JP4278463B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラズマＣＶＤなどの表面処理を行なうプラズマ処理装置に関する。

例えば、特許文献１に記載のプラズマ処理装置は、一対の電極と、これら電極を収容保持するホルダを備えている。ホルダは、絶縁材料のセラミックにて構成され、これにより電極が絶縁されている。ホルダの上側にはガス導入部材が設けられ、このガス導入部材にプロセスガス供給源が接続されている。この供給源からのプロセスガスが、ガス導入部材とホルダ上板のガス通路を通って電極間に導入され、電界印加によりプラズマ化される。このプラズマ化されたガスが、ホルダ下板の吹出し口から吹出され、被処理物に当てられる。これにより、被処理物の表面処理がなされるようになっている。

特開平９−９２４９３号公報

セラミックホルダは、耐熱性に富み、プロセスガスを十分に温調できる。その一方、高電圧印加により、セラミックホルダの内面を伝って電極間にリーク放電（プラズマ漏れ）が発生するおそれがある。そうすると、プロセスガスをプラズマ化するための安定的なグロー放電を得ることができない。特に略常圧の環境で処理を行なう常圧プラズマ処理装置では、その可能性が大きい。

上記問題点を解決するために、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理のための複数の電極からなり、これら電極が並び方向に間隔を置いて並べられた電極群と、この電極群を構成する前記複数の電極の前記並び方向と直交する直交方向の一側の面どうし間に跨るセラミック製のプレートを有して電極群を絶縁しつつ収容保持するホルダと、を備えたプラズマ処理装置において、前記電極群とプレートの間には、薄板状の絶縁樹脂製のパッキン（ガスケット）が、前記複数の電極と前記プレートとが対向する部分の全体にわたって介在するように設けられていることを特徴とする。

この特徴構成によれば、セラミック製プレートを有するホルダにて電極を確実に絶縁できるとともに耐熱性を確保して処理の均一化を図ることができるだけでなく、絶縁樹脂製パッキンにて電極群とプレートの間でのリーク放電を防止でき、良好なプラズマ放電処理を行なうことができる。このリーク放電防止用のパッキンは、少なくとも、ホルダにおける複数の電極に跨るプレートと複数電極の群との間に配置されているのが望ましい。

前記電極群の隣り合う電極間にプロセスガスを前記直交方向に通すガス通路が形成され、この電極群の前記直交方向すなわち前記プロセスガスを通す方向の上流側部と下流側部に前記プレートがそれぞれ電極間に跨るように配置され、これら上流側及び下流側のプレートにもガス通路が形成され、上流側プレートのガス通路は、プロセスガスを前記電極群のガス通路へ導入する導入路となり、下流側プレートのガス通路は、プロセスガスを前記電極群のガス通路から導出して吹き出す吹出し口となっており、前記パッキンとして、上流側プレートと電極群の間には第１パッキン（第１ガスケット）が、電極群と下流側プレートの間には第２パッキン（第２ガスケット）が、それぞれ介在され、前記第１パッキンには、前記導入路と前記電極群のガス通路を連ねる第１連通路が形成され、前記第２パッキンには、前記電極群のガス通路と前記吹出し口を連ねる第２連通路が形成されていることが望ましい。
これによって、プロセスガスの流通を確実に確保できるとともに、電極の上流側および下流側の両面でリーク放電を防止できる。

前記上流側プレートの電極群とは逆側（上流側）には金属製のガス導入部材が設けられ、このガス導入部材には、プロセスガスの供給源に連なるガス導入通路が形成されており、
このガス導入部材と前記上流側プレートとの間には、薄板状の絶縁樹脂製の第３パッキン（第３ガスケット）が、前記ガス導入部材と前記上流側プレートとが対向する部分の全体にわたって介在するように設けられ、この第３パッキンに、前記ガス導入通路と前記導入路を連ねる第３連通路が形成されていることが望ましい。
これによって、ガス導入部材とホルダの上流側プレートとの間のガス漏れを確実に防止でき、処理効率を向上できるとともに、電流が上流側プレートを介して金属製ガス導入部材へリークするのを確実に防止できる。

成膜のための装置においては、プロセスガスの供給源が、膜の原料を含むソースガスの供給源と、電界印加によって前記原料を膜化可能に励起される被プラズマガスの供給源とからなり、前記電極群が、電界印加手段に接続された複数の電界印加電極と、接地された複数の接地電極を有し、前記電極群のうち２つの電界印加電極または２つの接地電極が、互いに隣り合い、かつ互いの間のガス通路が前記ソースガス供給源に連なり、前記電極群のうち１つの電界印加電極及び１つの接地電極が、互いに隣り合い、かつ互いの間のガス通路が前記被プラズマガス供給源に連なり、前記電極群において前記ソースガス供給源に連なるガス通路と前記被プラズマガス供給源に連なるガス通路のうち前記被プラズマガスに連なるガス通路にのみ電界が印加されることが望ましい。
これによって、被プラズマガスのみを電界印加により励起・プラズマ化させた後、電極群より下流側においてソースガスと接触させて成膜を行なうことができ、電極に膜が付くのを防止することができ、メンテナンスの手間を省くことができる。

前記成膜装置においては、前記電極群が、電界印加手段に接続された電界印加電極と、接地された接地電極とをそれぞれ複数有し、電界印加電極どうしまたは接地電極どうしの間が、前記ソースガスの通路となり、電界印加電極と接地電極の間が前記被プラズマガスの通路となっていることが望ましい。
これによって、被プラズマガスのみを確実に電界印加して励起・プラズマ化でき、ソースガスに電界が印加されないようにすることができる。

前記絶縁樹脂は、ポリテトラフルオロエチレンであるのが望ましい。これによって、リーク放電をより確実に防止できる。

前記パッキン（第1パッキン、第２パッキン、第３パッキンを含む）が、非孔質（空孔率が実質的に零、緻密構造、充実構造）の絶縁樹脂からなり内部通気を阻止する通気阻止部を有していることが望ましい。これによって、リーク放電をより確実に防止できる。
前記非孔質絶縁樹脂は、非孔質のポリテトラフルオロエチレンであることが望ましい。これによって、リーク放電を一層確実に防止できる。
前記パッキン（第1パッキン、第２パッキン、第３パッキンを含む）が、多孔質（繊維質）のポリテトラフルオロエチレンからなる中身を非孔質のポリテトラフルオロエチレンからなる表皮で一体に包んでなり、前記表皮が、前記通気阻止部となっていることがより望ましい。これによって、リーク放電をより一層確実に防止できるとともに、セラミック製プレートがシール圧で損傷するのを防止することができる。

本発明は、略常圧（大気圧近傍の圧力）の環境で行なうプラズマ処理装置において特に効果的である。本発明における略常圧とは、１．３３３×１０⁴〜１０．６６４×１０⁴Ｐａの範囲を言う。特に９．３３１×１０⁴〜１０．３９７×１０⁴Ｐａの範囲は、圧力調整が容易で装置構成が簡便になり、好ましい。

本発明によれば、セラミック製プレートを有するホルダにて電極を確実に絶縁できるとともに耐熱性を確保して処理の均一化を図ることができるだけでなく、電極群とプレートの間でのリーク放電を防止でき、良好なプラズマ放電処理を行なうことができる。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１（プラズマ処理装置）を示したものである。常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１は、架台（図示せず）に支持されたノズルヘッド１と、このノズルヘッド１に接続されたガス供給源２Ａ，２Ｂ，２Ｃと、パルス電源３とを備えている。ノズルヘッド１の下方には、シリコンウェハーなどの薄板状ワーク（被処理物）Ｗが配置される。ワークＷは、搬送手段６によって図１の矢印にて示す前後方向に搬送される。勿論、ワークＷが固定され、ノズルヘッド１が移動されるようになっていてもよい。プラズマＣＶＤ装置Ｍ１は、このワークＷの上面にアモルファスシリコンなどを常圧下で気相成長させ成膜するようになっている。

なお、図１において、ワークＷの厚さは、誇張されている。ノズルヘッド１とワークＷとの間の距離（ワーキングディスタンス）は、５〜３０ｍｍが好ましく、５〜２０ｍｍがより好ましい。５ｍｍ未満では、気相反応が十分でなく、所期の膜特性を得るのが困難であり、３０ｍｍを越えると、気相反応が過剰になり、パーティクルが発生する可能性がある。

ワークＷは、図示しないワークヒータ（被処理物温度調節手段）によって加熱（温度調節）されたうえで成膜工程に付される。加熱温度は、２００〜５００℃程度が好ましい。この温度範囲でないと、成膜がなされず、成膜されたとしても良好な膜質を得ることができない。なお、加熱方式は問わない。

常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１のソースガス供給源２Ａは、シリコンソースとドーパンソースとキャリアガスを別々に貯えるとともに所定の流量比で混合してソースガスを生成し、ガス供給管２ｄへ送出するようになっている。元の状態が液体のソースは、気化器を用いて気化させる。独立に気化させた後混合してもよく、液体のまま混合したのち気化させてもよい。

シリコンソースとしては、例えばＴＭＯＳ、ＴＥＯＳ、ＭＴＭＯＳなどのアルコキシ化合物、ＨＭＤＳＯ、ＴＭＣＴＳなどのシロキサン化合物などが用いられる。
ドーパンソースとしては、例えばＴＥＯＰ、ＴＭＯＰなどのリン酸エステル、ＴＭＰ、ＴＥＰなどの亜リン酸エステル、ＴＥＢ、ＴＭＢなどのアルキルボレート、ＴＭＧｅ、ＴＥＧｅなどのアルコキシゲルマニウムなどが用いられる。
キャリアガスとしては、例えばＯ_２、Ｎ_２、Ｎ_２Ｏが用いられる。

被プラズマガス供給源２Ｂには、電界印加によりプラズマ化される被プラズマガスが貯えられている。
被プラズマガスとしては、例えばＯ_２、Ｎ_２Ｏ、ＮＯ_２、ＮＯ、Ｈ_２Ｏ、Ｏ_３の何れか１つ、またはこれらの中から複数選んで混合したものが用いられる。

カーテンガス供給源２Ｃには、カーテンガスとして例えばＮ_２が貯えられている。
なお、カーテンガスとソースのキャリアガスが同一物質の場合には、それらのガスタンクを共有させてもよい。

図２に示すように、パルス電源３（電界印加手段）は、後記電極３１にパルス電圧を出力するようになっている。このパルスの立上がり時間及び／又は立下り時間は、１０μｓ以下、パルス継続時間は、２００μｓ以下、電界強度は１〜１０００ｋＶ／ｃｍ、周波数は０．５ｋＨｚ以上であることが望ましい。

常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１のノズルヘッド１について説明する。
図１に示すように、ノズルヘッド１は、ガス導入ユニット１０と、放電処理ユニット２０と、外筐４０とを有し、図１の紙面と直交する左右方向に長く延びている（図２参照）。

ノズルヘッド１の外筐４０は、ステンレスなどの金属で出来、ガス導入ユニット１０および放電処理ユニット２０を前後左右から囲んでいる。外筐４０の内部は、二重の空洞になっており、内側の空洞は、排気ダクト４１を構成し、外側の空洞は、カーテンガスの吹出しダクト４２を構成している。これらダクト４１，４２は、共に下方へ開口されている。排気ダクト４１の上端部は、吸引管４ａを介して排気ポンプ４に接続されている。カーテンガス吹出しダクト４２の上端部に、前記カーテンガス供給源２Ｃからのカーテンガス供給管２ｆが接続されている。

ガス導入ユニット１０には、３列のガス導入通路１０ｆ，１０ｍ，１０ｒが前後（図１において右左）に並んで形成されている。中央のガス導入通路１０ｍの上端部に、ソースガス供給源２Ａからのソースガス供給管２ｄが接続されている。前後両側のガス導入通路１０ｆ，１０ｒに、被プラズマガス供給源２Ｂからの被プラズマガス供給管２ｅが分岐して接続されている。なお、詳細な図示は省略するが、ガス導入ユニット１０は、アルミニ
ウムやステンレス等からなる複数の金属平板（ガス導入部材）を上下に積層することによって構成されている。各金属平板には、左右に分散配置された多数の小孔や左右に延びるスリット状チャンバー等が前後に３列ずつ並んで形成されている。上下に重ねられた金属平板どうしの小孔やチャンバー等が各列ごとに互いに連なることにより、ガス導入通路１０ｆ，１０ｍ，１０ｒが構成されている。各供給管２ｄ，２ｅからのガスは、上記小孔やチャンバー等からなるガス導入通路１０ｆ，１０ｍ，１０ｒによってそれぞれ左右方向に均一化されるようになっている。上記金属平板どうしの積層面間には、後記ガスケット５１〜５３と同構成のガスケットが挟まれている。

ガス導入ユニット１０には、図示しないヒータ（ガス導入ユニット温度調節手段）が付設されている。これにより、ガス導入ユニット１０は、例えば５０〜２００℃程度の範囲で加温（温度調節）されるようになっている。５０℃未満では、気化させたシリコンソースやドーパンソースが再液化するおそれがあり、２００℃を超えると熱反応を起こすおそれがある。

ガス導入ユニット１０の下側に、前記放電処理ユニット２０が配置されている。
図１および図２に示すように、放電処理ユニット２０は、４つ（複数）の電極３１，３２からなる電極群と、これら電極３１，３２を絶縁しつつ収容保持するホルダ２１と、このホルダ２１の前後左右を囲む金属フレーム２６を有している。

フレーム２６の上端部は、ボルト（図示せず）などによってガス導入ユニット１０に固定されている。図１に示すように、フレーム２６の下端面の外周部は、前記外筐４０の内フランジ４３に引っ掛けられるようにして載せられている。これによって、放電処理ユニット２０およびガス導入ユニット１０が、外筐４０に支持されている。

放電処理ユニット２０の各電極３１，３２は、幅方向を上下に向けた左右に細長い板状をなしている。電極３１，３２の材質には、例えばステンレスが用いられているが、これに限定されるものではなく、アルミニウムなどの他の導電金属を用いてもよい。

４つの電極３１，３２は、前後（並び方向）に間隔を置いて並べられている。隣り合う電極３１，３２間の左右細長スリット状の隙間は、それぞれガス通路３０ｆ，３０ｍ，３０ｒになっている。これらガス通路３０ｆ，３０ｍ，３０ｒの前後幅（電極３１，３２間の距離）は、０．１〜５０ｍｍが好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。

図２に示すように、中央の２つの電極３１の一端部（例えば左端部）には、電源３からの給電線３ａが接続されている。これによって、中央の２つの電極３１は、電界印加電極となっている。したがって、中央のガス通路３０ｍには、電界が印加されないようになっている。

前後両側の２つの電極３２の他端部（例えば右端部）には、接地線３ｂが接続されている。この接地線３ｂが接地されることにより、両側の電極３２は、接地電極となっている。これによって、両側のガス通路３０ｆ、３０ｒは、電源３からの電圧供給で電界が印加され、プラズマ化空間となるようになっている。

詳細な図示は省略するが、各電極３１，３２のプラズマ化空間３０ｆ，３０ｒ形成面並びに上面及び下面には、固体誘電体層が例えば溶射にて被膜されている。この固体誘電体の誘電率は、２以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。固体誘電体の材質としては、ポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂、Ａｌ_２Ｏ_３などの金属酸化物、ＢａＴｉＯ_３などの複酸化物が用いられる。固体誘電体層は、単層でもよく、複数の層の積層構造でもよい。例えば、電極３１，３２を構成する金属面の側にＢａＴｉＯ_３の層を被膜し、その外側にＡｌ_２Ｏ_３の層を被膜すると、誘電率を確実に１０以上にすることができ、好ましい。

図示は省略するが、各電極３１，３２には、温調用の冷媒路が形成されており、これに冷媒を通すことにより例えば５０〜２００℃程度の範囲で電極３１，３２の加熱（温度調節）ができるようになっている。５０℃未満では、気化させたシリコンソースやドーパンソースが再液化するおそれがある。上限の２００℃は、電極３１，３２を構成するステンレスと固体誘電体層との熱膨張差を考慮したものである。

図１及び図２に示すように、ホルダ２１は、４つの電極３１，３２の上側（上流側）の面間に跨るプレート２２と、下側（下流側）の面間に跨るプレート２３と、前後に配置されたサイドプレート２４と、左右に配置されたエンドキャップ２５とを有している。

図２に示すように、絶縁樹脂からなる左右のエンドキャップ２５には、３つの板状スペーサ２７が設けられている。このスペーサ２７が、隣り合う電極３１，３２間の隙間に挿入されることにより、それら電極３１，３２間の間隔が維持されている。

ホルダ２１の上下前後の各プレート２２，２３，２４は、セラミック（絶縁材料）にて構成されている。これによって、電極３１，３２が絶縁されている。なお、セラミックの材質に特に限定はないが、誘電率は、２０以下が好ましく、１０以下がより好ましい。誘電率が２０を超えると、周辺の金属部材に局部的に電流がリークするおそれがある。

図１に示すように、左右細長状の上側プレート２２は、ガス導入ユニット１０と電極３１，３２とによって上下から挟持されている。プレート２２には、３つのガス通路２２ｆ，２２ｍ，２２ｒが形成されている。ガス通路２２ｆ，２２ｍ，２２ｒは、図１の紙面と直交する左右方向に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。

前側のガス通路２２ｆは、ガス導入ユニット１０の前側のガス導入通路１０ｆに連なるとともに下に向かって後方へ傾き、前側の電極３１，３２間のガス通路３０ｆに連なっている。これにより、ガス通路２２ｆは、被プラズマガスの電極間通路３０ｆへの導入路となっている。

中央のガス通路２２ｍは、ガス導入ユニット１０の中央のガス導入通路１０ｍに連なるとともに真下へ延び、中央の電極３１間のガス通路３０ｍに連なっている。これにより、ガス通路２２ｍは、ソースガスの電極間通路３０ｍへの導入路となっている。

後側のガス通路２２ｒは、ガス導入ユニット１０の後側のガス導入通路１０ｒに連なるとともに下に向かって前方へ傾き、後側の電極３１，３２間のガス通路３０ｒに連なっている。これにより、ガス通路２２ｒは、被プラズマガスの電極間通路３０ｒへの導入路と
なっている。

図１および図３に示すように、ホルダ２１の左右細長状の下端プレート２３には、上下厚さ方向（前記並び方向と直交する直交方向）に貫通する３つのガス通路２３ｆ，２３ｍ，２３ｒが形成されている。ガス通路２３ｆ，２３ｍ，２３ｒは、スリット状をなして左右に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。

前側のガス通路２３ｆは、前側の電極３１，３２間のガス通路３０ｆに連なり、被プラズマガスの吹出し孔となっている。
中央のガス通路２３ｍは、中央の電極３１間のガス通路３０ｍに連なり、ソースガスの吹出し孔となっている。
後側のガス通路２３ｒは、後側の電極３１，３２間のガス通路３０ｒに連なり、被プラズマガスの吹出し孔となっている。

本発明の最も特徴的な部分を説明する。
図１に示すように、ホルダ２１の上側プレート２２の下面と電極３１，３２の上面との間には、第１ガスケット５１（第１パッキン）が介在されている。ガスケット５１は、例えばポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁樹脂にて構成されている。図１および図４に示すように、ガスケット５１は、左右細長の薄板状をなし、プレート２２と電極３１，３２とが対向する部分の全体に渡って介在するように設けられている。ガスケット５１の厚さは、１ｍｍより大きく２ｍｍ程度が好ましい。１ｍｍ以下では、後記リーク放電防止の作用が期待できない。

第１ガスケット５１には、３つの第１連通路５１ｆ，５１ｍ，５１ｒが形成されている。第１連通路５１ｆ，５１ｍ，５１ｒは、スリット状をなして左右に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。

前側の連通路５１ｆは、上側プレート２２の前側の通路２２ｆと前側の電極間通路３０ｆとを連ねている。
中央の連通路５１ｍは、上側プレート２２の中央の通路２２ｍと中央の電極間通路３０ｍとを連ねている。
後側の連通路５１ｒは、上側プレート２２の後側の通路２２ｒと後側の電極間通路３０ｒとを連ねている。

図１および図３に示すように、電極３１，３２の下面とホルダ２１の下端プレート２３の上面との間には、第２ガスケット５２（第２パッキン）が介在されている。ガスケット５２は、前記第１ガスケット５１と同様にポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁樹脂にて構成され、左右細長の薄板状をなして電極３１，３２とプレート２３とが対向する部分の全体に渡って介在するように設けられている。ガスケット５２の厚さは、１ｍｍより大きく２ｍｍ程度が好ましい。

第２ガスケット５２には、３つの第２連通路５２ｆ，５２ｍ，５２ｒが形成されている。第２連通路５２ｆ，５２ｍ，５２ｒは、スリット状をなして左右に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。

前側の連通路５２ｆは、前側の電極間通路３０ｆと下端プレート２３の前側の通路２３ｆとを連ねている。
中央の連通路５２ｍは、中央の電極通路３０ｍと下端プレート２３の中央の通路２３ｍとを連ねている。
後側の連通路５２ｒは、後側の電極間通路３０ｒと下端プレート２３の後側の通路２３ｒとを連ねている

さらに、図１に示すように、ガス導入ユニット１０の最下段の金属平板（ガス導入部材）の下面とホルダ２１の上側プレート２２の上面との間には、第３ガスケット５３（第３パッキン）が介在されている。このガスケット５３も、前記ガスケット５１，５２と同様にポリテトラフルオロエチレンなどの絶縁樹脂にて構成され、薄板状をなしてガス導入ユニット１０と電極３１，３２の間の全体に行き渡っている。ガスケット５３の厚さは、１ｍｍより大きく２ｍｍ程度が好ましい。

第３ガスケット５３には、３つの第３連通路５３ｆ，５３ｍ，５３ｒが形成されている。第３連通路５３ｆ，５３ｍ，５３ｒは、スリット状をなして左右に延びるとともに、互いに前後に離れて配置されている。

前側の連通路５３ｆは、ガス導入ユニット１０の前側の通路１０ｆとプレート２２の前側の通路２２ｆとを連ねている。
中央の連通路５３ｍは、ガス導入ユニット１０の中央の通路１０ｍとプレート２２の中央の通路２２ｍとを連ねている。
後側の連通路５３ｒは、ガス導入ユニット１０の後側の通路１０ｒとプレート２２の後側の通路２２ｒとを連ねている

上記構成の常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１の動作を説明する。
供給源２Ｂからの被プラズマガスが、管２ｅを経て導入ユニット１０のガス導入通路１０ｆ，１０ｒにて左右に均一化された後、ガスケット５３の第３連通路５３ｆ，５３ｒ、プレート２２のガス通路２２ｆ，２２ｒ、ガスケット５１の第１連通路５１ｆ，５１ｒを順次通り、前後の電極間通路３０ｆ，３０ｒに導入される。

また、パルス電源３からのパルス電圧が、電極３１，３２間に印加される。これによって、前後の異極電極３１，３２どうし間の通路３０ｆ，３０ｒにパルス電界が発生してグロー放電が起き、被プラズマガスがプラズマ化（励起、活性化）される。プラズマ化した被プラズマガスは、ガスケット５２の第２連通路５２ｆ，５２ｒ、プレート２３のガス通路２３ｆ，２３ｒを順次通り、各ガス通路２３ｆ，２３ｒから下方へ吹出される。被プラズマガスは、膜の原料を含んでいないので、電極間通路３０ｆ，３０ｒでプラズマ化しても電極３１，３２の通路３０ｆ，３０ｒ形成面に付着することはない。

被プラズマガスの流通と同時併行して、供給源２Ａからのソースガスが、管２ｄを経て導入ユニット１０のガス導入通路１０ｍにて左右に均一化された後、ガスケット５３の第３連通路５３ｍ、プレート２２のガス通路２２ｍ、ガスケット５１の第１連通路５１ｍを順次通り、中央の同極電極間通路３０ｍに導入される。この電極間通路３０ｍでは電界が印加されないため、ソースガスは、プラズマ化されることなくそのまま通過する。したがって、電極３１の通路３０ｍ形成面に膜が付着することはない。そして、ソースガスは、ガスケット５２の第２連通路５２ｍ、プレート２３のガス通路２３ｍを順次通り、ガス通路２３ｍから下方へ吹出される。

図１の矢印線に示すように、中央の通路２３ｍから吹出された後のソースガスは、ノズルヘッド１とワークＷとの間を前後２手に分かれて流れる。そして、前後の通路２３ｆ，２３ｒからのプラズマ化された被プラズマガスと接触する。これにより、ソースガスの反応が起き、ワークＷに膜を形成することができる。

ここで、ガス導入ユニット１０と電極３１，３２を加熱して、プロセスガス（ソースガスおよび被プラズマガス）を好適温度（５０〜２００℃）に維持することにより、良好な膜質を得ることができ、成膜速度も向上できる。また、ガス導入ユニット１０の通路１０ｆ，１０ｍ，１０ｒによってガスを左右に均一化できるだけでなく、ホルダ２１として耐熱セラミックを用い熱変形を防止することによりガス流の均一性を確実に維持でき、ひいてはワークＷの膜厚を確実に均一にすることができる。この結果、成膜の歩留まりを向上させることができる。

成膜処理時には、供給源２Ｃからのカーテンガスが、管２ｆを経て外筐４０のダクト４２から吹出される。これにより、ノズルヘッド１の周縁とワークＷとの間にガスカーテンを形成でき、プロセスガスの漏れを防止できる。
その後、ガスは、排気ダクト４１に吸込まれ、排気ポンプ４にて排気される。

常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１においては、上記電界印加時に電極群から放電がリークするのを確実に防止できる。
すなわち、電極３１，３２と上側プレート２２の間においては、絶縁樹脂製の第1ガスケット５１によってプロセスガスのリークを防止でき、リーク放電を防止できる。
同様に、電極３１，３２と下側プレート２３間においては、絶縁樹脂製の第２ガスケット５２によってプロセスガスのリークを防止でき、リーク放電を防止できる。
また、上側プレート２２とガス導入ユニット１０の間においては、絶縁樹脂製の第３ガスケット５３によってプロセスガスのリークを防止でき、リーク放電を防止できる。
ガスケット５１〜５３を、絶縁樹脂の中でも特にポリテトラフルオロエチレンにて構成することによって、リーク放電を一層確実に防止することができる。
これによって、電極群内において常圧下で安定したグロー放電を得ることができ、ひいては、良好な膜質を安定して得ることができ、歩留まりを一層向上させることができる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。
この実施形態では、常圧プラズマＣＶＤ装置Ｍ１の第１〜第３ガスケットとして、図５に示す構造のものを用いている。
図５（ａ）に示すように、上側プレート２２と電極群との間に挟まれた第１ガスケット５１Ｘ（第１パッキン）は、中身５１ａと、この中身５１ａの表面（上下両面、周端面、及び通路５１ｆ，５１ｍ，５１ｒ側の内周面）の全体を覆う表皮５１ｂ（通気阻止部）とで構成されている。中身５１ａは、多孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成されている。一方、表皮５１ｂは、非孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成されている。表皮５１ｂは、中身５１ａの表面に一体に積層されている。

図５（ｂ）に示すように、電極群と下側プレート２３との間に挟まれた第２ガスケット５２Ｘ（第２パッキン）は、中身５２ａと、この中身５２ａの表面（上下両面、周端面、及び通路５２ｆ，５２ｍ，５２ｒ側の内周面）の全体を覆う表皮５２ｂ（通気阻止部）とで構成されている。中身５２ａは、多孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成され、表皮５２ｂは、非孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成されている。表皮５２ｂは、中身５２ａの表面に一体に積層されている。

図５（ｃ）に示すように、ガス導入ユニット１０と上側プレート２２との間に挟まれた第３ガスケット５３Ｘ（第３パッキン）は、中身５３ａと、この中身５３ａの表面（上下両面、周端面、及び通路５３ｆ，５３ｍ，５３ｒ側の内周面）の全体を覆う表皮５３ｂ（通気阻止部）とで構成されている。中身５３ａは、多孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成され、表皮５３ｂは、非孔質のポリテトラフルオロエチレンにて構成されている。表皮５３ｂは、中身５３ａの表面に一体に積層されている。
なお、図５（ａ）〜（ｃ）において、ガスケット５１Ｘ，５３Ｘ，５３Ｘの厚さは誇張されている。

この実施形態によれば、非孔質の表皮５１ｂ，５２ｂ，５３ｂによってガスケット５１Ｘ，５３Ｘ，５３Ｘの内部への微小なリークをも防止することができる。しかも、中身５１ａ，５２ａ，５３ａが多孔質であるため、シール圧を強くしなくても被シール部材１０，２２，３１，３２，２３になじませることができ、確実にシールすることができる。これによって、リーク放電を一層確実に防止できるとともに、セラミック製のプレート２２，２３がシール圧で損傷するのを防止できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
例えば、各パッキンの全体を、完全充実構造のポリテトラフルオロエチレンにて構成してもよい。（パッキン全体が、非孔質の通気阻止部であってもよい。）
最低限、第１、第２パッキンが有れば、リーク放電を大部分防止できる。装置構成によっては、ガス導入部材と上流側プレートとの間に介在されるパッキンについては、本発明に係る第３パッキンに代えて、ガス漏れを防止可能なだけのパッキンとすることにしてもよい。
下端のプレート２３においてソースガス用の通路２３ｍと被プラズマガス用の通路２３ｆ，２３ｒを合流させ、ソースガスと被プラズマガスが混ざり合いながら単一の吹出し口から吹出されるようにしてもよい。
本発明は、グロー放電に限らず、コロナ放電や沿面放電によるプラズマ処理にも適用でき、略常圧下に限らず、減圧下でのプラズマ処理にも適用でき、ＣＶＤに限らず、洗浄、表面改質、エッチング、アッシングなどの種々のプラズマ処理にあまねく適用できる。

本発明の実施例を説明する。なお、本発明が、以下の実施例に拘束されないことは言うまでもない。
まず、実施例１について説明する。
図１の装置を用いてプラズマＣＶＤを行なった。ソースガスのシリコンソースは、ＴＭＯＳ ０．２５ｇ／ｍｉｎを用い、ドーパンソースは、ＴＭＯＰ ０．１ｇ／ｍｉｎを用い、キャリアガスは、Ｎ_２ １０ｓｌｍを用いた。被プラズマガスは、Ｏ_２ ２０ｓｌｍを用いた。ワークＷとして８インチのシリコンウェハーを用い、その設定温度は、３５０℃とした。ガス導入ユニット１０の設定温度は、１５０℃とし、電極３１，３２の設定温度は、１３０℃とした。パルス電源３による印加パルスの立上り時間は、６μｓとし、電界強度は、２５ｋＶ／ｃｍとし、周波数は、５ｋＨｚとし、パルス継続時間は、８μｓとした。ポリテトラフルオロエチレン製ガスケット５１〜５３の厚さは、共に２ｍｍとした。ホルダ２１のプレート２２〜２４を構成するセラミックには、Ａｌ_２Ｏ_３を用いた。

その結果、リーク放電の発生は見られず、安定的なグロー放電を得ることができるのが確認された。８インチ・シリコンウェハー上の成膜速度は、２５００Å／ｍｉｎであった。光学式膜厚計を用いてウェハー上の２２５ポイントにて膜厚を測定し、次式により膜厚均一性を求めたところ、±３％であった。
膜厚均一性＝（最大膜厚−最小膜厚）／（平均膜厚）×１００（％）

次に、実施例２について説明する。
ガス導入ユニット１０とプレート２２との間の第３ガスケット５３を省き、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、実施例１と同様、リーク放電の発生は確認されなかった。成膜速度は、実施例１より低下し、２０００Å／ｍｉｎであった。これは、ガス導入ユニット１０とプレート２２との間でのガス漏れのためと考えられる。

以下、比較例を説明する。
〔比較例１〕
ホルダ２１の上側プレート２２と電極３１，３２間の第１ガスケット５１を省き、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、プレート２２を介して電極３１，３２間でリーク放電が発生した。そのため、グロー放電が安定せず、十分な成膜ができなかった。

〔比較例２〕
電極３１，３２とホルダ２１の下端プレート２３との間の第２ガスケット５２を省き、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、プレート２３を介して電極３１，３２間でリーク放電が発生した。そのため、グロー放電が安定せず、十分な成膜ができなかった。

〔比較例３〕
ホルダ２１の上側プレートをセラミック製プレート２２に代えてアルミニウム製にし、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、リーク放電が発生し、グロー放電が安定せず、十分な成膜ができなかった。

〔比較例４〕
ホルダ２１の前後のプレートをセラミック製プレート２４に代えてポリテトラフルオロエチレン製にし、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、リーク放電の発生は無かったが、成膜速度は、２４００Å／ｍｉｎ、膜厚均一性は、±１０％であり、共に実施例１より低下した。これは、ポリテトラフルオロエチレン製プレートが耐熱性の面でセラミックより劣り、変形を来たしたためと思われる。

〔比較例５〕
ホルダ２１の下端プレートをセラミック製プレート２３に代えてアルミニウム製にし、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、リーク放電が発生し、グロー放電が安定せず、十分な成膜ができなかった。

〔比較例６〕
ホルダ２１の下端プレートをセラミック製プレート２３に代えてポリテトラフルオロエチレン製にし、他は実施例１と同一にしてプラズマＣＶＤを行なった。
その結果、リーク放電の発生は無かったが、成膜速度は、２４００Å／ｍｉｎ、膜厚均一性は、±１０％であり、共に実施例１より低下した。比較例４と同様の理由によるものと考えられる。

本発明の一実施形態に係る常圧プラズマＣＶＤ装置の解説断面図である。 図１のII−II線に沿う前記常圧プラズマＣＶＤ装置の放電処理ユニットの平面断面図である。 前記放電処理ユニットの底面図である。 前記常圧プラズマＣＶＤ装置の第１ガスケットの平面図である。 ガスケットの変形例を示したものであり、（ａ）は、第１ガスケットの断面図であり、（ｂ）は、第２ガスケットの断面図であり、（ｃ）は、第３ガスケットの断面図である。

符号の説明

Ｍ１ 常圧プラズマＣＶＤ装置（プラズマ処理装置）
１０ ガス導入ユニット
１０ｆ，１０ｒ ガス導入ユニットの被プラズマガス用のガス導入通路
１０ｍ ガス導入部材のソースガス用のガス導入通路
２０ 放電処理ユニット
２１ ホルダ
２２ 上側プレート（上流側プレート）
２２ｆ，２２ｒ 上側プレートの被プラズマガス用のガス通路（導入路）
２２ｍ 上側プレートのソースガス用のガス通路（導入路）
２３ 下端プレート（下流側プレート）
２３ｆ，２３ｒ 下端プレートの被プラズマガス用のガス通路（吹出し口）
２３ｍ 下端プレートのソースガス用のガス通路（吹出し口）
２４ サイドプレート
３０ｆ，３０ｒ 異極電極間の被プラズマガス用のガス通路（プラズマ化空間）
３０ｍ 同極電極間のソースガス用のガス通路
３１ 電界印加電極
３２ 接地電極
５１，５１Ｘ 第１ガスケット（第１パッキン）
５１ｆ，５１ｒ 第１ガスケットの被プラズマガス用の第１連通路
５１ｍ 第１ガスケットのソースガス用の第１連通路
５２，５２Ｘ 第２ガスケット（第２パッキン）
５２ｆ，５２ｒ 第２ガスケットの被プラズマガス用の第２連通路
５２ｍ 第２ガスケットのソースガス用の第２連通路
５３，５３Ｘ 第３ガスケット（第３パッキン）
５３ｆ，５３ｒ 第３ガスケットの被プラズマガス用の第３連通路
５３ｍ 第３ガスケットのソースガス用の第３連通路
５１ａ，５２ａ，５３ａ 中身
５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ 表皮

Claims (8)

1. プラズマ処理のための複数の電極からなり、これら電極が並び方向に間隔を置いて並べられた電極群と、
   この電極群を構成する前記複数の電極の前記並び方向と直交する直交方向の一側部どうし間に跨るセラミック製のプレートを有して電極群を絶縁しつつ収容保持するホルダと、
   を備えたプラズマ処理装置において、
   前記電極群とプレートの間には、薄板状の絶縁樹脂製のパッキンが、前記複数の電極と前記プレートとが対向する部分の全体にわたって介在するように設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記電極群の隣り合う電極間にプロセスガスを前記直交方向に通すガス通路が形成され、この電極群の前記直交方向すなわち前記プロセスガスを通す方向の上流側部と下流側部に前記プレートがそれぞれ前記複数の電極間に跨るように配置され、これら上流側及び下流側のプレートにもガス通路が形成され、上流側プレートのガス通路は、プロセスガスを前記電極群のガス通路へ導入する導入路となり、下流側プレートのガス通路は、プロセスガスを前記電極群のガス通路から導出して吹き出す吹出し口となっており、
   前記パッキンとして、上流側プレートと電極群の間には第１パッキンが、電極群と下流側プレートの間には第２パッキンが、それぞれ介在され、前記第１パッキンには、前記導入路と前記電極群のガス通路を連ねる第１連通路が形成され、前記第２パッキンには、前記電極群のガス通路と前記吹出し口を連ねる第２連通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記上流側プレートの電極群とは逆側には金属製のガス導入部材が設けられ、このガス導入部材には、プロセスガスの供給源に連なるガス導入通路が形成されており、
   このガス導入部材と前記上流側プレートとの間には、薄板状の絶縁樹脂製の第３パッキンが、前記ガス導入部材と前記上流側プレートとが対向する部分の全体にわたって介在するように設けられ、この第３パッキンに、前記ガス導入通路と前記導入路を連ねる第３連通路が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 成膜のための装置であって、プロセスガスの供給源が、膜の原料を含むソースガスの供給源と、電界印加によって前記原料を膜化可能に励起される被プラズマガスの供給源とからなり、前記電極群が、電界印加手段に接続された複数の電界印加電極と、接地された複数の接地電極を有し、前記電極群のうち２つの電界印加電極または２つの接地電極が、互いに隣り合い、かつ互いの間のガス通路が前記ソースガス供給源に連なり、前記電極群の
   うち１つの電界印加電極及び１つの接地電極が、互いに隣り合い、かつ互いの間のガス通路が前記被プラズマガス供給源に連なり、前記電極群において前記ソースガス供給源に連なるガス通路と前記被プラズマガス供給源に連なるガス通路のうち前記被プラズマガスに連なるガス通路にのみ電界が印加されることを特徴とする請求項２又は３に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記絶縁樹脂が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記パッキンが、非孔質の絶縁樹脂からなり内部通気を阻止する通気阻止部を有していることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプラズマ処理装置。
7. 前記非孔質絶縁樹脂が、非孔質のポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。
8. 前記パッキンが、多孔質のポリテトラフルオロエチレンからなる中身を非孔質のポリテトラフルオロエチレンからなる表皮で一体に包んでなり、前記表皮が、前記通気阻止部となっていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。

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