(57)【要約】  本発明は、成膜の際に基板温度を制御しつつ膜特性を制御することが可能なプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を提供する。本発明の一実施形態の係るプロセス室（２１）は、基板を保持するホルダ（１）と、プロセス室内に磁場を発生させる磁場形成手段（２９）と、磁場形成手段への膜の堆積を低減するためのシールド（２８）と、磁場形成手段の加熱を低減するための放熱シート（３２）と、磁場形成手段（２９）を移動させる移動手段（３３）と、を備える。磁場形成手段は、磁場形成手段とホルダとの間の体積が増減する方向に移動されることを特徴とする。この構成により、プロセス室内の、特に基板の近傍のプラズマ密度の分布を変化させ、その結果、電圧等の他の条件を変えなくとも成膜速度や基板温度を変化させることができる。
2012090421.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜を行うＣＶＤ装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に前記基板を保持するための基板ホルダと、
前記真空容器内に磁場を形成するために該真空容器内に設けられている磁場形成手段と、
前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の、前記真空容器の内部の空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、
前記磁場形成手段を、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増減する方向に移動させるための移動手段と、
を備えることを特徴とする、ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記基板の温度を測定するための温度測定手段をさらに有し、
前記移動手段は、前記温度測定手段による測定結果に応じて前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも低い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が減少する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも高い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増加する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項２または３に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記移動手段は、
前記基板の処理中に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積と、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積とが異なるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項５に記載のＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積より小さくなるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項６に記載のＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記プラズマ発生手段が、前記基板ホルダ内に設けられている電極と、前記電極に電圧を印加する電源とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記移動手段が、前記磁場形成手段を前記基板の法線方向に移動させることを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤは、真空中での放電により成膜原料ガスをプラズマ状態とし、プラズマのエネルギーにより原料ガスを分解して加工対象の被処理基板の表面に対して薄膜を形成する。また、イオン化された分子が加工対象に印加されたマイナス電位により加速されて薄膜を形成し、膜質を改善する手法もよく用いられている。【０００３】
特にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）などのカーボン系薄膜の成膜においては、被処理基板を両面成膜する装置構成及び方法が採用されている（特許文献１参照）。【０００４】
特許文献１ではチャンバ内に磁石を配置して、該磁石が基板近傍において基板表面に平行な磁界を形成するように構成することにより、基板近傍のプラズマ密度を高め、ＤＬＣ薄膜の成膜速度を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３１３７４号公報
【発明の概要】
【０００６】
近年、燃料電池に用いられるカーボン膜についても上述した様なプラズマＣＶＤを用いて成膜が行われている。燃料電池で使われるカーボン膜に求められる性能として導電性や耐久性が挙げられる。
【０００７】
導電性のカーボン膜を成膜する場合、基板温度を高温にして成膜する必要がある。具体的には成膜前もしくは成膜初期段階で基板を昇温させる工程、そしてその高温を維持したまま成膜を行う工程が求められる。すなわち、導電性を向上させるためには、プラズマＣＶＤの処理を行う際に基板の温度制御が必要になる。
【０００８】
しかしながら、従来のプラズマＣＶＤ装置を用いたプラズマＣＶＤ方法の場合、導電性以外の膜特性（例えば、膜の応力）の制御のために基板への印加電圧値及びチャンバ内ガス圧力などの条件が決まってしまう。そのため、該条件によってプラズマから基板への電流が制限されてしまい、電流もしくは電力を変化させて基板温度を制御することが難しい。つまり、従来、カーボン膜の導電性以外の他の膜特性を制御することと導電性を制御することとの両方を行うことは困難であった。
【０００９】
本発明は上述した問題に鑑み成されたものであり、処理基板上への成膜の際に、導電性を得るための基板温度を制御しつつ他の膜特性を制御することが可能なプラズマＣＶＤ装置を提供するものである。
【００１０】
本発明の態様は、基板上に成膜を行うＣＶＤ装置であって、真空容器と、前記真空容器内に前記基板を保持するための基板ホルダと、前記真空容器内に磁場を形成するために該真空容器内に設けられている磁場形成手段と、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の、前記真空容器の内部の空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、前記磁場形成手段を、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増減する方向に移動させるための移動手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る装置を用いることで、被処理基板上への膜堆積の際に、基板温度の制御を行いつつ膜特性を制御することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る真空処理装置の内部構造の上面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る真空処理装置の内部構造の正面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る真空処理装置の内部構造の側面図である。
【図４Ａ】本発明の一実施形態に係るホルダの正面図である。
【図４Ｂ】図４ＡのＡ−Ａ′断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るプロセス室の模式図である。
【図６Ａ】本発明の一実施形態に係るホルダの正面図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＡ−Ａ′断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係るホルダの正面図である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ−Ａ′断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る磁場形成手段の模式図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る磁場形成手段の模式図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る磁場形成手段の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は本実施形態に限定されるものではない。なお、以下で説明する図面で、同機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略することもある。
【００１４】
（実施形態）
図１は、真空処理装置１００の内部構造を上面から見た概略図である。図２は、真空処理装置１００の内部構造を正面から見た概略図である。図３は、真空処理装置１００の内部構造を側面から見た概略図である。
本実施形態に係る真空処理装置１００は、真空排気されるロードロック室１１とプロセス室２１を有している。ロードロック室１１及びプロセス室２１はゲートバルブ３１によって空間的に分離できる構成となっている。真空処理装置１００は、大気開放したロードロック室１１内に基板２を投入し、真空に排気する。その後、真空排気されたロードロック室１１と真空保管されたプロセス室２１の間のゲートバルブ３１を開放し、スライダー３によってプロセス室２１に基板を搬送する。プロセス室２１において、搬送された基板２に対して所定の処理が行われる。
このような装置構成であることで、基板の交換のたびにプロセス室２１を大気開放する必要がなくなる利点がある。なお、本実施形態に係る真空処理装置１００は、上述のようにロードロック室１１とプロセス室２１とを各１つずつ備えて構成されているが、処理工程によっては複数のプロセス室を備える構成であってもよい。またプロセス室２１がロードロック室１１の反対側にさらにロードロック室を備え、ロードロック室１１から搬入された基板が、プロセス室２１で処理された後に、反対側のロードロック室から搬出するようにしても良い。
【００１５】
ロードロック室１１は、排気部１３や大気開放用のベント部１４を有するものである。一例として、排気部１３としてはドライポンプが用いられ、ベント部１４としてはＮ２（窒素）ガスやドライエアーを導入するガス導入部が用いられる。
【００１６】
プロセス室２１は、加熱、冷却、成膜若しくはエッチングなどの処理を基板２に施す真空容器である。プロセス室２１は放電ガスを導入するためのガス導入部２４や排気部Ｙを有する。排気部Ｙは、一例として、ターボ分子ポンプ２６と背圧排気用ポンプ２７を有する。さらに、排気コンダクタンスを変化できるメインバルブ２５やバリアブルオリフィスを有していることが望ましい。その他に、真空処理装置１００の外部からプロセス室２１の内部に通じるポート３４を備え、該ポート３４を通して基板２の温度を測定するための温度測定手段３０を備えている。温度測定手段３０としては、このような態様に限らず種々の手段を用いることができる。特に基板２に対して非接触で測定できるものが、基板処理の再現性等の観点から望ましく、例えば放射温度計が好適に用いられる。
【００１７】
さらに、プロセス室２１は、電圧印加部Ｘを有する。電圧印加部Ｘは、ホルダ１を介して基板２に負の高電圧を印加するものであり、電源２２や、電圧印加用シリンダー２３を備えている。電圧印加用シリンダー２３は、ホルダ１の搬送時にはホルダ１と電圧印加部Ｘとが接続されず、プラズマ処理時にはホルダ１と電圧印加部Ｘとが接続されるように、電圧印加部Ｘを動作させる。
【００１８】
プロセス室２１には、ホルダ１の周囲にシールド２８が設けられており、基板処理中にプロセス室２１の内壁に膜が堆積することを防止又は低減している。磁場形成手段２９は、ホルダ１又はホルダ１に保持されている基板２からシールド２８を挟んで反対側に設けられる。本実施形態では、基板２の両面をプラズマ処理するために、基板２の一面からシールド２８を挟んで反対側と、基板２の他面からシールド２８を挟んで反対側との両方に磁場形成手段２９が設けられている。基板２を均一にプラズマ処理するために、基板２の面と、磁場形成手段２９の磁石保持面とは平行に配置されることが望ましい。この磁場形成手段２９によって形成される磁場により、基板処理中におけるプロセス室２１の空間内のプラズマ密度分布をコントロールすることが可能となる。
【００１９】
磁場形成手段２９は、プロセス室２１の内部に設けられていることが好ましい。プロセス室２１は内部を真空にするため十分な強度を備えて形成される。磁場形成手段２９をプロセス室２１の外部に設けると、磁場形成手段２９と基板２との間の距離が遠くなるため、基板２近傍のプラズマ密度を向上させるためには、より大きい磁力を発生することが必要になる。したがって、磁場形成手段２９をプロセス室２１内に設けることによって、磁場形成手段２９として磁力の小さい永久磁石を用いることが可能となり、磁場形成手段２９の製造コストを低減することができる。
【００２０】
磁場形成手段２９としては、永久磁石や電磁石が用いることができるが、永久磁石を用いる方がコスト面で有利であるため好ましい。またシールド２８は電気的に接地されており、プロセス室２１においてプラズマを形成する際にはアノードとして機能する。したがって、シールド２８は、磁場形成手段２９からの磁力線に影響を与えないよう非磁性又は低磁性であり、かつアノードとして機能させるために導電性があることが望ましい。例えば、アルミニウム、ステンレス、チタン等が用いられる。なお、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置において、シールド２８の電位が基板２の電位より高く構成されていればよいため、シールド２８の接地以外に、シールド２８を正の電位にするための電源を設ける等、他の装置構成も採用可能である。
【００２１】
図５はプロセス室２１を拡大したものである。図５において、磁場形成手段２９には移動手段３３が設けられており、移動手段３３により磁場形成手段２９と基板２の距離を調整できるようになっている。
移動手段３３は、磁場形成手段２９を、磁場形成手段２９とホルダ１又は基板２とに挟まれている領域の体積が増減する方向Ｂ（例えば、磁場形成手段２９と基板２との距離を変える方向、又は基板２の法線方向）に移動させる。磁場形成手段２９とホルダ１又は基板２との間の体積が増減する方向であればよいので、磁場形成手段２９を基板２の法線方向に対して角度を付けて移動させても構わない。これにより、基板２近傍の磁場強度が変化するため、基板２の近傍のプラズマ密度を変化させることができる。
このように基板近傍のプラズマ密度を変化させることによって、プラズマから基板２へ流れる電流が変化するため、電圧等の他の条件を変えなくとも成膜速度や基板温度を変化させることができるのである。
【００２２】
シールド２８と基板２の距離は５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度に保たれる。またシールド２８と磁場形成手段２９の距離は移動手段３３により１０ｍｍ〜５０ｍｍに変更させることが可能となっている。
【００２３】
本実施形態の移動手段３３は、例えば、一般的なコンピュータと各種のドライバを備える制御部に接続され得る。すなわち、該制御部は、種々の演算、制御、判別などの処理動作を実行するＣＰＵ（不図示）と、このＣＰＵによって実行される様々な制御プログラムなどを格納するＲＯＭ等を有し得る。ＲＯＭ以外にも、例えば、ハードディスク、フラッシュメモリ、フロッピー（登録商標）ディスク、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなど種々の記憶媒体を用いることができる。また、該制御部は、上記ＣＰＵの処理動作中のデータや入力データなどを一時的に格納するＲＡＭ、およびフラッシュメモリやＳＲＡＭ等の不揮発性メモリなどを有し得る。このような構成において、該制御部は、上記ＲＯＭに格納された所定のプログラム又は上位装置の指令に従って、温度測定手段３０により得た値を基に、移動手段３３を制御することで、磁場形成手段２９を移動させ得る。
【００２４】
具体的には、基板２を処理する際に、温度測定手段３０により基板２の温度を測定する。該温度が所定の温度よりも低い場合は移動手段３３によって磁場形成手段２９と基板２の距離を小さくすることで、基板２の近傍のプラズマ密度を高くし、基板２を昇温させることで該所定の温度に近づけることができる。反対に、基板２の温度が所定の温度よりも高い場合は移動手段３３によって磁場形成手段２９と基板２の距離を大きくすることで、基板２の近傍のプラズマ密度を低くし、基板２の温度を低下させることで該所定の温度に近づけることができる。
【００２５】
磁場形成手段２９とシールド２８の間には、放熱シート３２が設けられている。放熱シート３２は、プロセス室２１に形成されたプラズマによってシールド２８が加熱され、その熱が磁場形成手段２９に伝わるのを抑制している。放熱シート３２にはアルミ等の熱伝導率の高い材質が用いられる。なお、放熱シート３２は磁場形成手段２９からの磁力線に影響を与えないよう非磁性材であることが望ましい。
【００２６】
図４Ａに、基板２が保持された状態の、ホルダ１の正面図を示す。また図４Ｂに、図４ＡにおけるＡ−Ａ′断面図を示す。なお、図４Ａ及び図４Ｂにおいては、スライダー３部分を省略して図示している。
【００２７】
まず、本実施形態で用いられる基板２は、厚さ０．１ｍｍ程度のシート状の金属部材を、５０×５０ｍｍ〜５００×５００ｍｍ程度の矩形状に形成したものである。ホルダ１は、導電性を有する矩形の枠状のホルダ本体に、基板２を挟んで保持できるバネ式支持部１０１を備えており、さらに搬送時の基板２の揺れや熱膨張などによる基板２の反りなどの変形を防ぐためのガイド部１１１も有している。バネ式支持部１０１としては高電圧を基板２に印加するために金属板が用いられる。また、ガイド部１１１としては熱逃げを抑えるように熱伝導の低い絶縁材が用いられる。また、バネ式支持部１０１は、基板２を挿入しやすいように、先端部分が外側に広がった形状になっている。
【００２８】
本実施形態では、図４Ａ及び図４Ｂに示されるように基板２の上部中央１箇所にバネ式支持部１０１を設け、基板を保持している。なお、ガイド部１１１は基板２の湾曲を防ぐための部材であるため、基板２と触れている必要はない。
【００２９】
シート状の基板２は、スライダー３に支持された基板保持部としてのホルダ１に保持されるため、垂直に保持された状態で両面に処理がなされる。また、高電圧はホルダ１のバネ式支持部１０１を介して基板２に印加されるため、ホルダ１と基板２の電位は実質的に等しくなる。
【００３０】
ロードロック室１１から搬送されたホルダ１は、プロセス室２１の所定位置（処理位置）に停止され、ゲートバルブ３１を閉じることでプロセス室２１が他の処理室から隔離される。
【００３１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すホルダ１を用いる場合には、ホルダ１は基板２を保持したままロードロック室１１とプロセス室２１との間でスライダー３により搬送され、プロセス室２１では基板２がホルダ１に保持されたまま基板処理が実行される。
【００３２】
ホルダ１の変形例として、図６Ａに、基板２が保持された状態におけるホルダ１の正面図を、図６Ｂに、図６ＡにおけるＡ−Ａ′断面図を示す。図６Ａ及び図６Ｂに示すホルダ１は、図４Ａ及び図４Ｂに示す構成と類似しているが、基板２をスライドさせて取り外せるように、ホルダ１の一端が切り欠かれている点で異なる。また、プロセス室２１内に導電性の基板支持部４が設けられており、バネ式支持部１０１は、ホルダ１上ではなく基板支持部４上に設けられている。電圧印加部Ｘは基板支持部４に接続され、電圧は基板支持部４及びバネ式支持部１０１を介して、基板２に印加される。
このような構成によれば、基板２を保持しているホルダ１がスライダー３によってプロセス室２１内に搬送され、基板２がホルダ１から取り外されてバネ式支持部１０１により保持された後、ホルダ１のみをプロセス室２１からロードロック室１１に戻すことができる。したがって、成膜中にホルダ１に対して膜が堆積することを防ぐことができる。
【００３３】
ホルダ１の別の変形例として、図７Ａに、基板２が保持された状態におけるホルダ１の正面図を、図７Ｂに、図７ＡにおけるＡ−Ａ′断面図を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すホルダ１は、図４Ａ及び図４Ｂに示す構成と類似しているが、基板２をスライドさせて取り外せるように、ホルダ１の一端が切り欠かれている点で異なる。また、プロセス室２１内に導電性の基板支持部４が設けられており、基板２を吊り下げるための導電性のフック１０２が基板支持部４上に設けられている。基板２には、フック１０２を挿通するためのフック孔１０３が設けられているものが用いられる。電圧印加部Ｘは基板支持部４に接続され、電圧は基板支持部４及びフック１０２を介して、基板２に印加される。
このような構成によれば、基板２を保持しているホルダ１がスライダー３によってプロセス室２１内に搬送され、基板２がホルダ１から取り外されてフック１０２により保持された後、ホルダ１のみをプロセス室２１からロードロック室１１に戻すことができる。したがって、成膜中にホルダ１に対して膜が堆積することを防ぐことができる。
【００３４】
本実施形態においては、磁場形成手段２９として永久磁石が用いられる。基板近傍にプラズマを閉じ込めるための磁場が形成できれば特に永久磁石の形態は問わない。図８、図９及び図１０は基板２側から見た磁場形成手段２９の例を模式的に示したものである。
【００３５】
図８に示す磁場形成手段２９は、基板２に対向する磁石保持面２０１上に設けられる小さな永久磁石の集合からなっている。該小さな永久磁石の集合は基板側の磁極がＮ極であるマグネット２０２と、基板側の磁極がＳ極であるマグネット２０３からなる。該永久磁石の集合は、磁石保持面２０１上の第１の方向Ｃ１に沿って、隣接する永久磁石の基板側の磁極は互いに反対となっている。また、磁石保持面２０１上において第１の方向Ｃ１に垂直な第２の方向Ｃ２に沿って、隣接する永久磁石の基板側の磁極は互いに反対となっている。そして、ある永久磁石と、その永久磁石に対して第１の方向Ｃ１において隣接する永久磁石と第２の方向Ｃ２において隣接する永久磁石との双方に隣接する永久磁石（すなわち４つの永久磁石からなる四角形の対角に位置する永久磁石）とは、基板側の磁極が同じである。
このように、磁場形成手段２９が複数の小さな永久磁石からなる場合、基板側に多数の水平磁場が形成されるため、基板面内方向に均一にプラズマを基板近傍に閉じ込めることができる。このため基板の形状やサイズを問わず面内分布が良好な成膜が可能となる。
磁石保持面２０１にはヨークが設けられ、該ヨークの上にマグネット２０２及び２０３が設けられても良い。そのような構成に依れば、磁石の耐熱性を向上させることができ、磁石がプラズマによって昇温しても、プロセス室２１内に生じる磁場強度が低減することを防ぐことができる。
【００３６】
磁場形成手段２９は、図９に示すように、基板２に対向する磁石保持面２１１上に同軸上に設けられる環状の永久磁石の集合からなってもよい。該環状の永久磁石の集合は基板側の磁極がＮ極である環状マグネット２１２と、基板側の磁極がＳ極である環状マグネット２１３からなる。複数の基板側の磁極が異なるマグネット２１２、２１３が、磁石保持面２１１上に交互に配置される。
このように磁場形成手段２９が環状マグネットからなる場合、基板側に形成される水平磁場は他の形態に比べて大きくなる。このためプラズマ生成空間に大きな磁場を形成したい場合に有利である。
【００３７】
磁場形成手段２９は、図１０に示すように、基板２に対向する磁石保持面２２１上に並列して設けられる棒状の永久磁石の集合からなってもよい。該棒状の永久磁石の集合は基板側の磁極がＮ極である棒状マグネット２２２と、基板側の磁極がＳ極である棒状マグネット２２３からなる。複数の基板側の磁極が異なるマグネット２２２、２２３が、磁石保持面２２１上に交互に配置される。
このように磁場形成手段２９が棒状マグネットからなる場合、棒状マグネットを追加することで容易に水平磁場の領域を変更することができる。このため棒状マグネット下において移動成膜を行う場合等にも適用が容易である。
【００３８】
本実施形態においては、磁場形成手段２９は、プロセス室２１の内部に設けられている。これにより、弱い磁場を発生させる永久磁石を用いてもプラズマ密度の分布を変化させることができるという点で有利である。別の方法として、磁場形成手段２９をプロセス室２１の外部に設けてもよい。その場合には、磁場形成手段２９に膜が堆積することを防止でき、磁場形成手段２９の加熱を低減させることができる点で有利であるが、より強い磁場を発生できる永久磁石を使う必要がある。
【００３９】
次に、プロセス室２１における基板２への成膜処理について説明する。
本実施形態では、基板２に対してＤＬＣの成膜を行う。基板２へのＤＬＣの成膜においては、基板２が加熱された状態で成膜される事が望ましい。このため、基板２の加熱処理を成膜に先立って行う。まず、プロセス室２１に不活性ガスを導入する。次に、電圧印加用シリンダー２３を駆動することによって、ホルダ１と電圧印加部Ｘを電気的に接触させる。
電圧印加部Ｘにより印加される負の高電圧は、直流電圧（ＤＣ）もしくは高周波の交流電圧であり、基板２に該高電圧が印加されることによってプロセス室２１内の少なくとも磁場形成手段２９と基板２との間の空間を含む領域にプラズマが形成される。プラズマ形成のために直流電圧を印加する方が、従来の装置に比べて安価に装置を作製可能であるという点で有利であるため、好ましい。
【００４０】
プロセス室２１にプラズマが形成されている状態で、移動手段３３によって磁場形成手段２９と基板２の間の距離を第１の距離に近づけることで、基板２近傍のプラズマ密度を高くし、基板に流れる電流を増加させることで基板２を速やかに所望の温度に加熱することができる。つまり、本実施形態によれば、磁場形成手段２９と基板２又は基板２を保持するホルダ１との間の距離を調整することによって、印加電圧を変えることなく基板に流れる電流を変化させ、その結果基板２の温度を調整することが可能になる。
【００４１】
基板２の加熱後、成膜処理を行うために、プロセス室２１に炭化水素ガスを導入する。炭化水素ガスはプロセス室２１内に形成されたプラズマにより分解され、基板２に印加された負の電圧によりイオンが基板２に引き込まれ、基板上にカーボン膜が成膜される。このとき移動手段３３によって磁場形成手段２９と基板２の間の距離を第１の距離とは異なる第２の距離に調整することで、基板２を所望の温度に制御しながら成膜処理を行うことができる。例えば、成膜処理では、加熱処理のように急激に温度を上げる必要がないため、磁場形成手段２９と基板２の間の距離を長く、つまり第１の距離より第２の距離を長くする。
【００４２】
本実施形態では、ホルダ１及び基板２に電圧を印加することによってプラズマが基板２の近傍に形成され、さらに磁場形成手段２９からの磁場によりプラズマが基板２近傍に閉じ込められているため、基板２を速やかに加熱し、基板２以外への膜の付着を低減し、また速やかに成膜を行うことが可能である。
【００４３】
別の方法として、電極をホルダ１の外部、例えばホルダ１とシールド２８との間に設け、該電極に電圧を印加することによって、プラズマを形成しても構わない。その場合でも、該電極を基板に近い部分に設置することが望ましい。それにより、基板２近傍にプラズマを形成し、磁場によって閉じ込めることができる。
【００４４】
以上の実施形態では基板処理工程のうち加熱工程と成膜工程において、磁石と基板との距離を変更する例を説明した。本発明はこれ以外にも、例えば成膜工程において成膜初期と終期において磁石と基板との距離を変更することで、成膜初期と成膜終期との間で、基板温度を変化させる制御や、膜の特性（例えば、膜の応力）を変化させる制御等が可能となる。
【００４５】
（実施例）
図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて、基板２に対してＤＬＣ膜を成膜する場合の実施例を以下に示す。なお磁場形成手段２９としては図８に示すものを用いた。
【００４６】
まず、基板２をプロセス室２１に搬入して、ゲートバルブ３１を閉鎖後、ガス導入部２４により、不活性ガスとしてのＡｒガスを５００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｃ  ／ｍｉｎ）で導入した。該Ａｒガスの導入により、プロセス室２１内の圧力を２０Ｐａとした。
【００４７】
磁場形成手段２９として永久磁石を用い、プロセス室２１内に磁場が形成された状態で、電圧印加部Ｘにより、基板２にパルス電圧マイナス４００Ｖを印加して、プラズマを形成した。このとき基板２とシールド２８の距離は６０ｍｍであり、シールド２８と磁場形成手段２９の距離は移動手段３３により１０ｍｍに設定した。この状態で基板２をプラズマにより５秒程度加熱することで、基板２の温度は５００℃程度に達した。
このように、ＤＬＣ膜の成膜前にＡｒガスのプラズマによって基板の加熱処理を行うことで、基板表面のクリーニングや、吸着しているガスの除去が行われ、所望の膜質のＤＬＣ膜が得られ、またＤＬＣ膜と基板との密着性が向上する。
【００４８】
次にプロセス室２１に原料ガスとしてのエチレンガスを２５０ｓｃｃｍで導入して、プロセス室２１の圧力を２０Ｐａとした。またシールド２８と磁場形成手段２９との距離を移動手段３３により３０ｍｍに変更した。そして、基板２にパルス電圧マイナス１０００Ｖを印加して、プラズマを形成した。１００秒程電圧を印加することで約１００ｎｍの厚さのＤＬＣ膜が成膜された。
【００４９】
なお、上述した本発明の一実施形態では、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図２】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１】
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【図３】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月2日(2013.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜を行うＣＶＤ装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に前記基板を保持するための基板ホルダと、
前記真空容器内に磁場を形成するために該真空容器内に設けられている磁場形成手段と、
前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の、前記真空容器の内部の空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、
前記磁場形成手段を、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増減する方向に移動させるための移動手段と、
を備えることを特徴とする、ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記基板の温度を測定するための温度測定手段をさらに有し、
前記移動手段は、前記温度測定手段による測定結果に応じて前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも低い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が減少する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも高い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増加する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項２または３に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記移動手段は、
前記基板の処理中に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積と、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積とが異なるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項５に記載のＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積より大きくなるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項６に記載のＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記プラズマ発生手段が、前記基板ホルダ内に設けられている電極と、前記電極に電圧を印加する電源とを有することを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項９】
前記移動手段が、前記磁場形成手段を前記基板の法線方向に移動させることを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月19日(2014.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に成膜を行うＣＶＤ装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に前記基板を保持するための基板ホルダと、
前記真空容器内に磁場を形成するために該真空容器内に設けられている磁場形成手段と、
前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の、前記真空容器の内部の空間にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段と、
前記基板の温度を測定するための温度測定手段と、
前記磁場形成手段を、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増減する方向に移動させるための移動手段であって、前記温度測定手段による測定結果に応じて前記磁場形成手段を移動させる移動手段と、
を備えることを特徴とする、ＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも低い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が減少する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項３】
前記移動手段は、前記温度測定手段により測定された前記基板の温度が所定の温度よりも高い場合は、前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が増加する方向に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載のＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記移動手段は、
前記基板の処理中に前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積と、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積とが異なるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項４に記載のＣＶＤ装置。
【請求項６】
前記移動手段は、
前記基板の成膜処理中の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積が、前記基板の成膜処理前の前記磁場形成手段と前記基板ホルダとの間の体積より大きくなるように、前記磁場形成手段を移動させることを特徴とする請求項５に記載のＣＶＤ装置。
【請求項７】
前記プラズマ発生手段が、前記基板ホルダ内に設けられている電極と、前記電極に電圧を印加する電源とを有することを特徴とする、請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【請求項８】
前記移動手段が、前記磁場形成手段を前記基板の法線方向に移動させることを特徴とする、請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【国際調査報告】
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