隣り合うロッド電極１２６間の距離ならびにロッド電極と基板１２０ａ及び１２０ｂとの間の距離が、確実に拡散長さの範囲内にあるようにすることによって、周期変化は大幅に減少する。例えば、実施形態の例では、隣り合うロッド電極１２６間の間隔は、中心面ＣＰから基板までの距離の半分より短い。実際には、迅速な拡散によって析出速度の変化をさらに減らすことができるように、隣り合うロッド電極１２６間、ならびにロッド電極から基板１２０ａ及び１２０ｂまでの間隔を最小限にすべきである。最後に、必要なら、小さな、残る析出速度の変化を完全に平均化するために、基板１２０ａ及び１２０ｂを一様でない方向（すなわち矢印Ａで示される方向）に比較的速く動かすことができる。   The row of rod electrodes arranged as described above does not create a uniform electric field and plasma in the direction of substrate movement indicated by arrow A, but instead, from the area close to the rod electrodes, the midpoint of the two rod electrodes It should also be noted that it creates an electric field and plasma that change periodically in the direction of movement. Therefore, it is considered that the deposition rate and semiconductor characteristics of the deposited material can be periodically changed in the moving direction. In the illustrated embodiment, this electric field and plasma intensity periodic variation is removed in various ways. By ensuring that the distance between adjacent rod electrodes 126 and the distance between the rod electrodes and the substrates 120a and 120b are within the diffusion length range, the period variation is greatly reduced. For example, in the example of the embodiment, the interval between the adjacent rod electrodes 126 is shorter than half of the distance from the center plane CP to the substrate. In practice, the spacing between adjacent rod electrodes 126 and from the rod electrodes to the substrates 120a and 120b should be minimized so that rapid diffusion can further reduce the change in deposition rate. Finally, if necessary, the substrates 120a and 120b can be moved relatively quickly in a non-uniform direction (ie, the direction indicated by arrow A) in order to fully average the small, remaining deposition rate changes.

本発明のいくつかの実体化では、析出プロセスの間に電極アセンブリ１０４を用いて反応剤材料を析出チャンバ１０２に供給し、析出チャンバから排出物を排気してよい。そのために、図３及び４を参照して、ロッド電極１２６は、マニホルド１１２ａ（又は１１２ｂ）に接続される内腔１３２、及び内腔を析出チャンバ１０２の内部に接続する開口１３４を備える。各ロッド電極１２６は、基板１２０ａに面する１組、及び基板１２０ｂに面する別の組の２組の開口１３４を備える。図示された実施形態の内腔１２６は、基板移動の方向（すなわち矢印Ａで示される方向）でロッド電極１２６が一つのロッド電極から次のロッド電極へ交互に反応剤材料を供給し、排出物を排気するように、マニホルド１１２ａ及び１１２ｂに接続される。図３及び４で、反応剤は矢印Ｒで表され、排出物は矢印Ｅで表される。より詳しくは、マニホルド１１２ａは、反応剤材料を供給するロッド電極１２６の内腔１３２を反応剤ガス供給源１１０に接続し、マニホルド１１２ｂは、排出物を排気するロッド電極の内腔を排気装置１１４に接続する。マニホルド１１２ａ及び１１２ｂは、関連するロッド電極１２６のそれぞれの両方の長さ方向の端にも接続される。このようにして、反応剤材料は、反応剤材料を供給するロッド電極１２６のそれぞれの両方の長さ方向の端に入り、排出物は、排出物を排気するロッド電極のそれぞれの両方の長さ方向の端から出る。   In some implementations of the invention, the electrode assembly 104 may be used to supply reactant material to the deposition chamber 102 and exhaust the exhaust from the deposition chamber during the deposition process. To that end, with reference to FIGS. 3 and 4, the rod electrode 126 includes a lumen 132 connected to the manifold 112 a (or 112 b) and an opening 134 connecting the lumen to the interior of the deposition chamber 102. Each rod electrode 126 includes two sets of openings 134, one set facing the substrate 120a and another set facing the substrate 120b. In the illustrated embodiment, the lumen 126 causes the rod electrode 126 to alternately supply reactant material from one rod electrode to the next in the direction of substrate movement (i.e., the direction indicated by arrow A). Are connected to the manifolds 112a and 112b. 3 and 4, the reactant is represented by arrow R and the effluent is represented by arrow E. More specifically, the manifold 112a connects the lumen 132 of the rod electrode 126 that supplies the reactant material to the reactant gas supply 110, and the manifold 112b exhausts the lumen of the rod electrode that exhausts the exhaust. Connect to. Manifolds 112a and 112b are also connected to both longitudinal ends of each of the associated rod electrodes 126. In this way, the reactant material enters both longitudinal ends of each of the rod electrodes 126 that supply the reactant material, and the emissions are both lengths of each of the rod electrodes that exhaust the emissions. Exit from the end of the direction.

図示された実施形態の内腔１３２の例は、ロッド電極１２６より若干小さい。例えば、内腔１３２は、それ自体が直径１．２ｃｍの円筒ロッド電極１２６では、直径約１．０ｃｍ、それ自体が直径０．６ｃｍの円筒ロッド電極では直径約０．５ｃｍである。大型ロッド電極１２６では直径約３５０μｍ、小型ロッド電極では直径約２００μｍの開口１３４が、ロッド電極１２６の長さに沿って約０．５ｃｍごとに配置される。しかし、反応剤材料を供給するロッド電極１２６の場合にも、排出物を排気するロッド電極の場合にも、好ましくは、マニホルド１１２ａに接続される長さ方向の両端と中央部との間で発生する圧力降下を補償するために、ロッド電極１２６の長さ方向の両端から中心までの開口間隔に若干の変化がある。より詳しくは、２００μｍの開口１３４を有する直径０．６ｃｍのロッド電極１２６の場合には、中央部での間隔は約５％狭く（すなわち間隔は約０．４７５ｃｍ）、長さ方向の両端での間隔は約５％広く（すなわち間隔は約０．５２５ｃｍ）し、線形に変化させる。こうすれば、ロッド電極１２６の一つの長さ方向の末端から他の長さ方向の末端までロッド電極１２６の開口１３４を通って一様な流量が生じる。用途の必要性に応じて、一つのロッド電極１２６から次のロッド電極へ、開口１３４を互いに整列させてもよく、あるいはずらしてもよい。   The example lumen 132 in the illustrated embodiment is slightly smaller than the rod electrode 126. For example, the lumen 132 is about 1.0 cm in diameter for a cylindrical rod electrode 126 that itself has a diameter of 1.2 cm, and about 0.5 cm in diameter for a cylindrical rod electrode that itself has a diameter of 0.6 cm. An opening 134 having a diameter of about 350 μm for the large rod electrode 126 and a diameter of about 200 μm for the small rod electrode is disposed about every 0.5 cm along the length of the rod electrode 126. However, both in the case of the rod electrode 126 for supplying the reactant material and in the case of the rod electrode for exhausting the exhaust, it is preferably generated between the longitudinal ends connected to the manifold 112a and the central portion. In order to compensate for the pressure drop, there is a slight change in the opening distance from both ends in the length direction of the rod electrode 126 to the center. More specifically, in the case of a 0.6 cm diameter rod electrode 126 having an opening 134 of 200 μm, the distance at the center is about 5% narrow (ie, the distance is about 0.475 cm), The spacing is about 5% wider (ie the spacing is about 0.525 cm) and varies linearly. This produces a uniform flow rate through the opening 134 of the rod electrode 126 from one longitudinal end of the rod electrode 126 to the other longitudinal end. Depending on the needs of the application, the apertures 134 may be aligned or offset from one rod electrode 126 to the next.

図３及び４を参照して上記で考察したように、一つのロッド電極１２６から次の隣接ロッド電極に交替相でエネルギーを供給する（「＋」及び「−」符号で表される）ことによって、高強度プラズマ領域１２８及び低強度プラズマ領域１３０が作り出される。開口１３４は、高強度プラズマ領域１２８に面するのではなく、代わりに低強度プラズマ領域１３０に面するように配置される。実体化の例では、開口１３４は、中心面ＣＰに垂直な方向を向き、ロッド電極１２６の基板１２０ａ及び１２０ｂに最も近い部分に配置される。しかし、中心面ＣＰに対する開口１３４の角度は、用途の必要性に応じて調節してよい。例えば、角度は、垂直方向から最大で４５°であってよい。反応剤材料、すなわち実体化の例では、シランは低強度プラズマ領域１３０に導入され、強プラズマ１２８の領域に遭遇する前に、シランは、チャンバの内部の水素雰囲気中に急速に拡散し、自己希釈する。これによって、プラズマ内の高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成は減る。   As discussed above with reference to FIGS. 3 and 4, by supplying energy in alternating phases from one rod electrode 126 to the next adjacent rod electrode (represented by “+” and “−” signs). A high intensity plasma region 128 and a low intensity plasma region 130 are created. The opening 134 is arranged not to face the high intensity plasma region 128 but instead to face the low intensity plasma region 130. In the example of materialization, the opening 134 is oriented in a direction perpendicular to the center plane CP and is disposed at a portion of the rod electrode 126 closest to the substrates 120a and 120b. However, the angle of the opening 134 with respect to the center plane CP may be adjusted according to the needs of the application. For example, the angle may be up to 45 ° from the vertical direction. In the example of the reactant material, materialization, silane is introduced into the low-intensity plasma region 130, and before encountering the region of the strong plasma 128, the silane diffuses rapidly into the hydrogen atmosphere inside the chamber and self- Dilute. This reduces the production of higher order silane and / or silicon particles in the plasma.

ロッド電極１２６の励起及びシラン又はその他の反応剤材料の導入に先立って、反応剤ガス供給源１１０を用いて析出チャンバ１０２を所望の圧力（例えば３００ｍＴｏｒｒ）の水素、あるいは水素とアルゴン（Ａｒ）との混合物で満たしてもよい。次に、ロッド電極１２６を励起してプラズマを起動する。実際の析出プロセスの間、反応剤ガス供給源１１０は、純シラン又は高濃度シラン（通常の装置で用いられる水素中の希薄な５〜１０％シランではなく）を、マニホルド１１２ａを通して反応剤を供給するロッド電極１２６に供給する。開口１３４は、純シランを低強度プラズマ領域１３０に導き、シランは既に析出チャンバ１０２の中にある水素の中に急速に（すなわち数ミリ秒以内に）拡散して水素中約７％のシランの濃度を実現する。拡散は、シランがシリコンと水素とへの分解（ＳｉＨ４→Ｓｉ＋２Ｈ２）によって消費される高強度プラズマ領域１２８にシランが達しないうちに起こる。析出チャンバ１０２による高強度プラズマ領域１２８に遭遇する前の急速な拡散及び水素雰囲気中への希釈、ならびに比較的短いロッド電極から隣接ロッド電極までのシランが移動する距離、及び対応して短い析出チャンバ内の滞在時間も、プラズマ中の高次シラン（Ｓｉ２Ｈ６、Ｓｉ３Ｈ８等）及び／又はケイ素粒子の生成を減少させる。ケイ素は基板１２０ａ及び１２０ｂ上に析出し、一方、水素及び非常に少量の未利用シランは、隣のロッド電極１２６の開口１３４及び排気装置１１４によって除去される。 Prior to excitation of the rod electrode 126 and introduction of silane or other reactant material, the reactant gas source 110 is used to bring the deposition chamber 102 into hydrogen at a desired pressure (eg, 300 mTorr), or hydrogen and argon (Ar). May be filled with a mixture of Next, the rod electrode 126 is excited to activate plasma. During the actual deposition process, the reactant gas source 110 supplies pure silane or high-concentration silane (rather than the dilute 5-10% silane in hydrogen used in conventional equipment) through the manifold 112a. Supplied to the rod electrode 126. Opening 134 guides pure silane to low-intensity plasma region 130, which diffuses rapidly (ie within a few milliseconds) into the hydrogen already in deposition chamber 102, with about 7% silane in hydrogen. Realize concentration. Diffusion occurs before the silane reaches the high intensity plasma region 128 where it is consumed by the decomposition of silane into silicon and hydrogen (SiH 4 → Si + 2H 2 ). Rapid diffusion and dilution into a hydrogen atmosphere before encountering the high intensity plasma region 128 by the deposition chamber 102, as well as the distance that silane travels from a relatively short rod electrode to an adjacent rod electrode, and a correspondingly short deposition chamber The dwell time within also reduces the production of higher order silanes (Si 2 H 6 , Si 3 H 8 etc.) and / or silicon particles in the plasma. Silicon is deposited on the substrates 120a and 120b, while hydrogen and very small amounts of unused silane are removed by the openings 134 and the exhaust device 114 of the adjacent rod electrode 126.

少量のシランだけが無駄になるので、純シランの導入流量は、シランが消費される速度よりわずかに大きければよい。より詳しくは、析出チャンバ内のガスが、析出チャンバ１０２から排出物を排気するために用いられるロッド電極１２６中の開口１３４に達するとき、ガスは約６％シラン及び９４％水素である。さらに、析出反応はＳｉＨ４→Ｓｉ＋２Ｈ２なので、析出チャンバ１０２内の一定の圧力を維持するために、排気ガス流量は、導入ガス流量の大体２倍の必要がある。計算によると、所定の反応速度（ｎ）の場合、導入ガス流量＝１．１２８ｎＳｉＨ４、排気ガス流量＝２．１２８ｎ（９４％Ｈ２＋６％ＳｉＨ４）である。析出反応で発生する水素はすべて排気によって除去され、これは導入シランの約１３％になる。従って、計算によると、シランの８７％が析出プロセスで用いられる。一方、通常のＰＥＣＶＤシステムは、シランの約１５〜２０％だけをケイ素と水素に変換し、残りは無駄になる。もちろん、通常のＰＥＣＶＤシステムでも、本ＰＥＣＶＤシステム１００でも、シリコンの一部は、析出チャンバの壁に析出する。このため、通常のＰＥＣＶＤシステムの利用効率は約１０〜１５％に低下する。すなわち、現実には、シランガスとしてのケイ素入力の約１０〜１５％が基板上に析出する。上記で言及したように、本析出チャンバ１０２の幾何学的形状によって、析出チャンバの壁に析出するケイ素の百分率が減り、従って、本ＰＥＣＶＤシステム１００の全体的な利用効率は約７０％である。 Since only a small amount of silane is wasted, the flow rate of pure silane need only be slightly greater than the rate at which silane is consumed. More specifically, when the gas in the deposition chamber reaches the opening 134 in the rod electrode 126 that is used to exhaust the exhaust from the deposition chamber 102, the gas is about 6% silane and 94% hydrogen. Furthermore, since the deposition reaction is SiH 4 → Si + 2H 2 , the exhaust gas flow rate needs to be approximately twice the introduction gas flow rate in order to maintain a constant pressure in the deposition chamber 102. According to the calculation, in the case of a predetermined reaction rate (n), the introduced gas flow rate = 1.128 nSiH 4 and the exhaust gas flow rate = 2.128 n (94% H 2 + 6% SiH 4 ). Any hydrogen generated in the precipitation reaction is removed by exhaust, which is about 13% of the introduced silane. Therefore, according to calculations, 87% of the silane is used in the precipitation process. On the other hand, a typical PECVD system converts only about 15-20% of the silane to silicon and hydrogen, and the rest is wasted. Of course, in both the normal PECVD system and the present PECVD system 100, a portion of the silicon is deposited on the walls of the deposition chamber. For this reason, the utilization efficiency of a normal PECVD system is reduced to about 10 to 15%. That is, in reality, about 10 to 15% of silicon input as silane gas is deposited on the substrate. As mentioned above, the geometry of the deposition chamber 102 reduces the percentage of silicon deposited on the walls of the deposition chamber, and thus the overall utilization efficiency of the PECVD system 100 is about 70%.

ロッド電極１２６のあるものを通して純粋なシランを供給し、他のものを通して排出物を排気することに伴う別の利点は、そうすることによって、通常のＰＥＣＶＤシステムよりはるかに低いガス流量が可能になることである。所定の反応速度（ｎ）の場合、通常のＰＥＣＶＤシステム（水素中７％シラン）の導入流量は１００ｎ、排気流量（水素中６％シラン）は１００ｎであり、従って、シランの正味消費量は（７％−６％）×１００ｎである。一方、本システムでは、導入流量は１．１２８ｎ（１００％シラン）、排気流量は２．１２８ｎ（水素中６％シラン）であり、従ってシランの正味消費量は（１．１２８ｎ×１００％）−（２．１２８ｎ×６％）である。言い換えると、本ＰＥＣＶＤシステムの導入流量は、通常のＰＥＣＶＤシステムのほとんど１００分の１であり、排出流量はほとんど５０分の１である。流量が少ないことによって、析出チャンバ１０２から反応生成物を排気し、一定のチャンバ圧力を維持するためにはるかに低い容量の排気装置１１４（例えば真空ポンプ）を用いることが可能になる。反応剤を供給するロッド電極１２６から排出物を排気するロッド電極までの移動距離が非常に短い（例えば、図示された実施形態では、析出チャンバ１０２の長さ及び／又は高さの２０分の１（１／２０）より実質的に短い）ことによって、流量が小さくても、反応チャンバ１０２内のシランの滞在時間は確実に短くなる。滞在時間が短いことによって、高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成は最小になる。   Another advantage associated with supplying pure silane through one of the rod electrodes 126 and exhausting the exhaust through the other is that it allows a much lower gas flow rate than a normal PECVD system. That is. For a given reaction rate (n), the normal PECVD system (7% silane in hydrogen) introduction flow rate is 100 n and the exhaust flow rate (6% silane in hydrogen) is 100 n, so the net consumption of silane is ( 7% -6%) × 100n. On the other hand, in this system, the introduction flow rate is 1.128n (100% silane) and the exhaust flow rate is 2.128n (6% silane in hydrogen), so the net consumption of silane is (1.128n x 100%)- (2.128n × 6%). In other words, the introduction flow rate of the present PECVD system is almost 1/100 that of a normal PECVD system, and the discharge flow rate is almost 1/50. The low flow rate allows the reaction product to be evacuated from the deposition chamber 102 and a much lower volume evacuation device 114 (eg, a vacuum pump) to be used to maintain a constant chamber pressure. The travel distance from the rod electrode 126 supplying the reactant to the rod electrode exhausting the effluent is very short (eg, in the illustrated embodiment, one-twentieth of the length and / or height of the deposition chamber 102). (Substantially shorter than (1/20)) ensures that the residence time of the silane in the reaction chamber 102 is reduced even when the flow rate is small. Due to the short residence time, the formation of higher order silane and / or silicon particles is minimized.

上記で注意したように、代替実体化では、ロッド電極１２６は互いに同位相で駆動され、基板１２０ａ及び１２０ｂは接地電位（又は小さな直流バイアスで接地）に保持され、中心面ＣＰと基板との間の二つの区域のそれぞれに比較的一様な電場及びプラズマが作り出される。この場合、開口１３４は隣接ロッド電極に面し、電場が最小になる領域に反応剤が供給され、その領域から排出物が排気されるように、図３に例を示した配向からロッド電極１２６を９０°回転してよい。本発明のこの実体化では、流量が小さくても反応チャンバ１０２内のシランの滞留時間が短く、この短い滞留時間によって高次シラン及び／又はケイ素粒子の生成が最小になるという点で、反応剤を供給するロッド電極１２６から排出物を排気するロッド電極までの非常に短い移動距離の利点も利用する。   As noted above, in alternative materialization, the rod electrodes 126 are driven in phase with each other, the substrates 120a and 120b are held at ground potential (or grounded with a small DC bias), and between the center plane CP and the substrate. A relatively uniform electric field and plasma are created in each of the two areas. In this case, the opening 134 faces the adjacent rod electrode, and the reactant is supplied to the region where the electric field is minimized, and the discharge is exhausted from the region, so that the rod electrode 126 from the orientation shown in FIG. May be rotated 90 °. In this instantiation of the present invention, the silane residence time in the reaction chamber 102 is short even at low flow rates, and this short residence time minimizes the formation of higher order silane and / or silicon particles. It also takes advantage of the very short travel distance from the rod electrode 126 that supplies the exhaust to the rod electrode that exhausts the effluent.

析出プロセスの開始前には水素（又は水素及びアルゴン）を、析出プロセス中には純シランを析出チャンバ１０２に供給するために用いることができる反応剤ガス供給源１１０は、複数の貯蔵容器Ｇ１〜ＧＮを備える。貯蔵されることがある他のガスは、トリメチルボラン又はホスフィンなどのドーパントガスとともに、アルゴン、水素、シラン、メタン、ゲルマン及びシランを含む。これらのガスは、加圧下で貯蔵してもよく、そのために、反応剤ガス供給源１１０は、貯蔵容器Ｇ１〜ＧＮからのガスの流量を制御する複数のバルブ１３６を備える。本発明はガス状反応剤材料に限定されないことにも注意すべきである。特定のプロセスに必要なら、液体及び／又は固体反応剤の供給源を設けてもよい。 Reactant gas supply 110, which can be used to supply hydrogen (or hydrogen and argon) before the start of the deposition process and pure silane to the deposition chamber 102 during the deposition process, includes a plurality of storage vessels G 1. ~ G N provided. Other gases that may be stored include argon, hydrogen, silane, methane, germane, and silane, along with dopant gases such as trimethylborane or phosphine. These gases may be stored under pressure, in order that, reactant gas source 110 comprises a plurality of valves 136 for controlling the flow rate of gas from the storage vessel G 1 ~G N. It should also be noted that the present invention is not limited to gaseous reactant materials. If necessary for a particular process, a source of liquid and / or solid reactant may be provided.

コントローラ１１６を用いて析出プロセスのさまざまな様相を制御してよい。例えば、センサ１１８からのデータを利用して、純シランを析出チャンバ１０２に供給する速度及び排出ガスを析出チャンバから排気する速度を制御してもよい。上記で注意したように、少量のシランしか無駄にならないので、シラン導入速度は、シランが消費される速度（すなわち析出速度）よりわずかに大きいだけでよい。従って、特定の析出速度及び電源１０８によってロッド電極１２６に加えられる電力レベル（又は「プラズマ電力」）では、センサ１１８からのフィードバックによって導入流量を調節して所望の排出ガス中シラン濃度を実現してよい。析出速度がプラズマ電力によって制限される動作条件では、シランの排気ガス濃度は、約５〜６％とすることができる。あるいは、析出速度がシラン欠乏によって制限される動作条件では、シランの導入流量を析出で消費される速度と等しくなるように調整し、これによって排気ガス中のシランの濃度はゼロに近づく。析出チャンバ１０２内の圧力を所望の圧力（例えば約３００ｍＴｏｒｒ）に維持するために、排気速度は、フィードバックによっても制御される。一般に、基板１２０ａ及び１２０ｂの温度、ならびにプラズマ励起の周波数及び電力レベルを制御して所望の析出速度で所望のシリコンの品質を実現する。従って、センサ１１８は、排気装置１１４に付属するガス濃度センサ、析出チャンバ１０２内の圧力センサ、ならびに基板１２０ａ及び１２０ｂに付属する温度センサを備えてよい。正しい動作を検証するために、プラズマの存在を検出するセンサを設けてもよい。   Controller 116 may be used to control various aspects of the deposition process. For example, data from sensor 118 may be used to control the rate at which pure silane is supplied to deposition chamber 102 and the rate at which exhaust gas is exhausted from the deposition chamber. As noted above, since only a small amount of silane is wasted, the silane introduction rate need only be slightly higher than the rate at which silane is consumed (ie, the deposition rate). Thus, at a specific deposition rate and power level (or “plasma power”) applied to the rod electrode 126 by the power source 108, the feed rate is adjusted by feedback from the sensor 118 to achieve the desired silane concentration in the exhaust gas. Good. Under operating conditions where the deposition rate is limited by the plasma power, the exhaust gas concentration of silane can be about 5-6%. Alternatively, under operating conditions where the deposition rate is limited by silane deficiency, the silane introduction flow rate is adjusted to be equal to the rate consumed by deposition, thereby bringing the concentration of silane in the exhaust gas closer to zero. In order to maintain the pressure in the deposition chamber 102 at a desired pressure (eg, about 300 mTorr), the exhaust rate is also controlled by feedback. In general, the temperature of the substrates 120a and 120b and the frequency and power level of plasma excitation are controlled to achieve the desired silicon quality at the desired deposition rate. Accordingly, the sensor 118 may comprise a gas concentration sensor attached to the exhaust device 114, a pressure sensor in the deposition chamber 102, and a temperature sensor attached to the substrates 120a and 120b. In order to verify correct operation, a sensor for detecting the presence of plasma may be provided.

上記で説明した方法でＰＥＣＶＤプロセスを制御することによって、本ＰＥＣＶＤシステムは、安定な温度、ガスの流れ、ガス濃度、析出速度等を有する安定な定常状態で連続析出プロセスを実行することができる。コントローラ１１６は、センサ１１６からのフィードバックを用いて安定な定常状態のパラメータを調節し、所望の材料特性を実現することができる。析出プロセスが進むにつれ、システム内のセンサを利用する定常状態動作とパラメータ調節との組み合わせは、あらゆる不均一性を小さくする迅速な拡散とあいまって、はるかに低い精度の機械的公差及びガスの流れの低い一様性でも、本システムの製造が可能になる。その結果、本システムは、同じ程度の一様性及び半導体特性の材料を析出させる通常の「バッチモード」システムよりはるかに安価に製造することができる。   By controlling the PECVD process in the manner described above, the present PECVD system can perform a continuous deposition process in a stable steady state having a stable temperature, gas flow, gas concentration, deposition rate, and the like. The controller 116 can use the feedback from the sensor 116 to adjust the stable steady state parameters to achieve the desired material properties. As the deposition process progresses, the combination of steady-state operation utilizing the sensors in the system and parameter adjustment, combined with rapid diffusion to reduce any non-uniformities, results in much less accurate mechanical tolerances and gas flow. Even with low uniformity, the system can be manufactured. As a result, the system can be manufactured much cheaper than conventional “batch mode” systems that deposit materials of the same degree of uniformity and semiconductor properties.

本ＰＥＣＶＤシステム１００を用いてさまざまな材料層を製造することができる。限定ではなく、例を挙げると、ＰＥＣＶＤシステム１００を用いてシリコン光起電力セル及びその他の大面積、低コストデバイス中で利用することができる非常に大きな基板（例えば１ｍ×０．５ｍ）上に高品質の非晶質又はナノ結晶シリコン半導体層を形成させることができる。   Various layers of materials can be produced using the present PECVD system 100. By way of example and not limitation, PECVD system 100 may be used on a very large substrate (eg, 1 m × 0.5 m) that can be utilized in silicon photovoltaic cells and other large area, low cost devices. High quality amorphous or nanocrystalline silicon semiconductor layers can be formed.

上記実施形態に関して本発明を説明してきたが、上記で説明した実施形態への多数の変更及び／又は追加は、当業者には直ちに明らかであると考えられる。本発明の範囲は、すべてのそのような変更及び／又は追加を包含するものとする。   Although the present invention has been described with respect to the above embodiments, numerous changes and / or additions to the above described embodiments will be readily apparent to those skilled in the art. The scope of the invention is intended to encompass all such modifications and / or additions.

本発明の実施形態によるＰＥＣＶＤ装置のブロック図である。1 is a block diagram of a PECVD apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態による析出チャンバの透視図、切り取り図である。FIG. 2 is a perspective view and cutaway view of a deposition chamber according to an embodiment of the present invention. 図２の線３−３に沿って見た断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG. 2. 本発明の実施形態によるロッド電極の側面図である。It is a side view of the rod electrode by embodiment of this invention.

Claims (45)

析出チャンバ、及び
前記析出チャンバ内に配置される複数の管電極であって、前記管電極に隣接するプラズマ領域を定め、内腔と、前記内腔を前記析出チャンバに接続する開口とを有する管電極を含んでなる基板加工システム。 A deposition chamber; and a plurality of tube electrodes disposed within the deposition chamber, the tube having a lumen defining an plasma region adjacent to the tube electrode, and an opening connecting the lumen to the deposition chamber A substrate processing system comprising an electrode. 前記管電極の少なくとも一つに操作可能に接続される反応剤供給源
を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。 The substrate processing system according to claim 1, further comprising a reactant supply source operably connected to at least one of the tube electrodes. 前記反応剤供給源は、ガス供給源を含んでなる請求項２に記載の基板加工システム。   The substrate processing system according to claim 2, wherein the reactant supply source includes a gas supply source. 前記管電極の少なくとも一つに操作可能に接続される排気装置
を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。 The substrate processing system according to claim 1, further comprising an exhaust device operably connected to at least one of the tube electrodes. 前記管電極の複数個に操作可能に接続される反応剤供給源、及び
前記管電極の複数個に操作可能に接続される排気装置
をさらに含み、
前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも一つは、前記排気装置に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも二つの間に配置され、前記排気装置に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも一つは、前記反応剤供給源に操作可能に接続される前記管電極の少なくとも二つの間に配置されている菅電極を含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。 A reactant supply source operably connected to the plurality of tube electrodes; and an exhaust device operably connected to the plurality of tube electrodes;
At least one of the tube electrodes operably connected to the reactant supply source is disposed between at least two of the tube electrodes operably connected to the exhaust device, and is operable to the exhaust device. The substrate of claim 1, wherein at least one of the tube electrodes connected comprises a saddle electrode disposed between at least two of the tube electrodes operably connected to the reactant supply source. Processing system. 前記開口は、隣接する管電極の方向に向かない請求項１に記載の基板加工システム。   The substrate processing system according to claim 1, wherein the opening does not face a direction of an adjacent tube electrode. 前記管電極は、相対する二つの面を有する共通電極面を定め、前記管電極のそれぞれは前記共通電極面の両方の面に開口を有し、前記開口は前記共通電極面に垂直な方向に向く請求項１に記載の基板加工システム。   The tube electrode defines a common electrode surface having two opposite surfaces, and each of the tube electrodes has an opening on both surfaces of the common electrode surface, and the opening is in a direction perpendicular to the common electrode surface. The board | substrate processing system of Claim 1 which faces. 前記管電極は、共通電極面を定め、
前記共通電極面の両側にある第一及び第二の基板キャリアをさらに含んでなる請求項１に記載の基板加工システム。 The tube electrode defines a common electrode surface;
The substrate processing system according to claim 1, further comprising first and second substrate carriers on both sides of the common electrode surface. 前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記管電極から原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項８に記載の基板加工システム。   9. The substrate processing system according to claim 8, wherein the first and second substrate carriers are arranged so that the first and second substrates are located closer to the atomic hydrogen diffusion length from the tube electrode. 前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記管電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合う管電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項８に記載の基板加工システム。   The first and second substrate carriers are arranged to place the first and second substrates at a first distance from the tube electrode, and adjacent tube electrodes are shorter than the first distance. The substrate processing system according to claim 8, wherein the substrate processing system is separated from each other by a second distance. 前記管電極は、前記管電極に垂直な第一の方向に互いに離間し、前記析出チャンバは、前記第一の方向の第一の寸法及び前記管電極に平行な第二の寸法を有する内部を定め、隣り合う管電極は、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、少なくとも前記第二の寸法の２０分の１より短い距離を互いの間に定める請求項１に記載の基板加工システム。   The tube electrodes are spaced apart from each other in a first direction perpendicular to the tube electrode, and the deposition chamber has an interior having a first dimension in the first direction and a second dimension parallel to the tube electrode. 2. The substrate processing according to claim 1, wherein the adjacent tube electrodes define a distance between each other that is shorter than at least 1/20 of the first dimension and at least shorter than 1/20 of the second dimension. system. 析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置される第一及び第二の基板キャリア、
前記第一の基板キャリアと前記第二の基板キャリアとの間に配置される複数の離間した細長い電極、及び
前記電極のそれぞれに接続され、隣り合う電極を互いに非同期で駆動するようになっている電源を含んでなる基板加工システム。 Deposition chamber,
First and second substrate carriers disposed in the deposition chamber;
A plurality of spaced apart elongated electrodes disposed between the first substrate carrier and the second substrate carrier, and connected to each of the electrodes to drive adjacent electrodes asynchronously. A substrate processing system comprising a power source. 基板キャリアはローラを含んでなる請求項１２に記載の基板加工システム。   The substrate processing system according to claim 12, wherein the substrate carrier comprises a roller. 前記細長い電極は実質的に円筒形である請求項１２に記載の基板加工システム。   The substrate processing system of claim 12, wherein the elongated electrode is substantially cylindrical. 前記電源は、少なくとも約２７ＭＨｚの周波数を有する電力を供給するようになっている請求項１２に記載の基板加工システム。   The substrate processing system of claim 12, wherein the power source is adapted to supply power having a frequency of at least about 27 MHz. 前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を基板移動方向に導くようになっており、前記細長い電極は、前記基板移動方向に実質的に垂直なそれぞれの長さ方向の軸を定める請求項１２に記載の基板加工システム。   The first and second substrate carriers are adapted to guide the first and second substrates in the substrate movement direction, and the elongated electrodes are in respective length directions substantially perpendicular to the substrate movement direction. The substrate processing system according to claim 12, wherein an axis is defined. 前記細長い電極は、前記第一及び第二の基板に実質的に平行な面内に配置される請求項１６に記載の基板加工システム。   The substrate processing system of claim 16, wherein the elongated electrode is disposed in a plane substantially parallel to the first and second substrates. 前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記細長い電極から第一の距離に配置するようになっており、隣り合う細長い電極は、前記第一の距離より短い第二の距離互いに離間する請求項１２に記載の基板加工システム。   The first and second substrate carriers are configured to place the first and second substrates at a first distance from the elongated electrode, and adjacent elongated electrodes are arranged to be shorter than the first distance. The substrate processing system according to claim 12, wherein the substrate processing system is separated from each other by a distance of two. 前記細長い電極は、それぞれの直径及び長さ方向の軸を定め、隣り合う細長い電極は、長さ方向の軸から長さ方向の軸までで測った直径の二倍分互いに離間する請求項１２に記載の基板加工システム。   13. The elongate electrodes define respective diameters and longitudinal axes, and adjacent elongate electrodes are spaced from each other by twice the diameter measured from the longitudinal axis to the longitudinal axis. The board | substrate processing system of description. 前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一及び第二の基板を前記細長い電極からの原子状水素の拡散長さより近くに配置するようになっている請求項１２に記載の基板加工システム。   13. The substrate processing system of claim 12, wherein the first and second substrate carriers are arranged to place the first and second substrates closer than the diffusion length of atomic hydrogen from the elongated electrode. . 前記析出チャンバは、前記細長い電極に垂直な第一の寸法と前記細長い電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記第一及び第二の基板キャリアは、前記第一の寸法及び前記第二の寸法に垂直な方向で測った前記第一及び第二の基板の間隔を、前記第一の寸法の１５分の１未満で、前記第二の寸法の１０分の１未満で互いに離間するように配置されている請求項１２に記載の基板加工システム。   The deposition chamber defines an interior with a first dimension perpendicular to the elongated electrode and a second dimension parallel to the elongated electrode, the first and second substrate carriers comprising the first dimension and the The distance between the first and second substrates measured in a direction perpendicular to the second dimension is less than 1/15 of the first dimension and less than 1/10 of the second dimension. The board | substrate processing system of Claim 12 arrange | positioned so that it may do. 相対的に高い強度を有するプラズマ領域と、相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させる工程、
膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入する工程を含んでなる膜を形成させる方法。 Generating a plasma region having a relatively high intensity and a plasma region having a relatively low intensity;
A method of forming a film comprising a step of introducing a reactant containing a film layer material into the relatively low intensity plasma region. 基板を配置する工程であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域が、前記基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにする工程をさらに含んでなる請求項２２に記載の方法。   The step of disposing a substrate further comprising the step of causing the relatively low intensity plasma region to be between the substrate and the relatively high intensity plasma region. 23. The method according to 22. 第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置する工程をさらに含んでなる請求項２２に記載の方法。   23. The method of claim 22, further comprising disposing first and second substrates on opposite sides of the relatively high intensity plasma region. 前記反応剤を導入する工程は、膜層材料を含む実質的に純粋な反応剤を前記相対的に低い強度のプラズマの領域に導入することを含んでなる請求項２２に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein introducing the reactant comprises introducing a substantially pure reactant comprising a membrane layer material into the region of the relatively low intensity plasma. 前記反応剤を導入する工程は、実質的に純粋なシランを前記相対的に低い強度のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２２に記載の方法。   23. The method of claim 22, wherein introducing the reactant comprises introducing substantially pure silane into the relatively low intensity plasma region. 前記プラズマ領域を発生させる工程は、非同期電力を隣り合う長さ方向のロッド電極に供給することを含み、これによって、前記ロッド電極の間に相対的に高い強度を有するプラズマ領域が作り出され、前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域が作り出されることを含んでなる請求項２２に記載の方法。   The step of generating the plasma region includes supplying asynchronous power to adjacent longitudinal rod electrodes, thereby creating a plasma region having a relatively high intensity between the rod electrodes, and 23. The method of claim 22, comprising creating first and second plasma regions having relatively low intensities on either side of a plasma region having a relatively high intensity. 前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２７に記載の方法。   The step of introducing the reactant includes introducing the reactant containing the film layer material into the first and second plasma regions having relatively low strength through one of the longitudinal rod electrodes. 28. A method according to claim 27 comprising. 前記長さ方向のロッド電極は電極面を定め、前記反応剤を導入する工程は、前記長さ方向のロッド電極の一つを通して前記電極面に実質的に垂直な方向に、膜層材料を含む反応剤を前記相対的に低い強度を有する第一及び第二のプラズマ領域に導入することを含んでなる請求項２８に記載の方法。   The longitudinal rod electrode defines an electrode surface, and the step of introducing the reactant includes a membrane layer material in a direction substantially perpendicular to the electrode surface through one of the longitudinal rod electrodes. 29. The method of claim 28, comprising introducing a reactant into the first and second plasma regions having the relatively low intensity. 前記長さ方向のロッド電極の一つを通して排出材料を排気する工程
をさらに含んでなる請求項２７に記載の方法。 28. The method of claim 27, further comprising evacuating exhaust material through one of the longitudinal rod electrodes. 相対的に高い強度を有するプラズマ領域と、相対的に低い強度を有するプラズマ領域とを発生させるための手段、及び
前記相対的に低い強度のプラズマ領域に、膜層材料を含むガスを導入するための手段
を含んでなる基板加工システム。 Means for generating a plasma region having a relatively high intensity and a plasma region having a relatively low intensity, and for introducing a gas containing a film layer material into the relatively low intensity plasma region A substrate processing system comprising: 基板を配置するための手段であって、前記相対的に低い強度を有するプラズマ領域が、前記基板と前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域との間になるようにするための手段をさらに含んでなる請求項３１に記載の基板加工システム。   Means for disposing a substrate further comprising means for causing the relatively low intensity plasma region to be between the substrate and the relatively high intensity plasma region. The substrate processing system according to claim 31, comprising: 第一及び第二の基板を前記相対的に高い強度を有するプラズマ領域の両側に配置するための手段をさらに含んでなる請求項３１に記載の基板加工システム。   32. The substrate processing system of claim 31, further comprising means for disposing the first and second substrates on opposite sides of the relatively high intensity plasma region. 析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、基板を基板移動方向に導くようになっている少なくとも一つの基板キャリア、及び
前記基板移動方向に互いに離間し、前記基板移動方向に少なくとも横向きの方向にあるそれぞれの長さ方向の軸を定める複数の細長いロッド電極を含んでなる基板加工システム。 Deposition chamber,
At least one substrate carrier arranged in the deposition chamber and adapted to guide the substrate in the direction of substrate movement; and respective lengths spaced apart from each other in the direction of substrate movement and at least laterally in the direction of substrate movement. A substrate processing system comprising a plurality of elongated rod electrodes defining a longitudinal axis. 前記細長いロッド電極の前記長さ方向の軸は、前記基板移動方向に実質的に垂直な方向にある請求項３４に記載の基板加工システム。   The substrate processing system according to claim 34, wherein the longitudinal axis of the elongated rod electrode is in a direction substantially perpendicular to the substrate movement direction. 前記細長いロッド電極のそれぞれに操作可能に接続され、隣り合う細長いロッド電極を互いに非同期駆動するようになっている電源をさらに含んでなる請求項３４に記載の基板加工システム。   35. The substrate processing system of claim 34, further comprising a power source operably connected to each of the elongated rod electrodes and adapted to asynchronously drive adjacent elongated rod electrodes. 前記細長いロッド電極は、それぞれの内腔と、前記内腔を前記析出チャンバに接続する開口とを定める請求項３４に記載の基板加工システム。   35. The substrate processing system of claim 34, wherein the elongated rod electrode defines a respective lumen and an opening that connects the lumen to the deposition chamber. 前記ロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される反応剤供給源、及び
前記ロッド電極の少なくとも一つの内腔に操作可能に接続される排気装置をさらに含んでなる請求項３７に記載の基板加工システム。 38. The reactant supply source operably connected to at least one lumen of the rod electrode, and an exhaust device operably connected to at least one lumen of the rod electrode. Substrate processing system. 前記析出チャンバは、前記基板移動方向の第一の寸法と前記細長いロッド電極に平行な第二の寸法で内部を画定し、前記細長いロッド電極は、前記基板移動方向に、少なくとも前記第一の寸法の２０分の１より短く、前記第二の寸法の２０分の１より短い距離で互いに離間するように配置されている請求項３７に記載の基板加工システム。   The deposition chamber defines an interior with a first dimension in the substrate movement direction and a second dimension parallel to the elongated rod electrode, and the elongated rod electrode is at least the first dimension in the substrate movement direction. 38. The substrate processing system according to claim 37, wherein the substrate processing system is disposed so as to be separated from each other by a distance shorter than 1/20 of the second dimension and shorter than 1/20 of the second dimension. 長さ及び高さを有する内部を定める析出チャンバ、
前記析出チャンバ内に配置され、第一及び第二の基板を、前記長さ及び前記高さに垂直な方向で測って前記高さの１０分の１に満たず、前記長さの１５分の１に満たない距離互いに離間させるよう配置されている第一及び第二の基板キャリア、及び
前記第一及び第二の基板キャリアの間に配置され、前記第一及び第二の基板キャリアの間にプラズマを作り出すようになっている電極アセンブリを含んでなる基板加工システム。 A deposition chamber defining an interior having a length and a height;
Located within the deposition chamber, the first and second substrates are measured in a direction perpendicular to the length and the height and are less than one-tenth of the height and fifteen minutes of the length. A first and a second substrate carrier arranged to be spaced apart from each other by a distance of less than one, and arranged between the first and second substrate carriers and between the first and second substrate carriers A substrate processing system comprising an electrode assembly adapted to generate a plasma. 前記第一及び第二の基板キャリアは、第一及び第二の基板を前記析出チャンバ内部の長さに沿って導くようになっている請求項４０に記載の基板加工システム。   41. The substrate processing system of claim 40, wherein the first and second substrate carriers are adapted to guide the first and second substrates along a length inside the deposition chamber. 前記高さは、少なくとも約０．５ｍである請求項４１に記載の基板加工システム。   42. The substrate processing system of claim 41, wherein the height is at least about 0.5 m. 析出チャンバ内にプラズマを発生させる工程、
ある反応剤導入速度で、膜層材料を含む反応剤を前記プラズマに導入する工程、
前記膜層材料を前記基板上に析出させる工程、
排出物を前記析出チャンバから排気する工程、
前記排出物中の膜層材料の量を測定する工程、及び
前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて、前記反応剤導入速度を調節する工程を含んでなる基板上に膜を形成させる方法。 Generating plasma in the deposition chamber;
Introducing a reactant containing a film layer material into the plasma at a reactant introduction rate;
Depositing the film layer material on the substrate;
Evacuating exhaust from the deposition chamber;
Measuring the amount of the membrane layer material in the effluent, and adjusting the reactant introduction rate according to the measured amount of the film layer material in the effluent. Method to form. 前記反応剤導入速度を調節する前記工程は、前記反応剤を導入し続けながら、前記排出物中の前記膜層材料の測定量に応じて前記反応剤導入速度を調節することを含んでなる請求項４３に記載の方法。   The step of adjusting the reactant introduction rate comprises adjusting the reactant introduction rate according to a measured amount of the membrane layer material in the discharge while continuing to introduce the reactant. Item 44. The method according to Item 43. 前記析出チャンバ内の圧力を測定する工程、及び
前記反応剤を導入し続けながら、前記析出チャンバ内の前記測定圧力に応じて、排気速度を調節する工程をさらに含んでなる請求項４３に記載の方法。 44. The method of claim 43, further comprising: measuring a pressure in the deposition chamber; and adjusting an exhaust rate according to the measured pressure in the deposition chamber while continuing to introduce the reactant. Method.
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