JP2010123627A - Vacuum processing equipment - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum processing equipment which enhances the performance of a product by controlling the film quality distribution occurring in a formed silicon film, and reduces costs by simplifying the structure of a discharge electrode. <P>SOLUTION: The vacuum processing equipment is provided with: a ground electrode 5 which is grounded and having a plurality of gas supply holes 35 for discharging material gas in the side surface 33 of a substrate; a discharge electrode 3 which is formed by arranging a plurality of split electrodes 3a-3h each supplied with high frequency power in parallel to face the side surface 33 of a substrate of the ground electrode 5 while holding a substrate 8 on the surface facing the ground electrode 5; and an earth bar 6 which is fixed to the back side of the split electrodes 3a-3h and grounds the split electrodes 3a-3h through the inductance component. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、真空処理装置に関し、プラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置に関する。   The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly to a vacuum processing apparatus that performs processing on a substrate using plasma.

従来、半導体、薄型ディスプレイ、太陽電池等における薄膜形成等は、プラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置が利用されている。
このような真空処理装置としては、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)装置、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置等がある。
これらの真空処理装置においては、生産性を向上させるために基板の大型化が図られている。特に、１ｍ２を越える大面積基板を用いる場合、膜質分布に不均一が生じて製品性能が低下するため、膜厚、膜質が均一となるよう製膜できることが強く求められている。 Conventionally, a vacuum processing apparatus for processing a substrate using plasma is used for forming a thin film in a semiconductor, a thin display, a solar cell, or the like.
Examples of such a vacuum processing apparatus include a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a dry etching apparatus, and a sputtering apparatus.
In these vacuum processing apparatuses, the size of the substrate is increased in order to improve productivity. In particular, when a large-area substrate exceeding 1 m 2 is used, the film quality distribution becomes non-uniform and the product performance is lowered. Therefore, it is strongly demanded that the film thickness and film quality can be made uniform.

このような大型基板を用いるものとして、例えば、特許文献１に示されるものが提案されている。
これは、真空容器である製膜室内に、基板を保持する対向電極（接地電極）と、基板に対向するように配置された放電電極と、が備えられている。対向電極は接地され、製膜室に固定されている。
放電電極は、給電方向に対して直角方向に複数に分割されており、分割された電極（分割電極）の給電方向の両端に独立した高周波電源が接続されている。放電電極は、製膜室にセラミックス製の絶縁棒によって対向電極との間隔を調整できるように支持されている。 As what uses such a large sized substrate, what is shown by patent document 1, for example is proposed.
This is provided with a counter electrode (ground electrode) for holding the substrate and a discharge electrode arranged so as to oppose the substrate in a film forming chamber which is a vacuum vessel. The counter electrode is grounded and fixed to the film forming chamber.
The discharge electrode is divided into a plurality in a direction perpendicular to the feeding direction, and independent high-frequency power sources are connected to both ends of the divided electrodes (divided electrodes) in the feeding direction. The discharge electrode is supported in the film forming chamber by a ceramic insulating rod so that the distance from the counter electrode can be adjusted.

放電電極には、各分割電極の表面から原料ガスを放出するガス供給部が備えられ、供給された原料ガスは分割電極間から製膜雰囲気（基板の表面）に排出するようにされている。
放電電極を覆うように配置された防着板が、対向電極に接離可能に取り付けられている。防着板は、放電電極を覆う構造となっており、かつ電気的に接地されるので、電磁シールドの役割を果たすため、プラズマが対向電極と放電電極との間の空間から外側に拡散するのを防止している。 The discharge electrode is provided with a gas supply unit that discharges a source gas from the surface of each divided electrode, and the supplied source gas is discharged from between the divided electrodes to a film forming atmosphere (surface of the substrate).
An adhesion prevention plate arranged so as to cover the discharge electrode is attached to the counter electrode so as to be able to contact and separate. Since the protective plate covers the discharge electrode and is electrically grounded, it serves as an electromagnetic shield, so that plasma diffuses outward from the space between the counter electrode and the discharge electrode. Is preventing.

このように、放電電極が分割電極で構成されているので、分割電極の長手方向（給電方向）に沿って高周波電力が流れ、隣り合う電極の方向に流れ難い。このため、プラズマが給電方向に整流されるので、個々の高周波電力の供給を調整することによってプラズマの均一化をはかることができる。   Thus, since the discharge electrode is comprised by the division | segmentation electrode, high frequency electric power flows along the longitudinal direction (feeding direction) of a division | segmentation electrode, and it is hard to flow to the direction of an adjacent electrode. For this reason, the plasma is rectified in the feeding direction, so that the plasma can be made uniform by adjusting the supply of individual high-frequency power.

また、高速に緻密なシリコン膜を形成するために、例えば、特許文献２に示されるように高周波電源に接続された放電電極に基板を保持させた、いわゆるカソードＣＶＤ装置というものが提案されている。
これは、接地電極と放電電極との間に生成されたプラズマのうち、電子は軽量であるため高速で運動し、短時間でプラズマから抜け出して装置壁などに衝突し、消滅する。一方、正イオンは電子に比べて遙かに質量が大きく、移動速度が遅いため、プラズマ中に長時間存在し続ける。このため、プラズマは全体として正の電荷を帯びるようになる。この現象は、特に高周波投入電極である放電電極近傍において著しい。この正電荷に誘引されて放電電極には負電荷が蓄積され、負の自己バイアス電圧が発生する。プラズマ中の正イオンは、この負の自己バイアス電圧によって加速され、放電電極上に載置された基板に衝突する。このイオン加速による物理的な力が化学反応に加わることにより、高速に緻密な膜が形成される。 In order to form a dense silicon film at high speed, for example, a so-called cathode CVD apparatus is proposed in which a substrate is held by a discharge electrode connected to a high-frequency power source as shown in Patent Document 2. .
This is because, among the plasma generated between the ground electrode and the discharge electrode, the electrons are lightweight and move at a high speed, escape from the plasma in a short time, collide with the apparatus wall, and disappear. On the other hand, positive ions have a much larger mass than electrons and have a slower moving speed, so they continue to exist in plasma for a long time. For this reason, the plasma has a positive charge as a whole. This phenomenon is particularly remarkable in the vicinity of the discharge electrode that is a high-frequency input electrode. Induced by this positive charge, a negative charge is accumulated in the discharge electrode, and a negative self-bias voltage is generated. Positive ions in the plasma are accelerated by the negative self-bias voltage and collide with the substrate placed on the discharge electrode. A physical force by this ion acceleration is applied to the chemical reaction, whereby a dense film is formed at high speed.

特開２００７−１５０１５１号公報JP 2007-150151 A 特開２００７−９６０５１号公報JP 2007-96051 A

ところで、特許文献１に開示されているものでは、隣り合う分割電極間で電気的な干渉が発生し、これにより供給される原料ガスの分解に不均一が生じシリコン膜特性の段差（膜厚、膜質）が発生する恐れがある。
放電電極への供給電力が大きい場合には、生成されるプラズマに放電電極の局所構造（ガス供給・排気）に起因する局所分布が発生し易くなるので、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じて製品の性能低下を招くことがある。これは、特に、性能調整の過程でガス条件が変わると膜質分布が増大する傾向がある。
放電電極は、ガス供給部、ガスの温度を調整する熱媒、高周波電力の供給部等が備えられているので、構造が複雑となり、コストが高くなる。
また、放電電極はそれを支持するセラミック絶縁棒の支持部分を調整して放電電極の位置が微調整されているので、位置決めが難しく時間を要する。 By the way, in what is disclosed in Patent Document 1, electrical interference occurs between adjacent divided electrodes, which causes unevenness in decomposition of the supplied source gas, resulting in a step difference in film thickness (film thickness, Film quality) may occur.
When the power supplied to the discharge electrode is large, local distribution due to the local structure (gas supply / exhaust) of the discharge electrode is likely to occur in the generated plasma. May occur, resulting in a decrease in product performance. This tends to increase the film quality distribution especially when the gas conditions change in the performance adjustment process.
Since the discharge electrode includes a gas supply unit, a heat medium for adjusting the temperature of the gas, a high-frequency power supply unit, and the like, the structure becomes complicated and the cost increases.
Further, since the position of the discharge electrode is finely adjusted by adjusting the support portion of the ceramic insulating rod that supports the discharge electrode, positioning is difficult and time is required.

一方、特許文献２に示されるカソードＣＶＤ装置では、基板上に生成されるシリコン膜の特性を向上させるために供給高周波電力を増加させてプラズマ密度を高め、成膜ガスの分解を促進させると、自己バイアス電圧が増加するので、基板に入射するイオンのエネルギーが大きくなり、基板温度の設定を上回る上昇を招き膜質が変わることがある。さらに入射イオンのエネルギーが増加すると、基板上の製膜内での膜応力が大きくなり、基板の反りや膜剥離の原因となる。
特許文献２に示されるものは、放電電極への高周波電力の供給の仕方を工夫して高周波電力と自己バイアス電圧とを独立して制御することにより、基板の温度上昇を低減し、膜特性の向上と膜応力の低下をはかろうとしているが、１ｍ２或いは１ｍ角を越える大面積基板を用いる場合、放電電極への高周波電力の分布が生じて膜厚と膜質分布に不均一が生じて製品性能の低下につながる。 On the other hand, in the cathode CVD apparatus shown in Patent Document 2, in order to improve the characteristics of the silicon film generated on the substrate, the supply high-frequency power is increased to increase the plasma density and promote the decomposition of the deposition gas. Since the self-bias voltage increases, the energy of ions incident on the substrate increases, which may cause a rise exceeding the substrate temperature setting and change the film quality. When the energy of incident ions further increases, the film stress in the film formation on the substrate increases, which causes the substrate to warp or peel off.
Patent Document 2 discloses a method of supplying high-frequency power to the discharge electrode, and by independently controlling the high-frequency power and the self-bias voltage, the temperature rise of the substrate is reduced, and the film characteristics are reduced. We are trying to improve and lower the film stress, but when using a large area substrate exceeding 1 m 2 or 1 m square, the distribution of high frequency power to the discharge electrode is generated and the film thickness and film quality distribution are uneven. This will lead to a decrease in product performance.

本発明は、上記の点に鑑み、製膜されたシリコン膜に発生する膜質分布を抑制し、製品の性能向上をはかり得るとともに放電電極の構造を簡素化しコストを低減し得る真空処理装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, the present invention provides a vacuum processing apparatus capable of suppressing film quality distribution generated in a formed silicon film, improving product performance, simplifying the structure of a discharge electrode, and reducing cost. The purpose is to do.

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる真空処理装置は、一面に原料ガスを放出する複数の供給孔を有するとともに接地されている接地電極と、それぞれ高周波電力が供給される複数の分割電極が前記接地電極の前記一面に対向するように並列されて形成され、前記接地電極に対向する表面に基板を保持する放電電極と、前記分割電極の裏面側に取り付けられ、前記分割電極をインダクタンス成分を介して接地させる接地部と、が備えられていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the vacuum processing apparatus according to the present invention includes a ground electrode having a plurality of supply holes for discharging a source gas on one surface and grounded, and a plurality of divided electrodes to which high-frequency power is supplied, respectively. A discharge electrode that is formed in parallel so as to face one surface and holds the substrate on the surface facing the ground electrode, and a ground that is attached to the back side of the split electrode and grounds the split electrode via an inductance component And a section.

本発明によれば、放電電極に基板を保持させ、放電電極（基板）と接地電極との間隔を調整する。放電電極の各分割電極に同軸給電管の内部導体によって調整された高周波電力を供給するとともに接地電極の一面に設けられた複数の供給孔からプラズマの原料となるガスを供給すると、分割電極の放電によって接地された接地電極と基板との間に供給された原料ガスがイオン化し、プラズマが形成される。このイオン化された原料ガスが基板に飛散して付着することによって製膜される。
このとき、放電電極は分割された分割電極で構成されているので、分割電極内で給電方向に高周波電力が流れ、隣り合う電極の方向に流れ難い。このため、プラズマが給電方向に整流されるので、個々の放電電極への高周波電力の供給を調整することによってプラズマの均一化を容易にはかることができる。 According to the present invention, the discharge electrode holds the substrate, and the distance between the discharge electrode (substrate) and the ground electrode is adjusted. When the high frequency power adjusted by the inner conductor of the coaxial feeder tube is supplied to each divided electrode of the discharge electrode and the gas serving as the plasma source is supplied from a plurality of supply holes provided on one surface of the ground electrode, the discharge of the divided electrode is performed. The source gas supplied between the ground electrode grounded by the substrate and the substrate is ionized to form plasma. A film is formed by scattering and adhering the ionized source gas to the substrate.
At this time, since the discharge electrode is composed of divided electrodes, high-frequency power flows in the feeding direction in the divided electrodes and hardly flows in the direction of adjacent electrodes. For this reason, since the plasma is rectified in the power feeding direction, it is possible to easily equalize the plasma by adjusting the supply of high-frequency power to the individual discharge electrodes.

このように、放電電極によってプラズマの整流が行えるので、接地電極側にその機能を持たせる必要がなくなる。このため、接地電極は、例えば、平面構造とすることができるので、供給孔は略均等に分散するように配置することができる。このように略均等に分散配置された供給孔からガスを供給するので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。
また、分割電極は、その裏面側に取り付けられた接地部によってインダクタンス成分を介して高周波では短絡することなく接地されているので、プラズマの正の帯電によって分割電極の表面に発生する負の自己バイアス電圧は接地部を通って放散される。したがって、自己バイアス電圧の帯電が抑制されるので、放電電極に保持された基板に対するイオン衝撃を低減させることができる。
これらにより、製品の性能向上をはかることができる。 Thus, since the plasma can be rectified by the discharge electrode, it is not necessary to provide the function on the ground electrode side. For this reason, since the ground electrode can have a planar structure, for example, the supply holes can be arranged so as to be distributed substantially evenly. Since the gas is supplied from the supply holes that are substantially uniformly distributed in this way, it is possible to suppress the occurrence of local distribution in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.
Further, since the split electrode is grounded without being short-circuited at high frequency via an inductance component by a grounding portion attached to the back side thereof, a negative self-bias generated on the surface of the split electrode due to positive charging of plasma. The voltage is dissipated through the ground. Therefore, since charging of the self-bias voltage is suppressed, ion bombardment on the substrate held by the discharge electrode can be reduced.
As a result, the performance of the product can be improved.

従来の基板と対向する位置に配設していた放電電極の内部にはガス供給用の構成を備えたことで、ガスの均一な吹き出しと限られた領域内でプラズマによる原料ガス分解が必要とされたため、ある程度複雑な構造をしていたが、本発明の該放電電極は、内部にガス供給用構成を持たないので、その構造を簡素化でき、コストを低減することができる。   The discharge electrode, which has been arranged at a position facing the conventional substrate, is provided with a gas supply structure, so that uniform gas blowing and gas source gas decomposition within a limited area are required. Therefore, although the structure is somewhat complicated, the discharge electrode of the present invention does not have a gas supply structure inside, so that the structure can be simplified and the cost can be reduced.

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記接地部は、前記分割電極を支持する構造部材であることを特徴とする。   In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the ground portion is a structural member that supports the divided electrodes.

このように、接地部は、分割電極を支持する構造部材であるので、接地部を接地できる構造体、例えば、製膜室、防着板等に取り付ければ放電電極を強固に保持することができる。例えば、接地部を防着板に取り付ければ、放電電極は防着板の移動機構を用いて移動させられるので、独自に絶縁材料を介して放電電極を移動させる構造とすることが不要となる。これによって、従来放電電極を支持していた、例えば、セラミック棒を省略することができるので、コストを低減することができる。
また、防着板を移動させることによって防着板及び放電電極の位置を設定できるので、作業が簡素化され、作業性を向上させることができる。 Thus, since the grounding part is a structural member that supports the divided electrodes, if the grounding part is attached to a structure that can ground the grounding part, for example, a film forming chamber, a deposition prevention plate, etc., the discharge electrode can be firmly held. . For example, if the grounding part is attached to the deposition preventive plate, the discharge electrode can be moved by using a movement mechanism of the deposition preventive plate, so that it is not necessary to have a structure in which the discharge electrode is independently moved through an insulating material. Accordingly, for example, a ceramic rod that has conventionally supported the discharge electrode can be omitted, so that the cost can be reduced.
In addition, since the positions of the deposition preventing plate and the discharge electrode can be set by moving the deposition preventing plate, the operation is simplified and the workability can be improved.

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記供給孔は、前記基板の周縁部に対応する部分の配置密度が前記基板の中央部に対応する部分の配置密度よりも密にされていることを特徴とする。   Further, in the vacuum processing apparatus according to the present invention, the supply hole is configured such that an arrangement density of a portion corresponding to a peripheral portion of the substrate is made denser than an arrangement density of a portion corresponding to the central portion of the substrate. Features.

基板の中央部に供給された原料ガスは、基板の周縁部に向けて流れ、排出される。言い換えると、基板の中央部で分解された原料ガスが周縁に向かって流れることになる。したがって、基板の周縁部では、この分解された原料ガスが混ざることによって有効な原料ガスのガス濃度が低下することになる。
本発明によると、供給孔は、基板の周縁部に対応する部分の配置密度が基板の中央部に対応する部分の配置密度よりも密にされているので、ガス濃度が低下する周縁部に中央部よりも多くの原料ガスを供給することができる。これにより、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず、製品の性能向上を図ることができる。 The source gas supplied to the central part of the substrate flows toward the peripheral edge of the substrate and is discharged. In other words, the source gas decomposed at the center of the substrate flows toward the periphery. Therefore, the gas concentration of the effective raw material gas is reduced by mixing the decomposed raw material gas at the peripheral portion of the substrate.
According to the present invention, the supply hole has a higher density in the portion corresponding to the peripheral portion of the substrate than in the portion corresponding to the central portion of the substrate. More source gas than the part can be supplied. As a result, a substantially uniform gas concentration distribution can be obtained within the substrate surface, so that the local distribution can be prevented from occurring in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記接地電極と前記基板とによって形成される空間の周囲に、該空間に向かって前記ガスを供給する供給部が備えられていることを特徴とする。   In the vacuum processing apparatus according to the present invention, a supply unit that supplies the gas toward the space is provided around a space formed by the ground electrode and the substrate.

基板の中央部に供給されたガスは、基板の周縁部に向けて流れ、排出される。言い換えると、基板の中央部で分解されたガスが周縁に向かって流れることになる。したがって、基板の周縁部では、この分解されたガスが混ざることによって有効なガスのガス濃度が低下することになる。
本発明によると、接地電極と基板とによって形成される空間の周囲に、該空間に向かってガスを供給する供給部が備えられているので、ガス濃度が低下する周縁部に供給部によってガスを供給することができる。これにより、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず、製品の性能向上を図ることができる。 The gas supplied to the central portion of the substrate flows toward the peripheral edge of the substrate and is discharged. In other words, the gas decomposed at the center of the substrate flows toward the periphery. Therefore, the gas concentration of the effective gas is reduced by mixing the decomposed gas at the peripheral portion of the substrate.
According to the present invention, since the supply unit that supplies gas toward the space is provided around the space formed by the ground electrode and the substrate, the supply unit supplies gas to the peripheral portion where the gas concentration decreases. Can be supplied. As a result, a substantially uniform gas concentration distribution can be obtained within the substrate surface, so that the local distribution can be prevented from occurring in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記接地電極の前記一面には、前記ガスを排気する複数の排気部が備えられていることを特徴とする。   In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the one surface of the ground electrode is provided with a plurality of exhaust parts for exhausting the gas.

このように、接地電極の一面には、ガスを排気する複数の排気部が備えられているので、分解されたガスをその近傍から排気することができる。
したがって、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、膜質分布が均一なシリコン膜を製膜することができ、太陽電池モジュールなどの製品の性能向上を図ることができる。
また、接地電極は高周波給電が不要なため、ガスを排気する複数の排気部を設けることは容易である。 Thus, since one surface of the ground electrode is provided with a plurality of exhaust portions for exhausting the gas, the decomposed gas can be exhausted from the vicinity thereof.
Therefore, since a substantially uniform gas concentration distribution can be obtained in the substrate plane, it is possible to suppress the occurrence of local distribution in the generated plasma. Thereby, a silicon film having a uniform film quality distribution can be formed, and the performance of a product such as a solar cell module can be improved.
In addition, since the ground electrode does not require high-frequency power feeding, it is easy to provide a plurality of exhaust parts for exhausting gas.

本発明の真空処理装置によれば、放電電極は分割された分割電極で構成されているので、個々の高周波電力の供給を調整することによってプラズマの均一化をはかることができる。
また、放電電極によってプラズマの整流が行えるので、接地電極の供給孔は略均等に分散するように配置することができる。これにより、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できるので、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。
さらに、分割電極は、その裏面側に取り付けられた接地部によって接地されているので、放電電極に保持された基板に対するイオン衝撃を低減させることができる。
これらにより、製品の性能向上をはかることができる。
もともとある程度複雑な構造をした放電電極の内部にガス供給用の構成を備えることがないので、放電電極の構造を簡素化でき、コストを低減することができる。 According to the vacuum processing apparatus of the present invention, since the discharge electrode is composed of the divided electrodes, the plasma can be made uniform by adjusting the supply of each high frequency power.
Further, since the plasma can be rectified by the discharge electrode, the supply holes of the ground electrode can be arranged so as to be distributed substantially evenly. Thereby, since local distribution can be suppressed from being generated in the generated plasma, film quality distribution is not generated in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.
Furthermore, since the divided electrodes are grounded by the grounding portion attached to the back side thereof, ion bombardment on the substrate held by the discharge electrodes can be reduced.
As a result, the performance of the product can be improved.
Since the discharge electrode having a somewhat complicated structure is not originally provided with a gas supply structure, the structure of the discharge electrode can be simplified and the cost can be reduced.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態にかかる薄膜製造装置（真空処理装置）１について図１〜図５に基づいて説明する。
図１は、薄膜製造装置１の概略構成を示すブロック図である。図２は、図１のＸ−Ｘ断面図である。図３は、図１のＹ−Ｙ断面図である。図４は、図３のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。図５は、図４のＢ視図である。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
A thin film manufacturing apparatus (vacuum processing apparatus) 1 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a thin film manufacturing apparatus 1. FIG. 2 is a sectional view taken along line XX in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A of FIG. 3 in an enlarged manner. FIG. 5 is a view as seen from B in FIG.

薄膜製造装置１は、真空容器である製膜室２と、放電電極３と、防着板４と、接地電極５と、アースバー（接地部）６と、ループ伝送路７と、高周波給電伝送路１４と、接地線９と、ガス供給管１０と、整合器１３と、高周波電源１２とを具備する。図中に矢印でＸＹＺ方向を示す。なお、本図において、ガス排気に関する構成は省略している。   The thin film manufacturing apparatus 1 includes a film forming chamber 2, which is a vacuum vessel, a discharge electrode 3, a deposition plate 4, a ground electrode 5, a ground bar (grounding portion) 6, a loop transmission path 7, a high-frequency power transmission path. 14, a ground line 9, a gas supply pipe 10, a matching unit 13, and a high-frequency power source 12. XYZ directions are indicated by arrows in the figure. In this figure, the configuration relating to gas exhaust is omitted.

放電電極３は、Ｘ方向に複数、例えば、８個の分割電極３ａ〜３ｈに分割されている。分割電極３ａ〜３ｈはＹ方向に伸びた各棒状の縦電極（図示省略）を略平行に組み合わせて構成されている。
放電電極３の表面側（接地電極５に対向する面側）には、基板８を保持可能な保持手段（図示省略）が備えられている。分割電極３ａ〜３ｈ間には隙間があるため放電電極の表面は均一な板面ではなく、基板８との間の電位分布が局部的に不均一になる場合がある。このときには、基板８より同等もしくは少し大きなサイズの誘電体（ガラス質材やセラミックス材）、もしくは誘電体で表面を被覆した金属板を設けると更に好ましい。
各分割電極３ａ〜３ｈのＹ方向（給電方向）両端部には、製膜室２の壁を貫通する同軸給電管１５の端部が接続されるとともに同軸給電管１５の内部に挿通されている高周波給電伝送路１４ｂが接続されている。高周波給電伝送路１４ｂが接続されている部分は、高周波電力が供給される給電点２１を構成する。高周波電力は１３MHｚから１００MHｚの高高周波までが対象になるが、本発明における分割電極３ａ〜３ｈは、特に３０MHｚ以上の高高周波においても均一なプラズマを形成するのに適している。 The discharge electrode 3 is divided into a plurality of, for example, eight divided electrodes 3a to 3h in the X direction. The divided electrodes 3a to 3h are configured by combining the respective bar-shaped vertical electrodes (not shown) extending in the Y direction substantially in parallel.
A holding means (not shown) capable of holding the substrate 8 is provided on the surface side of the discharge electrode 3 (surface side facing the ground electrode 5). Since there is a gap between the divided electrodes 3a to 3h, the surface of the discharge electrode is not a uniform plate surface, and the potential distribution with the substrate 8 may be locally uneven. In this case, it is more preferable to provide a dielectric (glassy material or ceramic material) having a size equal to or slightly larger than that of the substrate 8 or a metal plate whose surface is covered with a dielectric.
Ends of the coaxial power supply pipe 15 penetrating the wall of the film forming chamber 2 are connected to both ends of the divided electrodes 3a to 3h in the Y direction (power supply direction) and inserted into the coaxial power supply pipe 15. A high-frequency power transmission line 14b is connected. A portion to which the high-frequency power transmission line 14b is connected constitutes a feeding point 21 to which high-frequency power is supplied. The high frequency power is targeted for a high frequency from 13 MHz to 100 MHz, but the divided electrodes 3a to 3h in the present invention are particularly suitable for forming uniform plasma even at a high frequency of 30 MHz or higher.

分割電極３ａ〜３ｈは、内部に温度制御された熱媒体２３が循環されるようにされている。これは温度制御されたヒータを組み込むようにしてもよい。
これにより、分割電極３ａ〜３ｈ自身の温度を制御して、放電電極３の全体が概ね均一な温度を有するようにし、かつ、保持している基板８の温度を均一化する。
熱媒体２３は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が使用でき、中でも１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。 The divided electrodes 3a to 3h are configured such that a heat medium 23 whose temperature is controlled is circulated therein. This may incorporate a temperature controlled heater.
Thereby, the temperature of the divided electrodes 3a to 3h itself is controlled so that the entire discharge electrode 3 has a substantially uniform temperature, and the temperature of the substrate 8 being held is made uniform.
The heat medium 23 is a non-conductive medium, and can use a highly heat conductive gas such as hydrogen or helium, a fluorine-based inert liquid, an inert oil, pure water, or the like, and in particular, a pressure in a range of 150 ° C. to 250 ° C. Therefore, it is preferable to use a fluorine-based inert liquid (for example, trade name: Galden, F05, etc.).

このように、分割電極３ａ〜３ｈでは、従来の放電電極で必要であったガス供給用の構成をその内部に備えることがないので、分割電極３ａ〜３ｈの構造を簡素化でき、製造コストを低減することができる。   As described above, the divided electrodes 3a to 3h do not have the gas supply configuration required in the conventional discharge electrode, so that the structure of the divided electrodes 3a to 3h can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Can be reduced.

防着板４は、一面が開放された箱形をしており、放電電極３をその裏面側から覆うように配置され、製膜室２に接地電極５に対して接離可能なように支持されている。防着板４の接地電極５側端部は、接地電極５と接触して接地され、プラズマの広がる範囲を抑えて、シリコン膜が製膜される範囲を制限する。   The deposition preventing plate 4 has a box shape with one open surface, is disposed so as to cover the discharge electrode 3 from the back side thereof, and is supported in the film forming chamber 2 so as to be able to contact and separate from the ground electrode 5. Has been. The ground electrode 5 side end portion of the deposition preventing plate 4 is grounded in contact with the ground electrode 5, and suppresses the range in which the plasma spreads, thereby limiting the range in which the silicon film is formed.

アースバー６は、各分割電極３ａ〜３ｈの接地電極５と反対側となる裏面側に接続され、各分割電極３ａ〜３ｈの放電を調整し、より均一化するように設けられている。
アースバー６は、接地部材６ａと、インダクタンス成分を含む接続部材６ｂとを備える。接地部材６ａは、分割電極３ａ〜３ｈの裏側の面に略平行に設けられた、厚く細長い板状の導電体である。接地部材６ａの厚さは、例えば、１０〜５０ｍｍとされ、幅は例えば、５０〜１００ｍｍとされる。なお、厚さと幅とが略同等の大きさとなる棒状や角材状とされてもよい。接地部材６ａはその両端が防着板４に接続され、防着板４を介して接地されている。 The earth bar 6 is connected to the back side opposite to the ground electrode 5 of each divided electrode 3a to 3h, and is provided so as to adjust the discharge of each divided electrode 3a to 3h and make it more uniform.
The earth bar 6 includes a grounding member 6a and a connecting member 6b including an inductance component. The grounding member 6a is a thick and slender plate-like conductor provided substantially parallel to the back surface of the divided electrodes 3a to 3h. The thickness of the grounding member 6a is, for example, 10 to 50 mm, and the width is, for example, 50 to 100 mm. In addition, you may be made into the rod-shape and square material shape from which thickness and width become a substantially equivalent magnitude | size. Both ends of the grounding member 6 a are connected to the deposition preventing plate 4 and are grounded via the deposition preventing plate 4.

接続部材６ｂは、各分割電極３ａ〜３ｈと接地部材６ａとの間に並列に略垂直に接続された、略棒状の中実あるいは中空の導電体である。接続部材６ｂは、インダクタンス成分を含むことで、高周波成分に対するインピーダンス低下を抑制し、高周波電圧低下を防止する。すなわち接続部材６ｂは、直流的には導体であるが、高周波にとっては大きな抵抗体と見なすことができる。接続部材６ｂは、例えば、その径が３〜５０ｍｍの丸棒が用いられる。これら複数の接続部材６ｂは、分割電極３ａ〜３ｈに対して略等間隔に配置されているが、本発明はその例に限定されるものではない。接地部材６ａ及び接続部材６ｂは、放電に磁気的な影響を与えず、クリーニングガスに対して耐食性を有する必要があることから、非磁性の金属であることが好ましい。例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６製の棒である。   The connecting member 6b is a substantially rod-shaped solid or hollow conductor connected substantially vertically in parallel between the divided electrodes 3a to 3h and the ground member 6a. The connection member 6b includes an inductance component, thereby suppressing a decrease in impedance with respect to the high frequency component and preventing a decrease in high frequency voltage. That is, the connecting member 6b is a conductor in terms of direct current, but can be regarded as a large resistor for high frequencies. As the connecting member 6b, for example, a round bar having a diameter of 3 to 50 mm is used. The plurality of connection members 6b are arranged at substantially equal intervals with respect to the divided electrodes 3a to 3h, but the present invention is not limited to the example. The grounding member 6a and the connecting member 6b are preferably non-magnetic metals because they do not affect the discharge magnetically and need to have corrosion resistance against the cleaning gas. For example, a rod made of SUS304 or SUS316.

このように、アースバー６は、寸法の大きな、言い換えると強度の高い強固な構造をしているので、構造部材として分割電極３ａ〜３ｈを強固に支持することができる。
アースバー６は、防着板４に取り付けられているので、防着板４を介して製膜室２に強固に支持される。
防着板４は接地電極５に対して接離可能なように支持されているので、防着板４を移動させることによってアースバー６を介して放電電極３は接地電極５に対して接離することができる。すなわち、製膜時は、防着板４、放電電極３及び基板８を、接地電極５へ近づける。それにより、放電電極３に高周波電力を供給すると、基板８と接地電極５との間にプラズマ生成空間が形成される。プラズマ生成空間の厚さ、基板８と接地電極５との距離は、例えば、３ｍｍ〜２０ｍｍとすることができる。 Thus, since the earth bar 6 has a large size, in other words, a strong structure with high strength, the divided electrodes 3a to 3h can be firmly supported as structural members.
Since the earth bar 6 is attached to the deposition preventing plate 4, it is firmly supported by the film forming chamber 2 via the deposition preventing plate 4.
Since the protection plate 4 is supported so as to be able to contact and separate from the ground electrode 5, the discharge electrode 3 contacts and separates from the ground electrode 5 through the ground bar 6 by moving the protection plate 4. be able to. That is, the deposition preventing plate 4, the discharge electrode 3, and the substrate 8 are brought close to the ground electrode 5 during film formation. Thereby, when high frequency power is supplied to the discharge electrode 3, a plasma generation space is formed between the substrate 8 and the ground electrode 5. The thickness of the plasma generation space and the distance between the substrate 8 and the ground electrode 5 can be set to 3 mm to 20 mm, for example.

したがって、放電電極３を接地電極５に対して接離させる構造とすることが不要となるので、従来放電電極を絶縁するように支持していた、例えば、セラミック棒を省略することができることもあいまって、製造コストを低減することができる。
また、防着板４を移動させることによって防着板４及び放電電極３の位置を設定できるので、作業が簡素化し作業性を向上させることができる。 Accordingly, since it is not necessary to make the discharge electrode 3 in contact with or separated from the ground electrode 5, it is possible to omit, for example, a ceramic rod that has been conventionally supported to insulate the discharge electrode. Thus, the manufacturing cost can be reduced.
Moreover, since the position of the deposition preventing plate 4 and the discharge electrode 3 can be set by moving the deposition preventing plate 4, the work can be simplified and the workability can be improved.

接地電極５は、非磁性材料の導電性の材料で中空の箱形に形成されている。この材料としてはセルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。
接地電極５は、接地線９で接地された製膜室２に支持されているので、電気的には接地されており、放電電極３に対向する電極となる。
接地電極５は、製膜室２の壁として利用する、すなわち、製膜室２の壁面と共用することもできる。 The ground electrode 5 is formed of a nonmagnetic magnetic material and is formed in a hollow box shape. As this material, in the case of performing self-cleaning, it is desirable to use nickel alloy, aluminum or aluminum alloy because of fluorine radical resistance.
Since the ground electrode 5 is supported by the film forming chamber 2 grounded by the ground wire 9, the ground electrode 5 is electrically grounded and becomes an electrode facing the discharge electrode 3.
The ground electrode 5 can be used as a wall of the film forming chamber 2, that is, can be shared with the wall surface of the film forming chamber 2.

接地電極５には、図４に示されるように、厚さ方向の略中間位置に厚さ方向に延在するオリフィス２５を形成する複数のオリフィス部材２７が配置されている。複数のオリフィス部材２７によってそれを挟んでガス供給管１０からの原料ガス（ガス）が導入されるガス導入空間２９と基板８側に原料ガスを供給するガス供給空間３１とが形成されている。
接地電極５の基板８に面する基板側面３３は、略平面状とされている。基板側面３３には、多数のガス供給孔（供給孔）３５が設けられている。
ガス供給管１０からガス導入空間２９に導入されたプラズマ生成用の原料ガスは、オリフィス２５を通ってガス供給空間３１に流入し、ガス供給孔３５から基板８に向けて略均一な流量で噴出される。 As shown in FIG. 4, the ground electrode 5 is provided with a plurality of orifice members 27 that form orifices 25 extending in the thickness direction at substantially intermediate positions in the thickness direction. A gas introduction space 29 into which the source gas (gas) from the gas supply pipe 10 is introduced and a gas supply space 31 for supplying the source gas to the substrate 8 side are formed by sandwiching the plurality of orifice members 27.
The substrate side surface 33 facing the substrate 8 of the ground electrode 5 is substantially planar. A large number of gas supply holes (supply holes) 35 are provided on the substrate side surface 33.
The source gas for plasma generation introduced from the gas supply pipe 10 into the gas introduction space 29 flows into the gas supply space 31 through the orifice 25 and is ejected from the gas supply hole 35 toward the substrate 8 at a substantially uniform flow rate. Is done.

各ガス供給孔３５は、図４に示されるように基板側面３３における基板８に略対応する範囲に配置されている。
ガス供給孔３５は、図５に示されるように全範囲に亘り略均等な配置密度となるように正方配置とされている。
ガス供給孔３５は、正方配置に限定されるものではなく、千鳥状配置等適宜な配置とされてよい。 As shown in FIG. 4, each gas supply hole 35 is disposed in a range substantially corresponding to the substrate 8 on the substrate side surface 33.
As shown in FIG. 5, the gas supply holes 35 are squarely arranged so as to have a substantially uniform arrangement density over the entire range.
The gas supply holes 35 are not limited to a square arrangement, but may be an appropriate arrangement such as a staggered arrangement.

オリフィス部材２７は、内部に温度制御された熱媒体３７が循環されるようにされている。これにより、オリフィス部材２７自身の温度を制御して、接地電極５の全体が概ね均一な温度を有するようし、対向する基板８の温度を制御するとともに製膜室２内のヒートバランスを適切に保つ。
熱媒体３７は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、及び純水等が使用でき、中でも１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。 The orifice member 27 is configured such that a temperature-controlled heat medium 37 is circulated therein. As a result, the temperature of the orifice member 27 itself is controlled so that the entire ground electrode 5 has a substantially uniform temperature, the temperature of the substrate 8 facing is controlled, and the heat balance in the film forming chamber 2 is appropriately adjusted. keep.
The heat medium 37 is a non-conductive medium, and can use a highly heat conductive gas such as hydrogen or helium, a fluorine-based inert liquid, an inert oil, pure water, or the like, and in particular, pressure in the range of 150 ° C. to 250 ° C. Therefore, it is preferable to use a fluorine-based inert liquid (for example, trade name: Galden, F05, etc.).

整合器１３は、出力側のインピーダンスを整合（調整）する。そして、高周波電源１２から高周波給電伝送路１４ａを介して高周波電力を供給され、高周波給電伝送路１４ｂを介して分割電極３ａ〜３ｈへ送電する。   The matching unit 13 matches (adjusts) the impedance on the output side. Then, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 12 via the high-frequency power supply transmission line 14a, and is transmitted to the divided electrodes 3a to 3h via the high-frequency power supply transmission line 14b.

ループ伝送路７は、分割電極３ａ〜３ｈで反射された高周波電力のみを高周波電源１２に戻さずに、反射電力を最小化する。
すなわち、当該ループ回路の端部において、反射電力が互いに逆位相となっている当該ループ回路の両端部からそれぞれ反射されてきた反射電力どうしを相殺させて、反射電力を最小化する。
ループ伝送路７は、製膜室２の外において、高周波給電伝送路１４ｂ同士を接続している。この接続位置は、それぞれ高周波給電伝送路１４ｂ上の任意位置でよい。 The loop transmission line 7 minimizes the reflected power without returning only the high-frequency power reflected by the divided electrodes 3 a to 3 h to the high-frequency power source 12.
In other words, the reflected power is minimized by canceling the reflected power reflected from the both ends of the loop circuit where the reflected power is in opposite phase at the end of the loop circuit.
The loop transmission path 7 connects the high-frequency power transmission paths 14 b to each other outside the film forming chamber 2. This connection position may be an arbitrary position on the high-frequency power transmission line 14b.

ループ伝送路７は、高周波電源１２から出力される高周波電力の波長の整数倍の長さ（電気的な長さ）を有する。ただし、ループ伝送路７と接続位置との間に、それぞれインダクタンス成分としてのインダクタ（図示省略）又はキャパシタンス成分としてのコンデンサ（図示省略）を接続していても良い。更に、高周波給電伝送路１４ｂ上の任意位置に、スタブ（図示省略）が並列に接続されていてもよい。スタブには、インダクタ、又はコンデンサ、任意のインピーダンスを形成することができるインダクタとコンデンサと同軸ケーブルとの組み合わせ等が適用される。スタブにおける高周波給電伝送路１４ｂに接続されていない方の端部は接地される。   The loop transmission line 7 has a length (electrical length) that is an integral multiple of the wavelength of the high-frequency power output from the high-frequency power source 12. However, an inductor (not shown) as an inductance component or a capacitor (not shown) as a capacitance component may be connected between the loop transmission line 7 and the connection position. Furthermore, a stub (not shown) may be connected in parallel at an arbitrary position on the high-frequency power transmission line 14b. As the stub, an inductor, a capacitor, a combination of an inductor capable of forming an arbitrary impedance, a capacitor, and a coaxial cable, or the like is applied. The end of the stub that is not connected to the high-frequency power transmission line 14b is grounded.

分割電極３ａ〜３ｈの各々に対して、整合器１３、高周波給電伝送路１４ａ、高周波給電伝送路１４ｂ及びループ伝送路７が設けられている。
ただし、図１では、分割電極３ａに関する整合器１３、高周波給電伝送路１４ａ及び高周波給電伝送路１４ｂについてのみ示している。
なお、分割電極３ａ〜３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１３及び高周波給電伝送路１４ａ、１４ｂとの組みで行うことも可能である。
また各々個別の高周波電源部１２から電力を供給しても良い。
これらの場合、その組の数に対応するように、分割電極３ａ〜３ｈを加減して組み分けるのが好ましい。 A matching unit 13, a high-frequency power transmission line 14a, a high-frequency power transmission line 14b, and a loop transmission line 7 are provided for each of the divided electrodes 3a to 3h.
However, FIG. 1 shows only the matching unit 13, the high-frequency power transmission line 14 a, and the high-frequency power transmission line 14 b related to the divided electrode 3 a.
It is also possible to supply power to the divided electrodes 3a to 3h by a combination of more than eight or less than eight matching units 13 and high-frequency power transmission lines 14a and 14b.
Further, power may be supplied from each individual high frequency power supply unit 12.
In these cases, it is preferable to divide the divided electrodes 3a to 3h according to the number of groups.

以上のように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作について説明する。
薄膜製造装置１の放電電極３に基板８をセットする。基板８は１ｍ２を越える大面積基板であり、たとえば、１．４ｍ×１．１ｍ×板厚３．５ｍｍ〜４．５ｍｍを例示できる。
ついで、放電電極３及び防着板４を接地電極５に向けて移動させる。防着板４の先端が接地電極５に当接したら接地電極５の移動を停止させる。このとき、基板８の表面と放電電極３との間隔は３ｍｍ〜２０ｍｍが例示される。 The film forming operation of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above will be described.
A substrate 8 is set on the discharge electrode 3 of the thin film manufacturing apparatus 1. Substrate 8 is a large-area substrate exceeding 1 m 2, for example, can be exemplified 1.4 m × 1.1 m × thickness 3.5Mm～4.5Mm.
Next, the discharge electrode 3 and the deposition preventing plate 4 are moved toward the ground electrode 5. When the tip of the deposition preventing plate 4 comes into contact with the ground electrode 5, the movement of the ground electrode 5 is stopped. At this time, the distance between the surface of the substrate 8 and the discharge electrode 3 is exemplified by 3 mm to 20 mm.

製膜室２を密封し、図示しない真空排気用ポンプを作動させ、製膜室２を所定の真空度、例えば、１０−６Ｐａにする。
原料ガス配管１０から接地電極５に供給される原料ガスは、接地電極５のガス導入空間２９に導入される。ガス導入空間２９に導入された原料ガスは、オリフィス２５を通ってガス供給空間３１に供給される。この原料ガスは基板側面３３の複数のガス供給孔３５からシャワー状に噴出され、設置電極５と基板８との間に供給される。原料ガスは、例えば、ＳｉＨ４＋Ｈ２である。 The film forming chamber 2 is sealed, and a vacuum exhaust pump (not shown) is operated to bring the film forming chamber 2 to a predetermined degree of vacuum, for example, 10 −6 Pa.
The source gas supplied from the source gas pipe 10 to the ground electrode 5 is introduced into the gas introduction space 29 of the ground electrode 5. The source gas introduced into the gas introduction space 29 is supplied to the gas supply space 31 through the orifice 25. This source gas is ejected in a shower form from a plurality of gas supply holes 35 on the substrate side surface 33 and is supplied between the installation electrode 5 and the substrate 8. The source gas is, for example, SiH 4 + H 2 .

整合器１３の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、出力側に接続された高周波給電伝送路１４ｂを介して分割電極３ａ〜３ｈへ所定の高周波電力を供給する。高周波電力は、例えば６０MHｚを好適に使用することができる。
これにより、放電電極３と接地電極５との間に原料ガスのプラズマが発生し、基板８上にシリコン膜が製膜される。
なお、この製膜時に、分割電極３ａ〜３ｈの内部に熱媒体２３を、オリフィス部材２７の内部に熱媒体３７を流通させ、放電電極３及び接地電極５の温度を制御し、基板８の温度を制御する。 While matching the impedance on the output side of the matching unit 13, predetermined high-frequency power is supplied to the divided electrodes 3a to 3h via the high-frequency power transmission line 14b connected to the output side. For example, 60 MHz can be suitably used as the high frequency power.
Thereby, plasma of the source gas is generated between the discharge electrode 3 and the ground electrode 5, and a silicon film is formed on the substrate 8.
During the film formation, the heat medium 23 is passed through the divided electrodes 3a to 3h, the heat medium 37 is passed through the orifice member 27, the temperatures of the discharge electrode 3 and the ground electrode 5 are controlled, and the temperature of the substrate 8 is controlled. To control.

このとき、放電電極３は分割された分割電極３ａ〜３ｈで構成されているので、分割電極３ａ〜３ｈ内で給電方向に高周波電力が流れ、隣り合う電極の方向に流れ難い。このため、プラズマがＹ方向に整流されるので、個々の高周波電力の供給を調整することによってプラズマの均一化をはかることができる。   At this time, since the discharge electrode 3 is composed of the divided electrodes 3a to 3h, high-frequency power flows in the feeding direction in the divided electrodes 3a to 3h, and hardly flows in the direction of the adjacent electrodes. For this reason, since the plasma is rectified in the Y direction, the plasma can be made uniform by adjusting the supply of individual high-frequency power.

このように、放電電極３によってプラズマの整流が行えるので、接地電極５側にその機能を持たせる必要がなくなる。このため、接地電極５は、本実施形態の基板側面３３のように平面構造とすることができるので、ガス供給孔３５は略均等に分散するように配置することができる。
このように略均等に分散配置されたガス供給孔３５から原料ガスをシャワー状に供給するので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。 Thus, since the plasma can be rectified by the discharge electrode 3, it is not necessary to provide the function on the ground electrode 5 side. For this reason, since the ground electrode 5 can have a planar structure like the substrate side surface 33 of the present embodiment, the gas supply holes 35 can be arranged so as to be distributed substantially evenly.
Thus, since source gas is supplied in the shower form from the gas supply hole 35 distributed substantially uniformly, it can suppress that local distribution generate | occur | produces in the produced | generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.

また、分割電極３ａ〜３ｈは、その裏面側に取り付けられたアースバー６によって接地されているので、プラズマの正の帯電によって分割電極３ａ〜３ｈの表面に発生する負の自己バイアス電圧はアースバー６を通って放散・除去される。
したがって、自己バイアス電圧の帯電が抑制されるので、放電電極３に保持された基板８に対するイオン衝撃を低減させることができる。薄膜シリコン太陽電池においては、イオン衝撃は一般に膜質を悪化させると考えられており、分割電極３ａ〜３ｈと接地電極５の双方が直流的に設置（インダクタンスを介して接地されていること）は、薄膜シリコン太陽電池の製造装置として好都合である。
よって、本装置構成により、製品の性能向上をはかることができる。
これらは、大面積の基板８（例えば、基板サイズが１ｍ角以上のもの）に対して製膜する場合に、特に、有効である。更には放電電極８へ大電力を供給して高速製膜する場合においても、分割電極の電圧分布があっても、インダクタンスを介して帯電粒子（電子）が拡散・除去されることから、電圧分布によらず基板８に対するイオン衝撃を本質的に低減し高品質膜を形成し、製品の性能向上をはかることができるので、有効である。 Further, since the divided electrodes 3a to 3h are grounded by the earth bar 6 attached to the back side thereof, the negative self-bias voltage generated on the surfaces of the divided electrodes 3a to 3h due to the positive charging of the plasma Dissipated and removed through.
Accordingly, since charging of the self-bias voltage is suppressed, ion bombardment on the substrate 8 held by the discharge electrode 3 can be reduced. In thin-film silicon solar cells, ion bombardment is generally considered to deteriorate film quality, and both the divided electrodes 3a to 3h and the ground electrode 5 are installed in a direct current (grounded through an inductance). It is convenient as an apparatus for manufacturing a thin film silicon solar cell.
Therefore, the performance of the product can be improved by this apparatus configuration.
These are particularly effective when a film is formed on a large-area substrate 8 (for example, a substrate having a size of 1 m square or more). Furthermore, even when high power is supplied to the discharge electrode 8 to form a film at a high speed, the charged particles (electrons) are diffused and removed via the inductance even if there is a voltage distribution of the divided electrodes. Regardless of this, the ion bombardment on the substrate 8 can be essentially reduced to form a high-quality film, and the performance of the product can be improved, which is effective.

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る薄膜製造装置１について、図６を用いて説明する。
本実施形態は、ガス供給孔３５の配置が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。 [Second Embodiment]
Next, the thin film manufacturing apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the arrangement of the gas supply holes 35 is different from that in the first embodiment, and therefore this different part will be mainly described here, and the same part as that in the first embodiment described above will not be repeated. To do.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st embodiment.

図６は、本実施形態にかかる薄膜製造装置１の図３と同様部分を示す横断面図である。
本実施形態では、ガス供給孔３５は、図６に示されるように基板８の周縁部に対応する部分の配置密度が基板８の中央部に対応する部分の配置密度よりも密になるように配置されている。
ガス供給孔３５の配置密度は、中央部から周縁部に向けて複数の階段状に変化させてもよいし、順次漸増するように変化させてもよい。
これにより、ガス供給孔３５から供給される原料ガスの供給量は、基板８の周縁部に対する供給量が、基板８の中央部に対するそれよりも多くなる。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the same part as FIG. 3 of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment.
In the present embodiment, the gas supply holes 35 are arranged so that the arrangement density of the portion corresponding to the peripheral portion of the substrate 8 is denser than the arrangement density of the portion corresponding to the central portion of the substrate 8 as shown in FIG. Has been placed.
The arrangement density of the gas supply holes 35 may be changed in a plurality of steps from the central portion toward the peripheral portion, or may be changed so as to gradually increase.
Thereby, the supply amount of the source gas supplied from the gas supply hole 35 is larger than the supply amount with respect to the peripheral portion of the substrate 8 than that with respect to the central portion of the substrate 8.

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様であるので、それについては重複した説明を省略する。
本実施形態では、ガス供給孔３５からの原料ガスの供給状態が変わるので、それについて説明する。
基板８の中央部に供給された原料ガスは、基板８の周縁部に向けて流れ、排出される。言い換えると、基板８の中央部で分解されたガスが周縁に向かって流れることになる。したがって、基板８の周縁部では、ガス供給孔３５から供給される原料ガスに中央部で分解されたガスが混ざるとともに製膜に取り込まれて消費されてゆくので、原料ガスのガス濃度、特にシリコン膜の主原料のＳｉＨ４ガス濃度が低下することになる。 Since the film forming operation of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment, a redundant description thereof will be omitted.
In this embodiment, since the supply state of the source gas from the gas supply hole 35 changes, it will be described.
The source gas supplied to the central part of the substrate 8 flows toward the peripheral edge of the substrate 8 and is discharged. In other words, the gas decomposed at the center of the substrate 8 flows toward the periphery. Therefore, at the peripheral portion of the substrate 8, the gas decomposed at the central portion is mixed with the raw material gas supplied from the gas supply hole 35 and is taken into the film forming and consumed. The SiH 4 gas concentration of the main raw material of the film is lowered.

本実施形態によると、ガス供給孔３５は、基板８の周縁部に対応する部分の配置密度が基板８の中央部に対応する部分の配置密度よりも密にされているので、原料ガスのガス濃度が低下する周縁部に中央部よりも多くの原料ガスを供給することができる。
これにより、中央部で分解されたガスと混ざっても原料ガスの濃度を中央部と略同程度に維持することができる。
したがって、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。 According to the present embodiment, the gas supply holes 35 have a density of the portion corresponding to the peripheral portion of the substrate 8 that is higher than that of the portion corresponding to the central portion of the substrate 8. More source gas can be supplied to the peripheral portion where the concentration is lower than that of the central portion.
Thereby, even if it mixes with the gas decomposed | disassembled in the center part, the density | concentration of source gas can be maintained substantially the same as the center part.
Therefore, since a substantially uniform gas concentration distribution can be obtained in the substrate plane, it is possible to suppress the occurrence of local distribution in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態にかかる薄膜製造装置１について、図７及び図８を用いて説明する。
本実施形態は、ガス供給の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。 [Third embodiment]
Next, the thin film manufacturing apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
Since this embodiment is different in gas supply configuration from that of the first embodiment, this different part will be mainly described here, and the same part as that of the first embodiment described above will not be repeated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st embodiment.

図７は、本実施形態にかかる薄膜製造装置１の図３と同様部分を示す横断面図である。図８は、位置における原料ガスの濃度を示すグラフである。
本実施形態では、製膜時に形成されるプラズマ生成空間（接地電極５と基板８とによって形成される空間）の周囲に、この空間に向かって原料ガスを供給するガス供給部材（供給部）４１が備えられている。
ガス供給部材４１は、プラズマ生成空間の周囲を覆うように矩形状に配置された管材であり、プラズマ生成空間に向いた管壁に間隔を空けて複数のガス供給孔４３が設けられている。ガス供給孔４３は、スリットとされていてもよい。
ガス供給部材４１は、位置が変動しないように接地電極５に取り付けられている。なお、ガス供給部材４１は防着板４に取り付けるようにしてもよい。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the same part as FIG. 3 of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 8 is a graph showing the concentration of the raw material gas at the position.
In the present embodiment, a gas supply member (supply unit) 41 that supplies a source gas toward the space around a plasma generation space (a space formed by the ground electrode 5 and the substrate 8) formed during film formation. Is provided.
The gas supply member 41 is a tube material arranged in a rectangular shape so as to cover the periphery of the plasma generation space, and a plurality of gas supply holes 43 are provided at intervals on the tube wall facing the plasma generation space. The gas supply hole 43 may be a slit.
The gas supply member 41 is attached to the ground electrode 5 so that the position does not fluctuate. The gas supply member 41 may be attached to the deposition preventing plate 4.

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様であるので、それについては重複した説明を省略する。
本実施形態では、原料ガスの供給状態が変わるので、それについて説明する。
ガス供給孔３５から基板８の中央部に供給された原料ガスは、基板８の周縁部に向けて流れ、排出される。言い換えると、基板８の中央部で分解されたガスが周縁に向かって流れることになる。したがって、基板８の周縁部では、ガス供給孔３５から供給される原料ガスに中央部で分解されたガスが混ざるとともに製膜に取り込まれて消費されてゆくので、原料ガスのガス濃度、特にシリコン膜主成分のＳｉＨ４ガス濃度が低下することになる。したがって、原料ガスのガス濃度は、図８の濃度変化線４５に示されるように、中央部でガス濃度が高く、周囲に行くに連れてガス濃度が低下する。 Since the film forming operation of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment, a redundant description thereof will be omitted.
In the present embodiment, the supply state of the source gas changes, which will be described.
The source gas supplied from the gas supply hole 35 to the central portion of the substrate 8 flows toward the peripheral portion of the substrate 8 and is discharged. In other words, the gas decomposed at the center of the substrate 8 flows toward the periphery. Therefore, at the peripheral portion of the substrate 8, the gas decomposed at the central portion is mixed with the raw material gas supplied from the gas supply hole 35 and is taken into the film forming and consumed. The SiH 4 gas concentration of the film main component is lowered. Therefore, the gas concentration of the raw material gas is high at the center as shown by the concentration change line 45 in FIG. 8, and decreases as it goes to the periphery.

本実施形態によると、ガス供給部材４１が、基板８の周縁部のプラズマ生成空間に向けて原料ガスを供給している。
このガス供給部材４１により供給される原料ガスのガス濃度は、たとえば、シリコン膜主成分のＳｉＨ４ガス濃度で説明すると、図８の濃度変化線４７に示されるように、周縁部でシリコン膜主成分のＳｉＨ４ガス濃度が高く、中央部に行くに連れてシリコン膜主成分のＳｉＨ４ガス濃度が低下する。言い換えると、原料ガスのガス濃度が低下する周縁部に中央部よりも多くの原料ガスを供給することができる。
ガス供給孔３５から供給される原料ガスと、ガス供給部材４１から供給される原料ガスとを合わせると、原料ガスのガス濃度は、図８の濃度変化線４９に示されるように、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られる。 According to this embodiment, the gas supply member 41 supplies the source gas toward the plasma generation space at the peripheral edge of the substrate 8.
The gas concentration of the source gas supplied by the gas supply member 41 is, for example, the SiH 4 gas concentration of the silicon film main component. As shown by the concentration change line 47 in FIG. high SiH 4 gas concentration of the components, the SiH 4 gas concentration of the silicon film composed mainly taken to go to the central portion decreases. In other words, more source gas can be supplied to the peripheral edge where the gas concentration of the source gas decreases than at the center.
When the source gas supplied from the gas supply hole 35 and the source gas supplied from the gas supply member 41 are combined, the gas concentration of the source gas is within the plane of the substrate as indicated by a concentration change line 49 in FIG. A substantially uniform gas concentration distribution can be obtained.

このように、原料ガスは基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。
なお、製膜されたシリコン膜の膜物性（シリコン膜厚等）をみて、ガス供給部材４１から供給する原料ガスの供給量を調整するのが好ましい。 Thus, since the source gas has a substantially uniform gas concentration distribution in the substrate surface, it is possible to suppress the local distribution from being generated in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.
Note that it is preferable to adjust the supply amount of the source gas supplied from the gas supply member 41 in view of the film physical properties (silicon film thickness, etc.) of the formed silicon film.

〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態に係る薄膜製造装置１について、図９及び図１０を用いて説明する。
本実施形態は、接地電極５の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。 [Fourth embodiment]
Next, a thin film manufacturing apparatus 1 according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, since the configuration of the ground electrode 5 is different from that of the first embodiment, this different part will be mainly described here, and the same part as that of the first embodiment described above will not be repeated. . In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st embodiment.

図９は、本実施形態にかかる薄膜製造装置１の図４と同様部分を示す拡大断面図である。図１０は、図９のＣ視図である。
本実施形態では、接地電極５に複数の排気スリット５１が設けられている。排気スリット５１は、オリフィス２５の位置に、Ｚ方向（厚さ方向）に貫通し、Ｙ方向に延在するように形成されている。
排気スリット５１とオリフィス２５とは、交互に、すなわち、隣り合う排気スリット５１の間にオリフィス２５が１列存在するように配置されている。
排気スリット５１は、隣り合う排気スリット５１の間にオリフィス２５が複数列存在するように配置されていてもよい。また、Ｚ方向（厚さ方向）に貫通した孔がＹ方向とＸ方向へ適当なピッチで形成されていてもよい。 FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the same portion as FIG. 4 of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment. FIG. 10 is a C view of FIG.
In the present embodiment, the ground electrode 5 is provided with a plurality of exhaust slits 51. The exhaust slit 51 is formed at the position of the orifice 25 so as to penetrate in the Z direction (thickness direction) and extend in the Y direction.
The exhaust slits 51 and the orifices 25 are arranged alternately, that is, so that one row of the orifices 25 exists between the adjacent exhaust slits 51.
The exhaust slits 51 may be arranged such that a plurality of orifices 25 exist between adjacent exhaust slits 51. Further, holes penetrating in the Z direction (thickness direction) may be formed at appropriate pitches in the Y direction and the X direction.

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様であるので、それについては重複した説明を省略する。
排気スリット５１の一端は、基板側面３３でプラズマ生成空間に開口し、他端は、接地電極５の他方の面（裏面）に開口しているので、圧力差によってプラズマ生成空間のガスは排気スリット５１を通って接地電極５の裏面側に排気される。
このように、排気スリット５１がプラズマ生成空間に存在する、例えば、分解されたガス等をその近傍から排気することができるので、基板８面内の領域で原料ガスの濃度に影響することを抑制できる。
したがって、基板面内で略均一なガス濃度分布が得られるので、生成されるプラズマに局所分布が発生するのを抑制できる。これにより、製膜されたシリコン膜に膜質分布が生じず製品の性能向上を図ることができる。 Since the film forming operation of the thin film manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment configured as described above is the same as that of the first embodiment, a redundant description thereof will be omitted.
Since one end of the exhaust slit 51 opens into the plasma generation space at the substrate side surface 33 and the other end opens into the other surface (back surface) of the ground electrode 5, the gas in the plasma generation space is exhausted by the pressure difference. 51 is exhausted to the back side of the ground electrode 5.
Thus, since the exhaust slit 51 exists in the plasma generation space, for example, decomposed gas or the like can be exhausted from the vicinity thereof, the influence on the concentration of the source gas in the region within the surface of the substrate 8 is suppressed. it can.
Therefore, since a substantially uniform gas concentration distribution can be obtained in the substrate plane, it is possible to suppress the occurrence of local distribution in the generated plasma. Thereby, film quality distribution does not occur in the formed silicon film, and the performance of the product can be improved.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
また、原料ガスは、ＳｉＨ４＋Ｈ２に限定されることは無く、シリコン系薄膜全般を含めた各種薄膜を形成する原料ガスに有効である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
The source gas is not limited to SiH 4 + H 2 and is effective as a source gas for forming various thin films including silicon thin films in general.

本発明の第一実施形態にかかる薄膜製造装置の概略構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows schematic structure of the thin film manufacturing apparatus concerning 1st embodiment of this invention. 図１のＸ−Ｘ断面図である。It is XX sectional drawing of FIG. 図１のＹ−Ｙ断面図である。It is YY sectional drawing of FIG. 図３のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which expands and shows the A section of FIG. 図４のＢ視図である。FIG. 5 is a B view of FIG. 4. 本発明の第二実施形態にかかる薄膜製造装置の図３と同様部分を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the same part as FIG. 3 of the thin film manufacturing apparatus concerning 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかる薄膜製造装置の図３と同様部分を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the same part as FIG. 3 of the thin film manufacturing apparatus concerning 3rd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態にかかる製膜製造装置の位置における原料ガスの濃度を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration of the raw material gas in the position of the film forming manufacturing apparatus concerning 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態にかかる薄膜製造装置の図４と同様部分を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view which shows the same part as FIG. 4 of the thin film manufacturing apparatus concerning 4th embodiment of this invention. 図９のＣ視図である。FIG. 10 is a C view of FIG. 9.

符号の説明Explanation of symbols

１ 薄膜製造装置
３ 放電電極
３ａ〜３ｈ 分割電極
５ 接地電極
６ アースバー
８ 基板
３３ 基板側面
３５ ガス供給孔
４１ ガス供給部材
５１ 排気スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin film manufacturing apparatus 3 Discharge electrode 3a-3h Divided electrode 5 Ground electrode 6 Ground bar 8 Substrate 33 Substrate side surface 35 Gas supply hole 41 Gas supply member 51 Exhaust slit

Claims (5)

一面に原料ガスを放出する複数の供給孔を有するとともに接地されている接地電極と、
それぞれ高周波電力が供給される複数の分割電極が前記接地電極の前記一面に対向するように並列されて形成され、前記接地電極に対向する表面に基板を保持する放電電極と、
前記分割電極の裏面側に取り付けられ、前記分割電極をインダクタンス成分を介して接地させる接地部と、
が備えられていることを特徴とする真空処理装置。 A ground electrode having a plurality of supply holes for discharging the raw material gas on one side and being grounded;
A plurality of divided electrodes to which high-frequency power is supplied are formed in parallel so as to face the one surface of the ground electrode, and a discharge electrode that holds a substrate on the surface facing the ground electrode;
A grounding part attached to the back side of the split electrode, and grounding the split electrode via an inductance component;
The vacuum processing apparatus characterized by the above-mentioned. 前記接地部は、前記分割電極を支持する構造部材であることを特徴とする請求項１に記載された真空処理装置。   The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the grounding part is a structural member that supports the divided electrodes. 前記供給孔は、前記基板の周縁部に対応する部分の配置密度が前記基板の中央部に対応する部分の配置密度よりも密にされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された真空処理装置。   3. The supply hole according to claim 1, wherein an arrangement density of a portion corresponding to a peripheral portion of the substrate is made denser than an arrangement density of a portion corresponding to a central portion of the substrate. The vacuum processing apparatus described. 前記接地電極と前記基板とによって形成される空間の周囲に、該空間に向かって前記ガスを供給する供給部が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された真空処理装置。   The supply part which supplies the said gas toward this space is provided in the circumference | surroundings of the space formed by the said ground electrode and the said board | substrate, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The vacuum processing apparatus described in 1. 前記接地電極の前記一面には、前記ガスを排気する複数の排気部が備えられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された真空処理装置。
5. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of exhaust portions for exhausting the gas are provided on the one surface of the ground electrode. 6.
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