(57)【要約】  基板処理装置は、真空処理容器と、導電性材料からなり、真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、隔壁部は、第１空間と第２空間とを連通する複数の貫通孔を有し、貫通孔は、導電性材料よりも再結合係数の高い被覆材により被覆されている。
2008117832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理装置であって、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第１空間と第２空間とを連通する複数の貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記導電性材料よりも再結合係数の高い被覆材により被覆されていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
前記被覆材は、酸化シリコン、ホウ珪酸ガラス、またはフッ素樹脂であることを請求項１に記載の特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
真空処理装置であって、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第１空間側又は前記第２空間側に開口部を有する複数の凹部と、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
前記隔壁部は、
当該隔壁部の内部に形成された内部空間と、
前記内部空間と前記第２空間とを連通し、当該内部空間に導入されたガスを当該第２空間に供給する複数の拡散孔と、をさらに有し、
前記凹部は、前記隔壁部において、前記内部空間が形成されていない部分に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
【請求項５】
前記隔壁部は、
複数の板状部材と、
前記複数の板状部材を積層した状態で固定する固定部材と、を備え、
前記固定部材に、前記第１空間側又は前記第２空間側に開口部を有する凹部が形成されており、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
【請求項６】
前記凹部内及び貫通孔内が、前記導電性材料よりも再結合係数の高い被覆材で被覆されていることを特徴とする請求項３に記載の真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空処理装置に関し、特に大型フラットパネル基板への成膜に適したＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｕｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、真空処理装置として、薄膜を形成するものやその薄膜の表面改質等を行うものなどが存在する。その中で例えば、ＣＶＤ装置として、マイクロ波伝送導波管に接続された誘電体被覆線路を備え、誘電体被覆線路の下方に試料台が内装されている密閉反応容器を備えたマイクロ波プラズマ処理装置が知られており、特許文献１に提案されている。このマイクロ波プラズマ処理装置は、密閉反応容器内に複数個のガス導入部が接続され、これらガス導入部が密閉反応容器内の上側部に形成されたバッファ室を介して連通し、バッファ室の全周に亘りガス導入部を構成するガス分散ノズルが配設されている。また、バッファ室に供給されたガスが試料台の上面全面をカバーするシャワーヘッドから供給されるようになっている。【０００３】
この装置によれば、ガス導入部より導入されたガスは分散された状態でバッファ室に入り込み、バッファ室内でさらに分散されて密閉反応容器の中央部に導入される。従って、密閉反応容器内にガスが均一に分散した状態で存在することになり、マイクロ波プラズマを均一に発生させることが可能となるものである。【０００４】
特許文献１のＣＶＤ装置は、密閉反応容器内にガスを均一に分散した状態で存在させ、マイクロ波伝送導波管より誘電体被覆線路にマイクロ波を導入し、密閉反応容器内のガスを共鳴励起させてマイクロ波プラズマを均一に発生させる型式のものである。【０００５】
上記ＣＶＤ装置とは別に、密閉反応容器の内部に導電性の隔壁部を設け、高周波電極が配置されたプラズマ生成空間と、基板を搭載する基板保持機構が配置された基板処理空間と、に隔離するＣＶＤ装置が存在する。この型式のＣＶＤ装置では、プラズマ生成空間でプラズマを生成して中性活性種（ラジカル）を発生させ、この活性種を基板処理空間に導入するため、基板が直接プラズマにさらされることがない。そのため、中性活性種と、基板処理空間に直接導入された材料ガスとが基板上で初めて接触し化学反応を起こすことにより成膜が行われる。従って、隔壁部に活性種を通過させるための複数の貫通孔が形成されている。【０００６】
近年、低温ポリシリコン型ＴＦＴ等のデバイスの高性能化の要求が高まり、それに対応するために熱酸化膜に匹敵する高品質の酸化シリコン膜が要求されるようになった。【０００７】
上記ＣＶＤ装置では、プラズマ生成空間に酸素を導入して放電プラズマにより酸素ラジカル（基底状態を含む原子状酸素を指す）を生成し、酸素ラジカルと酸素（ラジカルと呼ばない限り分子状を指す）を隔壁部の貫通孔を介して基板処理空間に供給する。これとともに、シランガスを材料ガスとし、隔壁部に設けた内部空間に供給して拡散孔より基板処理空間へ供給する。基板処理空間において、酸素ラジカル、酸素及びシランの反応を利用して酸化シリコン膜を成膜した場合、材料ガスであるシランとプラズマの激しい反応が抑制されるためパーティクルの発生量が低減される。さらに、イオンの基板への入射も制限されるため、従来のプラズマＣＶＤによって成膜した場合よりも優れた特性を有する酸化シリコン膜を得ることができる。
【特許文献１】特開平５−５５１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような装置及び方法で作製された酸化シリコン膜も、熱酸化によって作製した酸化シリコン膜と比較すると、その特性は劣っていた。【０００９】
さらに、上記装置及び方法による酸化シリコン膜形成では、成膜速度と膜特性がトレードオフ関係にあり、良好な膜特性を維持して成膜速度を向上させることができず、生産性に劣るという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、従来のＣＶＤ装置において、基板処理空間内での酸素ラジカル、酸素及びシランの反応を利用した酸化シリコン膜の成膜について研究を行った。そして、酸素ラジカルが一連の反応のトリガーとして重要であることを明らかにした。また、基板処理空間に供給される酸素ラジカルは、高周波電極に供給される電力やプラズマ生成空間の圧力によって制御可能であり、この酸素ラジカルの供給量が多いほど膜特性が向上する傾向にあることを明らかにした。しかし、これらの知見を得たと同時に、前記問題は基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量の不足が原因であり、電力やプラズマ生成空間の圧力などの条件を最適化してもその量に限界があるという知見も得た。【００１１】
この基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量を増加させる手段として、プラズマ生成空間に酸素ガスに窒素（Ｎ2）ガス或いは一酸化二窒素（Ｎ2Ｏ）ガスを微量（数％）添加し、プラズマ生成空間内で生成される酸素ラジカル量を増加させる方法がある。【００１２】
しかし、この方法を用いても、プラズマ生成空間で生成される酸素ラジカル量に対して、酸素ガスに添加するＮ2ガスやＮ2Ｏガスの量には最適値があり、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量にはやはり限界があった。そして、より優れた膜特性を有する酸化シリコン膜を得るには、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量をさらに増加させる必要があった。【００１３】
本発明の目的は、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量を従来よりも増加させて高品質な酸化シリコン膜を形成し、優れた膜特性を有する酸化シリコン膜を高速に成膜可能で、生産性に優れたＣＶＤ装置などの真空処理装置を提供することにある。【００１４】
上記の目的を達成する本発明にかかる真空処理装置は、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第１空間と第２空間とを連通する複数の貫通孔を有し、
前記貫通孔は、前記導電性材料よりも再結合係数の高い被覆材により被覆されていることを特徴とする。【００１５】
本発明の真空処理装置によれば、プラズマ生成空間から基板処理空間へのラジカル通過量を増加することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
【図１】本発明に係る真空処理装置の第１の実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図２】隔壁部の内部構造を示す一部拡大断面図である。
【図３】本発明に係る真空処理装置の第２の実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明に係る真空処理装置の第３の実施形態の構成を示す縦断面図である。
【図５】隔壁部の内部構造を示す一部拡大断面図である。
【図６】隔壁部の構造を示す一部平面図である。
【図７】隔壁部の要部を示す一部拡大断面図である。
【図８】隔壁部の要部を示す一部拡大断面図である。
【図９】本発明に係る真空処理装置の第４の実施形態の構成を示す縦断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。【００１８】
［第１の実施形態］
本発明の真空処理装置として具体的には、ＣＶＤ装置が好ましく挙げられる。【００１９】
以下に、本発明の好適な実施形態として、ＣＶＤ装置を例に挙げて、添付図面に基づいて説明する。【００２０】
図１及び図２を参照して、本発明に係る真空処理装置ＣＶＤ装置の第１の実施形態を説明する。図１は本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第１の実施形態の構成を示す縦断面図である。図２は隔壁部の内部構造を示す一部拡大断面図である。【００２１】
図１において、このＣＶＤ装置では、好ましくはシランを材料ガスとして使用し、通常のＴＦＴ用ガラス基板１１（以下、単に「ガラス基板１１」ともいう。）の上面にシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として成膜する。ＣＶＤ装置の真空容器１２は、成膜処理を行う際、排気機構１３によってその内部が所望の真空状態に保持される真空容器（真空処理容器）である。排気機構１３は真空容器１２に形成された排気ポート１２ｂ−１に接続されている。【００２２】
真空容器１２の内部には、導電性部材で作られた隔壁部１４が水平な状態で設けられており、平面形状が、例えば、円形の隔壁部１４は、その周縁部が環状の絶縁部材２２の下面に押さえ付けられて密閉状態を形成するように配置されている。真空容器１２の内部は隔壁部１４によって上下の２つの室に隔離される。上側の室はプラズマ生成空間１５を形成し、下側の室は基板処理空間１６を形成する。隔壁部１４は、所望の特定の厚みを有し、かつ全体的に平板状の形態を有し、さらに真空容器１２の水平断面形状に類似した平面形状を有する。隔壁部１４には内部空間２４が形成されている。【００２３】
上記のガラス基板１１は、基板処理空間１６に設けられた基板保持機構１７の上に配置されている。ガラス基板１１は隔壁部１４に実質的に平行であって、その成膜面（上面）が隔壁部１４の下面に対向するように配置されている。基板保持機構１７の電位は真空容器１２と同じ電位である接地電位に保持される。さらに基板保持機構１７の内部にはヒータ１８が設けられている。このヒータ１８によってガラス基板１１の温度は所定の温度に保持される。【００２４】
真空容器１２の構造を説明する。真空容器１２は、その組立て性を良好にする観点から、プラズマ生成空間１５を形成する上容器１２ａと、基板処理空間１６を形成する下容器１２ｂとから構成される。上容器１２ａと下容器１２ｂを組み合わせて真空容器１２を作るとき、両者の間の位置に隔壁部１４が設けられる。【００２５】
隔壁部１４は、その周縁部が、後述するごとく電極２０を設けるときに上容器１２ａとの間に介設される環状絶縁部材２１，２２のうちの下側の絶縁部材２２に接触するようにして取り付けられる。これによって、隔壁部１４の上側と下側に、隔離されたプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６が形成される。隔壁部１４と上容器１２ａとによってプラズマ生成空間１５が形成される。プラズマ生成空間１５においてプラズマが生成されている領域は、前述の隔壁部１４と上容器１２ａとほぼ中央位置に配置される板状の電極（高周波電極）２０で形成されている。電極２０には複数の孔２０ａが形成されている。隔壁部１４と電極２０は、上容器１２ａの側部内面に沿って設けられた２つの環状絶縁部材２１，２２によって支持され、固定される。環状絶縁部材２１には、外側からプラズマ生成空間１５へ酸素ガスを導入する導入パイプ２３が設けられている。導入パイプ２３は流量制御を行うマスフローコントローラ（図示せず）を介して酸素ガス供給源（図示せず）に接続されている。【００２６】
真空容器１２の内部は、隔壁部１４によってプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６に隔離される。隔壁部１４には、所定条件を満たす複数の貫通孔２５が内部空間２４の存在しない部分を貫通する状態で分散して形成されており、これらの貫通孔２５を介してのみプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６は連通している。また、隔壁部１４内に形成された内部空間２４は、材料ガスを分散させて均一に基板処理空間１６に供給するための空間である。さらに、隔壁部１４の下壁には材料ガスを基板処理空間１６に供給する複数の拡散孔２６が形成されている。上記の貫通孔２５または拡散孔２６はそれぞれ後述する所定の条件を満たすように作られている。【００２７】
また内部空間２４には、材料ガスを導入するための導入パイプ２８が接続されている。導入パイプ２８は側方から接続されるように配置されている。また内部空間２４の中には、材料ガスが拡散孔２６から均一に供給されるように、複数の孔２７ａを有するように穿孔された均一板２７がほぼ水平に設けられている。図２に示すごとく、均一板２７によって隔壁部１４の内部空間２４は上下の２つの空間部分２４ａ，２４ｂに分けられている。導入パイプ２８で内部空間２４に導入される材料ガスは、上側の空間部分２４ａに導入され、均一板２７の孔２７ａを通って下側の空間部分２４ｂに至り、さらに拡散孔２６を通って基板処理空間１６に拡散されることになる。以上の構造に基づいて、基板処理空間１６の全体にわたって材料ガスを均一に供給することで均一な膜分布と均質な膜質とが実現されている。【００２８】
図２では隔壁部１４の一部が拡大して示され、貫通孔２５と拡散孔２６と均一板２７の要部が拡大して示される。貫通孔２５は、一例として、プラズマ生成空間１５側が大きな径を有し、基板処理空間１６の側が絞られ、小さい径で作られている。【００２９】
本実施形態では、隔壁部１４に設けられる貫通孔２５内を隔壁部１４を構成する部材よりも再結合係数の高い被覆材４０で被覆している。被覆材４０としては、具体的には、例えば、酸化シリコン（石英：ＳｉＯ 2）やホウ珪酸ガラス（パイレックス（登録商標））、或いはフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））を用いることができる。【００３０】
従来、隔壁部１４の材質には、アルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられている。アルミニウムやステンレス鋼の原子状酸素（酸素ラジカル）に対する再結合係数は、アルミニウムで４．４×１０-3、ステンレス鋼で９．９×１０-3である。尚、再結合係数とは、その表面で原子状酸素同士が酸素分子（Ｏ2）に戻る（再結合する）確率である。これに対し、本発明のように、貫通孔２５内を被覆した構成の場合の再結合係数は、石英やパイレックス（登録商標）ガラスで９．２×１０-5、フッ素樹脂で７．３×１０-5と、上記金属の無垢材よりも１桁以上低い。従って、本発明によれば、プラズマ生成空間１５で生成した酸素ラジカルが貫通孔２５を通過する際に、その内壁との衝突による再結合が従来よりも抑制され、基板処理空間１６へと効率良く輸送される。【００３１】
また、本発明に係るＣＶＤ装置における上容器１２ａ、隔壁部１４、及び環状絶縁材２１、２２、３１のプラズマ生成空間１５側の面に上記のいずれかの材質の被覆を施してもよい。環状絶縁材２１、２２、３１については被覆ではなく、上記の被覆材として挙げた材質は絶縁物としても用いることができるので、これら自体を上記のいずれかの材質で構成してもよい。これにより、プラズマ生成空間１５で生成される酸素ラジカルのこれらの表面との衝突による再結合が従来よりも抑制されるため、プラズマ生成空間１５内における酸素ラジカルの密度を従来よりも増加させることができる。よって、従来よりも、より多くの酸素ラジカルを基板処理空間１６へ供給することが可能となる。【００３２】
上容器１２ａの天井部には、電極２０に接続された電力導入棒２９が設けられている。電力導入棒２９によって電極２０に放電用高周波電力が給電される。尚、接地端子４３は真空容器１２の上容器１２ａにも接続され、上容器１２ａも接地電位に保持されている。電力導入棒２９は絶縁物３１で被われており、他の金属部分との絶縁が図られている。【００３３】
上記のように構成されたＣＶＤ装置による成膜方法を説明する。図示しない搬送ロボットによってガラス基板１１が真空容器１２の内部に搬入され、搬入されたガラス基板１１は、基板保持機構１７の上に配置される。真空容器１２の内部は、排気機構１３によって排気され、減圧されて所定の真空状態に保持される。次に、導入パイプ２３を通して酸素ガスが真空容器１２のプラズマ生成空間１５に導入される。このとき酸素ガスの流量は外部のマスフローコントローラ(図示せず)で制御される。【００３４】
一方、材料ガスである例えばシランが導入パイプ２８を通して隔壁部１４の内部空間２４に導入される。シランは、最初に内部空間２４の上側の空間部分２４ａに導入され、均一板２７で均一化されて下側の空間部分２４ｂに移動し、次に拡散孔２６を通って基板処理空間１６に直接に、すなわちプラズマに接触することなく導入される。基板処理空間１６に設けられた基板保持機構１７は、ヒータ１８に通電が行われているため、予め所定温度に保持されている。【００３５】
上記の状態で、電極２０に対して電力導入棒２９を介して高周波電力が供給される。この高周波電力によって放電が生じ、プラズマ生成空間１５内において電極２０の周囲に酸素プラズマが生成される。酸素プラズマを生成することで、中性の励起種であるラジカル（励起活性種）が生成される。【００３６】
真空容器１２の内部空間は、導電材料で形成された隔壁部１４により、プラズマ生成空間１５と基板処理空間１６に隔離されている。基板１１の表面に成膜を行うとき、プラズマ生成空間１５では酸素ガスを導入し、かつ高周波電力を電極２０に供給して酸素プラズマを生成する。他方、基板処理空間１６では、材料ガスであるシランが隔壁部１４の内部空間２４及び拡散孔２６を通って直接に導入される。プラズマ生成空間１５で生成された酸素プラズマのうち長寿命をもつ中性ラジカルが隔壁部１４の複数の貫通孔２５を通って基板処理空間１６に導入されるが、荷電粒子の多くは死滅する。シランは隔壁部１４の内部空間２４及び拡散孔２６を通って基板処理空間１６に直接に導入される。また、基板処理空間１６に直接に導入されたシランは、貫通孔２５の孔径（開口面積）に基づきプラズマ生成空間の側に逆拡散することが抑制される。このように、材料ガスであるシランを基板処理空間１６に導入するとき、シランが直接に酸素プラズマに触れることはなく、シランと酸素プラズマとが激しく反応することが防止される。かくして、基板処理空間１６において、隔壁部１４の下面に対向して配置された基板１１の表面にシリコン酸化膜が成膜される。【００３７】
上記構造において、隔壁部１４の各貫通孔２５の大きさ等の形態は、次のように定められる。プラズマ生成空間１５の酸素ガスを貫通孔中の物質移動流れとし、基板処理空間１６のシランが、貫通孔２５を通って反対側の空間に拡散移動を行うことを想定するとき、その拡散による移動量を所望範囲に制限するように決められている。即ち、例えば、隔壁部１４の温度がＴである時の貫通孔２５を流れる酸素ガスとシランに関してその相互ガス拡散係数をＤとし、且つ貫通孔２５の最小径部分の長さ（貫通孔の特徴的長さ）をＬとする。この時、ガス流速（ガスの流速ｕとする）を用いて、ｕＬ／Ｄ＞１の関係が満たされるように決められる。以上の貫通孔の形態に関する条件は、好ましくは、隔壁部１４に形成された拡散孔２６に関しても同様に適用される。【００３８】
上記のようにプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６は、上記特性を有する貫通孔２５と拡散孔２６が多数形成された隔壁部１４でそれぞれ閉じられた室となるように仕切られて隔離されている。そのため、基板処理空間１６に直接導入されたシランと酸素プラズマが接触することは殆どない。【００３９】
以上説明したように、第１の実施形態のＣＶＤ装置によれば、中性活性種（ラジカル）が通過する貫通孔２５の内壁を隔壁部１４を構成する部材よりも再結合係数の高い被覆材４０で被覆している。これにより、貫通孔２５の内壁が金属の無垢材のままである構造に比して、プラズマ生成空間１５で生成した酸素ラジカルが貫通孔２５を通過する際に、その内壁との衝突による再結合が従来よりも抑制され、基板処理空間１６へと効率良く輸送される。従って、基板処理空間１６へ供給される酸素ラジカル量を従来よりも増加させることができ、熱酸化によって作製した酸化シリコン膜に匹敵するような高品質な酸化シリコン膜の形成が可能となる。【００４０】
また、基板処理空間１６へ供給される酸素ラジカル量を増加させることができるため、成膜速度を上昇させても、酸化シリコン膜を優れた膜特性に維持して成膜することが可能となる。その結果、本発明によれば、生産性に優れたＣＶＤ装置を提供することができるものである。【００４１】
（実施例１）
次に、本発明の実施例について説明する。【００４２】
本実施例では、石英（SiO2）、ホウ珪酸ガラス及びフッ素樹脂を被覆して、ラジカル通過量を測定した。【００４３】
SiO2による被覆は、ポリシラザン(polysilazane)の有機溶媒溶液を塗布した後、これを酸化させて形成することができる。例えば、ペルヒドロポリシラザン(perhydropolysilazane)のキシレン溶液を塗布した後、これを自然に酸化させて形成することができる。本実施例では、低温硬化性のペルヒドロポリシラザン（perhydropolysilazane）（有限会社エクスシア（名称：QGC東京）製）のキシレン溶液を塗布し、その後、処理室を140℃〜300℃で3時間程度加熱して形成した。厚さは約1μmである。貫通孔25以外に被覆されたSiO2は、機械的に除去した。【００４４】
なお、SiO2被覆として、他の手法を用いることもできる。例えば、水素添加アモルファスシリコンからプラズマ酸化処理によって形成したポーラスなSiO2を採用することもできる。しかし、酸素ラジカルの効率的な輸送の観点から被覆面の表面粗さがその輸送に影響を与えることは容易に推測でき、ポーラスなSiO2による被覆よりも塗布などの処理による平滑なSiO2被覆を形成することが望ましい。尚、被覆の厚みは、貫通孔25が被覆されていればよく、本実施例に限定されるものではない。【００４５】
次に、ホウ珪酸ガラスの被覆は、テトラエトキシシラン(TEOS：Si(OC2H5)4)とホウ酸トリメチル(TMB：B(OCH3)3)及びオゾン(O3)を原料ガスとした大気圧CVD法により400℃で形成した。厚さは約1μmである。貫通孔25以外に被覆されたホウ珪酸ガラスは、機械的に除去した。【００４６】
また、フッ素樹脂の被覆は、Unics Co.に依頼してテフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン）を厚さ30μm被覆した。貫通孔25以外に被覆されたテフロン（登録商標）は、機械的に除去した。このフッ素樹脂の被覆は、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー、パーフルオロアルコキシアルカンなどの他のテフロン（登録商標）でもよい。【００４７】
次に、酸素ラジカル通過量の測定について説明する。【００４８】
本実施例では、NO2ガスを用いた滴定法により基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量を測定した。NO2ガスを用いた滴定法では、NO2と酸素ラジカルは気相中で主に次の2つの反応を生じ、反応2で光を放出する。【００４９】
反応1：NO2 ＋ O → NO ＋ O2
反応2：NO ＋ O → NO2 ＋ hν(光)
反応1と反応2の反応速度係数は、300Kにおいて各々5.47×10−12cm3/s及び2.49×10−17cm3/sである。すなわち反応1は反応2に比べ遙かに速い反応である。このことは、供給されるNO2の量が酸素ラジカル量に比べて多くなると、酸素ラジカルの多くが反応1で消費され、光を放出する反応2が生じにくくなることを示唆する。よって供給するNO2ガス流量に対する発光強度の変化を測定することにより、酸素ラジカルの量を見積もることができる。【００５０】
実際に、貫通孔25に被覆をしない場合と石英(SiO2)、ホウ珪酸ガラス、テフロン（登録商標）をそれぞれ被覆した場合について、酸素ガス導入量(900sccm)、放電圧力(50Pa)、放電電力(1.2kW)を同一条件としてプラズマ生成空間で酸素プラズマを発生させ、材料ガスに替えてNO2ガスを導入パイプ28より隔壁部１４の拡散孔26を介して基板処理空間16へ供給することにより、上記滴定測定を行った。ここで酸素ラジカル量は、NO2ガス流量を増加させ、上記反応2の発光が検出できなくなったときのNO2ガス流量をその値とした。結果を表に示す。被覆した場合の方が明らかに酸素ラジカル量が多くなる結果が得られた。【００５１】
貫通孔25に被覆をしない場合と石英(SiO2)、ホウ珪酸ガラス、テフロン（登録商標）をそれぞれ被覆した場合のNO2滴定測定の結果を表１に示す。【００５２】
【表１】
2008117832.tif 000003
【００５３】
表１に示すように、石英、ホウ珪酸ガラス及びテフロン（登録商標）のいずれもが被覆しない場合よりも酸素ラジカル量が増加しているのが確認された。【００５４】
［第２の実施形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第２の実施形態を説明する。図３は本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第２の実施形態の構成を示す縦断面図である。【００５５】
図３において、図１で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、ここで詳細な説明を反復することは省略する。本実施形態の特徴的構成は、上容器１２ａの天井部の内側に円板状絶縁部材３３を設け、かつその下側に電極２０を配置するようにした。電極２０には上記孔２０ａは形成されず、一枚状の板の形態を有する。電極２０と隔壁部１４によって平行平板型電極構造によるプラズマ生成空間１５を形成する。その他の構成は第１実施形態の構成と実質的に同じである。さらに、第２実施形態によるＣＶＤ装置による作用、効果も前述の第１実施形態と同じである。【００５６】
第２の実施形態のＣＶＤ装置においても、隔壁部１４の貫通孔２５内を酸化シリコン、ホウ珪酸ガラス、或いはフッ素樹脂で被覆する。また、例えば、隔壁部１４、環状絶縁材２１、２２のプラズマ生成空間１５側の面に上記のいずれかの材質の被覆を施してもよい。環状絶縁材２１、２２については被覆ではなく、これら自体を上記材質のいずれかで構成してもよい。【００５７】
前述の実施形態では、材料ガスとしてシランの例を説明したが、これに限定されず、ＴＥＯＳ等の他の材料ガスを用いることができるのは勿論である。【００５８】
また、被覆する材質として、酸化シリコン（石英）、ホウ珪酸ガラス（パイレックス（登録商標）ガラス）、或いはフッ素樹脂としてテフロン（登録商標）を挙げたが、これらの材質に限定されるものではなく、原子状酸素に対する再結合係数が小さい材質であればよい。【００５９】
さらに、シリコン酸化膜のみならず、アルミナ等その他の成膜にも応用することができる。本発明の原理的考えは、材料ガスがプラズマに接することによりパーティクルが発生すること、基板へイオンが入射することが問題となるすべての処理に応用でき、成膜、酸化等の真空処理装置に応用できる。【００６０】
そして、隔壁部１４の内部空間２４を二重構造に形成したが、必要に応じて三重構造以上の多層構造にできるのは勿論である。【００６１】
［第３の実施形態］
図４から図８を参照して、本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第３の実施形態を説明する。図４は本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第３の実施形態の構成を示す縦断面図である。図５は隔壁部の内部構造を示す一部拡大断面図である。図６は隔壁部の構造を示す基板処理空間１６側から見た一部平面図である。図７及び図８は隔壁部の要部を示す一部拡大断面図である。【００６２】
図４において、このＣＶＤ装置では、好ましくはシランを材料ガスとして使用し、通常のＴＦＴ用ガラス基板１１の上面にシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として成膜する。ＣＶＤ装置の真空容器１２は、成膜処理を行う際、排気機構１３によってその内部が所望の真空状態に保持される真空容器（真空処理容器）である。排気機構１３は真空容器１２に形成された排気ポート１２ｂ−１に接続されている。【００６３】
真空容器１２の内部には、導電性部材で作られた隔壁部１４が水平な状態で設けられており、平面形状が例えば円形の隔壁部１４は、その周縁部が環状の絶縁部材２２の下面に押さえ付けられて密閉状態を形成するように配置されている。真空容器１２の内部は隔壁部１４によって上下の２つの室に隔離される。上側の室はプラズマ生成空間１５を形成し、下側の室は基板処理空間１６を形成する。隔壁部１４は、所望の特定の厚みを有し、且つ全体的に平板状の形態を有し、さらに真空容器１２の水平断面形状に類似した平面形状を有する。隔壁部１４には内部空間２４が形成されている。【００６４】
ガラス基板１１は、基板処理空間１６に設けられた基板保持機構１７の上に配置されている。ガラス基板１１は隔壁部１４に実質的に平行であって、その成膜面（上面）が隔壁部１４の下面に対向するように配置されている。基板保持機構１７の電位は真空容器１２と同じ電位である接地電位に保持される。さらに基板保持機構１７の内部にはヒータ１８が設けられている。このヒータ１８によってガラス基板１１の温度は所定の温度に保持される。【００６５】
真空容器１２の構造を説明する。真空容器１２は、その組立て性を良好にする観点から、プラズマ生成空間１５を形成する上容器１２ａと、基板処理空間１６を形成する下容器１２ｂとから構成される。上容器１２ａと下容器１２ｂを組み合わせて真空容器１２を作る時、両者の間の位置に隔壁部１４が設けられる。【００６６】
隔壁部１４は、その周縁部が、後述するごとく電極２０を設ける時に上容器１２ａとの間に介設される環状絶縁部材２１，２２のうちの下側の絶縁部材２２に接触するようにして取り付けられる。これによって、隔壁部１４の上側と下側に、隔離されたプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６が形成される。隔壁部１４と上容器１２ａとによってプラズマ生成空間１５が形成される。プラズマ生成空間１５においてプラズマが生成される領域は、前述の隔壁部１４と上容器１２ａとほぼ中央位置に配置される板状の電極（高周波電極）２０で形成されている。電極２０には複数の孔２０ａが形成されている。また、上容器１２ａの天井部には、電極２０に接続された電力導入棒２９が設けられている。電力導入棒２９によって電極２０に放電用高周波電力が給電される。尚、接地端子４３は真空容器１２の上容器１２ａにも接続され、上容器１２ａも接地電位に保持されている。電力導入棒２９は、いずれも絶縁物３１で被われており、他の金属部分との絶縁が図られている。【００６７】
隔壁部１４と電極２０は、上容器１２ａの側部内面に沿って設けられた２つの環状絶縁部材２１，２２によって支持され、固定される。環状絶縁部材２１には、外側からプラズマ生成空間１５へ酸素ガスを導入する導入パイプ２３が設けられている。導入パイプ２３は流量制御を行うマスフローコントローラ（図示せず）を介して酸素ガス供給源（図示せず）に接続されている。【００６８】
真空容器１２の内部は、隔壁部１４によってプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６に隔離される。隔壁部１４には、所定条件を満たす複数の貫通孔２５ａが、例えば複数の板状部材を接合した構造からなる隔壁部の接合部などのように、内部空間２４の存在しない部分を貫通する状態で分散して形成されている。さらに、これらの貫通孔２５ａを介してのみプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６は連通している。また隔壁部１４内には、図６に破線で示すように、格子状の内部空間２４が形成されている。この内部空間２４は、材料ガスを分散させて均一に基板処理空間１６に供給するための空間である。さらにガラス基板１１と対向する隔壁部１４の下壁には材料ガスを基板処理空間１６に供給する複数の拡散孔２６が形成されている。上記の貫通孔２５ａまたは拡散孔２６はそれぞれ後述する所定の条件を満たすように作られている。【００６９】
また内部空間２４には、材料ガスを導入するための導入パイプ２８が接続されている。導入パイプ２８は側方から接続されるように配置されている。導入パイプ２８により内部空間２４に導入される材料ガスは、内部空間２４で拡散され、さらに拡散孔２６を通って基板処理空間１６に拡散されることになる。以上の構造に基づいて、基板処理空間１６の全体にわたって材料ガスを均一に供給することで均一な膜分布と均質な膜質が実現されている。【００７０】
図５では本発明に係る隔壁部１４の一部が拡大して示され、貫通孔２５ａと拡散孔２６の要部が拡大して示される。貫通孔２５ａには、一例として、基板処理空間１６側に大きな径を有する円柱状の凹部２５ｂが形成され、貫通孔２５aは、凹部２５ｂ内に小さい径の貫通孔として形成されている。即ち、隔壁部１４の内部には材料ガスを拡散する内部空間２４が形成され、隔壁部１４の内部空間２４の存在しない部分に複数の凹部２５ｂが形成されている。さらに、各凹部２５ｂ内にプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６とを貫通して中性活性種（ラジカル）を通過させる複数の貫通孔２５ａが開口している。凹部２５ｂは、隔壁部１４の内部空間２４の存在しない部分の基板処理空間１６側もしくはプラズマ生成空間１５側のいずれに形成してもよく、図５及び図６では、凹部２５ｂが基板処理空間１６側に設けられ、１箇所の凹部２５ｂに対して２つの貫通孔２５ａが開口されている。尚、１箇所の凹部２５ｂに対して形成される貫通孔２５aの数は、例示的なものであり、本発明の趣旨は図５に示す貫通孔２５aが２つの場合の構成に限定されるものではない。【００７１】
一方、プラズマ生成空間１５側に凹部を設けた場合、条件によって凹部にプラズマが入り込む場合がある。この凹部へのプラズマの入り込みは、プラズマ生成毎に場所や個数がランダムであり、またプラズマが入り込んだ凹部の貫通孔からは、プラズマの入り込んでいない貫通孔よりも酸素ラジカルが多く供給され、不均一な成膜分布の原因となることも考えられる。このため、基板処理空間１６側に凹部を設けると、成膜分布を均一化できるので好ましい。【００７２】
ラジカル通過量は、プラズマ生成空間１５と基板処理空間１６とを連通させる貫通孔２５ａの孔径（開口面積）が大きくなる程多くなる。しかしながら、個々の貫通孔２５ａの孔径を大きくすると、基板処理空間１６側からプラズマ生成空間１５側へ材料ガスの逆拡散が起こり、プラズマ生成空間１５を汚してしまう。また、貫通孔２５ａの孔径を大きくすると、プラズマ生成空間１５から基板処理空間１６へのプラズマ漏れが大きくなる。例えば、プラズマ密度１０8／ｃｍ3、電子温度８ｅＶの時、デパイ長は約２ｍｍとなる。プラズマ生成空間１５から基板処理空間１６へのプラズマ漏れを阻止するためには、貫通孔２５ａの直径がこのデパイ長の２倍以下である必要がある。故に、プラズマが漏れることなく、ラジカル通過量を増大するためには、貫通孔２５ａの数を増加させることが必要である。一方で、隔壁部１４には内部空間２４が形成されることから、凹部２５ｂを形成可能なスペースは限られる。そこで、本実施形態のように、凹部２５ｂに複数の貫通孔２５ａを形成させることで、凹部２５ｂに１つしか貫通孔を形成しない場合に比べて、貫通孔２５ａの形成数を増大させることができ、ラジカル通過量を増大させることができる。なお、隔壁部１４の厚み全部を小さな孔径で連通すると、コンダクタンスが小さくなり過ぎ、酸素ラジカルが通り難くなる。できるだけ酸素ラジカルを効率よく輸送できるようにコンダクタンスを大きくするために凹部２５ｂを設けている。【００７３】
さらに、径の大きな逃げ孔である凹部２５ｂに複数の貫通孔２５ａを開口することにより、個々の貫通孔２５ａの加工深さが浅くなって孔開け加工が容易になり、安価な隔壁部１４を製造することができる。【００７４】
図７では、隔壁部１４に形成した１箇所の凹部２５ｂに対して、ラジカルが通過する貫通孔２５ａを３つ開口した形態を示している。この場合は、プラズマ生成空間１５と基板処理空間１６とを連通させる貫通孔２５ａの開口面積が従来の３倍になり、より多くのラジカルを基板処理空間１６に送り込むことが可能となる。このように、基板処理空間１６側からプラズマ生成空間１５側への材料ガスの逆拡散を防止しながら、より多くのラジカルを基板処理空間１６へと供給することができる。【００７５】
また図８では、隔壁部１４を複数枚の板状部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃで構成した例を示す図である。板状部材１４ａ，１４ｂ，１４ｃを接合して一体的に固定するための固定部材１４０に凹部２５ｂを形成し、さらに凹部２５ｂ内に複数の貫通孔２５ａを開口した形態を示している。このような構成を採用すれば、隔壁部１４の作製が容易となり、設計の自由度も確保でき、隔壁部１４を安価に製造することができる。【００７６】
上記のように構成されたＣＶＤ装置による成膜方法を説明する。図示しない搬送ロボットによってガラス基板１１が真空容器１２の内部に搬入され、基板保持機構１７の上に配置される。真空容器１２の内部は、排気機構１３によって排気され、減圧されて所定の真空状態に保持される。次に、導入パイプ２３を通して、例えば、酸素ガスが真空容器１２のプラズマ生成空間１５に導入される。この時、酸素ガスの流量は外部のマスフローコントローラ（図示せず）で制御される。【００７７】
一方、材料ガスである、例えば、シランが導入パイプ２８を通して隔壁部１４の内部空間２４に導入される。シランは、内部空間２４で拡散され、拡散孔２６を通って基板処理空間１６に直接に、即ちプラズマに接触することなく導入される。基板処理空間１６に設けられた基板保持機構１７は、ヒータ１８に通電が行われているため、予め所定温度に保持されている。【００７８】
上記の状態で、電極２０に対して電力導入棒２９を介して高周波電力が供給される。この高周波電力によって放電が生じ、プラズマ生成空間１５内において電極２０の周囲に酸素プラズマが生成される。酸素プラズマを生成することで、中性の励起種であるラジカル（励起活性種）が生成される。【００７９】
真空容器１２の内部空間は、導電材料で形成された隔壁部１４でプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６に隔離された構成を有する。基板１１の表面に成膜を行う時、プラズマ生成空間１５では、酸素ガスを導入し且つ電極２０に高周波電力を供給して酸素プラズマを生成する。他方、基板処理空間１６では、材料ガスであるシランが隔壁部１４の内部空間２４及び拡散孔２６を通って直接に導入される。プラズマ生成空間１５で生成された酸素プラズマのうち長寿命を持つ中性ラジカルが隔壁部１４の複数の貫通孔２５ａを通って基板処理空間１６に導入されるが、荷電粒子の多くは死滅する。シランは隔壁部１４の内部空間２４及び拡散孔２６を通って基板処理空間１６に直接に導入される。また基板処理空間１６に直接に導入されたシランは、貫通孔２５ａの孔径（開口面積）に基づきプラズマ生成空間の側に逆拡散することが抑制される。このように、材料ガスであるシランを基板処理空間１６に導入する時、シランが直接に酸素プラズマに触れることはなく、シランと酸素プラズマとが激しく反応することが防止される。かくして、基板処理空間１６において、隔壁部１４の下面に対向して配置された基板１１の表面にシリコン酸化膜が成膜される。【００８０】
上記構造において、隔壁部１４の各貫通孔２５ａの大きさ等の形態は、次のように定められる。プラズマ生成空間１５の酸素ガスを貫通孔中の物質移動流れとし、基板処理空間１６のシランが、貫通孔２５ａを通って反対側の空間に拡散移動を行うことを想定する時、その拡散による移動量を所望範囲に制限するように決められている。即ち、例えば、隔壁部１４の温度がＴである時の貫通孔２５ａを流れる酸素ガスとシランに関してその相互ガス拡散係数をＤとし、且つ貫通孔２５ａの長さ（貫通孔の特徴的長さ）をＬとする。この時、ガス流速（ガスの流速ｕとする）を用いて、ｕＬ／Ｄ＞１の関係が満たされるように決められる。以上の貫通孔の形態に関する条件は、好ましくは、隔壁部１４に形成された拡散孔２６に関しても同様に適用される。【００８１】
上記のようにプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６は、上記の特性を有する貫通孔２５ａと拡散孔２６が多数形成された隔壁部１４でそれぞれ閉じられた室となるように仕切られて隔離されている。そのため、基板処理空間１６に直接導入されたシランと酸素プラズマが接触することは殆どない。【００８２】
以上説明したように第３の実施形態のＣＶＤ装置によれば、隔壁部１４の内部空間２４の存在しない部分に複数の凹部２５ｂを形成している。そして、各凹部２５ｂ内にプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６とを連通して中性活性種（ラジカル）を通過させる複数の貫通孔２５ａを開口している。そのため、基板処理空間１６側からプラズマ生成空間１５側への材料ガスの逆拡散を防止しながら、貫通孔２５ａの数を増加させることができる。そのため、プラズマ生成空間１５から基板処理空間１６へのラジカル通過量を増加することができる。また、隔壁部１４の内部空間２４の存在しない部分の基板処理空間１６側またはプラズマ生成空間１５側に複数の凹部２５ｂを形成し、凹部２５ｂ内に複数の貫通孔２５ａを形成するので、複数の貫通孔を形成しても個々の貫通孔２５ａの加工深さを浅くすることができる。また、隔壁部１４を安価に提供することができる。【００８３】
［第４の実施形態］
次に、図９を参照して、本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第４の実施形態を説明する。図９は本発明に係る真空処理装置を例示するＣＶＤ装置の第４の実施形態の構成を示す縦断面図である。【００８４】
図９において、図４で説明した要素と実質的に同一の要素には同一の符号を付し、ここで詳細な説明を反復することは省略する。本実施形態の特徴的構成は、上容器１２ａの天井部の内側に円板状絶縁部材３３を設け、且つその下側に電極２０を配置するようにした。電極２０には上記孔２０ａは形成されず、一枚状の板の形態を有する。電極２０と隔壁部１４によって平行平板型電極構造によるプラズマ生成空間１５を形成する。その他の構成は第３実施形態の構成と実質的に同じである。さらに、第４実施形態によるＣＶＤ装置による作用、効果も前述の第３実施形態と同じである。【００８５】
なお、前述の第３及び第４の実施形態では、貫通孔２５ａ及び凹部２５ｂの内壁は隔壁部１４の構成部材が露出したままであるが、第１及び第２の実施形態で示した被覆を施してもよい。これにより、さらにラジカル通過量を増大させることができる。【００８６】
また、前述の実施形態では、材料ガスとしてシランの例を説明したが、これに限定されず、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）等の他の材料ガスを用いることができるのは勿論である。またシリコン酸化膜のみならず、シリコン窒化膜等その他の成膜にも応用することができる。本発明の原理的考えは、材料ガスがプラズマに接することによりパーティクルが発生すること、基板へイオンが入射することが問題となるすべての処理に応用でき、成膜、表面処理、等方エッチング等の真空処理装置に応用できる。さらに、隔壁部１４の内部空間２４は、必要に応じて多層構造にできるのは勿論である。【００８７】
また、酸素ガスの変わりにプラズマ生成空間１５に、フッ化ガス（例えば、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８）やＯ２，Ｈ２，Ｎ２等のクリーニング用のガスを導入し、プラズマを発生させ、ラジカルのみを隔壁部１４の貫通孔２５ａを介して基板処理空間１６に導入し、前処理としてガラス基板１１の洗浄や真空容器１２内部のクリーニングを行ってもよい。【００８８】
以上、本発明の好ましい実施形態を添付図面の参照により説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々な形態に変更可能である。【００８９】
本発明は上記実施形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。【００９０】
本願は、２００７年３月２７日提出の日本国特許出願特願２００７−０８０６０６と、２００７年３月２７日提出の日本国特許出願特願２００７−０８０６０７と、を基礎として優先権を主張するものであり、その記載内容の全てを、ここに援用する。
【図１】
2008117832.tif 000004
【図２】
2008117832.tif 000005
【図３】
2008117832.tif 000006
【図４】
2008117832.tif 000007
【図５】
2008117832.tif 000008
【図６】
2008117832.tif 000009
【図７】
2008117832.tif 000010
【図８】
2008117832.tif 000011
【図９】
2008117832.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月5日(2009.6.5)
【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】
（削除）
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
真空処理装置であって、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第２空間側に開口部を有する複数の凹部と、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
前記隔壁部は、
当該隔壁部の内部に形成された内部空間と、
前記内部空間と前記第２空間とを連通し、当該内部空間に導入されたガスを当該第２空間に供給する複数の拡散孔と、をさらに有し、
前記凹部は、前記隔壁部において、前記内部空間が形成されていない部分に形成されていることを特徴とする請求項３又は５に記載の真空処理装置。
【請求項５】
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、
複数の板状部材と、
前記複数の板状部材を積層した状態で固定する固定部材と、を備え、
前記固定部材に、前記第１空間側又は前記第２空間側に開口部を有する凹部が形成されており、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項６】
前記凹部内及び貫通孔内が、前記導電性材料よりも再結合係数の低い被覆材で被覆されていることを特徴とする請求項３又は５に記載の真空処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
基板処理空間に供給される酸素ラジカルは、高周波電極に供給される電力やプラズマ生成空間の圧力によって制御可能であり、この酸素ラジカルの供給量が多いほど膜特性が向上する傾向にあることを明らかにした。しかし、これらの知見を得たと同時に、前記問題は基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量の不足が原因であり、電力やプラズマ生成空間の圧力などの条件を最適化してもその量に限界があるという知見も得た。
［００１１］
この基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量を増加させる手段として、プラズマ生成空間に酸素ガスに窒素（Ｎ２）ガス或いは一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）ガスを微量（数％）添加し、プラズマ生成空間内で生成される酸素ラジカル量を増加させる方法がある。
［００１２］
しかし、この方法を用いても、プラズマ生成空間で生成される酸素ラジカル量に対して、酸素ガスに添加するＮ２ガスやＮ２Ｏガスの量には最適値があり、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量にはやはり限界があった。そして、より優れた膜特性を有する酸化シリコン膜を得るには、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量をさらに増加させる必要があった。
［００１３］
本発明の目的は、基板処理空間へ供給される酸素ラジカル量を従来よりも増加させて高品質な酸化シリコン膜を形成し、優れた膜特性を有する酸化シリコン膜を高速に成膜可能で、生産性に優れたＣＶＤ装置などの真空処理装置を提供することにある。
［００１４］
上記の目的を達成する本発明にかかる真空処理装置は、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第２空間側に開口部を有する複数の凹部と、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
［００２９］
本実施形態では、隔壁部１４に設けられる貫通孔２５内を隔壁部１４を構成する部材よりも再結合係数の低い被覆材４０で被覆している。被覆材４０としては、具体的には、例えば、酸化シリコン（石英：ＳｉＯ２）やホウ珪酸ガラス（パイレックス（登録商標））、或いはフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））を用いることができる。
［００３０］
従来、隔壁部１４の材質には、アルミニウムやステンレス鋼（ＳＵＳ）が用いられている。アルミニウムやステンレス鋼の原子状酸素（酸素ラジカル）に対する再結合係数は、アルミニウムで４．４×１０−３、ステンレス鋼で９．９×１０−３である。尚、再結合係数とは、その表面で原子状酸素同士が酸素分子（Ｏ２）に戻る（再結合する）確率である。これに対し、本発明のように、貫通孔２５内を被覆した構成の場合の再結合係数は、石英やパイレックス（登録商標）ガラスで９．２×１０−５、フッ素樹脂で７．３×１０−５と、上記金属の無垢材よりも１桁以上低い。従って、本発明によれば、プラズマ生成空間１５で生成した酸素ラジカルが貫通孔２５を通過する際に、その内壁との衝突による再結合が従来よりも抑制され、基板処理空間１６へと効率良く輸送される。
［００３１］
また、本発明に係るＣＶＤ装置における上容器１２ａ、隔壁部１４、及び環状絶縁材２１、２２、３１のプラズマ生成空間１５側の面に上記のいずれかの材質の被覆を施してもよい。環状絶縁材２１、２２、３１については被覆ではなく、上記の被覆材として挙げた材質は絶縁物としても用いることができるので、これら自体を上記のいずれかの材質で構成してもよい。これにより、プラズマ生成空間１５で生成される酸素ラジカルのこれらの表面との衝突による再結合が従来よりも抑制されるため、プラズマ生成空間１５内における酸素ラジカルの密度を従来よりも増加させることができる。よって、従来よりも、より多くの酸素ラジカルを基板処理空間１６へ供給することが可能となる。
［００３２］
上容器１２ａの天井部には、電極２０に接続された電力導入棒２９が設けられている。電力導入棒２９によって電極２０に放電用高周波電力が給電される。尚、接地端子４３は真空容器１２の上容器１２ａにも接続され、上容器１２ａも接地電位に保持されている。電力導入棒２９は絶縁物３１で被われており、他の金属部分との絶縁が図られている。
［００３３］
上記のように構成されたＣＶＤ装置による成膜方法を説明する。図示しない搬送ロボットによってガラス基板１１が真空容器１２の内部に搬入され、搬入されたガラス基
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
［００３７］
上記構造において、隔壁部１４の各貫通孔２５の大きさ等の形態は、次のように定められる。プラズマ生成空間１５の酸素ガスを貫通孔中の物質移動流れとし、基板処理空間１６のシランが、貫通孔２５を通って反対側の空間に拡散移動を行うことを想定するとき、その拡散による移動量を所望範囲に制限するように決められている。即ち、例えば、隔壁部１４の温度がＴである時の貫通孔２５を流れる酸素ガスとシランに関してその相互ガス拡散係数をＤとし、且つ貫通孔２５の最小径部分の長さ（貫通孔の特徴的長さ）をＬとする。この時、ガス流速（ガスの流速ｕとする）を用いて、ｕＬ／Ｄ＞１の関係が満たされるように決められる。以上の貫通孔の形態に関する条件は、好ましくは、隔壁部１４に形成された拡散孔２６に関しても同様に適用される。
［００３８］
上記のようにプラズマ生成空間１５と基板処理空間１６は、上記特性を有する貫通孔２５と拡散孔２６が多数形成された隔壁部１４でそれぞれ閉じられた室となるように仕切られて隔離されている。そのため、基板処理空間１６に直接導入されたシランと酸素プラズマが接触することは殆どない。
［００３９］
以上説明したように、第１の実施形態のＣＶＤ装置によれば、中性活性種（ラジカル）が通過する貫通孔２５の内壁を隔壁部１４を構成する部材よりも再結合係数の低い被覆材４０で被覆している。これにより、貫通孔２５の内壁が金属の無垢材のままである構造に比して、プラズマ生成空間１５で生成した酸素ラジカルが貫通孔２５を通過する際に、その内壁との衝突による再結合が従来よりも抑制され、基板処理空間１６へと効率良く輸送される。従って、基板処理空間１６へ供給される酸素ラジカル量を従来よりも増加させることができ、熱酸化によって作製した酸化シリコン膜に匹敵するような高品質な酸化シリコン膜の形成が可能となる。
［００４０］
また、基板処理空間１６へ供給される酸素ラジカル量を増加させることができるため、成膜速度を上昇させても、酸化シリコン膜を優れた膜特性に維持して成膜することが可能となる。その結果、本発明によれば、生産性に優れたＣＶＤ装置を提供することができるものである。
［００４１］
（実施例１）
次に、本発明の実施例について説明する。
［００４２］
本実施例では、石英（ＳｉＯ２）、ホウ珪酸ガラス及びフッ素樹脂を被覆して、ラジカル
【手続補正書】
【提出日】平成21年8月21日(2009.8.21)
【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】
真空処理装置であって、
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより生成されたラジカルとの反応により基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、前記第２空間側に開口部を有する複数の凹部と、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項２】
真空処理容器と、
導電性材料からなり、前記真空処理容器の内部を、プラズマを生成するための第１空間と、前記プラズマにより生成されたラジカルとの反応により基板を処理する第２空間と、に分ける隔壁部と、
前記第１空間に配されるプラズマ生成用の高周波電極と、
前記第２空間に配され、前記基板を保持する基板保持機構と、を備え、
前記隔壁部は、
複数の板状部材と、
前記複数の板状部材を積層した状態で固定する固定部材と、を備え、
前記固定部材に、前記第１空間側又は前記第２空間側に開口部を有する凹部が形成されており、
前記各凹部の内部には、前記第１空間と前記第２空間とを連通する複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
前記隔壁部は、
当該隔壁部の内部に形成された内部空間と、
前記内部空間と前記第２空間とを連通し、当該内部空間に導入されたガスを当該第２空間に供給する複数の拡散孔と、をさらに有し、
前記凹部は、前記隔壁部において、前記内部空間が形成されていない部分に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空処理装置。
【請求項４】
前記凹部内及び貫通孔内が、前記導電性材料よりも再結合係数の低い被覆材で被覆されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の真空処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
また、酸素ガスの変わりにプラズマ生成空間１５に、フッ化ガス（例えば、ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６，ＣＦ４，Ｃ２Ｆ６，Ｃ３Ｆ８）や、Ｈ２，Ｎ２等のクリーニング用のガスを導入し、プラズマを発生させ、ラジカルのみを隔壁部１４の貫通孔２５ａを介して基板処理空間１６に導入し、前処理としてガラス基板１１の洗浄や真空容器１２内部のクリーニングを行ってもよい。
【国際調査報告】
2008117832.tif 000013
2008117832.tif 000014