專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法以及等離子加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有功能性的電子器件以及電子器件的制造方法。更詳細(xì)地講，本發(fā)明涉及由半導(dǎo)體膜、有機(jī)膜及絕緣膜等構(gòu)成的電子器件以及這種電子器件的制造方法。另外，本發(fā)明涉及用于形成半導(dǎo)體或者導(dǎo)體等薄膜的等離子加工裝置。更詳細(xì)地講，涉及用于制造半導(dǎo)體膜或者絕緣膜的薄膜的基于等離子激勵化學(xué)氣相沉積法的等離子化學(xué)蒸鍍裝置，進(jìn)行用于半導(dǎo)體膜或者導(dǎo)體膜的薄膜圖形形成的干法腐蝕的干法腐蝕裝置，去除在薄膜圖形形成中使用的抗蝕劑的前驅(qū)裝置等的等離子加工裝置。
背景技術(shù)：
使用等離子成膜半導(dǎo)體膜等，制造集成電路、液晶顯示器、有機(jī)場致發(fā)光元件、太陽能電池等電子器件的方法，即等離子激勵化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposition CVD)法由于其方便性或者操作性出色，因此在制造各種電子器件中使用。
作為使用等離子CVD法的裝置的形態(tài)(等離子化學(xué)蒸鍍裝置，以下稱為等離子CVD裝置。)，一般是圖33以及圖34所示的形態(tài)。參照圖33以及圖34，說明等離子CVD裝置。圖33是以往的等離子CVD裝置的概略圖，圖34是模式地示出以往的等離子CVD裝置的剖面圖。等離子CVD裝置具有使用處理室(真空容器)5構(gòu)成的閉空間和在其中間相互電絕緣并且平行地設(shè)置在相對位置的兩片導(dǎo)體板構(gòu)成的電極2a、2b。使得在兩片電極2a、2b之間發(fā)生等離子11，在其中流過材料氣體，使氣體分解、離解。在安裝于一方的電極2b上的由硅或者玻璃等構(gòu)成的被處理基板4的上面成膜半導(dǎo)體膜等。
作為發(fā)生用于分解成膜用的材料氣體的等離子11的方法，一般使用頻率13.56MHz的高頻電能。一方的導(dǎo)體板電極2b作為接地電位，在相對的另一方電極2a上加入電壓，使得在兩個電極2a、2b之間發(fā)生電場，通過其絕緣破壞現(xiàn)象，作為輝光放電現(xiàn)象生成等離子11。把加入電壓一側(cè)的電極2a，即施加電能的電極2a稱為陰電極或者放電電極。由于在陰電極2a附近形成很大的電場，因此用其電場加速的等離子11中的電子促進(jìn)材料氣體的離解生成基(radical)。圖34中的12示出基的流動。
把陰電極2a附近的形成大電場的放電11的部分稱為陰極復(fù)蓋部分。在陰極復(fù)蓋部分或者其附近生成的基擴(kuò)散到接地電位的電極2b上的被處理基板4，沉積在基板4的表面上生長膜。把位于接地電位的電極2b稱為陽電極2b。陽電極2b的附近也形成某種程度大小的電場，把該部分稱為陽極復(fù)蓋部分。這樣，在相互平行的兩個電極2a、2b之間生成等離子，以下把在陽電極2b上的被處理基板4上成膜的裝置稱為“平行平板型裝置”。
這種等離子CVD法在各種產(chǎn)業(yè)中制作的電子器件中廣泛使用。例如，在有源驅(qū)動型的液晶顯示器的制造工藝中，制作被稱為TFT(薄膜晶體管)的開關(guān)元件。在TFT內(nèi)，作為其構(gòu)成部分，非晶硅膜或者氮化硅膜等柵極絕緣膜起到重要的作用。為了使各個膜起到其作用，高效地成膜高品質(zhì)的透明絕緣膜的技術(shù)是不可缺少的。另外，例如，為了制作有機(jī)場致發(fā)光元件，在成膜了有機(jī)薄膜以后，作為保護(hù)暴露在大氣中的表面的保護(hù)膜，高效地成膜高品質(zhì)的透明絕緣膜的技術(shù)是不可缺少的。進(jìn)而，例如為了制作太陽能電池，在成膜了太陽能電池層以后，作為保護(hù)暴露在大氣中的表面的保護(hù)膜，高效地成膜高品質(zhì)膜的技術(shù)是不可缺少的。這樣制作的電子器件當(dāng)前正在廣泛地使用。
已知，把材料氣體變更為腐蝕氣體，與等離子CVD裝置相同地發(fā)生等離子11，進(jìn)行薄膜的腐蝕的干法腐蝕裝置或者進(jìn)行抗蝕劑去除的前驅(qū)裝置也統(tǒng)稱為等離子加工裝置。等離子11的發(fā)生方法或者基的生成等與等離子CVD裝置的機(jī)理相同，到達(dá)了被處理基板4的基進(jìn)行薄膜等的去除。干法腐蝕裝置或者前驅(qū)裝置與等離子CVD裝置的不同之點(diǎn)只是在于不僅存在基，還在其腐蝕動作中利用基于等離子的離子沖擊的物理濺射或者向被處理基板4的能量入射這一點(diǎn)。
在以往確立的等離子CVD裝置中具有界限，在制作液晶顯示器或者非晶形太陽能電池等大面積電子器件時，在向被處理基板4進(jìn)行成膜時，有時難以充分地進(jìn)行材料氣體的離解而獲得高品質(zhì)的薄膜。例如，在以往已知的平行平板型裝置中，有時材料氣體的離解不充分。在成膜氮化硅膜的情況下，作為材料氣體使用硅烷(SiH4)，氨(NH3)，氮(N2)，氫(H2)等，分解氨進(jìn)行氮向膜的供給。但是，例如如果要在銅布線上成膜氮化硅膜，則氨氣體有可能使銅腐蝕。
另外，氨是化學(xué)活性強(qiáng)的氣體，有時希望不使用氨，而僅用氮?dú)獬赡さ枘?。這種情況下，在平行平板型裝置中，不能夠充分地分解難以離解的氫氣或者氮?dú)?，難以得到絕緣膜性或者保護(hù)膜性出色的氮化硅膜。或者，在成膜非晶硅膜時，作為材料氣體使用硅烷、氫等，而氣體的利用效率限于10％左右。這種情況下，在平行平板型裝置中可以說也不能夠充分地促進(jìn)材料氣體的離解。
向被處理基板4成膜高品質(zhì)膜的技術(shù)公開在以下說明的各個文獻(xiàn)等中。
例如，在特開平11-144892號公報中公開的等離子裝置中，由多個電極構(gòu)成與玻璃基板相對的放電電極，各個電極配置成加入相互不同極性的高頻電壓，使得發(fā)生橫方向的放電。反應(yīng)氣體從電極與電極中間放出。放出到橫電場的放電等離子中的氣體產(chǎn)生了等離子反應(yīng)以后，沿著玻璃基板一側(cè)的方向擴(kuò)散，沉積在玻璃基板上。由此，能夠在玻璃基板上不產(chǎn)生放電損傷，進(jìn)行高品質(zhì)的成膜。但是，在該等離子裝置中，也與平行平板型裝置相同，不能夠促進(jìn)材料氣體的離解。
促進(jìn)材料氣體的離解的技術(shù)例如公開在特開平1-279761號公報中。在特開平1-279761號公報中公開的等離子裝置中，在陰電極中設(shè)置凹形空間，根據(jù)空心陰極效果提高等離子密度。由此，促進(jìn)材料氣體的離解，與通常的平行平板型裝置相比較，可以得到高速的成膜速度。但是，在該裝置中，由于被處理基板的表面暴曬在等離子中，因此成膜面受到等離子損傷。
通過把被處理基板4的設(shè)定溫度取為300℃以上，能夠用熱能修復(fù)這樣的等離子損傷。但是，在希望把被處理基板4設(shè)定在200℃左右或者其以下溫度的情況下，不能夠維持良好的膜質(zhì)。即，用等離子CVD裝置，還不能夠在特別低的被處理基板溫度下，確立實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)膜，用很高的氣體離解效率進(jìn)行成膜的方法。
假設(shè)在干法腐蝕裝置或者前驅(qū)裝置中應(yīng)用了特開平11-144892號公報中記載的等離子裝置的結(jié)構(gòu)的情況。這種情況下，能夠分別控制等離子發(fā)生單元和離子沖擊控制單元。即，把第3電極安裝在基板4的后面，能夠與等離子發(fā)生相互獨(dú)立，進(jìn)行離子沖擊的控制，能夠提高參數(shù)的控制性。
但是，這種情況下也不能夠促進(jìn)處理氣體的離解，不能夠把處理速度提高到某個一定值以上。即，總之，不能夠確立以高性能以及很高的氣體離解效率進(jìn)行動作的等離子加工裝置。
至今為止，用以上那樣的技術(shù)成膜的薄膜作為器件用不能夠得到充分的保護(hù)膜特性。例如，在有機(jī)場致發(fā)光元件中，為了防止大氣中的水蒸汽或者氧的侵入，需要在元件的外層設(shè)置透明絕緣性的保護(hù)膜。元件內(nèi)的有機(jī)膜由于在100℃以上的加工溫度中，特性大幅度地惡化，因此需要在該溫度以下形成保護(hù)膜。
但是，在以往的等離子CVD裝置中，在那樣的溫度條件下不能夠形成質(zhì)量良好的保護(hù)膜。例如，在應(yīng)用物理通訊第65卷第2229頁到第2231頁(Applied Physics Letters，volume 65，pages 2229-2231)中，報告了作為保護(hù)膜用100℃形成了氮化硅膜時，由于膜質(zhì)惡化，因此大氣中的水蒸汽侵入到膜內(nèi)，產(chǎn)生硅與氧的結(jié)合。根據(jù)該報告，可以設(shè)想水蒸汽或者氧終究透過膜。在當(dāng)前的狀況下，實(shí)際的情況是由于僅能夠?qū)崿F(xiàn)品質(zhì)差的保護(hù)膜，因此為了與大氣的隔離，用氮?dú)饷芊夤艿子玫牟ＡЩ?。作為把氮化硅膜使用為保護(hù)膜的器件，有多晶硅太陽能電池或者鎵·砷族電子器件，關(guān)于這些器件也存在著上述舉出的品質(zhì)上的課題。
本發(fā)明是鑒于以上各點(diǎn)而產(chǎn)生的，其主要目的在于通過促進(jìn)基于等離子的氣體的分解以及離解，提高等離子處理的精度，提高所制造的電子器件的品質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的等離子加工裝置是在被處理基板上實(shí)施等離子處理的等離子加工裝置，具備在內(nèi)部載置了上述被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元，上述等離子放電發(fā)生單元具有第1電極和比上述第1電極更接近上述被處理基板設(shè)置的第2電極，上述第1電極以及上述第2電極起到只有從上述被處理基板的法線方向能夠識別的面作為等離子放電面的作用。
另外，本發(fā)明的等離子加工裝置是在被處理基板上實(shí)施等離子處理的等離子加工裝置，具備在內(nèi)部載置了上述被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元，上述等離子放電發(fā)生單元具有第1電極；形成在上述第1電極的電極面的一部分上的絕緣層；形成在上述絕緣層上的第2電極。
上述氣體導(dǎo)入口最好設(shè)置在上述第1電極一側(cè)。另外，上述第1電極的等離子放電面最好是凹面形狀。進(jìn)而，上述第1電極的等離子放電面的面積最好比上述第2電極的等離子放電面的面積大。
上述等離子放電發(fā)生單元最好分別具有多個上述第1電極的等離子放電面區(qū)和上述第2電極的等離子放電面區(qū)。另外，沿著上述被處理基板的一個面的方向交替形成多個上述第1電極的等離子放電面區(qū)和上述第2電極的等離子放電面區(qū)，而且上述第2電極與上述被處理基板之間的距離最好是相互鄰接的上述第2電極的電極間距離以上。
進(jìn)而還具有在上述第1電極以及上述第2電極上施加電能的電源，上述電源的頻率在100kHz以上300MHz以下是有效的。
另外，本發(fā)明的電子器件的制造方法是使用具備在內(nèi)部載置了上述被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元的等離子加工裝置，制造電子器件的方法，包括在上述處理室的內(nèi)部載置上述被處理基板的工藝；在載置了上述被處理基板的上述處理室內(nèi)，從上述氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述氣體的工藝；由上述等離子放電發(fā)生單元發(fā)生等離子放電，在上述被處理基板的表面實(shí)施等離子處理的工藝，沿著上述等離子放電的放電路徑導(dǎo)入上述氣體。
另外，本發(fā)明的電子器件的制造方法是使用本發(fā)明的等離子處理裝置制造電子器件的方法，包括在上述處理室的內(nèi)部載置上述被處理基板的工藝；在載置了上述被處理基板的上述處理室內(nèi)，從上述氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述氣體的工藝；由上述等離子放電發(fā)生單元發(fā)生等離子放電，在上述被處理基板的表面實(shí)施等離子處理的工藝。
另外，本發(fā)明的電子器件是在絕緣基板上成膜了絕緣膜的電子器件，上述絕緣膜包括硅、氮以及氫，上述絕緣膜內(nèi)的氫結(jié)合量是7×1021cm-3以上。上述絕緣膜內(nèi)的氧結(jié)合量實(shí)質(zhì)上最好是0。上述絕緣膜最好形成為外層。上述絕緣基板也可以由有機(jī)材料形成。另外，還可以具有有機(jī)層。
另外，本發(fā)明的等離子加工裝置的上述第1電極的等離子放電面具有凹形的曲面部分。
上述第1電極的等離子放電面和上述第2電極的等離子放電面最好構(gòu)成為連續(xù)曲面的一部分。
在上述第1電極的等離子放電面上還可以形成多個凹入部。進(jìn)而，最好在至少一部分上述凹入部的底部形成氣體導(dǎo)入口。
還可以噴砂加工上述第1電極的等離子放電面。
在上述第1電極上最好設(shè)置朝向被處理基板開口的多個凹部。進(jìn)而，上述凹部的開口形狀最好是四邊形。另外，上述凹部的開口形狀也可以是圓形。
另外，本發(fā)明的等離子加工裝置是具備在內(nèi)部載置了被處理基板的處理室；在上述處理室的內(nèi)部導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)部的等離子放電發(fā)生單元的等離子加工裝置，上述等離子放電發(fā)生單元具備沿著與上述被處理基板平行的方向呈條狀地延伸的多個絕緣部分；至少在相互鄰接的上述絕緣部分之間設(shè)置的第1電極；在上述各個絕緣部分的上述被處理基板一側(cè)的端部以與上述第1電極分離的狀態(tài)設(shè)置的第2電極。
在上述各個絕緣部分之間設(shè)置的各個第1電極也可以相互分離。
另外，本發(fā)明的等離子加工裝置是具備在內(nèi)部載置了被處理基板的處理室；在上述處理室的內(nèi)部導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)部，在上述被處理基板上實(shí)施等離子處理的等離子放電發(fā)生單元的等離子加工裝置，上述等離子放電發(fā)生單元具備沿著與上述被處理基板平行的方向呈條狀地延伸的多個絕緣部分；至少在相互鄰接的上述絕緣部分之間設(shè)置的第1電極；在上述各個絕緣部分的上述被處理基板一側(cè)的端部以與上述第1電極分離的狀態(tài)設(shè)置的第2電極，在上述第1電極中形成多個氣體導(dǎo)入口，沿著對于上述條狀的絕緣部分的長度方向交叉的方向排列設(shè)置上述多個氣體導(dǎo)入口。
上述多個氣體導(dǎo)入口最好沿著與上述絕緣部分的長度方向正交的方向排列。
上述各個氣體導(dǎo)入口還可以構(gòu)成為沿著相互平行的方向吹出氣體。
上述各個氣體導(dǎo)入口最好構(gòu)成為沿著與上述第1電極的等離子放電面垂直的方向吹出氣體。
上述各個氣體導(dǎo)入口還可以構(gòu)成為對于被處理基板的法線方向傾斜的方向吹出氣體。
發(fā)明的效果如果依據(jù)本發(fā)明的等離子加工裝置，則由于即使在低被處理基板溫度下，也能夠抑制成膜面的等離子損傷，而且促進(jìn)基于等離子的氣體的分解以及離解，因此能夠提高等離子處理的精度，提高所制造的電子器件等的品質(zhì)。
圖1是模式地示出實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置的立體圖。
圖2是模式地示出實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置的剖面圖。
圖3示出材料氣體壓力比較高時的放電路徑。
圖4示出材料氣體壓力比較低時的放電路徑。
圖5是模式地示出高頻電源與陽電極2b的連接的平面圖。
圖6是模式地示出實(shí)施形態(tài)2的等離子CVD裝置的立體圖。
圖7是模式地示出實(shí)施形態(tài)2的等離子CVD裝置的剖面圖。
圖8是放大地示出實(shí)施形態(tài)2的等離子放電發(fā)生單元的一部分的剖面圖。
圖9是模式地示出有機(jī)場致發(fā)光元件的剖面圖。
圖10是放大地示出實(shí)施形態(tài)4的等離子放電發(fā)生單元的與圖8相當(dāng)?shù)膱D。
圖11是放大地示出實(shí)施形態(tài)5的等離子放電發(fā)生單元的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
圖12是放大地示出實(shí)施形態(tài)6的等離子放電發(fā)生單元的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
圖13是放大地示出實(shí)施形態(tài)7的等離子放電發(fā)生單元的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
圖14是放大地示出實(shí)施形態(tài)8的等離子放電發(fā)生單元的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
圖15是示出實(shí)施形態(tài)9的等離子放電發(fā)生單元的立體圖。
圖16是放大地示出實(shí)施形態(tài)10的等離子放電發(fā)生單元的立體圖。
圖17是示出實(shí)施形態(tài)11的等離子放電發(fā)生單元的立體圖。
圖18是示出實(shí)施形態(tài)11的等離子放電發(fā)生單元的平面圖。
圖19是示出實(shí)施形態(tài)12的等離子放電發(fā)生單元的立體圖。
圖20是示出實(shí)施形態(tài)12的等離子放電發(fā)生單元的平面圖。
圖21是示出實(shí)施形態(tài)13的等離子放電發(fā)生單元以及被處理基板4的立體圖。
圖22是放大地示出實(shí)施形態(tài)13的等離子放電發(fā)生單元的剖面圖。
圖23是放大地示出實(shí)施形態(tài)14的等離子放電發(fā)生單元的與圖22相當(dāng)?shù)膱D。
圖24是放大地示出實(shí)施形態(tài)15的等離子放電發(fā)生單元的與圖22相當(dāng)?shù)膱D。
圖25是放大地示出實(shí)施形態(tài)15的等離子放電發(fā)生單元的與圖22相當(dāng)?shù)膱D。
圖26示出材料氣體壓力比較高時的實(shí)施形態(tài)16的放電路徑。
圖27示出材料氣體壓力比較低時的實(shí)施形態(tài)16的放電路徑。
圖28是放大地示出實(shí)施形態(tài)17的等離子放電發(fā)生單元的剖面圖。
圖29是放大地示出實(shí)施形態(tài)18的等離子放電發(fā)生單元的剖面圖。
圖30是放大地示出實(shí)施形態(tài)19的等離子放電發(fā)生單元的剖面圖。
圖31是示出實(shí)施形態(tài)20的等離子放電發(fā)生單元的概略立體圖。
圖32是放大地示出實(shí)施形態(tài)21的等離子放電發(fā)生單元的剖面圖。
圖33是以往的等離子CVD裝置的概略圖。
圖34是模式地示出以往的等離子CVD裝置的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照
本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。而本發(fā)明并不限定于以下的實(shí)施形態(tài)。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)1邊參照圖1和圖2邊說明本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD(化學(xué)汽相淀積)裝置的結(jié)構(gòu)。圖1是示意地表示實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置的立體圖，圖2是示意地表示實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置的斷面圖。
等離子CVD裝置，備有可將被處理基板4放置在內(nèi)部的處理室(真空容器)5、將材料氣體導(dǎo)入該處理室5內(nèi)的氣體導(dǎo)入口6。作為典型的形式，在處理室5內(nèi)設(shè)置著用于保持被處理基板4的基板座9，被處理基板4放置在基板座9上。另外，基板座9相對于處理基板4，能夠根據(jù)直流電壓或交流電壓進(jìn)行必要的對應(yīng)來施加偏置電壓。
在處理室5的外部，設(shè)置著對等離子放電發(fā)生單元15供給電力的、亦即施加電能的高頻電源1、向處理室5內(nèi)供給材料氣體(以下也簡稱為“氣體”)的氣體供給部13、將處理室5內(nèi)的氣體排出的氣體排出部10。作為氣體排出部10，例如，采用機(jī)械式增壓泵或旋轉(zhuǎn)泵。高頻電源1，通過配線8與等離子放電發(fā)生單元15連接。
等離子放電發(fā)生單元15，與被處理基板4相隔一定距離而以與基板4相對的方式設(shè)置在處理室5內(nèi)，并具有作為第1電極的陰電極(陰極)2a、在陰電極2a的一部分電極面上形成的電極間絕緣部分(以下，也稱為“絕緣層”或“絕緣部分”)3、在絕緣層3上形成的作為第2電極的陽電極(陽極)2b。陽電極2b，設(shè)置成比陰電極2a更接近被處理基板4。
在本實(shí)施形態(tài)中，沿著被處理基板4的表面方向中的一個方向(一面的方向)，按條狀設(shè)置著多個陽電極2b。按照這種結(jié)構(gòu)，可以在同一平面上交替地反復(fù)形成陰電極2a的等離子放電面的區(qū)域和陽電極2b的等離子放電面的區(qū)域。而關(guān)于等離子放電面，將在后文中說明。
陰電極2a，設(shè)有在厚度方向上貫通陰電極2a的氣體導(dǎo)入口6。從氣體供給部13供給的氣體在氣體滯留部7暫時滯留后，通過氣體導(dǎo)入口6導(dǎo)入到處理室5內(nèi)。
等離子放電發(fā)生單元15的詳細(xì)結(jié)構(gòu)如下。
即，等離子放電發(fā)生單元15，備有在與被處理基板4平行的方向上按條狀延伸的絕緣層3、至少設(shè)在相鄰的各絕緣層3之間的陰電極2a、以與陰電極2a隔離的狀態(tài)設(shè)在絕緣層3的靠被處理基板4一側(cè)的端部上的陽電極2b。
板狀的陰電極2a，與被處理基板4平行地配置。相鄰各絕緣層3之間的間隔彼此相等。各絕緣層3的上端面，由陽電極2b覆蓋。就是說，陽電極2b也同樣按條狀形成。這樣一來，在等離子放電發(fā)生單元15內(nèi)，由彼此面對的絕緣層3及陽電極2b的2個側(cè)面和在其間露出的陰電極2a的上表面形成了多個斷面為凹字形的溝槽18。溝槽18內(nèi)的陰電極2a，構(gòu)成等離子放電面。此外，在上述溝槽18內(nèi)，沿溝長方向按規(guī)定間隔排列形成多個氣體導(dǎo)入口6。各氣體導(dǎo)入口6，設(shè)在溝槽18的溝寬方向的中央位置。
當(dāng)制造等離子放電發(fā)生單元15時，例如，如圖1所示，準(zhǔn)備多個斷面形狀為5mm×3mm的長方形、長度為300cm的鋁棒。另外，準(zhǔn)備大小為110cm×110cm、厚度為3mm的鋁板。將用作陽電極2b的多個鋁棒以相互間大致平行的方式配置在用作陰電極2a的鋁板上。鋁棒與鋁板之間，設(shè)置成彼此電氣絕緣。具體地說，使陰電極2a與陽電極2b相互隔離，并通過將作為絕緣物的氧化鋁夾在其空間內(nèi)而形成電極間絕緣部分(絕緣層)3。電極間絕緣部分3的高度、亦即陰電極2a與陽電極2b之間的距離為10mm。以下，將具有陰電極2a、陽電極2b及電極間絕緣部分3的基板稱為“電極基板”。電極基板，整體的大小為110cm×110cm，其中，等離子放電發(fā)生單元15的大小為100cm×100cm。此外，陰電極2a，也可以用整體的構(gòu)件形成。
在與陽電極2b延伸的方向大致正交的方向的斷面上，陽電極2b及電極間絕緣部分3的寬度d1為5mm，陰電極2a的寬度d2為10mm，電極間絕緣部分3的高度d3為10mm，各陽電極2b及電極間絕緣部分3的間隔為15mm間距(pitch)。高頻電壓，施加在電極基板的鋁板上。鋁板，起著陰電極2a的作用，將隔著電極間絕緣部分3而與鋁板絕緣的鋁棒設(shè)定為接地電位，并將其用作陽電極2b。
作為被處理基板4，在陽電極2b的上方相距20mm的位置上設(shè)置了一塊厚度為1.1mm的玻璃基板。在基板座9的后面(與被處理基板4的被處理面相反的一側(cè))設(shè)置著用于對被處理基板4進(jìn)行加熱的加熱器(圖中未示出)。被處理基板4，例如被加熱到使其溫度達(dá)到200℃。
等離子放電發(fā)生單元15，根據(jù)施加在陽電極2b與陰電極2a之間的電壓(電位差)產(chǎn)生放電(等離子)11。通過使氣體流入等離子放電發(fā)生單元15，使氣體裂解·離解而生成原子團(tuán)。圖2中的12表示原子團(tuán)的流向。所生成的原子團(tuán)擴(kuò)散到被處理基板4，并附著·淀積在由基板座9保持的基板4上。即，使膜在基板4的表面上生長而形成薄膜。
所生成的原子團(tuán)，接連不斷地到達(dá)薄膜表面，從而使薄膜的厚度不斷增加。當(dāng)繼續(xù)施加電壓直至達(dá)到所設(shè)定的膜厚之后，將對陽電極2b與陰電極2a之間的電壓施加(對等離子放電發(fā)生單元15的電力供給)停止。按照這種方式，對被處理基板4的表面進(jìn)行等離子處理。在這之后，在將被處理基板4從基板座9取下并從處理室5取出時，即可得到已形成了薄膜的薄膜形成基板。
以下，說明本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置的動作及采用了等離子CVD裝置的電子器件制造方法。此外，還實(shí)際制作了本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置，并在下文中給出該裝置的運(yùn)行結(jié)果。以下給出的具體數(shù)值，只不過是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的情況，并不是對本發(fā)明有任何限定。另外，對于這個運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果，在被處理基板4上施加偏置電壓。
使用的材料氣體，為SiH4(200sccm)、H2(10slm)及N2(20slm)。這里，所謂「sccm」，是在0℃下以“立方厘米/分”為單位流過的氣體流量。另外。所謂「slm」，是以“升/分”為單位流過的氣體流量。如圖2所示，從排列在陰電極2a上的氣體導(dǎo)入口6進(jìn)行了材料氣體的導(dǎo)入。為施加電能，使用了頻率13.56MHz的高頻電源1。
在圖1和圖2所示的裝置中，通過將氣體壓力設(shè)定為200Pa、將高頻功率設(shè)定為7kW并改變基板溫度而形成了氮化硅膜。對所形成的氮化硅膜的膜質(zhì)進(jìn)行了評價。將其結(jié)果示于表1。氮化硅膜的成膜速度，為0.4nm(4)/秒，膜內(nèi)的膜厚均勻性為±3％。
另一方面，為進(jìn)行比較，對圖33和圖34所示的裝置也進(jìn)行了同樣的運(yùn)行試驗(yàn)。圖33和圖34所示的裝置，除以下幾點(diǎn)外，與本實(shí)施形態(tài)的裝置相同。圖33和圖34所示的裝置，為平行平板型裝置，通過對陰電極2a施加高頻功率而在與其相對的陽電極2b上所設(shè)有的玻璃基板上進(jìn)行成膜處理。電極間距離為20mm。
表1中的膜質(zhì)參數(shù)，按如下方式進(jìn)行了測定。電阻率，是通過測定在膜厚方向施加1MA/cm的電場時流過的電流而計算出的。電阻率的單位為Ωcm。以下，說明更詳細(xì)的測定方法。在成膜處理用的玻璃基板上的端部放置膜質(zhì)測定用的導(dǎo)電性基板、例如P型硅片等導(dǎo)電性基板。將成膜處理用的玻璃基板與導(dǎo)電性基板一起進(jìn)行成膜處理。在所形成的膜上，蒸鍍鋁、鉻或鈦等金屬薄膜。在導(dǎo)電性基板與金屬薄膜之間施加約500V以下的電壓，測定流過的微小電流，并計算電阻率?；蛘?，也可以不進(jìn)行金屬薄膜的蒸鍍，而是采用將水銀與膜面接觸并通過水銀施加電壓的方法。
氫結(jié)合量，利用傅里葉變換紅外光譜法，根據(jù)硅和氫的結(jié)合量及氮和氫的結(jié)合量進(jìn)行鑒定。氫結(jié)合量的單位為cm-3。氧結(jié)合量，是基于傅里葉變換紅外光譜法的相對強(qiáng)度，并且是硅和氧的鍵合光譜強(qiáng)度對硅和氮的鍵合光譜強(qiáng)度的相對值。以下，說明對氫結(jié)合量及氧結(jié)合量的更詳細(xì)的測定方法。與測定電阻率時一樣，在成膜處理用的玻璃基板上的端部放置膜質(zhì)測定用的導(dǎo)電性基板、例如P型硅片等導(dǎo)電性基板。將成膜處理用的玻璃基板與導(dǎo)電性基板一起進(jìn)行成膜處理。通過照射紅外激光并對其干涉波形進(jìn)行傅里葉變換處理，根據(jù)波數(shù)光譜測定膜對紅外光的吸收。然后，可以根據(jù)由氫鍵引起的峰值(2150cm-1附近和3350cm-1附近)及由氧鍵引起的峰值(1070cm-1附近)的強(qiáng)度求得各自的結(jié)合量。氮和氫的結(jié)合量、硅和氮的鍵合光譜強(qiáng)度、硅和氧的鍵合光譜強(qiáng)度，例如可以參照井村健著、《非晶形薄膜的評價》53～55頁(1989年、共立出版公司)的文獻(xiàn)進(jìn)行測定。
作為氫結(jié)合量的其他測定方法，可以舉出樣品加熱(達(dá)數(shù)百度)時采用氣體色譜法的方法及二次離子質(zhì)量分析法。按照二次離子質(zhì)量分析法，測定分辨能力為數(shù)百μm，因而連膜的深度方向也可以進(jìn)行分析，所以，即使測定對象的膜為器件的構(gòu)成膜時也可以進(jìn)行分析。
如表1所示，對于電阻率，按照本實(shí)施形態(tài)，可以得到在各溫度區(qū)都比平行平板型裝置高的絕緣性膜。一般認(rèn)為，這是由于在本發(fā)明的裝置中可以進(jìn)行幾乎不發(fā)生等離子損傷的成膜處理所以可以形成高質(zhì)量的膜，與此相反，在平行平板型裝置中，對成膜面的等離子損傷不可避免，因而很難獲得好的膜質(zhì)。
在本實(shí)施形態(tài)的情況下，氫結(jié)合量，在各溫度區(qū)大致為一定值，與此不同，在平行平板型裝置的情況下，當(dāng)被處理基板4的溫度為100℃時氫結(jié)合量大幅度降低。作為其原因，一般認(rèn)為是在平行平板型裝置的情況下氫分子的離解量少的緣故。詳細(xì)地說，其原因可以認(rèn)為是，當(dāng)被處理基板4的溫度高時，可以使氫原子在膜表面上擴(kuò)散，所以能使氫的懸浮鍵(dangling bond)充分地進(jìn)行到末端。但是，當(dāng)被處理基板4的溫度低時，氫原子能夠在膜表面上擴(kuò)散的距離減小，本來離解量就很少的氫原子中未成鍵的分枝很難充分地進(jìn)行到末端，因而懸浮鍵將殘留在膜內(nèi)。當(dāng)在膜內(nèi)存在懸浮鍵時，不僅使膜質(zhì)變低，而且也很難保持作為膜的長期穩(wěn)定性。
按照本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置，氫分子的離解量多，所以，可以認(rèn)為，即使被處理基板4的溫度低、氫原子能夠在膜表面上擴(kuò)散的距離減小，也可以由本來離解量就很多的氫原子充分地進(jìn)行到懸浮鍵的末端。因此，由本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置得到的電子器件，絕緣膜內(nèi)的氫結(jié)合量比現(xiàn)有器件多。例如，如表1所示，絕緣膜內(nèi)的氫結(jié)合量為7×1021cm-3以上，理想情況下，可以得到1×1022cm-3以上的電子器件。
表1
關(guān)于氧鍵，無論在本實(shí)施形態(tài)還是在平行平板型裝置的情況下，在制造初期都沒有觀測到，因而氧結(jié)合量為0。但是，在大氣中放置1個月后的測定中，在平行平板型裝置的情況下觀測到氧鍵。其結(jié)合量隨膜質(zhì)的惡化而增多。而在本實(shí)施形態(tài)中，即使在1個月后的測定中也沒有觀測到氧鍵。因此，按照本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD的裝置，可以得到具有優(yōu)良的保護(hù)膜特性的透明絕緣膜。將這種絕緣膜形成為外層(稱作最外側(cè)的層，以下同)的電子器件，可以保持長期的穩(wěn)定性。
當(dāng)觀察成膜后的反應(yīng)室內(nèi)的狀態(tài)時，在平行平板型裝置的被處理基板4的溫度為100℃的情況下，可以觀察到很多作為生成物的粉末。該粉末，一般認(rèn)為是硅烷的聚合物。眾所周知，當(dāng)產(chǎn)生粉末時，粉末將進(jìn)入所形成的膜內(nèi)，因而使膜質(zhì)惡化。在本實(shí)施形態(tài)中，在各溫度區(qū)內(nèi)都幾乎看不到粉末，所以，即使從這個觀點(diǎn)來看也顯示出優(yōu)良的裝置性能。
本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置，在陰電極2a及陽電極2b的各電極面中，只有可以從被處理基板4的法線方向看到的面(部分)起等離子放電面的作用。換句話說，無論陰電極2a還是陽電極2b都具有可以從被處理基板4側(cè)看到其全部等離子放電面的結(jié)構(gòu)。這里，所謂等離子放電面，不僅意味著在電極2a、2b上使用的構(gòu)件的表面，而且是交換著等離子部和帶電粒子(電荷)的實(shí)際上起著放電電極作用的表面。
具體地說，陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面及與陽電極2b的形成區(qū)域重疊的區(qū)域內(nèi)的陰電極2a的面，都是從被處理基板4側(cè)不能看到的面。由于在陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面和與陽電極2b的形成區(qū)域重疊的區(qū)域內(nèi)的陰電極2a的面之間存在著電極間絕緣部分3，所以陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面及與陽電極2b的形成區(qū)域重疊的區(qū)域內(nèi)的陰電極2a的面，都不起等離子放電面的作用。
當(dāng)在兩電極2a、2b之間不存在電極間絕緣部分3時，陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面及與陽電極2b的形成區(qū)域重疊的區(qū)域內(nèi)的陰電極2a的面，都將具有等離子放電面的功能。當(dāng)在這種狀態(tài)下對陰電極2a施加高頻功率時，主要的放電發(fā)生在陰電極2a表面與陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面之間。但是，即使在該空間內(nèi)產(chǎn)生的等離子使材料氣體離解，離解后的大部分原子團(tuán)也將作為膜而附著在陽電極2b的靠陰電極2a一側(cè)的面上了。因此，不能將成膜速度提高到希望達(dá)到的程度，所以，對作為裝置的處理能力產(chǎn)生了限制。按照圖1和圖2所示的本實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置，由于是可以從被處理基板4側(cè)看到起著等離子放電面作用的全部電極表面的結(jié)構(gòu)，所以離解后的原子團(tuán)大部分都能有效地導(dǎo)向被處理基板4。
如圖1和圖2所示，采用可以從被處理基板4側(cè)看到起著等離子放電面作用的全部電極表面的結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點(diǎn)在于，是擴(kuò)展了壓力的可設(shè)定范圍。在圖33和圖34所示的平行平板型裝置的情況下，由于在結(jié)構(gòu)上決定了電極間的距離，所以電極間的距離就是放電路徑長度本身，因而易于產(chǎn)生等離子的材料氣體壓力將限定在某個一定的范圍內(nèi)。這是由于受放電工學(xué)中熟知的帕邢定律的支配的緣故。所謂帕邢定律，是這樣一種定律，即，由材料氣體壓力與放電路徑長度的乘積決定可以開始放電的空間電場強(qiáng)度，并取得在該乘積值為某個值的情況下可以開始放電的空間電場強(qiáng)度的極小值，而在大于或小于該乘積值的情況下可以開始放電的空間電場強(qiáng)度上升。
另一方面，當(dāng)采用圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)時，兩電極2a、2b的電極面彼此并不相對，在其間產(chǎn)生的放電的路徑，如圖3和圖4所示，隨材料氣體壓力的高低而變短或變長。圖3和圖4中的11b，表示放電的典型路徑。在圖3的情況下，材料氣體壓力較高，因而放電路徑變短。在圖4的情況下，材料氣體壓力較低，因而放電路徑變長。
另外，兩電極2a、2b的電極面不在同一平面上還有一個優(yōu)點(diǎn)。具體地說，與兩電極2a、2b的電極面大致在同一平面上的情況(例如，參照特開2001-338885號公報、特開2002-217111號公報、及特開2002-270522號公報)相比，放電路徑增加了大致相當(dāng)于電極間絕緣部分3的高度，所以氣體的離解效率增加。進(jìn)一步，通過調(diào)整電極間絕緣部分3的高度，可以調(diào)整放電路徑的距離，所以，還具有材料氣體壓力的調(diào)整自由度高的優(yōu)點(diǎn)。如上所述，通過改變放電路徑的長度，可以使易于產(chǎn)生等離子的材料氣體的壓力范圍變寬。
作為設(shè)置氣體導(dǎo)入口6的位置。如圖1和圖2所示，最好設(shè)在陰電極2a側(cè)。在本實(shí)施形態(tài)的裝置中，陰電極2a比陽電極2b離被處理基板4遠(yuǎn)。因此，通過從陰電極2a側(cè)導(dǎo)入氣體，可以將平穩(wěn)的氣流14導(dǎo)向基板4。此外，在陰電極2a和陽電極2b之間，存在著等離子區(qū)域，因而使材料氣體沿著等離子放電的放電路徑流動。因此，通過使材料氣體在等離子中流動的距離延長，可以促進(jìn)氣體的離解。
陰電極2a的等離子放電面的面積，最好大于陽電極2b的等離子放電面的面積。其理由如下。在平行平板型裝置中，陽極覆蓋部的電場比陰極覆蓋部小。這是由于即使兩電極2a、2b的面積大致相等而周邊的壁面等也處在與陽電極2b相同的接地電位，所以，實(shí)際上使接地電位部的合計面積大于陰電極2a的面積。因此，通過使陰電極2a的等離子放電面的面積大于陽電極2b的等離子放電面的面積，可以增大陽極覆蓋部的電場。在這種狀態(tài)下，不僅在陰極覆蓋部而且在陽極覆蓋部也可以促進(jìn)氣體的離解，從而使作為總體的氣體離解量進(jìn)一步增加。
在本實(shí)施形態(tài)中，相鄰陽電極2b間的重復(fù)距離、亦即陽電極2b的間距為15mm，而陽電極2b與被處理基板4的表面之間的距離為20mm。在這種情況下，膜厚分布在±3％以內(nèi)。但是，如將陽電極2b與被處理基板4的表面之間的距離變更為14mm、亦即使其比陽電極2b的間距短，則膜厚分布為±8％，因而將依據(jù)電極2a、2b的形成圖案得到波狀的膜厚分布。如圖1和圖2所示，陽電極2b具有條狀的圖案，所以重要的是不能夠?qū)⒃搱D案轉(zhuǎn)印為成膜圖案。為此，陽電極2b與被處理基板4的表面之間的距離，最好大于陽電極2b間的重復(fù)距離。
在本實(shí)施形態(tài)中，如圖5(a)所示，將多個棒狀陽電極2b的每1個在端部通過配線8與高頻電源1連接，但本發(fā)明的裝置并不限定于此。例如，如圖5(b)所示，也可以用相同材質(zhì)的棒材將多個棒狀陽電極2b的一個端部聯(lián)接在一起，并將接自電源1的配線8與該聯(lián)接用的棒材連接。或者，如圖5(c)所示，將多個棒狀陽電極2b的兩個端部都用相同材質(zhì)的棒材聯(lián)接，并將接自電源1的配線8與該聯(lián)接用的棒材連接。
用于保持被處理基板4的處理基板座9，在圖1中僅保持著被處理基板4的端部，因此，使被處理基板4處于浮動電位。在另一方面，例如為使基板溫度在面內(nèi)均勻分布，有時在被處理基板4的背后靠近地設(shè)置導(dǎo)體板。在這種情況下，導(dǎo)體板可以是浮動電位，也可以是接地電位?？梢圆粚Ρ惶幚砘?的電位進(jìn)行特殊考慮的原因是，由于等離子11的存在位置與被處理基板4相隔一定的距離，所以僅使在電荷上呈中性的原子團(tuán)飛散到被處理基板4上。在需要對基板表面進(jìn)行一定程度的離子沖擊的成膜工藝的情況下，通過在被處理基板4的背后設(shè)置導(dǎo)體板，還可以有效地控制其電位。在這種情況下，可以由被處理基板4背后的導(dǎo)體板的電位從相隔一定的距離的等離子11吸引離子束，并使離子照射在被處理基板4的表面上。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為被處理基板4采用了玻璃基板，但所使用的被處理基板4的種類，并不限定于玻璃基板。如上所述，由于即使在100℃的基板溫度下也能形成質(zhì)量優(yōu)良的膜，所以可以采用由有機(jī)材料形成的基板。例如，可以使用?；瘻囟葹?00℃左右的塑料基板等樹脂類的基板等。按照本發(fā)明的裝置，也可以對樹脂類的基板等形成氮化硅膜或非晶形硅膜，并進(jìn)行TFT器件的制作。
在本實(shí)施形態(tài)中，作為所使用的高頻電源1的頻率，采用了13.56MHz，但高頻電源1的頻率并不限定于此。在本實(shí)施形態(tài)的裝置中，由于在被處理基板4的表面上幾乎不存在等離子11，所以在13.56MHz以下的低頻下不會產(chǎn)生通常成為問題的等離子損傷增加那樣的惡劣影響。因此，也可以使用13.56MHz以下的低頻。但是，作為下限頻率，300KHz是適當(dāng)?shù)?。其原因是，通過在兩電極2a、2b之間捕捉離子而提高離子密度的有效極限頻率為300KHz。
另外，即使在13.56MHz以上的通常被稱為VHF(Very HighFrequency甚高頻)區(qū)的高頻下也可以應(yīng)用。在平行平板型裝置的情況下，隨著頻率提高、自由空間波長變短，在大型裝置中存在著產(chǎn)生駐波的問題。這里，進(jìn)行更詳細(xì)的說明。高頻，以在等離子中(詳細(xì)地說，在等離子的表面部)分布的形式存在。因此，如駐波可能存在的大小程度例如為1/2波長、頻率為100MHz時等離子的大小約為1.5m，則駐波的產(chǎn)生將使高頻強(qiáng)度變得不均勻。因此，將發(fā)生高頻強(qiáng)度強(qiáng)的部位的成膜厚度變厚、高頻強(qiáng)度弱的部位的成膜厚度變薄的異常情況。
按照本發(fā)明，等離子部各自為小的獨(dú)立形態(tài)，因而從原理上就不會產(chǎn)生駐波。這里，進(jìn)行更詳細(xì)的說明。在本發(fā)明的情況下，產(chǎn)生許多與電極圖案相對應(yīng)的小的等離子、例如陰電極2a的法線方向的幾厘米以下的等離子。在圖2、圖3和圖4中，相鄰的等離子部看上去好象相互連接，但實(shí)際上在陽電極2b上被分?jǐn)唷Ｒ虼耍哳l的傳播被鄰接的等粒子體的間隙部分分?jǐn)啵浣Y(jié)果是不會產(chǎn)生駐波。所以，即使在大型的等離子CVD裝置中，也可以導(dǎo)入VHF區(qū)的高頻。但是，作為上限頻率，300MHz是適當(dāng)?shù)?。由?00MHz是使通過在兩電極2a、2b之間捕捉電子而提高電子密度的效果達(dá)到飽和的頻率，所以即使將頻率提高到該值以上電子密度的效果也不會改變，相反，高頻功率的投入?yún)s可能引起很多困難。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)2圖6是示意地表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的等離子CVD裝置的立體圖，圖7是示意地表示實(shí)施形態(tài)2的等離子CVD裝置的斷面圖。另外，圖8是圖7的局部放大圖。邊參照圖6～圖8邊說明實(shí)施形態(tài)2的等離子CVD裝置。在以下的說明中，以相同的參照符號表示實(shí)質(zhì)上具有與實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置相同的功能的構(gòu)成要素，并將其說明省略。
本發(fā)明實(shí)施形態(tài)的等離子CVD裝置，在陰電極2a的等離子放電面為凹狀面這一點(diǎn)上，與陰電極2a的等離子放電面為平板狀的實(shí)施形態(tài)1的等離子CVD裝置不同。
即，如圖8所示，溝槽18內(nèi)的陰電極2a，具有一對從靠近氣體導(dǎo)入口6的位置起使其外側(cè)向斜上方延伸的傾斜面。換句話說，溝槽18的下部，構(gòu)成為從氣體導(dǎo)入口6向被處理基板4的方向逐漸變大的錐狀斷面。該一對傾斜面，構(gòu)成陰電極2a的等離子放電面。
例如，在本實(shí)施形態(tài)中，作為陽電極2b，準(zhǔn)備多個斷面形狀為長方形、長度為300cm的鋁棒。作為陰電極2a，準(zhǔn)備大小為110cm×110cm、厚度為3mm的鋁板。此外，還準(zhǔn)備多個斷面形狀為直角三角形、長度為100cm的鋁棒。將斷面為三角形的鋁棒固定在鋁板的表面上，使斷面為三角形的鋁棒的垂直面與相鄰的斷面為三角形的鋁棒的垂直面彼此相對、且使各個鋁棒相互間大致平行地延伸。
在夾在鄰接的三角形斷面鋁棒的垂直面之間的空間內(nèi)，充填作為絕緣物的氧化鋁。由此，以夾在斷面為三角形的鋁棒中間的形式形成電極間絕緣部分3。將斷面為長方形的鋁棒配置在電極間絕緣部分3上。按照這種結(jié)構(gòu)，可以將陽電極2b用的斷面為長方形的鋁棒與用作陰電極2a的鋁板及斷面為三角形的鋁棒電氣隔離。
在與陽電極2b延伸的方向大致正交的方向的斷面上，陽電極2b及電極間絕緣部分3的寬度d1為5mm，陰電極2a的寬度d2為10mm，電極間絕緣部分3的高度d3為10mm，各陽電極2b及電極間絕緣部分3的間隔為15mm間距。此外，從陰電極2a的端部到陽電極2b的高度d4為5mm，陰電極2a的斷面為三角形部分的底部寬度d5為3mm。
高頻電壓，施加在電極基板的鋁板部分上。因此，鋁板和斷面為三角形的鋁棒，起著陰電極2a的作用，將由電極間絕緣部分3與其絕緣的鋁棒設(shè)定為接地電位，并將其用作陽電極2b。
在用本實(shí)施形態(tài)的裝置制作氮化硅膜的情況下，成膜速度為0.6nm(6)/秒，膜厚的膜內(nèi)均勻性為±3％。與實(shí)施形態(tài)1相比，成膜速度加快的理由，如下所述。
在實(shí)施形態(tài)1中，用于使兩電極2a、2b之間絕緣的電極間絕緣部分3的表面垂直于陰電極2a的面，所以，在陰電極2a的表面上產(chǎn)生的等離子粒子或原子團(tuán)粒子沖擊電極間絕緣部分3后易于消失。而在本發(fā)明的情況下，可以使電極間絕緣部分3的表面與陰電極2a的傾斜面所成的角度為鈍角，最好大致為180°。因此，可以使陰電極2a的表面上產(chǎn)生的等離子粒子或原子團(tuán)粒子沖擊電極間絕緣部分3后消失的概率減低。此外，由于陰電極2a的等離子放電面的斷面形狀為凹形，所以還產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)。因此，通過使陰電極2a的等離子放電面為凹面狀，可以在保持膜質(zhì)等其他性能的同時改善作為裝置的處理能力。
在實(shí)施形態(tài)1和2中，對將本發(fā)明的等離子工藝裝置應(yīng)用于等離子CVD裝置的情況進(jìn)行了說明，但本發(fā)明的等離子工藝裝置并不限定于等離子CVD裝置。本發(fā)明，也可以應(yīng)用于利用等離子進(jìn)行薄膜形成·加工等的等離子處理的所有等離子工藝裝置，例如可以適用于干法蝕刻裝置或吹灰裝置。
例如，在應(yīng)用于干法蝕刻裝置的情況下，作為導(dǎo)入處理室5的氣體，采用CF4、SF6、Cl2、HCl、BCl3、O2等蝕刻氣體。一般來說，在干法蝕刻裝置中，在蝕刻動作中，不僅使用通過等離子放電生成的原子團(tuán)，而且還對被處理基板的被處理面進(jìn)行離子沖擊。例如，在被處理基板4的背面另外安裝一個離子沖擊控制用電極，并將該電極與電源連接而供給規(guī)定的電位，從而可以控制離子沖擊。
通過采用本發(fā)明的裝置，可以高效率地使氣體離解而提高蝕刻速度，除離解用的等離子部以外還可以調(diào)整離子沖擊，所以，使其控制性得到改善。
在實(shí)施形態(tài)1和2中，對陽電極2b比陰電極2a更接近被處理基板4的情況進(jìn)行了說明，但也可以使陰電極2a比陽電極2b更接近被處理基板4。此外，也可以隨時使陽電極2b與陰電極2a之間的電位高低關(guān)系反轉(zhuǎn)。
在實(shí)施形態(tài)1和2中，對將氣體導(dǎo)入口6設(shè)在陰電極2a側(cè)的情況進(jìn)行了說明，但氣體導(dǎo)入口6的設(shè)置位置并不限定于此。例如，也可以將氣體導(dǎo)入口6設(shè)置成使其位于等離子放電發(fā)生單元15與被處理基板4之間。在這種情況下，將氣體沿著被處理基板4的表面方向從氣體導(dǎo)入口6導(dǎo)入到處理室5內(nèi)。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)3
作為用實(shí)施形態(tài)1或2的等離子CVD裝置制作的電子器件，以下，示出實(shí)際制成的有機(jī)電致發(fā)光元件。圖9是示意地表示有機(jī)電致發(fā)光元件的斷面圖。
圖9所示的有機(jī)電致發(fā)光(以下，簡稱為EL)元件，具有將由鋁構(gòu)成的陽極26、有機(jī)空穴輸送層25、有機(jī)發(fā)光層24、由鈣構(gòu)成的陰極23、由氧化銦錫構(gòu)成的透明電極22在被處理基板4上依次層疊的結(jié)構(gòu)。作為有機(jī)空穴輸送層25，采用二元胺電介質(zhì)((1、1’-bis(4-di-p-tolylamino-phenyl)cyclohexane；TPD)，作為有機(jī)發(fā)光層24，采用8-羥基喹啉絡(luò)合物(tris(8-hydroxyquinolinato)aluminum(III)；Alq3)，并分別用真空蒸鍍法形成薄膜。
本實(shí)施形態(tài)的有機(jī)EL元件，在外層具有作為保護(hù)膜的透明絕緣膜21。作為透明絕緣膜21形成氮化硅膜(膜厚500nm(5000))后，即可完成電子器件。以下，將該電子器件稱為器件a。此外，在氮化硅膜的成膜條件中，被處理基板4的溫度為80℃，其他條件與實(shí)施形態(tài)1和2中所說明過的相同。
作為比較例1，采用圖33和圖34所示的平行平板型裝置按相同條件形成氮化硅膜。將具有該氮化硅膜作為保護(hù)膜的電子器件稱為器件b。另外，作為比較例2，制作了不形成保護(hù)膜而在上部覆蓋了作為替代的封蓋用的凹入的玻璃基板并在氮?dú)鈿夥罩忻芊夂蟮碾娮悠骷?。將該電子器件稱為器件c。器件c的結(jié)構(gòu)，是迄今為止一般使用的結(jié)構(gòu)。
作為結(jié)果，在器件a和器件c中，無論哪一種結(jié)構(gòu)在初期、長期的發(fā)光特性上都沒有差別。因此，按照本發(fā)明，無需使用封蓋用玻璃，就可以實(shí)現(xiàn)備有與封蓋用玻璃同樣良好的保護(hù)膜的電子器件。這種情況意味著本發(fā)明的電子器件與使用封蓋用玻璃的現(xiàn)有的電子器件相比具有更高的生產(chǎn)率。
另一方面，對于器件b，在動作試驗(yàn)中在發(fā)光部上多次產(chǎn)生不發(fā)光的黑點(diǎn)，呈現(xiàn)出不良的動作。其原因一般認(rèn)為是，由平行平板型裝置制作的氮化硅膜，不適于用作保護(hù)膜，大氣中的氧氣透過了該膜。
在本實(shí)施形態(tài)中，示出包含有機(jī)膜的器件。由于有機(jī)膜在100℃以上的熱處理過程中將使膜的特性惡化，所以即使在接近100℃的溫度下成膜時也最好形成具有良好膜質(zhì)的保護(hù)膜。按照本發(fā)明的等離子工藝裝置，如實(shí)施形態(tài)1所示，即使被處理基板4的溫度接近100℃，也可以形成高質(zhì)量的保護(hù)膜，所以，通過使用本發(fā)明的裝置，可以發(fā)揮其具有的優(yōu)勢。
作為保護(hù)膜，即使被處理基板4的溫度為低溫也很容易保持良好膜質(zhì)的氮化硅膜或氮氧化硅膜等含氮的膜是有效的。在含氮的膜中，如因膜的結(jié)構(gòu)不夠致密而使保護(hù)膜特性惡化時，膜內(nèi)的硅、氮和氫的鍵合，由于大氣中的水分而置換為硅和氧的鍵合。因此，含氮的保護(hù)膜，具有可以利用傅里葉變換紅外光譜法等檢查膜質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。特別是，由于即使在生產(chǎn)工序中也可以簡單地進(jìn)行監(jiān)視，所以具有生產(chǎn)率高的優(yōu)點(diǎn)。
在本實(shí)施形態(tài)中，示出了包含有機(jī)膜的器件，但對其他器件、例如太陽電池或GaAs系列電子器件等不含有機(jī)膜的電子器件，也可以將同樣的膜用作保護(hù)膜。
在本實(shí)施形態(tài)的電子器件中，利用實(shí)施形態(tài)1或2的裝置形成作為保護(hù)膜的透明絕緣膜21。但是，本發(fā)明的電子器件，并不限定于用本發(fā)明的等離子工藝裝置和本發(fā)明的制造方法制造的器件。只要是在絕緣基板上形成含有硅和氮的絕緣膜、且絕緣膜內(nèi)的氫結(jié)合量為7×1021cm-3以上，則即使是用本發(fā)明以外的裝置和方法得到的器件也包括在本發(fā)明的電子器件內(nèi)。
另外，只要是在器件的使用中在作為外層形成的絕緣膜的膜內(nèi)實(shí)際上不產(chǎn)生氧鍵的電子器件，不問其絕緣膜的成膜裝置和成膜方法，都包括在本發(fā)明的電子器件內(nèi)。
按照本發(fā)明的等離子工藝裝置，能以高的質(zhì)量且高的氣體離解效率對被處理基板4進(jìn)行成膜·加工。例如，為制作有源驅(qū)動型液晶顯示器，必需形成采用了非晶形硅膜、氮化硅膜等的TFT部。當(dāng)用等離子CVD裝置制造時，在其制造工序中不會產(chǎn)生等離子損傷，且可以實(shí)現(xiàn)高的氣體離解效率，從而可以在迄今為止不能實(shí)現(xiàn)的參數(shù)區(qū)域(例如，基板溫度為100℃左右)下進(jìn)行成膜處理。因此，可以對迄今為止在使用上存在困難的樹脂類基板等進(jìn)行TFT制作。
或者，在液晶顯示器以外的領(lǐng)域內(nèi)，作為非晶形硅太陽電池的光變換層，同樣可以用等離子CVD法形成非晶形硅膜。本發(fā)明的等離子工藝裝置，即使在非晶形硅太陽電池的領(lǐng)域內(nèi)，也具有同樣的效果。
進(jìn)一步，對于有機(jī)電致發(fā)光元件、多晶硅太陽電池、砷化鎵類的電子器件等，也可以作為形成用作外層保護(hù)膜的透明絕緣膜的裝置使用。特別是，作為有機(jī)電致發(fā)光元件的保護(hù)膜，工藝溫度必須在100℃以下。按照本發(fā)明的裝置，即使在這種溫度區(qū)域內(nèi)也仍可以進(jìn)行高質(zhì)量的成膜處理。此外，對于多晶硅太陽電池，即使在更低的工藝溫度下也仍可以制作與以往相同的保護(hù)膜。因此，可以確保裝置的穩(wěn)定性及裝置維修的簡易性。
在制作有源驅(qū)動型液晶顯示器的工序中，當(dāng)對薄膜的形成圖案進(jìn)行干法蝕刻時，通過采用本發(fā)明的等離子工藝裝置，不僅可以實(shí)現(xiàn)對參數(shù)的高的控制性，而且可以實(shí)現(xiàn)高的氣體離解效率。此外，在采用吹灰裝置的情況下，同樣不僅可以實(shí)現(xiàn)高的控制性，而且可以實(shí)現(xiàn)高的氣體離解效率。兩者都能實(shí)現(xiàn)高的氣體離解效率，因此可以期望提高裝置的處理能力。
按照本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)在外層具有高質(zhì)量保護(hù)膜的電子器件。特別是，在低于100℃的工藝溫度下可以形成高質(zhì)量的保護(hù)膜。因此，可以保持有機(jī)膜原有的特性。此外，由于不需要以封蓋用玻璃基板覆蓋元件的上部，所以能以高的生產(chǎn)率制作器件。因此，可以實(shí)現(xiàn)更輕的薄型的有機(jī)電致發(fā)光元件。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4圖10示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)4。圖10是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖。
本實(shí)施形態(tài)4，將實(shí)施形態(tài)2中的溝槽18內(nèi)的傾斜面形成為向下方彎曲的曲面部31。就是說，陰電極2a的等離子放電面，具有凹形的曲面部31。此外，通過將曲面部31構(gòu)成為與相鄰的各絕緣部分3的側(cè)面連接的圓弧面，將溝槽18構(gòu)成為U字形。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)4，與實(shí)施形態(tài)2的具有錐狀斷面的傾斜面的結(jié)構(gòu)相比，可以增大溝槽18的斷面積。就是說，可以增大陰電極2a附近的等離子區(qū)域。其結(jié)果是，可以增大每單位氣體流量的氣體裂解量及氣體裂解效率，所以，可以使成膜率及膜質(zhì)得到提高。
可是，當(dāng)從氣體導(dǎo)入口6導(dǎo)入的氣體流動受到阻滯時，在該阻滯區(qū)域內(nèi)很容易產(chǎn)生粉末。與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，由于氣體導(dǎo)入口6周圍的陰電極2a的表面形成為凹形的曲面，所以，可使氣體流暢地流動，因而可以抑制粉末的產(chǎn)生。其結(jié)果是，可以抑制粉末混入膜內(nèi)，因而可以使膜質(zhì)提高。
這里，為評價所形成的膜的膜質(zhì)及成膜率，在表2內(nèi)列出對SiN膜的殘留應(yīng)力即膜應(yīng)力和蝕刻率進(jìn)行實(shí)際測定后的值。
表2
將圖8所示的上述實(shí)施形態(tài)2的錐狀傾斜面的結(jié)構(gòu)作為實(shí)施例1，并將圖10所示的實(shí)施形態(tài)4的具有曲面部31的結(jié)構(gòu)作為實(shí)施例2。然后，對實(shí)施例1和2進(jìn)行了膜應(yīng)力和蝕刻率的測定。對于膜應(yīng)力，在硅片上形成SiN(氮化硅)膜，并用眾所周知的應(yīng)力測定裝置測定了該成膜前后的基板的翹曲度。對于蝕刻率，利用稀釋到1/100的BHF(緩沖氫氟酸)并用眾所周知的臺階高差測定裝置測定了硅片上的SiN的蝕刻率(常溫時)。
這時，實(shí)施例2的溝槽18的斷面積，為實(shí)施例1的2倍。另外，膜應(yīng)力，實(shí)施例2比實(shí)施例1約小16％、蝕刻率約小5.5％。即，通過將等離子放電面形成為凹形的曲面，可以使膜應(yīng)力減低，同時可以使蝕刻率降低，從而使膜更為致密。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5圖11示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)5。圖11是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同，通過增大溝深對溝寬的比率而使溝槽18變得更深。即，溝槽18的深度大于溝寬。進(jìn)一步，溝槽18的側(cè)面和底面，由曲面部31連續(xù)地連接，按照這種結(jié)構(gòu)，也可以取得與上述實(shí)施形態(tài)4相同的效果。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，與上述實(shí)施形態(tài)4相比，溝槽18的斷面積更大，所以，可以提高氣體的裂解量及裂解效率，因而可以使膜質(zhì)進(jìn)一步提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6圖12示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)6。圖12是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)4不同，不僅將溝槽18內(nèi)而且將陽電極2b的表面也構(gòu)成為曲面。就是說，陰電極2a的等離子放電面與陽電極2b的等離子放電面，構(gòu)成為連續(xù)曲面的一部分。上述連續(xù)的曲面，由陰電極2a的凹形曲面部31、在絕緣部分3的側(cè)面形成的曲面部32、陽電極2b的凸形曲面部33構(gòu)成。換句話說，等離子放電發(fā)生單元15中的朝向被處理基板4一側(cè)的表面，形成為連續(xù)的波狀曲面。
在上述實(shí)施形態(tài)4中，雖然陽電極2b及絕緣部分3的形狀簡單因而易于形成，但在陽電極2b的棱邊部(角部)電場集中因而有可能產(chǎn)生異常放電。與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，將陽電極2b制成曲面狀，所以可以防止電場集中，因而可以抑制因異常放電而產(chǎn)生粉末。其結(jié)果是，可以使膜質(zhì)進(jìn)一步提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7圖13示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)7。圖13是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同，在氣體導(dǎo)入口6的形成位置設(shè)有凹入部35。換句話說，在陰電極2a的等離子放電面上，在溝槽18內(nèi)沿溝槽方向排成成一列地形成著多個凹入部35，在凹入部35的底部形成氣體導(dǎo)入口6。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)，可以由各凹入部35產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)，所以，可以使從陰電極2a飛出的電子量增大，因而能進(jìn)一步促進(jìn)氣體的裂解。即，可以增大每單位氣體流量的裂解量及裂解效率，因而可以使成膜率及膜質(zhì)得到提高。進(jìn)一步，由于將噴出氣體的氣體導(dǎo)入口6設(shè)在凹入部35的底部，所以在凹入部35內(nèi)也就不用附著不需要的膜了。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8圖14示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)8。圖14是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的與圖10相當(dāng)?shù)膱D。本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同，以與實(shí)施形態(tài)7同樣的方式，在氣體導(dǎo)入口6的形成位置設(shè)置了凹入部35。
按照這種結(jié)構(gòu)，可以取得與上述實(shí)施形態(tài)7相同的效果。除此之外，由于可以通過增大溝槽18的斷面積而增大等離子區(qū)域，所以可以使成膜率及膜質(zhì)進(jìn)一步提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9圖15示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)9。圖15是將等離子放電發(fā)生單元15放大后示出的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同，在陰電極2a的溝槽18內(nèi)的傾斜面上形成了多個凹入部35。凹入部35，沿溝槽18的寬度方向及溝長方向分別并排設(shè)置。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)，使大致按V字形形成的陰電極2a作為整體產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)，同時還由陰電極2a的等離子放電面的各凹入部35產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)，所以，可以放射出更多的電子。其結(jié)果是，可以有效地使氣體裂解，因而能使膜質(zhì)提高。
同時，在從等離子放電面起規(guī)定高度的區(qū)域內(nèi)，形成不是等離子區(qū)域的陰極覆蓋部。由于從氣體導(dǎo)入口6供給的氣體以高速在陰極覆蓋部內(nèi)通過，所以即使在等離子放電面上形成了多個凹入部35也不會由等離子區(qū)域阻滯氣體的流動。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)10圖16示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)10。圖16是將等離子放電發(fā)生單元15放大后示出的立體圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)9中的陰電極2a的等離子放電面不同，不是設(shè)置凹入部35，而是進(jìn)行了噴砂加工。即，陰電極2a的等離子放電面，表面粗糙度較大，從微觀上看，在等離子放電面上形成著許多凹凸點(diǎn)。因此，通過對陰電極2a的等離子放電面進(jìn)行噴砂加工，可以產(chǎn)生空心陰極效應(yīng)，因而能使膜質(zhì)提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)11圖17和圖18示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)11。圖17是將等離子放電發(fā)生單元15放大后示出的立體圖，圖18是表示等離子放電發(fā)生單元15的俯視圖。
本實(shí)施形態(tài)，對陰電極2a，在相鄰絕緣部分3之間在溝槽18的底部沿溝的方向排列設(shè)置了多個開口朝向被被處理基板4的凹部37。換句話說，本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同，沿溝的方向按規(guī)定間隔設(shè)置了分隔溝槽18的分隔部38。
即，凹部37，開口形狀為四角形，由溝槽18的底面、陰電極2a的一對傾斜面、分隔部38的一對分隔面構(gòu)成。分隔部38的分隔面，以使分隔部38的下部向溝方向的兩側(cè)擴(kuò)展的方式傾斜。因此，凹部37的開口斷面，越向下方越小。
另外，設(shè)在各絕緣部分3之間的多個凹部37，如圖18所示，從被處理基板4的法線方向看去時按交錯狀配置。在凹部37內(nèi)，沿溝的方向排列的多個氣體導(dǎo)入口6，在凹部37內(nèi)的溝槽18的底部和分隔部38的分隔面上連續(xù)地設(shè)置。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)，可以增大陰電極2a的表面積，所以可以提高氣體的裂解效率及成膜率。此外，由于使凹部37按交錯狀配置，所以可以使在被處理基板4上形成的膜的質(zhì)量變得均勻。凹部的形狀，不限于四角形，例如，也可以由八角形等多角形構(gòu)成。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)12圖19和圖20示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)12。圖19是將等離子放電發(fā)生單元15放大后示出的立體圖，圖20是表示等離子放電發(fā)生單元15的俯視圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)11不同，將凹部37的開口形狀變更為圓形。即，在溝槽18的底部，沿溝的方向排列設(shè)置著多個研鉢狀的凹部37。鄰接的各凹部37之間，設(shè)置著微小的間隔。另外，在各凹部37的底部，沿溝的方向例如排列形成2個氣體導(dǎo)入口6。
如上所述，即使將凹部37的開口形狀變更為圓形，也可以取得與上述實(shí)施形態(tài)11相同的效果。除此之外，還使凹部37的內(nèi)部由曲面構(gòu)成，所以，可以使從氣體導(dǎo)入口6導(dǎo)入的氣體流暢地流動，另外，凹部37的開口形狀，并不限于正圓形，也可以是橢圓等圓形。此外，對溝槽部18也可以在溝寬方向上設(shè)置多個凹部37。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)13圖21和圖22示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)13。圖21是表示等離子放電發(fā)生單元15及被處理基板4的立體圖。圖22是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖，
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)2不同之處在于，設(shè)在相鄰絕緣部分3之間的各陰電極2a，在絕緣部分3的左右兩側(cè)相互電氣隔離。即，如圖21和圖22所示，等離子放電發(fā)生單元15，由與被處理基板4相對的絕緣板40、在絕緣板40上按條狀設(shè)置絕緣部分3、設(shè)在相鄰各絕緣部分3之間的陰電極2a、設(shè)在各絕緣部分3的上端的陽電極2b構(gòu)成。
因此，如圖22所示，在本實(shí)施形態(tài)中，與上述實(shí)施形態(tài)2一樣，溝槽18，由彼此面對的絕緣層3及陽電極2b的2個側(cè)面和陰電極2a的上表面構(gòu)成。氣體導(dǎo)入口6，以貫通陰電極2a及絕緣板40的形式形成。另外，在陰電極2a上，具有與上述實(shí)施形態(tài)2相同的傾斜的等離子放電面。按照這種結(jié)構(gòu)，可以取得與上述實(shí)施形態(tài)2相同的效果。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)14圖23示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)14。圖23是表示等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)13不同之處在于，陰電極2a的等離子放電面，象實(shí)施形態(tài)1一樣，由與被處理基板4平行的平面構(gòu)成。即，各陰電極2a，在絕緣部分3的左右兩側(cè)相互電氣隔離。按照這種結(jié)構(gòu)，可以取得與上述實(shí)施形態(tài)1相同的效果。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)15圖24和圖25示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)15。圖24和圖25是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖。
在本實(shí)施形態(tài)中，與上述實(shí)施形態(tài)13和14不同，沒有設(shè)置絕緣板40。即，圖24，相當(dāng)于圖22所示的上述實(shí)施形態(tài)13的等離子放電發(fā)生單元15的上側(cè)部分。另一方面，圖25，相當(dāng)于圖23所示的上述實(shí)施形態(tài)14的等離子放電發(fā)生單元15的上側(cè)部分。按照這種結(jié)構(gòu)，也可以取得與上述實(shí)施形態(tài)1或2相同的效果。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)16圖26和圖27示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)16。圖26和圖27是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖，圖26表示氣體壓力較高時的放電路徑，而圖27表示氣體壓力較低時的放電路徑。
本實(shí)施形態(tài)，在氣體導(dǎo)入口6的配置點(diǎn)上與上述實(shí)施形態(tài)2不同。即，在與條狀的絕緣部分3的長度方向交叉的方向上排列設(shè)置著多個氣體導(dǎo)入口6。多個氣體導(dǎo)入口6，如圖26所示，最好在與條狀的絕緣部分3的長度方向正交的方向(就是說，溝寬方向)上按規(guī)定的間隔排列。這些沿溝寬方向排列的一組氣體導(dǎo)入口6，按規(guī)定的間隔，沿溝長方向配置多組。因此，從被處理基板4的法線方向看去時，氣體導(dǎo)入口6，在溝槽18的底部按行列狀配置。
另外，設(shè)在各傾斜面上的氣體導(dǎo)入口6，構(gòu)成為使其以彼此平行的方向噴出氣體。就是說，各氣體導(dǎo)入口6，通過沿被處理基板4的法線方向穿通陰電極2a而構(gòu)成。
可是，當(dāng)將氣體導(dǎo)入口6在溝槽18的中央沿溝長方向排成1列形成時，溝寬方向上的氣流分布，在溝的中央為層流因而速度較快，但溝寬方向的兩側(cè)為紊流因而有可能變得比較遲緩。因而存在著該氣流的紊流導(dǎo)致粉末的產(chǎn)生的問題。
與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，沿溝寬方向按規(guī)定的間隔設(shè)置以彼此平行的方向噴出氣體的多個氣體導(dǎo)入口6，同時還按規(guī)定的間隔沿溝長方向設(shè)置了多個氣體導(dǎo)入口6，所以，可以使溝槽18的內(nèi)部的氣流為均勻的層流。即，按照本實(shí)施形態(tài)，可以通過抑制等離子區(qū)域內(nèi)的紊流的發(fā)生而減少粉末的產(chǎn)生，所以可以使膜質(zhì)得到提高。
進(jìn)一步，如本實(shí)施形態(tài)所示，通過在溝槽18的寬度方向設(shè)置多個氣體導(dǎo)入口6，可以增大氣體導(dǎo)入口6的總數(shù)。因此，在將一定流量的氣體導(dǎo)入處理室5內(nèi)時，可以減小氣體的流入速度，所以，可以延長溝槽18內(nèi)的等離子區(qū)域的氣體滯留時間。此外，還可以使以彼此平行的方式從多個氣體導(dǎo)入口6噴出的氣體分別沿著等離子放電的路徑流動。其結(jié)果是，能很好地促進(jìn)氣體的離解和裂解，所以可以使膜質(zhì)得到提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)17圖28是示意地表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)17的等離子CVD裝置的斷面圖，邊參照圖28邊對實(shí)施形態(tài)17的等離子CVD裝置進(jìn)行說明。
在本實(shí)施形態(tài)17中，將上述實(shí)施形態(tài)16中的溝槽18內(nèi)的傾斜面形成為向下方彎曲的曲面部31。就是說，陰電極2a的等離子放電面，具有凹形的曲面部31。此外，通過將曲面部31構(gòu)成為與相鄰絕緣部分3的各側(cè)面連接的圓弧面，將溝槽18構(gòu)成為U字形。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)16的具有錐狀斷面的傾斜面的結(jié)構(gòu)相比，可以增大溝槽18的斷面積。就是說，可以增大陰電極2a附近的等離子區(qū)域。其結(jié)果是，可以增大每單位氣體流量的氣體裂解量及氣體裂解效率，所以，可以使成膜率及膜質(zhì)得到提高。
可是，當(dāng)從氣體導(dǎo)入口6導(dǎo)入的氣體流動受到阻滯時，在該阻滯區(qū)域內(nèi)很容易產(chǎn)生粉末。與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，由于氣體導(dǎo)入口6周圍的陰電極2a的表面形成為凹形的曲面，所以，可使氣體流暢地流動，因而可以抑制粉末的產(chǎn)生。其結(jié)果是，可以抑制粉末混入膜內(nèi)，因而可以使膜質(zhì)提高。
這里，為評價所形成的膜的膜質(zhì)及成膜率，在表3內(nèi)列出對SiN膜的殘留應(yīng)力即膜應(yīng)力和蝕刻率進(jìn)行實(shí)際測定后的值。
表3
將在圖28的等離子放電發(fā)生單元15內(nèi)在溝槽18的中央沿溝長方向排成1列地形成氣體導(dǎo)入口6的結(jié)構(gòu)作為實(shí)施例3，并將圖28所示的本實(shí)施形態(tài)的具有曲面部31的結(jié)構(gòu)作為實(shí)施例4。然后，對實(shí)施例3和4進(jìn)行了膜應(yīng)力和蝕刻率的測定。對于膜應(yīng)力，在硅片上形成SiN(氮化硅)膜，并用眾所周知的應(yīng)力測定裝置測定了該成膜前后的基板的翹曲度。對于蝕刻率，利用稀釋到1/100的BHF(緩沖氫氟酸)并用眾所周知的臺階高差測定裝置測定了硅片上的SiN的蝕刻率(常溫時)。
這時，實(shí)施例4的多個氣體導(dǎo)入口6的合計開口面積，為實(shí)施例3的5倍。另外，膜應(yīng)力，實(shí)施例4比實(shí)施例3約小7.8％、蝕刻率約小3.7％。即，通過將等離子放電面形成為凹形的曲面，可以使膜應(yīng)力減低，同時可以使蝕刻率降低，從而使膜更為致密。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)18圖29是示意地表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)18的等離子CVD裝置的斷面圖，邊參照圖29邊對實(shí)施形態(tài)18的等離子CVD裝置進(jìn)行說明。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)17不同，通過增大溝深對溝寬的比率而使溝槽18變得更深。即，溝槽18的深度大于溝寬。進(jìn)一步，溝槽18的側(cè)面和底面，由曲面部31連續(xù)地連接，按照這種結(jié)構(gòu)，也可以取得與上述實(shí)施形態(tài)17相同的效果。此外，在本實(shí)施形態(tài)中，與上述實(shí)施形態(tài)17相比，溝槽18的斷面積更大，所以，可以提高氣體的裂解量及裂解效率，因而可以使膜質(zhì)進(jìn)一步提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)19圖30示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)19。圖30是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)17不同，不僅將溝槽18內(nèi)而且將陽電極2b的表面也構(gòu)成為曲面。就是說，陰電極2a的等離子放電面與陽電極2b的等離子放電面，構(gòu)成為連續(xù)曲面的一部分。上述連續(xù)的曲面，由陰電極2a的凹形曲面部31、在絕緣部分3的側(cè)面形成的曲面部32、陽電極2b的凸形曲面部33構(gòu)成。換句話說，等離子放電發(fā)生單元15中的朝向被處理基板4一側(cè)的表面，形成為連續(xù)的波狀曲面。
在上述實(shí)施形態(tài)17中，雖然陽電極2b及絕緣部分3的形狀簡單因而易于形成，但在陽電極2b的棱邊部(角部)電場集中因而有可能產(chǎn)生異常放電。與此不同，在本實(shí)施形態(tài)中，將陽電極2b制成曲面狀，所以可以防止電場集中，因而可以抑制因異常放電而產(chǎn)生粉末。其結(jié)果是，可以使膜質(zhì)進(jìn)一步提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)20圖31是示意地表示本發(fā)明實(shí)施形態(tài)20的等離子CVD裝置的立體圖。在圖31中，為便于說明，將陰電極2a的剖面線的圖示省略。邊參照圖31邊對實(shí)施形態(tài)20的等離子CVD裝置進(jìn)行說明。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)17不同，使氣體導(dǎo)入口6的氣體噴出方向不同。即，各氣體導(dǎo)入口6，構(gòu)成為使氣體相對于被處理基板4的法線方向傾斜地噴出。如圖31所示，在溝槽18的左側(cè)的曲面部31上，例如設(shè)置7列氣體導(dǎo)入口6，形成為分別使氣體向右上方傾斜地噴出。另一方面，在右側(cè)的曲面部31上，與左側(cè)的曲面部一樣，例如設(shè)置7列氣體導(dǎo)入口6，形成為使氣體向左上方傾斜地噴出。此外，在溝槽18的底部，沿溝長方向例如排列形成3列氣體導(dǎo)入口6，并由這些氣體導(dǎo)入口6將氣體沿被處理基板4的法線方向噴出。另外，各氣體導(dǎo)入口6，在左側(cè)的曲面部31、右側(cè)曲面部31、溝槽18的底部的各區(qū)域上，各自以平行的方式噴出。
因此，按照本實(shí)施形態(tài)，由于使氣體的噴出方向?yàn)閮A斜方向，所以可以延長氣體在溝槽18內(nèi)通過等離子區(qū)域的距離，因而可以促進(jìn)氣體的離解和裂解，所以能使膜質(zhì)得到提高。
發(fā)明的實(shí)施形態(tài)21圖32示出本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)21。圖32是將等離子放電發(fā)生單元15局部放大后示出的斷面圖。
本實(shí)施形態(tài)，與上述實(shí)施形態(tài)16不同，變更了氣體導(dǎo)入口6的氣體噴出方向。即，各氣體導(dǎo)入口6，在溝槽18的溝寬方向上排列多個，并構(gòu)成為使氣體向與作為陰電極2a的等離子放電面的傾斜面垂直的方向噴出。
在溝槽18內(nèi)，雖然各具有2個傾斜面，但在本實(shí)施形態(tài)中僅在其中一個傾斜面上設(shè)置氣體導(dǎo)入口6。進(jìn)一步，與上述實(shí)施形態(tài)1一樣，也在溝槽18的底部設(shè)置氣體導(dǎo)入口6。這些氣體導(dǎo)入口6，也是沿溝長方向分別排列配置多個。
可是，等離子放電的路徑，在與陰電極2a的等離子放電面正交的方向上形成。與此對應(yīng)地，按照本實(shí)施形態(tài)，使氣體的噴出方向與等離子放電面正交，所以能夠?qū)怏w沿著放電路徑導(dǎo)入。因此，可以高效率地進(jìn)行氣體的裂解和離解。
另外，由于只在各溝槽18的2個傾斜面中的一個傾斜面上設(shè)置氣體導(dǎo)入口6，所以與在2個傾斜面上都設(shè)置的情況相比可以抑制氣流的紊流的產(chǎn)生。
此外，在本實(shí)施形態(tài)中，使溝槽18為具有2個傾斜面的形狀，但也可以是其他的形狀。例如，也可以由如圖6所示的曲面部31構(gòu)成溝槽18，并沿溝寬方向設(shè)置多個氣體導(dǎo)入口6，同時使各氣體導(dǎo)入口6的氣體噴出方向?yàn)榕c曲面部31垂直的方向。
如上所述，本發(fā)明，可以有效地應(yīng)用于備有在第1電極及第2電極之間產(chǎn)生等離子放電的等離子放電部的等離子工藝裝置、電子器件及其制造方法，尤其適用于即使在低處理溫度下也要使膜質(zhì)提高的場合。
權(quán)利要求
1.一種等離子加工裝置，該等離子加工裝置在被處理基板上實(shí)施等離子處理，特征在于具備在內(nèi)部載置了上述被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元，上述等離子放電發(fā)生單元具有第1電極和比上述第1電極更接近上述被處理基板設(shè)置的第2電極，上述第1電極以及上述第2電極起到只有從上述被處理基板的法線方向能夠識別的面作為等離子放電面的作用。
2.一種等離子加工裝置，該等離子加工裝置在被處理基板上實(shí)施等離子處理，特征在于具備在內(nèi)部載置了上述被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元，上述等離子放電發(fā)生單元具有第1電極，形成在上述第1電極的電極面的一部分上的絕緣層和形成在上述絕緣層上的第2電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于上述氣體導(dǎo)入口設(shè)置在上述第1電極一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于上述第1電極的等離子放電面是凹面形狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于上述第1電極的等離子放電面的面積比上述第2電極的等離子放電面的面積大。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于上述等離子放電發(fā)生單元分別具有多個上述第1電極的等離子放電面區(qū)和上述第2電極的等離子放電面區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于沿著上述被處理基板的一個面的方向交替形成多個上述第1電極的等離子放電面區(qū)和上述第2電極的等離子放電面區(qū)，而且上述第2電極與上述被處理基板之間的距離是相互鄰接的上述第2電極的電極間距離以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于還具有在上述第1電極以及上述第2電極上施加電能的電源，上述電源的頻率是300kHz以上300MHz以下。
9.一種電子器件的制造方法，該方法使用具備在內(nèi)部載置了被處理基板的處理室；在上述處理室內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元的等離子加工裝置，制造電子器件，特征在于包括在上述處理室的內(nèi)部載置上述被處理基板的工藝；在載置了上述被處理基板的上述處理室內(nèi)，從上述氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述氣體的工藝；由上述等離子放電發(fā)生單元發(fā)生等離子放電，在上述被處理基板的表面實(shí)施等離子處理的工藝，沿著上述等離子放電的放電路徑導(dǎo)入上述氣體。
10.一種電子器件的制造方法，該方法使用權(quán)利要求1的等離子處理裝置制造電子器件，特征在于包括在上述處理室的內(nèi)部載置上述被處理基板的工藝；在載置了上述被處理基板的上述處理室內(nèi)，從上述氣體導(dǎo)入口導(dǎo)入上述氣體的工藝；由上述等離子放電發(fā)生單元發(fā)生等離子放電，在上述被處理基板的表面實(shí)施等離子處理的工藝。
11.一種電子器件，該電子器件在絕緣基板上成膜了絕緣膜，特征在于上述絕緣膜包括硅、氮以及氫，上述絕緣膜內(nèi)的氫結(jié)合量是7×1021cm-3以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子器件，特征在于上述絕緣膜內(nèi)的氧結(jié)合量實(shí)質(zhì)上是0。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子器件，特征在于上述絕緣膜形成為外層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子器件，特征在于上述絕緣基板由有機(jī)材料形成。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子器件，特征在于還可以具有有機(jī)層。
16.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于上述第1電極的等離子放電面具有凹形的曲面部分。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子加工裝置，特征在于上述第1電極的等離子放電面和上述第2電極的等離子放電面構(gòu)成連續(xù)曲面的一部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于在上述第1電極的等離子放電面上形成多個凹入部。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的等離子加工裝置，特征在于在至少一部分上述凹入部的底部形成氣體導(dǎo)入口。
20.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于噴砂加工上述第1電極的等離子放電面。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的等離子加工裝置，特征在于在上述第1電極上設(shè)置著朝向被處理基板開口的多個凹部。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的等離子加工裝置，特征在于上述凹部的開口形狀是四邊形。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的等離子加工裝置，特征在于上述凹部的開口形狀是圓形。
24.一種等離子加工裝置，該等離子加工裝置具備在內(nèi)部載置了被處理基板的處理室；在上述處理室的內(nèi)部導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口；設(shè)置在上述處理室的內(nèi)部，在上述被處理基板上實(shí)施等離子處理的等離子放電發(fā)生單元，特征在于上述等離子放電發(fā)生單元具備沿著與上述被處理基板平行的方向呈條狀地延伸的多個絕緣部分；至少在相互鄰接的上述絕緣部分之間設(shè)置的第1電極；在上述各個絕緣部分的上述被處理基板一側(cè)的端部以與上述第1電極分離的狀態(tài)設(shè)置的第2電極。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的等離子加工裝置，特征在于在上述各個絕緣部分之間設(shè)置的各個第1電極相互分離。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的等離子加工裝置，特征在于在上述第1電極中形成多個氣體導(dǎo)入口，沿著對于上述條狀的絕緣部分的長度方向交叉的方向排列設(shè)置上述多個氣體導(dǎo)入口。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子加工裝置，特征在于上述多個氣體導(dǎo)入口沿著與上述絕緣部分的長度方向正交的方向排列。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子加工裝置，特征在于上述各個氣體導(dǎo)入口構(gòu)成為沿著相互平行的方向吹出氣體。
29.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子加工裝置，特征在于上述各個氣體導(dǎo)入口構(gòu)成為沿著與第1電極的等離子放電面垂直的方向吹出氣體。
30.根據(jù)權(quán)利要求26所述的等離子加工裝置，特征在于上述各個氣體導(dǎo)入口構(gòu)成為對于被處理基板的法線方向傾斜的方向吹出氣體。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法以及等離子加工裝置。在被處理基板(4)上實(shí)施等離子處理的等離子加工裝置具備在內(nèi)部裝載被處理基板(4)的處理室(5)；在處理室(5)內(nèi)導(dǎo)入氣體的氣體導(dǎo)入口(6)；設(shè)置在處理室(5)內(nèi)的等離子放電發(fā)生單元(15)，等離子放電發(fā)生單元(15)具有第1電極(2a)和比第1電極(2a)更接近被處理基板(4)設(shè)置的第2電極(2b)，第1電極(2a)以及第2電極(2b)起到只有從被處理基板(4)的法線方向能夠識別的面成為等離子放電面的作用，由此，即使在低的被處理基板溫度下，也能夠?qū)崿F(xiàn)高品質(zhì)膜，能夠以高氣體離解效率進(jìn)行成膜。
文檔編號H01L21/02GK1497677SQ20031010138
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者宮崎篤, 波多野晃繼, 酒井道, 晃繼 申請人:夏普株式會社