JP4083030B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマによる化学反応を利用して、被処理物である各種基板上への薄膜形成、基板の加工、基板の表面処理等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマによる化学反応を利用して、各種基板上への薄膜形成、基板の加工、基板の表面処理等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置として、回転軸を中心として回転することにより、電極表面が基板表面の近傍を通過する電極（以下、回転電極と称する）を使用する構成が開発されている。 回転電極を使用したプラズマ処理装置の一例を図１５に示す。
【０００３】
このプラズマ処理装置は、密閉された反応容器（チャンバ）１０内の下部に、プラズマ処理が行われる基板１２が載置される基板搬送台１１が設置されており、この基板搬送台１１上に、被処理物である基板１２が載置されている。基板搬送台１１および基板１２はアース（接地電位）に接続されている。そして、基板１２の表面（上面）と僅かな間隙を開けて対向するように、円柱状の回転電極１３が、水平な状態で配置されている。
【０００４】
回転電極１３の軸心部には、回転軸１４が回転電極１３と一体的に設けられており、回転軸１４の両端部が、図示しない支柱によって、回転可能にそれぞれ支持されている。そして、回転電極１３の回転によって、回転電極１３が回転軸１４を中心として回転し、回転電極１３の表面の電極部分（電極表面）が、基板搬送台１１上に設けられた基板１２の表面の近傍を、順次、通過するようになっている。
【０００５】
回転軸１４の一方の端部は、反応容器１０の外側面に設けられた高周波電極端子１５に電気的に接続されており、この高周波電極端子１５に、図示しない高周波電源が接続されている。
【０００６】
このような構成のプラズマ処理装置では、基板搬送台１１上に、プラズマ処理が行われる基板１２を載置した状態で、反応容器１０の内部を排気して、図示しない反応ガス供給源から反応ガス（例えば稀釈ガスＨｅおよび原料ガスＳｉＨ_４＋Ｈ_２）を反応容器１０内に導入し、所望の圧力（例えば大気圧）に維持し、回転電極１３を回転させながら回転電極１３に高周波電力または直流電力を印加することによって、回転電極１３と基板１２との間隙にプラズマを発生させる。このとき、反応ガスは、回転電極１３の回転によって、回転電極１３と基板１２との間に巻き込まれてプラズマ発生領域１６に導かれ、プラズマ発生領域１６に導かれた反応ガスが分解して、例えば、基板１２上に薄膜１７（例えばアモルファスシリコン）が成膜される。
この場合、基板１２を基板搬送台１１と共に所定方向、例えば回転電極１３の回転軸１４と直交する水平方向に走査することによって、基板１２の表面全体に薄膜１７を成膜することができる。
【０００７】
このような回転電極１３を用いたプラズマ処理装置では、回転電極１３が回転することによって、容器１０内に導入された反応ガスが回転電極１３に追従して移動して、プラズマ発生領域１６に常に供給される。従って、回転電極１３の回転を制御することによって、プラズマ発生領域１６に供給される反応ガスの流れを制御することができ、成膜速度および膜の均一性を向上させることができる。
【０００８】
また、回転電極１３の表面と基板１２の表面とを近接させて両者の間隙を狭くしても、その間隙内のプラズマ発生領域１６内に反応ガスを効率良く供給することができるために、回転電極１３の電極表面と基板１２との間隙を、プラズマが確実に発生されるような距離とすることができ、比較的高い圧力条件下においても、反応ガスの利用効率を向上させることができて、高速で成膜することができる。
【０００９】
さらに、回転電極１３を回転させることによって、回転電極１３の表面を十分に冷却させることができるため、回転電極１３に大電力を投入しても、回転電極１３が過剰に加熱されるおそれがなく、その結果、回転電極１３に大電力を投入することによって高速にて成膜を行うことができる。
【００１０】
しかしながら、このようなプラズマ処理装置では、反応容器（チャンバ）１０内を高圧力に維持して、基板１２の表面に対して高速にて成膜を行う場合には、プラズマ発生領域１６内で反応ガスの分解が急激に起こるため、成膜に寄与しなかった原料ガス原子が相互に結合してパーティクル（微粒子）が形成される。このパーティクルが基板１２上に降り積もることによって、または薄膜１７中に混入することによって、基板１２上に形成される薄膜１７の膜質が劣化すると共に、パーティクルが反応容器１０内に飛散することによって反応容器１０内が汚染されるという問題が生じる。
【００１１】
このような問題に対して、回転電極近傍に存在する反応ガスを吸引して、反応ガス内の微粒子を除去することにより、基板上に形成される薄膜の品質の劣化および薄膜表面の汚染を防止することを目的として、回転電極の回転方向下流側に、微粒子を吸引除去するためのダクト（吸引口）を設置したプラズマ処理装置が開発されている（例えば、特開平９−１０４９８５号公報（特許文献１）および特開２００１−２６８７６号公報（特許文献２）参照）。
【００１２】
図１６および図１７は、それぞれ、特許文献２に開示されているプラズマ処理装置の要部構成を示す斜視図および断面図である。
【００１３】
このプラズマ処理装置は、回転電極１３の回転方向下流側に、回転電極１３の周囲の微粒子を吸引して除去するためのダクト２０が設けられている。
【００１４】
ダクト２０は、回転電極１３の回転方向下流側において、基板搬送台１２の上方領域を覆うように配置されており、回転電極１３の両側にそれぞれ垂直状態で設けられた側壁２３と、各側壁２３間にわたって架設状態で設けられた上壁２１とを有している。上壁２１は、回転電極１３の側方に水平状態で配置された水平壁部２１ａと、この水平壁部２１ａに対して回転電極１３の遠方側に連続して設けられた傾斜壁部２１ｂとを有しており、傾斜壁部２１ｂは、回転電極１３から離れるにつれて、基板搬送台１２に接近するように傾斜している。
【００１５】
ダクト２０の各側壁２３の下端は、基板搬送台１１の上面との間に微小隙間ｃを形成して対向しており、上壁２１の傾斜壁部２１ｂにおける回転電極１３の遠方側の端部と、両側壁２３と、基板搬送台１１の上面とによって、排気口２５が形成されている。この排気口２５には、図示しない排気ポンプが接続されており、ダクト２０の内部が排気されることによって、回転電極１３の周囲の微粒子が、ダクト２０内に吸引される。
【００１６】
上壁２１の水平壁部２１ａには、回転電極１３に近接した側縁部に、回転電極１３が嵌合する切り欠き部２１ｃが設けられており、この切り欠き部２１ｃ内に、回転電極１３が嵌合している。切り欠き部２１ｃは、回転電極１３の表面とは、回転電極１３の半径方向に沿った水平方向に隙間ａが形成されるように、また、回転電極１３の両側の各端面とは回転電極１３の軸方向に沿った隙間ｂが形成されるように、水平壁部２１ａの側縁部に形成されている。そして、上壁２１の水平壁部２１ａと、両側の側壁２３とによって囲まれた開口部が、反応ガス等の吸引口になっており、この吸引口内に、回転電極１３の下部における回転方向下流側に位置する電極表面が嵌合している。
【００１７】
図１７は、ダクト２０における回転電極１３に近接した端部の断面図である。ダクト２０における回転電極１３が嵌合した吸引口は、回転電極１３の回転方向下流側における回転電極１３の表面を、回転電極１３の表面と基板１１との最狭隙間部δの近傍位置から、４５度以上、１３５度以下の角度αにわたって覆うように、すなわち、最狭隙間部δからダクト２０の吸引口の上端を形成する上壁２１の水平壁部２１ａに対向する回転電極１３の表面部分までの角度αが、４５度以上、１３５度以下に設定されている。
【００１８】
また、ダクト２０の吸引口には、水平壁部２１ａの切り欠き２１ｃに嵌合された回転電極１３の表面と水平壁部２１ａの端面との回転電極１３の半径方向に沿った水平方向に形成された隙間ａが、その隙間ａにおけるガス流路抵抗が、ダクト２０の吸引口下端部から吸引されるガスの流れ抵抗とほぼ等しくなるように、隙間ａの寸法および水平壁部２１ａの厚さが設定されている。
【００１９】
また、回転電極１３の各端面と、ダクト２０の両側の各側壁２３との回転電極１３の軸方向に沿った隙間ｂは、その隙間ｂにおけるガス流路抵抗が、吸引口上部の隙間ａにおけるガス流路抵抗およびダクト２０における吸引口の下端部から吸引されるガスの流れ抵抗よりも大きくなるように、吸引口の上部の隙間ａよりも小さく設定されている。
【００２０】
また、ダクト３０における各側壁２３の下端面と基板搬送台１１の上面との隙間ｃは、その隙間ｃにおけるガス流路抵抗が、ダクト２０の吸引口の上部隙間ａにおけるガス流路抵抗およびダクト２０の吸引口下端部より吸引されるガスの流れ抵抗よりも大きくなるように、吸引口の上部の隙間ａよりも小さくされている。
【００２１】
ここで、「ダクト吸引口下端部から吸引されるガスの流れ抵抗」とは、図１７に示す基板１２の上面と回転電極１３表面との最狭隙間部δにおける回転電極１３の回転方向のガス流路の抵抗と、最狭隙間部δと回転電極１３の外周面と各側壁２３の端面とで囲まれる隙間ｄにより構成される回転電極１３の軸方向に沿った方向のガス吸引流路の抵抗とを合成した流れ抵抗を意味する。
【００２２】
回転電極１３の各端面と各側壁２３とによって形成される上部両側の各隙間ｂ、および、各側壁２３の下端面と基板搬送台１１の上面とによって形成される吸引口の下端部の隙間ｃにおけるガス流路の抵抗を、ダクト２０の吸引口の上端部の水平壁部２１ａと回転電極１３の表面との隙間ａとダクト２０の吸引口の下端部から吸引されるガスの流れ抵抗と比較して十分大きくすることにより、パーティクル除去に寄与しないガスの吸引を抑制し、同時に、上端部の隙間ａからのガス吸引を効果的に行うことができる。
【００２３】
さらに、図１８に示すように、水平壁部２１ａと回転電極１３の表面との隙間ａを通じて、ダクト２０の内部に比較的清浄なガスが吸引されるが、このガスの流れは、回転電極１３の回転方向沿って移動するガス流とは逆方向の流れであるため、回転電極１３の電極表面近傍のパーティクルを含むガスを掻き取るために、回転電極１３の電極表面近傍のパーティクルを効果的にダクト２０内に導くことができる。
【００２４】
【特許文献１】
特開平９−１０４９８５号公報
【００２５】
【特許文献２】
特開２００１−２６８７６号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなプラズマ処理装置には、以下の問題がある。
【００２７】
ダクト２０の上端の水平壁２１端部と回転電極１３の外周面の隙間ａを小さくし、電極表面近傍のパーティクルを含むガスの多くを掻き取って効果的にダクト２０内に導くためには、吸引口上端部の隙間ａの寸法を非常に小さく設定する必要があり、この場合には、高精度の部品が多数必要となるために、装置コストが高くなる。
【００２８】
吸引口の両側の隙間ｂおよび吸引口の下端部の隙間ｃからではなく、吸引口の上端部の隙間ａから効果的にガスを吸引するためには、吸引口の両側の隙間ｂ、および吸引口の下端部の隙間ｃの寸法をさらに小さく設定する必要があり、この場合には、さらに高精度の部品が必要となって、装置コストが高くなる。
【００２９】
さらに、ダクト２０全体のガス吸引量のうち、吸引口上端部の隙間ａからダクト２０へ流入されるガスによって、回転電極１３の表面近傍のパーティクルを含むガスの多くを掻き取るためには、隙間ａにおいて多量のガスの流入量が必要になり、ダクト２０の内部全体を吸引するために、非常に大きな吸引量が必要となり、これによっても、装置コストが高くなる。
【００３０】
また、吸引口の上端部の隙間ａで掻き取られた電極表面近傍のパーティクルは、ダクト２０内に全て吸引されるわけではなく、その一部は、回転電極１３の回転に伴って再度回転方向上流側にまで搬送されて、回転電極１３の周辺に飛散するおそれがあり、これによって、反応容器１０の内部の雰囲気が汚染されるおそれがある。
【００３１】
さらに、最狭隙間部δの近傍位置における回転電極１３の流れ方向上流側では、回転電極１３の半径によって、急激に基板１２と回転電極１３表面との距離が小さくなっているため、回転電極１３の回転に伴って乱流が発生しており、この乱流によって、回転電極１３表面に付着したパーティクルが引き剥がされ、引き剥がされたパーティクルが基板１２上に降り積もることによって基板１２の表面がさらに汚染されるおそれがある。
【００３２】
本発明は、このような従来の問題を解決するものであり、その目的は、装置コストを高くすることなく、回転電極に付着した微粒子、反応生成物等を効果的に除去することができて、反応容器内の雰囲気および被処理基板表面の汚染を抑制することができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズルが設けられており、且つ前記ノズルのガス噴き出し口が、前記プラズマ発生領域に対して前記回転電極の回転方向下流側に配置されていることを特徴とする。
【００３４】
前記回転電極近傍に反応生成物を吸引するダクトが設けられており、且つ前記ノズルのガス噴き出し口と前記ダクトの吸引口とが近接して配置されている。
【００３５】
前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向下流側に配置されている。
【００３６】
前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向上流側に配置されている。
【００３７】
また、本発明のプラズマ処理装置は、外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズル、及び前記回転電極近傍に反応生成物を吸引するダクトが設けられており、且つ前記ノズルのガス噴き出し口と前記ダクトの吸引口とが近接して配置されていることを特徴とする。
【００３８】
前記ノズルのガス噴き出し口、及び前記ダクトの吸引口が、前記プラズマ発生領域に対して前記回転電極の回転方向上流側に配置されている。
【００３９】
前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向下流側に配置されている。
【００４０】
前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向上流側に配置されている。
【００４１】
前記ノズルのガス噴き出し口から噴き出されるガスの流量が、５００Ｌ／ｍｉｎ以上１２６０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定されている。
【００４２】
また、本発明のプラズマ処理装置は、外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズルが設けられており、且つ前記ノズルのガス噴き出し口近傍に、荷電粒子発生装置が設けられている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
【００４５】
＜実施形態１＞
図１は、本発明のプラズマ処理装置の実施形態の要部構成を示す斜視図である。本発明のプラズマ処理装置は、基板搬送台が設置され、その基板搬送台上に被処理物である基板２が載置されるようになっている。基板搬送台の上方には、基板２と僅かな間隙を開けて対向するように、回転電極１が配置されている。
【００４６】
図２は、図１に示す回転電極１の回転軸に垂直な平面における横断面図である。図１および図２に示すように、回転電極１は円柱状に形成されており、その外周面が全周にわたって電極表面になっている。回転電極１の軸心部には、回転軸１ａが挿通しており、その回転軸１ａと回転電極１と一体に構成されている。回転軸１ａの各端部は、図示しない支柱によって、それぞれ回転可能に支持されており、回転軸１ａが、図示しない駆動装置によって回転駆動されると、回転軸１ａと一体となった回転電極１が、回転軸１ａを中心として回転する。回転電極１の回転によって、基板２と対向する回転電極１の電極表面が、その下方に配置された基板２表面の近傍を、順次、通過する。
【００４７】
回転軸１ａの一方の端部は、電源Ｄと電気的に接続されており、電源Ｄから高周波電力または直流電力が回転軸１ａに供給されるようになっている。基板２の表面と回転電極１の電極表面とが対向している領域は、プラズマが発生するプラズマ発生領域Ｐになっている。基板搬送台に載置された基板２は、回転電極１の下方を、回転方向に沿って水平状態で、基板搬送台とともにスライドするようになっている。
【００４８】
回転電極１の回転方向下流側である回転電極１の側方には、回転電極１の表面にガスを噴き付けるノズル４が、回転電極１とは直交する方向に沿って設けられている。また、このノズル４の下方には、回転電極１の周囲の微粒子を吸引するための吸引手段を構成するダクト３が、ノズル４と同方向に沿った状態で設けられている。
【００４９】
回転電極１の下部に対向するように設けられたダクト３は、基板２に近接した状態で基板２と一定の間隔をあけて水平状態に配置された下面３ｃと、この下面３ｃの上方において、回転電極１に接近するにつれて下面３ａに接近するように傾斜した上面３ｄと、下面３ｃおよび上面３ｄの両側の側縁部同士を相互に連結する両側の各側面３ｅとによって、回転電極１の軸方向に沿った断面が扁平な長方形状であって、回転電極１から離れるにつれて断面積が順次大きくなった管状に形成されており、管軸方向の両側の端部がそれぞれ開口した開口部になっている。
【００５０】
ダクト３における回転電極１に近接した開口部は、回転電極１の周囲のガスを吸引する吸引口３ａになっており、回転電極１の遠方側に位置する端部の開口部は、吸引口３ａから吸引されたガスを排気する排気口３ｂになっている。そして、この排気口３ｂに、減圧ポンプ等の吸引装置Ｈが連結されており、吸引装置Ｈおよびダクト３によって、吸引手段が構成されている。ダクト３の吸引口３ａは、回転電極１の下方のプラズマ発生領域Ｐに対して、回転電極１の回転方向下流側において、回転電極１の下部表面と、軸方向のほぼ全体にわたって対向した状態になっている。基板２は、ダクト３の下面の下方域を通過するようになっている。
【００５１】
ダクト３の上方に設けられたノズル４は、それぞれがほぼ水平な状態であって相互に平行に配置された上面および下面と、両側の各側面とによって、断面が扁平な直方形状の管状に形成されており、管軸方向の両側の端部がそれぞれ開口した開口部になっている。そして、回転電極１に近接した開口部が、ガス噴き出し口４ａになっており、反対側の開口部が、ガス流入口４ｂになっている。
【００５２】
ガス流入口４ｂには、ガス供給装置Ｓが接続されており、ガス供給装置Ｓから、回転電極１の表面に噴き付けられるガスがノズル４の流入口４ｂに供給される。ガス供給装置Ｓからノズルの流入口４ｂに供給されるガスは、ガス噴き出し口４ａから回転電極１の表面に噴き付けられる。ノズル４のガス噴き出し口４ａは、下方に配置されたダクト３の吸引口３ａに近接した状態になっている。
【００５３】
このような構成のプラズマ処理装置では、次のようにして基板２のプラズマ処理が行われる。まず、反応容器内の基板搬送台上に基板２を載置した状態で、図示しない反応ガス供給源から反応ガスを回転電極１の近傍に導入し、さらには、回転電極１に、電源Ｄから高周波電力または直流電力を印加した状態で回転電極１を回転させる。これにより、導入された反応ガスが、回転電極１の回転によって、回転電極１と基板１との間のプラズマ発生領域Ｐに導かれるとともに、回転電極１と基板２との間隙であるプラズマ発生領域Ｐにプラズマが発生し、プラズマ発生領域Ｐに導かれた反応ガスが分解する。これにより、基板搬送台上の基板２に所望のプラズマ処理が実施され、基板２上への薄膜の形成、基板２の加工、基板２の表面処理などが選択的に施される。
【００５４】
この場合には、基板２を基板搬送台と共に回転電極１の回転軸と直交する方向に走査することによって、基板２の表面全体をプラズマ処理することができる。
【００５５】
このような基板２のプラズマ処理時には、回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクト３の内部が、吸引装置Ｈによって吸引されることにより、プラズマ発生領域Ｐで発生して気相に浮遊している微粒子、反応生成物等のパーティクルが、ノズル３の回転電極１に近接した吸引口３ａから吸引されて、回転電極１及び基板２の近傍より除去される。
【００５６】
しかも、この場合には、ノズル４に対して回転電極１の回転方向下流側に配置されたノズル４のガス噴き出し口４ａからは、ガス供給装置Ｓから供給されるガスが、回転電極１の表面に噴き付けられるために、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等が、回転電極１の表面から強制的に引き剥がされる。そして、回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等も、プラズマ発生領域Ｐの微粒子、反応生成物等とともに、ダクト３の吸引口３ａから吸引装置Ｈによってダクト３内に吸引されて、回転電極１及び基板２の近傍から除去される。
【００５７】
この場合、ノズル４のガス噴き出し口４ａとダクト３の吸引口３ａとが、相互に近接した状態になっているために、ノズル４のガス噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けられたガスによって、回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、ダクト３の吸引口３ａから効率よく吸引される。また、ノズル４のガス噴き出し口４ａとダクト３の吸引口３ａとが、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側において、相互に近接して配置されていることによって、回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、プラズマ発生領域Ｐの気相中の微粒子、反応生成物等とともに、効率よく除去することができる。
【００５８】
このように、吸引装置Ｈに連結されたダクト３のみでは吸引除去しきれない回転電極１表面に付着した微粒子、反応生成物等が、ノズル４の噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けられるガスによって、回転電極１表面から強制的に引き剥がされ、しかも、回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、ノズル４の噴き出し口４ａに近接したダクト３の吸引口３ａによって、直ちに吸引されて除去されるために、回転電極１表面に付着した微粒子、反応生成物等が、ダクト３の吸引口３ａの近傍以外において回転電極１から剥離して飛散するおそれがなく、雰囲気および基板２の表面が、微粒子、反応生成物等によって汚染することを防止することができる。
【００５９】
図３は、回転電極１、吸引ダクト３およびノズル４の他の配置例を示す断面図である。この例では、ノズル４が、被処理物である基板２表面に平行な水平方向に対して所定の角度θだけ傾いて配置されている。ノズル４は、回転電極１から離れるにつれて、順次、基板２から離れるように傾斜した状態になっており、ノズル４のガス噴き出し口４ａからは、水平方向に対して所定の角度θだけ傾斜した状態で回転電極１の電極表面にガスが噴き付けられる。その他の構成は、図１および図２に示すプラズマ処理装置の構成と同様になっている。
【００６０】
このように、ノズル４を、水平方向に対して所定の角度θだけ傾斜させて配置することにより、ノズル４のガス噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けられるガスによって、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等をさらに確実に引き剥がすことができる。しかも、回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が飛散する方向を制御することができるために、回転電極１表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等を、ダクト３の吸引口３ａに向かって流動させることができ、従って、回転電極１表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等を、ダクト３の吸引口３ａによって確実に吸引することができる。
【００６１】
なお、回転電極１の表面に対するノズル４の傾斜角度θは、基板２に対するプラズマ処理、反応ガスの性状等によって、適宜設定される。
【００６２】
図４は、回転電極１、吸引ダクト３およびノズル４の他の配置例を示す断面図である。この例では、回転電極１の回転方向下流側の側方において、ダクト３が、ノズル４よりも回転電極１の回転方向下流側に配置されている。従って、ダクト３の吸引口３ａは、ノズル４のガス噴き出し口４ａに対して、プラズマ発生領域Ｐの遠方側に配置されている。その他の構成は、図１および図２に示すプラズマ処理装置の構成と同様になっている。
【００６３】
このように、ダクト３の吸引口３ａをノズル４のガス噴き出し口４ａよりも回転電極１の回転方向下流側に配置することによって、ノズル４のガス噴き出し口４ａからのガスによって回転電極１表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等は、回転電極１に噴き付けられたガスのみならず、回転電極１の回転によっても、回転方向下流側に配置されたダクト３の吸引口３ａに流動して、その吸引口３ａから効率よく吸引される。
【００６４】
図５は、回転電極１、吸引ダクト３およびノズル４の他の配置例を示す断面図である。この例では、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様に、プラズマ発生領域Ｐに対して、回転電極１の回転方向の下流側の側方において、ダクト３およびノズル４が、回転電極１の回転方向に沿って配置されており、さらに、回転方向下流側に位置するノズル４の回転方向下流側に、第２ダクト３２が配置されている。従って、第２ダクト３２の吸引口３２ａが、ノズル４のガス噴き出し口４ａよりもさらに回転電極１の回転方向下流側に配置されている。第２ダクト３２は、下方に設けられたダクト３に接続された吸引装置Ｈに接続されており、その吸引装置Ｈによって、第２ダクト３２の内部のガスが、ダクト３の内部のガスとともに吸引される。その他の構成は、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様になっている。
【００６５】
このような構成のプラズマ処理装置では、ノズル４のガス噴き出し口４ａとプラズマ発生領域Ｐとの間に設けられたダクト３の吸引口３ａによって、プラズマ発生領域Ｐで発生して気相に浮遊している微粒子、反応生成物等を、ノズル４のガス噴き出し口４ａから噴き出されたガスによって回転電極１の表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等とともに吸引して除去され、さらには、ノズル４のガス噴き出し口４ａよりもさらに回転電極１の回転方向下流側に配置された第２ダクト３２の吸引口３２ａによって、ノズル４のガス噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けられるガスによって回転電極１の表面から引き剥がされて回転電極１の回転に伴って流動する微粒子、反応生成物等も吸引して除去することができる。従って、回転電極１の周囲の微粒子、反応生成物等を、より効率よく除去することができる。
【００６６】
図６および図７は、それぞれ、回転電極１、吸引ダクト３およびノズル４の他の配置例を示す断面図である。これらの例では、ダクト３の吸引口３ａおよびノズル４のガス噴き出し口４ａが、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向上流側に設けられている。
【００６７】
図６に示す構成では、プラズマ発生領域Ｐに対して、回転電極１の回転方向上流側にダクト３が配置されており、さらに、そのダクト３の回転方向上流側に、ノズル４が配置されている。そして、ダクト３の吸引口３ａおよびノズル４のガス噴き出し口４ａが、それぞれ、回転電極１に近接した状態になっている。従って、ダクト３の吸引口３ａが、ノズル４のガス噴き出し口４ａよりも、回転電極１の回転方向下流側に配置されている。ノズル４は、水平状態に配置された基板２に対して角度Φだけ、回転電極１の遠方側の端部が上側になるように傾斜した状態で配置されている。その他の構成は、図３に示すプラズマ処理装置の構成と同様になっている。
【００６８】
また、図７に示すプラズマ処理装置は、図６に示すプラズマ処理装置において、ノズル４に対して、さらに、回転電極１の回転方向上流側に、第２ダクト３２が配置されており、第２ダクト３２の吸引口３２ａが、回転電極１に近接した状態になっている。従って、第２ダクト３２の吸引口３２ａは、ノズル４のガス噴き出し口４ａよりも回転電極１の回転方向上流側に配置されている。その他の構成は、図６に示すプラズマ処理装置と同様になっている。
【００６９】
図６および図７に示すプラズマ処理装置では、プラズマ発生領域Ｐよりも回転電極１の回転方向上流側にダクト３の吸引口３ａおよびノズル４のガス噴き出し口４ａがそれぞれ配置されていることによって、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等を、プラズマ発生領域Ｐよりも上流側において引き剥がして、ダクト３の吸引口３ａによって吸引して除去することができるために、プラズマ発生領域Ｐに微粒子、反応生成物等が供給されるおそれがない。
【００７０】
なお、図６および図７に示すプラズマ処理装置では、回転電極１の回転方向上流側に設けられたノズル４が、被処理物である基板２表面に対して平行な水平方向に対して所定の角度Φだけ傾いて配置されているが、それぞれ、基板２表面に対して平行な水平状態で配置してもよい。
【００７１】
図８は、回転電極１、吸引ダクト３およびノズル４の他の配置例のプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置では、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側に、ダクト３およびノズル４が、回転電極１の回転方向に沿ってその順番で配置されるとともに、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向上流側にも、ダクト３およびノズル４が、回転電極１の回転方向とは反対方向に沿ってその順番で配置されている。各ダクト３の吸引口３ａおよび各ノズル４のガス噴き出し口４ａは、回転電極１に近接するように配置されており、また、各ダクト３は、一括して１つの吸引装置Ｈに接続されるとともに、各ノズル４は一括して１つのガス供給装置Ｓに接続されている。
【００７２】
このような構成のプラズマ処理装置では、プラズマ発生領域Ｐよりも回転電極１の回転方向上流側おいて発生した微粒子、反応生成物等と、プラズマ発生領域Ｐよりも回転電極１の回転方向下流側おいて発生した微粒子、反応生成物等とを、確実に除去することができる。なお、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側および上流側にそれぞれ配置されるダクト３およびノズル４は、それぞれ、２つ以上であってもよい。
【００７３】
＜実施形態２＞
図９は、本発明のプラズマ処理装置の実施形態２の要部の構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置では、回転電極１の下方のプラズマ発生領域Ｐを除く周囲が、ダクトノズル一体カバー５によって覆われている。ダクトノズル一体カバー５の中央部には、電源Ｄに接続された回転電極１が収容される円柱状の空間部５ａが形成されており、この空間部５ａの下部に、回転電極１の下方のプラズマ発生領域Ｐと、そのプラズマ発生領域Ｐに近接した回転電極１の回転方向上流側および下流側の各領域とを収容する開口部が設けられている。
【００７４】
プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクトノズル一体カバー５部分には、それぞれが回転電極１の軸心とは直交する方向にほぼ水平状態で延びる複数のダクト部６および複数のノズル部７とが、上下方向に交互に設けられている。各ダクト部６の回転電極１に近接した端部が、吸引口６ａになっており、各ノズル部７の回転電極１に近接した端部が、ガス噴き出し口７ａになっている。各吸引口６ａおよび各ガス噴き出し口７ａは、回転電極１の軸心方向のほぼ全体にわたって開口している。
【００７５】
また、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向上流側に配置されたダクトノズル一体カバー５部分にも、同様に、それぞれが回転電極１の軸心とは直交する方向にほぼ水平状態で延びる複数のダクト部６および複数のノズル部７とが、上下方向に交互に設けられている。各ダクト部６の回転電極１に近接した端部が、吸引口６ａになっており、各ノズル部７の回転電極１に近接した端部が、ガス噴き出し口７ａになっている。各吸引口６ａおよび各ガス噴き出し口７ａは、回転電極１の軸心方向のほぼ全体にわたって開口している。
【００７６】
ダクトノズル一体カバー５に設けられた全てのダクト部６は、一括して１つの吸引装置Ｈ（図示せず）に接続されており、各ダクト部６における回転電極１に近接した端部の吸引口から、微粒子、反応生成物等がそれぞれ吸引される。また、ダクトノズル一体カバー５に設けられた全てのノズル部７が、一括して１つのガス供給装置Ｓ（図示せず）に接続されており、各ノズル部７における回転電極１に近接した端部のガス噴き出し口から、ガス供給装置Ｓから供給されるガスが、それぞれ回転電極１に噴き付けられる。
【００７７】
なお、図９に示すプラズマ処理装置では、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側および上流側のそれぞれのダクトノズル一体カバー５部分に、４本のダクト部６と３本のノズル噴出通路７とが上下方向に交互に配置されており、従って、クトノズル一体カバー５部分における基板２に近接した最下部に、ダクト部６がそれぞれ配置されている。
【００７８】
このような構成のプラズマ処理装置でも、実施形態１と同様にして、基板２に対して、所定のプラズマ処理が実施される。さして、プラズマ処理が実施される際には、ダクトノズル一体カバー５の各ノズル部７を通じてガス供給装置Ｓにより所望のガスを回転電極１の表面に噴き付けることによって、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等が強制的に引き剥がされる。回転電極１から引き剥がされた微粒子、反応生成物等は、ダクトノズル一体カバー５の各ダクト部６を通じて、吸引装置Ｈにより吸引されて除去される。
【００７９】
このように、回転電極１の周囲を、複数のダクト部６および複数のノズル部７が設けられたダクトノズル一体カバー５で覆うことによって、微粒子、反応生成物等が回転電極１の周囲に飛散することを確実に防止することができる。しかも、ダクトノズル一体カバー５には、回転電極１の周囲に分散して複数のノズル部７が設けられているために、各ノズル部７から噴き付けられるガスによって、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等を、きわめて効率よく剥離することができる。さらには、回転電極１から剥離した微粒子、反応生成物等は、各ノズル部７に隣接して設けられた各ダクト部６によって吸引されて除去されるために、回転電極１から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、回転電極１の周囲に飛散することが確実に防止される。
【００８０】
なお、図９に示すプラズマ処理装置では、ダクトノズル一体カバー５内に８個のダクト部６と、６個のノズル部７とが配置されているが、ダクト部６およびノズル部７の数はこれに限られず、必要に応じて各々１個以上であればよい。
【００８１】
＜実施形態３＞
図１０は、本実施形態３のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置においては、ダクト３の排気口３ｂが、吸引手段を構成するガス循環機構Ｒに接続されており、ノズル４のガス流入口４ｂがガス分配機構Ｖに接続されている。ガス循環機構Ｒは、ダクト３の内部を吸引するとともに、ダクト３の吸引口３ａから吸引される微粒子、反応生成物等を含むガスをフィルタ処理、化学処理等を行った後に、ガス分配機構Ｖに供給するようになっている。ガス分配機構Ｖは、ガス循環機構Ｒから供給されるガスの全てまたは一部を、ノズル４のガス噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けるように、ガス流量を調整する。その他の構成は、図１および図２に示すプラズマ処理装置の構成と同様になっている。
【００８２】
このような構成のプラズマ処理装置においても、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様にして、基板２のプラズマ処理が行われる。そして、プラズマ処理が実施される際には、ガス循環機構Ｒによって、回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクト３の吸引口３ａからプラズマ発生領域Ｐで発生した微粒子、反応生成物等が吸引されて、ガス循環機構Ｒに供給される。そして、ガス循環機構Ｒでは、吸引されるガスを、フィルタ処理、化学処理等を施して、微粒子、反応生成物等を除去した後に、浄化されたガスを、ガス分配機構Ｖに供給する。ガス分配機構Ｖでは、ガス循環機構Ｒによって浄化されたガスの一部または全部が、回転電極１に対する噴き付け用のガスとしてノズル４に供給されて、ノズル４に供給されたガスが、ノズル４のガス噴き出し口４ａから、回転電極１に噴き付けられる。
【００８３】
これにより、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等が強制的に引き剥がされ、引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、再度、ガス循環機構Ｒによって、ダクト３の吸引口３ａから吸引される。ガス循環機構Ｒによって吸引されたガスは、再度、ガス循環機構Ｒによって浄化された後に、ガス分配機構Ｖおよびノズル４を介して、回転電極１の表面に噴き付けられる。
【００８４】
ガス循環機構Ｒによって循環されてノズル４に再度供給されるガスの流量は、ガス分配機構Ｖによって調整される。なお、ガス循環機構Ｒから供給されるガスの流量を調整することなく、全てのガスをノズル４に循環させる場合には、ガス分配機構Ｖを設ける必要はない。
【００８５】
このように、吸引手段としてガス循環機構Ｒを用いることにより、微粒子の除去を行うことができるとともに、吸引されたガスを再利用できるために、プラズマ処理装置のランニングコストを低減することができる。この場合、ガス循環機構Ｒによって吸引されるガスを、フィルタ処理、化学処理等によって浄化しているために、回転電極１の表面に付着している微粒子、反応生成物等が、浄化されたガスによって引き剥がされることになり、プラズマ発生領域Ｐにおける反応ガス等の汚染を確実に防止することができ、その結果、品質の良い薄膜を形成することができるとともに、汚染の少ない状態で、基板の加工処理、表面処理等を実施することができる。
【００８６】
なお、図１０に示すプラズマ処理装置では、ダクト３およびノズル４を、プラズマ発生領域Ｐよりも回転電極１の回転方向下流側にそれぞれ一つずつ設けているが、このように構成に限るものではない。ダクト３およびノズル４の配置、それぞれの個数は、図１〜図８に示したように、所望の位置に所望の個数だけ配置することができる。また、図９に示したように、ダクトノズル一体カバー５を設けて、ダクト３の代りにダクト部６を用い、ノズル４の代りにノズル部７を用いてもよい。
【００８７】
＜実施形態４＞
図１１は、本実施形態４のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、ノズル４が接地されている。その他の構成は、図１および図２に示す実施形態１のプラズマ処理装置と同様になっている。
【００８８】
このような構成のプラズマ処理装置も、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様にして、基板２のプラズマ処理が行われる。そして、プラズマ処理が実施される際には、吸引装置Ｈにより、回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクト３の吸引口３ａからプラズマ発生領域中の微粒子、反応生成物等を吸引して除去すると共に、ノズル４のガス噴き出し口４ａからガス供給装置Ｓにより所望のガスを回転電極１の表面に噴き付けることによって回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等を強制的に引き剥がし、引き剥がされた微粒子、反応生成物等も、吸引装置Ｈにより、ダクト３の吸引口３ａから吸引除去することができる。
【００８９】
この場合、ノズル４はアース（接地電位）に接続されているため、回転電極１とノズル４との距離を調整することにより、回転電極１と接地されたノズル４との間に供給されるガスによって、プラズマＱを発生させることができ、このプラズマＱによって、回転電極１に噴き付けられるガスのみでは除去されない微粒子、反応生成物等を、回転電極１の表面から確実に引き剥がすことができる。そして、回転電極１から引き剥がされた微粒子、反応生成物等は、ダクト３の吸引口３ａから吸引されて除去される。これにより、回転電極１に付着した微粒子、反応生成物等を、さらに確実に除去することができ、しかも、回転電極１から引き剥がされた微粒子、反応生成物等は、ダクト３の近傍以外に飛散するおそれがなく、従って、回転電極１の周囲の雰囲気および基板２の表面の汚染をさらに効果的に防止することができる。
【００９０】
＜実施形態５＞
図１２は、本実施形態５のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【００９１】
このプラズマ処理装置においては、ノズル４におけるガス噴き出し口４ａ近傍に荷電粒子発生機構８が設けられている。前記荷電粒子発生機構は、図示しない正及び負電位を供給した電極を対向させる事により、若しくは光源より所望の波長を有する光を照射する事により、ガス供給装置Ｓから供給される所望のガスに応じた正、又は負イオンを発生させる装置である。
【００９２】
その他の構成は、図１および図２に示す実施形態１のプラズマ処理装置と同様でになっている。
【００９３】
このプラズマ処理装置でも、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様にして、基板２のプラズマ処理が行われる。そして、プラズマ処理が実施される際には、吸引装置Ｈにより、回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクト３の吸引口３ａからプラズマ発生領域中の微粒子、反応生成物等を吸引して除去すると共に、ガス供給装置Ｓにより、ノズル４のガス噴き出し口４ａから所望のガスを回転電極１の表面に噴き付けることによって、回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等を強制的に引き剥がし、引き剥がされた微粒子、反応生成物等を吸引口３ａから吸引装置Ｈにより吸引して除去することができる。
【００９４】
さらに、ノズル４のガス噴き出し口４ａの近傍には、荷電粒子発生機構８が設けられているため、ガス供給装置Ｓから供給される所望のガスを分解して、所望のイオン・電子を発生させることができる。このようなイオン・電子の帯電によるクーロン力により、ノズル４から回転電極１に噴き付けられるガスのみでは除去できない微粒子、反応生成物等を、回転電極１の表面から確実に引き剥がすことができる。これにより、回転電極１に付着した微粒子、反応生成物等がダクト３の近傍以外で剥離して飛散することによって、回転電極の周囲の雰囲気、基板２の表面等が汚染されることをさらに効果的に防止することができる。
【００９５】
＜実施形態６＞
図１３は、本実施形態６のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。このプラズマ処理装置は、反応容器（チャンバ）１０の内部に回転電極１が配置されており、この回転電極１が反応容器１０の外部に設けられた電源Ｄに接続されている。反応容器１０の内部には、回転電極１と基板２との間のプラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向下流側にダクト３が配置されており、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向上流側にノズル４が配置されている。ダクト３は、図１および図２に示すプラズマ処理装置のダクト３と同様の構成になっている。
【００９６】
ノズル４は、プラズマ発生領域Ｐに対して回転電極１の回転方向上流側における上下方向の中程の表面に、噴き出し口４ａが対向した状態で、水平状態に配置される基板２に対して３０度の傾斜角度で、ガス噴き出し口４ａが上側になるように傾斜状態で配置されている。
【００９７】
ダクト３の排気口３ｂには、吸引手段を構成するガス循環機構Ｒが接続されており、プラズマ中で発生した微粒子、反応生成物等が、ガス循環機構Ｒによって吸引される。ガス循環機構Ｒは、ガス分配機構Ｖに接続されており、ガス循環機構Ｒによって吸引される微粒子、反応生成物等のガスが、フィルタ処理、化学処理等によって浄化された後に、ガス分配機構Ｖに供給される。ガス分配機構Ｖは、一対のバルブＶ１およびＶ２を有している。一方のバルブＶ１は、開放されることによって、ガス循環機構Ｒによって供給されるガスを、反応容器１０の内部に供給するようになっている。他方のバルブＶ２は、反応容器１０の内部に設けられたノズル４のガス噴き出し口４ａに接続されており、このバルブＶ２が開放されることによって、ガス循環機構Ｒから供給されるガスがノズル４に供給される。
【００９８】
このような構成のプラズマ処理装置でも、図１および図２に示すプラズマ処理装置と同様にして、基板２のプラズマ処理が行われる。そして、プラズマ処理が実施される際には、ガス循環機構Ｒによって、回転電極１の回転方向下流側に配置されたダクト３の吸引口３ａからプラズマ発生領域Ｐで発生した微粒子、反応生成物等が吸引されて、ガス循環機構Ｒに供給される。そして、ガス循環機構Ｒでは、吸引されるガスを、フィルタ処理、化学処理等を施して、微粒子、反応生成物等を除去した後に、浄化されたガスを、ガス分配機構Ｖに供給する。ガス分配機構Ｖでは、ガス循環機構Ｒによって浄化されたガスの一部または全部が、回転電極１に対する噴き付け用のガスとしてノズル４に供給されて、ノズル４に供給されたガスが、ノズル４のガス噴き出し口４ａから、回転電極１に噴き付けられる。
【００９９】
これにより、クリーニング用回転電極１の表面に付着した微粒子、反応生成物等が強制的に引き剥がされ、引き剥がされた微粒子、反応生成物等が、再度、ガス循環機構Ｒによって、ダクト３の吸引口３ａから吸引される。ガス循環機構Ｒによって吸引装置Ｈにより吸引されたクリーニング用ガスは、再度、ガス循環機構Ｒによって浄化された後に、回転電極１の表面に噴き付けられる。
【０１００】
この場合、ノズル４に再度供給されるガスの流量は、ガス分配機構Ｖによって調整され、例えば、バルブＶ２を全開状態として、バルブＶ１の開放状態を変更することによって、ノズル４に供給されるガス流量が調整される。
【０１０１】
＜実施例＞
以下に、 図１３に示す本発明のプラズマ処理装置によるプラズマ処理についての具体例を実施例として説明する。本実施例では、図１３に示すプラズマ処理装置によって、基板２であるガラス基板上にアモルファスシリコン薄膜を成膜する実験を行った。
【０１０２】
図１３に示すプラズマ処理装置において、反応容器１０内に設けられた回転電極１として、直径３００ｍｍ、幅１００ｍｍの円筒形状であって、その外周面にアルミナ溶射が施されたものを用いた。回転電極１の周辺に供給される反応ガスとしては、Ｈｅ＋ＳｉＨ_４（０．３％）＋Ｈ_２（９％）の混合ガスを用い、反応容器１０の内部を大気圧に維持した。
【０１０３】
また、ヒーターを備えた基板搬送台（ステージ）上に、寸法１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板２を設置し、そのガラス基板２の温度を２２０℃に維持して、回転電極１との最狭隙間部のギャップが２００μｍとなるように対向させた。そして、回転電極１を５０００ｒ．ｐ．ｍ．の回転数で回転させ、回転電極１に周波数１５０ＭＨｚの高周波電力を８００Ｗで印加し、ガラス基板２と回転電極１との間のプラズマ発生領域Ｐに反応容器１０内の反応ガスに基づいてプラズマを発生させた。
【０１０４】
反応容器１０内に配置されるダクト３の吸引口３ａは、回転電極１の回転軸１ａと平行な方向の幅寸法が２１８ｍｍ、ガラス基板２と垂直な方向の高さ寸法が３０ｍｍになっている。
【０１０５】
ノズル４は、回転電極１の回転軸１ａに平行な幅方向の寸法が１００ｍｍ、回転電極１に垂直な高さ方向の寸法が１ｍｍの一定の断面長方形状になっている。ノズル４は、基板２と平行な水平方向に対して３０°傾けて、プラズマ発生領域Ｐよりも回転電極１の回転方向上流側に配置した。
【０１０６】
ガス循環機構Ｒは、ダクト３からの吸引流量が、１２６０Ｌ／ｍｉｎと一定になるように吸引し、フィルタによってガス中の微粒子を除去した後に、ガス分配機構ＶのバルブＶ２およびノズル４を介して、回転電極１の表面にガスを噴き付けた。ノズル４のガス噴き出し口４ａから噴き出されるガス流量は、ガス分配機構Ｖによって調整した。
【０１０７】
なお、ガス分配機構Ｖは、バルブＶ１を全閉状態とし、バルブＶ２を全開状態とした場合には、ノズル４のガス噴き出し口４ａから噴き出されて回転電極１の表面上に噴き付けられるガス流量は、１２６０Ｌ／ｍｉｎとなり、また、バルブＶ１を全開状態とし、バルブＶ２を全閉状態とした場合には、ノズル４のガス噴き出し口４ａからはガスは噴き出されず、基板２および回転電極１から離れた反応容器１０の内部に、ガスが供給されることになる。
【０１０８】
本実施例では、ノズル４から噴出されるガス流量を、ガス分配機構ＶのバルブＶ２を全開状態とし、バルブＶ１の開閉度を３段階に調整することによって調整して、ガラス基板上に３種類（サンプルＡ〜Ｃ）のアモルファスシリコン薄膜を形成した。
【０１０９】
サンプルＡは、バルブＶ２およびバルブＶ１をそれぞれ全開状態に維持して成膜した場合、サンプルＢは、バルブＶ２を全開状態に維持するとともに、バルブＶ１を２割開放した状態で成膜した場合、サンプルＣは、バルブＶ２を全開状態に維持するとともに、バルブＶ１を２割開放した状態で成膜した場合である。各サンプルＡ〜ＣにおけるバルブＶ２およびバルブＶ１の開閉度と、アモルファスシリコン薄膜の表面の目視状態を、表１に示す。また、各サンプルＡ〜Ｃ毎に、ガラス基板上への微粒子の付着状態を、ＳＥＭにより倍率１００００倍で観察した。ＳＥＭにより観察したサンプルＡ〜Ｃの表面の写真を、図１４（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す。
【０１１０】
【表１】

表１および図１４に示すように、バルブＶ２を全開状態を維持して、バルブＶ１を全開状態としたサンプルＡでは、ノズル４のガス噴き出し口４ａから回転電極１に噴き付けられるガス流量が少なく、目視によって、アモルファスシリコン薄膜の表面に多量の微粒子が付着していることが確認された。また、顕微鏡による観察によっても、アモルファスシリコン薄膜の表面に多量の微粒子が付着していることが確認された。
【０１１１】
これに対して、バルブＶ２を全開状態を維持して、バルブＶ１を２割だけ開放状態としたサンプルＢ、および、バルブＶ２を全開状態を維持して、バルブＶ１を１割だけ開放状態としたサンプルＣでは、ノズル４のガス噴き出し口４ａからのガス流量が、順次増加しており、目視によって、アモルファスシリコン薄膜の表面には、微粒子がほとんど付着していないことが確認された。また、顕微鏡による観察によっても、アモルファスシリコン薄膜の表面には、微粒子がほとんど付着せず、アモルファスシリコン薄膜の品質が向上していることが確認された。
【０１１２】
バルブＶ２を全開状態を維持して、バルブＶ１を１割だけ開放状態としたサンプルＣでは、ノズル４のガス噴き出し口４ａからは、５００Ｌ／ｍｉｎ以上の流量でガスが回転電極１の表面に吹き付けられている。従って、ノズル４のガス噴き出し口４ａから噴き出されるガス流量が５００Ｌ／ｍｉｎ以上であれば、微粒子の付着が少なく、非常に良好な膜質の薄膜を成膜することができる。
【０１１３】
なお、基板を加工する場合、基板の表面を処理する場合においても、同様に、微粒子、反応生成物等を確実に吸引して除去することができるために、基板加工および基板表面処理を高品質で実施することができる。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置は、このように、回転電極の近傍に設けられた吸引手段の吸引口から、プラズマ発生領域で発生した微粒子、反応生成物等が吸引されて除去されると共に、ノズルから回転電極の表面に噴き付けられるガスによって回転電極に付着した微粒子、反応生成物等が引き剥がされて、吸引手段の吸引口から吸引されて除去される。その結果、ダクトのみでは吸引除去しきれない回転電極表面に付着した微粒子、反応生成物等も、吸引することができる。さらに、回転電極表面から引き剥がされた微粒子、反応生成物等が吸引口によって吸引されることにより、反応容器内の雰囲気および被処理基板の表面が汚染されることを防止することができる。従って、基板上への成膜、基板の加工、基板の表面処理等のプラズマ処理を高品質で、しかも、高速で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の実施形態の一例の要部構成を示す斜視図である。
【図２】そのプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図３】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図４】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図５】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図６】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図７】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図８】実施形態１のプラズマ処理装置における回転電極、ダクトおよびノズルの他の配置例を示す断面図である。
【図９】実施形態２のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１０】実施形態３のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１１】実施形態４のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１２】実施形態５のプラズマ処理装置の要部構成を示す断面図である。
【図１３】実施形態６のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１４】（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、実施例で成膜された薄膜のＳＥＭ表面観察写真である。
【図１５】従来のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【図１６】従来のプラズマ処理装置の要部構成を示す斜視図である。
【図１７】従来のプラズマ処理装置の要部構成の説明図である。
【図１８】従来のプラズマ処理装置において、ダクト上端と回転電極外周面との隙間におけるガス流れを示す断面図である。
【符号の説明】
１ 回転電極
１ａ 回転軸
２ 基板
３ 第２ダクト
３２ ダクト
３ａ、３２ａ 吸引口
３ｂ 排気口
４ ノズル
４ａ ガス噴き出し口
４ｂ ガス流入口
５ ダクトノズル一体カバー
６ ダクト部
７ ノズル部
８ 荷電粒子発生機構
１０ 反応容器
Ｄ 電源
Ｈ 吸引装置
Ｓ ガス供給装置
Ｐ、Ｑ プラズマ発生領域
Ｒ ガス循環機構
Ｖ ガス分配機構
Ｖ１、Ｖ２ バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing such as thin film formation on a substrate to be processed, processing of a substrate, surface processing of a substrate, etc., using a chemical reaction by plasma.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as thin film formation on various substrates, processing of substrates, surface processing of substrates, etc. using chemical reactions by plasma, the surface of the electrode is rotated around a rotation axis. Has been developed that uses an electrode that passes near the substrate surface (hereinafter referred to as a rotating electrode). An example of a plasma processing apparatus using a rotating electrode is shown in FIG.
[0003]
In this plasma processing apparatus, a substrate transfer table 11 on which a substrate 12 to be subjected to plasma processing is placed is installed in a lower part of a sealed reaction vessel (chamber) 10. On the substrate transfer table 11, A substrate 12 that is an object to be processed is placed. The substrate carrier 11 and the substrate 12 are connected to ground (ground potential). The cylindrical rotary electrode 13 is disposed in a horizontal state so as to face the surface (upper surface) of the substrate 12 with a slight gap.
[0004]
A rotary shaft 14 is provided integrally with the rotary electrode 13 at the axial center of the rotary electrode 13, and both ends of the rotary shaft 14 are rotatably supported by columns (not shown). Then, the rotation electrode 13 rotates around the rotation axis 14 by the rotation of the rotation electrode 13, and the electrode portion (electrode surface) on the surface of the rotation electrode 13 is formed on the surface of the substrate 12 provided on the substrate transport table 11. The neighborhood is sequentially passed.
[0005]
One end of the rotating shaft 14 is electrically connected to a high frequency electrode terminal 15 provided on the outer surface of the reaction vessel 10, and a high frequency power source (not shown) is connected to the high frequency electrode terminal 15.
[0006]
In the plasma processing apparatus having such a configuration, the inside of the reaction vessel 10 is evacuated while the substrate 12 to be subjected to plasma processing is placed on the substrate transfer table 11, and a reaction gas is supplied from a reaction gas supply source (not shown). (For example, dilution gas He and source gas SiH₄+ H₂) Is introduced into the reaction vessel 10, maintained at a desired pressure (for example, atmospheric pressure), and the rotating electrode 13 and the substrate 12 are applied by applying high frequency power or DC power to the rotating electrode 13 while rotating the rotating electrode 13. Plasma is generated in the gap. At this time, the reaction gas is drawn between the rotation electrode 13 and the substrate 12 by the rotation of the rotation electrode 13 and guided to the plasma generation region 16, and the reaction gas guided to the plasma generation region 16 is decomposed, For example, a thin film 17 (for example, amorphous silicon) is formed on the substrate 12.
In this case, the thin film 17 can be formed on the entire surface of the substrate 12 by scanning the substrate 12 together with the substrate carrier 11 in a predetermined direction, for example, a horizontal direction orthogonal to the rotation axis 14 of the rotary electrode 13.
[0007]
In such a plasma processing apparatus using the rotating electrode 13, when the rotating electrode 13 rotates, the reaction gas introduced into the container 10 moves following the rotating electrode 13 and always moves to the plasma generation region 16. Supplied. Therefore, by controlling the rotation of the rotating electrode 13, the flow of the reactive gas supplied to the plasma generation region 16 can be controlled, and the film formation speed and film uniformity can be improved.
[0008]
Further, even if the surface of the rotating electrode 13 and the surface of the substrate 12 are brought close to each other to narrow the gap between them, the reactive gas can be efficiently supplied into the plasma generation region 16 in the gap. The gap between the electrode surface of the electrode 13 and the substrate 12 can be set to such a distance that plasma is reliably generated, and the utilization efficiency of the reaction gas can be improved even under relatively high pressure conditions. The film can be formed at high speed.
[0009]
Furthermore, since the surface of the rotating electrode 13 can be sufficiently cooled by rotating the rotating electrode 13, there is no possibility that the rotating electrode 13 is excessively heated even when a large amount of power is applied to the rotating electrode 13. As a result, it is possible to perform film formation at a high speed by applying large electric power to the rotating electrode 13.
[0010]
However, in such a plasma processing apparatus, when the inside of the reaction vessel (chamber) 10 is maintained at a high pressure and film formation is performed on the surface of the substrate 12 at a high speed, the reaction occurs in the plasma generation region 16. Since gas decomposition occurs rapidly, source gas atoms that have not contributed to the film formation are combined with each other to form particles (fine particles). When the particles are deposited on the substrate 12 or mixed into the thin film 17, the film quality of the thin film 17 formed on the substrate 12 is deteriorated and the particles are scattered in the reaction container 10. There arises a problem that the inside of 10 is contaminated.
[0011]
In response to these problems, the reaction gas existing near the rotating electrode is sucked to remove the fine particles in the reaction gas, thereby preventing deterioration of the quality of the thin film formed on the substrate and contamination of the thin film surface. For this purpose, a plasma processing apparatus has been developed in which a duct (suction port) for sucking and removing fine particles is installed on the downstream side of the rotating electrode in the rotation direction (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-104985 (patent) Reference 1) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-26876 (Patent Document 2)).
[0012]
16 and 17 are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, showing the main configuration of the plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 2.
[0013]
This plasma processing apparatus is provided with a duct 20 on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 13 for sucking and removing fine particles around the rotary electrode 13.
[0014]
The duct 20 is disposed on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 13 so as to cover the upper region of the substrate transport table 12. The duct 20 is provided on both sides of the rotary electrode 13 in a vertical state, and the side walls 23. And an upper wall 21 provided in an erected state. The upper wall 21 includes a horizontal wall portion 21a disposed in a horizontal state on the side of the rotating electrode 13, and an inclined wall portion 21b provided continuously on the far side of the rotating electrode 13 with respect to the horizontal wall portion 21a. The inclined wall portion 21 b is inclined so as to approach the substrate transfer table 12 as it is away from the rotating electrode 13.
[0015]
The lower end of each side wall 23 of the duct 20 is opposed to the upper surface of the substrate transport table 11 with a minute gap c therebetween, and the end of the rotating wall 13 on the far side of the inclined wall portion 21b of the upper wall 21 is opposed. An exhaust port 25 is formed by the side walls 23 and the upper surface of the substrate carrier 11. An exhaust pump (not shown) is connected to the exhaust port 25, and fine particles around the rotary electrode 13 are sucked into the duct 20 by exhausting the inside of the duct 20.
[0016]
The horizontal wall portion 21a of the upper wall 21 is provided with a cutout portion 21c into which the rotary electrode 13 is fitted at a side edge portion close to the rotary electrode 13, and the rotary electrode 13 is provided in the cutout portion 21c. Are mated. The notch 21 c is formed such that a gap a is formed in the horizontal direction along the radial direction of the rotating electrode 13 with respect to the surface of the rotating electrode 13, and with each end face on both sides of the rotating electrode 13. It is formed in the side edge part of the horizontal wall part 21a so that the clearance gap b along the axial direction may be formed. An opening surrounded by the horizontal wall 21a of the upper wall 21 and the side walls 23 on both sides is a suction port for a reaction gas or the like. The electrode surface located on the side is fitted.
[0017]
FIG. 17 is a cross-sectional view of the end of the duct 20 in the vicinity of the rotating electrode 13. The suction port into which the rotary electrode 13 in the duct 20 is fitted is such that the surface of the rotary electrode 13 on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 13 is positioned near the narrowest gap δ between the surface of the rotary electrode 13 and the substrate 11. The surface portion of the rotating electrode 13 that covers the angle α of 45 degrees or more and 135 degrees or less, that is, the horizontal wall portion 21a of the upper wall 21 that forms the upper end of the suction port of the duct 20 from the narrowest gap portion δ. Is set to 45 degrees or more and 135 degrees or less.
[0018]
Further, the suction port of the duct 20 is formed in the horizontal direction along the radial direction of the rotating electrode 13 between the surface of the rotating electrode 13 fitted in the notch 21c of the horizontal wall portion 21a and the end surface of the horizontal wall portion 21a. The dimension of the gap a and the thickness of the horizontal wall portion 21a are such that the gas gap resistance in the gap a is substantially equal to the flow resistance of the gas sucked from the lower end of the suction port of the duct 20. Is set.
[0019]
Further, the gap b along the axial direction of the rotary electrode 13 between each end face of the rotary electrode 13 and each side wall 23 on both sides of the duct 20 is such that the gas flow path resistance in the gap b is in the gap a above the suction port. It is set to be smaller than the gap a at the upper part of the suction port so as to be larger than the gas flow path resistance and the flow resistance of the gas sucked from the lower end of the suction port in the duct 20.
[0020]
Further, the gap c between the lower end surface of each side wall 23 in the duct 30 and the upper surface of the substrate carrier 11 is such that the gas flow path resistance in the gap c is equal to the gas flow path resistance and the duct in the upper gap a of the suction port of the duct 20. It is made smaller than the clearance gap a above the suction port so as to be larger than the flow resistance of the gas sucked from the lower end portion of the suction port.
[0021]
Here, “the flow resistance of the gas sucked from the lower end of the duct suction port” means the gas in the rotation direction of the rotating electrode 13 in the narrowest gap δ between the upper surface of the substrate 12 and the surface of the rotating electrode 13 shown in FIG. The gas suction flow path in the direction along the axial direction of the rotary electrode 13 constituted by the resistance of the flow path and the gap d surrounded by the narrowest gap δ, the outer peripheral surface of the rotary electrode 13 and the end face of each side wall 23 It means the flow resistance combined with the resistance.
[0022]
The gaps b on both sides of the upper part formed by the end faces of the rotating electrode 13 and the side walls 23, and the gaps c of the lower end part of the suction port formed by the lower end face of the side walls 23 and the upper surface of the substrate transport table 11 Is compared with the flow resistance of the gas sucked from the gap a between the horizontal wall 21a at the upper end of the suction port of the duct 20 and the surface of the rotary electrode 13 and the lower end of the suction port of the duct 20. By sufficiently increasing the size, it is possible to suppress the suction of gas that does not contribute to particle removal, and at the same time, it is possible to effectively suck the gas from the gap a at the upper end.
[0023]
Furthermore, as shown in FIG. 18, a relatively clean gas is sucked into the duct 20 through the gap a between the horizontal wall portion 21 a and the surface of the rotating electrode 13. Therefore, in order to scrape off the gas containing particles in the vicinity of the electrode surface of the rotating electrode 13, the particles in the vicinity of the electrode surface of the rotating electrode 13 are effectively removed. It can be led into the duct 20.
[0024]
[Patent Document 1]
JP-A-9-104985
[0025]
[Patent Document 2]
JP 2001-26876 A
[0026]
[Problems to be solved by the invention]
However, such a plasma processing apparatus has the following problems.
[0027]
In order to reduce the gap a between the end of the horizontal wall 21 at the upper end of the duct 20 and the outer peripheral surface of the rotary electrode 13 and scrape most of the gas containing particles near the electrode surface into the duct 20 effectively, It is necessary to set the dimension of the gap a at the upper end of the suction port to be very small. In this case, a large number of high-precision parts are required, which increases the device cost.
[0028]
In order to effectively suck the gas not from the gap b on both sides of the suction port and the gap c on the lower end portion of the suction port but from the gap a on the upper end portion of the suction port, the gap b on both sides of the suction port and the suction It is necessary to set the size of the gap c at the lower end of the mouth to be smaller. In this case, more accurate parts are required, and the cost of the apparatus is increased.
[0029]
Furthermore, in order to scrape most of the gas including particles near the surface of the rotary electrode 13 by the gas flowing into the duct 20 from the gap a at the upper end of the suction port, out of the gas suction amount of the entire duct 20, In a, a large amount of inflow of gas is required, and in order to suck the entire inside of the duct 20, a very large suction amount is required, which also increases the apparatus cost.
[0030]
Further, the particles near the electrode surface scraped by the gap a at the upper end of the suction port are not all sucked into the duct 20, and a part of the particles is rotated again with the rotation of the rotary electrode 13. There is a possibility that it is transported to the upstream side and scattered around the rotary electrode 13, which may contaminate the atmosphere inside the reaction vessel 10.
[0031]
Further, on the upstream side in the flow direction of the rotating electrode 13 in the vicinity of the narrowest gap δ, the distance between the substrate 12 and the surface of the rotating electrode 13 is abruptly reduced due to the radius of the rotating electrode 13. A turbulent flow is generated along with the rotation, and the particles adhering to the surface of the rotating electrode 13 are peeled off by this turbulent flow, and the peeled particles fall on the substrate 12 to further increase the surface of the substrate 12. There is a risk of contamination.
[0032]
The present invention solves such a conventional problem, and an object of the present invention is to effectively remove fine particles, reaction products, and the like attached to the rotating electrode without increasing the apparatus cost. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing contamination of the atmosphere in the reaction vessel and the surface of the substrate to be processed.
[0033]
[Means for Solving the Problems]
  In the plasma processing apparatus of the present invention, the rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate about the axis, and the substrate is arranged with a predetermined gap with respect to the rotating electrode. Then, by supplying electric power to the rotating electrode while rotating the rotating electrode, and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, and supplying a reactive gas to the plasma generation region, A predetermined plasma treatmentDoA plasma processing apparatus, wherein a nozzle for injecting gas onto the surface of the rotating electrodeThe gas outlet of the nozzle is disposed downstream of the plasma generation region in the rotation direction of the rotating electrode.It is characterized by.
[0034]
  A duct for sucking a reaction product is provided in the vicinity of the rotating electrode, and a gas outlet of the nozzle and a suction port of the duct are arranged close to each other..
[0035]
  The gas ejection port of the nozzle is disposed downstream in the rotation direction of the rotary electrode from the suction port of the duct.
[0036]
  The gas ejection port of the nozzle is arranged on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the suction port of the duct.
[0037]
  Further, in the plasma processing apparatus of the present invention, the rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate around the axis, and the substrate is separated from the rotating electrode with a predetermined gap. By arranging and supplying electric power to the rotating electrode while rotating the rotating electrode, and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, and supplying a reactive gas to the plasma generation region, A plasma processing apparatus for performing a predetermined plasma process on the substrate, provided with a nozzle for injecting a gas to the surface of the rotating electrode, and a duct for sucking a reaction product in the vicinity of the rotating electrode; and The gas ejection port of the nozzle and the suction port of the duct are arranged close to each other.
[0038]
  The gas ejection port of the nozzle and the suction port of the duct are arranged upstream in the rotation direction of the rotating electrode with respect to the plasma generation region.
[0039]
  The gas ejection port of the nozzle is disposed downstream in the rotation direction of the rotary electrode from the suction port of the duct.
[0040]
  The gas ejection port of the nozzle is arranged on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the suction port of the duct.
[0041]
  The flow rate of the gas ejected from the gas ejection port of the nozzle is set to 500 L / min or more and 1260 L / min or less.
[0042]
  Further, in the plasma processing apparatus of the present invention, the rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate around the axis, and the substrate is separated from the rotating electrode with a predetermined gap. By arranging and supplying electric power to the rotating electrode while rotating the rotating electrode, and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, and supplying a reactive gas to the plasma generation region, A plasma processing apparatus for performing a predetermined plasma process on the substrate, wherein a nozzle for injecting a gas to the surface of the rotating electrode is provided, and a charged particle generator is provided in the vicinity of the gas outlet of the nozzle. Is provided.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0045]
<Embodiment 1>
FIG. 1 is a perspective view showing a main configuration of an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention. In the plasma processing apparatus of the present invention, a substrate transfer table is installed, and a substrate 2 as an object to be processed is placed on the substrate transfer table. The rotating electrode 1 is disposed above the substrate transport table so as to face the substrate 2 with a slight gap.
[0046]
FIG. 2 is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotary electrode 1 shown in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the rotary electrode 1 is formed in a columnar shape, and its outer peripheral surface is the electrode surface over the entire circumference. A rotating shaft 1 a is inserted through the axial center of the rotating electrode 1, and the rotating shaft 1 a and the rotating electrode 1 are integrally formed. Each end of the rotating shaft 1a is rotatably supported by a support column (not shown). When the rotating shaft 1a is rotationally driven by a driving device (not shown), the rotating electrode 1 integrated with the rotating shaft 1a is provided. Rotates around the rotation shaft 1a. Due to the rotation of the rotating electrode 1, the electrode surface of the rotating electrode 1 facing the substrate 2 sequentially passes through the vicinity of the surface of the substrate 2 disposed below.
[0047]
One end of the rotating shaft 1a is electrically connected to the power source D, and high frequency power or DC power is supplied from the power source D to the rotating shaft 1a. A region where the surface of the substrate 2 and the electrode surface of the rotating electrode 1 face each other is a plasma generation region P where plasma is generated. The substrate 2 placed on the substrate carrier is slid along with the substrate carrier in a horizontal state along the rotation direction below the rotary electrode 1.
[0048]
A nozzle 4 for injecting a gas onto the surface of the rotating electrode 1 is provided along a direction orthogonal to the rotating electrode 1 on the side of the rotating electrode 1 that is downstream in the rotating direction of the rotating electrode 1. A duct 3 constituting a suction means for sucking fine particles around the rotary electrode 1 is provided below the nozzle 4 along the same direction as the nozzle 4.
[0049]
The duct 3 provided so as to face the lower part of the rotating electrode 1 has a lower surface 3c disposed in a horizontal state with a certain distance from the substrate 2 in a state of being close to the substrate 2, and above the lower surface 3c. The axis of the rotating electrode 1 is constituted by the upper surface 3d inclined so as to approach the lower surface 3a as it approaches the rotating electrode 1, and the side surfaces 3e on both sides connecting the lower surface 3c and the side edges on both sides of the upper surface 3d. The cross-section along the direction is a flat rectangular shape, and the cross-sectional area is gradually increased as the distance from the rotary electrode 1 increases, and the ends on both sides in the tube axis direction are respectively open openings. ing.
[0050]
The opening in the duct 3 close to the rotary electrode 1 is a suction port 3a for sucking the gas around the rotary electrode 1, and the opening at the end located on the far side of the rotary electrode 1 is the suction port 3a. It is an exhaust port 3b for exhausting the gas sucked from. A suction device H such as a decompression pump is connected to the exhaust port 3b, and the suction device H and the duct 3 constitute suction means. The suction port 3a of the duct 3 is opposed to the lower surface of the rotating electrode 1 almost in the axial direction on the downstream side in the rotating direction of the rotating electrode 1 with respect to the plasma generation region P below the rotating electrode 1. It has become. The substrate 2 passes through the lower area of the lower surface of the duct 3.
[0051]
The nozzle 4 provided above the duct 3 is formed in a rectangular tube having a flat cross section by an upper surface and a lower surface that are substantially parallel to each other, and side surfaces on both sides. The end portions on both sides in the tube axis direction are respectively open openings. The opening close to the rotating electrode 1 is a gas ejection port 4a, and the opening on the opposite side is a gas inflow port 4b.
[0052]
A gas supply device S is connected to the gas inlet 4 b, and the gas sprayed from the gas supply device S to the surface of the rotary electrode 1 is supplied to the inlet 4 b of the nozzle 4. The gas supplied from the gas supply device S to the nozzle inlet 4b is sprayed onto the surface of the rotary electrode 1 from the gas outlet 4a. The gas ejection port 4a of the nozzle 4 is in a state close to the suction port 3a of the duct 3 disposed below.
[0053]
In the plasma processing apparatus having such a configuration, the plasma processing of the substrate 2 is performed as follows. First, in a state where the substrate 2 is placed on the substrate transfer table in the reaction vessel, a reaction gas is introduced from a reaction gas supply source (not shown) to the vicinity of the rotating electrode 1, The rotating electrode 1 is rotated with high frequency power or DC power applied. As a result, the introduced reaction gas is guided to the plasma generation region P between the rotary electrode 1 and the substrate 1 by the rotation of the rotary electrode 1 and the plasma generation region which is a gap between the rotary electrode 1 and the substrate 2. Plasma is generated in P, and the reaction gas guided to the plasma generation region P is decomposed. As a result, a desired plasma process is performed on the substrate 2 on the substrate transfer table, and a thin film is formed on the substrate 2, the substrate 2 is processed, and the surface treatment of the substrate 2 is selectively performed.
[0054]
In this case, the entire surface of the substrate 2 can be subjected to plasma processing by scanning the substrate 2 together with the substrate carrier in a direction perpendicular to the rotation axis of the rotary electrode 1.
[0055]
During the plasma processing of the substrate 2, the inside of the duct 3 arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1 is sucked by the suction device H, so that it is generated in the plasma generation region P and floats in the gas phase. Particles such as fine particles and reaction products are sucked from the suction port 3 a close to the rotating electrode 1 of the nozzle 3 and removed from the vicinity of the rotating electrode 1 and the substrate 2.
[0056]
In addition, in this case, the gas supplied from the gas supply device S is supplied to the surface of the rotary electrode 1 from the gas outlet 4a of the nozzle 4 arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the nozzle 4. Therefore, fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotating electrode 1 are forcibly peeled off from the surface of the rotating electrode 1. Fine particles, reaction products, and the like peeled off from the surface of the rotary electrode 1 are also sucked into the duct 3 from the suction port 3a of the duct 3 by the suction device H together with the fine particles, reaction products, and the like in the plasma generation region P. And removed from the vicinity of the rotating electrode 1 and the substrate 2.
[0057]
In this case, since the gas ejection port 4a of the nozzle 4 and the suction port 3a of the duct 3 are in close proximity to each other, the gas ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 to the rotating electrode 1 Fine particles, reaction products, and the like peeled off from the surface of the rotating electrode 1 are efficiently sucked from the suction port 3a of the duct 3. In addition, the gas ejection port 4a of the nozzle 4 and the suction port 3a of the duct 3 are disposed close to each other on the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1 with respect to the plasma generation region P. Fine particles, reaction products, and the like peeled off from the surface of 1 can be efficiently removed together with fine particles, reaction products, and the like in the gas phase of the plasma generation region P.
[0058]
As described above, the fine particles, reaction products, and the like adhering to the surface of the rotary electrode 1 that cannot be sucked and removed only by the duct 3 connected to the suction device H are jetted to the rotary electrode 1 from the outlet 4a of the nozzle 4. The fine particles, reaction products, and the like that are forcibly peeled off from the surface of the rotating electrode 1 by the surface of the rotating electrode 1 are attracted by the suction port 3a of the duct 3 close to the ejection port 4a of the nozzle 4. Since the particles are immediately sucked and removed, fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotary electrode 1 are not likely to be separated from the rotary electrode 1 and scattered outside the vicinity of the suction port 3a of the duct 3, In addition, the surface of the substrate 2 can be prevented from being contaminated by fine particles, reaction products, and the like.
[0059]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode 1, the suction duct 3 and the nozzle 4. In this example, the nozzle 4 is arranged to be inclined by a predetermined angle θ with respect to a horizontal direction parallel to the surface of the substrate 2 that is the object to be processed. The nozzle 4 is in a state of being inclined so as to be sequentially separated from the substrate 2 as it is separated from the rotary electrode 1, and is inclined by a predetermined angle θ with respect to the horizontal direction from the gas outlet 4 a of the nozzle 4. Thus, gas is sprayed onto the electrode surface of the rotating electrode 1. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIGS.
[0060]
Thus, by disposing the nozzle 4 at a predetermined angle θ with respect to the horizontal direction, the gas sprayed from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 to the rotating electrode 1 is applied to the surface of the rotating electrode 1. The attached fine particles, reaction products and the like can be more reliably peeled off. Moreover, since the direction in which the fine particles, reaction products, etc. peeled off from the surface of the rotating electrode 1 can be controlled, the fine particles, reaction products, etc. peeled off from the surface of the rotating electrode 1 are transferred to the duct 3. Therefore, fine particles, reaction products, and the like peeled off from the surface of the rotary electrode 1 can be reliably sucked by the suction port 3a of the duct 3.
[0061]
In addition, the inclination angle θ of the nozzle 4 with respect to the surface of the rotating electrode 1 is appropriately set depending on the plasma processing on the substrate 2, the properties of the reaction gas, and the like.
[0062]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode 1, the suction duct 3 and the nozzle 4. In this example, the duct 3 is arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the nozzle 4 on the side downstream of the rotary electrode 1 in the rotation direction. Therefore, the suction port 3 a of the duct 3 is disposed on the far side of the plasma generation region P with respect to the gas ejection port 4 a of the nozzle 4. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIGS.
[0063]
In this way, by arranging the suction port 3a of the duct 3 on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the gas jet port 4a of the nozzle 4, the gas from the gas jet port 4a of the nozzle 4 is caused from the surface of the rotary electrode 1 by the gas. The fine particles and reaction products that have been peeled off flow not only to the gas sprayed on the rotating electrode 1 but also to the suction port 3a of the duct 3 arranged on the downstream side in the rotating direction not only by the rotation of the rotating electrode 1. Thus, the suction is efficiently performed from the suction port 3a.
[0064]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode 1, the suction duct 3 and the nozzle 4. In this example, similarly to the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2, the duct 3 and the nozzle 4 are disposed on the side of the downstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1 with respect to the plasma generation region P. The second duct 32 is disposed on the downstream side in the rotational direction of the nozzle 4 located on the downstream side in the rotational direction. Therefore, the suction port 32 a of the second duct 32 is disposed further downstream in the rotation direction of the rotary electrode 1 than the gas ejection port 4 a of the nozzle 4. The second duct 32 is connected to a suction device H connected to the duct 3 provided below, and the gas inside the second duct 32 is sucked together with the gas inside the duct 3 by the suction device H. Is done. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIGS.
[0065]
In the plasma processing apparatus having such a configuration, the gas is generated in the plasma generation region P and floated in the gas phase by the suction port 3a of the duct 3 provided between the gas ejection port 4a of the nozzle 4 and the plasma generation region P. The fine particles, reaction products, and the like are removed by suction together with the fine particles, reaction products, and the like that have been peeled off from the surface of the rotary electrode 1 by the gas ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4, Rotated by the gas sprayed from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 to the rotary electrode 1 by the suction port 32a of the second duct 32 arranged further downstream in the rotation direction of the rotary electrode 1 than the gas ejection port 4a of the nozzle 4. Fine particles, reaction products, etc. that are peeled off from the surface of the electrode 1 and flow along with the rotation of the rotating electrode 1 can also be removed by suction. Therefore, fine particles, reaction products, and the like around the rotating electrode 1 can be removed more efficiently.
[0066]
6 and 7 are cross-sectional views showing other arrangement examples of the rotating electrode 1, the suction duct 3, and the nozzle 4, respectively. In these examples, the suction port 3a of the duct 3 and the gas ejection port 4a of the nozzle 4 are provided on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P.
[0067]
In the configuration shown in FIG. 6, the duct 3 is disposed on the upstream side in the rotational direction of the rotating electrode 1 with respect to the plasma generation region P, and the nozzle 4 is disposed on the upstream side in the rotational direction of the duct 3. Yes. The suction port 3 a of the duct 3 and the gas ejection port 4 a of the nozzle 4 are in a state of being close to the rotary electrode 1, respectively. Therefore, the suction port 3 a of the duct 3 is arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the gas ejection port 4 a of the nozzle 4. The nozzle 4 is arranged in an inclined state with respect to the substrate 2 arranged in a horizontal state by an angle Φ so that the far end of the rotary electrode 1 is on the upper side. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIG.
[0068]
Further, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 7, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 6, the second duct 32 is further arranged on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the nozzle 4. The suction port 32 a of the duct 32 is in a state close to the rotary electrode 1. Accordingly, the suction port 32 a of the second duct 32 is arranged on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the gas ejection port 4 a of the nozzle 4. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIG.
[0069]
In the plasma processing apparatus shown in FIGS. 6 and 7, the suction port 3 a of the duct 3 and the gas ejection port 4 a of the nozzle 4 are arranged upstream of the plasma generation region P in the rotation direction of the rotary electrode 1, respectively. Since the fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotating electrode 1 can be peeled off upstream of the plasma generation region P and sucked and removed by the suction port 3a of the duct 3, the plasma generation region There is no possibility that fine particles, reaction products and the like are supplied to P.
[0070]
In the plasma processing apparatus shown in FIGS. 6 and 7, the nozzle 4 provided on the upstream side in the rotation direction of the rotating electrode 1 has a predetermined horizontal direction parallel to the surface of the substrate 2 as the object to be processed. Although they are arranged at an angle Φ, they may be arranged in a horizontal state parallel to the surface of the substrate 2.
[0071]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of another arrangement example of the rotating electrode 1, the suction duct 3 and the nozzle 4. In this plasma processing apparatus, the duct 3 and the nozzle 4 are arranged in this order along the rotation direction of the rotary electrode 1 on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P. The duct 3 and the nozzle 4 are also arranged in that order along the direction opposite to the rotation direction of the rotary electrode 1 on the upstream side of the rotation electrode 1 in the rotation direction of P. The suction port 3a of each duct 3 and the gas ejection port 4a of each nozzle 4 are arranged so as to be close to the rotary electrode 1, and each duct 3 is connected to one suction device H at a time. In addition, each nozzle 4 is connected to one gas supply device S at a time.
[0072]
In the plasma processing apparatus having such a configuration, fine particles, reaction products, and the like generated on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 from the plasma generation region P, and the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 from the plasma generation region P. Fine particles, reaction products, and the like generated in the process can be reliably removed. Two or more ducts 3 and nozzles 4 may be disposed on the downstream side and the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P, respectively.
[0073]
<Embodiment 2>
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the second embodiment of the plasma processing apparatus of the present invention. In this plasma processing apparatus, the periphery excluding the plasma generation region P below the rotary electrode 1 is covered with the duct nozzle integrated cover 5. A cylindrical space portion 5a that accommodates the rotating electrode 1 connected to the power source D is formed in the central portion of the duct nozzle integrated cover 5, and a lower portion of the space portion 5a below the rotating electrode 1 is formed. Openings are provided to accommodate the plasma generation region P and the upstream and downstream regions in the rotation direction of the rotating electrode 1 adjacent to the plasma generation region P.
[0074]
The duct nozzle integrated cover 5 portion disposed on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P includes a plurality of ducts that extend in a substantially horizontal state in a direction perpendicular to the axis of the rotary electrode 1. The parts 6 and the plurality of nozzle parts 7 are alternately provided in the vertical direction. An end portion of each duct portion 6 adjacent to the rotating electrode 1 is a suction port 6a, and an end portion of each nozzle portion 7 adjacent to the rotating electrode 1 is a gas ejection port 7a. Each suction port 6 a and each gas ejection port 7 a are opened over substantially the entire axial direction of the rotary electrode 1.
[0075]
Similarly, the duct nozzle integrated cover 5 portion disposed on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P is also substantially horizontal in the direction perpendicular to the axis of the rotary electrode 1. A plurality of duct portions 6 and a plurality of nozzle portions 7 extending in a vertical direction are alternately provided in the vertical direction. An end portion of each duct portion 6 adjacent to the rotating electrode 1 is a suction port 6a, and an end portion of each nozzle portion 7 adjacent to the rotating electrode 1 is a gas ejection port 7a. Each suction port 6 a and each gas ejection port 7 a are opened over substantially the entire axial direction of the rotary electrode 1.
[0076]
All the duct portions 6 provided in the duct nozzle integrated cover 5 are collectively connected to one suction device H (not shown), and suction of the end portions close to the rotating electrode 1 in each duct portion 6 is performed. Fine particles, reaction products, and the like are sucked from the mouth. Further, all the nozzle portions 7 provided in the duct nozzle integrated cover 5 are collectively connected to one gas supply device S (not shown), and the end close to the rotating electrode 1 in each nozzle portion 7. The gas supplied from the gas supply device S is sprayed to the rotating electrode 1 from the gas outlet of the part.
[0077]
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 9, four duct parts 6 and three duct parts 6 are provided on the duct nozzle integrated cover 5 on the downstream side and the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P. The nozzle ejection passages 7 are alternately arranged in the vertical direction, and accordingly, the duct portions 6 are respectively arranged at the lowermost portion near the substrate 2 in the section of the integrated nozzle 5 cover.
[0078]
In the plasma processing apparatus having such a configuration, a predetermined plasma process is performed on the substrate 2 as in the first embodiment. Now, when plasma processing is carried out, a desired gas is sprayed onto the surface of the rotating electrode 1 by the gas supply device S through the nozzle portions 7 of the duct nozzle integrated cover 5, thereby adhering to the surface of the rotating electrode 1. Fine particles, reaction products, etc. are forcibly peeled off. Fine particles, reaction products, and the like peeled off from the rotary electrode 1 are sucked and removed by the suction device H through the duct portions 6 of the duct nozzle integrated cover 5.
[0079]
Thus, by covering the periphery of the rotating electrode 1 with the duct nozzle integrated cover 5 provided with the plurality of duct portions 6 and the plurality of nozzle portions 7, fine particles, reaction products, and the like are scattered around the rotating electrode 1. This can be surely prevented. In addition, since the duct nozzle integrated cover 5 is provided with a plurality of nozzle parts 7 dispersed around the rotary electrode 1, it adheres to the surface of the rotary electrode 1 by the gas sprayed from each nozzle part 7. Fine particles, reaction products and the like can be peeled off very efficiently. Furthermore, since the fine particles, reaction products, and the like peeled off from the rotating electrode 1 are sucked and removed by each duct portion 6 provided adjacent to each nozzle portion 7, they are peeled off from the rotating electrode 1. Fine particles, reaction products, and the like are reliably prevented from scattering around the rotating electrode 1.
[0080]
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 9, eight duct portions 6 and six nozzle portions 7 are arranged in the duct nozzle integrated cover 5, but the number of the duct portions 6 and the nozzle portions 7 is as follows. It is not restricted to this, What is necessary is just one or more each as needed.
[0081]
<Embodiment 3>
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main configuration of the plasma processing apparatus according to the third embodiment. In this plasma processing apparatus, the exhaust port 3b of the duct 3 is connected to a gas circulation mechanism R that constitutes a suction means, and the gas inlet 4b of the nozzle 4 is connected to a gas distribution mechanism V. The gas circulation mechanism R sucks the inside of the duct 3, filters the gas containing fine particles, reaction products, and the like sucked from the suction port 3 a of the duct 3, performs a chemical treatment, etc., and then performs a gas distribution mechanism V. To supply. The gas distribution mechanism V adjusts the gas flow rate so that all or part of the gas supplied from the gas circulation mechanism R is sprayed from the gas ejection port 4 a of the nozzle 4 to the rotating electrode 1. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus shown in FIGS.
[0082]
Also in the plasma processing apparatus having such a configuration, the plasma processing of the substrate 2 is performed in the same manner as the plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 and 2. When the plasma treatment is performed, fine particles, reaction products, etc. generated in the plasma generation region P from the suction port 3a of the duct 3 disposed downstream in the rotation direction of the rotary electrode 1 by the gas circulation mechanism R. Is sucked and supplied to the gas circulation mechanism R. The gas circulation mechanism R supplies the purified gas to the gas distribution mechanism V after subjecting the sucked gas to filter treatment, chemical treatment, and the like to remove fine particles, reaction products, and the like. In the gas distribution mechanism V, part or all of the gas purified by the gas circulation mechanism R is supplied to the nozzle 4 as a gas for spraying on the rotating electrode 1, and the gas supplied to the nozzle 4 is supplied to the nozzle 4. From the gas ejection port 4a.
[0083]
As a result, the fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotary electrode 1 are forcibly peeled off, and the fine particles, reaction products, etc. peeled off again by the gas circulation mechanism R through the suction port of the duct 3. Aspirated from 3a. The gas sucked by the gas circulation mechanism R is purified again by the gas circulation mechanism R and then sprayed onto the surface of the rotating electrode 1 through the gas distribution mechanism V and the nozzle 4.
[0084]
The flow rate of the gas circulated by the gas circulation mechanism R and supplied again to the nozzle 4 is adjusted by the gas distribution mechanism V. In the case where all the gas is circulated to the nozzle 4 without adjusting the flow rate of the gas supplied from the gas circulation mechanism R, the gas distribution mechanism V is not necessary.
[0085]
As described above, by using the gas circulation mechanism R as the suction unit, the fine particles can be removed and the sucked gas can be reused, so that the running cost of the plasma processing apparatus can be reduced. In this case, since the gas sucked by the gas circulation mechanism R is purified by filter processing, chemical processing, or the like, fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotating electrode 1 are purified gas. As a result, it is possible to reliably prevent contamination of the reaction gas and the like in the plasma generation region P. As a result, it is possible to form a high-quality thin film and to reduce the contamination of the substrate. Processing, surface treatment, and the like can be performed.
[0086]
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the duct 3 and the nozzle 4 are provided one by one on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 from the plasma generation region P. However, the configuration is not limited to this. Absent. As shown in FIGS. 1 to 8, the duct 3 and the nozzles 4 can be arranged in desired numbers at desired positions. Further, as shown in FIG. 9, a duct nozzle integrated cover 5 may be provided, and the duct portion 6 may be used instead of the duct 3 and the nozzle portion 7 may be used instead of the nozzle 4.
[0087]
<Embodiment 4>
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main configuration of the plasma processing apparatus according to the fourth embodiment. In this plasma processing apparatus, the nozzle 4 is grounded. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2.
[0088]
The plasma processing apparatus having such a configuration also performs the plasma processing of the substrate 2 in the same manner as the plasma processing apparatus shown in FIGS. When the plasma treatment is performed, the suction device H sucks fine particles, reaction products, and the like in the plasma generation region from the suction port 3a of the duct 3 arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1. In addition, the desired gas is sprayed onto the surface of the rotating electrode 1 from the gas outlet 4a of the nozzle 4 by the gas supply device S, thereby forcibly adhering fine particles, reaction products, and the like adhering to the surface of the rotating electrode 1. The fine particles, reaction products, and the like that have been peeled off and peeled off can also be removed by suction from the suction port 3a of the duct 3 by the suction device H.
[0089]
In this case, since the nozzle 4 is connected to the earth (ground potential), the gas supplied between the rotating electrode 1 and the grounded nozzle 4 is adjusted by adjusting the distance between the rotating electrode 1 and the nozzle 4. Thus, the plasma Q can be generated, and fine particles, reaction products, and the like that are not removed only by the gas sprayed on the rotating electrode 1 can be reliably peeled off from the surface of the rotating electrode 1 by the plasma Q. The fine particles, reaction products, and the like peeled off from the rotating electrode 1 are sucked and removed from the suction port 3 a of the duct 3. Thereby, the fine particles, reaction products, etc. adhering to the rotating electrode 1 can be more reliably removed, and the fine particles, reaction products, etc. peeled off from the rotating electrode 1 are not located in the vicinity of the duct 3. There is no risk of scattering, and therefore, contamination of the atmosphere around the rotary electrode 1 and the surface of the substrate 2 can be more effectively prevented.
[0090]
<Embodiment 5>
FIG. 12 is a cross-sectional view showing the main configuration of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment.
[0091]
In this plasma processing apparatus, a charged particle generating mechanism 8 is provided in the vicinity of the gas ejection port 4a of the nozzle 4. The charged particle generation mechanism applies a desired gas supplied from the gas supply device S by facing electrodes (not shown) supplied with positive and negative potentials or by irradiating light having a desired wavelength from a light source. It is a device that generates positive or negative ions in response.
[0092]
Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus of the first embodiment shown in FIGS.
[0093]
Also in this plasma processing apparatus, plasma processing of the substrate 2 is performed in the same manner as the plasma processing apparatus shown in FIGS. When the plasma treatment is performed, the suction device H sucks fine particles, reaction products, and the like in the plasma generation region from the suction port 3a of the duct 3 arranged on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1. At the same time, the gas supply device S forcibly discharges the desired gas from the gas outlet 4a of the nozzle 4 onto the surface of the rotating electrode 1, thereby forcing particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the rotating electrode 1. The fine particles, reaction products, and the like that have been peeled off can be removed by suction through the suction port 3a with the suction device H.
[0094]
Further, since the charged particle generation mechanism 8 is provided in the vicinity of the gas ejection port 4a of the nozzle 4, the desired gas supplied from the gas supply device S is decomposed to generate desired ions and electrons. be able to. By such Coulomb force due to charging of ions and electrons, fine particles, reaction products, and the like that cannot be removed only by the gas sprayed from the nozzle 4 to the rotating electrode 1 can be surely peeled off from the surface of the rotating electrode 1. As a result, the fine particles, reaction products, etc. adhering to the rotating electrode 1 are peeled off and scattered outside the vicinity of the duct 3, so that the atmosphere around the rotating electrode, the surface of the substrate 2, etc. are further contaminated. Can be prevented.
[0095]
<Embodiment 6>
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the main configuration of the plasma processing apparatus of the sixth embodiment. In this plasma processing apparatus, a rotating electrode 1 is disposed inside a reaction vessel (chamber) 10, and the rotating electrode 1 is connected to a power source D provided outside the reaction vessel 10. Inside the reaction vessel 10, a duct 3 is disposed on the downstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P between the rotary electrode 1 and the substrate 2. A nozzle 4 is disposed upstream of the electrode 1 in the rotation direction. The duct 3 has the same configuration as the duct 3 of the plasma processing apparatus shown in FIGS.
[0096]
The nozzle 4 is 30 with respect to the substrate 2 arranged in a horizontal state with the ejection port 4a facing the middle surface in the vertical direction on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode 1 with respect to the plasma generation region P. It is arranged in an inclined state so that the gas outlet 4a is on the upper side at an inclination angle of degrees.
[0097]
A gas circulation mechanism R constituting suction means is connected to the exhaust port 3b of the duct 3, and fine particles, reaction products and the like generated in the plasma are sucked by the gas circulation mechanism R. The gas circulation mechanism R is connected to the gas distribution mechanism V. After the gas such as fine particles and reaction products sucked by the gas circulation mechanism R is purified by filter processing, chemical treatment, etc., the gas distribution mechanism V To be supplied. The gas distribution mechanism V has a pair of valves V1 and V2. One valve V <b> 1 is opened to supply the gas supplied by the gas circulation mechanism R to the inside of the reaction vessel 10. The other valve V2 is connected to a gas ejection port 4a of a nozzle 4 provided inside the reaction vessel 10, and when this valve V2 is opened, the gas supplied from the gas circulation mechanism R is transferred to the nozzle 4. To be supplied.
[0098]
Even in the plasma processing apparatus having such a configuration, the plasma processing of the substrate 2 is performed in the same manner as the plasma processing apparatus shown in FIGS. When the plasma treatment is performed, fine particles, reaction products, etc. generated in the plasma generation region P from the suction port 3a of the duct 3 disposed downstream in the rotation direction of the rotary electrode 1 by the gas circulation mechanism R. Is sucked and supplied to the gas circulation mechanism R. The gas circulation mechanism R supplies the purified gas to the gas distribution mechanism V after subjecting the sucked gas to filter treatment, chemical treatment, and the like to remove fine particles, reaction products, and the like. In the gas distribution mechanism V, part or all of the gas purified by the gas circulation mechanism R is supplied to the nozzle 4 as a gas for spraying on the rotating electrode 1, and the gas supplied to the nozzle 4 is supplied to the nozzle 4. From the gas ejection port 4a.
[0099]
As a result, the fine particles, reaction products, etc. adhering to the surface of the cleaning rotary electrode 1 are forcibly peeled off, and the fine particles, reaction products, etc. peeled off again by the gas circulation mechanism R in the duct 3. It is sucked from the suction port 3a. The cleaning gas sucked by the suction device H by the gas circulation mechanism R is purified again by the gas circulation mechanism R and then sprayed onto the surface of the rotating electrode 1.
[0100]
In this case, the flow rate of the gas supplied again to the nozzle 4 is adjusted by the gas distribution mechanism V. For example, the gas supplied to the nozzle 4 by changing the open state of the valve V1 with the valve V2 fully open. The flow rate is adjusted.
[0101]
<Example>
Hereinafter, a specific example of plasma processing by the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIG. 13 will be described as an example. In this example, an experiment was performed in which an amorphous silicon thin film was formed on a glass substrate as the substrate 2 by the plasma processing apparatus shown in FIG.
[0102]
In the plasma processing apparatus shown in FIG. 13, the rotating electrode 1 provided in the reaction vessel 10 was a cylindrical shape having a diameter of 300 mm and a width of 100 mm, and the outer peripheral surface thereof was subjected to alumina spraying. The reactive gas supplied to the periphery of the rotating electrode 1 is He + SiH.₄(0.3%) + H₂The inside of the reaction vessel 10 was maintained at atmospheric pressure using (9%) mixed gas.
[0103]
In addition, a glass substrate 2 having a size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.7 mm is placed on a substrate carrying table (stage) equipped with a heater, the temperature of the glass substrate 2 is maintained at 220 ° C., and the rotating electrode 1 It was made to oppose so that the gap of the narrowest clearance part might be set to 200 micrometers. Then, the rotating electrode 1 is set to 5000 r. p. m. The high frequency power of 150 MHz is applied to the rotating electrode 1 at 800 W, and plasma is generated on the plasma generation region P between the glass substrate 2 and the rotating electrode 1 based on the reaction gas in the reaction vessel 10. Generated.
[0104]
The suction port 3a of the duct 3 disposed in the reaction vessel 10 has a width dimension in the direction parallel to the rotation axis 1a of the rotary electrode 1 of 218 mm and a height dimension in the direction perpendicular to the glass substrate 2 of 30 mm. .
[0105]
The nozzle 4 has a constant cross-sectional rectangular shape in which the dimension in the width direction parallel to the rotation axis 1 a of the rotating electrode 1 is 100 mm and the dimension in the height direction perpendicular to the rotating electrode 1 is 1 mm. The nozzle 4 was tilted by 30 ° with respect to the horizontal direction parallel to the substrate 2 and was arranged upstream of the plasma generation region P in the rotational direction of the rotating electrode 1.
[0106]
The gas circulation mechanism R performs suction so that the suction flow rate from the duct 3 is constant at 1260 L / min, and after removing particulates in the gas with a filter, the gas circulation mechanism R passes through the valve V2 and the nozzle 4 of the gas distribution mechanism V. A gas was sprayed on the surface of the rotating electrode 1. The gas flow rate ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 was adjusted by the gas distribution mechanism V.
[0107]
In the gas distribution mechanism V, when the valve V1 is fully closed and the valve V2 is fully open, the gas is ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 and sprayed onto the surface of the rotating electrode 1. The flow rate is 1260 L / min, and when the valve V1 is fully opened and the valve V2 is fully closed, no gas is ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4, and the substrate 2 and the rotating electrode Gas is supplied into the reaction vessel 10 away from 1.
[0108]
In this embodiment, the flow rate of the gas ejected from the nozzle 4 is adjusted by making the valve V2 of the gas distribution mechanism V fully open and adjusting the opening / closing degree of the valve V1 in three stages. An amorphous silicon thin film of (Samples A to C) was formed.
[0109]
Sample A is formed when the valve V2 and the valve V1 are maintained in the fully opened state, and sample B is formed when the valve V2 is maintained in the fully opened state and the valve V1 is opened by 20%. Sample C is a film formed with the valve V2 kept fully open and the valve V1 opened 20%. Table 1 shows the degree of opening and closing of the valves V2 and V1 and the visual state of the surface of the amorphous silicon thin film in each of the samples A to C. In addition, for each of the samples A to C, the adhesion state of the fine particles on the glass substrate was observed with a SEM at a magnification of 10,000 times. The photographs of the surfaces of Samples A to C observed with SEM are shown in FIGS.
[0110]
[Table 1]

As shown in Table 1 and FIG. 14, in the sample A in which the valve V2 is kept fully open and the valve V1 is fully opened, the gas flow rate injected from the gas outlet 4a of the nozzle 4 to the rotating electrode 1 is small. By visual observation, it was confirmed that a large amount of fine particles adhered to the surface of the amorphous silicon thin film. Also, it was confirmed by observation with a microscope that a large amount of fine particles adhered to the surface of the amorphous silicon thin film.
[0111]
On the other hand, the sample V in which the valve V2 is kept fully open and the valve V1 is opened by 20%, and the valve V2 is kept fully opened and the valve V1 is opened by 10%. In the sample C, the gas flow rate from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 increased sequentially, and it was confirmed by visual observation that almost no fine particles adhered to the surface of the amorphous silicon thin film. Microscopic observation also confirmed that almost no fine particles adhered to the surface of the amorphous silicon thin film, improving the quality of the amorphous silicon thin film.
[0112]
In the sample C in which the valve V2 is kept fully open and the valve V1 is opened by 10%, gas is sprayed from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 onto the surface of the rotating electrode 1 at a flow rate of 500 L / min or more. It has been. Therefore, if the gas flow rate ejected from the gas ejection port 4a of the nozzle 4 is 500 L / min or more, the adhesion of fine particles is small, and a thin film with very good film quality can be formed.
[0113]
In addition, when processing the substrate, when processing the surface of the substrate, similarly, since fine particles, reaction products, etc. can be reliably sucked and removed, the substrate processing and the substrate surface treatment are of high quality. Can be implemented.
[0114]
【The invention's effect】
In this way, the plasma processing apparatus of the present invention sucks and removes fine particles, reaction products, etc. generated in the plasma generation region from the suction port of the suction means provided in the vicinity of the rotating electrode, and from the nozzle. Particulates, reaction products, and the like attached to the rotating electrode are peeled off by the gas sprayed on the surface of the rotating electrode, and are sucked and removed from the suction port of the suction means. As a result, fine particles, reaction products, and the like attached to the surface of the rotating electrode that cannot be sucked and removed only by the duct can be sucked. Furthermore, the fine particles, reaction products, and the like peeled off from the surface of the rotating electrode are sucked by the suction port, so that the atmosphere in the reaction vessel and the surface of the substrate to be processed can be prevented from being contaminated. Therefore, plasma processing such as film formation on the substrate, processing of the substrate, and surface treatment of the substrate can be performed with high quality and at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part of an example of an embodiment of a plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main configuration of the plasma processing apparatus.
3 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode, the duct and the nozzle in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
4 is a cross-sectional view showing another arrangement example of rotating electrodes, ducts, and nozzles in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
5 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode, the duct and the nozzle in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
6 is a cross-sectional view showing another arrangement example of rotating electrodes, ducts, and nozzles in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
7 is a cross-sectional view showing another arrangement example of rotating electrodes, ducts and nozzles in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
8 is a cross-sectional view showing another arrangement example of the rotating electrode, duct and nozzle in the plasma processing apparatus of Embodiment 1. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a main configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a main configuration of a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main configuration of a plasma processing apparatus according to a fifth embodiment.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a sixth embodiment.
14A to 14C are SEM surface observation photographs of thin films formed in Examples, respectively.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional plasma processing apparatus.
FIG. 16 is a perspective view showing a main configuration of a conventional plasma processing apparatus.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a main configuration of a conventional plasma processing apparatus.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing the gas flow in the gap between the upper end of the duct and the outer peripheral surface of the rotating electrode in the conventional plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
1 Rotating electrode
1a Rotating shaft
2 Substrate
3 Second duct
32 Duct
3a, 32a Suction port
3b Exhaust port
4 nozzles
4a Gas outlet
4b Gas inlet
5 Duct nozzle integrated cover
6 Duct section
7 Nozzle
8 Charged particle generation mechanism
10 reaction vessel
D power supply
H suction device
S gas supply device
P, Q plasma generation region
R Gas circulation mechanism
V Gas distribution mechanism
V1, V2 valve

Claims (10)

外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズルが設けられており、
且つ前記ノズルのガス噴き出し口が、前記プラズマ発生領域に対して前記回転電極の回転方向下流側に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。A rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate around the axis, and a substrate is arranged with a predetermined gap with respect to the rotating electrode, and the rotating electrode is rotated. While supplying electric power to the rotating electrode and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, a reactive gas is supplied to the plasma generation region, whereby a predetermined plasma treatment is performed on the substrate. A plasma processing apparatus to perform ,
A nozzle for injecting gas onto the surface of the rotating electrode is provided;
The plasma processing apparatus is characterized in that the gas outlet of the nozzle is disposed downstream of the plasma generation region in the rotation direction of the rotating electrode . 前記回転電極近傍に反応生成物を吸引するダクトが設けられており、且つ前記ノズルのガス噴き出し口と前記ダクトの吸引口とが近接して配置されている請求項１に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein a duct for sucking a reaction product is provided in the vicinity of the rotating electrode, and a gas ejection port of the nozzle and a suction port of the duct are arranged close to each other. 前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向下流側に配置されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。 Gas ejection port of the nozzle, the plasma processing apparatus according to claim 2 which is arranged in the rotational direction lower stream side of the rotating electrode than the suction port of the duct. 前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向上流側に配置されている請求項２に記載のプラズマ処理装置。 Gas ejection port of the nozzle, the plasma processing apparatus according to claim 2 than the suction port of the duct is arranged in the rotational direction of the upper flow side of the rotating electrode. 外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズル、及び前記回転電極近傍に反応生成物を吸引するダクトが設けられており、
且つ前記ノズルのガス噴き出し口と前記ダクトの吸引口とが近接して配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate around the axis, and a substrate is arranged with a predetermined gap with respect to the rotating electrode, and the rotating electrode is rotated. While supplying electric power to the rotating electrode and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, a reactive gas is supplied to the plasma generation region, whereby a predetermined plasma treatment is performed on the substrate. A plasma processing apparatus to perform,
A nozzle for injecting gas onto the surface of the rotating electrode, and a duct for sucking a reaction product in the vicinity of the rotating electrode;
The plasma processing apparatus is characterized in that the gas ejection port of the nozzle and the suction port of the duct are arranged close to each other. 前記ノズルのガス噴き出し口、及び前記ダクトの吸引口が、前記プラズマ発生領域に対して前記回転電極の回転方向上流側に配置されている請求項５に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the gas ejection port of the nozzle and the suction port of the duct are arranged on the upstream side in the rotation direction of the rotary electrode with respect to the plasma generation region . 前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向下流側に配置されている請求項６に記載のプラズマ処理装置。 Gas ejection port of the nozzle, the plasma processing apparatus according to claim 6, than the suction port of the duct is arranged in the rotational direction lower stream side of the rotating electrode. 前記ノズルのガス噴き出し口が、前記ダクトの吸引口よりも前記回転電極の回転方向上流側に配置されている請求項６に記載のプラズマ処理装置。 Gas ejection port of the nozzle, the plasma processing apparatus according to claim 6, than the suction port of the duct is arranged in the rotational direction of the upper flow side of the rotating electrode. 前記ノズルのガス噴き出し口から噴き出されるガスの流量が、５００Ｌ／ｍｉｎ以上１２６０Ｌ／ｍｉｎ以下に設定されている請求項１から８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein a flow rate of a gas ejected from a gas ejection port of the nozzle is set to 500 L / min or more and 1260 L / min or less . 外周面が電極表面になって軸心を中心として回転し得るように回転電極が配置されており、この回転電極に対して所定の隙間をあけて基板を配置して、該回転電極を回転させつつ該回転電極に電力を供給して、該回転電極と該基板との隙間にプラズマを発生させながら、そのプラズマ発生領域に反応ガスを供給することによって、該基板に対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
該回転電極の表面にガスを噴き付けるノズルが設けられており、
且つ前記ノズルのガス噴き出し口近傍に、荷電粒子発生装置が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A rotating electrode is arranged so that the outer peripheral surface becomes the electrode surface and can rotate around the axis, and a substrate is arranged with a predetermined gap with respect to the rotating electrode, and the rotating electrode is rotated. While supplying electric power to the rotating electrode and generating a plasma in a gap between the rotating electrode and the substrate, a reactive gas is supplied to the plasma generation region, whereby a predetermined plasma treatment is performed on the substrate. A plasma processing apparatus to perform,
A nozzle for injecting gas onto the surface of the rotating electrode is provided;
A charged particle generator is provided in the vicinity of a gas outlet of the nozzle.

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