JP2005220368A - プラズマｃｖｄ装置及び成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】膜厚分布が均一な薄膜を形成可能な成膜装置を提供する。
【解決手段】本発明のプラズマＣＶＤ装置１は、電源装置３０ａ〜３０ｄを複数台有しており、各電源装置３０ａ〜３０ｄはシャワーヘッド２０の接続面１４に設けられた異なる給電点３３ａ〜３３ｄにそれぞれ接続されている。各電源装置３０ａ〜３０ｄは位相制御装置３２によって同じ周波数であって、互いに位相がずらされた高周波電圧を出力するようになっている。位相をずらすことで、電源装置３０ａ〜３０ｄから投入される実効的な電圧が揃い、シャワーヘッド２０と基板ホルダ１９との間のプラズマ密度が均一になるので、基板１５の表面に形成される膜厚は均一になる。
【選択図】図２

Description

本発明はプラズマＣＶＤ装置における成膜ガスのプラズマ化に関し、特に複数の電源装置から発振した高周波電圧を給電して、成膜ガスをプラズマ化し、基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置に関するものである。

従来より、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、有機エレクトロルミネッセンス（ＯＬＥＤ）等のデバイスに用いられているアモルファスシリコンＴＦＴ（ａ−ＳｉＴＦＴ）、低温ポリシリコンＴＦＴ（ＬＴＰＳ−ＴＦＴ）のアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）や窒化ケイ素膜（ＳｉＮｘ）、酸化ケイ素膜（ＳｉＯｘ）といった薄膜の形成にはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置のような成膜装置が用いられている。

図５の符号１０１は従来技術の成膜装置を示している。成膜装置１０１は真空チャンバー１０３と、該真空チャンバー１０３に気密に接続された真空フランジ１０２とからなる真空槽１０４を有している。

真空槽１０４内部の天井側にはシャワーヘッド１０５が配置されシャワーヘッド１０５の低壁側に向けられた面にはシャワープレート１１０が取り付けられており、真空槽１０４内部の底壁側には基板ホルダ１０６が配置されている。

真空槽１０４外部に配置されたガス供給系１１２及び、高周波電圧を発生する出力部１１３とその電源装置の整合器１１４それぞれ１対の組み合わせからなる電源装置１１５は真空フランジ１０２の構造体の中心１点を介してシャワーヘッド１０５に接続されシャワープレート１１０に接続されている。またシャワーヘッド１０５内部にはリフレクタ板１１６が設けられる場合がある。

この成膜装置１を用いて薄膜を形成するには、真空排気系１０７を動作させ、真空槽１０４を真空雰囲気に形成した後、該真空雰囲気を維持したまま真空槽１０４内部に基板１０８を搬入し、該基板１０８を基板ホルダ１０６上に保持させる。

シャワープレート１１０には複数の放出口１１１が設けられており、ガス供給系１１２からシャワーヘッド１０５の内部空間に成膜ガスを供給すると、放出口１１１から放出された成膜ガスが真空槽１０４内部に放出される。

成膜ガスを放出しながら電源装置１１５を起動し、基板ホルダ１０６と真空槽１０４とを接地電位に置いた状態で真空フランジ１０２を介してシャワーヘッド１０５に高周波電圧を印加すると、放出口１１１から放出された成膜ガスがシャワープレートをカソードとし、基板ホルダ１０６をアノードとした容量結合方式（ＣＣＰ方式）のグロー放電現象により真空槽１０４の内部空間でプラズマ化する。

基板１０８は基板ホルダ１０６に内臓された加熱ヒータによって予め所定温度に加熱されており、プラズマ化した成膜ガスが基板１０８表面に到達すると、加熱によって成膜ガスが反応し、基板１０８表面に生成物として多量の水素を含有したシリコンが堆積し、基板１０８表面にアモルファスシリコン膜が形成される。

従来のプラズマＣＶＤ装置においては１台の電源装置を用いて真空フランジ１０２の構造体の中心１点を介してシャワープレートに高周波電圧を印加していたが、近年、ＬＣＤやＯＬＥＤの生産に使用される基板１０８が大型化されており、その大型化に伴いシャワープレート１１０の面積が増大すると、従来の高周波電圧の印加方法では成膜ガスを均一にプラズマ化することが原理的に困難になっている。これは高周波特有の定在波の問題である。

成膜ガスのプラズマ化が不均一になると、結果として基板１０８面内に形成された薄膜の膜厚分布が悪くなるという問題が指摘されている。
特開２００１−２４０９７３号公報 特開平６−１５１４１１号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、成膜ガスを均一にプラズマ化し、膜厚分布が均一な薄膜を形成可能な高周波電圧の印加方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内部に配置された基板ホルダと、前記基板ホルダと対向する位置に配置された中空のシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに電圧を印加する電源装置とを有し、前記シャワーヘッドの前記基板ホルダ側に向けられた放出面には複数の放出口が設けられ、前記シャワーヘッドの内部に成膜ガスを供給し、前記放出口から前記成膜ガスを放出しながら、前記シャワーヘッドに電圧を印加すると、前記成膜ガスがプラズマ化され、プラズマ化した前記成膜ガスが前記基板ホルダに向けて吹き付けられるように構成されたプラズマＣＶＤ装置であって、前記電源装置を複数個有し、前記各電源装置には位相制御装置が接続され、前記位相制御装置は、前記各電源装置が出力する高周波電圧の位相をそれぞれ制御し、前記各電源装置は、前記シャワーヘッドの異なる位置にそれぞれ接続され、前記シャワーヘッドに別々に高周波電圧を供給するプラズマＣＶＤ装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置であって、前記各電源装置は、前記シャワーヘッドの前記放出面とは反対側の面である接続面にそれぞれ接続されたプラズマＣＶＤ装置である。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置であって、前記放出面は四角形にされ、前記各電源装置は、前記放出面の四隅位置の上にそれぞれ接続されたプラズマＣＶＤ装置である。
請求項４記載の発明は、真空槽内部に配置されたシャワーヘッドから、前記真空槽内部に成膜ガスを供給しながら前記シャワーヘッドに高周波電圧を印加し、前記真空槽内部に前記成膜ガスのプラズマを供給し、前記真空槽内部に配置された成膜対象物の表面に薄膜を形成する成膜方法であって、前記電圧の印加は、複数の電源装置から前記シャワーヘッドの異なる位置に、周波数が同じであって、互いに位相がずらされた高周波電圧を印加する成膜方法である。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の成膜方法であって、前記成膜ガスに化学構造中にケイ素を含有するケイ素付与ガスを含有させる成膜方法である。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の成膜方法であって、前記ケイ素付与ガスは、テトラエトキシオルソシリケートと、ヘキサメチルジシラザンと、モノシランと、ジシランからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する成膜方法である。
請求項７記載の発明は、前記成膜ガスに、窒素付与ガスと、酸素付与ガスと、希釈ガスとからなる群より選択される添加ガスのうち、少なくとも１種類の添加ガスを添加する請求項５又は請求項６のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記窒素付与ガスは化学構造中に窒素を含有し、前記酸素付与ガスは化学構造中に酸素を含有し、前記希釈ガスは前記窒素付与ガスと前記ケイ素付与ガスとの反応、前記酸素付与ガスと前記ケイ素付与ガスとの反応、または前記ケイ素付与ガスの分解反応のうち、いずれか１種類以上の反応を促進する成膜方法である。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の成膜方法であって、前記酸素付与ガスは、酸素と、亜酸化窒素と、二酸化炭素等分子中に酸素基を有するガスからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有し、窒素付与ガスはアンモニアと、ヒドラジンと、窒素とからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する成膜方法である。
請求項９記載の発明は、請求項７又は請求項８のいずれか１項記載の成膜方法であって、前記希釈ガスはアルゴンと、ヘリウムと、水素と、クリプトンとからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する成膜方法である。

本発明は上記のように構成されており、本発明の高周波電圧の給電方法では、位相制御装置を介した複数の電源装置からそれぞれ独立に真空フランジの端部ないし外周部に、幾何学的に配置された給電点を介してシャワーヘッドへと接続されている。

導電性の材料に印加された高周波電圧の伝送は材料の表面を通る。従来技術のプラズマＣＶＤ装置では、真空フランジの構造体の中心位置を給電点として、シャワーヘッドへ電圧を給電する方法でシャワーヘッドに給電しており、高周波電圧はシャワーヘッド上面を伝送し、シャワーヘッド端部を伝送し、成膜ガスをプラズマ化させるカソードであるシャワーヘッド底面に取り付けられたシャワープレートへと伝送し、アノードである基板ホルダとの間でグロー放電が起こり成膜ガスをプラズマ化する。

成膜時には、電源装置から常時、高周波電圧を発振しシャワーヘッドへと印加するが、印加された高周波電圧は高周波特有の伝送損失現象により、電源装置にて発振した電圧に比べて、シャワーヘッド底面での実効的な電圧は低下し、またシャワーヘッド底面での電圧の分布が悪化し、結果としてカソードとアノードの空間内で成膜ガスの不均一なプラズマ化がおこる。

本発明では位相制御装置を介した、複数の電源装置からそれぞれ独立にシャワーヘッドの端部ないし周辺部へと、同周波数の高周波電圧を印加するため、シャワーヘッド底面での高周波電圧の分布が良好になり、成膜ガスの均一なプラズマ化が起こる。

本発明によれは、シャワーヘッド底面である放出面１６での良好な電圧分布により、成膜ガスの均一なプラズマ化が起こり、加熱により基板表面で成膜ガスを反応させれば、膜厚均一は反応生成物の薄膜が得られる。

以下で図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。図１の符号１は本発明第一例のプラズマＣＶＤ装置である成膜装置を示している。この成膜装置１は真空槽１８と、基板ホルダ１９と、シャワーヘッド２０とを有している。基板ホルダ１９は真空槽１８の底壁側に取り付けられている。

シャワーヘッド２０は直方体の容器状のヘッド本体２１と、四角形の板状のシャワープレート２５とを有しており、ヘッド本体２１の開口はシャワープレート２５で覆われている。従ってシャワーヘッド２０の全体の形状は中空の直方体になっている。

真空槽１８の内壁の天井側には絶縁プレート３１が取り付けられており、シャワーヘッド２０はシャワープレート２５が配置された側の面である放出面１６が基板ホルダ１９に向けられた状態で、放出面１６とは反対側の面である接続面１４が絶縁プレート３１に密着して取り付けられている。

シャワーヘッド２０の接続面１４には導入管２２の一端が気密に挿通され、導入管２２の他端は真空槽１８外部に配置されたガス供給系２７に接続されており、ガス供給系２７に配置された成膜ガスは導入管２２を通ってシャワーヘッド２０の内部空間に供給される。

シャワーヘッド２０の内部には複数の拡散板２３ａ〜２３ｃが互いに所定間隔を空けて放出面１６と略並行に配置されている。拡散板２３ａ〜２３ｃはアルミニウムのような熱伝導材料が厚さ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の四角板状に整形されて構成されており、それぞれの平面形状は同じ大きさの長方形になっている。

各拡散板２３ａ〜２３ｃには複数の貫通孔が設けられており、シャワーヘッド２０の内部空間に供給された成膜ガスは貫通孔と、拡散板２３ａ、２３ｂと、拡散板２３ｂ、２３ｃとの間の空間を通過することで拡散、混合されてシャワープレート２５に到達する。

シャワープレート２５には直径０．７ｍｍ以上１ｍｍ以下の貫通孔からなる複数の放出口３４が均一に分散して形成されており、シャワープレート２５に到達した成膜ガスは、各放出口３４から真空槽１１内部に噴出される。

この成膜装置１は真空槽１８の外部に、位相制御装置３２と、複数の電源装置３０ａ〜３０ｄとを有している。図２は位相制御装置３２と、各電源装置３０ａ〜３０ｄと、シャワーヘッド２０との関係を示す平面図である。

ここでは、成膜装置１は電源容量が１ｋｗ以上２０ｋｗ以下の電源装置３０ａ〜３０ｄを４つ有しており、各電源装置３０ａ〜３０ｄは出力部２８ａ〜２８ｄと、出力部２８ａ〜２８ｄに接続された位相シフト部（整合器）２９ａ〜２９ｄとをそれぞれ有している。

出力部２８ａ〜２８ｄは同軸ケーブルのようなケーブル配線によって位相シフト部２９ａ〜２９ｄに接続されている。

位相シフト部２９ａ〜２９ｄには細長の電極板の一端が接続され、電極板の他端は、四角形状の真空槽１８天井の端部２０ｍｍ以上５００ｍｍ以内の箇所から真空槽１８内部に気密に引き込まれ、絶縁プレート３１を介して、シャワーヘッド２０の後述する給電点３３ａ〜３３ｄにそれぞれ接続する。

出力部２８ａ〜２８ｄは、２７．１２ＭＨ_Zの高周波電圧を連続またはパルス状に発振する発振器と、発振器に接続され、発振器から発振された高周波電圧を増幅する増幅器とを有しており、増幅器で増幅された高周波電圧は位相シフト部２９ａ〜２９ｄへ出力されるようになっている。

位相制御装置３２はクロック周波数を発振するクロック周波数発振機構を有しており、位相制御装置３２から出力されるクロック周波数は分配されて各出力部２８ａ〜２８ｄに入力され、各出力部２８ａ〜２８ｄは各位相シフト部２９ａ〜２９ｄに同期して同じ周波数の高周波電圧を出力するようになっている。

位相制御装置３２にはずれ量を示す信号を各位相シフト部２９ａ〜２９ｄに出力しており、各位相シフト部２９ａ〜２９ｄは入力された信号に基づいて、各出力部２８ａ〜２８ｄから入力された高周波電圧の位相をシフトさせた後、高周波電圧を給電点に出力するようになっている。結果として各給電点３３ａ〜３３ｄには周波数が等しく、互いに位相がずらされた高周波電圧が入力されることになる。

シャワーヘッド２０は、真空槽１８の天井側に向けられた面である接続面１４に、電源装置３０ａ〜３０ｄと同じ数（ここでは４個）の給電点３３ａ〜３３ｄを有している。

本発明第一例の成膜装置１と、後述する本発明第二、第三例の成膜装置では、接続面１４は放出面１６と同じ長方形形状にされ、接続面１４と放出面１６は互いに平行になっている。第一、第二例の成膜装置では、給電点３３ａ〜３３ｄはその長方形の四隅位置にそれぞれ設けられており、従って、各給電点３３ａ〜３３ｄは放出面１６の四隅位置の上にそれぞれ配置された状態になっている。

接続面１４の四辺のうち、各給電点３３ａ〜３３ｄの隣接する短辺ｘからの距離は等しく、また各給電点３３ａ〜３３ｄの隣接する長辺ｙからの距離もそれぞれ等しくなっているので、各給電点３３ａ〜３３ｄの接続面１４の中心からの距離は互いに等しくなっている。各給電点３３ａ〜３３ｄに同時に同じ周波数の高周波電圧を印加した場合には、高周波電圧は接続面１４の四隅から側面を通ってそれぞれ放出面１６に電送されるので、１つの給電点から電圧を印加した場合に比べて放出面１６での電圧分布が良好になる。

次に、この成膜装置１を用いて薄膜を形成する工程について説明する。真空槽１８に接続された真空排気系を起動して真空槽１８内部を真空排気し、真空槽１８内部に所定圧力の真空雰囲気を形成する。真空排気を続け、真空雰囲気を維持しながら、成膜対象物である基板１５を真空槽１８内部に搬入し、基板ホルダ１９上に配置する。

真空排気を続けながら、ガス供給系２７から成膜ガスを真空槽１８内部に供給し、真空槽１８内部の圧力を所定の成膜圧力にし、それを維持する。真空排気と成膜ガスの供給を続け、真空槽１８内部の圧力が成膜圧力で安定したところで、基板ホルダ１９と真空槽１８を接地電位に置いた状態で、位相制御装置３２によって各電源装置３０ａ〜３０ｄを起動し、各給電点３３ａ〜３３ｄに同じ周波数の高周波電圧を印加する。

１つの電源装置から高周波電圧をシャワーヘッドに供給する従来の方法では、印加された高周波電圧は高周波特有の伝送損失現象により、電源装置にて発振した電圧に比べて、実効的な電圧は低下するという問題があったが、本願では複数の給電点３３ａ〜３３ｄにそれぞれ別々の電源装置３０ａ〜３０ｄから高周波電圧が供給されるので、従来に比べて実効的な電圧低下は起こり難い。

また、従来の方法では、接続面１４の中心位置に給電点を１つ設け、その給電点に高周波電圧を印加する従来の方法では、放出面での電圧の分布が悪化し、結果として真空槽１８での空間内で成膜ガスの不均一なプラズマ化がおこる傾向があった。特に放出面１６の面積が縦１５５０ｍｍ、横１８５０ｍｍの大型のシャワーヘッド２０に高周波電圧を印加し、大型基板１５に成膜を行う場合は、上述の従来の高周波電圧の印加方法では、薄膜の膜厚分布が不均一になるという問題があった。

しかし本願では、上述したように接続面１４の四隅に配置された複数の給電点３３ａ〜３３ｄから高周波電圧が供給されることで、シャワーヘッド２０での高周波電圧の分布が均一になるので、カソードであるシャワーヘッド２０と、アノードである基板ホルダ１９との間で成膜ガスが均一にプラズマ化される。

プラズマ化した成膜ガスは放出口３４から放出される成膜ガスの流れに乗って基板１５の表面に到達する。

基板ホルダ１９は加熱ヒータ３６を内蔵しており、該加熱ヒータ３６によって基板１５は予め所定温度に加熱されている。プラズマ化した成膜ガスは化学的に活性なので、基板１５表面にプラズマ化した成膜ガスが到達すると、該成膜ガスが加熱によって反応し、基板１５表面に成膜ガスの反応生成物からなる薄膜が成長する。例えば、ケイ素付与ガスであるＳｉＨ₄ガスと、希釈ガスであるＨ₂ガスとからなる成膜ガスをガス供給系２７から供給した場合に、基板１５表面でプラズマ化したＳｉＨ₄ガスが分解し、アモルファスシリコンからなる薄膜（絶縁膜）が成長する。

上述したように、成膜ガスのプラズマ化はシャワーヘッド２０と基板ホルダ１９との間で均一に起こり、シャワーヘッド２０の放出面１６の中心部分と端部でプラズマ密度の差が生じないので、プラズマ化された成膜ガスが基板１５表面に到達する量は均一になる。従って、基板１５表面には膜厚分布の均一な膜が形成される。

＜実施例１＞
上述した第一例の成膜装置１を用い、上述した工程で短辺が１５００ｍｍ、長辺が１８００ｍｍの四角形形状のガラス基板１５の表面にアモルファスシリコンからなる薄膜（絶縁膜）を形成した。ここでは、成膜ガスとしてケイ素付与ガス（ＳｉＨ₄）と、反応を促進する希釈ガス（Ｈ₂）とを一緒にガス供給系２７から供給した。

接続面１４と放出面１６の平面形状はそれぞれ同じ大きさの長方形であって、それらの長方形の４辺のうち長辺をｘ、短辺をｙとするとｘの長さは１８５０ｍｍ、ｙの長さは１５５０ｍｍであった。

給電点３３ａ〜３３ｄの位置は、接続面１４の隣接する長辺ｘからの距離がそれぞれ２００ｍｍ、隣接する短辺ｙからの距離がそれぞれ１６０ｍｍになっており、従ってシャワーヘッド２０の中心部からの距離が互いに等しい。

また電源装置３０ａ〜３０ｄの発振周波数は２７．１２ＭＨＺであり、それぞれの出力部２８ａ〜２８ｄから位相シフト部２９ａ〜２９ｄまでの高周波電圧の伝送には同軸ケーブルからなるケーブル配線を用い、位相シフト部から給電点３３ａ〜３３ｄまでの高周波電圧の伝送にはアルミ板からならる電極板を用いた。

＜実施例２＞
上記実施例１と同じ成膜装置１を用い、電源装置３０ａ〜３０ｄの位相を制御することなく高周波電圧を印加した以外は、上記実施例１と同じ方法で成膜を行った。

＜比較例１＞
シャワーヘッドの接続面の中心部に給電点が１つ設けられ、その給電点に１台の電源装置を接続した従来技術の成膜装置を用い、上記実施例１と同じ成膜ガスを用いて成膜を行った。

［膜厚分布］
実施例１〜２と比較例１の高周波電圧の印加方法により、形成された薄膜について基板１５の長辺方向と短辺方向に測定箇所を変え、各測定箇所における薄膜の膜厚を基板の２０ｍｍ端まで８１点測定した。更に、これらの測定結果から、絶縁膜の膜厚分布（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を下記式（１）により求めた。

式（１）：（Ｄｍａｘ−Ｄｍｉｎ）／（Ｄｍａｘ＋Ｄｍｉｎ）×１００＝膜厚分布（％）
（上記式（１）中、Ｄｍａｘは測定点中の最大膜厚であり、Ｄｍｉｎは測定点中の最小膜厚である。）
比較例１では一台の電源装置から給電点１点に高周波電圧を印加したため、絶縁膜は基板端部よりも基板中心部の膜厚が小さく、基板中心部においてその膜厚分布が凹部となるような分布となっており、その膜厚分布は±１６．８％と悪かった。

これに対し、実施例１、２では４台の電源装置３０ａ〜３０ｄからそれぞれ異なる給電点３３ａ〜３３ｄに電圧を印加したため、比較例１で成膜された絶縁膜に比べ、基板中央部分の膜厚と基板端部の膜厚との差が小さかった。

しかし、実施例２では４台の電源装置それぞれの発振周波数を制御していなかったため、実施例１の膜厚分布が±４．３％であったのに対し、その膜厚分布は±８．８％であった。

膜厚分布の絶対値が小さいほど膜厚分布が均一であることを示すので、実施例１〜２の高周波電圧の印加方法を用いた場合には、比較例１の高周波電圧の印加方法を用いた場合よりも形成された薄膜の膜厚分布が均一なことがわかる。

また実施例１は実施例２と比較して、位相制御装置を用いて４台の電源装置から発振される高周波電圧の位相を制御したことにより、実施例１において形成された薄膜の膜厚分布が均一になることがわかる。

以上のことから、位相制御装置を介した４台の電源装置を用いてそれぞれ異なる給電点に高周波電圧を印加した場合、１台の電源装置から給電点１点に高周波電圧を印加した場合や位相を制御することなく４台の電源装置を用いてそれぞれ異なる給電点に高周波電圧を印加した場合と比較して、形成される薄膜の膜厚分布が均一になることが確認された。

以上は位相制御装置を介した４台の電源装置を用いた場合について説明したが、電源装置の数は特に限定されるものではなく、２台ないし６台の電源装置を用いてもよい。

以上は１つの電源装置が１つの給電点に接続された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、１つの電源装置から２つ以上の給電点に接続してもよい。

図３は本発明第二例の成膜装置における給電点３９ａ〜３９ｂと、電源装置４０ａ、４０ｂとの関係を示している。第二例の成膜装置は２つの電源装置４０ａ、４０ｂと、各電源装置４０ａ、４０ｂに接続された位相制御装置４１とを有している。第二例の成膜装置と、後述する第三例の成膜装置では、シャワーヘッド２０と真空槽１８と基板ホルダ１９とガス供給系２７は上述した第一例の成膜装置の場合と同じ構造を有しており、接続面１４の四隅に１個ずつ給電点３９ａ〜３９ｄが設けられている。１台の電源装置４０ａ、４０ｂはそれぞれ２箇所の給電点３９ａ〜３９ｄに接続されており、従って１台の電源装置４０ａ、４０ｂから２箇所の給電点３９ａ〜３９ｄに高周波電圧が印加されるようになっている。

以上は、１つのシャワーヘッド２０に給電点３３ａ〜３３ｄが４つ設けられた場合について説明したが、本発明では給電点の数は２個以上であれば特に限定されるものではない。

図４は本発明第三例の成膜装置の給電点３８ａ〜３８ｈの位置関係を示す平面図であり、ここでは接続面１４には給電点３８ａ〜３８ｈが８箇所設けられている。各給電点３８ａ〜３８ｈは、接続面１４の平面形状の中心を中心とした真円の円周上にそれぞれ配置されており、従って各給電点３８ａ〜３８ｈは接続面１４の中心からの距離が等しくなっている。

この成膜装置においても、１つの電源装置から１つの給電点３８ａ〜３８ｈに電圧を供給するようにしてもよいし、１つの電源装置から２つ以上の各給電点３８ａ〜３８ｈに電圧を供給するようにしてもよい。

以上は４台の電源装置それぞれが高周波を発振する機構を備えた場合について説明したが、位相制御装置が位相を制御すると同時に高周波電圧を発振し、複数台の高周波電圧増幅器を介して、異なる給電点へと電圧を印加する方法にすることが出来る。

以上はシャワーヘッド面積が長辺１８５０ｍｍ、短辺１５５０ｍｍの長方形状の場合について説明したが、シャワーヘッドの形状は長方形状のものに限定されず正方形や、円形や楕円形の形状のものとすることができ、またその面積もこのサイズのものに限定されず、より大きな面積のものとすることができる。

拡散板２３ａ〜２３ｃを構成する熱伝導性材料はアルミニウムに限定されず、アルミニウム合金等の材料を用いることができる。またそれぞれを同じ材料で構成してもよいし、それぞれ別の熱伝導性材料で構成してもよい。

シャワープレート２０のプレート部２５を構成する材料も特に限定されるものではなく、アルミニウム合金、ステンレス、銅、ニッケル軽合金、アルミナ繊維とアルミニウム合金の複合材当のものを用いることが出来る。

成膜ガスは、ケイ素付与ガスと希釈ガスとの混合ガスに限定されるものではなく、例えばケイ素付与ガスと窒素付与ガスとの混合ガスを成膜ガスとして用いれば、基板表面にＳｉＮｘ（窒化ケイ素、ｘは任意の数を示す）を主成分とする絶縁膜を形成することができ、ケイ素付与ガスと酸素付与ガスとの混合ガスを成膜ガスとして用いれば、基板表面にＳｉＯｘ（酸化ケイ素）を主成分とする絶縁膜を形成することができる。

窒素付与ガスとしては、化学構造中に窒素を含有するものであれば、アンモニア、ヒドラジン、窒素等のものを用いることができる。窒素付与ガスは１種類を成膜ガスに添加してもよいし、２種類以上を添加してもよい。

ケイ素付与ガスはモノシランに限定されるものではなく、化学構造中にケイ素を含有するものであれば、ジシラン、ヘキサメチルジシラザン、ＴＥＯＳ等のものを用いることができる。ケイ素付与ガスは１種類を成膜ガスに添加してもよいし、２種類以上を添加してもよい。

酸素付与ガスとしては、Ｏ₂ガスに限定されず、亜酸化窒素、二酸化炭素等のものを用いることができる。窒素付与ガスは１種類を成膜ガスに添加してもよいし、２種類以上を添加してもよい。

希釈ガスとしては、必要に応じてアルゴン、ヘリウム、水素、クリプトン等の希釈ガスを１種類以上添加することもできる。また、必要に応じて真空槽１８に、含フッ素ガスをクリーニングガスとして供給するクリーニング機構を設けることもできる。

以上は接続面１４が放出面１６と同じ形状であり、かつ、放出面１６と接続面１４とが平行にされた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。接続面１４は放出面１６とは異なる円形や長方形であってもよいし、放出面１６に対して傾いていてもよいし、放出面１６が円形の場合は、放出面１６を底面とする円錐面であってもよいが、いずれの接続面に給電点を設ける場合であっても、各給電点を放出面１６の四隅上の位置であって、放出面１６の中心から等距離になるように設けることが好ましい。

以上は、シャワーヘッド２０の放出面１６とは反対側の面である接続面１４に給電点を設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、シャワーヘッド２０の側面に設けることも可能である。この場合、シャワーヘッド２０の互いに対向する側面にそれぞれ給電点を設けることが好ましい。

本発明の第一例の成膜装置を説明する断面図 本発明の第一例の成膜装置の給電点と電源装置と位相制御装置との関係を説明する図 本発明の第二例の成膜装置の給電点と電源装置との関係を説明する図 本発明の第三例の成膜装置の給電点の位置関係を説明する図 従来技術の成膜装置を説明するための断面図

符号の説明

１……成膜装置（プラズマＣＶＤ装置） １５……基板 １８……真空槽 １９……基板ホルダ ２０……シャワーヘッド ２８〜２８ｄ……出力部 ２９ａ〜２９ｄ……位相シフト部 ３０ａ〜３０ｄ、４０ａ、４０ｂ……電源装置 ３２、４１……位相制御装置

Claims (9)

1. 真空槽と、前記真空槽内部に配置された基板ホルダと、前記基板ホルダと対向する位置に配置された中空のシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドに電圧を印加する電源装置とを有し、
   前記シャワーヘッドの前記基板ホルダ側に向けられた放出面には複数の放出口が設けられ、
   前記シャワーヘッドの内部に成膜ガスを供給し、前記放出口から前記成膜ガスを放出しながら、前記シャワーヘッドに電圧を印加すると、前記成膜ガスがプラズマ化され、プラズマ化した前記成膜ガスが前記基板ホルダに向けて吹き付けられるように構成されたプラズマＣＶＤ装置であって、
   前記電源装置を複数個有し、前記各電源装置には位相制御装置が接続され、
   前記位相制御装置は、前記各電源装置が出力する高周波電圧の位相をそれぞれ制御し、
   前記各電源装置は、前記シャワーヘッドの異なる位置にそれぞれ接続され、前記シャワーヘッドに別々に高周波電圧を供給するプラズマＣＶＤ装置。
2. 前記各電源装置は、前記シャワーヘッドの前記放出面とは反対側の面である接続面にそれぞれ接続された請求項１記載のプラズマＣＶＤ装置。
3. 前記放出面は四角形にされ、前記各電源装置は、前記放出面の四隅位置の上にそれぞれ接続された請求項２記載のプラズマＣＶＤ装置。
4. 真空槽内部に配置されたシャワーヘッドから、前記真空槽内部に成膜ガスを供給しながら前記シャワーヘッドに高周波電圧を印加し、
   前記真空槽内部に前記成膜ガスのプラズマを供給し、前記真空槽内部に配置された成膜対象物の表面に薄膜を形成する成膜方法であって、
   前記電圧の印加は、複数の電源装置から前記シャワーヘッドの異なる位置に、周波数が同じであって、互いに位相がずらされた高周波電圧を印加する成膜方法。
5. 前記成膜ガスに化学構造中にケイ素を含有するケイ素付与ガスを含有させる請求項４記載の成膜方法。
6. 前記ケイ素付与ガスは、テトラエトキシオルソシリケートと、ヘキサメチルジシラザンと、モノシランと、ジシランからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する請求項５記載の成膜方法。
7. 前記成膜ガスに、窒素付与ガスと、酸素付与ガスと、希釈ガスとからなる群より選択される添加ガスのうち、少なくとも１種類の添加ガスを添加する請求項５又は請求項６のいずれか１項記載の成膜方法であって、
   前記窒素付与ガスは化学構造中に窒素を含有し、
   前記酸素付与ガスは化学構造中に酸素を含有し、
   前記希釈ガスは前記窒素付与ガスと前記ケイ素付与ガスとの反応、前記酸素付与ガスと前記ケイ素付与ガスとの反応、または前記ケイ素付与ガスの分解反応のうち、いずれか１種類以上の反応を促進する成膜方法。
8. 前記酸素付与ガスは、酸素と、亜酸化窒素と、二酸化炭素等分子中に酸素基を有するガスからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有し、
   窒素付与ガスはアンモニアと、ヒドラジンと、窒素とからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する請求項７記載の成膜方法。
9. 前記希釈ガスはアルゴンと、ヘリウムと、水素と、クリプトンとからなる群より選択されるいずれか１種類のガスを含有する請求項７又は至請求項８のいずれか１項記載の成膜方法。

Images