JP5765353B2 - 表面波プラズマcvd装置および成膜方法 - Google Patents
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なお、プラズマ処理室には、成膜対象の移動行路に沿って誘電体板と対向する成膜処理領域を挟むように、成膜対象が誘電体板と対向しない第1の待機領域および第2の待機領域が設けられ、第1の待機領域と第2の待機領域との間で成膜対象を往復動させるようにしても良い。
また、成膜処理領域を通過する成膜対象と誘電体板との間に材料性プロセスガスを噴出するガス噴出部と、ガス噴出部の噴出方向に対向配置され、噴出された材料性プロセスガスを表面波プラズマの生成領域で対流させるガスバッフル板とを備えるようにしても良い。
さらに、移動装置による成膜対象の移動行路全域に、成膜対象の温度を制御するバックプレートを配置するようにしても良い。
また、成膜対象とバックプレートとの間隔を変更するためのバックプレート駆動装置を備えるようにしても良い。
さらにまた、成膜対象をフィルム状基板とし、バックプレートでフィルム状基板を支持し、フィルム状基板の被成膜領域が成膜処理領域を通過するように往復動させるようにしても良い。
また、成膜対象は基板上に機能性素子を形成したもであって、機能性素子を保護する保護膜を成膜するようにしても良い。
本発明による成膜方法は、請求項1〜7のいずれか一項に記載の表面波プラズマCVD装置による成膜対象への成膜方法であって、往復動の往路と復路とで成膜条件の異なる成膜層をそれぞれ成膜して、成膜条件の異なる成膜層が積層された薄膜を形成する。
−第1の実施の形態−
図1〜3は本発明の第1の実施の形態を説明する図であり、表面波プラズマCVD装置の概略構成を示す。図1は装置を正面から見た断面図であり、図2は図1のA−A断面図であり、図3はB−B断面図である。CVD装置は、成膜プロセスが行われる真空チャンバ1、表面波プラズマを生成する際のマイクロ波を供給するマイクロ波出力部2、導波管3、誘電体板4、ガス供給装置5、基板移動装置6および制御装置20を備えている。
次に、シリコン窒化膜を成膜する場合を例に、成膜動作を説明する。この場合、ガス供給管51aからNH3,N2ガスが供給され、ガス供給管51bからSiH4ガスが供給される。導波管3のスロットアンテナSから放射されたマイクロ波が誘電体窓4を通して真空チャンバ1内に導入されると、マイクロ波によって気体分子が電離・解離されてプラズマが発生する。そして、マイクロ波入射面付近のプラズマ中の電子密度がマイクロ波のカットオフ密度よりも大きくなると、マイクロ波はプラズマ中に入り込めなくなり、プラズマと誘電体窓4の界面に沿って表面波として伝搬する。その結果、表面波を介してエネルギーが供給される表面波プラズマが、誘電体窓4の近くに形成されることになる。
図4,5は本発明の第2の実施の形態を説明する図であり、図4は表面波プラズマCVD装置を正面から見た断面図であり、図5は図4のB−B断面図である。図4,5に示すように、第2の実施の形態では、ガス供給管51a,51bの構成と、ガスバッフル板1bを設けた点が第1の実施の形態と異なっている。
図7〜10は本発明の第3の実施の形態を説明する図である。表面波プラズマのような高密度プラズマでは、材料性プロセスガスの導入方法は、膜質、膜厚の均一性を得るための重要な要素である。上述したように、表面波プラズマは誘電体窓4からの距離に応じて高エネルギー領域と低エネルギー領域が発生し、材料性プロセスガスの導入位置として最適な位置が存在する。
上述した第1および2の実施の形態では、被成膜対象がガラス基板のような平面基板であったが、第4の実施形態では、図11,12に示すようなフィルム状の基板(以下ではフィルム基板と称する)に薄膜を成膜する。真空チャンバ1の上部位置には誘電体窓4および導波管3が設けられている。真空チャンバ1内には、誘電体窓4を囲むように矩形状のサポート部材1aが設けられている。サポート部材1aにはガス供給管51a,51bが接続されている。
(1)プラズマ領域の下側、すなわち誘電体窓4と対向する成膜処理領域を通過するように、基板11を往復移動させつつ成膜を行うため、図3に示すように基板移動方向(x方向)に関する誘電体窓4の寸法W2を、基板11の移動方向寸法W1よりも小さくすることができ、コスト低減を図ることができる。特に、基板11の長手方向を移動方向に一致させることで、より大きな基板11の成膜を行うことができる。
Claims (8)
- マイクロ波源に接続され、複数のスロットアンテナが形成された導波管と、
前記複数のスロットアンテナから放射されたマイクロ波をプラズマ処理室に導入して表面波プラズマを生成するための誘電体板と、
前記誘電体板と対向する成膜処理領域を基板状の成膜対象が通過するように、前記成膜対象を往復動させる移動装置と、
成膜条件によらず、前記移動装置による前記成膜対象の往復動を制御し、前記成膜対象への成膜を行わせる制御装置とを備えたことを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項1に記載の表面波プラズマ装置において、
前記プラズマ処理室には、前記成膜対象の移動行路に沿って前記誘電体板と対向する前記成膜処理領域を挟むように、前記成膜対象が前記誘電体板と対向しない第1の待機領域および第2の待機領域が設けられ、
前記移動装置は、前記第1の待機領域と前記第2の待機領域との間で前記成膜対象を往復動させることを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項1または2に記載の表面波プラズマCVD装置において、
前記成膜処理領域を通過する前記成膜対象と前記誘電体板との間に材料性プロセスガスを噴出するガス噴出部と、
前記ガス噴出部の噴出方向に対向配置され、前記噴出された材料性プロセスガスを前記表面波プラズマの生成領域で対流させるガスバッフル板とを備えたことを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面波プラズマCVD装置において、
前記移動装置による前記成膜対象の移動行路全域に、前記成膜対象の温度を制御するバックプレートを配置したことを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項4に記載の表面波プラズマCVD装置において、
前記成膜対象と前記バックプレートとの間隔を変更するためのバックプレート駆動装置を備えたことを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項4または5に記載の表面波プラズマCVD装置において、
前記成膜対象はフィルム状基板であり、
前記バックプレートは前記フィルム状基板を前記誘電体板と対向する領域に支持し、
前記移動装置は、前記フィルム状基板の被成膜領域が前記成膜処理領域を通過するように往復動させることを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載の表面波プラズマCVD装置において、
前記成膜対象は基板上に機能性素子を形成したものであって、前記機能性素子を保護する保護膜を成膜することを特徴とする表面波プラズマCVD装置。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の表面波プラズマCVD装置による前記成膜対象への成膜方法であって、
前記往復動の往路と復路とで成膜条件の異なる成膜層をそれぞれ成膜して、前記成膜条件の異なる成膜層が積層された薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。
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