(57)【要約】  【課題】  従来のプラズマ処理装置においては、複数種のガスを導入することによりプラズマ処理を行う場合、複数ガスの混合のためにミキシングボックスが設けられており、ガス導入配管の構成が複雑になるといった問題がある。  【解決手段】  本発明においては、反応ガスと比較して希釈ガスの流量が多い場合に、希釈ガス供給部とプラズマ処理反応容器を接続する希釈ガス導入管の一部に、反応ガス導入管を接続することにより、希釈ガス導入管内において希釈ガスと反応ガスを十分に混合することができ、かつ、ガス供給配管をより簡易な構成とすることができる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理反応容器と、プラズマ処理反応容器に一端が接続され希釈ガスを導入する希釈ガス導入管と、希釈ガス導入管の他端に接続され希釈ガスを供給する希釈ガス供給部と、前記希釈ガス導入管の中間部より前記希釈ガス供給部寄りの部分において一端が接続されて反応ガスを導入する反応ガス導入管と、反応ガス導入管の他端に接続され前記希釈ガスの流量より少ない流量の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、を有するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記反応ガス導入管は前記希釈ガス供給部の近傍において接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記反応ガスは複数種あり、それぞれは材料ガスまたはドーピングガスであって、材料ガス導入管はドーピングガス導入管より前記希釈ガス導入管の前記プラズマ処理反応容器側に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記希釈ガス導入管の内径は前記反応ガス導入管の内径より大きいことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記プラズマ処理反応容器、前記希釈ガス導入管、前記希釈ガス供給部、前記反応ガス導入管、前記反応ガス供給部の組は複数あり、前記希釈ガス供給部および前記反応ガス供給部はそれぞれ１つの容器内に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて製造された半導体素子。
【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するものであり、より詳しくは、プラズマ処理反応容器にガスを供給するガス配管構造に特徴を有するプラズマ処理装置およびこのプラズマ処理装置により製造された半導体素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、カソード・アノード電極対を設けたプラズマ処理反応容器内に複数種のガスを導入し、排気系に設けられた圧力調整バルブによって反応容器内の混合ガスの圧力を略一定に調整し、さらに、高電圧を電極間に印加することにより、電極間にプラズマを発生させカソード電極あるいはアノード電極上に載置された非処理物をプラズマ処理するものである。
【０００３】
従来のプラズマ処理装置について図を基に説明する。図６は従来のプラズマ処理装置のガス配管系統図である。反応容器１に複数種のガスＡ，Ｂを導入する前にガスを混合するためのミキシングボックス７を設け、ガスＡおよびＢをミキシングボックス７内で混合した後、反応容器１に導入する構造である。図７は特許文献１に開示されているミキシングボックスの断面図である。ミキシングボックス７の形状は円筒形であり、圧力損失を低減することができるといった記載がなされている。
【特許文献１】実開昭６４−２６３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のようなミキシングボックスを用いた場合は、ミキシングボックスを反応容器毎に設ける必要があり、ガス配管系の構成が複雑になるといった問題がある。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、複数種のガスを導入することによりプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、簡易なガス導入配管により複数ガスの混合を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、プラズマ処理反応容器と、プラズマ処理反応容器に一端が接続され希釈ガスを導入する希釈ガス導入管と、希釈ガス導入管の他端に接続され希釈ガスを供給する希釈ガス供給部と、前記希釈ガス導入管の中間部より前記希釈ガス供給部寄りの部分において一端が接続されて反応ガスを導入する反応ガス導入管と、反応ガス導入管の他端に接続され前記希釈ガスの流量より少ない流量の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、を有するプラズマ処理装置とした。
【０００７】
本構成とすることにより、プラズマ処理反応容器に複数種のガスを導入する際に、複数種のガスを十分に混合することができると共に、ガス導入配管をより簡易な構成とすることができる。
【０００８】
また、本発明においては、前記反応ガス導入管は前記希釈ガス供給部の近傍において接続されていることが望ましい。
【０００９】
また、本発明においては、前記反応ガスは複数種あり、それぞれは材料ガスまたはドーピングガスであって、材料ガス導入管はドーピングガス導入管より前記希釈ガス導入管の前記プラズマ処理反応容器側に接続されていることが望ましい。
【００１０】
また、本発明においては、前記希釈ガス導入管の内径は前記反応ガス導入管の内径より大きいことが望ましい。
【００１１】
また、本発明においては、前記プラズマ処理反応容器、前記希釈ガス導入管、前記希釈ガス供給部、前記反応ガス導入管、前記反応ガス供給部の組は複数あり、前記希釈ガス供給部および前記反応ガス供給部はそれぞれ１つの容器内に設置されていることが望ましい。
【００１２】
また、本発明のプラズマ処理装置を用いて製造された半導体素子が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明においては、反応ガスと比較して希釈ガスの流量が多い場合に、希釈ガス供給部とプラズマ処理反応容器を接続する希釈ガス導入管の希釈ガス供給部寄りの部分に反応ガス導入管を接続することにより、希釈ガス導入管内において希釈ガスと反応ガスを十分に混合することができると共に、ガス供給配管をより簡易な構成とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（実施形態１）
本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置を図を基に説明する。図１は、本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置の概略断面図およびガス配管系統図である。密閉可能なプラズマ処理反応容器１０１内にカソード電極１０２・アノード電極１０３対が設置されており、プラズマ処理反応容器１０１外には、カソード電極１０２に電力を供給するための電源１０４と、電源１０４と複数のカソード電極１０２・アノード電極１０３対間のインピーダンス整合を行うマッチングボックス１０５が設置されている。
【００１５】
電源１０４には、電力導入線１０６ａの一端が接続され、他端は、マッチングボックス１０５に接続されている。マッチングボックス１０５には、電力導入線１０６ｂの一端が接続され、他端はカソード電極１０２に接続されている。
【００１６】
一方、アノード電極１０３は電気的に接地されており、アノード電極１０３上には、プラズマ処理の対象物であるワーク１０７が設置される。ワーク１０７は、カソード電極１０２上に設置されていても構わず、また、アノード電極１０３・カソード電極１０２表面をプラズマ処理する場合にはワーク１０７を設置する必要はない。
【００１７】
プラズマ処理反応容器１０１にはガス導入口１１０が設けられている。ガス導入口１１０には、希釈ガス導入管１１１の一端が接続されており、他端は、希釈ガス供給部１１２に接続されている。希釈ガス供給部１１２には、希釈ガス１０８を所定流量供給するためにマスフローコントローラ等の流量調整装置１１５が設けられる。また、適当な箇所にバルブ２０７を設けても良い。希釈ガス１０８として、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２等の不活性ガスまたはＨ２等が用いられる。
【００１８】
通常、可燃性、支燃性または毒性ガスを使用する場合には、ガス漏れに対応するために、流量調整装置１１５およびバルブ２０７をガスボックス１１８内に設置し、ガスボックス１１８内を排気し、除害装置（図示していない）を通して大気に放出する構成が採られる。また、容器内あるいは排気配管内にはガス漏れを検知するガス検知器（図示していない）が設けられる。
【００１９】
また、不活性ガスを使用する場合であっても、不活性ガスが漏れた場合にその充満を防止するため、流量調整装置１１５およびバルブ２０７をガスボックス１１８内に設置し、ガスボックス１１８内を排気し大気に放出する構成が採られる。
【００２０】
本実施形態および以降の実施形態、実施例において、ガス供給部とは、少なくともガス流量を調整する機能を有する流量調整装置１１５を備えている部分であり、ガスボンベ等のガス貯蔵部１１９を備えているか否かは問わない。例えば、本実施形態のように、ガス貯蔵部１１９が別に設けられておりガス配管によりガス供給部に供給される構成であっても良く、ガス供給部内にガス貯蔵部１１９が設けられていても良い。
【００２１】
希釈ガス導入管１１１には、反応ガス導入管１１３の一端が接続され、他端は、反応ガス供給部１１４に接続されている。反応ガス供給部１１４は、希釈ガス１０８より少ない流量の反応ガスを供給する。反応ガス供給部１１４には、マスフローコントローラ等の流量調整装置１１５が設けられる。反応ガス１０９としては、ＳｉＨ４、ＣＨ４、ＧｅＨ４等の材料ガスあるいはＮＦ３、ＳＦ６、ＣＦ４等のエッチングガスが用いられる。
【００２２】
反応ガス供給部１１４は、ガスボックス１１８内に設置され、ガスボックス１１８内部は排気され、除害装置を介して大気に放出される構成である。さらに、ガスボックス１１８内には、漏洩ガスを検知するガス検知器が設けられる。
【００２３】
反応ガス導入管１１３は、希釈ガス導入管１１１の中間部より希釈ガス供給部１１２側に接続されることが望ましく、さらに希釈ガス供給部１１２近傍に接続されることが望ましい。希釈ガス導入管１１１の希釈ガス供給部１１２側に反応ガス導入管１１３を接続することにより、その接続部からプラズマ処理反応容器１０１までの距離が長くなり、ガスの混合が効率良く行われると共に、反応ガス導入管１１３の長さを短くしガス配管を簡略化することができる。
【００２４】
さらに、希釈ガス導入管１１１の内径は、反応ガス導入管１１３の内径より大きいことが望ましい。希釈ガス導入管１１１内部の容積が大きいほどガスの混合が効率よく行われるといった効果がある。
【００２５】
また、プラズマ処理反応容器１０１には、真空ポンプ１１６と圧力調整用バルブ１１７が接続され、プラズマ処理反応容器１０１内のガス圧力が略一定に保たれ、電源１０４からカソード電極１０２に電力を供給することでカソード電極１０２・アノード電極１０３対間にプラズマ放電を発生させ、プラズマ処理が可能となる。
（実施形態２）
本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置を図を基に説明する。図２は、本発明の実施形態２に係るプラズマ処理装置の概略断面図およびガス配管系統図である。ガス供給部およびガス配管部以外の構成は実施形態１と同様である。
【００２６】
希釈ガス導入管１１１には、ドーピングガス導入管２０１の一端が接続され、他端には、ドーピングガス供給部２０２が接続されている。この接続点よりプラズマ処理反応容器１０１側に材料ガス導入管２０３の一端が接続され、他端は、材料ガス供給部２０４に接続されている。
【００２７】
本実施形態において、材料ガス２０５およびドーピングガス２０６をそれぞれ１系統としたがこれらを複数設けても良い。この場合、材料ガス２０５、ドーピングガス２０６のうち必要な流量が少ないものほど希釈ガス導入管１１１の反応ガス供給部１１４側に接続されていることが望ましい。
【００２８】
また、必要な箇所にバルブ２０７を設けて使用するガスを選択することも可能である。
希釈ガス１０８として、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ｎ２等の不活性ガスやＨ２等が用いられ、材料ガス２０５としてＳｉＨ４、ＣＨ４、ＧｅＨ４等、ドーピングガス２０６としてＰＨ３、ＡｓＨ３、Ｂ２Ｈ６等が用いられる。
【００２９】
本実施形態においても、実施形態１と同様にガスボックス１１８内にガス供給部が設けられた構成とした。
【００３０】
プラズマＣＶＤ法により半導体膜を成膜する場合には、ドーピングガス２０６の濃度は材料ガス２０５のｐｐｍオーダーと微量であり、材料ガス、希釈ガスとの混合を確実に行う必要がある。材料ガス２０５、ドーピングガス２０６、希釈ガス１０８を効率よく混合するためには、プラズマ処理反応容器１０１からより遠い位置において材料ガス２０５、ドーピングガス２０６を希釈ガス導入管１１１に導入することが望ましい。
【００３１】
また、希釈ガス導入管１１１の内径は、材料ガス導入管２０３、ドーピングガス導入管２０１の内径より大きいことが望ましい。希釈ガス導入管１１１内部の容積が大きいほどガスの混合が効率よく行われる。
（実施形態３）
本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置を図を基に説明する。図３は、本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置のガス配管系統図である。プラズマ処理反応容器１０１が複数設置されており、希釈ガス供給部１１２からそれぞれのプラズマ処理反応容器１０１に対して希釈ガス導入管１１１が接続されている構成である。反応ガス導入管１１３は、実施形態１と同様に希釈ガス導入管１１１に接続されている。
【００３２】
複数のプラズマ処理反応容器１０１を設けた場合に、それぞれのプラズマ処理反応容器１０１に対応したガス供給部を別の位置に設けたときは、同種のガス供給部に対してガスボックス１１８が複数個必要であり、それぞれのガスボックス１１８にガス検知器が必要となる。
【００３３】
本実施形態においては、希釈ガス１０８、反応ガス１０９のガス供給部それぞれを１箇所にまとめ、１つのガスボックス１１８内に設けた。本構成とすることにより、必要なガスボックス１１８の数を減らし、必要なガス検知器数を低減することができ効率的である。
【００３４】
また、プラズマ処理反応容器１０１を複数台設けた場合、それぞれの希釈ガス導入管１１１の長さが必然的に長くなり、その内部容積が増大することから、希釈ガス導入管１１１を通過する間にガス混合がより効率よく行われるといった利点がある。さらに、ガス貯蔵部１１９から各ガス供給部１１２、１１４へのガス供給配管３０１ａ、３０１ｂの本数をガス種ごとに１系統設ければよく、配管ボリュームを低減できるといった効果がある。
【００３５】
また、個々のプラズマ処理反応容器１０１に対するガス配管を実施形態２と同様の構成にすることも可能である。
【実施例１】
【００３６】
実施例１に係るプラズマ処理装置として、プラズマエッチング装置を例にとって図に基づき説明する。
【００３７】
本実施例に係るプラズマエッチング装置の概略断面図は図１と同様であり、以降、図１を基に説明する。アノード電極１０３およびカソード電極１０２を、プラズマ処理反応容器１０１内に対向するように設置し、プラズマ処理反応容器１０１内に、エッチングガスおよび希釈ガス１０８を導入し、カソード電極１０２に電力を供給することによってアノード電極１０３・カソード電極１０２間にプラズマ放電を発生させる。
【００３８】
このプラズマエッチング装置についてより具体的に説明する。密封可能な縦型プラズマ処理反応容器１０１の内部中央に、カソード電極１０２・アノード電極１０３対をプラズマ処理反応容器１０１の底面に対して略垂直に配置した。アノード電極１０３の表面には、ワーク１０７としてシリコン薄膜を成膜したガラス基板を配置した。
【００３９】
プラズマ処理反応容器１０１にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などを使用し、また、断熱材としてセラミックスなどを使用した。アノード電極１０３は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの導電性および耐熱性を備えた材料で製作した。
【００４０】
ワーク１０７は、非エッチング処理物であればよく特に限定されるものではない。また、プラズマＣＶＤ装置と兼用する場合に、反応容器内のクリーニングを行うときは、ワーク１０７を配置しなくてもよい。
【００４１】
アノード電極１０３の寸法は、エッチングを行うワーク１０７の寸法に合わせて適当な値に決定した。本実施例では、ガラス基板の寸法９００ｍｍｘ９００ｍｍに対して、アノード電極１０３の寸法を１０００mmｘ１０００mmとした。
【００４２】
カソード電極１０２は、アルミニウム合金により作製したが、ステンレス鋼等により作製しても良い。カソード電極１０２の寸法は、ワーク１０７の寸法に合わせて適当な値に設定し、本実施例においては、１０００mmｘ１０００mmとした。
【００４３】
アノード電極１０３、カソード電極１０２およびガラス基板のサイズはこれらに限られるものではなく、どのような大きさであっても良いが、通常、５００〜１５００ｍｍサイズのものが用いられる。
【００４４】
プラズマ処理反応容器１０１には、ガス導入口１１０を設けた。ガス導入口１１０には、希釈ガス導入管１１１の一端を接続し、他端を希釈ガス供給部１１２に接続した。希釈ガス供給部１１２には、希釈ガス１０８を所定流量供給するために流量調整装置１１５としてマスフローコントローラを設け、流量調整が可能な構成とした。
【００４５】
希釈ガス１０８としてはＡｒガスを使用した。希釈ガス供給部１１２をガスボックス１１８内に設け、ガスボックス１１８を排気し、大気放出する構成とした。
【００４６】
希釈ガス導入管１１１の一部には反応ガス導入管１１３の一端を接続し他端を反応ガス供給部１１４に接続した。反応ガス供給部１１４にも希釈ガス供給部１１２と同様マスフローコントローラを設け流量調整できるようにした。
【００４７】
反応ガス１０９としてはＮＦ３ガスを使用した。反応ガス供給部１１４をガスボックス１１８内に設け、ガスボックス１１８を排気系に接続し除害装置を通じで大気放出する構成とした。
【００４８】
各ガス導入管の材質は、使用ガス種、圧力により決定され、耐腐食性、耐圧性を有していれば良く、本実施例においては一般によく使用されるステンレス製のものを使用した。
【００４９】
希釈ガス導入管１１１の内径は、反応ガス導入管１１３の内径より大きいことがガス混合を効率よく行うためには好ましい。各ガス導入管の内径、外径サイズは使用ガスの流量および圧力によって決定され、どのようなものでも良い。本実施例においては、希釈ガス導入管１１１として３／８インチ、反応ガス導入管１１３として１／４インチサイズのガス導入管を使用した。
【００５０】
プラズマ処理反応容器１０１には圧力調整用バルブ１１７と真空ポンプ１１６を直列に設け、プラズマ処理反応容器１０１内のガス圧力を略一定に保つことができる構成とした。本実施例においては、希釈ガス１０８であるＡｒガスを５ＳＬＭ、反応ガス１０９であるＮＦ３ガスを１ＳＬＭ流し、プラズマ処理反応容器１０１内のガス圧力を３００Ｐａと設定した。本条件は一例であり、他のガス流量、ガス圧力であっても良いが、通常、Ａｒガス１〜５ＳＬＭ、ＮＦ３ガス０．１〜１ＳＬＭ、ガス圧力１００〜５００Ｐａの範囲内で設定される。
【００５１】
カソード電極１０２へは、プラズマ励起電源１０４により電力が供給される構成とした。電源１０４は、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力電力１ｋＷの交流電源を使用した。電源１０４としては、周波数１．００ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ、出力電力１０W〜１００ｋＷ程度の交流電源が一般的に使用されるが、これに限るものではなく直流電源を使用することもできる。
【００５２】
電源１０４とプラズマ処理反応容器１０１との間には、カソード電極１０２・アノード電極１０３および電源１０４の間のインピーダンスを整合するマッチングボックス１０５を配設した。電源１０４とマッチングボックス１０５は電力導入線１０６ａで接続し、マッチングボックス１０５とカソード電極１０２は電力導入線１０６ｂで接続した。アノード電極１０３は電気的に接地された構造とした。
【００５３】
以上のように構成されたプラズマ処理装置において、カソード電極１０２に高周波電力を印加することで、カソード電極１０２とアノード電極１０３との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、ワーク１０７の表面のシリコン薄膜をエッチングした。
【００５４】
このプラズマエッチング装置は、例えばシリコン薄膜のエッチングに使用することができる。
【実施例２】
【００５５】
実施例２に係るプラズマ処理装置として、プラズマＣＶＤ装置を例にとって図に基づき説明する。
【００５６】
図４は本実施例に係るプラズマＣＶＤ装置の概略断面図およびガス配管系統図である。アノード電極１０３およびカソード電極１０２を、プラズマ処理反応容器１０１内に対向するように設置し、プラズマ処理反応容器１０１内に反応ガス２０５、２０６ａ、２０６ｂおよび希釈ガス１０８を導入し、カソード電極１０２に電力を供給することによって、アノード電極１０３・カソード電極１０２間にプラズマ放電を発生させる。
【００５７】
このプラズマエッチング装置について、より具体的に説明する。密封可能な縦型プラズマ処理反応容器１０１があり、その内部中央に、カソード電極１０２・アノード電極１０３対をプラズマ処理反応容器１０１の底面に対して略垂直に配置した。アノード電極１０３の表面には、被処理物であるワーク１０７としてシリコン半導体薄膜を成膜するためのガラス基板を配置した。
【００５８】
プラズマ処理反応容器１０１にはステンレス鋼またはアルミニウム合金などを使用し、また、断熱材としてセラミックスなどを使用した。アノード電極１０３は、ステンレス鋼、アルミニウム合金、カーボンなどの導電性および耐熱性を備えた材料で製作した。
【００５９】
ワーク１０７は、半導体薄膜を成膜するものであればよくガラス、金属、半導体ウェハ、フィルム基板等が一般的に用いられる。
【００６０】
アノード電極１０３の寸法は、成膜を行うワーク１０７の寸法に合わせて適当な値に決定した。本実施例では、ガラス基板の寸法９００ｍｍｘ９００ｍｍに対して、アノード電極１０３の寸法を１０００mmｘ１０００mmとした。
【００６１】
カソード電極１０２は、アルミニウム合金により作製したが、ステンレス鋼等により作製しても良い。カソード電極１０２の寸法は、ワーク１０７の寸法に合わせて適当な値に設定し、本実施例においては、１０００mmｘ１０００mmとした。
【００６２】
アノード電極１０３、カソード電極１０２およびガラス基板のサイズはこれらに限られるものではなく、どのような大きさであっても良いが、通常、５００〜１５００ｍｍサイズが用いられる。
【００６３】
プラズマ処理反応容器１０１には、ガス導入口１１０を設けた。ガス導入口１１０には、希釈ガス導入管１１１の一端を接続し、他端を希釈ガス供給部１１２に接続した。希釈ガス供給部１１２には、希釈ガス１０８を所定流量供給するために流量調整装置１１５としてマスフローコントローラを設け、流量調整が可能な構成とした。
【００６４】
希釈ガス１０８としてはＨ２ガスを使用した。希釈ガス供給部１１２をガスボックス１１８内に設け、ガスボックス１１８を排気系に接続し除害装置を通じで大気放出される構成とした。
【００６５】
希釈ガス導入管１１１の一部には、ドーピングガス導入管２０１ａ、２０１ｂの一端を接続し他端はドーピングガス供給部２０２ａ、２０２ｂに接続した。この接続点よりプラズマ処理反応容器１０１側に材料ガス導入管２０３の一端を接続し他端を材料ガス供給部２０４に接続した。材料ガス供給部２０４、ドーピングガス供給部２０２ａ、２０２ｂには、材料ガスおよびドーピングガスを所定流量供給するために流量調整装置１１５としてマスフローコントローラを設け、流量調整が可能な構成とした。
【００６６】
材料ガス２０５としてはＳｉＨ４ガス、ドーピングガス２０６としては０．５％Ｈ２希釈ＰＨ３ガス２０６ａおよび０．５％Ｈ２希釈Ｂ２Ｈ６ガス２０６ｂを用いた。２種類のドーピングガス２０６ａ、２０６ｂは、それぞれｎ型とｐ型半導体用のドーピングガスであり、バルブ２０７によりどちらか一方を選択して流すこととした。
【００６７】
材料ガス供給部２０４、ドーピングガス供給部２０２ａ、２０２ｂをそれぞれガスボックス１１８内に設置し、ガスボックス１１８は排気系に接続し除害装置を通じて大気放出される構成とした。
【００６８】
プラズマ処理反応容器１０１には圧力調整用バルブ１１７と真空ポンプ１１６を直列に設け、プラズマ処理反応容器１０１内のガス圧力を略一定に保つことができる構成とした。本実施例においては、Ｈ２ガスを１０ＳＬＭ、ＳｉＨ４ガスを１ＳＬＭ、０．５％Ｈ２希釈ＰＨ３ガス２０６ａまたは０．５％Ｈ２希釈Ｂ２Ｈ６ガス２０６ｂを１ＳＬＭ流し、プラズマ処理反応容器１０１内のガス圧力を１５０Ｐａと設定した。本条件は一例であり、他のガス流量、ガス圧力であっても良いが、通常、水素ガス１〜１０ＳＬＭ、ＳｉＨ４ガス０．１〜１ＳＬＭ、０．５％水素希釈ＰＨ３ガスまたは０．５％水素希釈Ｂ２Ｈ６ガス：０．１〜１ＳＬＭ、ガス圧力：５０〜３０００Ｐａの範囲内で設定される。
【００６９】
カソード電極１０２へは、プラズマ励起電源１０４により電力が供給される構成とした。電源１０４は、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力電力１ｋＷの交流電源を使用した。電源１０４としては、周波数１．００ＭＨｚ〜１００ＭＨｚ、出力電力１０W〜１００ｋＷ程度の交流電源が一般的に使用されるが、これに限るものではなく直流電源を使用することもできる。
【００７０】
電源１０４とプラズマ処理反応容器１０１との間には、カソード電極１０２・アノード電極１０３および電源１０４の間のインピーダンスを整合するマッチングボックス１０５を配設した。電源１０４とマッチングボックス１０５は電力導入線１０６ａで接続し、マッチングボックス１０５とカソード電極１０２は電力導入線１０６ｂで接続した。アノード電極１０３は電気的に接地された構造とした。
【００７１】
以上のように構成されたプラズマ処理装置において、カソード電極１０２に高周波電力を印加することで、カソード電極１０２とアノード電極１０３との間にグロー放電領域（プラズマ放電領域）を発生させ、ワーク１０７であるガラス基板の表面にシリコン半導体薄膜を成膜した。
【００７２】
このプラズマＣＶＤ装置は、例えばＴＦＴや薄膜太陽電池等のシリコン半導体薄膜を用いた半導体素子の作製に使用することができる。
【実施例３】
【００７３】
実施例３に係るプラズマ処理装置として、プラズマＣＶＤ装置を例にとって図に基づき説明する。
【００７４】
図５は本実施例に係るプラズマＣＶＤ装置のガス配管系統図である。プラズマ処理反応容器１０１を４台設置し、１箇所の希釈ガス供給部１１２からそれぞれのプラズマ処理反応容器１０１に対して希釈ガス導入管１１１を接続した。
【００７５】
各プラズマ処理反応容器１０１と、各プラズマ処理反応容器１０１に対応する希釈ガス導入管１１１、材料ガス導入管２０３、ドーピングガス導入管２０１ａ、２０１ｂ、希釈ガス供給部１１２、材料ガス供給部２０４、ドーピングガス供給部２０２ａ、２０２ｂは、実施例２と同様の構成であり、同様のシリコン半導体膜を成膜することができる。
【００７６】
本実施例においては、希釈ガス１０８、材料ガス２０５、ドーピングガス２０６のガス供給部１１２、２０４、２０２ａ、２０２ｂそれぞれを１箇所にまとめ、１つのガスボックス１１８内に設けた。本構成とすることにより、必要なガスボックス１１８の数を減らし、必要なガス検知器数を低減することができるため効率的である。
【００７７】
また、本構成とすることにより、必然的にそれぞれの希釈ガス導入管１１１の長さが長くなりその内部容積が増大することから、希釈ガス導入管１１１を通過する間にガス混合がより効率よく行われるといった利点がある。さらに、ガス貯蔵部１１９から各プラズマ処理反応容器１０１に対応するガス供給部１１２、２０２ａ、２０２ｂ、２０４へのガス供給配管５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄの本数をガス種ごとに１系統設ければよく、配管ボリュームを低減できるといった効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態１に係るプラズマ処理装置の概略断面図およびガス配管系統図である。
【図２】本発明の実施形態２、実施例２に係るプラズマ処理装置の概略断面図およびガス配管系統図である。
【図３】本発明の実施形態３に係るプラズマ処理装置のガス配管系統図である。
【図４】本発明の実施例２に係るプラズマＣＶＤ装置の概略断面図およびガス配管系統図である。
【図５】本発明の実施例３に係るプラズマＣＶＤ装置のガス配管系統図である。
【図６】従来のプラズマ処理装置のガス配管系統図である。
【図７】先行考案に係るマッチングボックスの概略断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０１  プラズマ処理反応容器
１０８  希釈ガス
１１２  希釈ガス供給部
１１１  希釈ガス導入管
１０９  反応ガス
１１４  反応ガス供給部
１１３  反応ガス導入管
２０４  材料ガス供給部
２０３  材料ガス導入管
２０２  ドーピングガス供給部
２０１  ドーピングガス導入管
【図１】
2007200918.tif 000003
【図２】
2007200918.tif 000004
【図３】
2007200918.tif 000005
【図４】
2007200918.tif 000006
【図５】
2007200918.tif 000007
【図６】
2007200918.tif 000008
【図７】
2007200918.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成19年5月24日(2007.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理反応容器と、プラズマ処理反応容器に一端が接続され希釈ガスを導入する希釈ガス導入管と、希釈ガス導入管の他端に接続され希釈ガスを供給する希釈ガス供給部と、前記希釈ガス導入管の中間部より前記希釈ガス供給部寄りの部分において一端が接続されて反応ガスを導入する反応ガス導入管と、反応ガス導入管の他端に接続され前記希釈ガスの流量より少ない流量の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、を有し、
前記反応ガスは複数種あり、それぞれは材料ガスまたはドーピングガスであって、材料ガス導入管はドーピングガス導入管より前記希釈ガス導入管の前記プラズマ処理反応容器側に接続されており、
前記希釈ガス導入管内で希釈ガスと反応ガスを混合するプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記反応ガス導入管は前記希釈ガス供給部の近傍において接続されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記希釈ガス導入管の内径は前記反応ガス導入管の内径より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記プラズマ処理反応容器、前記希釈ガス導入管、前記希釈ガス供給部、前記反応ガス導入管、前記反応ガス供給部の組は複数あり、前記希釈ガス供給部および前記反応ガス供給部はそれぞれ１つの容器内に設置されていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置を用いて製造された半導体素子。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は、プラズマ処理反応容器と、プラズマ処理反応容器に一端が接続され希釈ガスを導入する希釈ガス導入管と、希釈ガス導入管の他端に接続され希釈ガスを供給する希釈ガス供給部と、前記希釈ガス導入管の中間部より前記希釈ガス供給部寄りの部分において一端が接続されて反応ガスを導入する反応ガス導入管と、反応ガス導入管の他端に接続され前記希釈ガスの流量より少ない流量の反応ガスを供給する反応ガス供給部と、を有し、前記反応ガスは複数種あり、それぞれは材料ガスまたはドーピングガスであって、材料ガス導入管はドーピングガス導入管より前記希釈ガス導入管の前記プラズマ処理反応容器側に接続されており、前記希釈ガス導入管内で希釈ガスと反応ガスを混合するプラズマ処理装置とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】