(57)【要約】【課題】広い面積において膜厚および膜質がばらつくのを抑制することが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】このプラズマ処理装置は、真空チャンバ２内に設置され、基板１０を保持することが可能な上部電極３と、真空チャンバ２内に上部電極３と対向するように設置され、複数のガス排出用開口部１４ａと、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル２４ａとを含む下部電極４とを備えている。【選択図】図１
2006233306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、
前記プラズマ処理室内に前記第１電極と対向するように設置され、ガスの供給および排出のうちのいずれか一方を行うための複数の第１ノズルと、前記ガスの供給および排出の他方を行うとともに、前記複数の第１ノズルの各々の内側に配置された第２ノズルとを含む第２電極とを備えた、プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、それぞれ、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部に接続されており、
前記第１ガス流路の主要部および前記第２ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、対応する前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの少なくとも一方の断面積よりも大きい、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第２電極は、
前記複数の第１ノズルを有する第１プレートと、
前記第１プレートの一方の表面側に配置され、前記複数の第２ノズルを有する第２プレートと、
前記第２プレートの前記第１プレートとは反対の表面側に配置された第３プレートとを含み、
前記第１ガス流路の主要部は、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に設けられているとともに、前記第２ガス流路の主要部は、前記第２プレートと前記第３プレートとの間に設けられている、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第１ガス流路および前記第２ガス流路の少なくとも一方に配置され、複数の開口部を有する中間プレートをさらに含み、
前記中間プレートの開口部は、前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの少なくとも一方の複数個毎に１つずつ配置されており、
前記第１ガス流路の主要部および前記第２ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、前記中間プレートの開口部の断面積よりも大きい、請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記第１電極は、前記第２電極の表面に対して平行な方向に揺動可能に構成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記複数の第１ノズルおよび前記複数の第２ノズルは、平面的に見て、前記第１電極が揺動する方向に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置されている、請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの一方により前記ガスの供給が行われ、
前記ガスの供給が行われる前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの一方の内側面には、螺旋状の溝部が形成されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの一方により前記ガスの供給が行われ、
前記ガスの供給が行われる前記第１ノズルおよび前記第２ノズルの一方の内側面側の先端部は、丸みを帯びない尖った形状に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記第１ノズルおよび前記第２ノズルは、前記第１ノズルの中心と前記第２ノズルの中心とが実質的に一致する同軸状に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に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、プラズマ処理装置に関し、特に、互いに対向するように配置された第１電極および第２電極を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板を保持することが可能な第１電極と、その第１電極と対向するように配置された第２電極とを備えた平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。
【０００３】
図１５は、従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。図１５を参照して、従来の平行平板型のプラズマ処理装置３０１では、真空チャンバ３０２内に、上部電極（第１電極）３０３と下部電極（第２電極）３０４とが互いに対向するように設置されている。また、上部電極３０３は、下部電極３０４と対向する側に基板３１０を保持することが可能なように構成されている。また、下部電極３０４の上部電極３０３と対向する側には、原料ガスを供給するための複数のガス供給口３０４ａが設けられている。また、真空チャンバ３０２の一方の側面には、排気口３０２ａが設けられているとともに、その排気口３０２ａは、排気流量調整バルブ３０５を介して真空排気設備３０６に接続されている。真空排気設備３０６は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）３０６ａと油回転ポンプ（ＲＰ）３０６ｂとによって構成されている。また、下部電極３０４のガス供給口３０４ａは、原料ガス供給源３０７に接続されている。
【０００４】
上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置３０１では、上部電極３０３と下部電極３０４との間の領域３０１ａがプラズマが発生する領域となるとともに、上部電極３０３と下部電極３０４との間の領域３０１ａに発生したプラズマにより原料ガスが分解される。また、上記した従来の平行平板型のプラズマ処理装置３０１の構成において、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などは、真空チャンバ３０２の一方の側面に設けられた排気口３０２ａにより排出される。
【０００５】
しかしながら、図１５に示した従来の平行平板型のプラズマ処理装置３０１では、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどの排出が、真空チャンバ３０２の一方の側面に設けられた排気口３０２ａのみにより行われるので、基板３１０上に成膜種を堆積させることにより大面積の膜を形成する場合に、基板３１０の排気口３０２ａ側の領域と、基板３１０の排気口３０２ａとは反対側の領域とにおける未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量のばらつきが大きくなる。このため、基板３１０上に形成される膜の膜厚および膜質を均一にするのが困難になるという不都合が生じる。
【０００６】
そこで、従来では、領域によって未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量がばらつくのを抑制するために、互いに対向する２つの電極の一方に、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排出するための排気口が設けられた平行平板型のプラズマ処理装置が提案されている（たとえば、特許文献１および２参照）。
【０００７】
上記特許文献１には、複数のガス供給口と１つの排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。また、上記特許文献２には、複数のガス供給口と、ガス供給口の数よりも少ない数の複数の排気口とを有する上部電極を備えたプラズマ処理装置が開示されている。なお、上記特許文献１および２では、下部電極に基板が固定される。
【０００８】
上記特許文献１および２に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に排気口が設けられていることにより、真空チャンバ３０２の一方の側面にのみ排気口３０２ａが設けられた従来のプラズマ処理装置３０１（図１５参照）に比べて、領域によって未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出量がばらつくのが抑制される。このため、上記特許文献１および２に開示されたプラズマ処理装置では、図１５に示した従来のプラズマ処理装置３０１よりも、基板上に形成される膜の膜厚および膜質が不均一になるのを抑制することが可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２２３６８５号公報
【特許文献２】特開平１１−１４４８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１および２に開示されたプラズマ処理装置では、上部電極に設けられた排気口の数がガス供給口の数よりも少ないので、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの排出が上部電極の排気口により行われる際に、上部電極の排気口の近傍の所定領域と、上部電極の排気口からの距離が所定の領域よりも遠い領域とで排出量がばらつくという不都合がある。その結果、上記特許文献１および２では、基板上に形成される膜の膜厚および膜質がばらつくのをより抑制するのが困難であるという問題点がある。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、広い面積において膜厚および膜質がばらつくのを抑制することが可能なプラズマ処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【００１２】
上記目的を達成するために、この発明の一の局面によるプラズマ処理装置は、プラズマ処理室内に設置され、基板を保持することが可能な第１電極と、プラズマ処理室内に第１電極と対向するように設置され、ガスの供給および排出のうちのいずれか一方を行うための複数の第１ノズルと、ガスの供給および排出の他方を行うとともに、複数の第１ノズルの各々の内側に配置された第２ノズルとを含む第２電極とを備えている。
【００１３】
この一の局面によるプラズマ処理装置では、上記のように、ガスの供給および排出のうちのいずれか一方を行うための複数の第１ノズルと、ガスの供給および排出の他方を行うとともに、複数の第１ノズルの各々の内側に配置された第２ノズルとを含むように第２電極を構成することによって、１つの第２ノズルに対して１つの第１ノズルが設けられているので、たとえば、第１ノズルによりガスを排出しながら、その第１ノズルの内側に設けられた第２ノズルによりガスを供給する際に、第１ノズルにより排出されるガスの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。これにより、第１ノズルにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が、プラズマが発生する領域内でばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解して生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、基板上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。また、基板上に形成される膜に混入される未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができるので、膜質がばらつくのも抑制することができる。
【００１４】
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第１ノズルおよび第２ノズルは、それぞれ、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部に接続されており、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、対応する第１ノズルおよび第２ノズルの少なくとも一方の断面積よりも大きい。このように構成すれば、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部の少なくとも一方のコンダクタンス（ガスの流れやすさ）を、対応する第１ノズルまたは第２ノズルのコンダクタンスよりも大きくすることができる。この場合、第１ガス流路の主要部（第２ガス流路の主要部）のガス流路の長さを大きくしたとしても、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する第１ノズルと第１ガス流路の主要部（第２ノズルと第２ガス流路の主要部）との合成コンダクタンスと、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する第１ノズルと第１ガス流路の主要部（第２ノズルと第２ガス流路の主要部）との合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、第１ガス流路の主要部（第２ガス流路の主要部）のガス流路の長さを大きくした場合において、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する第１ノズル（第２ノズル）により供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する第１ノズル（第２ノズル）により供給または排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。
【００１５】
上記第１ノズルおよび第２ノズルが、それぞれ、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部に接続された構成において、好ましくは、第２電極は、複数の第１ノズルを有する第１プレートと、第１プレートの一方の表面側に配置され、複数の第２ノズルを有する第２プレートと、第２プレートの第１プレートとは反対の表面側に配置された第３プレートとを含み、第１ガス流路の主要部は、第１プレートと第２プレートとの間に設けられているとともに、第２ガス流路の主要部は、第２プレートと第３プレートとの間に設けられている。このように構成すれば、容易に、第１ノズルを、第１プレートと第２プレートとの間の第１ガス流路の主要部に接続することができるとともに、第２ノズルを、第２プレートと第３プレートとの間の第２ガス流路の主要部に接続することができる。
【００１６】
上記第２電極が第１プレート、第２プレートおよび第３プレートを含む構成において、好ましくは、第１ガス流路および第２ガス流路の少なくとも一方に配置され、複数の開口部を有する中間プレートをさらに含み、中間プレートの開口部は、第１ノズルおよび第２ノズルの少なくとも一方の複数個毎に１つずつ配置されており、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部の少なくとも一方の断面積は、中間プレートの開口部の断面積よりも大きい。このように構成すれば、第１ガス流路の主要部および第２ガス流路の主要部の少なくとも一方のコンダクタンスを、中間プレートの開口部のコンダクタンスよりも大きくすることができる。この場合、第１ガス流路の主要部（第２ガス流路の主要部）のガス流路の長さを大きくしたとしても、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部と第１ガス流路の主要部（中間プレートの開口部と第２ガス流路の主要部）との合成コンダクタンスと、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部と第１ガス流路の主要部（中間プレートの開口部と第２ガス流路の主要部）との合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、第１ガス流路の主要部（第２ガス流路の主要部）のガス流路の長さを大きくした場合において、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部を介して供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部を介して供給または排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、ガス供給源または真空排気設備に近い所定の領域に位置する中間プレートの開口部に対応する第１ノズル（第２ノズル）により供給または排出されるガスの量と、ガス供給源または真空排気設備からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレートの開口部に対応する第１ノズル（第２ノズル）により供給または排出されるガスの量とがばらつくのをより抑制することができる。
【００１７】
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第１電極は、第２電極の表面に対して平行な方向に揺動可能に構成されている。このように構成すれば、第１電極を揺動することにより第１電極に保持された基板を揺動させることができるので、その基板の揺動により、原料ガスの供給部を構成する第２電極の第１ノズルまたは第２ノズルを、成膜時に基板の表面に対して平均的に分布させることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種が基板上に堆積されることにより形成される膜の厚みを均一にすることができる。
【００１８】
この場合、好ましくは、複数の第１ノズルおよび複数の第２ノズルは、平面的に見て、第１電極が揺動する方向に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、第１電極に保持された基板を揺動させることにより、列状に配置された複数の第１ノズル（第２ノズル）の列間に対応する領域においても偏りなくガスの供給および排出が行われるので、基板上に形成される膜において、列状に配置された複数の第１ノズル（第２ノズル）に対応する領域と、列状に配置された複数の第１ノズル（第２ノズル）の列間に対応する領域とで、膜厚および膜質がばらつくのを抑制することができる。
【００１９】
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第１ノズルおよび第２ノズルの一方によりガスの供給が行われ、ガスの供給が行われる第１ノズルおよび第２ノズルの一方の内側面には、螺旋状の溝部が形成されている。このように構成すれば、内側面に螺旋状の溝部が形成された第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスは、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域内において、第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
【００２０】
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第１ノズルおよび第２ノズルの一方によりガスの供給が行われ、ガスの供給が行われる第１ノズルおよび第２ノズルの一方の内側面側の先端部は、丸みを帯びない尖った形状に形成されている。このように構成すれば、内側面側の先端部が丸みを帯びない尖った形状に形成された第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスは、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域内において、第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、第１ノズルまたは第２ノズルから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域における原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
【００２１】
上記一の局面によるプラズマ処理装置において、好ましくは、第１ノズルおよび第２ノズルは、第１ノズルの中心と第２ノズルの中心とが実質的に一致する同軸状に配置されている。このように構成すれば、容易に、第１ノズルによりガスを供給または排出しながら、第２ノズルによりガスを排出または供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図であり、図２は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。図３および図４は、それぞれ、図２の１００−１００線および２００−２００線に沿った断面図である。まず、図１〜図４を参照して、第１実施形態によるプラズマ処理装置１の構成について説明する。
【００２４】
第１実施形態によるプラズマ処理装置１は、図１に示すように、真空チャンバ２内に、上部電極３と下部電極４とが互いに対向するように設置された平行平板型構造を有する。このような平行平板型のプラズマ処理装置１では、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａが、プラズマが発生する領域となる。そして、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａには、実質的に均一にプラズマが発生する。また、上部電極３および下部電極４は、それぞれ、約６００ｍｍ角の大きさを有する。なお、真空チャンバ２は、本発明の「プラズマ処理室」の一例である。また、上部電極３および下部電極４は、それぞれ、本発明の「第１電極」および「第２電極」の一例である。
【００２５】
ここで、第１実施形態では、上部電極３は、下部電極４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）に揺動可能に構成されている。具体的には、上部電極３は、真空チャンバ２内に設置された揺動機構部５に取り付けられているとともに、その揺動機構部５によりＡ方向に揺動される。また、上部電極３は、基板１０を保持するための保持部３ａを有する。この上部電極３の保持部３ａに保持された基板１０と下部電極４との間の距離は、約１５ｍｍに設定されている。また、上部電極３は、基板１０を所定の温度に保持するための加熱冷却機構部（図示せず）を含んでいる。
【００２６】
また、第１実施形態では、下部電極４は、原料ガスを真空チャンバ２内に供給しながら、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレーク（負イオンの重合反応により生成される微粒子）などを排出することが可能なように構成されている。具体的には、図３および図４に示すように、下部電極４は、ガス排出用プレート１４と、ガス供給用プレート２４と、下側プレート３４とを含んでいる。なお、ガス排出用プレート１４、ガス供給用プレート２４および下側プレート３４は、それぞれ、本発明の「第１プレート」、「第２プレート」および「第３プレート」の一例である。
【００２７】
また、第１実施形態では、ガス排出用プレート１４は、約３ｍｍの内径Ｄ１を有する複数の円形のガス排出用開口部１４ａを有する。なお、ガス排出用開口部１４ａは、本発明の「第１ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部１４ａは、図２に示すように、約１０ｍｍのピッチ（中心間距離）Ｐ１でマトリクス状（行列状）に配列されている。また、ガス排出用プレート１４は、図３および図４に示すように、上記した３つのプレート（１４、２４および３４）のうち、上部電極３（図１参照）に最も近い側（最上部）に配置されている。
【００２８】
また、第１実施形態では、ガス供給用プレート２４は、ガス排出用プレート１４の上部電極３（図１参照）とは反対の表面側に、ガス排出用プレート１４から約２０ｍｍの間隔Ｌ１を隔てて配置されている。なお、ガス供給用プレート２４とガス排出用プレート１４との間の空間領域は、複数のガス排出用開口部１４ａにより排出された排出ガスが流れる排出ガス流路の主要部１４ｂである。なお、排出ガス流路の主要部１４ｂは、本発明の「第１ガス流路の主要部」の一例である。
【００２９】
また、第１実施形態では、ガス供給用プレート２４は、ガス排出用プレート１４側に向かって延びる円形のパイプ状の複数のガス供給用ノズル２４ａを有する。なお、ガス供給用ノズル２４ａは、本発明の「第２ノズル」の一例である。このパイプ状のガス供給用ノズル２４ａは、円形のガス排出用開口部１４ａの内径Ｄ１（約３ｍｍ）よりも小さい外径Ｄ２（約１ｍｍ）を有する。また、ガス供給用ノズル２４ａは、約０．８ｍｍの内径Ｄ３を有する。このガス供給用ノズル２４ａのガスが流れる部分の断面積は、πｒ２＝π×（Ｄ３／２）２＝約０．５ｍｍ２である。また、ガス供給用ノズル２４ａは、図２に示すように、平面的に見て、ガス供給用ノズル２４ａの中心と、ガス排出用開口部１４ａの中心とが一致する同軸状になるように、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置されている。また、ガス供給用ノズル２４ａは、図３に示すように、ガス供給用ノズル２４ａの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレート１４の上面の位置とが一致するように配置されている。これにより、ガス排出用開口部１４ａのガスが流れる部分の断面積は、ガス排出用開口部１４ａの断面積（約７ｍｍ２）からガス供給用ノズル２４ａ全体の断面積（πｒ２＝π×（Ｄ２／２）２＝約０．８ｍｍ２）を差引いた値（約６．２ｍｍ２）となる。すなわち、約２０ｍｍの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート２４とガス排出用プレート１４との間の空間領域が排出ガス流路の主要部１４ｂである第１実施形態では、排出ガス流路の主要部１４ｂのコンダクタンスは、約６．２ｍｍ２のガスが流れる部分の断面積を有するガス排出用開口部１４ａのコンダクタンスよりも大きい。
【００３０】
また、第１実施形態では、下側プレート３４は、ガス供給用プレート２４のガス排出用プレート１４とは反対の表面側に配置されている。また、下側プレート３４は、図２および図３に示すように、上部電極３（図１参照）の揺動方向（Ａ方向）に延びる複数の溝部３４ａを有する。この下側プレート３４の複数の溝部３４ａは、ガス供給用ノズル２４ａに対応するように、約１０ｍｍのピッチＰ１で配置されている。また、下側プレート３４の溝部３４ａの深さＬ２（図３参照）は、約７ｍｍであり、溝部３４ａの幅Ｗ１（図２参照）は、約７ｍｍである。そして、下側プレート３４の溝部３４ａと、ガス供給用プレート２４の下面とによって、複数のガス供給用ノズル２４ａから供給される供給ガスが流れる正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部２４ｂが構成されている。すなわち、正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部２４ｂの断面積は、約７ｍｍ×約７ｍｍ＝約４９ｍｍ２である。したがって、第１実施形態では、供給ガス流路の主要部２４ｂのコンダクタンス（ガスの流れやすさ）は、約０．５ｍｍ２の断面積を有するガス供給用ノズル２４ａのコンダクタンスよりも大きい。なお、供給ガス流路の主要部２４ｂは、本発明の「第２ガス流路の主要部」の一例である。
【００３１】
また、図１に示すように、真空チャンバ２は、排気口２ａを有するとともに、その排気口２ａは、バルブ６ａを介して高真空排気設備７に接続されている。このバルブ６ａは、成膜中は閉じられる。高真空排気設備７は、ターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）７ａと油回転ポンプ（ＲＰ）７ｂとによって構成されている。また、下部電極４の供給ガス流路の主要部２４ｂ（図３参照）は、原料ガス供給源８に接続されている。また、下部電極４の排出ガス流路の主要部１４ｂ（図３参照）は、排気流量調整バルブ６ｂを介して、真空排気設備９に接続されている。真空排気設備９は、メカニカルブースタポンプ（ＭＢＰ）９ａと油回転ポンプ（ＲＰ）９ｂとによって構成されている。
【００３２】
第１実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部１４ａと、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル２４ａとを含むように下部電極４を構成することによって、１つのガス供給用ノズル２４ａに対して１つのガス排出用開口部１４ａが設けられているので、ガス排出用開口部１４ａにより未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを排出しながら、そのガス排出用開口部１４ａの内側に設けられたガス供給用ノズル２４ａにより原料ガスを供給する際に、ガス排出用開口部１４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。これにより、ガス排出用開口部１４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が、プラズマが発生する領域１ａ内でばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解して生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、基板１０上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。また、基板１０上に形成される膜に混入される未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができるので、膜質がばらつくのも抑制することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、排出ガス流路の主要部１４ｂのコンダクタンスを、ガス排出用開口部１４ａのコンダクタンスよりも大きくすることによって、排出ガス流路の主要部１４ｂのガス流路の長さを大きくしたとしても、真空排気設備９に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部１４ａと排出ガス流路の主要部１４ｂとの合成コンダクタンスと、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部１４ａと排出ガス流路の主要部１４ｂとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、排出ガス流路の主要部１４ｂのガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備９に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部１４ａにより排出されるガスの量と、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部１４ａにより排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。
【００３４】
また、供給ガス流路の主要部２４ｂのコンダクタンスを、ガス供給用ノズル２４ａのコンダクタンスよりも大きくすることによって、供給ガス流路の主要部２４ｂのガス流路の長さを大きくした場合にも、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置するガス供給用ノズル２４ａと供給ガス流路の主要部２４ｂとの合成コンダクタンスと、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス供給用ノズル２４ａと供給ガス流路の主要部２４ｂとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、供給ガス流路の主要部２４ｂのガス流路の長さを大きくした場合においても、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置するガス供給用ノズル２４ａにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス供給用ノズル２４ａにより供給されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。
【００３５】
ここで、図５を参照して、上記第１実施形態のコンダクタンスに関する効果について詳細に説明する。なお、図５には、直径Ｄ１１のガス流路を有する配管２０１と、直径Ｄ１１よりも大きい直径Ｄ１２のガス流路を有する配管２０２とが接続された配管構造が示されている。そして、上記第１実施形態の構造において、配管２０１がガス排出用開口部１４ａ（ガス供給用ノズル２４ａ）に相当するとともに、配管２０２が排出ガス流路の主要部１４ｂ（供給ガス流路の主要部２４ｂ）に相当するとする。
【００３６】
まず、空気の温度が２０℃の場合において、配管内に大きな圧力勾配が生じていない場合における粘性流のコンダクタンスＣ（ｍ３／ｓ）は、次の式（１）により求められる。ここで、配管内における圧力勾配の大きさは、配管の断面積が大きくなると小さくなるが、配管内を流れるガスの量には比例するといえるので、必要なガス流量から適切に決定されるものとする。
【００３７】
Ｃ＝１３４９×（Ｄ４／Ｌ）×Ｐ  ・・（１）
なお、上記式（１）において、Ｄ：配管の直径（ｍ）、Ｌ：配管の長さ（ｍ）、Ｐ：平均圧力（Ｐａ）である。
【００３８】
そして、図５に示す配管２０１において、ガス流路の直径Ｄ１１および長さＬ１１を、それぞれ、０．００１ｍおよび０．００５ｍとするとともに、平均圧力を２００Ｐａとすると、配管２０１のコンダクタンスＣ１は、上記式（１）により、Ｃ１＝１３４９×（０．００１４／０．００５）×２００＝５．３９×１０−５ｍ３／ｓとなる。
【００３９】
次に、図５に示す配管２０２において、ガス流路の直径Ｄ１２および長さＬ１２を、それぞれ、０．０３ｍおよび０．０１ｍとするとともに、平均圧力を２００Ｐａとすると、配管２０２のコンダクタンスＣ２は、上記式（１）により、Ｃ２＝１３４９×（０．０３４／０．０１）×２００＝２１．８ｍ３／ｓとなる。また、図５に示す配管２０２において、ガス流路の直径Ｄ１２および長さＬ１２を、それぞれ、０．０３ｍおよび０．１ｍとするとともに、平均圧力を２００Ｐａとすると、配管２０２のコンダクタンスＣ２は、上記式（１）により、Ｃ２＝１３４９×（０．０３４／０．１）×２００＝２．１８ｍ３／ｓとなる。すなわち、配管２０２において、ガス流路の直径Ｄ１２（０．０３ｍ）が同じで、ガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍから０．１ｍに大きくなった場合、コンダクタンスＣ２が２１．８ｍ３／ｓから２．１８ｍ３／ｓに小さくなり、流れにくくなる。
【００４０】
そして、配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍの場合において、配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、次の式（２）により求められる。
【００４１】
Ｃ３＝１／（（１／Ｃ１）＋（１／Ｃ２））  ・・（２）
したがって、上記式（２）により、配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍの場合の配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、Ｃ３＝１／（０．１８５×１０５＋０．４５８×１０−１）となる。ここで、０．４５８×１０−１（上記式（２）のＣ２の項）は、０．１８５×１０５（上記式（２）のＣ１の項）に対して非常に小さい値であるので、無視することができる。したがって、配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍの場合の配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、Ｃ３≒５．４×１０−３ｍ３／ｓとなる。
【００４２】
また、配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．１ｍの場合の配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、上記式（２）により、Ｃ３＝１／（０．１８５×１０５＋０．４５８）となる。この場合も、上記した配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍの場合と同様、０．４５８（上記式（２）のＣ２の項）は、０．１８５×１０５（上記式（２）のＣ１の項）に対して非常に小さい値であるので、無視することができる。したがって、配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．１ｍの場合の配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、上記配管２０２のガス流路の長さＬ１２が０．０１ｍの場合の配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３と同様、Ｃ３≒５．４×１０−３ｍ３／ｓとなる。
【００４３】
上記した合成コンダクタンスの計算結果から、配管２０１と配管２０２とが接続された配管構造において、配管２０２のコンダクタンスを配管２０１のコンダクタンスよりも大きくすることによって、配管２０２のガス流路の長さＬ１２を大きくしたとしても、配管２０１と配管２０２との合成コンダクタンスＣ３は、実質的に同じ値になるといえる。これは、配管２０２のガス流路の長さＬ１２を大きくした場合にも、たとえば、配管２０２のガス流路の一方端近傍に位置する配管２０１と、配管２０２のガス流路の一方端から遠い位置の配管２０１とで、ガスの流れやすさは実質的に同じであることを意味する。
【００４４】
したがって、排出ガス流路の主要部１４ｂおよび供給ガス流路の主要部２４ｂのコンダクタンスを、それぞれ、ガス排出用開口部１４ａおよびガス供給用ノズル２４ａのコンダクタンスよりも大きくした第１実施形態では、排出ガス流路の主要部１４ｂ（供給ガス流路の主要部２４ｂ）のガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備９（原料ガス供給源８）に近い所定の領域に位置するガス排出用開口部１４ａ（ガス供給用ノズル２４ａ）により排出（供給）されるガスの量と、真空排気設備９（原料ガス供給源８）からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置するガス排出用開口部１４ａ（ガス供給用ノズル２４ａ）により排出（供給）されるガスの量とがばらつくのを抑制することができると言える。
【００４５】
また、第１実施形態では、下部電極４を、複数のガス排出用開口部１４ａを有するガス排出用プレート１４と、複数のガス供給用ノズル２４ａを有するガス供給用プレート２４と、下側プレート３４とを含むように構成するとともに、ガス排出用プレート１４とガス供給用プレート２４とにより排出ガス流路の主要部１４ｂを構成し、かつ、ガス供給用プレート２４と下側プレート３４とにより供給ガス流路の主要部２４ｂを構成することによって、容易に、ガス排出用開口部１４ｂを、排出ガス流路の主要部１４ｂに接続することができるとともに、ガス供給用ノズル２４ｂを、供給ガス流路の主要部２４ｂに接続することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、上部電極３を、揺動機構部５により下部電極４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）に揺動させることが可能なように構成することによって、上部電極３を揺動することにより上部電極３に保持された基板１０を揺動させることができるので、その基板１０の揺動により、原料ガスの供給部を構成する下部電極４のガス供給用ノズル２４ａを、成膜時に基板１０の表面に対して平均的に分布させることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種が基板１０上に堆積されることにより形成される膜の厚みを均一にすることができる。
【００４７】
また、第１実施形態では、ガス供給用ノズル２４ａの中心とガス排出用開口部１４ａの中心とが実質的に一致する同軸状に配置することによって、容易に、ガス排出用開口部１４ａによりガスを排出しながら、ガス供給用ノズル２４ａによりガスを供給することができる。
【００４８】
次に、図１〜図３を参照して、第１実施形態によるプラズマ処理装置１により基板１０上に所定の膜を形成する際のプラズマ処理方法について説明する。
【００４９】
まず、図１に示すように、プラズマ処理装置１の上部電極３に基板１０を固定した後、真空チャンバ２の排気口２ａに接続された高真空排気設備７により真空チャンバ２内を真空排気する。
【００５０】
次に、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａに、原料ガス供給源８に接続された下部電極４の複数のガス供給用ノズル２４ａから原料ガスを供給する。この際、第１実施形態では、図３に示すように、ガス供給用ノズル２４ａのコンダクタンスよりも大きいコンダクタンスを有する供給ガス流路の主要部２４ｂを介して、ガス供給用ノズル２４ａに原料ガスが供給される。
【００５１】
そして、図１に示すように、下部電極４に高周波電力を供給することにより、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａにプラズマを発生させる。これにより、原料ガスがプラズマにより分解されて成膜種が生成される。このとき、上部電極３と下部電極４との間の領域１ａには、成膜種以外に、プラズマにより分解されない未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された負イオンおよび悪性ラジカルが存在する。また、重合反応により生成される微粒子（フレーク）も存在する。
【００５２】
この際、第１実施形態では、下部電極４において、ガス供給用ノズル２４ａから原料ガスを供給しながら、複数のガス排出用開口部１４ａにより、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークを吸引する。このとき、第１実施形態では、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側にガス供給用ノズル２４ａが配置されているので、ガス排出用開口部１４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができる。また、図３に示すように、ガス排出用開口部１４ａにより吸引された未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、ガス排出用開口部１４ａのコンダクタンスよりも大きいコンダクタンスを有する排出ガス流路の主要部１４ｂを介して排出される。
【００５３】
なお、図１に示すように、未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークは、真空チャンバ２の排気口２ａによっても排出される。
【００５４】
この後、原料ガスがプラズマにより分解されて生成された成膜種が基板１０上に堆積することによって、基板１０上に所定の膜（図示せず）が形成される。
【００５５】
この際、第１実施形態では、揺動機構部５により上部電極３（基板１０）を下部電極４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１および図２参照）に揺動させながら、基板１０上に成膜種を堆積させてもよい。
【００５６】
次に、上記第１実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。この確認実験では、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１を用いて、基板１０上に微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよび膜質の各々のばらつきを測定した。なお、この確認実験では、微結晶系Ｓｉ膜のアモルファス成分（Ｉａ）のラマンスペクトル強度と結晶成分（Ｉｃ）のラマンスペクトル強度との比率（Ｉｃ／Ｉａ）を、微結晶系Ｓｉ膜の膜質として測定した。
【００５７】
（実施例１）
この実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図１に示したプラズマ処理装置１を用いるとともに、図２および図３に示した下部電極４と同様の下部電極４を用いた。すなわち、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成には、ガス供給用ノズル２４ａが、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置された下部電極４を用いた。
【００５８】
そして、上部電極３および下部電極４の大きさを、それぞれ、６００ｍｍ角に設定するとともに、上部電極３に保持された基板１０と下部電極４との間の距離を１５ｍｍに設定した。また、ガス排出用開口部１４ａのガスが流れる部分の断面積を６．２ｍｍ２に設定するとともに、ガス供給用ノズル２４ａのガスが流れる部分の断面積を０．５ｍｍ２に設定した。また、排出ガス流路の主要部１４ｂのコンダクタンスがガス排出用開口部１４ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、ガス供給用プレート２４とガス排出用プレート１４との間の距離Ｌ１を２０ｍｍに設定した。また、供給ガス流路の主要部２４ｂのコンダクタンスがガス供給用ノズル２４ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、供給ガス流路の主要部２４ｂの断面積を約４９ｍｍ２に設定した。また、ガス排出用開口部１４ａ（ガス供給用ノズル２４ａ）を１０ｍｍのピッチＰ１でマトリクス状に配列した。また、ガス排出用開口部１４ａ（ガス供給用ノズル２４ａ）の数を３７２１個（６１個×６１個）に設定した。
【００５９】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、以下の表１に示す形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【００６０】
【表１】
2006233306.tif 000003
上記表１を参照して、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、周波数、投入電力、圧力、基板温度および形成時間を、それぞれ、４０ＭＨｚ、５００Ｗ、６６５Ｐａ、２３０℃および３０分に設定した。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際の原料ガス流量を、ＳｉＨ４ガス：６５ｓｃｃｍおよびＨ２ガス：３０００ｓｃｃｍに設定した。
【００６１】
なお、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上部電極３（基板１０）を揺動させずに成膜を行った。
【００６２】
（実施例２）
この実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上記実施例１と異なり、上部電極３（基板１０）を下部電極４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１および図２参照）に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を１００ｍｍに設定するとともに、揺動速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上記実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極４と同じ下部電極４を用いた。
【００６３】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表１に示した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【００６４】
（比較例１）
次に、上記した実施例１および２に対する比較例として、図１５に示したプラズマ処理装置３０１を用いて比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成した。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図６および図７に示すような下部電極３０４を用いた。具体的には、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の形成に用いた下部電極３０４は、図７に示すように、複数のガス供給用開口部３１４ａ（直径：Ｄ２１）を有するガス供給用プレート３１４と、下側プレート３２４とを含んでいる。また、ガス供給用プレート３１４と下側プレート３２４とは、所定の間隔を隔てて配置されている。なお、ガス供給用プレート３１４と下側プレート３２４との間の空間領域は、複数のガス供給用開口部３１４ａにより供給される供給ガスが流れる供給ガス流路の主要部３１４ｂである。また、図６に示すように、複数のガス供給用開口部３１４ａは、所定のピッチＰ２１でマトリクス状に配列されている。
【００６５】
そして、この比較例１では、ガス供給用開口部３１４ａの直径Ｄ２１を１．２ｍｍに設定した。また、マトリクス状に配列された複数のガス供給用開口部３１４ａのピッチＰ２１を１０ｍｍに設定した。また、ガス供給用ノズル３１４ａの数を３７２１個（６１個×６１個）に設定した。また、基板３１０と下部電極３０４との間の距離を１５ｍｍに設定した。また、上部電極３０３および下部電極３０４の各々の大きさを６００ｍｍ角に設定した。
【００６６】
そして、基板３１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表１に示した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【００６７】
（実施例１、２および比較例１共通）
次に、上記したように形成した実施例１、２および比較例１による微結晶系Ｓｉ膜について、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよび膜質の各々のばらつきを測定した。具体的には、１００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜については、図８に示すＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みと、Ａ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比（Ｉｃ／Ｉａ）とを測定するとともに、Ａ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々の平均値と標準偏差とを算出した。なお、図８中のＥ１は、１００ｍｍ角のガラス基板の中心であり、図８中のＬ３１は、３０ｍｍである。また、５００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜については、図９に示すＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みと、Ａ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比（Ｉｃ／Ｉａ）とを測定するとともに、Ａ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々の平均値と標準偏差とを算出した。なお、図９中のＥ２は、５００ｍｍ角のガラス基板の中心であり、図９中のＬ３２は、２００ｍｍである。実施例１、２および比較例１による微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表２〜表７に示す。
【００６８】
【表２】
2006233306.tif 000004
【００６９】
【表３】
2006233306.tif 000005
【００７０】
【表４】
2006233306.tif 000006
【００７１】
【表５】
2006233306.tif 000007
【００７２】
【表６】
2006233306.tif 000008
【００７３】
【表７】
2006233306.tif 000009
上記表２、表３、表６および表７を参照して、実施例１と比較例１とを比較した場合、複数のガス排出用開口部１４ａと、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル２４ａとを含む下部電極４を用いた実施例１は、複数のガス供給用開口部３１４ａのみを含む下部電極３０４を用いた比較例１よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。具体的には、上記表２に示すように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１４．８および０．７１であった。また、上記表３に示すように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．５および０．６６であった。その一方、上記表６に示すように、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、２２．４および０．９０であった。また、上記表７に示すように、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１７．４および０．９０であった。
【００７４】
この結果から、複数のガス排出用開口部１４ａと、複数のガス排出用開口部１４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル２４ａとを含む下部電極４を用いた実施例１では、ガス排出用開口部１４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができたと考えられる。このため、実施例１では、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができたので、ガラス基板上に成膜種が堆積されることにより形成される微結晶系Ｓｉ膜の厚みがばらつくのを抑制することができたと考えられる。また、ガラス基板上に形成される微結晶系Ｓｉ膜に混入される未反応ガス（原料ガス）、悪性ラジカルおよびフレークの量がばらつくのを抑制することができたので、ラマンスペクトル強度比（膜質）がばらつくのも抑制することができたと考えられる。
【００７５】
なお、上記表２に示すように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６９２ｎｍ、Ｂ１：７０３ｎｍ、Ｃ１：６７４ｎｍ、Ｄ１：６７２ｎｍ、Ｅ１：６６５ｎｍ、Ｆ１：６８７ｎｍ、Ｇ１：６７２ｎｍ、Ｈ１：７０８ｎｍおよびＩ１：６８５ｎｍであった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６８４．２ｎｍであった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．７、Ｂ１：５．２、Ｃ１：５．７、Ｄ１：６．２、Ｅ１：７．４、Ｆ１：６．６、Ｇ１：７．１、Ｈ１：６．６およびＩ１：６．１であった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．３であった。
【００７６】
また、上記表３に示すように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７１１ｎｍ、Ｂ２：６９９ｎｍ、Ｃ２：７１２ｎｍ、Ｄ２：６９８ｎｍ、Ｅ２：６８２ｎｍ、Ｆ２：７０６ｎｍ、Ｇ２：７０９ｎｍ、Ｈ２：６９７ｎｍおよびＩ２：７１６ｎｍであった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みの平均値は、７０３．３ｎｍであった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．６、Ｂ２：５．１、Ｃ２：５．５、Ｄ２：６．３、Ｅ２：７．１、Ｆ２：６．５、Ｇ２：６．９、Ｈ２：６．４およびＩ２：６．２であった。また、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．２であった。
【００７７】
また、上記表６に示すように、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６８５ｎｍ、Ｂ１：７１１ｎｍ、Ｃ１：６８２ｎｍ、Ｄ１：６６１ｎｍ、Ｅ１：６６７ｎｍ、Ｆ１：７０１ｎｍ、Ｇ１：６５１ｎｍ、Ｈ１：７１７ｎｍおよびＩ１：６８７ｎｍであった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６８４．７ｎｍであった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．６、Ｂ１：４．９、Ｃ１：５．８、Ｄ１：６．３、Ｅ１：７．５、Ｆ１：６．１、Ｇ１：７．１、Ｈ１：４．８およびＩ１：５．７であった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．０であった。
【００７８】
また、上記表７に示すように、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７３４ｎｍ、Ｂ２：７２０ｎｍ、Ｃ２：７３０ｎｍ、Ｄ２：７０８ｎｍ、Ｅ２：６８２ｎｍ、Ｆ２：７０９ｎｍ、Ｇ２：７３３ｎｍ、Ｈ２：７０２ｎｍおよびＩ２：７２８ｎｍであった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みの平均値は、７１６．２ｎｍであった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．２、Ｂ２：４．８、Ｃ２：５．３、Ｄ２：６．２、Ｅ２：７．１、Ｆ２：６．８、Ｇ２：６．８、Ｈ２：４．８およびＩ２：５．６であった。また、比較例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、５．８であった。
【００７９】
次に、上記表２、表３、表４および表５を参照して、実施例１と実施例２とを比較した場合、プラズマ処理装置１の上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２は、プラズマ処理装置１の上部電極３（ガラス基板）を揺動させずに微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例１よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。具体的には、上記表４に示すように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．３および０．５９であった。また、上記表５に示すように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。その一方、上記表２に示したように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１４．８および０．７１であった。また、上記表３に示したように、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．５および０．６６であった。
【００８０】
これらの結果から、プラズマ処理装置１の上部電極３を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２では、成膜種が堆積されるガラス基板が揺動することにより、ガラス基板上への成膜種の堆積量が実施例１よりも均一になったと考えられる。
【００８１】
なお、上記表４に示すように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６８８ｎｍ、Ｂ１：６９７ｎｍ、Ｃ１：６７６ｎｍ、Ｄ１：６７８ｎｍ、Ｅ１：６７２ｎｍ、Ｆ１：６７２ｎｍ、Ｇ１：６７８ｎｍ、Ｈ１：６９８ｎｍおよびＩ１：６９１ｎｍであった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６８３．３ｎｍであった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．６、Ｂ１：５．３、Ｃ１：５．６、Ｄ１：６．１、Ｅ１：６．９、Ｆ１：６．５、Ｇ１：６．９、Ｈ１：６．５およびＩ１：６．５であった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．２であった。
【００８２】
また、上記表５に示すように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７１２ｎｍ、Ｂ２：７０１ｎｍ、Ｃ２：７０５ｎｍ、Ｄ２：６９６ｎｍ、Ｅ２：６８２ｎｍ、Ｆ２：７０５ｎｍ、Ｇ２：７０６ｎｍ、Ｈ２：６９５ｎｍおよびＩ２：７１５ｎｍであった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みの平均値は、７０１．９ｎｍであった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．６、Ｂ２：５．３、Ｃ２：５．６、Ｄ２：６．１、Ｅ２：６．９、Ｆ２：６．５、Ｇ２：６．９、Ｈ２：６．５およびＩ２：６．５であった。また、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．２であった。
【００８３】
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。図１および図１０を参照して、この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、複数のガス排出用開口部（ガス供給用ノズル）を、平面的に見て、上部電極の揺動方向に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置する場合について説明する。なお、第２実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極以外の構成は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１と同様である。
【００８４】
この第２実施形態では、図１０に示すように、下部電極４４は、原料ガスを真空チャンバ２（図１参照）内に供給しながら、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出することが可能なように構成されている。また、下部電極４４は、上記第１実施形態の下部電極４と同様、ガス排出用プレート５４と、ガス供給用プレート（図示せず）と、下側プレート（図示せず）とを含んでいる。なお、下部電極４４は、本発明の「第２電極」の一例であり、ガス排出用プレート５４は、本発明の「第１プレート」の一例である。
【００８５】
また、第２実施形態では、ガス排出用プレート５４は、複数のガス排出用開口部５４ａを有する。なお、ガス排出用開口部５４ａは、本発明の「第１ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部５４ａは、平面的に見て、上部電極３（図１参照）の揺動方向（Ａ方向）に対して所定の角度θ（ｔａｎθ＝約０．１）だけ傾斜するように列状に約１０ｍｍのピッチＰ１で配置されている。
【００８６】
また、第２実施形態では、ガス供給用プレート（図示せず）は、複数のガス供給用ノズル６４ａを有する。なお、ガス供給用ノズル６４ａは、本発明の「第２ノズル」の一例である。このガス供給用ノズル６４ａは、平面的に見て、ガス供給用ノズル６４ａの中心と、ガス排出用開口部５４ａの中心とが一致するように、複数のガス排出用開口部５４ａの各々の内側に配置されている。
【００８７】
また、第２実施形態では、下側プレート（図示せず）は、平面的に見て、上部電極３（図１参照）の揺動方向（Ａ方向）に対して所定の角度θ（ｔａｎθ＝約０．１）だけ傾斜した方向に延びる複数の溝部７４ａを有する。この下側プレートの複数の溝部７４ａは、ガス供給用ノズル６４ａに対応するように、約１０ｍｍのピッチＰ１で配置されている。
【００８８】
なお、第２実施形態の下部電極４４のその他の構成は、上記第１実施形態の下部電極４と同様である。すなわち、ガス排出用プレート５４とガス供給用プレート（図示せず）との間の距離（図示せず）は、約２０ｍｍである。また、ガス排出用開口部５４ａは、約３ｍｍの内径Ｄ１を有する。また、ガス供給用ノズル６４ａは、ガス排出用開口部５４ａの内径Ｄ１（約３ｍｍ）よりも小さい外径Ｄ２（約１ｍｍ）を有するとともに、約０．８ｍｍの内径Ｄ３を有する。また、下側プレートの溝部７４ａは、約７ｍｍの深さ（図示せず）と、約７ｍｍの幅Ｗ１とを有する。
【００８９】
したがって、この第２実施形態では、上記第１実施形態と同様、排出ガス流路の主要部（図示せず）のコンダクタンスが、ガス排出用開口部５４ａのコンダクタンスよりも大きくなっている。また、供給ガス流路の主要部（図示せず）のコンダクタンスが、ガス供給用ノズル６４ａのコンダクタンスよりも大きくなっている。
【００９０】
第２実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部５４ａと、複数のガス排出用開口部５４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル６４ａとを含むように下部電極４４を構成することによって、上記第１実施形態と同様、ガス排出用開口部５４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）の量が領域によってばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、基板１０上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。
【００９１】
また、第２実施形態では、複数のガス排出用開口部５４ａ（ガス供給用ノズル６４ａ）を、平面的に見て、上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対して所定の角度θだけ傾斜するように列状に所定のピッチＰ１で配置することによって、上部電極３に保持された基板１０を揺動させることにより、列状に配置された複数のガス排出用開口部５４ａ（ガス供給用ノズル６４ａ）の列間に対応する領域においてもガスの供給および排出が行われるので、基板１０上に形成される膜において、列状に配置された複数のガス排出用開口部５４ａ（ガス供給用ノズル６４ａ）に対応する領域と、列状に配置された複数のガス排出用開口部５４ａ（ガス供給用ノズル６４ａ）の列間に対応する領域とで、膜厚および膜質がばらつくのを抑制することができる。
【００９２】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００９３】
次に、第２実施形態のプラズマ処理方法としては、上記第１実施形態のプラズマ処理方法と同様である。ただし、この第２実施形態では、揺動機構部５により上部電極３（基板１０）を下部電極４４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１および図１０参照）に揺動させながら、基板１０上に成膜種を堆積させる。
【００９４】
次に、上記第２実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例１、２および比較例１の確認実験と同様、実際に微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。
【００９５】
（実施例３）
この実施例３による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図１に示したプラズマ処理装置１において、下部電極４に代えて、図１０に示した下部電極４４と同様の下部電極４４を用いた。すなわち、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜の形成には、ガス供給用ノズル６４ａが、複数のガス排出用開口部５４ａの各々の内側に配置され、かつ、複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）が、平面的に見て、上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対して所定の角度傾斜するように列状に所定の間隔を隔てて配置された下部電極４４を用いた。
【００９６】
そして、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）の上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対する傾斜角度θが、ｔａｎθ＝０．１になるように設定した。また、ガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）を１０ｍｍのピッチＰ１で配列した。なお、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極４４のその他の構造は、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極４と同じ構造になるように作製した。
【００９７】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表１に示した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【００９８】
なお、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上部電極３（基板１０）を下部電極４４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１および図１０参照）に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を１００ｍｍに設定するとともに、揺動速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【００９９】
次に、上記したように形成した実施例３による微結晶系Ｓｉ膜について、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。なお、１００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図８に示したＡ１〜Ｉ１である。また、５００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図９に示したＡ２〜Ｉ２である。実施例３による微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表８および表９に示す。
【０１００】
【表８】
2006233306.tif 000010
【０１０１】
【表９】
2006233306.tif 000011
上記表４、表５、表８および表９を参照して、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と実施例３とを比較した場合、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）を上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対して角度θだけ傾斜させた下部電極４４を用いた実施例３は、列状に配置された複数のガス供給用ノズル２４ａ（ガス排出用開口部１４ａ）を上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対して傾斜させていない下部電極４を用いた実施例２よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。具体的には、上記表８に示すように、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．７および０．５２であった。また、上記表９に示すように、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．８および０．４９であった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．３および０．５９であった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。
【０１０２】
この結果から、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）を上部電極３の揺動方向（Ａ方向）に対して角度θだけ傾斜させた下部電極４４を用いた実施例３では、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）の列間に対応する領域においてもガスの供給および排出が行われたと考えられる。このため、実施例３では、ガラス基板上に形成される微結晶系Ｓｉ膜において、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）に対応する領域と、列状に配置された複数のガス供給用ノズル６４ａ（ガス排出用開口部５４ａ）の列間に対応する領域とで、膜厚およびラマンスペクトル強度比（膜質）がばらつくのを実施例２よりも抑制することができたと考えられる。
【０１０３】
なお、上記表８に示すように、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６８８ｎｍ、Ｂ１：６９６ｎｍ、Ｃ１：６７６ｎｍ、Ｄ１：６７８ｎｍ、Ｅ１：６６５ｎｍ、Ｆ１：６８８ｎｍ、Ｇ１：６７４ｎｍ、Ｈ１：６９１ｎｍおよびＩ１：６８４ｎｍであった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６８２．２ｎｍであった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．７、Ｂ１：５．５、Ｃ１：５．２、Ｄ１：５．９、Ｅ１：６．４、Ｆ１：６．５、Ｇ１：６．５、Ｈ１：６．７およびＩ１：６．１であった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．１であった。
【０１０４】
また、上記表９に示すように、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７０９ｎｍ、Ｂ２：７０３ｎｍ、Ｃ２：７１１ｎｍ、Ｄ２：６９５ｎｍ、Ｅ２：６８２ｎｍ、Ｆ２：７０８ｎｍ、Ｇ２：７０２ｎｍ、Ｈ２：６９５ｎｍおよびＩ２：７１２ｎｍであった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みの平均値は、７０１．９ｎｍであった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．６、Ｂ２：５．５、Ｃ２：５．３、Ｄ２：５．８、Ｅ２：６．３、Ｆ２：６．６、Ｇ２：６．４、Ｈ２：６．６およびＩ２：６．１であった。また、実施例３による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．０であった。
【０１０５】
（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した断面図である。図１および図１１を参照して、この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態と異なり、供給ガス流路および排出ガス流路の各々に、複数の開口部を有する中間プレートを配置する場合について説明する。なお、第３実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極以外の構成は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１と同様である。
【０１０６】
この第３実施形態では、図１１に示すように、下部電極８４は、原料ガスを真空チャンバ２（図１参照）内に供給しながら、未反応ガス（原料ガス）や、原料ガスが分解されることにより生成される負イオン、悪性ラジカルおよびフレークなどを排出することが可能なように構成されている。なお、下部電極８４は、本発明の「第２電極」の一例である。また、下部電極８４は、ガス排出用プレート９４と、ガス供給用プレート１０４と、下側プレート１１４とを含んでいる。なお、ガス排出用プレート９４、ガス供給用プレート１０４および下側プレート１１４は、それぞれ、本発明の「第１プレート」、「第２プレート」および「第３プレート」の一例である。また、第３実施形態では、下部電極８４は、上記したガス排出用プレート９４、ガス供給用プレート１０４および下側プレート１１４に加えて、中間プレート１２１および１２２をさらに含んでいる。
【０１０７】
また、第３実施形態では、ガス排出用プレート９４は、約３ｍｍの内径Ｄ１を有する複数の円形のガス排出用開口部９４ａを有する。なお、ガス供給用開口部９４ａは、本発明の「第１ノズル」の一例である。この複数のガス排出用開口部９４ａは、図２に示した第１実施形態のガス排出用開口部１４ａと同様、約１０ｍｍのピッチＰ１でマトリクス状に配列されている。また、ガス排出用プレート９４は、上記した３つのプレート（９４、１０４および１１４）のうち、上部電極３（図１参照）に最も近い側（最上部）に配置されている。
【０１０８】
また、第３実施形態では、ガス供給用プレート１０４は、図１１に示すように、ガス排出用プレート９４の上部電極３（図１参照）とは反対の表面側に、ガス排出用プレート９４から所定の間隔を隔てて配置されている。また、中間プレート１２１は、ガス供給用プレート１０４とガス排出用プレート９４との間に、ガス供給用プレート１０４から約２０ｍｍの間隔Ｌ３を隔てて配置されている。なお、中間プレート１２１とガス供給用プレート１０４との間の空間領域は、複数のガス排出用開口部９４ａにより排出された排出ガスが流れる排出ガス流路の主要部９４ｂである。なお、排出ガス流路の主要部９４ｂは、本発明の「第１ガス流路の主要部」の一例である。
【０１０９】
また、第３実施形態では、ガス供給用プレート１０４は、ガス排出用プレート９４側に向かって延びる円形のパイプ状の複数のガス供給用ノズル１０４ａを有する。なお、ガス供給用ノズル１０４ａは、本発明の「第２ノズル」の一例である。このパイプ状のガス供給用ノズル１０４ａは、円形のガス排出用開口部９４ａの内径Ｄ１（約３ｍｍ）よりも小さい外径Ｄ２（約１ｍｍ）を有する。また、ガス供給用ノズル１０４ａは、約０．８ｍｍの内径Ｄ３を有する。このガス供給用ノズル１０４ａのガスが流れる部分の断面積は、πｒ２＝π×（Ｄ３／２）２＝約０．５ｍｍ２である。また、ガス供給用ノズル１０４ａは、ガス供給用ノズル１０４ａの中心と、ガス排出用開口部９４ａの中心とが一致する同軸状になるように、複数のガス排出用開口部９４ａの各々の内側に配置されている。また、ガス供給用ノズル１０４ａは、ガス供給用ノズル１０４ａの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレート９４の上面の位置とが一致するように配置されている。これにより、ガス排出用開口部９４ａのガスが流れる部分の断面積は、ガス排出用開口部９４ａの断面積（約７ｍｍ２）からガス供給用ノズル１０４ａ全体の断面積（πｒ２＝π×（Ｄ２／２）２＝約０．８ｍｍ２）を差引いた値（約６．２ｍｍ２）となる。すなわち、約２０ｍｍの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート１０４と中間プレート１２１との間の空間領域が排出ガス流路の主要部９４ｂである第３実施形態では、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスは、約６．２ｍｍ２のガスが流れる部分の断面積を有するガス排出用開口部９４ａのコンダクタンスよりも大きい。
【０１１０】
また、第３実施形態では、中間プレート１２１は、複数の開口部１２１ａを有する。この中間プレート１２１の複数の開口部１２１ａは、４つのガス排出用開口部９４ａに対して１つずつ配置されている。また、中間プレート１２１の開口部１２１ａは、約６ｍｍの直径Ｄ４を有する。この中間プレート１２１の開口部１２１ａの断面積は、πｒ２＝π×（Ｄ４／２）２約２８ｍｍ２である。したがって、約２０ｍｍの間隔を隔てて配置されたガス供給用プレート１０４と中間プレート１２１との間の空間領域が排出ガス流路の主要部９４ｂである第３実施形態では、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスは、中間プレート１２１の開口部１２１ａのコンダクタンスよりも大きい。
【０１１１】
また、第３実施形態では、下側プレート１１４は、ガス供給用プレート１０４のガス排出用プレート９４とは反対の表面側に配置されている。また、中間プレート１２２は、下側プレート１１４とガス供給用プレート１０４との間に配置されている。また、下側プレート１１４は、上部電極３（図１参照）の揺動方向（Ａ方向）に延びる複数の溝部１１４ａを有する。この下側プレート１１４の複数の溝部１１４ａは、図２に示した第１実施形態の下側プレート３４の溝部３４ａと同様、ガス供給用ノズル１０４ａに対応するように、約１０ｍｍのピッチＰ１で配置されている。また、下側プレート１１４の溝部１１４ａの深さＬ２は、約７ｍｍであり、溝部３４ａの幅（図示せず）は、約７ｍｍである。そして、下側プレート１１４の溝部１１４ａと、中間プレート１２２の下面とによって、複数のガス供給用ノズル１０４ａから供給される供給ガスが流れる正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部１０４ｂが構成されている。すなわち、正方形状の断面を有する供給ガス流路の主要部１０４ｂの断面積は、約７ｍｍ×約７ｍｍ＝約４９ｍｍ２である。したがって、第３実施形態では、供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスは、約０．５ｍｍ２のガスが流れる部分の断面積を有するガス供給用ノズル１０４ａのコンダクタンスよりも大きい。なお、供給ガス流路の主要部１０４ｂは、本発明の「第２ガス流路の主要部」の一例である。
【０１１２】
また、第３実施形態では、中間プレート１２２は、複数の開口部１２２ａを有する。この中間プレート１２２の複数の開口部１２２ａは、４つのガス供給用ノズル１０４ａに対して１つずつ配置されている。また、中間プレート１２２の開口部１２２ａは、約３ｍｍの直径Ｄ５を有する。この中間プレート１２２の開口部１２２ａの断面積は、πｒ２＝π×（Ｄ５／２）２＝約７ｍｍ２である。したがって、第３実施形態では、約４９ｍｍ２の断面積を有する供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスは、中間プレート１２２の開口部１２２ａのコンダクタンスよりも大きい。
【０１１３】
第３実施形態では、上記のように、複数のガス排出用開口部９４ａと、複数のガス排出用開口部９４ａの各々の内側に配置されたガス供給用ノズル１０４ａとを含むように下部電極８４を構成することによって、上記第１実施形態と同様、ガス排出用開口部９４ａにより排出される未反応ガス（原料ガス）、負イオン、悪性ラジカルおよびフレークの量が領域によってばらつくのを抑制することができるので、原料ガスが分解されて生成される成膜種の生成量がばらつくという不都合が発生するのを抑制することができる。その結果、上記第１実施形態と同様、基板１０上に成膜種が堆積されることにより形成される膜の厚みがばらつくのを抑制することができる。
【０１１４】
また、第３実施形態では、複数の開口部１２１ａを有する中間プレート１２１を、排出ガス流路に配置するとともに、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスを、中間プレート１２１の開口部１２１ａのコンダクタンスよりも大きくすることによって、排出ガス流路の主要部９４ｂのガス流路の長さを大きくしたとしても、真空排気設備９に近い所定の領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａと排出ガス流路の主要部９４ｂとの合成コンダクタンスと、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａと排出ガス流路の主要部９４ｂとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、排出ガス流路の主要部９４ｂのガス流路の長さを大きくした場合において、真空排気設備９に近い所定の領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａを介して排出されるガスの量と、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａを介して排出されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、真空排気設備９に近い所定の領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａに対応するガス排出用開口部９４ａにより排出されるガスの量と、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａに対応するガス排出用開口部９４ａにより排出されるガスの量とがばらつくのを上記第１実施形態よりもより抑制することができる。
【０１１５】
また、第３実施形態では、複数の開口部１２２ａを有する中間プレート１２２を、供給ガス流路に配置するとともに、供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスを、中間プレート１２２の開口部１２２ａのコンダクタンスよりも大きくすることによって、供給ガス流路の主要部１０４ｂのガス流路の長さを大きくしたとしても、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａと供給ガス流路の主要部１０４ｂとの合成コンダクタンスと、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａと供給ガス流路の主要部１０４ｂとの合成コンダクタンスとがばらつくのを抑制することができる。これにより、供給ガス流路の主要部１０４ｂのガス流路の長さを大きくした場合において、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａを介して供給されるガスの量と、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａを介して供給されるガスの量とがばらつくのを抑制することができる。その結果、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａに対応するガス供給用ノズル１０４ａにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａに対応するガス供給用ノズル１０４ａにより供給されるガスの量とがばらつくのを上記第１実施形態よりもより抑制することができる。
【０１１６】
第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１１７】
次に、第３実施形態のプラズマ処理方法としては、上記第１実施形態のプラズマ処理方法と同様である。ただし、第３実施形態のプラズマ処理方法では、ガス供給用ノズル１０４ａから原料ガスを供給する際には、供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを有する中間プレート１２２の開口部１２２ａを介して、供給ガス流路の主要部１０４ｂからガス供給用ノズル１０４ａに原料ガスが供給される。また、第３実施形態のプラズマ処理方法では、ガス排出用開口部９４ａにより吸引された排出ガスは、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスよりも小さいコンダクタンスを有する中間プレート１２１の開口部１２１ａを介して、排出ガス流路の主要部９４ｂに達する。
【０１１８】
次に、上記第３実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例１、２および比較例１の確認実験と同様、実際に微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。
【０１１９】
（実施例４）
この実施例４による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図１に示したプラズマ処理装置１において、下部電極４に代えて、図１１に示した下部電極８４と同様の下部電極８４を用いた。すなわち、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜の形成には、ガス供給用ノズル１０４ａが、複数のガス排出用開口部９４ａの各々の内側に配置され、かつ、供給ガス流路および排出ガス流路に、それぞれ、中間プレート１２２および１２１が配置された下部電極８４を用いた。
【０１２０】
そして、上部電極３および下部電極８４の大きさを、それぞれ、６００ｍｍ角に設定するとともに、上部電極３に保持された基板１０と下部電極４４との間の距離を１５ｍｍに設定した。また、ガス排出用開口部９４ａのガスが流れる部分の断面積を６．２ｍｍ２に設定するとともに、ガス供給用ノズル１０４ａのガスが流れる部分の断面積を０．５ｍｍ２に設定した。また、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスがガス排出用開口部９４ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、ガス供給用プレート１０４と中間プレート１２１との間の距離Ｌ３を２０ｍｍに設定した。また、供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスがガス供給用ノズル１０４ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、供給ガス流路の主要部１０４ｂの断面積を４９ｍｍ２に設定した。また、ガス排出用開口部９４ａ（ガス供給用ノズル１０４ａ）を１０ｍｍのピッチＰ１でマトリクス状に配列した。また、ガス排出用開口部９４ａ（ガス供給用ノズル１０４ａ）の数を３７２１個（６１個×６１個）に設定した。
【０１２１】
さらに、４つのガス排出用開口部９４ａに対して開口部１２１ａが１つずつ配置されるように、中間プレート１２１を構成するとともに、４つのガス供給用ノズル１０４ａに対して開口部１２２ａが１つずつ配置されるように、中間プレート１２２を構成した。また、排出ガス流路の主要部９４ｂのコンダクタンスが中間プレート１２１の開口部１２１ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、中間プレート１２１の開口部１２１ａの断面積を２８ｍｍ２に設定した。また、供給ガス流路の主要部１０４ｂのコンダクタンスが中間プレート１２２の開口部１２２ａのコンダクタンスよりも大きくなるように、中間プレート１２２の開口部１２２ａの断面積を７ｍｍ２に設定した。
【０１２２】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表１に示した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【０１２３】
なお、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上部電極３（基板１０）を下部電極８４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１参照）に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を１００ｍｍに設定するとともに、揺動速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【０１２４】
次に、上記したように形成した実施例４による微結晶系Ｓｉ膜について、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。なお、１００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図８に示したＡ１〜Ｉ１である。また、５００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図９に示したＡ２〜Ｉ２である。実施例４による微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表１０および表１１に示す。
【０１２５】
【表１０】
2006233306.tif 000012
【０１２６】
【表１１】
2006233306.tif 000013
上記表４、表５、表１０および表１１を参照して、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と実施例４とを比較した場合、供給ガス流路および排出ガス流路に、それぞれ、中間プレート１２２および１２１を配置した下部電極８４を用いた実施例４は、中間プレートを配置していない下部電極４を用いた実施例２よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。具体的には、上記表１０に示すように、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．６および０．５２であった。また、上記表１１に示すように、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．０および０．４０であった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．３および０．５９であった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。
【０１２７】
この結果から、供給ガス流路および排出ガス流路に、それぞれ、中間プレート１２２および１２１を配置した下部電極８４を用いた実施例４では、真空排気設備９に近い所定の領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａに対応するガス排出用開口部９４ａにより排出されるガスの量と、真空排気設備９からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２１の開口部１２１ａに対応するガス排出用開口部９４ａにより排出されるガスの量とがばらつくのを実施例２よりも抑制することができたと考えられる。さらに、原料ガス供給源８に近い所定の領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａに対応するガス供給用ノズル１０４ａにより供給されるガスの量と、原料ガス供給源８からの距離が所定の領域よりも遠い領域に位置する中間プレート１２２の開口部１２２ａに対応するガス供給用ノズル１０４ａにより供給されるガスの量とがばらつくのを実施例２よりも抑制することができたと考えられる。
【０１２８】
なお、上記表１０に示すように、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６８８ｎｍ、Ｂ１：６８９ｎｍ、Ｃ１：６７６ｎｍ、Ｄ１：６７１ｎｍ、Ｅ１：６６５ｎｍ、Ｆ１：６８８ｎｍ、Ｇ１：６７４ｎｍ、Ｈ１：６８８ｎｍおよびＩ１：６９１ｎｍであった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６８１．１ｎｍであった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．７、Ｂ１：５．５、Ｃ１：５．２、Ｄ１：５．９、Ｅ１：６．４、Ｆ１：６．５、Ｇ１：６．５、Ｈ１：６．７およびＩ１：６．１であった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．１であった。
【０１２９】
また、上記表１１に示すように、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７０２ｎｍ、Ｂ２：６９６ｎｍ、Ｃ２：７０１ｎｍ、Ｄ２：６９９ｎｍ、Ｅ２：６７４ｎｍ、Ｆ２：６９８ｎｍ、Ｇ２：７０２ｎｍ、Ｈ２：６９８ｎｍおよびＩ２：７０４ｎｍであった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおける厚みの平均値は、６９７．１ｎｍであった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．９、Ｂ２：５．６、Ｃ２：５．３、Ｄ２：５．８、Ｅ２：６．２、Ｆ２：６．２、Ｇ２：６．３、Ｈ２：６．６およびＩ２：６．２であった。また、実施例４による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、６．０であった。
【０１３０】
（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。図１２を参照して、この第４実施形態では、上記第１〜第３実施形態と異なり、下部電極１２４を構成するガス供給用プレート１４４のガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成されている。また、ガス供給用ノズル１４４ａが、下部電極１２４を構成するガス排出用プレート１３４のガス排出用開口部１３４ａの内側に配置されている。なお、下部電極１２４は、本発明の「第２電極」の一例である。また、ガス排出用プレート１３４は、本発明の「第１プレート」の一例であり、ガス供給用プレート１４４は、本発明の「第２プレート」の一例である。また、ガス排出用開口部１３４ａは、本発明の「第１ノズル」の一例であり、ガス供給用ノズル１４４ａは、本発明の「第２ノズル」の一例である。
【０１３１】
なお、第４実施形態の下部電極１２４のその他の構成は、上記第１実施形態の下部電極４と同様である。また、第４実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極１２４以外の構成は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１と同様である。
【０１３２】
第４実施形態では、上記のように、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部を、丸みを帯びない尖った形状に形成することによって、内面側１４４ｂの先端部が丸みを帯びない尖った形状に形成されたガス供給用ノズル１４４ａから供給される原料ガスは、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域１ａ内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域１ａ内において、ガス供給用ノズル１４４ａから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、ガス供給用ノズル１４４ａから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域１ａにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
【０１３３】
なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１３４】
次に、上記第４実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例１、２および比較例１の確認実験と同様、実際に微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。
【０１３５】
（実施例５）
この実施例５による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図１に示したプラズマ処理装置１において、下部電極４に代えて、図１２に示した下部電極１２４と同様の下部電極１２４を用いた。すなわち、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜の形成には、ガス供給用ノズル１４４ａが、複数のガス排出用開口部１３４ａの各々の内側に配置され、かつ、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極１２４を用いた。なお、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極１２４のその他の構造は、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極４と同じ構造になるように作製した。
【０１３６】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記表１に示した形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【０１３７】
なお、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上部電極３（基板１０）を下部電極１２４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１参照）に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を１００ｍｍに設定するとともに、揺動速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【０１３８】
次に、上記したように形成した実施例５による微結晶系Ｓｉ膜について、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。なお、１００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図８に示したＡ１〜Ｉ１である。また、５００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図９に示したＡ２〜Ｉ２である。実施例５による微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表１２および表１３に示す。
【０１３９】
【表１２】
2006233306.tif 000014
【０１４０】
【表１３】
2006233306.tif 000015
上記表４、表５、表１２および表１３を参照して、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と実施例５とを比較した場合、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極１２４を用いた実施例５は、ガス供給用ノズル２４ａの先端部が、平坦な形状になるように形成された下部電極４を用いた実施例２よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。具体的には、上記表１２に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．２および０．５５であった。また、上記表１３に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．７および０．５１であった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．３および０．５９であった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。
【０１４１】
この結果から、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極１２４を用いた実施例５では、ガス供給用ノズル１４４ａから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合（実施例２）に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域１ａ内において原料ガスが均一に分解されたと考えられる。
【０１４２】
また、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と比較例５とを比較した場合、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極１２４を用いた実施例５は、ガス供給用ノズル２４ａの先端部が、平坦な形状になるように形成された下部電極４を用いた実施例２よりも、成膜速度（厚みの平均値）が大きくなることが判明した。具体的には、上記表１２に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みの平均値は、６８９．６ｎｍであった。また、上記表１３に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みの平均値は、７０３．６ｎｍであった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みの平均値は、６８３．３ｎｍであった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みの平均値は、７０１．９ｎｍであった。
【０１４３】
この結果から、ガス供給用ノズル１４４ａの内側面１４４ｂ側の先端部が、丸みを帯びない尖った形状に形成された下部電極１２４を用いた実施例５では、ガス供給用ノズル１４４ａから供給される原料ガスが、丸みを帯びない尖った形状に形成された先端部の近傍に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域１ａにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができたと考えられる。このため、実施例５では、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大したので、成膜速度を大きくすることができたと考えられる。
【０１４４】
なお、上記表１２に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：７０１ｎｍ、Ｂ１：６９８ｎｍ、Ｃ１：６８７ｎｍ、Ｄ１：６８６ｎｍ、Ｅ１：６７１ｎｍ、Ｆ１：６９７ｎｍ、Ｇ１：６７８ｎｍ、Ｈ１：６９８ｎｍおよびＩ１：６９０ｎｍであった。また、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．８、Ｂ１：５．４、Ｃ１：４．８、Ｄ１：５．７、Ｅ１：６．１、Ｆ１：６．１、Ｇ１：６．７、Ｈ１：５．９およびＩ１：６．３であった。また、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、５．９であった。
【０１４５】
また、上記表１３に示すように、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７１１ｎｍ、Ｂ２：６９９ｎｍ、Ｃ２：７１２ｎｍ、Ｄ２：７０１ｎｍ、Ｅ２：６８１ｎｍ、Ｆ２：７０３ｎｍ、Ｇ２：７０９ｎｍ、Ｈ２：７０５ｎｍおよびＩ２：７１１ｎｍであった。また、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．９、Ｂ２：５．５、Ｃ２：５．１、Ｄ２：５．６、Ｅ２：６．０、Ｆ２：５．９、Ｇ２：６．８、Ｈ２：６．１およびＩ２：６．５であった。また、実施例５による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、５．９であった。
【０１４６】
（第５実施形態）
図１３は、本発明の第５実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。図１３を参照して、この第５実施形態では、上記第１〜第４実施形態と異なり、下部電極１５４を構成するガス供給用プレート１７４のガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成されている。また、ガス供給用ノズル１７４ａが、下部電極１５４を構成するガス排出用プレート１６４のガス排出用開口部１６４ａの内側に配置されている。なお、下部電極１５４は、本発明の「第２電極」の一例である。また、ガス排出用プレート１６４は、本発明の「第１プレート」の一例であり、ガス供給用プレート１７４は、本発明の「第２プレート」の一例である。また、ガス排出用開口部１６４ａは、本発明の「第１ノズル」の一例であり、ガス供給用ノズル１７４ａは、本発明の「第２ノズル」の一例である。
【０１４７】
なお、第５実施形態の下部電極１５４のその他の構成は、上記第１実施形態の下部電極４と同様である。また、第５実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極１５４以外の構成は、図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置１と同様である。
【０１４８】
第５実施形態では、上記のように、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃを形成することによって、内側面１７４ｂに螺旋状の溝部１７４ｃが形成されたガス供給用ノズル１７４ａから供給される原料ガスは、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域１ａ内に原料ガスを均一に分散させることができる。これにより、プラズマが発生する領域１ａ内において、ガス供給用ノズル１７４ａから供給される原料ガスを均一に分解することができる。また、ガス供給用ノズル１７４ａから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合に比べてより混合促進されるので、プラズマが発生する領域１ａにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができる。これにより、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大するので、成膜速度を大きくすることができる。
【０１４９】
なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【０１５０】
次に、上記第５実施形態の膜厚および膜質のばらつきに関する効果を確認するために行った実験について説明する。なお、この確認実験では、上記した実施例１、２および比較例１の確認実験と同様、実際に微結晶系Ｓｉ膜を形成するとともに、その微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。
【０１５１】
（実施例６）
この実施例６による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、図１に示したプラズマ処理装置１において、下部電極４に代えて、図１３に示した下部電極１５４と同様の下部電極１５４を用いた。すなわち、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜の形成には、ガス供給用ノズル１７４ａが、複数のガス排出用開口部１６４ａの各々の内側に配置され、かつ、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成された下部電極１５４を用いた。なお、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極１５４のその他の構造は、実施例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極４と同じ構造になるように作製した。
【０１５２】
そして、基板１０として、１００ｍｍ角および５００ｍｍ角の２種類のガラス基板を準備するとともに、２種類のガラス基板の各々の表面上に、上記した表１に示す形成条件で微結晶系Ｓｉ膜を形成した。
【０１５３】
なお、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際には、上部電極３（基板１０）を下部電極１５４の表面に対して平行な方向（Ａ方向）（図１参照）に揺動させながら成膜を行った。この際、揺動幅を１００ｍｍに設定するとともに、揺動速度を５ｍｍ／ｓｅｃに設定した。
【０１５４】
次に、上記したように形成した実施例６による微結晶系Ｓｉ膜について、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比（膜質）の各々のばらつきを測定した。なお、１００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図８に示したＡ１〜Ｉ１である。また、５００ｍｍ角のガラス基板上に形成された微結晶系Ｓｉ膜の測定ポイントは、上記した実施例１、２および比較例１と同様、図９に示したＡ２〜Ｉ２である。実施例６による微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比を、以下の表１４および表１５に示す。
【０１５５】
【表１４】
2006233306.tif 000016
【０１５６】
【表１５】
2006233306.tif 000017
上記表４、表５、表１４および表１５を参照して、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と実施例６とを比較した場合、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成された下部電極１５４を用いた実施例６は、ガス供給用ノズル２４ａの内側面に、螺旋状の溝部が形成されていない下部電極４を用いた実施例２よりも、微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の各々のばらつき（標準偏差）が小さくなることが判明した。ただし、ガラス基板のサイズ（５００ｍｍ角）が大きい場合には、微結晶系Ｓｉ膜のラマンスペクトル強度比のばらつき（標準偏差）が同じであった。具体的には、上記表１４に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。また、上記表１５に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．７および０．５３であった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、１０．３および０．５９であった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みおよびラマンスペクトル強度比の標準偏差は、それぞれ、９．９および０．５９であった。
【０１５７】
この結果から、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成された下部電極１５４を用いた実施例６では、ガス供給用ノズル１７４ａから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合（実施例２）に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域１ａ内において原料ガスが均一に分解されたと考えられる。
【０１５８】
また、上部電極３（ガラス基板）を揺動させながら微結晶系Ｓｉ膜を形成した実施例２と比較例６とを比較した場合、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成された下部電極１５４を用いた実施例６は、ガス供給用ノズル２４ａの内側面に、螺旋状の溝部が形成されていない下部電極４を用いた実施例２よりも、成膜速度（厚みの平均値）が大きくなることが判明した。具体的には、上記表１４に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みの平均値は、６９３．２ｎｍであった。また、上記表１５に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みの平均値は、７０４．６ｎｍであった。その一方、上記表４に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）において、図８に示した９つのポイント（Ａ１〜Ｉ１）における厚みの平均値は、６８３．３ｎｍであった。また、上記表５に示したように、実施例２による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）において、図９に示した９つのポイント（Ａ２〜Ｉ２）における厚みの平均値は、７０１．９ｎｍであった。
【０１５９】
この結果から、ガス供給用ノズル１７４ａの内側面１７４ｂに、螺旋状の溝部１７４ｃが形成された下部電極１５４を用いた実施例６では、ガス供給用ノズル１７４ａから供給される原料ガスが、螺旋状に生成されるうずにより、うずが生成されない場合（実施例２）に比べてより混合促進されたために、プラズマが発生する領域１ａにおける原料ガスの滞留時間を長くすることができたと考えられる。このため、実施例６では、原料ガスが分解して生成される成膜種の量が増大したので、成膜速度を大きくすることができたと考えられる。
【０１６０】
なお、上記表１４に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ１：６９５ｎｍ、Ｂ１：６９２ｎｍ、Ｃ１：７０５ｎｍ、Ｄ１：６９７ｎｍ、Ｅ１：６７４ｎｍ、Ｆ１：７０６ｎｍ、Ｇ１：６８５ｎｍ、Ｈ１：６８９ｎｍおよびＩ１：６９６ｎｍであった。また、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ１：５．７、Ｂ１：５．４、Ｃ１：４．７、Ｄ１：５．５、Ｅ１：６．２、Ｆ１：５．９、Ｇ１：６．８、Ｈ１：５．８およびＩ１：６．２であった。また、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（１００ｍｍ角）のＡ１〜Ｉ１の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、５．７であった。
【０１６１】
また、上記表１５に示すように、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントの厚みは、それぞれ、Ａ２：７１２ｎｍ、Ｂ２：７０５ｎｍ、Ｃ２：７０８ｎｍ、Ｄ２：７０３ｎｍ、Ｅ２：６８０ｎｍ、Ｆ２：７０５ｎｍ、Ｇ２：７１０ｎｍ、Ｈ２：７０６ｎｍおよびＩ２：７１２ｎｍであった。また、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントのラマンスペクトル強度比は、それぞれ、Ａ２：５．６、Ｂ２：５．５、Ｃ２：５．１、Ｄ２：５．６、Ｅ２：６．３、Ｆ２：６．１、Ｇ２：６．９、Ｈ２：５．９およびＩ２：６．１であった。また、実施例６による微結晶系Ｓｉ膜（５００ｍｍ角）のＡ２〜Ｉ２の９つのポイントにおけるラマンスペクトル強度比の平均値は、５．７であった。
【０１６２】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【０１６３】
たとえば、上記第１〜第５実施形態では、本発明の第１ノズルをガスの排出用ノズルとして用いるとともに、本発明の第２ノズルをガスの供給用ノズルとして用いたが、本発明はこれに限らず、第１ノズルをガスの供給用ノズルとして用いるとともに、第２ノズルをガスの排出用ノズルとして用いてもよい。
【０１６４】
また、上記第１〜第５実施形態では、ガス供給用ノズルの先端部の上面の位置と、ガス排出用プレートの上面の位置とが一致するように構成したが、本発明はこれに限らず、ガス排出用プレートの上面からガス供給用ノズルの先端部を突出させてもよい。たとえば、図１４に示すように、図３に示した第１実施形態の構成において、ガス排出用プレート１４の上面からガス供給用ノズル２４ｃの先端部を突出させてもよい。このように構成すれば、ガス供給用ノズル２４ｃの突出した先端部近傍にプラズマを集中して発生させることができるので、プラズマ密度を高くすることができる。これにより、原料ガスを高密度のプラズマにより効率的に分解することができるので、より多くの成膜種を生成することができる。その結果、成膜速度をより大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６５】
【図１】本発明の第１実施形態によるプラズマ処理装置を示した概略図である。
【図２】図１に示した第１実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図３】図２の１００−１００線に沿った断面図である。
【図４】図２の２００−２００線に沿った断面図である。
【図５】第１実施形態のコンダクタンスに関する効果を説明するための配管構造を示した概略図である。
【図６】比較例１による微結晶系Ｓｉ膜を形成する際に用いた下部電極を示した平面図である。
【図７】図６の３００−３００線に沿った断面図である。
【図８】確認実験において形成された微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の測定ポイントを示した平面図である。
【図９】確認実験において形成された微結晶系Ｓｉ膜の厚みおよびラマンスペクトル強度比の測定ポイントを示した平面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した平面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極を示した断面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。
【図１３】本発明の第５実施形態によるプラズマ処理装置の下部電極のガス供給用ノズルおよびガス排出用開口部の周辺の拡大断面図である。
【図１４】第１実施形態の変形例によるプラズマ処理装置の下部電極を示した断面図である。
【図１５】従来の平行平板型のプラズマ処理装置を示した概略図である。
【符号の説明】
【０１６６】
２  真空チャンバ（プラズマ処理室）  
３  上部電極（第１電極）
４、４４、８４、１２４、１５４  下部電極（第２電極）
１４、５４、９４、１３４、１６４  ガス排出用プレート（第１プレート）
１４ａ、５４ａ、９４ａ、１３４ａ、１６４ａ  ガス排出用開口部（第１ノズル）
１４ｂ、９４ｂ  排出ガス流路の主要部（第１ガス流路の主要部）
２４、１０４、１４４、１７４  ガス供給用プレート（第２プレート）
２４ａ、６４ａ、１０４ａ、１４４ａ、１７４ａ  ガス供給用ノズル（第２ノズル）
２４ｂ、１０４ｂ  供給ガス流路の主要部（第２ガス流路の主要部）
３４、１１４  下側プレート（第３プレート）
１２１、１２２  中間プレート
１２１ａ、１２２ａ  開口部
１４４ｂ、１７４ｂ  内側面
１７４ｃ  溝部
【図１】
2006233306.tif 000018
【図２】
2006233306.tif 000019
【図３】
2006233306.tif 000020
【図４】
2006233306.tif 000021
【図５】
2006233306.tif 000022
【図６】
2006233306.tif 000023
【図７】
2006233306.tif 000024
【図８】
2006233306.tif 000025
【図９】
2006233306.tif 000026
【図１０】
2006233306.tif 000027
【図１１】
2006233306.tif 000028
【図１２】
2006233306.tif 000029
【図１３】
2006233306.tif 000030
【図１４】
2006233306.tif 000031
【図１５】
2006233306.tif 000032