CN102421938A - 表面波等离子体cvd设备以及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

一种表面波等离子体CVD设备，其包括：波导(3)，其连接到微波源(2)并且形成有多个槽孔天线(S)；电介质构件(4)，其将从多个槽孔天线(S)发出的微波导入到等离子体处理室(1)中以产生表面波等离子体；移动装置(6)，其以使基板状的成膜对象(11)经过面对电介质构件(4)的成膜处理区域的方式使成膜对象往复运动；以及控制装置(20)，其根据成膜条件通过移动装置(6)控制成膜对象(11)的往复移动以在成膜对象上进行成膜。

Description

表面波等离子体CVD设备以及成膜方法
技术领域
本发明涉及表面波等离子体CVD设备以及使用该设备的成膜方法。
背景技术
迄今为止，已知利用表面波等离子体的CVD设备(参见例如专利文献1)。在表面波等离子体CVD设备中，经由设置于真空室处的电介质窗将微波导入真空室中。微波沿着等离子体和电介质窗之间的界面作为表面波传播。结果，电介质窗附近产生高密度等离子体。上面要形成膜的基板固定地配置于面对电介质窗的位置处。
专利文献1：日本特开2005-142448号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，产生的等离子体的密度分布在与电介质窗对应的区域中并不总是均匀的。例如，产生的等离子体的密度在电介质窗的周边区域下降。因此电介质窗的面积必须被设定为大于作为成膜对象的基板的面积，导致难以控制系统获得用于覆盖液晶玻璃基板的大到2.5m×2.5m的大表面积的均匀的高密度等离子体并且导致生产成本增加。在诸如表面波等离子体等高密度等离子体的情况下，将材料处理气体(material process gas)均匀地提供到等离子体区域以使膜质或膜厚均匀是重要的。为此，需要精细地配置气体喷出部。当基板具有大的表面积时，有时是气体供给管配置于等离子体中的情况，这导致粒子趋于产生在气体供给管上的问题。
用于解决问题的方案
根据本发明的表面波等离子体CVD设备包括：波导，其形成有多个槽孔天线并且连接到微波源；电介质构件，其将从所述多个槽孔天线发出的微波导入到等离子体处理室中以产生表面波等离子体；移动装置，其以使基板状的成膜对象经过面对所述电介质构件的成膜处理区域的方式使所述成膜对象往复运动；以及控制装置，其根据成膜条件通过所述移动装置控制所述成膜对象的往复运动以在所述成膜对象上进行成膜。
所述等离子体处理室设置有所述成膜对象不面对所述电介质构件的第一待机区域和第二待机区域，使得面对所述电介质构件的所述成膜处理区域沿着所述成膜对象的移动路线被所述第一待机区域和所述第二待机区域夹在中间，以及所述移动装置可以使所述成膜对象在所述第一待机区域和所述第二待机区域之间往复运动。
可以设置气体喷出部和气体折流构件，其中所述气体喷出部在所述电介质构件和经过所述成膜处理区域的所述成膜对象之间喷出材料处理气体；以及所述气体折流构件布置为面对所述气体喷出部的喷出方向并且使喷出的所述材料处理气体在所述表面波等离子体产生的区域中对流。
控制所述成膜对象的温度的背板可以布置在所述成膜对象被所述移动装置移动经过的整个区域。
可以设置改变所述成膜对象和所述背板之间的距离的背板驱动装置。
所述设备可以构造为使得所述成膜对象包括膜状基板，所述背板在面对所述电介质构件的区域中支撑所述膜状基板，以及所述移动装置以使得所述膜状基板的要形成膜的区域经过所述成膜处理区域的方式使所述膜状基板往复运动。
所述成膜对象可以包括基板上的功能器件，并且形成保护所述功能器件的保护膜。
根据本发明的成膜方法是通过使用上述任一项所述的表面波等离子体CVD设备在成膜对象上成膜的方法，所述方法包括：在往复运动的去路和回路中在不同的成膜条件下形成膜层，由此形成在所述不同的成膜条件下形成的所述膜层层叠而成的薄膜。
发明的效果
根据本发明，在成膜对象以经过面对电介质构件的区域的方式往复移动的状态下进行成膜。这允许以低成本形成具有均匀的膜质和膜厚的薄膜。
附图说明
图1表示示出本发明的第一实施方式的图，该图示出表面波等离子体CVD设备的概略构造；
图2表示沿着图1中的线A-A截取的截面图；
图3表示沿着图1中的线B-B截取的截面图；
图4表示示出第二实施方式的图，该图示出表面波等离子体CVD设备的概略构造；
图5表示沿着图4中的线B-B截取的截面图；
图6表示示出气体折流板1b的功能的图；
图7表示示出第二实施方式的图，其中(a)是气体喷出部52的放大图，(b)是从喷出方向看的气体喷出部52的图，(c)是沿着线C-C的截面图；
图8表示在有和没有槽缝521的情况下关于喷出气体的扩散方式的差别的概略图，其中(a)是侧视图，(b)是俯视图，(c)是从方向D看的视图；
图9表示示出气体喷出部52的另一示例的图；
图10表示示出真空室1中的材料处理气体的分布的示意图，其中(a)是平面图，(b)是正视图；
图11表示示出第四实施方式的图；
图12表示示出图11中所示的设备的图，其中设置有气体折流板11；
图13示出不进行基板的往复移动的传统表面波等离子体CVD设备的示例，其中(a)是平面图，(b)是正视图；
图14表示示出处理气体中的氮的流量比与氮化硅膜的内应力之间的关系的图；
图15表示示出通过交替地层叠压应力氮化硅层和张应力氮化硅膜而形成的层叠薄膜100的截面图；
图16表示示出形成于塑料膜基板上的有机EL元件的截面图。
具体实施方式
下文中，参照附图说明用于实现本发明的最优模式。
第一实施方式
图1至图3表示说明本发明的第一实施方式的图并且示出表面波等离子体CVD设备的概略构造。图1提供从前侧看的截面图，图2提供沿着图1中的线A-A截取的截面图。图3提供沿着图1中的线B-B截取的截面图。CVD设备包括：真空室1，在该真空室中进行成膜处理；微波输出单元2，其在表面波等离子体产生时供应微波；波导3；电介质构件4；气体供给装置5；基板移动装置6和控制装置20。
在真空室1的上部设置电介质窗4，电介质窗4为平板状并且由例如石英制成。由附图标记R指示的面对电介质窗4的区域是成膜处理区域，在该区域中进行基板11上的成膜。在电介质窗4的上部安装波导3，微波(例如频率为2.45GHz的微波)输入到波导3中。微波输出单元2包括微波电源、微波振荡器、隔离件、方向性耦合器以及匹配盒。
如图2中的虚线所示，电介质窗4是Y方向上较长的矩形形状。如图1所示，电介质窗4的上表面接触波导3的底板3a。底板3a的与电介质窗4接触的部分形成有多个槽孔天线S，槽孔天线S是来自波导3的微波发射所经过的开口。从微波输出单元2导入的微波在波导3中形成驻波。
如图3所示，要从气体供给装置5供给的等离子体产生用气体和成膜用材料处理气体经由气体供给管51a、51b被导入到真空室1中。在真空室1中，矩形形状的支撑构件1a设置成包围电介质窗4的外周。气体供给管51a、51b被固定到支撑构件1a。等离子体形成在由支撑构件1a包围的区域中。来自气体供给装置5的气体从气体喷出部52喷出到支撑构件1a中的等离子体区域。气体供给装置5设置有各种气体用的质量流量控制器。通过借助于控制装置20控制各质量流量控制器，能够进行各气体的流动的开/关和流率的控制。
设置在比气体供给管51b接近电介质窗4的位置处的气体供给管51a供给用作活性反应组分的材料气体以及稀有气体，所述材料气体诸如N2、O2、N2O、NO或NH3，所述稀有气体诸如Ar、He或Ne。气体供给管51b供给材料处理气体，诸如TEOS、SiH4、N2O、NH3、N2或H2。气体供给管51a、51b距电介质窗4的距离不同；气体供给管51a比气体供给管51b离电介质窗4的距离近。根据本实施方式，气体供给管51a、51b配置在支撑构件1a的外侧。等离子体产生在由支撑构件1a包围的区域中，使得气体供给管51a、51b不暴露于等离子体。因此，将不会发生诸如由于气体供给管配置在等离子体区域中而引起的膜形成在气体供给管上的问题以及由于如此形成在气体供给管上的膜的剥离而产生粒子等传统上遇到的问题。
如图1所示，真空室1由经由导通阀(conductance valve)8连接到真空室1的真空排气装置9真空排气。涡轮分子泵用作真空排气装置9。作为要制作膜的目标体的基板11安装在托盘12上。其上安装有基板的托盘12经由闸阀10被输送到设置于真空室1中的基板移动装置6的传送带6a上。成膜结束后，仍处于安装在托盘12上的状态的基板11经由闸阀10被从真空室1载出。基板11可以不使用托盘12而直接安装在传送带6a上。
在成膜期间，基板移动装置6移动传送带6a上的托盘12以沿图1中的水平方向(x方向)往复运动。如图3所示，电介质窗4具有短边与基板11的移动方向平行地延伸的矩形形状。电介质窗4的纵向尺寸(沿着y方向的尺寸)h1设定为比基板11的纵向尺寸h2长。即，设定为h1＞h2。另一方面，基板11的横向尺寸w2与电介质窗4的宽度尺寸w1不相关并且w2与基板11所移动的距离成比例。
设置背板7以调整基板11的温度。虽然未示出，设置了加热器和冷却管使得能够控制温度。例如，控制托盘12和基板11的加热温度以获得期望的CVD处理条件。通过使致冷剂经由冷却管循环，基板11和托盘12的由于等离子体引起的温度升高能够被控制。背板7设置有用于沿上下方向(z方向)驱动背板7的驱动装置7a。通过驱动驱动装置7a，能够调整背板7和托盘12之间的间隙。控制装置20控制等离子体源2、气体供给装置5、基板移动装置6、驱动装置7a、导通阀8、真空排气装置9和闸阀10的操作。
(操作说明)
接着，以形成氮化硅膜为例，说明成膜操作。在该情况下，从气体供给管51a供给NH3和N2气体并且从气体供给管51b供给SiH4气体。当从波导3的槽孔天线S发射的微波经由电介质窗4被导入真空室1中时，气体分子由微波电离和解离(dissociate)以产生等离子体。如果微波入射面附近的等离子体中的电子密度变得大于微波的截止(cut-off)密度，则微波不能进入等离子体并且作为表面波沿着等离子体和电介质窗4之间的界面传播。结果，在电介质窗4附近形成经由表面波被供应能量的表面波等离子体。
表面波等离子体在电介质窗4附近具有高等离子体密度，当表面波等离子体离开电介质窗4时，该密度按照指数减小。以此方式，根据表面波等离子体与电介质窗4的距离，产生高能量区域和低能量区域。因此，通过在高能量区域进行基团生成(radical generation)并且将SiH4作为材料气体导入低能量区域，能够实现高效的基团生成和低损伤的高速成膜。
在在前步骤中将基板11加热到预定温度并且将基板11在安装在托盘12上的状态输送到传送带6a上。之后，基板移动装置6开始往复驱动托盘12。作为该往复运动的结果，基板11在等离子体区域左手侧的位置(图1中的实线所示的第一待机位置)和等离子体区域右手侧的位置(图1中的虚线所示的第二待机位置)之间往复运动。在左手侧和右手侧位置中的任一方，基板11均处于经过了由支撑构件1a包围的等离子体区域的相对位置的状态。
当基板11恰好经过由支撑构件1a包围的产生表面波等离子体的区域的下方时，在基板11上形成氮化硅膜层。此时形成的氮化硅膜层的厚度取决于基板11的移动速度。该移动速度例如被设定为大约10mm/sec至大约300mm/sec。基板移动装置6在基板11已经经过支撑构件1a下方的区域后进行减速操作以使基板停止、使基板11的移动方向反向并且在基板11进入支撑构件1a下方的区域之前将基板11加速到上述移动速度。即，基板11以恒定的移动速度经过支撑构件1a下方的区域。因此，当基板11经过支撑构件1a下方时，每次均形成具有取决于移动速度的均匀厚度的氮化硅膜层。最终，层数等于往复运动中的总通过次数的氮化硅膜形成于基板11上。
对于诸如水蒸气屏障或气体屏障等应用来说，要求由多层具有不同形态的超薄膜组成的薄膜，尽管它们具有相同的膜厚，使得通过往复运动成膜而形成的合成薄膜变得必须。在诸如溅射和CVD等真空成膜处理的情况下，当形成薄膜时，底层(underlayer)的状态能够被继承。与固定静止成膜相比，在往复运动成膜中，减少了底层的状态的继承。通过积极地改变来回运动之间的导入气体的比率，例如硅烷气和氨气的比率，成膜控制变得容易，使得具有不同膜质的超薄膜被堆叠。
在电容耦合(capacity-coupled)等离子体CVD设备和电感耦合(induction-coupled)等离子体CVD设备的情况下，为了获得稳定的放电，阴极和阳极之间的稳定电连接是必须的。为此，如果阳极侧基板在放电期间移动，则改变了电极之间的电势平衡，从而不能获得稳定的放电，这导致不能获得均匀的膜质、膜厚和成膜速度的问题。已知移动基板诱发诸如成拱形(arching)等异常放电，由于粒子的产生这导致膜质的劣化和产量的极端低下的问题。另一方面，本实施方式中使用的表面波等离子体CVD方法涉及无电极放电，所以即使当基板以所述方式移动使得阴极和阳极之间的稳定电连接被干扰时，也不可能发生上述问题。
表面波等离子体是具有高密度和低电子温度并且对器件产生极少等离子体损害的等离子体。因此，使得能够形成无机绝缘薄膜的保护膜而不对甚至具有低的温度耐性和低的等离子体耐性的那些器件产生损害，所述器件诸如是有机薄膜器件。
第二实施方式
图4和图5表示示出本发明的第二实施方式的图。图4表示从前方看的截面图，图5表示沿着图4中的线B-B截取的截面图。如图4和图5所示，第二实施方式在气体供给管51a、51b的构造方面与第一实施方式不同，并且与第一实施方式的不同还在于第二实施方式中设置有气体折流板1b。
如图5所示，经由气体供给管51a供给的气体的一部分朝向气体折流板1b喷出并且所述气体的其他部分从矩形的两个短边以彼此相对的方式喷出。根据处理条件和矩形的长边的长度选择性地使用这些部分中的一部分或两部分。气体供给管51a的气体喷出部52分别设置于构成矩形的三边的支撑构件1a的上下短边和支撑构件1a的左侧长边。另一方面，经由气体供给管51b供给的材料处理气体经由设置于构成矩形的三边的支撑构件1a的左侧长边的气体喷出部52朝向气体折流板1b喷出。在材料处理气体喷出的方向上，气体折流板1b被设置为面对气流(参见图4)。如图4所示，气体折流板1b的下端在基板11的近旁延伸。
图6表示说明气体折流板1b的功能的图。设置于气体供给管51b的气体喷出部52的喷嘴截面为圆形并且从气体喷出部52沿朝向气体折流板1b的方向喷出的材料处理气体圆锥状地扩散。喷出的气体与气体折流板1b碰撞后如箭头所示地往回流动以在电介质窗4的近旁形成对流。结果，如图6的(b)所示，当基板11保持静止时的膜厚分布使得膜厚在电介质窗4的右侧区域增大。即，由于材料处理气体能够被有效地使用，所以膜厚增大。
另一方面，当不设置气体折流板1b并且材料处理气体从左右两侧喷出时，膜厚的分布如图6的(d)所示。图6的(e)示出等离子体密度的分布，并且图6的(a)、6的(c)所示的构造两者提供彼此相似的分布。
在图6的(c)所示的构造中，气体的分布关于电介质窗4的中心左右对称，使得膜厚的分布也左右对称。然而，与图6的(a)所示的构造相比，由于更多的材料处理气体从矩形形状的支撑构件1a包围的区域逃逸到外侧，所以图6的(c)所示的构造趋于提供较低的成膜速度，使得形成的膜的厚度与图6的(b)所示的情况相比较小。
另一方面，在图6的(a)所示的构造的情况下，材料处理气体能够被有效地使用，使得形成的膜的厚度如图6的(b)所示在电介质窗4的右手侧区域中增大。另外，在基板11沿x方向往复运动以经过支撑构件1a下方的区域的状态下进行成膜。所以，即使发生如图6的(b)所示的膜厚的不均匀分布，所述不均匀性也被平均并且能够形成具有均匀膜厚的薄膜。由此，根据第二实施方式，在实现生成的薄膜均匀化的同时能够进一步提高成膜速度。
第三实施方式
图7至图10表示示出本发明的第三实施方式的图。为了提供诸如表面波等离子体等高密度等离子体，如何导入材料处理气体是获得膜质和膜厚的均匀性的重要因素。如上所述，表面波等离子体中根据距电介质窗4的距离产生高能量区域和低能量区域并且存在材料处理气体被导入的适当位置。
根据上述第一和第二实施方式，气体喷出部52喷出材料处理气体所经由的各喷嘴具有圆形形状并且气体如图6的(a)所示被圆锥状地喷出。结果，甚至当气体在最适当位置被导入时，较大量的气体仍将向上或向下转向(turn away)。这影响成膜速度、膜质、膜厚等的均匀性。因此，根据本实施方式，将气体喷出部52的结构设计为能够改进要喷出的气体的分布。
图7的(a)表示示出气体喷出部52的一部分的放大图。图7的(b)表示示出从喷出方向看的气体喷出部52的图。图7的(c)表示沿着线C-C截取的截面图。气体供给管51b中的材料处理气体经过孔520后经由槽缝521喷出。材料处理气体在经过直径为d1、长度为S的孔520后具有增大的流率，结果，材料处理气体的喷出推力增大。孔520的直径d1和长度S根据期望的气体流率设定。
经由孔520喷出的气体趋于在离开气体孔520后立即圆锥状地扩散。然而，由于气体喷出所经由的槽缝521的形状被设计成沿水平方向(与电介质窗4平行的方向)延伸的窄间隙空间，所以气体的上下方向的运动受限，由此被整流成沿着槽缝521的表面流动。因此，气体在y方向上的扩散比不设置槽缝521的情况宽。y方向上的扩散程度能够由槽缝521的长度L来调整。
槽缝521的宽度W和长度L如下。W不小于0.4mm并且不大于1.0mm，L＝5W至12W是优选的。通过使用具有这样的设置的气体喷出部52，材料处理气体能够被均匀地导入与电介质窗4平行的空间中，由此改进膜质和膜厚的均匀性。
图8示意性地示出在具有槽缝521和没有槽缝521的情况下的喷出气体的扩散方式的不同，其中(a)是从侧面看的图，(b)是从上方看的图，(c)是从(b)中的方向D看的图。在图8的(a)至(c)的任一图中，实线R1表示根据本实施方式的喷出气体的扩散，而虚线R2表示在没有设置槽缝521的情况下喷出气体的扩散。
如上所述，如图8的(a)所示，喷出气体在上下方向的扩散被槽缝521限制，使得实线R1表示的区域的宽度与没有槽缝521的情况(虚线R2)相比变窄。另一方面，与没有设置槽缝521的情况相比，在设置槽缝521的情况下，喷出气体在水平方向上的扩散扩展到与气体的分布在上下方向上受限的程度相对应的更宽的范围。
如图8的(c)所示，当没有设置槽缝521时，从箭头D方向看的气体的扩散在y和z两个方向上各向同性地扩展。当如本实施方式那样设置槽缝521时，喷出气体的分布在y方向(水平方向)上宽地扩展但是在z方向(上下方向)上轻微扩展。换言之，获得平板状气体分布。
气体喷出部52的形状不限于图8所示的形状并且可以是图9所示的形状。在图8所示的示例中，槽缝521具有平坦的底部平面。相反，图9所示的气体喷出部52，槽缝521的底部平面521a为圆弧状。
当使用能够形成所述平板状气体分布的气体喷出部52时，真空室1中的材料处理气体如图10所示地分布。在图10中，(a)是从设备的上方看的平面图，(b)是侧视图。如图10的(a)所示，从各气体喷出部52喷出的材料处理气体的分布G呈沿水平方向展开的扇形。结果，材料处理气体能够在集中在距离电介质窗4预定距离L2的期望高度并且遍布与电介质窗4相对的整个区域的状态下被导入。利用该构造，能够有效地形成均匀的薄膜。
通过使用上述的气体喷出部52在预定的最优位置导入材料处理气体可以应用于在将基板保持在静止状态的情况下进行成膜的传统表面波等离子体CVD设备。本实施方式中所用的导入气体的方法不仅对表面波等离子体CVD设备是重要的，对电容耦合等离子体(CCP)CVD设备、电感耦合等离子体(ICP)CVD设备等也是重要的。
第四实施方式
根据第一和第二实施方式，成膜对象是诸如玻璃基板等平坦基板。然而，根据第四实施方式，如图11、12所示，薄膜形成于膜状基板(下文中称为“膜基板”)上。在真空室1的上部设置电介质窗4和波导3。在真空室1中，矩形支撑构件1a设置成包围电介质窗4。还有，气体供应管51a、51b连接到支撑构件1a。
膜基板100卷绕于如图左手侧所示的卷轴101，并且形成有膜的膜基板100卷绕于如图右手侧所示的卷轴102。卷轴101、102用作使膜基板100往复运动的移动装置。在面对电介质窗4的位置处设置圆筒状背板103。卷轴101、102之间的膜基板100覆盖在背板103的上表面上。背板103与膜基板100的移动相关联地转动。附图标记104表示调整膜基板100的张力的惰轮。
卷轴101、102和惰轮104容置于壳体105内。除了壳体105设置有用作膜基板100用的出入口的槽缝以外，壳体105与真空室1隔离。壳体105的内部空间独立于真空室1地被排气并且壳体105内的压力被设定为一定程度地低于真空室1内的压力。即，通过将壳体105设定在相对于真空室1的压力的负压，防止壳体105内的气氛(气体和灰尘)污染真空室1的内部。
在图11所示的设备的情况下，当膜基板100沿一个方向运行时，薄膜可以形成于基板的表面。可选地，可以通过进行换向(index)并使膜基板的预定部分往复运动以持续进行成膜而形成多层膜。通过往复运动，能够获得与根据第一实施方式所获得的效果相同的效果。
图12示出在图11所示的设备中设置气体折流板110的情况。气体供给管51a、51b配置成面对气体折流板110。其他构造与图11所示的设备相同。利用这些构造，能够获得与如上所述的根据第二实施方式所获得的有利效果相同的效果。第三实施方式说明的气体喷出部52的构造可以被采用到供给材料处理气体的气体供给管51a的气体喷出部。
根据第一至第三实施方式中的任一个的通过使基板11往复运动而进行成膜的表面波等离子体CVD设备能够提供如下优点。(1)由于在使得基板11经过等离子体区域下方，即，面对电介质窗4的成膜处理区域、使基板11往复运动的状态下进行成膜，如图3所示，能够使电介质窗4的相对于基板移动方向的尺寸W1比基板11的沿移动方向的尺寸W2小，所以成本能够减少。特别地，通过使基板11的长度方向与移动方向一致，能够在具有较大尺寸的基板11上进行成膜。
(2)由于在使基板11相对于电介质窗4移动的状态下进行成膜，所以甚至在成膜速度根据x方向上的位置而变得不同时，成膜处理区域中的不均匀性在基板11上也能够被平均，使得能够形成具有均匀厚度的薄膜。
作为比较例，图13示出不进行基板的往复运动的传统表面波等离子体CVD设备的示例。基板11被安装在背板7上并且在该状态下进行成膜。等离子体的密度在电介质窗4的外周附近减小，使得电介质窗4的尺寸被设定为大于基板11的尺寸。根据电介质窗4的面积设定要安装的波导的数量。在图13中，未示出波导并且仅通过箭头示出导入微波的方向。然而，设备被构造成具有两个波导。如上所述，在基板被固定的情况下进行成膜的传统设备，基板的面积越大，电介质窗4相应地变得越大，并且波导的数量增多，使得成本不可避免地增大。
为了在整个基板上进行均匀成膜，必须在整个等离子体区域内均匀地供给材料气体。对于较大的电介质窗4来说，导入气体的难度增大。从污染的观点出发，不期望用于导入气体的气体供给管配置在产生等离子体的空间中。然而，当成膜区域如图13所示在x方向上扩大时，气体供给管必须不可避免地配置于等离子体中以使供给气体的分布均匀。
(3)另一方面，在根据第一至第三实施方式中的任一个的设备中，与传统设备相比，电介质窗4的沿着基板被移动的方向的尺寸能够被减小到某种程度，从而通过将气体供给管如图3所示地配置于支撑构件1a的外侧并且从支撑构件1a的外周供给气体，能够在气体供给管不配置在等离子体中的状态下供给均匀的气体。结果，能够获得的有利效果是：能够避免由于气体供给管配置于等离子体中而引起的污染问题。
(4)除了上述有利效果以外，获得另一有利效果。即，由于所采用的设备的构造使得在基板在面对电介质窗4的成膜处理区域上往复运动的状态下进行成膜，便于形成折射率、内应力等不同的具有多种膜质的薄膜以改变基板11朝向图1的右方移动所沿着的往路(forward route)的处理条件(气体流率比、压力等)以及基板11朝向左方移动所沿着的回路(backwardroute)的处理条件。
图14表示示出处理气体中的氮的流量比和氮化硅膜的内应力之间的关系的图，其示出在SiH4的流量恒定的状态下当氮气的流量改变时内应力的变化。当氮的流量不超过150sccm时，内应力是正的，提供张应力。相反，如果氮的流量不小于160sccm，内应力变为负的，提供压应力。
通过利用所述性质并在往路成膜处理中将氮的流量设定为160sccm以上并且形成具有压缩方向内应力的氮化硅膜层(膜厚：大约若干nm)，同时在回路成膜处理中将氮的流量设定为150sccm以下并且形成具有张力方向内应力的氮化硅膜层(膜厚大约若干nm)，形成具有交替地层叠的压应力氮化硅膜层和张应力氮化硅膜层的层叠薄膜100。结果，可以形成具有低内应力的薄膜。
当然，对于传统的表面波等离子体CVD设备来说，可以通过独立的处理通过形成具有张应力的层和具有压应力的层而形成多层膜。然而，在根据本实施方式的表面波等离子体CVD设备的情况下，以基板经过面对电介质窗4的位置的方式进行成膜，所以通过增大基板的移动速度能够容易地形成非常薄的层。结果，通过将各层的膜厚减少相当大的程度并且连续地形成多个层，将各层界面处的反转应力保持得低，所以能够获得稳定的薄膜。
例如，所述层叠膜能够用作诸如有机EL器件和磁头用器件等功能器件用的保护膜。在有机EL器件的情况下，有时在其上形成作为保护层的氮化硅膜用于保护有机EL层免受水分和氧气的影响。由于有机EL层的机械性不强，如果氮化硅膜的内应力高，则有机EL层上的氮化硅膜趋于从有机EL层上分离。通过将如图15所示的具有非常低内应力的层叠薄膜100用作所述的保护层，能够防止氮化硅膜的剥离。
图16示出有机EL器件111形成于塑料膜基板110上的构造的示例。在塑料膜基板110上形成无机保护膜112，在该无机保护膜112上形成有机EL器件111。另外，以覆盖有机EL器件111的方式形成无机保护膜113。上述氮化硅层叠薄膜用于无机保护膜112、113。
上述层叠薄膜100提供具有通过层叠在不同的成膜条件(氮流量)下形成的膜而获得低内应力的保护膜。同样，通过采用交替地层叠在稍微不同的成膜条件下形成的膜而构成的多层结构，与具有同样的总膜厚的单层保护膜相比，能够形成具有抵抗水分和氧气透过的高防护功能的保护膜。
在上述示例中，已经说明了通过交替地层叠具有不同的氮浓度的氮化硅膜形成的多层膜。然而，本发明可以应用于通过交替地层叠具有不同成分的薄膜而获得的多层膜，诸如由氮氧化硅膜和氮化硅膜制成的多层膜。在要形成氮化硅膜的时刻，以与上述相同的方式从气体供给管51a供给NH3、N2气体并且从气体供给管51b供给SiH4气体。另一方面，在要形成氮氧化硅膜的时刻，供给SiH4气体和N2O气体、或TEOS和氧气。而且，每次当基板11经过电介质窗4下方的区域时，切换要供给的气体。
在图1所示的表面波等离子体CVD设备的情况下，当进行成膜时在托盘12上仅安装一个较大的基板11。然而，可以通过在托盘12上安装多个小基板进行成膜。在该情况下，安装多个较小基板的区域与成膜对象的范围对应。
尽管经由设置于真空室1的左侧的闸阀10进行基板11的载入和载出，但是闸阀10可以仅用于载入而可以在真空室1的右手侧(图中)添加专用于载出的闸阀。通过采用所述构造，能够实现节拍时间(tact time)的缩短。
上述说明仅是示例性的而且本发明不限于上述实施方式。只要不破坏本发明的特征，上述实施方式和变形可以以任何组合方式组合。

Claims (8)

1.一种表面波等离子体CVD设备，其包括：
波导，其形成有多个槽孔天线并且连接到微波源；
电介质构件，其将从所述多个槽孔天线发出的微波导入到等离子体处理室中以产生表面波等离子体；
移动装置，其以使基板状的成膜对象经过面对所述电介质构件的成膜处理区域的方式使所述成膜对象往复运动；以及
控制装置，其根据成膜条件通过所述移动装置控制所述成膜对象的往复运动以在所述成膜对象上进行成膜。
2.根据权利要求1所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，
所述等离子体处理室设置有所述成膜对象不面对所述电介质构件的第一待机区域和第二待机区域，使得面对所述电介质构件的所述成膜处理区域沿着所述成膜对象的移动路线被所述第一待机区域和所述第二待机区域夹在中间，以及
所述移动装置使所述成膜对象在所述第一待机区域和所述第二待机区域之间往复运动。
3.根据权利要求1或2所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，所述表面波等离子体CVD设备还包括：
气体喷出部，其在所述电介质构件和经过所述成膜处理区域的所述成膜对象之间喷出材料处理气体；以及
气体折流构件，其布置为面对所述气体喷出部的喷出方向并且使喷出的所述材料处理气体在所述表面波等离子体产生的区域中对流。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，
控制所述成膜对象的温度的背板布置在所述成膜对象被所述移动装置移动经过的整个区域。
5.根据权利要求4所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，所述表面波等离子体CVD设备还包括：
背板驱动装置，其改变所述成膜对象和所述背板之间的距离。
6.根据权利要求4或5所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，
所述成膜对象包括膜状基板，
所述背板在面对所述电介质构件的区域中支撑所述膜状基板，以及
所述移动装置以使得所述膜状基板的要形成膜的区域经过所述成膜处理区域的方式使所述膜状基板往复运动。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的表面波等离子体CVD设备，其特征在于，
所述成膜对象包括基板上的功能器件，并且形成保护所述功能器件的保护膜。
8.一种成膜方法，其通过使用根据权利要求1-7中任一项所述的表面波等离子体CVD设备在成膜对象上成膜，所述方法包括：
在往复运动的去路和回路中在不同的成膜条件下形成膜层，由此形成在所述不同的成膜条件下形成的所述膜层层叠而成的薄膜。
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