JP3837718B2 - Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置における成膜後の後処理工程を行う方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は化学気相成長装置（本明細書において「ＣＶＤ装置」という）に関し、特に、大型のフラットパネル基板への成膜に適したＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型の液晶ディスプレイの作製方法として、従来、高温ポリシリコン型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用するものと、低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用するものとが知られている。高温ポリシリコン型ＴＦＴを利用する作製方法では、高品質な酸化膜を得るために、１０００℃以上の高温に耐える石英基板が使用されていた。これに対して低温ポリシリコン型ＴＦＴの作製においては、通常のＴＦＴ用ガラス基板を使用するため、低温環境（例えば４５０℃以下）で成膜を行う必要がある。低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用して液晶ディスプレイを製作する方法は、特別な基板を使用する必要がなく、成膜条件の設定が簡単であるという利点を有し、近年実用化され、その生産量は拡大しつつある。
【０００３】
低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用する液晶ディスプレイの作製で、低温でゲート絶縁膜として適当なシリコン酸化膜を成膜する場合、プラズマＣＶＤが使用される。このプラズマＣＶＤでシリコン酸化膜を成膜する際、代表的な材料ガスとしてはシラン、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などが使用される。
【０００４】
材料ガスとしてシラン等を使用しプラズマによるＣＶＤでシリコン酸化膜を成膜する場合、従来のプラズマＣＶＤ装置によれば、基板の前面空間に材料ガスと酸素などを導入し、材料ガスと酸素の混合ガスでプラズマを生成し、当該プラズマに対して基板を晒すことにより、当該基板の表面上にシリコン酸化膜を形成するようにしていた。このように従来のプラズマＣＶＤ装置では、材料ガスは、プラズマＣＶＤ装置内で生成されたプラズマ中に直接的に供給されるように構成されていた。このため、従来のプラズマＣＶＤ装置の構成によれば、基板の前面空間に存在するプラズマから基板の成膜面に対して高エネルギのイオンが入射し、シリコン酸化膜にダメージを与え、膜特性が悪化するという問題が存在した。さらにプラズマ中に材料ガスが直接的に導入されるため、材料ガスとプラズマが激しく反応してパーティクルが発生し、これによって歩留まりが低下するという問題もあった。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するため、先の出願である特開２０００−３４５３４９号により、従来からある遠隔プラズマ方式のＣＶＤ装置の改善を試み、新たなＣＶＤ装置を提案した。
【０００６】
この特開２０００−３４５３４９号で提案されているＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して中性の励起活性種（本明細書において「活性種」という）を発生させ、この活性種と材料ガスで基板に成膜処理を行う装置である。真空容器には、真空容器の内部を二室に隔離する導電性の隔壁板が設けられる。
【０００７】
これらの二室のうち、一方の室の内部は高周波電極が配置されたプラズマ生成空間として形成され、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間として形成される。さらにこの隔壁板にはプラズマ生成空間と成膜処理空間を通じさせる複数の隔壁板貫通孔が形成される。隔壁板は、さらに、プラズマ生成空間と隔離され且つ成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間を有する。この内部空間には外部から材料ガスが供給され、内部空間に供給された材料ガスは複数の拡散孔を通して上記成膜処理空間に導入される。プラズマ生成空間で生成された活性種は、隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。上記の隔壁板貫通孔、拡散孔の大きさ（長さおよび径等）は、材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散が防げる構造に設計されているものである。
【０００８】
これによって、従来のプラズマＣＶＤ装置の問題点であった、成膜中にある基板が直接、プラズマに晒されることから生じるプラズマダメージと、反応性ガスの過剰分解によるパーティクルの発生を回避でき、更に、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆流を防止することができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特開２０００−３４５３４９号で提案した構造を有するＣＶＤ装置は、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることがなく、また、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるという優れた特徴を実現できるものである。
【００１０】
しかし、この一方、成膜後において十分なプラズマを必要とする工程においては、隔壁板がプラズマの導入を遮る構造になっている。つまり、隔壁板の構造上、プラズマ生成空間と成膜処理空間とのコンダクタンスは、隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔の口径及び長さによって固定されているため、多様な成膜後のプロセスに対応することが難しくなっている。
【００１１】
具体的には、材料ガスの導入が遮断されている成膜工程の後において、成膜された薄膜の例えば電気特性を向上させるため、成膜直後の薄膜にプラズマやラジカルを照射する処理（適度な酸化の促進）のような改質処理が行われることがあるが、この場合、生産性（単位時間あたりの処理枚数）に影響するため短時間での処理が要求され、十分なプラズマやラジカルの成膜処理空間への照射が求められる。
【００１２】
また、通常、所定枚数の成膜処理を行った後に、成膜室内の基板以外の、例えば、基板保持機構や真空容器の成膜処理空間側の内壁等への付着膜が剥離してパーティクルが発生するのを防止するため、除去作業であるクリーニング工程が行われている。クリーニング作業は、より活性な雰囲気に曝した方がよい。そこで、クリーニングの効率を上げるため、つまり、クリーニング速度を向上させるためには、むしろプラズマ生成空間のプラズマを成膜処理空間に導入した方がよい。
【００１３】
なお、本明細書において、前述した成膜直後の薄膜に対する酸化促進処理のような改質工程及び、クリーニング工程（シリコン酸化膜の除去）を総称して後処理工程という。
【００１４】
したがって、前述した特開２０００−３４５３４９号で提案した構造を有するＣＶＤ装置において、成膜工程後の十分なラジカルやプラズマを必要とする後処理工程で、プラズマ等を十分に成膜処理空間に導入することが可能になれば、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることを防止し、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるだけでなく、成膜後の十分なプラズマを必要とするプロセスにも十分対応可能なＣＶＤ装置を提供することができる。
【００１５】
そこで、この発明は、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることを防止し、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるだけでなく、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを適切に調節可能で、成膜後の十分なプラズマを必要とする後処理工程にも十分対応可能なＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明が提案するＣＶＤ装置は、次のように構成されている。
【００１７】
本発明のＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して励起活性種を発生させ、この活性種と材料ガスとで基板に成膜を行うものである。
【００１８】
このＣＶＤ装置においては、真空容器内部が導電性隔壁板によって二室に隔離されており、当該隔離された二室のうち、一方の室の内部は高周波電極が配置されたプラズマ生成空間として、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間としてそれぞれ形成されている。前記隔壁板は、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とを通じさせる複数の隔壁板貫通孔を有していると共に、前記プラズマ生成空間から隔離されかつ前記成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間を有している。そして、前記内部空間に外部から材料ガスが供給され、これが前記複数の拡散孔を通して前記成膜処理空間に導入される。一方、高周波電極に高周波電力を与えてプラズマ生成空間でプラズマ放電を発生させることによりプラズマ生成空間で生成された活性種が、隔壁板の複数の隔壁板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。そして、成膜処理空間においてこのように導入されてきた活性種と材料ガスとで基板に成膜が行われるものである。
【００１９】
本発明は、かかるＣＶＤ装置において、前記隔壁板に対して離接自在な遮蔽板が成膜処理空間側に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
すなわち、本発明のＣＶＤ装置は、特開２０００−３４５３４９号で提案した構造のＣＶＤ装置において、隔壁板に形成されている複数の隔壁板貫通孔の口径及び長さによって固定されていたプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを、隔壁板に対して離接自在な遮蔽板を成膜処理空間側に配置することによって、適切に調節可能としたものである。
【００２１】
隔壁板に対して遮蔽板を離接自在とする機構は、基板保持機構を前記隔壁板に対して接近する方向及び離れる方向に移動可能としておき、前記遮蔽板をこの可動の基板保持機構に取り付けておく構造、あるいは、遮蔽板そのものに駆動機構を付設しておいて、遮蔽板を隔壁板に対して接近する方向及び離れる方向に移動可能とする構造によって実現することができる。
【００２２】
ここで、遮蔽板は、成膜する薄膜の良好な均一性を保つという観点から、遮蔽板の隔壁板に対向している面が、隔壁板の遮蔽板に対向している面と常に平行になっている状態を保ちながら、隔壁板に対して接近して隔壁板に密着し、また、隔壁板に密着している状態から隔壁板より離れる方向に移動できるようにしておくことが望ましい。
【００２３】
本発明のＣＶＤ装置において、遮蔽板は、前記隔壁板の複数の隔壁板貫通孔に対向する位置に、当該隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部に嵌装される凸部を備えていると共に、前記隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に空孔を備えており、前記凸部には遮蔽板貫通孔が設けられていて、遮蔽板が隔壁板に密着し、前記凸部が前記凹部に嵌装された際に、前記隔壁板貫通孔と前記遮蔽板貫通孔とによってのみ、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とが連通される構造とすることができる。
【００２４】
このようにすると、遮蔽板を隔壁板に密着させた時に、隔壁板貫通孔と遮蔽板の凸部に設けられている遮蔽板貫通孔とによって一体の貫通孔をなし、プラズマ生成空間と成膜処理空間とが連通されるようになる。そこで、このように、遮蔽板が隔壁板に密着している時に基板への成膜処理が行われるようにすると、特開２０００−３４５３４９号のＣＶＤ装置で提案されている、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止する構造を簡単に実現することができるので、有利である。
【００２５】
すなわち、遮蔽板が隔壁板に密着している時には、遮蔽板の凸部が隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部に嵌装されており、プラズマ生成空間で生成された活性種は、材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止する構造である前記遮蔽板貫通孔を通ってプラズマ生成空間から成膜処理空間へ導入される。従って、プラズマ生成空間と成膜処理空間とのコンダクタンスは、遮蔽板貫通孔の形状によってのみ定められる。そこで、遮蔽板貫通孔内でのガス流速をｕとした場合、遮蔽板貫通孔の実効的な長さ（最小径部分の長さ）をＬ、材料ガス（シランガス等）と反応ガス（ここでは、プラズマ生成用の酸素ガス等）との相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件が満たされるようにすることによって、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止することができる。 成膜処理後の後処理工程のように、十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間に導入する場合には、前記のように成膜工程中、隔壁板に密着していた遮蔽板を隔壁板から離し、前記遮蔽板の凸部の、隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部への嵌装状態を解除する。そして、遮蔽板が隔壁板から離れる距離を適宜調整することによって、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを自在に調整することができる。
【００２６】
前記において、隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に遮蔽板が備えている空孔は、前記のように、遮蔽板を隔壁板に密着させて成膜処理を行うことに備えて、遮蔽板が隔壁板の拡散孔からの材料ガスの導入の妨げとならないようにするものである。
【００２７】
なお、後処理工程のように、成膜工程後に十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間に導入する場合には、前述したように、遮蔽板を隔壁板から離し、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを大きくする方が望ましい。
【００２８】
そこで、本発明が提案するＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法は、前述した本発明のＣＶＤ装置を用い、導電性隔壁板を接地電位としつつ、プラズマ生成空間に後処理工程用のガスを導入し、高周波電極に高周波電力を与えてプラズマ放電を発生させることによりプラズマ生成空間で活性種を生成すると共に、前記遮蔽板を前記隔壁板から離し、前記遮蔽板が前記隔壁板から離れている状態で、前記生成された活性種を前記複数の隔壁板貫通孔を介してプラズマ生成空間から成膜処理空間に導入し、成膜処理空間において成膜後の後処理工程を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
この場合、後処理工程用のガスとしては、後処理工程が改質工程のときは酸素ガスが、後処理工程がクリーニング工程のときは、クリーニングガスとしてＮＦ３、ＳＦ６等のフッ化ガスが用いられる。
【００３０】
このようにすることによって、プラズマ生成空間側から隔壁板の複数の隔壁板貫通孔を通って導入されてきたプラズマやラジカル等は、前記のようにして離されている遮蔽板と隔壁板との間の空間、隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に遮蔽板が備えている前記複数の空孔、また、前記複数の遮蔽板貫通孔を通り抜けて成膜処理空間に達することができる。すなわち、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスが大きくされているので、十分な量のプラズマやラジカル等を成膜処理空間に導入することができる。
【００３１】
なお、後処理工程のときにこのようにすることを考慮し、遮蔽板の空孔の口径は、プラズマ等が容易に通り抜けることができるよう、隔壁板の拡散孔の口径よりも十分に大きくしておくと有利である。
【００３２】
本発明のＣＶＤ装置によれば、プラズマ生成空間で生成された活性種は、成膜工程にあるときは隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔、及び、そのそれぞれに対応した遮蔽板の遮蔽板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。
【００３３】
また、本発明のＣＶＤ装置及び、後処理工程を行う方法によれば、成膜工程中に密着していた隔壁板と遮蔽板を遮蔽板の保持機構を駆動させることで隔壁板から離し、これによってプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを大きくすることができる。そこで、十分な量のラジカルやプラズマの成膜処理空間への導入が必要とされる成膜直後の薄膜に対する十分な酸化の促進を図る改質工程や、クリーニング工程（シリコン酸化膜の除去）のプロセスにも十分対応することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を添付図面の図１に基づいて説明する。
【００３５】
本発明のＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して励起活性種を発生させ、この活性種と材料ガスとで基板に成膜を行うものである。ここで真空容器は、上容器１２と下容器１１が接合されている構造をとっている。
【００３６】
まず、隔壁板１５と遮蔽板１６の位置関係を図３（ｂ）の成膜時の状態にして、材料ガスにシランガス（ＳｉＨ４）、プラズマ生成用ガスとして酸素（Ｏ２）を用いてガラス基板１０上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）薄膜を形成する場合について述べる。
【００３７】
真空容器の内部は、導電性の隔壁板１５によって二室に隔離されており、隔離された二室のうち、一方の室の内部は高周波電極２４が配置されたプラズマ生成空間１７として、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構１９が配置された成膜処理空間１８としてそれぞれ形成されている。
【００３８】
隔壁板１５は、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とを通じさせる複数の隔壁板貫通孔３１を有していると共に、プラズマ生成空間１７から隔離され、かつ成膜処理空間１８と複数の拡散孔３３を介して通じている内部空間２８を有している。
【００３９】
図示しない搬送ロボットによってガラス基板１０を真空容器内に搬入し、基板保持機構１９上に搭載する。基板保持機構１９は、ヒータ２２に通電が行われていて、予め所定温度に保持されている。真空容器の内部は、排気経路１４によって排気され、減圧されて所定の真空状態に保持される。
【００４０】
材料ガスである、例えばシランガスが材料ガス供給系（不図示）と連結した材料ガス導入パイプ３６を通して、隔壁板１５の内部空間２８に導入され、これが複数の拡散孔３３を通して成膜処理空間１８に導入される。すなわち、シランガスは、最初に内部空間２８の上側部分に導入され、均一板３５で均一に拡散されて下側部分に移動し、次に拡散孔３３を通って成膜処理空間１８に直接に、すなわちプラズマに接触することなく導入される。
【００４１】
一方、酸素ガス導入パイプ２７ａを通して酸素ガスが真空容器（上容器１２）のプラズマ生成空間１７に導入される。
【００４２】
ここで、絶縁物３９で被われ、他の金属部分との絶縁が図られている電力導入棒３７から、複数の電極孔２５が形成されている高周波電極２４に高周波電力が与えられる。この高周波電力によって、プラズマ生成空間１７でプラズマ放電を発生させることにより、高周波電極２４の周囲に酸素プラズマ２３を生成させる。これによって、中性の励起種であるラジカル（励起活性種）が生成され、これが、密着状態にある隔壁板１５及び遮蔽板１６の複数の一体化した貫通孔を通して成膜処理空間１８に導入される。
【００４３】
そこで、成膜処理空間１８において前記のように導入された活性種と材料ガスとでガラス基板１０の表面上にシリコン酸化物が堆積し、薄膜が形成されるものである。
【００４４】
真空容器は、その組立て性を良好にする観点から、プラズマ生成空間１７を形成する上容器１２と、成膜処理空間１８を形成する下容器１１とから構成されている。上容器１２と下容器１１を組み合わせて真空容器を作る時、両者の間の位置に、導電材固定部２６ｃで所望の特定の厚みを有し、かつ内部に内部空間２８が形成されている隔壁板１５が、水平な状態で設けられる。
【００４５】
高周波電極２４は、その周縁部の側面が、上容器１２との間に介設される絶縁部材２６ａに、その周縁部の下端面が下側の絶縁部材２６ｂにそれぞれ接触するようにして取り付けられている。
【００４６】
こうして、隔壁板１５及び遮蔽板１６の上側と下側に、互いに隔離されたプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが形成される。
【００４７】
導電性部材で作られた隔壁板１５及び遮蔽板１６は、平面形状が例えば矩形に形成されている。隔壁板１５の周縁部は、導電材固定部２６ｃに押さえ付けられて、密閉状態を形成するように配置されており、隔壁板１５と遮蔽板１６とが図３（ｂ）図示のように密着状態にあるときには、隔壁板１５及び遮蔽板１６は、導電材固定部２６ｃを介して、真空容器と同じ接地電位４１に保たれる。
【００４８】
ガラス基板１０は隔壁板１５及び遮蔽板１６に実質的に平行であって、その成膜面（上面）が隔壁板１５及び遮蔽板１６の下面に対向するように配置されている。
【００４９】
基板保持機構１９の電位は真空容器（下容器１１）と同じ電位である接地電位４１に保持される。
【００５０】
絶縁部材２６ａには、外側からプラズマ生成空間１７へプラズマ生成用として酸素ガスを導入する酸素ガス導入パイプ２７ａと、クリーニング工程時に、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、ＣＦ４ 、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ３等のフッ化ガスを導入するクリーニングガス導入パイプ２７ｂとが設けられている。
【００５１】
真空容器の内部は、隔壁板１５及び遮蔽板１６によってプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８に隔離されるが、遮蔽板１６には所定条件を満たす複数の遮蔽板貫通孔３２が形成されており、隔壁板１５と遮蔽板１６とが図３（ｂ）図示のように密着状態になっている時には、一体化した隔壁板貫通孔３１及び遮蔽板貫通孔３２を介してのみプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８はつながっている。
【００５２】
本発明のＣＶＤ装置においては、隔壁板１５に対して離接自在な遮蔽板１６が成膜処理空間１８側に配置されている。
【００５３】
図１図示の実施形態では、基板保持機構１９が駆動部（不図示）によって図１中、上下方向（矢印４２）に移動可能とされている。
【００５４】
遮蕨板１６は、成膜処理空間１８で、基板保持機構１９上に搭載されるガラス基板１０と、隔壁板１５との間に配置されるものであり、図１図示の実施形態においては、複数本の支持体２０を介して、基板保持機構１９の外周部分に取り付けられている。
【００５５】
図１図示の実施形態では、上端側が遮蔽板１６に固定されている複数本の支持体２０が、それぞれスプリング２１内を通って、基板保持機構１９を貫通し、上下方向に移動可能とされている。スプリング２１によって遮蔽板１６、支持体２０は、図１中、上方向向きの力を受けており、図１図示のように、基板保持機構１９が隔壁板１５から大きく離れて下方向に移動している位置においては、遮蔽板１６、支持体２０の重さにより与えられる下方向の力と、スプリング２１の弾性力によって生じる上方向の力とがバランスする所定の間隔だけ遮蔽板１６が基板保持機構１９から離れて上側に位置するようになる。
【００５６】
このとき、遮蔽板１６を基板保持機構１９の外周部分に立設されている複数本の支持体２０の上端側に基板保持機構１９からの距離を一定に保持した状態で固定し、遮蔽板１６が基板保持機構１９と連動する構造を採用することもできる。
【００５７】
また、図２に示すように、遮蔽板１６を基板保持機構１９と連動させず、遮蔽板１６に対して、上下方向移動用の独立した駆動機構（不図示）を採用し、基板保持機構１９を所定の位置に固定しておいて、遮蔽板１６を基板保持機構１９とは独立に、図２中、上下方向（矢印４３）に移動可能とすることもできる。
【００５８】
要するに、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着した状態、及び、図１、図２、図３（ａ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５から離れた状態との間で、遮蔽板１６が隔壁板１５に接近する方向及び隔壁板１５から離れる方向に移動可能であれば、種々の構造、駆動機構を採用することができる。
【００５９】
図３（ａ）、（ｂ）は、隔壁板１５と遮蕨板１６の断面方向から見た内部構造を表す一部拡大概略図である。
【００６０】
隔壁板１５内には、内部空間２８が形成されている。この内部空間２８は、材料ガスを分散させて均一に成膜処理空間１８に供給するための空間である。材料ガス導入パイプ３６は隔壁板１５の側方から材料ガス供給系（不図示）と接続されるように配置されている。成膜処理空間１８側の隔壁板１５の下面には、材料ガスを成膜処理空間１８に供給する複数の拡散孔３３が形成されている。内部空間２８は、均一板３５により上部と下部の空間に仕切られており、材料ガスを導入するための材料ガス導入パイプ３６は、内部空間２８の上部に接続されている。つまり、材料ガスであるシランガス等は、内部空間２８の上側に導入され、均一板３５の孔を通って内部空間２８の下側に至り、さらに拡散孔３３を通って成膜処理空間１８に均一に拡散されることになる。
【００６１】
隔壁板貫通孔３１は、プラズマ生成空間１７で生成した励起種（ラジカル）が、材料ガスとはじめて接触して反応を進行できる成膜処理空間１８へ通過していく孔である。
【００６２】
隔壁板貫通孔３１の遮蔽板１６に対向する側には、徐々にその開口径を拡大させる凹部３０が形成されている。
【００６３】
一方、遮蔽板１６は、隔壁板１５の複数の隔壁板貫通孔３１に対向する位置に、前記凹部３０に嵌装される凸部２９を備えている。この凸部２９には遮蔽板貫通孔３２が設けられていて、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着し、凸部２９が凹部３０に嵌装された際に、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによって一体の貫通孔が形成されて、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通される。
【００６４】
本発明のＣＶＤ装置においては、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着している状態で基板への成膜処理を行うことが望ましい。これは、遮蔽板１６を隔壁板１５に密着させ、凸部２９を凹部３０に嵌装させ、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによってのみ、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通されるようにすると、成膜処理空間１８に導入された材料ガスのプラズマ生成空間１７への逆拡散を起こしにくくする構成を簡単に実現できるからである。
【００６５】
すなわち、遮蔽板貫通孔３２内でのガス流速をｕとした場合、そのガスが通過する距離、即ち遮蔽板貫通孔３２の実効的な長さ（最小径部分の長さ）をＬ（図３（ａ））、材料ガス（シランガス等）と反応ガス（プラズマ生成用の酸素ガス等）との相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件が満たされるようにすることによって、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間１７への逆拡散を起こしにくくすることができる。
【００６６】
そこで、遮蔽板貫通孔３２の口径はこの条件を満たすように設定されていることが好ましい。
【００６７】
次に、前述した本発明のＣＶＤ装置を用いて実施される本発明の後処理工程を行う方法のうち、後処理工程用のガスとしてクリーニングガスを使用するクリーニング方法について説明する。なお、以下に例示するクリーニング方法では、クリーニングガスとしてＮＦ３ガスを使用している。
【００６８】
クリーニングを行うタイミングは、予め決められた所定時間ごと、あるいは所定の基板処理枚数毎等の基準に基づいて成膜後適宜行われる。
【００６９】
このクリーニング工程は、シランのような原料ガスの成膜処理空間１８への導入を遮断し、成膜時に酸素ガス導入パイプ２７ａから導入されていた酸素ガスを、クリーニングガス導入パイプ２７ｂから導入されるクリーニングガス（フッ化ガス）に切り換えることにより、利用するラジカルが前述の成膜時のものと相違し、また、機構的には、遮蔽板１６と隔壁板１５との相対的な位置関係を前述の成膜時の位置関係（隔壁板１５と遮蔽板１６とが密着している状態）と相違させるだけで、その他は、前述した成膜時の動作とほぼ同様に行われる。
【００７０】
つまり、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は次のように行われる。導電材料で形成されている隔壁板１５を接地電位にしておき、プラズマ生成空間１７にクリーニングガスとしてＮＦ３ガスを導入し、かつ高周波電極２４に高周波電力を供給して、プラズマ生成空間１７内にフッ素ラジカルを生成する。
【００７１】
このとき、成膜工程中、隔壁板１５に密着していた遮蔽板１６を、基板保持機構１９側に下降し、図３（ａ）の状態で停止させる。そこで、プラズマ生成空間１７で生成されたフッ素ラジカル等は、隔壁板貫通孔３１、凹部３０から、隔壁板１５と遮蔽板１６との間の空間を通り、遮蔽板１６の空孔３４、遮蔽板貫通孔３２を抜けて、成膜処理空間１８に達することができる。
【００７２】
このように、成膜時に図３（ｂ）図示のように、隔壁板１５に密着していた遮蔽板１６を、図３（ａ）図示のように隔壁板１５から離すことによって、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくすることができる。そこで、クリーニング時に、広範囲の成膜処理空間１８内に、しかも十分な量のフッ素ラジカル等を拡散させることができ、これによって、クリーニング速度を速めることができる。
【００７３】
なお、このとき、更に、クリーニング速度を速めるために、Ａｒガス等の不活性ガス、又は酸素ガスをクリーニングガス（ＮＦ３）に混入させてもよい。
【００７４】
この本発明のシリコン酸化膜に対するクリーニング方法の具体的な設定値の一例は以下の通りである。
【００７５】
６０ＭＨｚの高周波電極２４に印加する高周波電力を２ＫＷ、クリーニングガスのＮＦ３の流量を標準状態で２００ｃｍ３／ｍｉｎ（０．６３ｇ／ｍｉｎ）とし、クリーニングガスの解離を促進させるためＡｒガスを標準状態で１００ｃｍ３／ｍｉｎ（０．１８ｇ／ｍｉｎ）添加した。このとき、成膜処理空間１８の圧力は、１６Ｐａであった。
【００７６】
なお、前述した成膜処理後のクリーニング工程のように、十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間１８に導入する場合、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくするべく、図１、図２、図３（ａ）図示のように、遮蔽板１６を隔壁板１５から離したとき、ラジカル等が通過する隔壁板貫通孔３１の口径が大きい方が、コンダクタンスを大きくする上で有利なので、隔壁板貫通孔３１の口径は、図３（ａ）、（ｂ）図示のように、遮蔽板貫通孔３２より大きなものとしておくことが望ましい。
【００７７】
このことは、遮蔽板１６の空孔３４についても同様であり、十分な量のラジカルやプラズマが容易に通り抜けることができるようにその口径を十分に大きくすることが望ましい。
【００７８】
また、後処理工程として改質工程、例えば、シリコン酸化膜等の成膜直後の薄膜に対する十分な酸化の促進を図る酸化促進処理工程を実行する場合には、前述した成膜工程が完了した後、成膜直後のガラス基板１０を基板保持機構１９上に保持したまま、材料ガス導入パイプ３６を介しての材料ガスの導入を停止し、その一方、酸素ガス導入パイプ２７ａを介した酸素ガスのプラズマ生成空間１７への導入、プラズマ生成空間１７内での酸素プラズマの発生を行う。こうしてプラズマ生成空間１７内で生成された酸素プラズマは、隔壁板貫通孔３１、凹部３０、次いで、前記のクリーニング工程と同様に、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくするべく隔壁板１５から離されている遮蔽板１６と隔壁板１５との間の空間を通り、遮蔽板１６の空孔３４、遮蔽板貫通孔３２を抜けて、成膜処理空間１８に達することができる。
【００７９】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【００８０】
例えば、上記のように隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２の口径が、良好な関係に設定されていて、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着した際に、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによって一体の貫通孔が形成されて、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通されるのであれば、凸部２９が隔壁板貫通孔３１側に、また、凹部３０が遮蔽板貫通孔３２側に配置されている形態であっても、更に、隔壁板１５と遮蔽板１６の接触時に密着性が十分確保されていれば、両板材に凹凸がなく、密着する面が平坦な形態であっても、いずれの形態とも、本発明の技術的範囲に実質的に含まれると解されるものである。
【００８１】
また、実施例ではプラズマ生成空間１７に複数の電極孔２５を有する高周波電極２４を配置した構成について述べたが、例えば、上容器１２の上側にパワー電極を配置した通常の平行平板タイプをはじめ、単数又は複数のマイクロ波プラズマ源、同様に単数又は複数の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源、誘電接合プラズマ源、及びヘリコン波プラズマ源など、プラズマ状態を生成、維持できるものならば、どのような方式においても適用できることはいうまでもない。
【００８２】
更に、材料ガスとしてシランガス、反応ガスとして酸素を使用してシリコン酸化膜を成膜する場合を説明したが、材料ガスと反応ガスを変えることにより、窒化膜、フッ化膜、炭化膜等に適用可能であることはいうまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明のＣＶＤ装置によれば、成膜処理空間に可動の遮蔽板を設けることによって、真空容器の隔壁板によって隔離されているプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを適宜、使用目的に応じて変更することができる。
【００８４】
つまり、基板へのダメージを回避するプラズマフリーでの通常の成膜状態から、遮蔽板を隔壁板から離し、コンダクタンスを拡大させることによって、成膜処理空間側にプラズマを導入しやすくし、クリーニングの効率を向上させたり、また、プラズマそのものを利用したプラズマ照射工程（適度な酸化の促進）、膜の改質等多様なプロセスに応用できるため、クリーニングを含めプロセスマージンを広げることができる。
【００８５】
そこで、本発明のＣＶＤ装置における後処理工程を行う方法によれば、より活性な雰囲気を必要とする工程を行うときは、イオン及び活性種を多量に成膜処理空間に導入することができるため、クリーニング速度の向上、シリコン酸化膜成膜直後の十分な酸化促進等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】 本発明の第２の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図３】 隔壁板と遮蔽板の断面方向から見た内部構造の一部拡大概略図であって、（ａ）は隔壁板と遮蔽板とが離れている状態を表す図、（ｂ）は隔壁板と遮蔽板とが密着している状態を表す図。
【符号の説明】
１０ ガラス基板
１１ 下容器
１２ 上容器
１３ 排気ポート
１４ 排気機構
１５ 隔壁板
１６ 遮蔽板
１７ プラズマ生成空間
１８ 成膜処理空間
１９ 基板保持機構
２０ 支持体
２１ スプリング
２２ ヒータ
２３ 酸素プラズマ
２４ 高周波電極
２５ 電極孔
２６ａ、２６ｂ 絶縁部材
２６ｃ 導電材固定部
２７ａ 酸素ガス導入パイプ
２７ｂ クリーニングガス導入パイプ
２８ 内部空間
２９ 凸部
３０ 凹部
３１ 隔壁板貫通孔
３２ 遮蔽板貫通孔
３３ 拡散孔
３４ 空孔
３５ 均一板
３６ 材料ガス導入パイプ
３７ 電力導入棒
３８ ガス配管
３９ 絶縁物
４１ 接地電位
４２、４３ 矢印
【発明の属する技術分野】
本発明は化学気相成長装置（本明細書において「ＣＶＤ装置」という）に関し、特に、大型のフラットパネル基板への成膜に適したＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型の液晶ディスプレイの作製方法として、従来、高温ポリシリコン型ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を利用するものと、低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用するものとが知られている。高温ポリシリコン型ＴＦＴを利用する作製方法では、高品質な酸化膜を得るために、１０００℃以上の高温に耐える石英基板が使用されていた。これに対して低温ポリシリコン型ＴＦＴの作製においては、通常のＴＦＴ用ガラス基板を使用するため、低温環境（例えば４５０℃以下）で成膜を行う必要がある。低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用して液晶ディスプレイを製作する方法は、特別な基板を使用する必要がなく、成膜条件の設定が簡単であるという利点を有し、近年実用化され、その生産量は拡大しつつある。
【０００３】
低温ポリシリコン型ＴＦＴを利用する液晶ディスプレイの作製で、低温でゲート絶縁膜として適当なシリコン酸化膜を成膜する場合、プラズマＣＶＤが使用される。このプラズマＣＶＤでシリコン酸化膜を成膜する際、代表的な材料ガスとしてはシラン、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）などが使用される。
【０００４】
材料ガスとしてシラン等を使用しプラズマによるＣＶＤでシリコン酸化膜を成膜する場合、従来のプラズマＣＶＤ装置によれば、基板の前面空間に材料ガスと酸素などを導入し、材料ガスと酸素の混合ガスでプラズマを生成し、当該プラズマに対して基板を晒すことにより、当該基板の表面上にシリコン酸化膜を形成するようにしていた。このように従来のプラズマＣＶＤ装置では、材料ガスは、プラズマＣＶＤ装置内で生成されたプラズマ中に直接的に供給されるように構成されていた。このため、従来のプラズマＣＶＤ装置の構成によれば、基板の前面空間に存在するプラズマから基板の成膜面に対して高エネルギのイオンが入射し、シリコン酸化膜にダメージを与え、膜特性が悪化するという問題が存在した。さらにプラズマ中に材料ガスが直接的に導入されるため、材料ガスとプラズマが激しく反応してパーティクルが発生し、これによって歩留まりが低下するという問題もあった。
【０００５】
そこで、上記問題を解決するため、先の出願である特開２０００−３４５３４９号により、従来からある遠隔プラズマ方式のＣＶＤ装置の改善を試み、新たなＣＶＤ装置を提案した。
【０００６】
この特開２０００−３４５３４９号で提案されているＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して中性の励起活性種（本明細書において「活性種」という）を発生させ、この活性種と材料ガスで基板に成膜処理を行う装置である。真空容器には、真空容器の内部を二室に隔離する導電性の隔壁板が設けられる。
【０００７】
これらの二室のうち、一方の室の内部は高周波電極が配置されたプラズマ生成空間として形成され、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間として形成される。さらにこの隔壁板にはプラズマ生成空間と成膜処理空間を通じさせる複数の隔壁板貫通孔が形成される。隔壁板は、さらに、プラズマ生成空間と隔離され且つ成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間を有する。この内部空間には外部から材料ガスが供給され、内部空間に供給された材料ガスは複数の拡散孔を通して上記成膜処理空間に導入される。プラズマ生成空間で生成された活性種は、隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。上記の隔壁板貫通孔、拡散孔の大きさ（長さおよび径等）は、材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散が防げる構造に設計されているものである。
【０００８】
これによって、従来のプラズマＣＶＤ装置の問題点であった、成膜中にある基板が直接、プラズマに晒されることから生じるプラズマダメージと、反応性ガスの過剰分解によるパーティクルの発生を回避でき、更に、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆流を防止することができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述した特開２０００−３４５３４９号で提案した構造を有するＣＶＤ装置は、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることがなく、また、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるという優れた特徴を実現できるものである。
【００１０】
しかし、この一方、成膜後において十分なプラズマを必要とする工程においては、隔壁板がプラズマの導入を遮る構造になっている。つまり、隔壁板の構造上、プラズマ生成空間と成膜処理空間とのコンダクタンスは、隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔の口径及び長さによって固定されているため、多様な成膜後のプロセスに対応することが難しくなっている。
【００１１】
具体的には、材料ガスの導入が遮断されている成膜工程の後において、成膜された薄膜の例えば電気特性を向上させるため、成膜直後の薄膜にプラズマやラジカルを照射する処理（適度な酸化の促進）のような改質処理が行われることがあるが、この場合、生産性（単位時間あたりの処理枚数）に影響するため短時間での処理が要求され、十分なプラズマやラジカルの成膜処理空間への照射が求められる。
【００１２】
また、通常、所定枚数の成膜処理を行った後に、成膜室内の基板以外の、例えば、基板保持機構や真空容器の成膜処理空間側の内壁等への付着膜が剥離してパーティクルが発生するのを防止するため、除去作業であるクリーニング工程が行われている。クリーニング作業は、より活性な雰囲気に曝した方がよい。そこで、クリーニングの効率を上げるため、つまり、クリーニング速度を向上させるためには、むしろプラズマ生成空間のプラズマを成膜処理空間に導入した方がよい。
【００１３】
なお、本明細書において、前述した成膜直後の薄膜に対する酸化促進処理のような改質工程及び、クリーニング工程（シリコン酸化膜の除去）を総称して後処理工程という。
【００１４】
したがって、前述した特開２０００−３４５３４９号で提案した構造を有するＣＶＤ装置において、成膜工程後の十分なラジカルやプラズマを必要とする後処理工程で、プラズマ等を十分に成膜処理空間に導入することが可能になれば、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることを防止し、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるだけでなく、成膜後の十分なプラズマを必要とするプロセスにも十分対応可能なＣＶＤ装置を提供することができる。
【００１５】
そこで、この発明は、成膜中の基板が直接プラズマに晒されることを防止し、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止できるだけでなく、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを適切に調節可能で、成膜後の十分なプラズマを必要とする後処理工程にも十分対応可能なＣＶＤ装置及びＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、この発明が提案するＣＶＤ装置は、次のように構成されている。
【００１７】
本発明のＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して励起活性種を発生させ、この活性種と材料ガスとで基板に成膜を行うものである。
【００１８】
このＣＶＤ装置においては、真空容器内部が導電性隔壁板によって二室に隔離されており、当該隔離された二室のうち、一方の室の内部は高周波電極が配置されたプラズマ生成空間として、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間としてそれぞれ形成されている。前記隔壁板は、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とを通じさせる複数の隔壁板貫通孔を有していると共に、前記プラズマ生成空間から隔離されかつ前記成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間を有している。そして、前記内部空間に外部から材料ガスが供給され、これが前記複数の拡散孔を通して前記成膜処理空間に導入される。一方、高周波電極に高周波電力を与えてプラズマ生成空間でプラズマ放電を発生させることによりプラズマ生成空間で生成された活性種が、隔壁板の複数の隔壁板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。そして、成膜処理空間においてこのように導入されてきた活性種と材料ガスとで基板に成膜が行われるものである。
【００１９】
本発明は、かかるＣＶＤ装置において、前記隔壁板に対して離接自在な遮蔽板が成膜処理空間側に配置されていることを特徴とするものである。
【００２０】
すなわち、本発明のＣＶＤ装置は、特開２０００−３４５３４９号で提案した構造のＣＶＤ装置において、隔壁板に形成されている複数の隔壁板貫通孔の口径及び長さによって固定されていたプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを、隔壁板に対して離接自在な遮蔽板を成膜処理空間側に配置することによって、適切に調節可能としたものである。
【００２１】
隔壁板に対して遮蔽板を離接自在とする機構は、基板保持機構を前記隔壁板に対して接近する方向及び離れる方向に移動可能としておき、前記遮蔽板をこの可動の基板保持機構に取り付けておく構造、あるいは、遮蔽板そのものに駆動機構を付設しておいて、遮蔽板を隔壁板に対して接近する方向及び離れる方向に移動可能とする構造によって実現することができる。
【００２２】
ここで、遮蔽板は、成膜する薄膜の良好な均一性を保つという観点から、遮蔽板の隔壁板に対向している面が、隔壁板の遮蔽板に対向している面と常に平行になっている状態を保ちながら、隔壁板に対して接近して隔壁板に密着し、また、隔壁板に密着している状態から隔壁板より離れる方向に移動できるようにしておくことが望ましい。
【００２３】
本発明のＣＶＤ装置において、遮蔽板は、前記隔壁板の複数の隔壁板貫通孔に対向する位置に、当該隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部に嵌装される凸部を備えていると共に、前記隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に空孔を備えており、前記凸部には遮蔽板貫通孔が設けられていて、遮蔽板が隔壁板に密着し、前記凸部が前記凹部に嵌装された際に、前記隔壁板貫通孔と前記遮蔽板貫通孔とによってのみ、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とが連通される構造とすることができる。
【００２４】
このようにすると、遮蔽板を隔壁板に密着させた時に、隔壁板貫通孔と遮蔽板の凸部に設けられている遮蔽板貫通孔とによって一体の貫通孔をなし、プラズマ生成空間と成膜処理空間とが連通されるようになる。そこで、このように、遮蔽板が隔壁板に密着している時に基板への成膜処理が行われるようにすると、特開２０００−３４５３４９号のＣＶＤ装置で提案されている、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止する構造を簡単に実現することができるので、有利である。
【００２５】
すなわち、遮蔽板が隔壁板に密着している時には、遮蔽板の凸部が隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部に嵌装されており、プラズマ生成空間で生成された活性種は、材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止する構造である前記遮蔽板貫通孔を通ってプラズマ生成空間から成膜処理空間へ導入される。従って、プラズマ生成空間と成膜処理空間とのコンダクタンスは、遮蔽板貫通孔の形状によってのみ定められる。そこで、遮蔽板貫通孔内でのガス流速をｕとした場合、遮蔽板貫通孔の実効的な長さ（最小径部分の長さ）をＬ、材料ガス（シランガス等）と反応ガス（ここでは、プラズマ生成用の酸素ガス等）との相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件が満たされるようにすることによって、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間への逆拡散を防止することができる。 成膜処理後の後処理工程のように、十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間に導入する場合には、前記のように成膜工程中、隔壁板に密着していた遮蔽板を隔壁板から離し、前記遮蔽板の凸部の、隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部への嵌装状態を解除する。そして、遮蔽板が隔壁板から離れる距離を適宜調整することによって、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを自在に調整することができる。
【００２６】
前記において、隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に遮蔽板が備えている空孔は、前記のように、遮蔽板を隔壁板に密着させて成膜処理を行うことに備えて、遮蔽板が隔壁板の拡散孔からの材料ガスの導入の妨げとならないようにするものである。
【００２７】
なお、後処理工程のように、成膜工程後に十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間に導入する場合には、前述したように、遮蔽板を隔壁板から離し、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを大きくする方が望ましい。
【００２８】
そこで、本発明が提案するＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法は、前述した本発明のＣＶＤ装置を用い、導電性隔壁板を接地電位としつつ、プラズマ生成空間に後処理工程用のガスを導入し、高周波電極に高周波電力を与えてプラズマ放電を発生させることによりプラズマ生成空間で活性種を生成すると共に、前記遮蔽板を前記隔壁板から離し、前記遮蔽板が前記隔壁板から離れている状態で、前記生成された活性種を前記複数の隔壁板貫通孔を介してプラズマ生成空間から成膜処理空間に導入し、成膜処理空間において成膜後の後処理工程を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
この場合、後処理工程用のガスとしては、後処理工程が改質工程のときは酸素ガスが、後処理工程がクリーニング工程のときは、クリーニングガスとしてＮＦ３、ＳＦ６等のフッ化ガスが用いられる。
【００３０】
このようにすることによって、プラズマ生成空間側から隔壁板の複数の隔壁板貫通孔を通って導入されてきたプラズマやラジカル等は、前記のようにして離されている遮蔽板と隔壁板との間の空間、隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に遮蔽板が備えている前記複数の空孔、また、前記複数の遮蔽板貫通孔を通り抜けて成膜処理空間に達することができる。すなわち、プラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスが大きくされているので、十分な量のプラズマやラジカル等を成膜処理空間に導入することができる。
【００３１】
なお、後処理工程のときにこのようにすることを考慮し、遮蔽板の空孔の口径は、プラズマ等が容易に通り抜けることができるよう、隔壁板の拡散孔の口径よりも十分に大きくしておくと有利である。
【００３２】
本発明のＣＶＤ装置によれば、プラズマ生成空間で生成された活性種は、成膜工程にあるときは隔壁板に形成された複数の隔壁板貫通孔、及び、そのそれぞれに対応した遮蔽板の遮蔽板貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。
【００３３】
また、本発明のＣＶＤ装置及び、後処理工程を行う方法によれば、成膜工程中に密着していた隔壁板と遮蔽板を遮蔽板の保持機構を駆動させることで隔壁板から離し、これによってプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを大きくすることができる。そこで、十分な量のラジカルやプラズマの成膜処理空間への導入が必要とされる成膜直後の薄膜に対する十分な酸化の促進を図る改質工程や、クリーニング工程（シリコン酸化膜の除去）のプロセスにも十分対応することができる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態を添付図面の図１に基づいて説明する。
【００３５】
本発明のＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成して励起活性種を発生させ、この活性種と材料ガスとで基板に成膜を行うものである。ここで真空容器は、上容器１２と下容器１１が接合されている構造をとっている。
【００３６】
まず、隔壁板１５と遮蔽板１６の位置関係を図３（ｂ）の成膜時の状態にして、材料ガスにシランガス（ＳｉＨ４）、プラズマ生成用ガスとして酸素（Ｏ２）を用いてガラス基板１０上にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）薄膜を形成する場合について述べる。
【００３７】
真空容器の内部は、導電性の隔壁板１５によって二室に隔離されており、隔離された二室のうち、一方の室の内部は高周波電極２４が配置されたプラズマ生成空間１７として、他方の室の内部は基板を搭載する基板保持機構１９が配置された成膜処理空間１８としてそれぞれ形成されている。
【００３８】
隔壁板１５は、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とを通じさせる複数の隔壁板貫通孔３１を有していると共に、プラズマ生成空間１７から隔離され、かつ成膜処理空間１８と複数の拡散孔３３を介して通じている内部空間２８を有している。
【００３９】
図示しない搬送ロボットによってガラス基板１０を真空容器内に搬入し、基板保持機構１９上に搭載する。基板保持機構１９は、ヒータ２２に通電が行われていて、予め所定温度に保持されている。真空容器の内部は、排気経路１４によって排気され、減圧されて所定の真空状態に保持される。
【００４０】
材料ガスである、例えばシランガスが材料ガス供給系（不図示）と連結した材料ガス導入パイプ３６を通して、隔壁板１５の内部空間２８に導入され、これが複数の拡散孔３３を通して成膜処理空間１８に導入される。すなわち、シランガスは、最初に内部空間２８の上側部分に導入され、均一板３５で均一に拡散されて下側部分に移動し、次に拡散孔３３を通って成膜処理空間１８に直接に、すなわちプラズマに接触することなく導入される。
【００４１】
一方、酸素ガス導入パイプ２７ａを通して酸素ガスが真空容器（上容器１２）のプラズマ生成空間１７に導入される。
【００４２】
ここで、絶縁物３９で被われ、他の金属部分との絶縁が図られている電力導入棒３７から、複数の電極孔２５が形成されている高周波電極２４に高周波電力が与えられる。この高周波電力によって、プラズマ生成空間１７でプラズマ放電を発生させることにより、高周波電極２４の周囲に酸素プラズマ２３を生成させる。これによって、中性の励起種であるラジカル（励起活性種）が生成され、これが、密着状態にある隔壁板１５及び遮蔽板１６の複数の一体化した貫通孔を通して成膜処理空間１８に導入される。
【００４３】
そこで、成膜処理空間１８において前記のように導入された活性種と材料ガスとでガラス基板１０の表面上にシリコン酸化物が堆積し、薄膜が形成されるものである。
【００４４】
真空容器は、その組立て性を良好にする観点から、プラズマ生成空間１７を形成する上容器１２と、成膜処理空間１８を形成する下容器１１とから構成されている。上容器１２と下容器１１を組み合わせて真空容器を作る時、両者の間の位置に、導電材固定部２６ｃで所望の特定の厚みを有し、かつ内部に内部空間２８が形成されている隔壁板１５が、水平な状態で設けられる。
【００４５】
高周波電極２４は、その周縁部の側面が、上容器１２との間に介設される絶縁部材２６ａに、その周縁部の下端面が下側の絶縁部材２６ｂにそれぞれ接触するようにして取り付けられている。
【００４６】
こうして、隔壁板１５及び遮蔽板１６の上側と下側に、互いに隔離されたプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが形成される。
【００４７】
導電性部材で作られた隔壁板１５及び遮蔽板１６は、平面形状が例えば矩形に形成されている。隔壁板１５の周縁部は、導電材固定部２６ｃに押さえ付けられて、密閉状態を形成するように配置されており、隔壁板１５と遮蔽板１６とが図３（ｂ）図示のように密着状態にあるときには、隔壁板１５及び遮蔽板１６は、導電材固定部２６ｃを介して、真空容器と同じ接地電位４１に保たれる。
【００４８】
ガラス基板１０は隔壁板１５及び遮蔽板１６に実質的に平行であって、その成膜面（上面）が隔壁板１５及び遮蔽板１６の下面に対向するように配置されている。
【００４９】
基板保持機構１９の電位は真空容器（下容器１１）と同じ電位である接地電位４１に保持される。
【００５０】
絶縁部材２６ａには、外側からプラズマ生成空間１７へプラズマ生成用として酸素ガスを導入する酸素ガス導入パイプ２７ａと、クリーニング工程時に、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、ＣＦ４ 、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ３等のフッ化ガスを導入するクリーニングガス導入パイプ２７ｂとが設けられている。
【００５１】
真空容器の内部は、隔壁板１５及び遮蔽板１６によってプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８に隔離されるが、遮蔽板１６には所定条件を満たす複数の遮蔽板貫通孔３２が形成されており、隔壁板１５と遮蔽板１６とが図３（ｂ）図示のように密着状態になっている時には、一体化した隔壁板貫通孔３１及び遮蔽板貫通孔３２を介してのみプラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８はつながっている。
【００５２】
本発明のＣＶＤ装置においては、隔壁板１５に対して離接自在な遮蔽板１６が成膜処理空間１８側に配置されている。
【００５３】
図１図示の実施形態では、基板保持機構１９が駆動部（不図示）によって図１中、上下方向（矢印４２）に移動可能とされている。
【００５４】
遮蕨板１６は、成膜処理空間１８で、基板保持機構１９上に搭載されるガラス基板１０と、隔壁板１５との間に配置されるものであり、図１図示の実施形態においては、複数本の支持体２０を介して、基板保持機構１９の外周部分に取り付けられている。
【００５５】
図１図示の実施形態では、上端側が遮蔽板１６に固定されている複数本の支持体２０が、それぞれスプリング２１内を通って、基板保持機構１９を貫通し、上下方向に移動可能とされている。スプリング２１によって遮蔽板１６、支持体２０は、図１中、上方向向きの力を受けており、図１図示のように、基板保持機構１９が隔壁板１５から大きく離れて下方向に移動している位置においては、遮蔽板１６、支持体２０の重さにより与えられる下方向の力と、スプリング２１の弾性力によって生じる上方向の力とがバランスする所定の間隔だけ遮蔽板１６が基板保持機構１９から離れて上側に位置するようになる。
【００５６】
このとき、遮蔽板１６を基板保持機構１９の外周部分に立設されている複数本の支持体２０の上端側に基板保持機構１９からの距離を一定に保持した状態で固定し、遮蔽板１６が基板保持機構１９と連動する構造を採用することもできる。
【００５７】
また、図２に示すように、遮蔽板１６を基板保持機構１９と連動させず、遮蔽板１６に対して、上下方向移動用の独立した駆動機構（不図示）を採用し、基板保持機構１９を所定の位置に固定しておいて、遮蔽板１６を基板保持機構１９とは独立に、図２中、上下方向（矢印４３）に移動可能とすることもできる。
【００５８】
要するに、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着した状態、及び、図１、図２、図３（ａ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５から離れた状態との間で、遮蔽板１６が隔壁板１５に接近する方向及び隔壁板１５から離れる方向に移動可能であれば、種々の構造、駆動機構を採用することができる。
【００５９】
図３（ａ）、（ｂ）は、隔壁板１５と遮蕨板１６の断面方向から見た内部構造を表す一部拡大概略図である。
【００６０】
隔壁板１５内には、内部空間２８が形成されている。この内部空間２８は、材料ガスを分散させて均一に成膜処理空間１８に供給するための空間である。材料ガス導入パイプ３６は隔壁板１５の側方から材料ガス供給系（不図示）と接続されるように配置されている。成膜処理空間１８側の隔壁板１５の下面には、材料ガスを成膜処理空間１８に供給する複数の拡散孔３３が形成されている。内部空間２８は、均一板３５により上部と下部の空間に仕切られており、材料ガスを導入するための材料ガス導入パイプ３６は、内部空間２８の上部に接続されている。つまり、材料ガスであるシランガス等は、内部空間２８の上側に導入され、均一板３５の孔を通って内部空間２８の下側に至り、さらに拡散孔３３を通って成膜処理空間１８に均一に拡散されることになる。
【００６１】
隔壁板貫通孔３１は、プラズマ生成空間１７で生成した励起種（ラジカル）が、材料ガスとはじめて接触して反応を進行できる成膜処理空間１８へ通過していく孔である。
【００６２】
隔壁板貫通孔３１の遮蔽板１６に対向する側には、徐々にその開口径を拡大させる凹部３０が形成されている。
【００６３】
一方、遮蔽板１６は、隔壁板１５の複数の隔壁板貫通孔３１に対向する位置に、前記凹部３０に嵌装される凸部２９を備えている。この凸部２９には遮蔽板貫通孔３２が設けられていて、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着し、凸部２９が凹部３０に嵌装された際に、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによって一体の貫通孔が形成されて、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通される。
【００６４】
本発明のＣＶＤ装置においては、図３（ｂ）図示のように、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着している状態で基板への成膜処理を行うことが望ましい。これは、遮蔽板１６を隔壁板１５に密着させ、凸部２９を凹部３０に嵌装させ、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによってのみ、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通されるようにすると、成膜処理空間１８に導入された材料ガスのプラズマ生成空間１７への逆拡散を起こしにくくする構成を簡単に実現できるからである。
【００６５】
すなわち、遮蔽板貫通孔３２内でのガス流速をｕとした場合、そのガスが通過する距離、即ち遮蔽板貫通孔３２の実効的な長さ（最小径部分の長さ）をＬ（図３（ａ））、材料ガス（シランガス等）と反応ガス（プラズマ生成用の酸素ガス等）との相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件が満たされるようにすることによって、成膜中における材料ガスのプラズマ生成空間１７への逆拡散を起こしにくくすることができる。
【００６６】
そこで、遮蔽板貫通孔３２の口径はこの条件を満たすように設定されていることが好ましい。
【００６７】
次に、前述した本発明のＣＶＤ装置を用いて実施される本発明の後処理工程を行う方法のうち、後処理工程用のガスとしてクリーニングガスを使用するクリーニング方法について説明する。なお、以下に例示するクリーニング方法では、クリーニングガスとしてＮＦ３ガスを使用している。
【００６８】
クリーニングを行うタイミングは、予め決められた所定時間ごと、あるいは所定の基板処理枚数毎等の基準に基づいて成膜後適宜行われる。
【００６９】
このクリーニング工程は、シランのような原料ガスの成膜処理空間１８への導入を遮断し、成膜時に酸素ガス導入パイプ２７ａから導入されていた酸素ガスを、クリーニングガス導入パイプ２７ｂから導入されるクリーニングガス（フッ化ガス）に切り換えることにより、利用するラジカルが前述の成膜時のものと相違し、また、機構的には、遮蔽板１６と隔壁板１５との相対的な位置関係を前述の成膜時の位置関係（隔壁板１５と遮蔽板１６とが密着している状態）と相違させるだけで、その他は、前述した成膜時の動作とほぼ同様に行われる。
【００７０】
つまり、本発明のＣＶＤ装置のクリーニング方法は次のように行われる。導電材料で形成されている隔壁板１５を接地電位にしておき、プラズマ生成空間１７にクリーニングガスとしてＮＦ３ガスを導入し、かつ高周波電極２４に高周波電力を供給して、プラズマ生成空間１７内にフッ素ラジカルを生成する。
【００７１】
このとき、成膜工程中、隔壁板１５に密着していた遮蔽板１６を、基板保持機構１９側に下降し、図３（ａ）の状態で停止させる。そこで、プラズマ生成空間１７で生成されたフッ素ラジカル等は、隔壁板貫通孔３１、凹部３０から、隔壁板１５と遮蔽板１６との間の空間を通り、遮蔽板１６の空孔３４、遮蔽板貫通孔３２を抜けて、成膜処理空間１８に達することができる。
【００７２】
このように、成膜時に図３（ｂ）図示のように、隔壁板１５に密着していた遮蔽板１６を、図３（ａ）図示のように隔壁板１５から離すことによって、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくすることができる。そこで、クリーニング時に、広範囲の成膜処理空間１８内に、しかも十分な量のフッ素ラジカル等を拡散させることができ、これによって、クリーニング速度を速めることができる。
【００７３】
なお、このとき、更に、クリーニング速度を速めるために、Ａｒガス等の不活性ガス、又は酸素ガスをクリーニングガス（ＮＦ３）に混入させてもよい。
【００７４】
この本発明のシリコン酸化膜に対するクリーニング方法の具体的な設定値の一例は以下の通りである。
【００７５】
６０ＭＨｚの高周波電極２４に印加する高周波電力を２ＫＷ、クリーニングガスのＮＦ３の流量を標準状態で２００ｃｍ３／ｍｉｎ（０．６３ｇ／ｍｉｎ）とし、クリーニングガスの解離を促進させるためＡｒガスを標準状態で１００ｃｍ３／ｍｉｎ（０．１８ｇ／ｍｉｎ）添加した。このとき、成膜処理空間１８の圧力は、１６Ｐａであった。
【００７６】
なお、前述した成膜処理後のクリーニング工程のように、十分な量のラジカルやプラズマを成膜処理空間１８に導入する場合、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくするべく、図１、図２、図３（ａ）図示のように、遮蔽板１６を隔壁板１５から離したとき、ラジカル等が通過する隔壁板貫通孔３１の口径が大きい方が、コンダクタンスを大きくする上で有利なので、隔壁板貫通孔３１の口径は、図３（ａ）、（ｂ）図示のように、遮蔽板貫通孔３２より大きなものとしておくことが望ましい。
【００７７】
このことは、遮蔽板１６の空孔３４についても同様であり、十分な量のラジカルやプラズマが容易に通り抜けることができるようにその口径を十分に大きくすることが望ましい。
【００７８】
また、後処理工程として改質工程、例えば、シリコン酸化膜等の成膜直後の薄膜に対する十分な酸化の促進を図る酸化促進処理工程を実行する場合には、前述した成膜工程が完了した後、成膜直後のガラス基板１０を基板保持機構１９上に保持したまま、材料ガス導入パイプ３６を介しての材料ガスの導入を停止し、その一方、酸素ガス導入パイプ２７ａを介した酸素ガスのプラズマ生成空間１７への導入、プラズマ生成空間１７内での酸素プラズマの発生を行う。こうしてプラズマ生成空間１７内で生成された酸素プラズマは、隔壁板貫通孔３１、凹部３０、次いで、前記のクリーニング工程と同様に、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８との間のコンダクタンスを大きくするべく隔壁板１５から離されている遮蔽板１６と隔壁板１５との間の空間を通り、遮蔽板１６の空孔３４、遮蔽板貫通孔３２を抜けて、成膜処理空間１８に達することができる。
【００７９】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。
【００８０】
例えば、上記のように隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２の口径が、良好な関係に設定されていて、遮蔽板１６が隔壁板１５に密着した際に、隔壁板貫通孔３１と遮蔽板貫通孔３２とによって一体の貫通孔が形成されて、プラズマ生成空間１７と成膜処理空間１８とが連通されるのであれば、凸部２９が隔壁板貫通孔３１側に、また、凹部３０が遮蔽板貫通孔３２側に配置されている形態であっても、更に、隔壁板１５と遮蔽板１６の接触時に密着性が十分確保されていれば、両板材に凹凸がなく、密着する面が平坦な形態であっても、いずれの形態とも、本発明の技術的範囲に実質的に含まれると解されるものである。
【００８１】
また、実施例ではプラズマ生成空間１７に複数の電極孔２５を有する高周波電極２４を配置した構成について述べたが、例えば、上容器１２の上側にパワー電極を配置した通常の平行平板タイプをはじめ、単数又は複数のマイクロ波プラズマ源、同様に単数又は複数の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ源、誘電接合プラズマ源、及びヘリコン波プラズマ源など、プラズマ状態を生成、維持できるものならば、どのような方式においても適用できることはいうまでもない。
【００８２】
更に、材料ガスとしてシランガス、反応ガスとして酸素を使用してシリコン酸化膜を成膜する場合を説明したが、材料ガスと反応ガスを変えることにより、窒化膜、フッ化膜、炭化膜等に適用可能であることはいうまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
本発明のＣＶＤ装置によれば、成膜処理空間に可動の遮蔽板を設けることによって、真空容器の隔壁板によって隔離されているプラズマ生成空間と成膜処理空間との間のコンダクタンスを適宜、使用目的に応じて変更することができる。
【００８４】
つまり、基板へのダメージを回避するプラズマフリーでの通常の成膜状態から、遮蔽板を隔壁板から離し、コンダクタンスを拡大させることによって、成膜処理空間側にプラズマを導入しやすくし、クリーニングの効率を向上させたり、また、プラズマそのものを利用したプラズマ照射工程（適度な酸化の促進）、膜の改質等多様なプロセスに応用できるため、クリーニングを含めプロセスマージンを広げることができる。
【００８５】
そこで、本発明のＣＶＤ装置における後処理工程を行う方法によれば、より活性な雰囲気を必要とする工程を行うときは、イオン及び活性種を多量に成膜処理空間に導入することができるため、クリーニング速度の向上、シリコン酸化膜成膜直後の十分な酸化促進等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図２】 本発明の第２の実施形態の構成を示す縦断面図。
【図３】 隔壁板と遮蔽板の断面方向から見た内部構造の一部拡大概略図であって、（ａ）は隔壁板と遮蔽板とが離れている状態を表す図、（ｂ）は隔壁板と遮蔽板とが密着している状態を表す図。
【符号の説明】
１０ ガラス基板
１１ 下容器
１２ 上容器
１３ 排気ポート
１４ 排気機構
１５ 隔壁板
１６ 遮蔽板
１７ プラズマ生成空間
１８ 成膜処理空間
１９ 基板保持機構
２０ 支持体
２１ スプリング
２２ ヒータ
２３ 酸素プラズマ
２４ 高周波電極
２５ 電極孔
２６ａ、２６ｂ 絶縁部材
２６ｃ 導電材固定部
２７ａ 酸素ガス導入パイプ
２７ｂ クリーニングガス導入パイプ
２８ 内部空間
２９ 凸部
３０ 凹部
３１ 隔壁板貫通孔
３２ 遮蔽板貫通孔
３３ 拡散孔
３４ 空孔
３５ 均一板
３６ 材料ガス導入パイプ
３７ 電力導入棒
３８ ガス配管
３９ 絶縁物
４１ 接地電位
４２、４３ 矢印
Claims (3)
- 真空容器内でプラズマを生成して励起活性種を発生させ、この活性種と材料ガスとで基板に成膜を行うＣＶＤ装置であって
前記真空容器内部が導電性隔壁板によって二室に隔離されており、当該隔離された二室のうち、一方の室の内部は高周波電極が配置されたプラズマ生成空間として、他方の室の内部は前記基板を搭載する基板保持機構が配置された成膜処理空間としてそれぞれ形成され、
前記隔壁板は、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とを通じさせる複数の隔壁板貫通孔を有していると共に、前記プラズマ生成空間から隔離されかつ前記成膜処理空間と複数の拡散孔を介して通じている内部空間を有し、
当該内部空間に外部から前記材料ガスが供給され、これが前記複数の拡散孔を通して前記成膜処理空間に導入されると共に、前記高周波電極に高周波電力を与えて前記プラズマ生成空間でプラズマ放電を発生させることにより前記プラズマ生成空間で生成された前記活性種が、前記隔壁板の複数の隔壁板貫通孔を通して前記成膜処理空間に導入され、
前記成膜処理空間において導入された前記活性種と材料ガスとで基板に成膜が行われるＣＶＤ装置において、
前記隔壁板に対して離接自在な遮蔽板が成膜処理空間側に配置されていることを特徴とするＣＶＤ装置。 - 遮蔽板は、前記隔壁板の複数の隔壁板貫通孔に対向する位置に、当該隔壁板貫通孔の遮蔽板に対向する側の凹部に嵌装される凸部を備えていると共に、前記隔壁板の複数の拡散孔に対向する位置に空孔を備えており、前記凸部には遮蔽板貫通孔が設けられていて、遮蔽板が隔壁板に密着し、前記凸部が前記凹部に嵌装された際に、前記隔壁板貫通孔と前記遮蔽板貫通孔とによって、前記プラズマ生成空間と前記成膜処理空間とが連通されることを特徴とする請求項１記載のＣＶＤ装置。
- 請求項１又は２記載のＣＶＤ装置を用いて成膜後の後処理工程を行う方法であって、導電性隔壁板を接地電位としつつ、プラズマ生成空間に後処理工程用のガスを導入し、高周波電極に高周波電力を与えてプラズマ放電を発生させることによりプラズマ生成空間で活性種を生成すると共に、前記遮蔽板を前記隔壁板から離し、前記遮蔽板が前記隔壁板から離れている状態で、前記生成された活性種を前記複数の隔壁板貫通孔を介してプラズマ生成空間から成膜処理空間に導入し、成膜処理空間において成膜後の後処理を行うことを特徴としたＣＶＤ装置における成膜後の後処理工程を行う方法。
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