(57)【要約】【課題】プラズマ処理の均一性が良く、放電集中等の異常放電を低減させることが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する接地電極１２と、ガス供給空間１４ｃを囲む空洞形状をなし、接地電極１２と対向した電極板１６がガス供給空間１４ｃからガスを噴出する複数のガス噴出孔１６ａ〜１６ｇを備え、処理室１０から外部に露出した電極本体１４ａが高周波電源２４に接続され、電極本体１４ａがガス供給空間１４ｃにガスを供給するガス供給孔１４ｄを有する空洞電極１８とを備える。ガス供給空間１４ｃに、ガス供給空間１４ｃの側壁部１４ｂから離間した中心部分Ａにおいて、電極板１６と電極本体１４ａとを電気的に接続するメッシュ状金属部材３０が収納されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にプラズマ処理を行う処理室と、
前記処理室の内部に配置され、前記基板を載置する載置面を有する接地電極と、
下面が前記載置面と対向した平板状の電極板、ガス供給空間を周回する側壁部の下端部が前記電極板の周辺部で前記電極板の上面に接する凹部形状の電極本体を有し、前記電極板に前記ガス供給空間から前記接地電極方向に前記プラズマ処理用のガスを噴出する複数のガス噴出孔が設けられ、前記電極本体には前記ガス供給空間に前記ガスを供給するガス供給孔が設けられ、前記電極本体の一部が高周波電源に接続された空洞電極
とを備え、少なくとも前記ガス供給空間の前記側壁部から離間した部分において、前記電極板と前記電極本体とが前記ガス供給空間に収納されたメッシュ状金属部材で電気的に接続されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記メッシュ状金属部材が、前記ガス供給空間のほぼ全領域にわたり、前記電極板と前記電極本体が電気的に接続するように充填されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマによりＣＶＤやエッチング等の処理を行うプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３に示すように、エクスターナル型電極を有する従来のプラズマ処理装置１０１は、基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０の内部に、基板２０を載置する接地電極１２と空洞電極１８とを備える。空洞電極１８は、接地電極１２と対向した電極板１６と、ガス供給空間１４を囲む電極本体１４とで空洞形状をなしている。電極板１６には、ガス供給空間１４からガスを噴出する複数のガス噴出孔１６ａ，１６ｂ，…，１６ｇが設けられている。電極本体１４は、処理室１０の内部から外部に一部が露出しており、この外部に露出した電極本体１４に高周波電源２４が接続される。又、電極本体１４には、空洞部分をなすガス供給空間１４にガスを供給するガス供給孔１４ｄが設けられている。
【０００３】
高周波電力が空洞電極１８の裏面から供給され、またガス供給孔１４ｄからガス供給空間１４を介して複数のガス噴出孔１６ａ，１６ｂ，…，１６ｇから所定のガスが処理室１０内に供給されることで、接地電極１２及び空洞電極１８の間にプラズマが生成される。生成されたプラズマにより、基板２０がプラズマ処理される（例えば、特許文献１等参照。）。
【０００４】
ところが、従来のエクスターナル型の空洞電極１８は、ガス供給空間１４に面する電極板１６の表面と電極本体１４の表面に電位差が生じていたため、プラズマ処理の不均一性が生じ、また放電集中等の異常放電を起す傾向があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１３８１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、プラズマ処理の均一性を図ると共に、放電集中等の異常放電を低減させることが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様は、（イ）基板にプラズマ処理を行う処理室と、（ロ）処理室の内部に配置され、基板を載置する載置面を有する接地電極と、（ハ）下面が載置面と対向した平板状の電極板、ガス供給空間を周回する側壁部の下端部が電極板の周辺部で電極板の上面に接する凹部形状の電極本体を有し、電極板にガス供給空間から接地電極方向にプラズマ処理用のガスを噴出する複数のガス噴出孔が設けられ、電極本体にはガス供給空間にガスを供給するガス供給孔が設けられ、電極本体の一部が高周波電源に接続された空洞電極とを備えるプラズマ処理装置であることを要旨とする。本発明の態様に係るプラズマ処理装置は、少なくともガス供給空間の側壁部から離間した部分において、電極板と電極本体とがガス供給空間に収納されたメッシュ状金属部材で電気的に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、プラズマ処理の均一性を図ると共に、放電集中等の異常放電を低減させることが可能なプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図である。
【図３】従来のプラズマ処理装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の第１及び第２の実施形態に限定されるものではない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理装置は、例えば図１に示すような、基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する載置面を有する接地電極１２と、ガス供給空間１４ｃを囲む空洞形状の空洞電極１８とを備えるプラズマ成膜装置１である。空洞電極１８は、下面が接地電極１２の載置面と対向した平板状の電極板１６と、ガス供給空間１４ｃを周回する側壁部１４ｂの下端部が電極板１６の周辺部で電極板１６の上面に接する凹部形状の電極本体１４ａとを有する。電極本体１４ａの一部は、処理室１０の内部から外部に露出し、この外部に露出した電極本体１４ａの一部が高周波電源２４に接続されている。電極板１６にはガス供給空間１４ｃからプラズマ処理用のガスを噴出する複数のガス噴出孔１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ、１６ｇを備えられ、電極本体１４ａには、ガス供給空間１４ｃにガスを供給するガス供給孔１４ｄが備えられている。空洞電極１８のガス供給空間１４ｃには、ガス供給空間１４ｃの側壁部１４ｂから離間した中心部分Ａにおいて電極板１６と電極本体１４ａとを電気的に接続するメッシュ状金属部材３０が収納されている。空洞電極１８は、プラズマを生成するプラズマ空間２６を挟んで接地電極１２と対向して処理室１０の筐体にスペーサ２２を介して取り付けられている。
【００１２】
処理室１０は、プラズマ反応により基板２０にプラズマ処理を行う真空チャンバである。高周波電力が空洞電極１８に接続された高周波電源２４から供給され、ガス供給孔１４ｄから入ったガスが、ガス供給空間１４ｃを介して複数のガス噴出孔１６ａ〜１６ｇから処理室１０内に供給されることで、接地電極１２及び空洞電極１８の間のプラズマ空間２６にプラズマが生成される。
【００１３】
電極板１６と側壁部１４ｂはボルトで接合されている。そのため、側壁部１４ｂ近傍の電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面の電位差は比較的小さい。電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面の電位差を効果的に低減させる観点からは、電極板１６及び電極本体１４ａのそれぞれのガス供給空間側主面と接し、ガス供給空間１４ｃの少なくとも側壁部１４ｂから離間した中心部分Ａにメッシュ状金属部材３０を充填することが好ましい。
【００１４】
メッシュ状金属部材３０としては、電極板１６及び電極本体１４ａを電気的に接続でき、ガス供給空間１４ｃに送り込まれたガスを透過できるのであれば、材質や形態は特に制限されないが、例えば線径０．３ｍｍ以下の線状ステンレスをシート状に編み込んだものもしくは螺旋状に巻き込んだもの等を用いることができる。
【００１５】
既に、冒頭で説明したとおり、図３に示した従来のプラズマ成膜装置１０１においては、ガス供給孔１４ｄからガスを供給しガス供給空間１４ｃを介して複数のガス噴出孔１６ａ〜１６ｇから処理室１０内にガスを供給しつつ、高周波電源２４から空洞電極１８に高周波電圧を印加してプラズマを発生させると、ガス供給空間１４ｃに面する電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面に電位差が生じていた。そのため、従来のプラズマ成膜装置１０１は、プラズマ処理の不均一性が生じ、また放電集中等の異常放電を起す傾向があった。異常放電等が発生した場合、プラズマ成膜装置１０１のヒータ（図示省略）を冷却した後に処理室１０を開放し、接地電極１２、空洞電極１８、処理室１０内を清掃するといったメンテナンスが必要であった。かかる清掃時間とその後のヒータの加熱時間を含めると、長い場合８時間程度もメンテナンスに時間が必要となり、装置の稼働率を大幅に悪化させていた。近年の生産量拡大に応じたプロセスの高速化が余儀なく、高性能化を目的とした出力向上等により、異常放電等が発生しやすくなっていた。
【００１６】
一方、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１によれば、ガス供給空間１４ｃに配置されたメッシュ状金属部材３０が、ガス供給空間１４ｃの中央近傍において、電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面に接しているため、電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面と間で電位差が生じ難い。その結果、第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１によれば、プラズマ処理の均一性が図られると共に、放電集中等の異常放電を低減させることができる。
【００１７】
本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理方法について説明する。
【００１８】
（イ）図１に示したような、処理室１０の内部に、接地電極１２と、この接地電極１２と対向した空洞電極１８とを備えたプラズマ成膜装置１を用意する。このプラズマ成膜装置１においては、空洞電極１８のガス供給空間１４ｃに、ガス供給空間１４ｃの側壁部１４ｂから離間した中心部分Ａにおいて電極板１６と電極本体１４ａとを電気的に接続するメッシュ状金属部材３０が収納されている。
【００１９】
（ロ）このプラズマ成膜装置１の処理室１０の内部に基板２０を導入し、接地電極１２の載置面の上に、基板２０を載置する。
【００２０】
（ハ）その後、処理室１０の内部を真空に排気し、所望の到達圧力になったら、空洞電極１８のガス供給孔１４ｄにガスを供給する。ガス供給空間１４ｃを介して複数のガス噴出孔１６ａ〜１６ｇから処理室１０内にガスが供給され、処理室１０の内部が所定の処理圧力になったら、高周波電源２４から空洞電極１８に高周波電圧を印加し、接地電極１２と空洞電極１８との間にプラズマを発生させる。
【００２１】
（ニ）膜圧モニタにより、基板２０の上に成膜される薄膜の厚さをモニタしながら、プラズマ処理による成膜を続け、所望の膜圧になったら、空洞電極１８への高周波電圧の印加を停止し、空洞電極１８のガス供給孔１４ｄへのガスの供給も停止する。その後、処理室１０の内部を再度、真空に排気し、所望の到達圧力になったら、処理室１０の内部に窒素ガス等のパージ用ガスを導入して、処理室１０の内部を大気圧にして、処理室１０の内部から基板２０を取り出す。
【００２２】
以上により、プラズマ処理により、基板２０の表面に所望の薄膜が成膜されるが、ガス供給空間１４ｃに配置されたメッシュ状金属部材３０が電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面に接しているため、電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面と間で電位差が生じ難い。その結果、本発明の第１の実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、プラズマ処理の均一性が図られると共に、放電集中等の異常放電を低減させることができるので、膜圧の均一性に優れた、且つ膜質の優れた薄膜を成膜可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図２に示す本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理装置は、基板２０にプラズマ処理を行う処理室１０と、処理室１０の内部に配置され、基板２０を載置する載置面を有する接地電極１２と、下面が接地電極１２の載置面と対向した平板状の電極板１６、ガス供給空間１４ｃを周回する側壁部１４ｂの下端部が電極板１６の周辺部で電極板１６の上面に接する凹部形状の電極本体１４を有した空洞電極１８とを備えるプラズマ成膜装置１ａである点では、図１に示した第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と同様である。このため、第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置１ａの電極板１６には、ガス供給空間１４ｃから接地電極１２の方向にプラズマ処理用のガスを噴出する複数のガス噴出孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，…，１６ｇが設けられ、電極本体１４にはガス供給空間１４ｃにガスを供給するガス供給孔１４ｄが設けられている。そして、電極本体１４の一部が処理室１０の内部から外部に露出し、この外部に露出した電極本体１４の一部が高周波電源２４に接続されている。
【００２４】
しかしながら、図２に示すように、空洞電極１８のガス供給空間１４ｃのほぼ全領域にわたり、電極板１６と電極本体１４と電気的に接続するメッシュ状金属部材３０ａが充填されている点で、図１に示した第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１とは異なる。他は、第１の実施の形態に係るプラズマ成膜装置１と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００２５】
第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置１ａによれば、ガス供給空間１４ｃのほぼ全領域にわたり充填されたメッシュ状金属部材３０ａが電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面に接しているため、第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１に比して、電極板１６の表面と電極本体１４ａの表面と間で電位差が、より生じ難くなる。その結果、本発明の第２の実施形態に係るプラズマ処理方法によれば、第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１に比して、プラズマ処理の均一性がより図られると共に、放電集中等の異常放電をより低減させることができ、より膜圧の均一性に優れた、且つ、より膜質の優れた薄膜を成膜可能となる。
【００２６】
特に、第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置１ａにおいては、図２に示すように、プラズマ成膜装置１ａのガス供給空間１４ｃのほぼ全体にメッシュ状金属部材３０ａを充填しているので、第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１に比して、電極板１６よりシャワー状に吹き出るガス流の均一性が高まり、より膜厚の均一な薄膜を生成することが可能となる。また、電極内部で発生する異常放電も起こりにくくなるという作用効果が得られる。
【００２７】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００２８】
例えば、上記の第1及び第２の実施形態では、太陽電池の反射防止膜の形成、薄膜太陽電池の薄膜形成、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）薄膜形成、半導体薄膜形成等の基板２０の表面にプラズマＣＶＤにより成膜を行うプラズマ成膜装置及びそれを用いたプラズマ成膜方法について例示したが、本発明のプラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法は、プラズマＣＶＤ等を行うプラズマ成膜装置及びそれを用いたプラズマ成膜方法に限定されるものではない。例えば、基板２０の表面に選択的な溝を形成したり、基板２０の表面から薄膜を除去したりするプラズマエッチング等にも、本発明のプラズマ処理装置及びそれを用いたプラズマ処理方法は適用可能である。
【００２９】
又、図１に示した第１の実施形態に係るプラズマ成膜装置１では、ガス供給空間１４ｃの中央近傍の一部にのみ選択的にメッシュ状金属部材３０が収納された例を示し、第２の実施形態に係るプラズマ成膜装置１ａにおいては、図２に示すように、プラズマ成膜装置１ａのガス供給空間１４ｃのほぼ全体にメッシュ状金属部材３０ａを充填した例を示したが、図１と図２との中間的なメッシュ状金属部材の収納や充填の方法でも構わない。
【００３０】
したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、半導体製造、液晶パネル製造、太陽電池製造等、特に太陽電池の反射防止膜の形成、薄膜太陽電池の薄膜形成、ＴＦＴ薄膜形成、半導体薄膜形成等に用いられるプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１０…処理室
１２…接地電極
１６…電極板
１４…電極本体
１８…空洞電極
２０…基板
２２…スペーサ
２４…高周波電源
２６…プラズマ空間
３０、３０ａ…メッシュ状金属部材
【図１】
2010182808.tif 000003
【図２】
2010182808.tif 000004
【図３】
2010182808.tif 000005