(57)【要約】【課題】電極と背面部材の間隔を狭くしても、処理室の排気効率が低下することを抑制できるようにする。【解決手段】高周波電極３２０は、処理室１００の中に配置され、高周波が印加される。高周波電極３２０の表面は、被処理体１０に対向している。背面部材２１０は、高周波電極３２０の裏面を覆うように、この裏面から離間して設けられている。背面部材２１０と高周波電極３２０との間の空間は処理室１００の排気ルートとなっている。高周波電極３２０は、高周波電極３２０の表面を形成する板状の表面部材３２２と、表面部材３２２の裏面に取り付けられた筐体３２４から形成されている。表面部材３２２は、例えばステンレスなどの金属で形成されている。筐体３２４は、箱状であり、多孔板、例えばステンレスなどの金属板にパンチングにより多数の孔を形成したパンチングメタルで形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備え、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第１中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第１中空部に接続する第１開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第１中空部を接続する第２開口と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記背面部材は、前記高周波電極と電気的に接続しているプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置において、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の表面側を形成し、表面が前記被処理体に対向する表面部材と、
前記表面部材の裏面に取り付けられ、多孔板から形成された筐体と、
を備え、前記筐体の側面及び裏面それぞれに位置する孔が前記第１開口及び前記第２開口であるプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記表面部材は板状であるプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項３に記載のプラズマ処理装置において、
前記表面部材は、
内部に設けられ、処理ガスが導入される第２中空部と、
表面に設けられ、前記第２中空部に接続している複数の孔と、
を備えるプラズマ処理装置。
【請求項６】
被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備えるプラズマ処理装置を用いて前記被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第１中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第１中空部に接続する第１開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第１中空部を接続する第２開口と、
を有しており、
前記空間に加えて、前記第１開口、前記第１中空部、及び前記第２開口を介して前記処理室内を排気する、プラズマ処理方法。
【請求項７】
請求項６に記載のプラズマ処理方法であって、
前記被処理体は太陽電池が形成される基板であるプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマを用いて基板などの被処理体を処理すること、例えばプラズマＣＶＤ法により成膜処理を行うことは、例えば太陽電池の製造や半導体装置の製造に広く用いられている。プラズマを用いて被処理体を処理するプラズマ処理装置の一つに、平行平板型の電極を有するプラズマ処理装置がある（例えば特許文献１及び２参照）。このプラズマ処理装置は、互いに対向する２枚の平板型の電極を処理室内に配置し、少なくとも一方の電極に高周波を印加することにより、２枚の電極の間の空間にプラズマを発生させるものである。
【０００３】
特に特許文献２には、高電圧電極の背面に排気ブロックを設け、高電圧電極と排気ブロックの間の隙間を介して処理室内を排気することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２９３４９１号公報
【特許文献２】特開２００１−５３３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２に記載のように、電極の裏面側に背面部材を設け、背面部材と電極の間の空間を介して処理室の中を排気する場合、電力を効率的に投入する必要があるなどの理由により、電極と背面部材の間隔を狭くしなければならないことがある。しかしこの場合、背面部材と電極の間の空間の排気抵抗が高くなってしまい、処理室の排気効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電極と背面部材の間隔を狭くしても、処理室の排気効率が低下することを抑制できるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備え、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第１中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第１中空部に接続する第１開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第１中空部を接続する第２開口と、
を備えるプラズマ処理装置が提供される。
【０００８】
本発明によれば、被処理体をプラズマで処理する処理室と、
前記処理室の中に配置され、高周波が印加され、表面が前記被処理体に対向する高周波電極と、
前記高周波電極の裏面を覆うように前記裏面から離間して設けられ、前記高周波電極との間の空間が前記処理室の排気ルートとなる背面部材と、
を備えるプラズマ処理装置を用いて前記被処理体を処理するプラズマ処理方法であって、
前記高周波電極は、
前記高周波電極の内部に設けられた第１中空部と、
前記高周波電極の側面に設けられ、前記高周波電極の周囲に位置する空間のうち前記側面に面する空間を前記第１中空部に接続する第１開口と、
前記高周波電極の前記裏面に設けられ、前記高周波電極と前記背面部材との間の空間に前記第１中空部を接続する第２開口と、
を有しており、
前記空間に加えて、前記第１開口、前記第１中空部、及び前記第２開口を介して前記処理室内を排気する、プラズマ処理方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高周波電極と背面部材の間隔を狭くしても、処理室の排気効率が低下することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置の要部拡大図である。
【図３】第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１２】
図１は、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。このプラズマ処理装置は、処理室１００、高周波電極３２０、及び背面部材２１０を備える。処理室１００は、基板などの被処理体１０をプラズマで処理する。ここで行われる処理は、例えばプラズマＣＶＤ法による成膜処理である。成膜される膜は、例えば太陽電池の光電変換素子を形成するいずれかの層である。
【００１３】
高周波電極３２０は、処理室１００の中に配置され、高周波が印加される。高周波の周波数は、例えば１０ＭＨｚ以上１００ＭＨｚ以下である。高周波電極３２０の表面は、被処理体１０に対向している。背面部材２１０は、高周波電極３２０の裏面を覆うように、この裏面から離間して設けられている。背面部材２１０と高周波電極３２０との間の空間５０４は処理室１００の排気ルートとなっている。そして高周波電極３２０は、高周波電極３２０の内部に設けられた第１中空部３２５と、高周波電極３２０の側面に設けられた第１開口３２１ａと、高周波電極３２０の裏面に設けられた第２開口３２１ｂとを備えている。第１開口３２１ａは、高周波電極３２０の周囲に位置する空間のうち高周波電極３２０の側面に面する空間５０２を第１中空部３２５に接続する。第２開口３２１ｂは、高周波電極３２０と背面部材２１０との間の空間５０４に第１中空部３２５を接続する。
【００１４】
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、平行平板型のプラズマ処理装置である。被処理体１０は、接地電極３１０に接触している。接地電極３１０は、処理室１００の中に高周波電極３２０と対向するように配置されている。整合器４１０を介して高周波電源４００から高周波電極３２０に高周波が印加されると、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間にプラズマが発生し、被処理体１０に処理が行われる。また接地電極３１０はヒータを内蔵しており、被処理体１０を加熱する。本図に示す例において、接地電極３１０及び高周波電極３２０は表面が垂直になるように配置されている。このため被処理体１０は、垂直に立った状態で処理される。
【００１５】
高周波電極３２０は、高周波電極３２０の表面を形成する板状の表面部材３２２と、表面部材３２２の裏面に取り付けられた筐体３２４から形成されている。表面部材３２２は、例えばステンレスなどの金属で形成されている。筐体３２４は、箱状であり、多孔板、例えばステンレスなどの金属板にパンチングにより多数の孔を形成したパンチングメタルで形成されている。そして、筐体３２４の側面に位置する孔が上記した第１開口３２１ａに相当し、筐体３２４の裏面に位置する孔が上記した第２開口３２１ｂに相当し、筐体３２４の内部空間が、第１開口３２１ａと第２開口３２１ｂを相互に連結する第１中空部３２５になっている。筐体３２４の平面形状は表面部材３２２の平面形状と略同じであるが、表面部材３２２の平面形状より小さくても良い。
【００１６】
背面部材２１０は、ステンレスなどの導電性の材料から形成されており、高周波電極３２０の側面及び背面を覆う形状を有している。本実施形態において背面部材２１０は、平板部２１２及び凸部２１４を有している。平板部２１２は高周波電極３２０の裏面を覆っている。平板部２１２は、平面形状が高周波電極３２０の平面形状と相似形であり、高周波電極３２０より少し大きい。凸部２１４は平板部２１２の周縁部の全周に設けられており、高周波電極３２０の側面を覆うように平板部２１２の周縁部から突出している。本図に示す例において、接地電極３１０の表面を基準にした場合に、凸部２１４の先端は、高周波電極３２０の表面部材３２２の表面と略同じ高さに位置している。
【００１７】
背面部材２１０と高周波電極３２０の間には空間５０４が設けられている。背面部材２１０の平板部２１２には、排気管３３０が取り付けられている。排気管３３０は、平板部２１２の中心から外れた位置に設けられており、排気ポンプ（図示せず）に接続されている。この排気ポンプは、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間を排気するために設けられている。すなわちこの排気ポンプが動作すると、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間に位置していたプロセスガスやパーティクルは、排気ガスとして、背面部材２１０と高周波電極３２０の間の空間５０２，５０４及び排気管３３０を介して排気される。高周波電極３２０に対して垂直な方向から見た場合、排気管３３０は高周波電極３２０の内側に位置している。
【００１８】
本実施形態において、高周波電源４００が出力した高周波電力は、背面部材２１０の平板部２１２の中心に設けられた入力部３２６に入力される。また背面部材２１０と高周波電極３２０の表面部材３２２は、平板部２１２の中心に設けられた接続板３２８を介して互いに接続している。このため、高周波電源４００が出力した高周波電力は、背面部材の平板部２１２および接続板３２８を介して表面部材３２２に伝達される。そして背面部材２１０は、高周波電極３２０と同電位になり、高周波電極３２０のシールド部材として機能する。
【００１９】
また接地電極３１０の背面及び側面は、背面部材２２０で覆われている。背面部材２２０は、ステンレスなどの導電性の材料から形成されており、平板部２２２及び凸部２２４を有している。平板部２２２は、平面形状が接地電極３１０の平面形状と相似形であり、接地電極３１０より少し大きい。凸部２２４は平板部２２２の周縁部の全周に設けられている。平板部２２２は接地電極３１０の背面を覆っており、凸部２２４は接地電極３１０の側面を覆っている。平板部２２２は、中心を接地電極３１０の支持軸３１２が貫通しており、この貫通する部分で支持軸３１２に取り付けられている。背面部材２２０は、支持軸３１２及び後述するシールド部材２３０を介して接地されており、接地電極３１０と同電位になっている。
【００２０】
凸部２２４の先端は、シールド部材２３０に接続している。シールド部材２３０は、被覆部２３２及び接続部２３４を有している。被覆部２３２は、導電性を有している。被覆部２３２は、背面部材２１０の凸部２１４の外側に位置しており、高周波電極３２０の背面部材２１０の少なくとも一部分を囲んでいる。被覆部２３２は、一端が処理室１００の筐体１１０に接続しており、他端が接続部２３４に接続している。接続部２３４はリング状、又は矩形状の導電性の板であり、高周波電極３２０の表面と略平行である。接続部２３４は、一面側に接地電極３１０の背面部材２２０の凸部２２４の先端が取り付けられており、他面側に、絶縁部材２３６を介して高周波電極３２０の背面部材２１０の凸部２１４の先端が取り付けられている。
【００２１】
なおプロセスガスは、ガス導入管３２７を介して接地電極３１０及び高周波電極３２０の間の放電空間に導入される。本実施形態においてガス導入管３２７は、高周波電極３２０を貫通しており、高周波電極３２０側からプロセスガスを導入する。ただしガス導入管３２７は、側面側から接地電極３１０及び高周波電極３２０の間の放電空間にプロセスガスを導入してもよい。
【００２２】
このような構成において、接地電極３１０及び高周波電極３２０は、背面部材２１０，２２０、シールド部材２３０、及び絶縁部材２３６によって形成された閉空間内に配置されている。従って、接地電極３１０と高周波電極３２０の間に供給されるプロセスガスが拡散する空間が狭くなり、処理効率が向上する。
【００２３】
なお、背面部材２２０は高周波電極３２０と同電位になっており、高周波が印加される。このため、高周波を効率よく高周波電極３２０に導入するために、背面部材２２０と高周波電極３２０の距離は、接地電極３１０の表面から高周波電極３２０の表面までの距離と同等又はそれ以下、例えば２０ｍｍ以下と狭くすることが必要になる場合がある。
【００２４】
図２は、図１に示したプラズマ処理装置の要部拡大図である。この図は、高周波電極３２０を表面部材３２２及び筐体３２４で形成したことによる作用及び効果を説明するための図である。
【００２５】
図１に示したプラズマ処理装置を用いて被処理体１０を処理するとき、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間にはプロセスガスが供給される。排気管３３０に接続された排気ポンプが動作することにより、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間が排気され、これにより、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間の圧力が制御される。
【００２６】
詳細には、排気管３３０に接続された排気ポンプが動作すると、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間は、背面部材２１０と高周波電極３２０の間の空間５０２，５０４及び排気管３３０を介して排気される（図２の点線で示すルートＡ）。また本実施形態では、高周波電極３２０の筐体３２４は多孔板から形成されている。このため、排気ポンプが動作すると、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間に位置する気体は、筐体３２４の側面に位置する孔である開口３２１ａ、筐体３２４の第１中空部３２５、及び筐体３２４の裏面に位置する孔である開口３２１ｂを介しても排気される（図２の一点鎖線で示すルートＢ）。
【００２７】
このため、本実施形態によれば、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間の排気効率が向上する。特に背面部材２２０は高周波電極３２０と同電位になっており、背面部材２２０と高周波電極３２０の距離を狭くする必要がある場合に、この効果は顕著になる。
【００２８】
また本実施形態では、多孔板で形成された筐体３２４により、高周波電極３２０の裏面側を形成している。そして筐体３２４の孔が、高周波電極３２０の側面及び裏面に設けられた開口３２１ａ，３２１ｂに相当し、筐体３２４の中空部が、これら開口を接続するための第１中空部３２５になっている。このため、高周波電極３２０の側面及び裏面に開口３２１ａ，３２１ｂを設け、かつ第１中空部３２５を形成するためのコストが低くなる。
【００２９】
図３は、第２の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を示す図である。このプラズマ処理装置は、ガス導入管３２７を有していない点、及び表面部材３２２の形状を除いて、第１の実施形態に係るプラズマ処理装置と同様の構成である。
【００３０】
本実施形態において、高周波電極３２０は、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間にプロセスガスを供給する機能を有しており、シャワーヘッド構造となっている。詳細には、表面部材３２２は、中空の筐体構造を有している。そして表面部材３２２の表面には、表面部材３２２の中空部である第２中空部３２３に接続する複数の孔が形成されている。表面部材３２２の第２中空部３２３には、表面部材３２２の裏面側に接続されたガス導入管３５０を介して、プロセスガスが供給される。第２中空部３２３に供給されたプロセスガスは、表面部材３２２の表面に形成された孔を介して、高周波電極３２０と接地電極３１０の間の放電空間に供給される。
【００３１】
本実施形態においても、表面部材３２２の裏面側に、多孔板から形成された筐体３２４が設けられているため、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 被処理体
１００ 処理室
１１０ 筐体
２１０ 背面部材
２１２ 平板部
２１４ 凸部
２２０ 背面部材
２２２ 平板部
２２４ 凸部
２３０ シールド部材
２３２ 被覆部
２３４ 接続部
２３６ 絶縁部材
３１０ 接地電極
３１２ 支持軸
３２０ 高周波電極
３２１ａ，３２１ｂ  開口
３２２ 表面部材
３２３  第２中空部
３２４ 筐体
３２５  第１中空部
３２６ 入力部
３２７  ガス導入管
３２８ 接続板
３３０ 排気管
３５０  ガス導入管
４００ 高周波電源
４１０ 整合器
５０２  空間
５０４  空間
【図１】
2011035227.tif 000003
【図２】
2011035227.tif 000004
【図３】
2011035227.tif 000005