(57)【要約】【課題】基板に成膜された膜質を均一化し、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を放出するガス吹出部５が設けられ、電極板３１ａは、ガス吹出部５の領域よりも広く形成されている。【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ガス吹出部が設けられ、前記電極板は、前記ガス吹出部の領域よりも広く形成されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記電極板の端部には、前記基板に成膜されずに残った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流路が設けら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】
前記電極板の端部には、前記電極板と前記基板との間で、かつ、前記基板の端部における前記プラズマを遮蔽する絶縁部材が設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４】
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１〜３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）の排気構造に関する。
【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４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４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の表面側の電極板３１ａ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５（ａ）に示すように、高周波電極３１の電極板３１ａとプラズマ４０の生成部領域の長さＬがほぼ同一であり、成膜ガス６がプラズマ４０の生成部を通って矢印の如く流れて排気口７０から排気されるので、プラズマ４０の生成部の端部においては、図５（ｂ）及び図６に示すような膜５０が基板１に形成され、積層されることになる。すなわち、この箇所では、最初に品質の劣る入口部の膜５０ａが基板１上に成膜され、次いで良質の中央部の膜５０ｃが基板１上に成膜され、最後に品質の劣る出口部の膜５０ｂが基板１上に成膜されており、膜質が劣化す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が部分的に劣化することなり、良質な膜を均一に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。
【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質を均一化し、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ガス吹出部が設けられ、前記電極板は、前記ガス吹出部の領域よりも広く形成されている。
【０００８】
本発明においては、次のように構成することが好ましい。
（１）前記電極板の端部には、前記基板に成膜されずに残った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流路が設けられている。
（２）前記電極板の端部には、前記電極板と前記基板との間で、かつ、前記基板の端部における前記プラズマを遮蔽する絶縁部材が設置されている。
（３）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。
【発明の効果】
【０００９】
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ガス吹出部が設けられ、前記電極板は、前記ガス吹出部の領域よりも広く形成されているので、プラズマの生成部の端部における基板への成膜を防ぎ、膜質を改善することができる。
また、前記電極板の端部には、前記電極板と前記基板との間で、かつ、前記基板の端部における前記プラズマを遮蔽するマスク板の絶縁部材が設置されているので、プラズマの生成部の端部における基板への成膜を防ぎ、より一層膜質を改善することができる。
これにより、基板に積層される膜質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質を劣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。
【００１０】
また、本発明の成膜装置において、前記電極板の端部には、前記基板に成膜されずに残った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流路が設けられているので、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。また、前記マスク板を設置することで、端部プラズマの基板への照射を抑制することが可能となり、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。
【００１１】
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】
【００１２】
【図１】本発明の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）は膜質を示す模式図である。
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成を示す模式図である。
【図５】従来のプラズマ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）は膜質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、プラズマ生成部の端部の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】
【００１３】
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４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。
【００１４】
図１〜図３は本発明の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（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、図３は成膜ガスの動作を説明する模式図である。  
【００１５】
図１〜図３に示す本発明の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（ガス吹出部）５を穿設した高周波電極３１が配置されている。高周波電極３１の電極板３１ａは、図１（ｂ）及び図３に示すように、成膜ガス吹出口５を設けたガス吹出部の領域の長さＬよりも長くて、広く形成されている。
【００１６】
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。
【００１７】
また、本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の複数の排気口７０が設けられ、該排気口７０には、ガス排気流路を構成する排気ダクト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、プラズマ４０の生成部に対して垂直方向へ配置される直管のガス排気流路となっている。
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。
【００１８】
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。
【００１９】
次に、図１(ａ)及び図３を用いて、本発明の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。
【００２０】
一方、基板１に成膜されずに残った成膜ガス６中には、ラジカルやイオンが存在している。この状態では、残った成膜ガス６が反応室２１の内壁面などに付着することは少ないが、プラズマ４０の生成部外に出ると、微粒子が重合してパウダー状の残渣５２ｂとなる。
そこで、本発明の実施形態では、基板１に成膜されずに残った成膜ガス６をプラズマ４０の生成部中から直接排気口７０及び排気ダクト８に導き、プラズマ４０の生成部の端部に流さず、排気口７０及び排気ダクト８を経て除外装置７に排気している。
また、第２の例として、電極板３１ａの端部に絶縁部材４１を設置することで、プラズマ４０を遮蔽している。
そのため、プラズマ４０の生成部の端部に対応する基板１の箇所には、図３（ｂ）に示すように、従来のような入口部の膜や出口部の膜が成膜されず、基板１の表面全体に中央部の膜のみが成膜され、膜質が均一化されることになる。
【００２１】
このように、本発明の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を成膜ガス吹出口５が設けられたガス吹出部の領域の長さＬよりも長く形成し、電極板３１ａの端部に排気口７０及び排気ダクト８を設け、成膜時に、基板１に成膜されずに残った成膜ガス６をプラズマ４０の生成部中から直接排気口７０及び排気ダクト８に導き、プラズマ４０の生成部の端部に流さずに除外装置７に直接排気しているので、プラズマ４０の生成部の端部に対応する基板１の箇所に膜が成膜するのを防ぎ、膜質の劣化を防止することができる。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。さらに、基板１を搬送しながら成膜する場合でも、積層膜の劣化を防ぎ、均一化した膜質を積層することができる。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、既述の実施形態において、高周波電極３１の電極板３１ａは、成膜ガス吹出口５を設けたガス吹出部の領域のうち、基板１の搬送方向の長さＬを大きく形成しているが、基板１の搬送方向と直交する幅方向の長さを大きく形成することも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１  基板
２  反応容器
３  高周波電源
５  成膜ガス吹出口（ガス吹出部）
６  成膜ガス（反応ガス）
７  除外装置
８  排気ダクト（ガス排気流路）
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
４１  絶縁部材
５０  膜
５１  分解粒子
５２ａ，５２ｂ  残渣
７０  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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