(57)【要約】【課題】基板に成膜された膜厚を均一化し、膜の効率を向上させることが可能な成膜装置を提供することにある。【解決手段】本発明は、成膜ガス６が導入される反応容器２の反応室２１内に２つの電極３１，３２を対向して配置し、２つの電極３１，３２の一方に高周波電力を供給することによってプラズマ４０を生成し、成膜ガス６を分解して２つの電極３１，３２の間に搬送される基板１の表面に薄膜を形成するようにした成膜装置において、２つの電極３１，３２のうち、一方の電極３１の電極板３１ａには、成膜ガス６を放出する複数のガス吹出口５が設けられ、ガス吹出口５は、千鳥状に配置され、電極板３１ａの端部には、成膜ガス６をプラズマ４０の生成部から排気するガス排気部８が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにした成膜装置において、
前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、千鳥状に配置され、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにした成膜装置において、
前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、前記基板の幅方向へ延びる長孔状に形成され、かつ互いに平行となるように配置されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記基板への成膜は、前記基板を搬送しながら行われていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置に係り、特に半導体装置用の薄膜を基板の表面に形成するための化学気相成長（ＣＶＤ）装置における反応ガス（成膜ガス）を吹き出す電極板（シャワー電極）の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在では、成膜装置が種々の薄膜を形成するために多くの技術分野で利用されている（例えば、特許文献１）。代表的な例としては、薄膜太陽電池、感光ドラム、液晶ディスプレイのＴＦＴアレイなどが挙げられる。
図５は、容量結合型の平行平板プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置の一例を示す模式図である。このプラズマＣＶＤ装置では、内部に減圧可能な反応室２１が形成された反応容器２を備えており、反応室２１内には、外部の高周波電源（ＲＦ電源）３から高周波電力が供給される高周波電極（ＲＦ電極）３１と、該高周波電極３１と対向する位置に接地電極３２が配置されている。  
高周波電極３１には、図示しないガス導入路が接続されており、該ガス導入路から成膜原料となる成膜ガス（反応ガス）６が、シャワー電極として多数のガス吹出口５（図６参照）を有する高周波電極３１の表面から反応室２１内の基板１に向かって放出されるようになっている。また、接地電極３２内には、搬送された基板１を加熱するためのヒータが内蔵されている。一方、反応容器２の側壁には、一端が除外装置７に接続された排気口７０が設けられている。
【０００３】
次に、図５に示されるプラズマＣＶＤ装置を用いて基板１の表面に薄膜を形成する手順を説明する。
まず、図示しない搬送機構により基板１を反応容器２の反応室２１内に搬送し、減圧されている反応室２１内で高周波電極３１及び接地電極３２の間に配置するとともに、接地電極３２内のヒータによって基板１を所望の温度に加熱する。
次いで、高周波電極３１と基板１との間の放電空間に、図示しないガス導入路から成膜ガス６を導入し、高周波電極３１の表面側のガス吹出口５から基板１に向けて放出するとともに、高周波電源３により高周波電極３１に高周波電圧を印加すると、上記放電空間にプラズマ４０が発生する。これに伴い、放出された成膜ガス６は、プラズマ４０中で分解されて分解粒子５１となり、基板１上及び高周波電極３１に膜５０及び残渣（フレーク）５２ａが生成される一方、残りの成膜ガス６は、排気口７０から除外装置７に排気されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６６７１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のプラズマＣＶＤ装置では、図６に示すような配列でガス吹出口５が設けられているので、基板１を矢印Ｆ方向へ搬送しながら成膜する場合に、高周波電極３１の表面から成膜ガス６を放出すると、ガス吹出口５の配列に影響されて当該ガス吹出口５の直下を中心に、図６に示すような形状の膜５０が基板１に形成され、積層されることになる。すなわち、基板１上には、膜５０が基板１の搬送方向（矢印Ｆ方向）に沿って直線状に成膜されるとともに、基板１の幅方向には隙間を開けて成膜されることになり、膜厚が不均一になることは避けられない。そのため、基板１を搬送しながら成膜すると、基板１の表面に積層された膜５０が幅方向で部分的に変化することなり、良質な膜を均一な厚さで成膜した製品を得ることができないという問題を有している。
また、排気する際、成膜されずに残ったガスにより排気部に残渣が付着する。従来は、防着板とよばれる部材を設置し、一定期間ごとに個別に防着板を外し、サンドブラストなどで、表面の残渣の除去が必要であるという問題を有している。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、基板に成膜された膜厚を均一化し、膜の効率を向上させることが可能な成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにした成膜装置において、前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、千鳥状に配置され、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられている。
【０００８】
本発明においては、前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにした成膜装置において、前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、前記基板の幅方向へ延びる長孔状に形成され、かつ互いに平行となるように配置されている。
【００１０】
本発明においては、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられていることが好ましい。
また、本発明においては、前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されていることが好ましい。
【００１１】
そして、本発明においては、前記基板への成膜は、前記基板を搬送しながら行われていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
上述の如く、本発明に係る成膜装置は、反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにしたものであって、前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、千鳥状に配置され、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられているので、基板に対して反応ガスを均一に吹き出すことができ、基板に成膜される膜厚を均一化することができる。
これにより、基板に積層される膜厚を均一化することが可能となり、基板を搬送しながら成膜する場合でも、基板に積層される膜厚を部分的に変化させずに成膜することができ、膜の高効率化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の成膜装置において、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられているので、基板に成膜されずに残った反応ガスがプラズマの生成部の端部に流れることはなくなり、この箇所の基板に成膜することを確実に防止することができる。
さらに、本発明の成膜装置において、前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されているので、ガス吹出口やガス排気口に付着した残渣を除去する際、一括で電極板を取り外し、サンドブラストなどで電極板表面残渣除去の処理が可能となり、メンテナンスが容易である。
【００１４】
また、本発明に係る成膜装置は、反応ガスが導入される反応容器の反応室内に２つの電極を対向して配置し、前記２つの電極の一方に高周波電力を供給することによってプラズマを生成し、前記反応ガスを分解して前記２つの電極の間に搬送される基板の表面に薄膜を形成するようにしたものであって、前記２つの電極のうち、一方の電極の電極板には、前記反応ガスを放出する複数のガス吹出口が設けられ、前記ガス吹出口は、前記基板の幅方向へ延びる長孔状に形成され、かつ互いに平行となるように配置されているので、上記発明と同様の効果を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の成膜装置においても、前記電極板の端部には、前記反応ガスを前記プラズマの生成部から排気するガス排気部が設けられているので、プラズマの生成部の端部に位置する基板への成膜を確実に防止することができる。
また、本発明の成膜装置において、前記電極板には、前記ガス吹出口と前記ガス排気部とが一体的に配置されているので、ガス吹出口やガス排気口に付着した残渣を除去する際、一括で電極板を取り外し、サンドブラストなどで電極板表面残渣除去の処理が可能となり、メンテナンスが容易である。
そして、本発明の成膜装置において、前記基板への成膜は、前記基板を搬送しながら行われているので、優れた生産効率で高品質な薄膜を成膜することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る成膜装置におけるプラズマＣＶＤ装置であって、（ａ）はその構成を示す模式図、（ｂ）はガス吹出口及び排気口と基板との位置関係を示す模式図、（ｃ）はプラズマ中の基板を示す模式図である。
【図２】図１におけるプラズマＣＶＤ装置であって、（ａ）は高周波電極の一部を示す模式図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のプラズマＣＶＤ装置において、（ａ）は成膜ガスの動作を説明する模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図であって基板に成膜される膜厚分布を示す模式図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る成膜装置におけるプラズマＣＶＤ装置であって、高周波電極の一部を示す模式図である。
【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
【図６】従来のプラズマＣＶＤ装置において、基板に成膜される膜質を断面で示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る成膜装置について、図面を参照しながら、その実施形態に基づき詳細に説明する。なお、図５に示す従来例と同一部位には同一符号を付して説明を省略する。
【００１８】
［第１実施形態］
図１〜図３は本発明の第１実施形態に係る成膜装置におけるプラズマＣＶＤ装置を示すものであり、図１（ａ）はその構成模式図、図１（ｂ）はガス吹出口及び排気口と基板との位置関係模式図、図１（ｃ）はプラズマ中の基板の模式図、図２（ａ）は高周波電極の一部模式図、図２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３（ａ）は成膜ガスの動作を説明する模式図、図３（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図であって基板に成膜される膜厚分布を示す模式図である。  
【００１９】
図１〜図３に示す本発明の第１実施形態のプラズマＣＶＤ装置は、例えば、ロールツーロール方式で基板１を搬送しながら、プラズマＣＶＤ法によって基板１の表面に薄膜を成膜するように構成されている。
図１において、本発明の第１実施形態のプラズマＣＶＤ装置における反応容器２の反応室２１内には、表面側の電極板３１ａに成膜ガス（反応ガス）６を放出するための多数の成膜ガス吹出口５を穿設した高周波電極３１が配置されている。これら成膜ガス吹出口５は、図１（ｂ）、図２（ａ）及び図３に示すように、丸孔の形状に形成されており、高周波電極３１の電極板３１ａの全面にわたって千鳥状に配置されている。
【００２０】
そして、高周波電極３１の背面側には、成膜ガス６を導入するための成膜ガス導入部３１ｂが設けられている。この成膜ガス導入部３１ｂは、絶縁／磁気シール材９を介して固定部材３１ｃに接続されている。しかも、成膜ガス導入部３１ｂは、成膜ガス吹出口５を介して反応室２１に連通している。なお、成膜ガス導入部３１ｂの基端は、図示しない成膜ガス供給源に接続されている。
【００２１】
また、本第１実施形態に係る高周波電極３１の電極板３１ａにおいて、基板１の搬送方向の両側端部には、図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、基板１に成膜されずに残った成膜ガス６をプラズマ４０の生成部から直接排気するために複数の丸孔である排気口７０が設けられ、該排気口７０には、ガス排気流路たる排気ダクト８の一端がそれぞれ接続されている。これら排気ダクト８は、高周波電極３１の背面側から反応容器２の外部に向かって直線的に延在しており、その他端は、除外装置７に接続されている。したがって、排気口７０及び排気ダクト８は、基板１に成膜されずに残った成膜ガス６を排気する直管のガス排気部を構成することになる。
これにより、成膜ガス吹出口５を設けたガス吹出部と、排気口７０及び排気ダクト８は、プラズマ４０の生成部の領域内に配置されることになる。
【００２２】
さらに、排気ダクト８には、図１（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、その全周囲を覆う排気管加熱ヒータ（加熱手段）１１が設けられており、該排気管加熱ヒータ１１によって排気ダクト８の全周が加熱されるようになっている。しかも、排気ダクト８は、排気口７０側の端部外形が拡大した開口部を有する漏斗状の傾斜面に形成されており、プラズマ４０中の残渣が集めやすくなるように構成されている。そして、排気ダクト８は、気密シール１２を介して反応容器２の壁部に取付けられている。
【００２３】
次に、図１(ａ)及び図３を用いて、本発明の第１実施形態のプラズマＣＶＤ装置の作用を説明する。
図示しない搬送機構により基板１を反応容器２の反応室２１内に搬送し、高周波電極３１及び接地電極３２の間に配置するとともに、接地電極３２内のヒータによって基板１を加熱する。そして、高周波電極３１の成膜ガス導入部３１ｂに成膜ガス６を導入し、電極板３１ａの成膜ガス吹出口５から基板１に向けて吹き出すことにより放出するとともに、高周波電源３により高周波電極３１に高周波電圧を印加すると、高周波電極３１と基板１との間の放電空間にプラズマ４０が発生する。これに伴い、放出された成膜ガス６は、プラズマ４０中で分解（イオン化）されて分解粒子５１となり、基板１上に付着して膜５０を形成する。
【００２４】
その際、本発明の第１実施形態では、千鳥状に配置した成膜ガス吹出口５の直下を中心に成膜ガス６が放出されてプラズマ４０の生成部中から排気口７０及び排気ダクト８に導かれ、除外装置７に排気されることになる。そのため、基板１の表面には、図３（ｂ）に示すように、排気口７０の配設位置へ向かう状態で重なり合う箇所が必ず存在し、従来のように基板１の幅方向に隙間が開くことはなく、膜５０が基板１の表面全体にわたって均一に成膜され、膜厚が均一化されることになる。
【００２５】
このように、本発明の第１実施形態のプラズマＣＶＤ装置においては、高周波電極３１の電極板３１ａに設けられる成膜ガス吹出口５を千鳥状に配置し、電極板３１ａの端部に排気口７０及び排気ダクト８を設けているので、基板１の表面全体にわたって均一に成膜することが可能となり、均一化した膜厚の膜５０を形成することができる。また、本実施形態の排気ダクト８は、排気管加熱ヒータ１１によって全周を加熱し、成膜ガス６の温度より壁面温度を高くすることが可能であるため、パウダー状の残渣５２ｂを壁面に付着しにくくすることもできる。また、フレーク状の残渣は、電極板３１ａの成膜ガス吹出口５や排気口７０近傍に付着しても、この電極板３１ａは、ネジなどで固定されており、ネジを外すことで簡単に取り外すことが可能となっているため、サンドブラストなどで電極板３１ａの表面残渣除去の処理を効率的に行うことができ、メンテナンスが容易である。さらに、基板１を搬送しながら成膜する場合でも、積層された膜５０の厚さを均一にすることができる。
【００２６】
［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る成膜装置におけるプラズマＣＶＤ装置であって、高周波電極の一部を示す模式図である。
この第２実施形態では、成膜ガス吹出口５ａが基板１の幅方向へ延びる長孔状に形成されているとともに、互いに平行となるように基板１の搬送方向へ一定の間隔を開けて配置されている。しかも、成膜ガス吹出口５ａは、高周波電極３１の電極板３１ａの全幅近くの長さで延在している。なお、排気口７０ａも成膜ガス吹出口５ａと同様の長孔状に形成されている。
その他の構成及び効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００２７】
以上、本発明の実施の形態につき述べたが、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１  基板
２  反応容器
３  高周波電源
５，５ａ  成膜ガス吹出口
６  成膜ガス（反応ガス）
７  除外装置
８  排気ダクト（ガス排気部）
２１  反応室
３１  高周波電極
３１ａ  電極板
３１ｂ  成膜ガス導入部
３２  接地電極
４０  プラズマ
５０  膜
５１  分解粒子
５２ａ，５２ｂ  残渣
７０，７０ａ  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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