JP5918153B2 - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマを用いた成膜装置及び成膜方法に関する。
従来より、基板に薄膜を形成する際、プラズマ処理装置が多く用いられる。特に、成膜の製造ラインには、構造が簡単な平行平板型プラズマ処理装置が多く用いられる。この平行平板型プラズマ処理装置では、例えば１３．６ＭＨｚの高周波の電力が用いられる。
しかし、平行平板型プラズマ処理装置では、従来より以下の点で問題があることが知られている。
・ 大型の成膜用基板に対応した広い成膜空間で空間的に均一なプラズマを生成することが難しいこと、
・ 成膜処理のスループットが低いこと、及び
・ 供給電力の増大に伴って成膜用基板へのイオンや電子の衝突が増加し、膜表面が滑らかでないこと。
上記問題は、今日の多様化する成膜処理にとってより大きな障害となっている。
・ 大型の成膜用基板に対応した広い成膜空間で空間的に均一なプラズマを生成することが難しいこと、
・ 成膜処理のスループットが低いこと、及び
・ 供給電力の増大に伴って成膜用基板へのイオンや電子の衝突が増加し、膜表面が滑らかでないこと。
上記問題は、今日の多様化する成膜処理にとってより大きな障害となっている。
一方、大面積基板にシラン等を用いて、プラズマＣＶＤ法によりシリコン酸化膜等を成膜する場合、パーティクルの発生を抑制し、基板へのイオン入射を防止するＣＶＤ装置が知られている（特許文献１）。
当該ＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成してラジカルを発生させ、このラジカルとシラン等で基板に成膜処理を行うＣＶＤ装置である。具体的には、真空容器内にその内部をプラズマ生成空間と成膜処理空間の二室に隔離する隔壁部が設けられる。この隔壁部には複数の貫通孔と拡散孔が形成されている。内部空間にはシラン等が供給され、シラン等は拡散孔を通して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ラジカルは、貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。貫通孔は、孔内でのガス流速をｕ、実質的な孔の長さをＬ、相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件を満たす。
当該ＣＶＤ装置は、真空容器内でプラズマを生成してラジカルを発生させ、このラジカルとシラン等で基板に成膜処理を行うＣＶＤ装置である。具体的には、真空容器内にその内部をプラズマ生成空間と成膜処理空間の二室に隔離する隔壁部が設けられる。この隔壁部には複数の貫通孔と拡散孔が形成されている。内部空間にはシラン等が供給され、シラン等は拡散孔を通して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ラジカルは、貫通孔を通して成膜処理空間に導入される。貫通孔は、孔内でのガス流速をｕ、実質的な孔の長さをＬ、相互ガス拡散係数をＤとするとき、ｕＬ／Ｄ＞１の条件を満たす。
当該ＣＶＤ装置では、プラズマ生成空間で生成されたラジカルは貫通孔を通して成膜処理空間に導入され、シラン等の材料ガスは隔壁部の内部空間および拡散孔を通してプラズマに触れることなく直接に成膜処理空間に導入するため、材料ガスとプラズマとの間の激しい化学反応を防止でき、その結果、パーティクルの発生を抑制し、基板へのイオン入射を防止することができる、とされている。さらに、材料ガスを均一に導入でき、かつ隔壁部に形成された複数の貫通孔によって酸素ガス等のラジカルも成膜処理空間に均一に供給でき、これによって基板の表面近傍でのラジカルとシラン等の分布を良好にし、大面積基板への成膜を有効に行うことができる、とされている。
しかし、上記ＣＶＤ装置では、形成される膜の膜厚を均一にできない場合、プラズマから生成されるラジカル（ラジカル分子やラジカル原子）の密度を均一に調整すること、あるいは、プラズマから生成されるラジカルを成膜用基板に向けて噴射する噴射速度を均一に調整することが対策と考えられるが、上記ＣＶＤ装置では、このような調整はできない。
しかし、上記ＣＶＤ装置では、形成される膜の膜厚を均一にできない場合、プラズマから生成されるラジカル（ラジカル分子やラジカル原子）の密度を均一に調整すること、あるいは、プラズマから生成されるラジカルを成膜用基板に向けて噴射する噴射速度を均一に調整することが対策と考えられるが、上記ＣＶＤ装置では、このような調整はできない。
そこで、本発明は、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度と噴射速度を別々に調整することができる、成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様は、プラズマを用いた成膜装置である。
当該成膜装置は、
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
前記成膜空間に設けられ、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射するインジェクタと、を有する。
前記インジェクタは、一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、を含む。
この時、前記プラズマアクチュエータと前記プラズマ生成素子は、前記成膜用基板の面の垂直方向に縦列に設けられ、前記インジェクタから噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射して成膜する。
当該成膜装置は、
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
前記成膜空間に設けられ、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射するインジェクタと、を有する。
前記インジェクタは、一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、を含む。
この時、前記プラズマアクチュエータと前記プラズマ生成素子は、前記成膜用基板の面の垂直方向に縦列に設けられ、前記インジェクタから噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射して成膜する。
前記成膜装置の好ましい形態は、以下の通りである。
前記アクチュエータ電極及び前記プラズマ生成電極は、環状の電極である。
前記プラズマアクチュエータは、第１誘電体管と、前記第１誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第１誘電体管の周に沿って前記アクチュエータ電極が設けられ、前記第アクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある第１電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある第２電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て前記第１誘電体管の誘電体により覆われている。
前記プラズマ生成素子は、第２誘電体管と、前記第２誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第２誘電体管の周に沿って前記プラズマ生成電極が設けられ、前記プラズマ生成電極のいずれも、前記第２誘電体管内の空間から見て前記第２誘電体管の誘電体により覆われている。
前記アクチュエータ電極及び前記プラズマ生成電極は、環状の電極である。
前記プラズマアクチュエータは、第１誘電体管と、前記第１誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第１誘電体管の周に沿って前記アクチュエータ電極が設けられ、前記第アクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある第１電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある第２電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て前記第１誘電体管の誘電体により覆われている。
前記プラズマ生成素子は、第２誘電体管と、前記第２誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第２誘電体管の周に沿って前記プラズマ生成電極が設けられ、前記プラズマ生成電極のいずれも、前記第２誘電体管内の空間から見て前記第２誘電体管の誘電体により覆われている。
このとき、前記プラズマアクチュエータの前記アクチュエータ電極は、第１プレートに設けられた貫通孔の両側の開口に沿って設けられ、
前記第１誘電体管の一方の端は、前記アクチュエータ電極のうち前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記貫通孔の第１開口の端に一致するように設けられ、
前記第１電極は、前記貫通孔の前記第１開口の縁に沿って設けられ、
前記第２電極は、前記第１開口とは反対側にある前記貫通孔の第２開口の周に沿って設けられている、ことが好ましい。
前記第１誘電体管の一方の端は、前記アクチュエータ電極のうち前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記貫通孔の第１開口の端に一致するように設けられ、
前記第１電極は、前記貫通孔の前記第１開口の縁に沿って設けられ、
前記第２電極は、前記第１開口とは反対側にある前記貫通孔の第２開口の周に沿って設けられている、ことが好ましい。
さらに、前記プラズマ生成素子の前記プラズマ生成電極は、第２プレートに設けられた貫通孔の両側の開口に沿って設けられている、ことが好ましい。
前記第１プレートに設けられた前記貫通孔の中心軸の延長線上に、前記第２プレートに設けられた貫通孔の中心軸は一致する、ことが好ましい。
前記第１プレートに設けられた前記貫通孔の中心軸の延長線上に、前記第２プレートに設けられた貫通孔の中心軸は一致する、ことが好ましい。
また、前記成膜装置の好ましい形態では、前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子は、第３誘電体管を共通の管として用いられる。
前記プラズマ生成素子及び前記プラズマアクチュエータが、前記成膜用基板の側から見て、前記プラズマ生成素子、前記プラズマアクチュエータの順番に縦列に設けられる。
前記プラズマアクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマアクチュエータの第３電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマアクチュエータの第４電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われている。
前記プラズマ生成電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマ生成素子の第５電極、及び前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマ生成素子の第６電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われている。このとき、前記第４電極及び前記第５電極は同一の電極である。
前記プラズマ生成素子及び前記プラズマアクチュエータが、前記成膜用基板の側から見て、前記プラズマ生成素子、前記プラズマアクチュエータの順番に縦列に設けられる。
前記プラズマアクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマアクチュエータの第３電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマアクチュエータの第４電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われている。
前記プラズマ生成電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマ生成素子の第５電極、及び前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマ生成素子の第６電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われている。このとき、前記第４電極及び前記第５電極は同一の電極である。
本発明の他の一態様は、プラズマを用いた成膜装置である。当該成膜装置は、
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
前記成膜空間に設けられた一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、
前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子においてプラズマを生成するために、前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子にプラズマ生成のための電圧を供給する電源と、
前記電圧の供給を制御する制御ユニットと、を有する。
前記プラズマアクチュエータは、アクチュエータプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のアクチュエータ電極を有する。
前記プラズマ生成素子は、プラズマ生成プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のプラズマ生成電極を有する。
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
前記成膜空間に設けられた一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、
前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子においてプラズマを生成するために、前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子にプラズマ生成のための電圧を供給する電源と、
前記電圧の供給を制御する制御ユニットと、を有する。
前記プラズマアクチュエータは、アクチュエータプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のアクチュエータ電極を有する。
前記プラズマ生成素子は、プラズマ生成プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のプラズマ生成電極を有する。
このとき、好ましくは、前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成プレートのそれぞれのプレートの前記貫通孔は、面上の２方向に沿って複数の列及び行を成すように格子状に並べられ、
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートそれぞれの一方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する行それぞれに位置する電極は、前記行毎に、第１給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続され、
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートのそれぞれの他方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する列それぞれに位置する電極は、前記列毎に、第２給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続されている。
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートそれぞれの一方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する行それぞれに位置する電極は、前記行毎に、第１給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続され、
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートのそれぞれの他方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する列それぞれに位置する電極は、前記列毎に、第２給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続されている。
このとき、前記アクチュエータ電極及び前記プラズマ生成電極のそれぞれには、設定された周期単位で正の電圧値あるいは負の電圧値がパルス状に切り替わることにより、前記プラズマの生成のための前記電圧が供給される、ことが好ましい。
前記プラズマアクチュエータに設けられる前記貫通孔のそれぞれの中心軸の延長線上に、前記プラズマ生成ユニットに設けられる前記貫通孔の中心軸は一致する、ことが好ましい。
本発明のさらに他の一態様は、プラズマを用いた成膜方法である。当該成膜方法は、
成膜用基板が配置された成膜空間に、成膜用ガスを導入する工程と、
前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射し成膜する工程と、を有し、
前記成膜する工程は、前記成膜空間内のガスを吸引し、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を噴射する力を生成する工程と、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を生成するために、前記成膜空間内のガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記力を生成する工程では、前記力の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の噴射速度を調整し、
前記プラズマを生成する工程では、前記プラズマの強度の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の密度を調整し、
前記力を生成する工程における前記力の調整と、前記プラズマを生成する工程における前記プラズマの強度の調整とは個別に行われることにより、前記噴射速度の調整と前記密度の調整が個別に実現される。
成膜用基板が配置された成膜空間に、成膜用ガスを導入する工程と、
前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射し成膜する工程と、を有し、
前記成膜する工程は、前記成膜空間内のガスを吸引し、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を噴射する力を生成する工程と、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を生成するために、前記成膜空間内のガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記力を生成する工程では、前記力の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の噴射速度を調整し、
前記プラズマを生成する工程では、前記プラズマの強度の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の密度を調整し、
前記力を生成する工程における前記力の調整と、前記プラズマを生成する工程における前記プラズマの強度の調整とは個別に行われることにより、前記噴射速度の調整と前記密度の調整が個別に実現される。
上述の成膜装置及び成膜方法は、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度と噴射速度を別々に調整することができる。これにより、例えば均一な膜を成膜用基板に形成することができる。
以下、本発明の成膜装置及び成膜方法について詳細に説明する。
（成膜装置の概略説明）
本実施形態の成膜装置の概要をまず説明する。
成膜装置は、成膜容器とインジェクタを有する。成膜容器には、成膜用基板が配置されている。成膜容器は、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える。
インジェクタは、成膜空間に設けられ、成膜空間内のガス、例えば成膜用ガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板に噴射する。
このインジェクタは、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子を含む。
プラズマアクチュエータは、一対のアクチュエータ電極を有し、アクチュエータ電極間に電圧を加えることで成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、このプラズマの生成により成膜空間内のガスを吸引し、さらに、このプラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する。
プラズマ生成素子は、一対のプラズマ生成電極を有し、このプラズマ生成電極間に電圧を加えることで、成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成する。
ここで、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子は、成膜用基板の面の垂直方向に対して縦列に設けられる。成膜装置は、このようなインジェクタから噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板に噴射して成膜する。
本実施形態の成膜装置の概要をまず説明する。
成膜装置は、成膜容器とインジェクタを有する。成膜容器には、成膜用基板が配置されている。成膜容器は、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える。
インジェクタは、成膜空間に設けられ、成膜空間内のガス、例えば成膜用ガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板に噴射する。
このインジェクタは、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子を含む。
プラズマアクチュエータは、一対のアクチュエータ電極を有し、アクチュエータ電極間に電圧を加えることで成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、このプラズマの生成により成膜空間内のガスを吸引し、さらに、このプラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する。
プラズマ生成素子は、一対のプラズマ生成電極を有し、このプラズマ生成電極間に電圧を加えることで、成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成する。
ここで、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子は、成膜用基板の面の垂直方向に対して縦列に設けられる。成膜装置は、このようなインジェクタから噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板に噴射して成膜する。
ここで、上述のプラズマアクチュエータとプラズマ生成素子は、プラズマを生成する点では同じであるが、プラズマアクチュエータは、プラズマの生成に加えて、ガス（成膜空間内のガス）を一方の側から吸引し、他方の側からガス（ラジカル分子あるいはラジカル原子）を噴射する誘起流れをつくるアクチュエータとして機能する点で、プラズマ生成素子と異なる。すなわち、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子により、生成されるプラズマの強度を調整することができる。このため、プラズマから生成されるラジカル（ラジカル分子、ラジカル原子）密度を調整することができる。さらに、プラズマアクチュエータにより、プラズマから生成される成膜成分であるラジカル分子やラジカル原子のインジェクタからの噴射速度を調整することができる。したがって、噴射速度を調整する場合、プラズマアクチュエータの動作を高める。このとき、生成されるプラズマの強度も同時に高まるため、プラズマ生成素子の動作を低くする。プラズマ生成素子にて生成されるプラズマの強度を低くすることで、インジェクタから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度を一定保ちつつ、ラジカル分子やラジカル原子の噴射速度を高くすることができる。また、プラズマアクチュエータの動作を一定に保ちつつ、プラズマ生成素子の動作を高めることにより、ラジカル分子やラジカル原子の噴射速度を一定に保ちつつ、ラジカル分子やラジカル原子の密度を高くすることができる。
このようなプラズマアクチュエータとプラズマ生成素子の組を、成膜用基板に対して対向する位置に複数設け、複数の組の動作を個別に制御することにより、成膜用基板に形成される膜の厚さを所望の分布に、例えば均一に、さらに、膜質を均一にすることができる。
このようなプラズマアクチュエータとプラズマ生成素子の組を、成膜用基板に対して対向する位置に複数設け、複数の組の動作を個別に制御することにより、成膜用基板に形成される膜の厚さを所望の分布に、例えば均一に、さらに、膜質を均一にすることができる。
（成膜装置）
図１は、本実施形態の成膜装置１０の全体の概略構成図である。成膜装置１０は、成膜本体部１２と、ガス源１４と、排気ユニット１６と、プラズマ生成ユニット１８と、を有する。
成膜本体部１２は、成膜容器２０と、サセプタ２２と、を主に有する。成膜容器２０は、成膜容器２０内の成膜空間を所定の圧力に減圧維持し、あるいは、所定の圧力に維持し、成膜空間の成膜用基板を成膜処理するための容器である。サセプタ２２は、表面に成膜用基板２４を載せる載置面２６を有し、成膜空間内に設けられている。サセプタ２２の内部に図示されないヒータが設けられて成膜用基板２４を加熱する。成膜用基板２４は、成膜容器２０に設けられた図示されない開口したシャッターを通して、成膜容器２０の外部から内部に搬入されてサセプタ２２の載置面２６に載せられる。また、成膜済みの成膜用基板２４は、上記シャッターを通して成膜容器２０の外部に搬出される。
図１は、本実施形態の成膜装置１０の全体の概略構成図である。成膜装置１０は、成膜本体部１２と、ガス源１４と、排気ユニット１６と、プラズマ生成ユニット１８と、を有する。
成膜本体部１２は、成膜容器２０と、サセプタ２２と、を主に有する。成膜容器２０は、成膜容器２０内の成膜空間を所定の圧力に減圧維持し、あるいは、所定の圧力に維持し、成膜空間の成膜用基板を成膜処理するための容器である。サセプタ２２は、表面に成膜用基板２４を載せる載置面２６を有し、成膜空間内に設けられている。サセプタ２２の内部に図示されないヒータが設けられて成膜用基板２４を加熱する。成膜用基板２４は、成膜容器２０に設けられた図示されない開口したシャッターを通して、成膜容器２０の外部から内部に搬入されてサセプタ２２の載置面２６に載せられる。また、成膜済みの成膜用基板２４は、上記シャッターを通して成膜容器２０の外部に搬出される。
成膜容器２０の天井面には、ガス源１４と接続した図示されない配管と接続された供給口２８が設けられる。ガス源１４から供給される成膜用ガスは、供給口２８を通して成膜容器２０内に供給される。成膜容器２０の床面には、成膜容器２０内の成膜空間内の不要なガスを排気する排気口３０が設けられている。排気口３０は、排気ユニット１６と接続した図示されない配管と接続されている。これにより、成膜空間は一定の圧力に維持される。
成膜空間内のサセプタ２２の上方には、プラズマ生成ユニット１８に属するインジェクタ３２が設けられている。インジェクタ３２は、複数のプラズマアクチュエータを備えるアクチュエータプレート３４と、複数のプラズマ生成素子を備えるプラズマ生成プレート３６とを有する。
アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６のそれぞれは、樹脂あるいはガラス板によって構成された誘電体基板である。アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６のそれぞれは、プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３８，４０（図２参照）を有し、この貫通孔３８，４０の内部でプラズマを生成する。貫通孔３８はアクチュエータプレート３４に設けられ、貫通孔４０はプラズマ生成プレート３６に設けられる。図２では、括弧書きにて、貫通孔４０及びプラズマ生成プレート３６が記されている。アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６については後述する。また、図２では、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ及び誘電体管３４ｃの図示は省略されている。
アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６のそれぞれは、樹脂あるいはガラス板によって構成された誘電体基板である。アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６のそれぞれは、プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３８，４０（図２参照）を有し、この貫通孔３８，４０の内部でプラズマを生成する。貫通孔３８はアクチュエータプレート３４に設けられ、貫通孔４０はプラズマ生成プレート３６に設けられる。図２では、括弧書きにて、貫通孔４０及びプラズマ生成プレート３６が記されている。アクチュエータプレート３４及びプラズマ生成プレート３６については後述する。また、図２では、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ及び誘電体管３４ｃの図示は省略されている。
ガス源１４は、例えば、シランガスや水素ガス等の成膜用ガス源であり、成膜用基板２４に形成する薄膜の成分を含むガスである。薄膜として微結晶シリコンの膜を成膜用基板２４に形成するとき、成膜用ガスとして例えばシランガス及び水素ガスが用いられる。この場合、シランガス源と水素ガス源をガス源１４として別々に用意し、予め定められたシランガスと水素ガスの流量比で、シランガスと水素ガスが成膜空間に供給される。
排気ユニット１６は、ロータリポンプあるいはドライポンプ等を含み、成膜空間を、一定の圧力に維持する。また、成膜空間における圧力を大気圧に比べて低くする場合、排気ユニット１６は、定められた圧力まで排気を行う。
プラズマ生成ユニット１８は、上述したインジェクタ３２と、第１制御ユニット４４と、第２制御ユニット４６と、高周波電源４２と、を有する。
インジェクタ３２を構成するアクチュエータプレート３４は、成膜容器２０内に設けられたプレートであって、このプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３８と、これらの貫通孔３８それぞれの両側の開口の周りに設けられた一対のアクチュエータ電極と、貫通孔３８のそれぞれに、貫通孔３８を貫通するように設けられた誘電体管と、を備える。貫通孔３８、アクチュエータ電極及び誘電体管により、後述するプラズマアクチュエータが構成される。
インジェクタ３２を構成するアクチュエータプレート３４は、成膜容器２０内に設けられたプレートであって、このプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３８と、これらの貫通孔３８それぞれの両側の開口の周りに設けられた一対のアクチュエータ電極と、貫通孔３８のそれぞれに、貫通孔３８を貫通するように設けられた誘電体管と、を備える。貫通孔３８、アクチュエータ電極及び誘電体管により、後述するプラズマアクチュエータが構成される。
インジェクタ３２を構成するプラズマ生成プレート３６は、成膜容器２０内に設けられたプレートであって、このプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔４０と、これらの貫通孔４０それぞれの両側の開口の周りに設けられた一対のアクチュエータ電極と、貫通孔４０のそれぞれに、貫通孔４０を貫通するように設けられた誘電体管と、を備える。貫通孔４０、アクチュエータ電極及び誘電体管により、後述するプラズマ生成素子が構成される。
アクチュエータプレート３４とプラズマ生成プレート３６は、成膜用基板２４から見て、成膜用基板２４の面の垂直方向に縦列に設けられている。図１に示すように、成膜空間内において、上方から、プラズマ生成プレート３６、アクチュエータプレート３４、成膜用基板２４の順番に配置されている。したがって、プラズマアクチュエータとプラズマ生成素子は、成膜用基板２４の面の垂直方向に縦列に設けられ、成膜用基板２４からみて、近い位置にプラズマアクチュエータが、遠い位置にプラズマ生成素子が設けられている。
本実施形態のように、アクチュエータプレート３４とプラズマ生成プレート３６とが離間している場合、成膜用基板２４から近い順にプラズマアクチュエータ、プラズマ生成素子が設けられていることが好ましい。これは、プラズマアクチュエータによるラジカル分子やラジカル原子の噴射速度を効果的に生かし、噴射速度に基いて膜厚の分布を効率よく調整するためである。勿論、成膜用基板２４から近い順にプラズマ生成素子、プラズマアクチュエータが設けられてもよい。
本実施形態のように、アクチュエータプレート３４とプラズマ生成プレート３６とが離間している場合、成膜用基板２４から近い順にプラズマアクチュエータ、プラズマ生成素子が設けられていることが好ましい。これは、プラズマアクチュエータによるラジカル分子やラジカル原子の噴射速度を効果的に生かし、噴射速度に基いて膜厚の分布を効率よく調整するためである。勿論、成膜用基板２４から近い順にプラズマ生成素子、プラズマアクチュエータが設けられてもよい。
（プラズマアクチュエータ）
図３（ａ）は、本実施形態のプラズマアクチュエータの要部の断面斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す要部の外観斜視図である。
プラズマアクチュエータ３５は、アクチュエータプレート３４に設けられている。
プラズマアクチュエータ３５は、一対のアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂを有し、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ間に電圧を加えることで成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、プラズマの生成により成膜空間内のガスを吸引し、さらに、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する。すなわち、プラズマアクチュエータ３５は、プラズマの生成により誘起流れを作る素子である。
このような素子は、以下のような形態であることが好ましい。
図３（ａ）は、本実施形態のプラズマアクチュエータの要部の断面斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す要部の外観斜視図である。
プラズマアクチュエータ３５は、アクチュエータプレート３４に設けられている。
プラズマアクチュエータ３５は、一対のアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂを有し、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ間に電圧を加えることで成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、プラズマの生成により成膜空間内のガスを吸引し、さらに、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する。すなわち、プラズマアクチュエータ３５は、プラズマの生成により誘起流れを作る素子である。
このような素子は、以下のような形態であることが好ましい。
すなわち、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂは、環状の電極である。プラズマアクチュエータ３５は、誘電体管３４ｃ（第１誘電体管）と、誘電体管３４ｃの長さ方向の異なる位置に、誘電体管３４ｃの周に沿ってアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂが設けられる。成膜用基板２４からみて遠い位置にあるアクチュエータ電極３４ａは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て露出している。成膜用基板２４からみて近い位置にあるアクチュエータ電極３４ｂは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃの誘電体により覆われている。図３（ａ），（ｂ）の例では、アクチュエータ電極３４ｂは、誘電体管３４ｃの外周を取り巻くように設けられている。
アクチュエータ電極３４ａは、アクチュエータプレート３４の面上に形成された給電線３４ｄと接続されている。給電線３４ｄは、図１に示す第２制御ユニット４６に接続されており、アクチュエータ電極３４ａには、例えば高周波の電圧パルスが、電力として給電線３４ｄを通して供給される。アクチュエータ電極３４ｂは、アクチュエータプレート３４に設けられた接地導体３４ｆと接続されている。接地導体３４ｆは、第２制御ユニット４６を介して接地されている。したがって、アクチュエータ電極３４ｂの電位は０になっている。
プラズマアクチュエータ３５では、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに印加される電力によって、プラズマＰの強度、及びラジカル分子やラジカル原子の噴射速度が調整される。したがって、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度及びその噴射速度は、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに印加される電力によって調整される。
プラズマアクチュエータ３５では、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに印加される電力によって、プラズマＰの強度、及びラジカル分子やラジカル原子の噴射速度が調整される。したがって、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度及びその噴射速度は、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに印加される電力によって調整される。
図３（ａ）に示すように、プラズマアクチュエータ３５は、好ましい形態として以下の構成が用いられる。
具体的には、プラズマアクチュエータ３５の環状のアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂは、アクチュエータプレート３４（第１プレート）に設けられた貫通孔３８（図２参照）の両側の開口に沿って設けられる。誘電体管３４ｃ（第１誘電体管）の一方の端（図３（ａ）の上方の端）は、貫通孔３８の両側の開口のうち成膜用基板２４からみて遠い位置にある第１開口の端に一致するように設けられる。しかも、アクチュエータ電極３４ａ（第１電極）は、貫通孔３８の上記第１開口の縁に沿って設けられる。アクチュエータ電極３４ａの内周は、誘電体管３４ｃの内周に一致している。したがって、アクチュエータ電極３４ａの内周は、誘電体管３４ｃの図３（ａ），（ｂ）中の上方の端に誘電体管３４ｃの内周に沿うように、アクチュエータ電極３４ａは誘電体管３４ｃに設けられる。
一方、環状のアクチュエータ電極３４ｂ（第２電極）は、上記第１開口とは反対側にある貫通孔３８の第２開口の周に沿って設けられる。アクチュエータ電極３４ｂの内周は、誘電体管３４ｃの図３（ａ），（ｂ）中の下方に誘電体管３４ｃの外周に一致するように構成され、アクチュエータ電極３４ｂは誘電体管３４ｃの外周に沿うように設けられる。
したがって、アクチュエータ電極３４ａは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て露出し、アクチュエータ電極３４ｂは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃの誘電体により覆われている。
具体的には、プラズマアクチュエータ３５の環状のアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂは、アクチュエータプレート３４（第１プレート）に設けられた貫通孔３８（図２参照）の両側の開口に沿って設けられる。誘電体管３４ｃ（第１誘電体管）の一方の端（図３（ａ）の上方の端）は、貫通孔３８の両側の開口のうち成膜用基板２４からみて遠い位置にある第１開口の端に一致するように設けられる。しかも、アクチュエータ電極３４ａ（第１電極）は、貫通孔３８の上記第１開口の縁に沿って設けられる。アクチュエータ電極３４ａの内周は、誘電体管３４ｃの内周に一致している。したがって、アクチュエータ電極３４ａの内周は、誘電体管３４ｃの図３（ａ），（ｂ）中の上方の端に誘電体管３４ｃの内周に沿うように、アクチュエータ電極３４ａは誘電体管３４ｃに設けられる。
一方、環状のアクチュエータ電極３４ｂ（第２電極）は、上記第１開口とは反対側にある貫通孔３８の第２開口の周に沿って設けられる。アクチュエータ電極３４ｂの内周は、誘電体管３４ｃの図３（ａ），（ｂ）中の下方に誘電体管３４ｃの外周に一致するように構成され、アクチュエータ電極３４ｂは誘電体管３４ｃの外周に沿うように設けられる。
したがって、アクチュエータ電極３４ａは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て露出し、アクチュエータ電極３４ｂは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃの誘電体により覆われている。
このような構成により、アクチュエータ電極３４ａが給電を受けると、アクチュエータ電極３４ａとアクチュエータ電極３４ｂとの間の電圧により、プラズマが生成する。図４は、プラズマの生成による誘起流れを説明する図である。
アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに電圧を印加することで、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ間に成膜空間内のガス、例えば成膜用ガスを用いたプラズマＰが生成される。このとき、成膜用基板２４から遠いアクチュエータ電極３４ａは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て露出し、成膜用基板２４に近いアクチュエータ電極３４ｂは誘電体３４ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃの誘電体で覆われているので、生成したプラズマＰによりアクチュエータ電極３４ａからアクチュエータ電極３４ｂの方へ引っ張る力が生成される。このようなプラズマＰの発生による生じる力は、例えば、“Experimental Investigation of DBD Plasma Actuators Driven by Repetitive High Voltage Nanosecond Pulses with DC or Low-Frequency Sinusoidal Bias”（Dmitry F. Opaits et al., 38th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference<br> in conjunction with the <br> 16th, 25-28 June 2007）において説明されている。したがって、本実施形態のアクチュエータ３５においても、成膜用ガスを吸引し、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子を噴射させるアクチュエータとして機能する。
上記噴射速度は、アクチュエータ電極３４ａに給電する電力及び成膜空間の減圧雰囲気によって異なるが、例えば０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の噴射速度が得られる。
このように、成膜空間内のガスを用いて貫通孔３８内の空間である誘電体管３４ｃ内でプラズマＰが生成されると、図４中の下向きに引っ張る力が発生するので、プラズマＰによって生成されたラジカル分子やラジカル原子は貫通孔３８の下側の第２開口に引っ張られ、第２開口から拡散するように下方に噴射される。
アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂに電圧を印加することで、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂ間に成膜空間内のガス、例えば成膜用ガスを用いたプラズマＰが生成される。このとき、成膜用基板２４から遠いアクチュエータ電極３４ａは、誘電体管３４ｃ内の空間から見て露出し、成膜用基板２４に近いアクチュエータ電極３４ｂは誘電体３４ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃの誘電体で覆われているので、生成したプラズマＰによりアクチュエータ電極３４ａからアクチュエータ電極３４ｂの方へ引っ張る力が生成される。このようなプラズマＰの発生による生じる力は、例えば、“Experimental Investigation of DBD Plasma Actuators Driven by Repetitive High Voltage Nanosecond Pulses with DC or Low-Frequency Sinusoidal Bias”（Dmitry F. Opaits et al., 38th AIAA Plasmadynamics and Lasers Conference<br> in conjunction with the <br> 16th, 25-28 June 2007）において説明されている。したがって、本実施形態のアクチュエータ３５においても、成膜用ガスを吸引し、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子を噴射させるアクチュエータとして機能する。
上記噴射速度は、アクチュエータ電極３４ａに給電する電力及び成膜空間の減圧雰囲気によって異なるが、例えば０．１ｍ／秒〜２ｍ／秒の噴射速度が得られる。
このように、成膜空間内のガスを用いて貫通孔３８内の空間である誘電体管３４ｃ内でプラズマＰが生成されると、図４中の下向きに引っ張る力が発生するので、プラズマＰによって生成されたラジカル分子やラジカル原子は貫通孔３８の下側の第２開口に引っ張られ、第２開口から拡散するように下方に噴射される。
図５は、縦５個、横５個のプラズマアクチュエータ３５を設けたアクチュエータプレート３４において、各プラズマアクチュエータ３５において発生するプラズマＰの発光をアクチュエータ電極３４ａの側から見た図である。縦５個、横５個のプラズマアクチュエータ３５のうち、内側に位置する９つのプラズマアクチュエータのプラズマの発光強度が高くなっている状態が示されている。
本実施形態のアクチュエータ３５は、貫通孔３８及び誘電体管３４ｃを円管形状とし、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂも円環形状の電極としたが、これらの形状は円管形状や円環形状に制限されない。貫通孔３８及び誘電体管３４ｃの断面は矩形形状としてもよく、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂも矩形の環形状としてもよい。
本実施形態のアクチュエータ３５は、貫通孔３８及び誘電体管３４ｃを円管形状とし、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂも円環形状の電極としたが、これらの形状は円管形状や円環形状に制限されない。貫通孔３８及び誘電体管３４ｃの断面は矩形形状としてもよく、アクチュエータ電極３４ａ，３４ｂも矩形の環形状としてもよい。
（プラズマ生成素子）
図６は、本実施形態のプラズマ生成素子３７におけるプラズマの生成を説明する図である。
プラズマ生成素子３７は、プラズマ生成プレート３６に設けられている。
プラズマ生成素子３７は、環状の一対のプラズマ生成電極３６ａ，３６ｂと、誘電体管３６ｃ（第２誘電体管）と、を有する。プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、誘電体管３６ｃの長さ方向の異なる位置に、誘電体管３６ｃの周に沿って設けられる。プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂのいずれも、誘電体管３６ｃの空間から見て誘電体管３６ｃの誘電体により覆われている。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、図６に示すように、プラズマ生成ユニット３６（第２プレート）に設けられた貫通孔４０の両側の開口に沿って設けられることが好ましい。プラズマ生成素子３７の構成において、プラズマ生成電極３６ｂに比べて成膜用基板２４から遠いプラズマ生成電極３６ａが誘電体に覆われている点が、プラズマアクチュエータ３５と異なる。これ以外の構成は、プラズマアクチュエータ３５と同じである。したがって、プラズマ生成素子３７の構成の説明は省略する。なお、プラズマ生成素子についても、貫通孔４０及び誘電体管３６ｃを円管形状とし、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂも円環形状の電極としたが、これらの形状は円管形状や円環形状に制限されない。貫通孔４０及び誘電体管３６ｃの断面は矩形形状としてもよく、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂも矩形の環形状としてもよい。
図６は、本実施形態のプラズマ生成素子３７におけるプラズマの生成を説明する図である。
プラズマ生成素子３７は、プラズマ生成プレート３６に設けられている。
プラズマ生成素子３７は、環状の一対のプラズマ生成電極３６ａ，３６ｂと、誘電体管３６ｃ（第２誘電体管）と、を有する。プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、誘電体管３６ｃの長さ方向の異なる位置に、誘電体管３６ｃの周に沿って設けられる。プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂのいずれも、誘電体管３６ｃの空間から見て誘電体管３６ｃの誘電体により覆われている。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、図６に示すように、プラズマ生成ユニット３６（第２プレート）に設けられた貫通孔４０の両側の開口に沿って設けられることが好ましい。プラズマ生成素子３７の構成において、プラズマ生成電極３６ｂに比べて成膜用基板２４から遠いプラズマ生成電極３６ａが誘電体に覆われている点が、プラズマアクチュエータ３５と異なる。これ以外の構成は、プラズマアクチュエータ３５と同じである。したがって、プラズマ生成素子３７の構成の説明は省略する。なお、プラズマ生成素子についても、貫通孔４０及び誘電体管３６ｃを円管形状とし、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂも円環形状の電極としたが、これらの形状は円管形状や円環形状に制限されない。貫通孔４０及び誘電体管３６ｃの断面は矩形形状としてもよく、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂも矩形の環形状としてもよい。
図６は、プラズマＰの生成を説明する図である。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに電圧を図示されない給電線を通して印加することで、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂ間に成膜空間内のガスによるプラズマＰが生成される。このとき、成膜用基板２４から遠いプラズマ生成電極３６ａ及び成膜用基板２４に近いプラズマ生成電極３６ｂはいずれも誘電体３６ｃ内の空間から見て誘電体管３６ｃの誘電体で覆われているので、プラズマアクチュエータ３７と異なり、誘起流れは生じない。すなわち、プラズマ生成素子３７は、供給された電力によりプラズマＰを生成するだけである。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、図１に示す第１制御ユニット４４に接続されており、プラズマ生成電極３６ａは、電力、例えば高周波の電圧パルスを、図示されない給電線を通して供給される。プラズマ生成電極３６ｂは、第１制御ユニット４４を介して接地されている。したがって、プラズマ生成電極３６ｂの電位は０になっている。
このような構成のプラズマ生成素子３７では、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに印加される電力によって、プラズマＰの強度が制御される。したがって、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度は、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに印加される電力によって制御される。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに電圧を図示されない給電線を通して印加することで、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂ間に成膜空間内のガスによるプラズマＰが生成される。このとき、成膜用基板２４から遠いプラズマ生成電極３６ａ及び成膜用基板２４に近いプラズマ生成電極３６ｂはいずれも誘電体３６ｃ内の空間から見て誘電体管３６ｃの誘電体で覆われているので、プラズマアクチュエータ３７と異なり、誘起流れは生じない。すなわち、プラズマ生成素子３７は、供給された電力によりプラズマＰを生成するだけである。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂは、図１に示す第１制御ユニット４４に接続されており、プラズマ生成電極３６ａは、電力、例えば高周波の電圧パルスを、図示されない給電線を通して供給される。プラズマ生成電極３６ｂは、第１制御ユニット４４を介して接地されている。したがって、プラズマ生成電極３６ｂの電位は０になっている。
このような構成のプラズマ生成素子３７では、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに印加される電力によって、プラズマＰの強度が制御される。したがって、プラズマＰから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度は、プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂに印加される電力によって制御される。
第１制御ユニット４４及び第２制御ユニット４６は、高周波電源４２と接続されており、第１制御ユニット４４及び第２制御ユニット４６は、所望の制御情報に従って各プラズマアクチュエータ３５及び各プラズマ生成素子３７に給電する電力を調整して、各プラズマアクチュエータ３５及び各プラズマ生成素子３７に個別に供電する。
例えば、供給する電力は、１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波であり、一定の高周波電圧で作られる電圧パルスを用いる。このとき、第１制御ユニット４４及び第２制御ユニット４６は、図示されないスイッチング回路を用いて電圧パルスの単位時間当たりのパルス数を制御して、あるいは、パルス幅を制御して、供給する電力を制御することができる。
なお、本実施形態では、アクチュエータプレート３４に設けられた貫通孔３８の中心軸の延長線上に、プラズマ生成プレート３６に設けられた貫通孔４０の中心軸が一致することが、プラズマアクチュエータ３５による誘起流れ（ガスの吸引と噴射）を、プラズマ生成素子３７で生成したラジカル分子やラジカル原子にも有効に利用させる点で好ましい。
例えば、供給する電力は、１０ｋＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波であり、一定の高周波電圧で作られる電圧パルスを用いる。このとき、第１制御ユニット４４及び第２制御ユニット４６は、図示されないスイッチング回路を用いて電圧パルスの単位時間当たりのパルス数を制御して、あるいは、パルス幅を制御して、供給する電力を制御することができる。
なお、本実施形態では、アクチュエータプレート３４に設けられた貫通孔３８の中心軸の延長線上に、プラズマ生成プレート３６に設けられた貫通孔４０の中心軸が一致することが、プラズマアクチュエータ３５による誘起流れ（ガスの吸引と噴射）を、プラズマ生成素子３７で生成したラジカル分子やラジカル原子にも有効に利用させる点で好ましい。
（変形例１）
図７は、本実施形態の変形例１を示す図である。本変形例は、プラズマアクチュエータ３５とプラズマ生成素子３７を１つのプレートと１つの誘電体管を用いて構成した素子である。
当該素子は、プラズマアクチュエータ３５及びプラズマ生成素子３７は、１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃ（第３誘電体管）を共通の管として用いる。成膜用基板２４の側から見て、プラズマ生成素子３７、プラズマアクチュエータ３５の順番に縦列に設けられている。図７に示すように、図中の上方から、プラズマアクチュエータ３５、プラズマ生成素子３７の順番に配置されている。
図７は、本実施形態の変形例１を示す図である。本変形例は、プラズマアクチュエータ３５とプラズマ生成素子３７を１つのプレートと１つの誘電体管を用いて構成した素子である。
当該素子は、プラズマアクチュエータ３５及びプラズマ生成素子３７は、１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃ（第３誘電体管）を共通の管として用いる。成膜用基板２４の側から見て、プラズマ生成素子３７、プラズマアクチュエータ３５の順番に縦列に設けられている。図７に示すように、図中の上方から、プラズマアクチュエータ３５、プラズマ生成素子３７の順番に配置されている。
プラズマアクチュエータ電極３４ａ，３４ｂのうち、成膜用基板２４からみて遠い位置にあるアクチュエータ電極３４ａ（第３電極）は、１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃ内の空間から見て露出し、成膜用基板２４からみて近い位置にあるアクチュエータ電極３４ｂ（第４電極）は、１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃ（第３誘電体管）内の空間から見て１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃ（第３誘電体管）の誘電体により覆われている。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂのうち、成膜用基板２４からみて遠い位置にあるプラズマ生成電極３６ａ（第５電極）、及び成膜用基板２４からみて近い位置にあるプラズマ生成電極３６ｂ（第６電極）は、誘電体管３４ｃ，３６ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃ，３６ｃの誘電体により覆われている。そして、アクチュエータ電極３４ｂ及びプラズマ生成電極３６ａは、同一の電極である。以降、この電極は、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａと記載する。
プラズマ生成電極３６ａ，３６ｂのうち、成膜用基板２４からみて遠い位置にあるプラズマ生成電極３６ａ（第５電極）、及び成膜用基板２４からみて近い位置にあるプラズマ生成電極３６ｂ（第６電極）は、誘電体管３４ｃ，３６ｃ内の空間から見て誘電体管３４ｃ，３６ｃの誘電体により覆われている。そして、アクチュエータ電極３４ｂ及びプラズマ生成電極３６ａは、同一の電極である。以降、この電極は、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａと記載する。
アクチュエータ電極３４ａ、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａ、及びプラズマ生成電極３６ｂは、図示されない給電線を通して第３制御ユニット４１に接続されている。第３制御ユニット４１は、高周波電源４２に接続されている。
アクチュエータ電極３４ａ、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａ、及びプラズマ生成電極３６ｂへの給電についていうと、上記実施形態と同様に、第３制御ユニット４１による電圧パルスの調整により電力が調整されている。したがって、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａを基準として、アクチュエータ電極３４ａに供給する電圧パルスを調整することにより、また、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａを基準として、プラズマ生成電極３６ｂに供給する電圧パルスを調整することにより、本素子から、所望のラジカル分子あるいはラジカル原子の密度と噴射速度を制御することができる。
アクチュエータ電極３４ａ、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａ、及びプラズマ生成電極３６ｂへの給電についていうと、上記実施形態と同様に、第３制御ユニット４１による電圧パルスの調整により電力が調整されている。したがって、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａを基準として、アクチュエータ電極３４ａに供給する電圧パルスを調整することにより、また、アクチュエータ／プラズマ生成電極３４ｂ，３６ａを基準として、プラズマ生成電極３６ｂに供給する電圧パルスを調整することにより、本素子から、所望のラジカル分子あるいはラジカル原子の密度と噴射速度を制御することができる。
なお、本変形例では、プラズマアクチュエータ３５を上方に（成膜用基板２４から遠い位置に）、プラズマ生成素子３７を下方に（成膜用基板２４に近い位置に）設けており、上述の実施形態とは配置が異なる。本変形例では、プラズマアクチュエータ３５及びプラズマ生成素子３７を１つの誘電体管で共用するので、プラズマアクチュエータ３５を上方に配置して誘起流れを１つの誘電体管３４ｃ、３６ｃの上方で生成しても１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃの下方から噴射するラジカル分子やラジカル原子の噴射速度は維持される。なお、アクチュエータ電極３４ａは、１つの誘電体管３４ｃ，３６ｃの内側空間から見て露出するように設けられているので、アクチュエータ電極３４ａを配置する点から、プラズマアクチュエータ３５を上方に設けることが好ましい。勿論、プラズマアクチュエータ３５を下方に（成膜用基板２４から近い位置に）、プラズマ生成素子３７を上方に（成膜用基板２４から遠い位置に）設けることもできる。
（変形例２）
次に、本実施形態の変形例２を示す。
図８は、アクチュエータプレート３４を説明する図である。本変形例２では、図８に示すアクチュエータプレート３４を、図１に示すアクチュエータプレートとして用い、図８に示すアクチュエータプレート３４の上面の電極を誘電体で覆った構成を採用した図示されないプラズマ生成プレートを、図１に示すプラズマ生成プレートとして用いる。
次に、本実施形態の変形例２を示す。
図８は、アクチュエータプレート３４を説明する図である。本変形例２では、図８に示すアクチュエータプレート３４を、図１に示すアクチュエータプレートとして用い、図８に示すアクチュエータプレート３４の上面の電極を誘電体で覆った構成を採用した図示されないプラズマ生成プレートを、図１に示すプラズマ生成プレートとして用いる。
変形例２のプラズマアクチュエータは、アクチュエータプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた一対のアクチュエータ電極を有する。一方、プラズマ生成素子は、プラズマ生成プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた一対のプラズマ生成電極を有する。この点では、上述した実施形態と変わらない。
具体的には、変形例２では、プラズマアクチュエータ及びプラズマ生成プレートのそれぞれのプレートの貫通孔は、面上の２方向に沿って複数の列及び行を成すように格子状に並べられる。一対のプラズマ生成電極及び一対のアクチュエータ電極のうちプレートそれぞれの一方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する行それぞれに位置する電極は、行毎に、１つの給電線（第１給電線）で互いに直列に繋がれて電源と接続される。さらに、一対のプラズマ生成電極及び一対のアクチュエータ電極のうちプレートのそれぞれの他方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する列それぞれに位置する電極は、列毎に、給電線（第２給電線）で互いに直列に繋がれて電源と接続される。
各プレートに設けられるプラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子の構成は、図４、図６に示す構成と同様なので同じ部分の説明は省略する。
各プレートに設けられるプラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子の構成は、図４、図６に示す構成と同様なので同じ部分の説明は省略する。
アクチュエータプレート３４は、プレート厚さ方向に貫通する複数の同一の大きさの貫通孔３８が、図中のＸ方向及びＹ方向に沿って一定の間隔で整然と並んで格子状に設けられている。Ｙ方向に沿って並んだ貫通孔３８の群を列といい、Ｘ方向に沿って並んだ貫通孔３８の群を行という。図８に示す例では、列７、行７からなる貫通孔のそれぞれにプラズマアクチュエータが設けられている例であるが、列の数、行の数は７に限定されず、複数の数であればよい。
アクチュエータプレート３４の一方の面には、Ｘ方向に沿って並んだ７つのプラズマアクチュエータと接続された給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７が設けられている。アクチュエータプレート３４の他方の面には、Ｙ方向に沿って並んだ７つのプラズマアクチュエータと接続された給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７が設けられている。給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７は、貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管内の空間から見て露出した、アクチュエータプレート３４の上方に位置するアクチュエータ電極に接続されている。給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７は、誘電体管内の空間から見て誘電体管の誘電体で覆われた、アクチュエータプレート３４の下方に位置するアクチュエータ電極に接続されている。
給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７の一方の端（図８中の左側の端）は、上部制御ユニット４６Ｕに接続されており、上部制御ユニット４６Ｕは、さらに、上部電源４２Ｕに接続されている。給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７の他方の端（図８中の右側の端）は、図示されないコンデンサを介して接地されている。上部制御ユニット４６Ｕは、各給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７に所望の電圧パルスを供給するように、それぞれ所望の制御信号Ｕ１〜Ｕ７に基づいて電圧パルスが生成されるようになっている。したがって、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７のそれぞれに印加される電力は、共通する。
一方、給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の一方の端（図８中の上側の端）は、下部制御ユニット４６Ｄに接続されており、下部制御ユニット４６Ｄは、さらに、下部電源４２Ｄに接続されている。給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の他方の端（図８中の下側の端）は、図示されないコンデンサを介して接地されている。下部制御ユニット４６Ｄは、各給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７に所望の電圧パルスを供給するように、それぞれ所望の制御信号Ｌ１〜Ｌ７に基づいて電圧パルスが生成されるようになっている。したがって、給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７のそれぞれに印加される電力は、共通する。
このように、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７の電圧パルスと給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の電圧パルスに電圧差が生じるとき、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の交点に位置するプラズマアクチュエータ１７は動作を行い、プラズマＰの生成とプラズマＰの生成による誘起流れが生じる。
このように、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の交点に位置するプラズマアクチュエータ１７で所望の動作が生じるように、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７に印加する電圧パルスのタイミング及び電圧パルスのパルス幅等は定められる。したがって、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７に印加する電圧パルスは、上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄにより調整することで制御することができる。この上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄによる調整は、制御信号Ｕ１〜Ｕ７及び基制御信号Ｌ１〜Ｌ７に基いて行われる。制御信号Ｕ１〜Ｕ７及び基制御信号Ｌ１〜Ｌ７は、例えば図示されないコンピュータで作成されて、上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄに供給される。
このように、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７の交点に位置するプラズマアクチュエータ１７で所望の動作が生じるように、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７に印加する電圧パルスのタイミング及び電圧パルスのパルス幅等は定められる。したがって、給電線５０Ｕ１〜５０Ｕ７と給電線５０Ｄ１〜５０Ｄ７に印加する電圧パルスは、上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄにより調整することで制御することができる。この上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄによる調整は、制御信号Ｕ１〜Ｕ７及び基制御信号Ｌ１〜Ｌ７に基いて行われる。制御信号Ｕ１〜Ｕ７及び基制御信号Ｌ１〜Ｌ７は、例えば図示されないコンピュータで作成されて、上部制御ユニット４６Ｕ及び下部制御ユニット４６Ｄに供給される。
プラズマ生成プレートでは、上述したように、図８に示すアクチュエータユニット３４の上方に設けられるプラズマアクチュエータ電極を誘電体層で覆うことにより、プラズマ生成電極を形成している。このため、プラズマ生成ユニットのプラズマ生成素子は、プラズマアクチュエータとは異なり、誘起流れを生じることなく、プラズマＰを生成する。プラズマ生成プレートは、アクチュエータプレートと同様の構成で各電極に電力が給電線を通じて給電されるので、プレートの上側に設けられる給電線と下側に設けられる給電線の交点に位置するプラズマ生成素子はプラズマ生成の動作を行い、プラズマＰの生成が生じる。
したがって、上側の給電線と下側の給電線の交点に位置するプラズマ生成素子で所望の動作が生じるように、上側の給電線と下側の給電線に印加する電圧パルスのタイミング及び電圧パルスのパルス幅は定められる。したがって、上側の給電線と下側の給電線に印加する電圧パルスは、上部制御ユニット及び下部制御ユニットにより調整することで制御することができる。この上部制御ユニット及び下部制御ユニットによる調整は、上部制御ユニット及び下部制御ユニットに送られる制御信号に基いて行われる。この制御信号は、例えば図示されないコンピュータで作成されて、上部制御ユニット及び下部制御ユニットに供給される。
この場合、プラズマアクチュエータのアクチュエータ電極及びプラズマ生成素子のプラズマ生成電極のそれぞれには、設定された周期単位で正の電圧値あるいは負の電圧値がパルス状に切り替わることにより、プラズマの生成のための電圧が供給されることが、供給する電力を制御する点で好ましい。
この場合、プラズマアクチュエータのアクチュエータ電極及びプラズマ生成素子のプラズマ生成電極のそれぞれには、設定された周期単位で正の電圧値あるいは負の電圧値がパルス状に切り替わることにより、プラズマの生成のための電圧が供給されることが、供給する電力を制御する点で好ましい。
なお、変形例２では、図１に示すようにアクチュエータプレートとプラズマ生成プレートを離間して成膜空間内に設ける場合、アクチュエータプレートを、プラズマ生成プレートに比べて成膜用基板２４に近い位置に設けることが、噴射したラジカル分子やラジカル原子を効果的に成膜用基板２４に堆積させる点で、好ましい。特に、プラズマアクチュエータに設けられる貫通孔のそれぞれの中心軸の延長線上に、プラズマ生成ユニットに設けられる貫通孔の中心軸を一致させることが、効率よく成膜用基板２４に堆積させる点で好ましい。
（成膜方法）
以下、図１に示す本実施形態の成膜装置で行われる成膜方法について説明する。変形例１，２のける成膜方法も同様であるのでその説明は省略する。
まず、成膜装置１０では、成膜容器１２内の成膜空間の雰囲気は、一定の圧力に維持されるように排気ユニット１６は駆動される。一方、成膜空間内には、ガス源１４から成膜用ガスが所定流量で定常的に導入される。このとき、成膜用基板２４はサセプタ２２に載せられている。すなわち、成膜用基板２４が配置された成膜空間に、成膜用ガスが導入される。
この後、成膜用基板２４は成膜される。具体的には、成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板２４に噴射し成膜する。より具体的には、成膜空間内のガスを吸引し、ラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する力を生成する。すなわち、プラズマアクチュエータを用いて、プラズマの生成と誘起流れを生じさせる。さらに、同時に、ラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するために、プラズマ生成素子を用いて、成膜用ガスからプラズマを生成させる。
以下、図１に示す本実施形態の成膜装置で行われる成膜方法について説明する。変形例１，２のける成膜方法も同様であるのでその説明は省略する。
まず、成膜装置１０では、成膜容器１２内の成膜空間の雰囲気は、一定の圧力に維持されるように排気ユニット１６は駆動される。一方、成膜空間内には、ガス源１４から成膜用ガスが所定流量で定常的に導入される。このとき、成膜用基板２４はサセプタ２２に載せられている。すなわち、成膜用基板２４が配置された成膜空間に、成膜用ガスが導入される。
この後、成膜用基板２４は成膜される。具体的には、成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板２４に噴射し成膜する。より具体的には、成膜空間内のガスを吸引し、ラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射する力を生成する。すなわち、プラズマアクチュエータを用いて、プラズマの生成と誘起流れを生じさせる。さらに、同時に、ラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するために、プラズマ生成素子を用いて、成膜用ガスからプラズマを生成させる。
このとき、誘起流れを生じさせる力の調整と、プラズマの強度の調整とは個別に行われる。誘起流れはプラズマアクチュエータのみで発生し、プラズマの強度の調整は、プラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子で発生する。したがって、誘起流れを生じさせる力の調整は、プラズマアクチュエータに供給する電力、具体的には、電圧パルスのパルス数やパルス幅を制御することで行われる。一方、プラズマの強度の調整は、プラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子に供給する電力、具体的には、電圧パルスの単位時間当たりのパルス数やパルス幅を制御することで行われる。
したがって、誘起流れを生じさせる力の調整と、プラズマの強度の調整とは個別に行うことができる。誘起流れを生じさせる力は、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の噴射速度に対応するため、プラズマアクチュエータに供給する電力を制御することで、ラジカル分子やラジカル原子の噴射量を制御することができる。
プラズマの強度は、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度に対応するため、プラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子に供給する電力を制御することで、ラジカル分子やラジカル原子の密度を制御することができる。
プラズマの強度は、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度に対応するため、プラズマアクチュエータ及びプラズマ生成素子に供給する電力を制御することで、ラジカル分子やラジカル原子の密度を制御することができる。
以上、本実施形態成膜装置及び成膜方法は、プラズマアクチュエータ３５とプラズマ生成素子３７を用いる。このプラズマアクチュエータ３５とプラズマ生成素子３７は、成膜用基板２４の面の垂直方向に縦列に設けられ、インジェクタ３２から噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を成膜用基板２４に噴射して成膜するので、プラズマから生成されるラジカル分子やラジカル原子の密度と噴射速度を別々に調整することができる。
以上、本発明の成膜装置及び成膜方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態および変形例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
１０ 成膜装置
１２ 成膜容器
１４ ガス源
１６ 排気ユニット
１８ プラズマ生成ユニット
２０ 成膜容器
２２ サセプタ
２４ 成膜用基板
２６ 載置面
２８ 供給口
３０ 排気口
３２ インジェクタ
３４ アクチュエータプレート
３４ａ，３４ｂ アクチュエータ電極
３４ｃ 誘電体管
３４ｄ 給電線
３４ｆ 接地導体
３５ プラズマアクチュエータ
３６ プラズマ生成プレート
３６ａ，３６ｂ プラズマ生成電極
３６ｃ 誘電体管
３７ プラズマ生成素子
３８，４０ 貫通孔
４２ 高周波電源
４２Ｕ 上部電源
４２Ｄ 下部電源
４４ 第１制御ユニット
４６ 第２制御ユニット
４６Ｕ 上部制御ユニット
４６Ｄ 下部制御ユニット
５０Ｕ１〜５０Ｕ７，５０Ｄ１〜５０Ｄ７ 給電線
１２ 成膜容器
１４ ガス源
１６ 排気ユニット
１８ プラズマ生成ユニット
２０ 成膜容器
２２ サセプタ
２４ 成膜用基板
２６ 載置面
２８ 供給口
３０ 排気口
３２ インジェクタ
３４ アクチュエータプレート
３４ａ，３４ｂ アクチュエータ電極
３４ｃ 誘電体管
３４ｄ 給電線
３４ｆ 接地導体
３５ プラズマアクチュエータ
３６ プラズマ生成プレート
３６ａ，３６ｂ プラズマ生成電極
３６ｃ 誘電体管
３７ プラズマ生成素子
３８，４０ 貫通孔
４２ 高周波電源
４２Ｕ 上部電源
４２Ｄ 下部電源
４４ 第１制御ユニット
４６ 第２制御ユニット
４６Ｕ 上部制御ユニット
４６Ｄ 下部制御ユニット
５０Ｕ１〜５０Ｕ７，５０Ｄ１〜５０Ｄ７ 給電線
Claims (11)
- プラズマを用いた成膜装置であって、
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
前記成膜空間に設けられ、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射するインジェクタと、を有し、
前記インジェクタは、一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、を含み、
前記プラズマアクチュエータと前記プラズマ生成素子は、前記成膜用基板の面の垂直方向に縦列に設けられ、前記インジェクタから噴射する成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射して成膜する、ことを特徴とする成膜装置。 - 前記アクチュエータ電極及び前記プラズマ生成電極は、環状の電極であり、
前記プラズマアクチュエータは、第１誘電体管と、前記第１誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第１誘電体管の周に沿って前記アクチュエータ電極が設けられ、前記第アクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある第１電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある第２電極は、前記第１誘電体管内の空間から見て前記第１誘電体管の誘電体により覆われており、
前記プラズマ生成素子は、第２誘電体管と、前記第２誘電体管の長さ方向の異なる位置に、前記第２誘電体管の周に沿って前記プラズマ生成電極が設けられ、前記プラズマ生成電極のいずれも、前記第２誘電体管内の空間から見て前記第２誘電体管の誘電体により覆われている、請求項１に記載の成膜装置。 - 前記プラズマアクチュエータの前記アクチュエータ電極は、第１プレートに設けられた貫通孔の両側の開口に沿って設けられ、
前記第１誘電体管の一方の端は、前記アクチュエータ電極のうち前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記貫通孔の第１開口の端に一致するように設けられ、
前記第１電極は、前記貫通孔の前記第１開口の縁に沿って設けられ、
前記第２電極は、前記第１開口とは反対側にある前記貫通孔の第２開口の周に沿って設けられている、請求項２に記載の成膜装置。 - 前記プラズマ生成素子の前記プラズマ生成電極は、第２プレートに設けられた貫通孔の両側の開口に沿って設けられている、請求項３に記載の成膜装置。
- 前記第１プレートに設けられた前記貫通孔の中心軸の延長線上に、前記第２プレートに設けられた貫通孔の中心軸は一致する、請求項４に記載の成膜装置。
- 前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子は、第３誘電体管を共通の管として用い、
前記プラズマ生成素子及び前記プラズマアクチュエータが、前記成膜用基板の側から見て、前記プラズマ生成素子、前記プラズマアクチュエータの順番に縦列に設けられ、
前記プラズマアクチュエータ電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマアクチュエータの第３電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て露出し、前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマアクチュエータの第４電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われており、
前記プラズマ生成電極のうち、前記成膜用基板からみて遠い位置にある前記プラズマ生成素子の第５電極、及び前記成膜用基板からみて近い位置にある前記プラズマ生成素子の第６電極は、前記第３誘電体管内の空間から見て前記第３誘電体管の誘電体により覆われており、
前記第４電極及び前記第５電極は同一の電極である、請求項１に記載の成膜装置。 - プラズマを用いた成膜装置であって、
成膜用基板が配置され、成膜用ガスが導入された成膜空間を備える成膜容器と、
一対のアクチュエータ電極を有し、前記アクチュエータ電極間に電圧を加えることで前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成するとともに、前記プラズマの生成により前記成膜空間内のガスを吸引し、さらに、前記プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を噴射するプラズマアクチュエータと、
前記成膜空間に設けられた一対のプラズマ生成電極を有し、前記プラズマ生成電極間に電圧を加えることで、前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、前記プラズマから成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を生成するプラズマ生成素子と、
前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子においてプラズマを生成するために、前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成素子にプラズマ生成のための電圧を供給する電源と、
前記電圧の供給を制御する制御ユニットと、を有し、
前記プラズマアクチュエータは、アクチュエータプレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のアクチュエータ電極を有し、
前記プラズマ生成素子は、プラズマ生成プレートの厚さ方向に貫通する複数の貫通孔と、前記貫通孔のそれぞれに設けられた誘電体管と、前記貫通孔それぞれの両側の開口に設けられた前記一対のプラズマ生成電極を有する、ことを特徴とする成膜装置。 - 前記プラズマアクチュエータ及び前記プラズマ生成プレートのそれぞれのプレートの前記貫通孔は、面上の２方向に沿って複数の列及び行を成すように格子状に並べられ、
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートそれぞれの一方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する行それぞれに位置する電極は、前記行毎に、第１給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続され、
前記一対のプラズマ生成電極及び前記一対のアクチュエータ電極のうち前記プレートのそれぞれの他方の面の側に設けられた複数の電極のうち、共通する列それぞれに位置する電極は、前記列毎に、第２給電線で互いに直列に繋がれて前記電源と接続されている、請求項７に記載の成膜装置。 - 前記アクチュエータ電極及び前記プラズマ生成電極のそれぞれには、設定された周期単位で正の電圧値あるいは負の電圧値がパルス状に切り替わることにより、前記プラズマの生成のための前記電圧が供給される、請求項８に記載の成膜装置。
- 前記プラズマアクチュエータに設けられる前記貫通孔のそれぞれの中心軸の延長線上に、前記プラズマ生成ユニットに設けられる前記貫通孔の中心軸は一致する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の成膜装置。
- プラズマを用いた成膜方法であって、
成膜用基板が配置された成膜空間に、成膜用ガスを導入する工程と、
前記成膜空間内のガスを用いてプラズマを生成し、プラズマから生成される成膜成分のラジカル分子あるいはラジカル原子を前記成膜用基板に噴射し成膜する工程と、を有し、
前記成膜する工程は、前記成膜空間内のガスを吸引し、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を噴射する力を生成する工程と、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子を生成するために、前記成膜空間内のガスからプラズマを生成する工程と、を含み、
前記力を生成する工程では、前記力の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の噴射速度を調整し、
前記プラズマを生成する工程では、前記プラズマの強度の調整をすることにより、前記ラジカル分子あるいは前記ラジカル原子の密度を調整し、
前記力を生成する工程における前記力の調整と、前記プラズマを生成する工程における前記プラズマの強度の調整とは個別に行われることにより、前記噴射速度の調整と前記密度の調整が個別に実現される、ことを特徴とする成膜方法。
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