(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置であって、
成膜容器と、
前記成膜容器内で成膜用の基板を搬送する搬送機構と、
前記成膜容器内の、搬送中の前記基板の搬送経路に対向するように設けられ、電力の供給を受けることにより、前記成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成電極と、
前記成膜容器内の、前記基板の搬送経路と前記プラズマ生成電極との間に設けられ、前記プラズマ生成電極との間でプラズマ生成空間を形成する壁であって、前記プラズマの一部あるいは前記プラズマから生成されるラジカルあるいはイオンが通過することのできるスリット状の貫通孔が前記基板の搬送方向に沿って間隔をあけて複数設けられた空間仕切り壁と、
前記空間仕切り壁と前記搬送経路との間において、前記貫通孔のうち隣接する貫通孔によって前記搬送方向の両側から挟まれるように設けられ、前記成膜用ガスを成膜用ガス供給口から前記基板に向けて供給するガスインジェクタと、を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記空間仕切り壁の前記プラズマ生成電極と対向する対向面は、接地電極によって構成されている、請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記ガスインジェクタは、前記空間仕切り壁の前記プラズマ生成電極と対向する対向面と反対側の面上に設けられる、請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記反応性ガスは、前記成膜容器の側壁から前記プラズマ生成空間内に供給される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
前記基板の搬送方向の最下流側に位置する最下流ガスインジェクタに対してさらに前記搬送方向の下流側には、前記成膜用ガスを前記基板に向けて供給しないダミーインジェクタが設けられ、前記貫通孔のうち前記搬送方向の最下流側に位置する最下流貫通孔が、前記ダミーインジェクタと前記最下流ガスインジェクタとの間に位置するように、前記ダミーインジェクタは前記最下流ガスインジェクタに対して間隔をあけて設けられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項６】
前記搬送機構は、一対の回転ローラを含み、
前記基板は、長尺状のフレキシブルなフィルムであって、
前記フィルムは、前記回転ローラの一方に巻き回された状態から前記回転ローラの他方に巻き取られる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記回転ローラは、互いに異なる方向に回転することができ、
前記フィルムの前記搬送方向は、異なる２方向に自在に選択される、請求項６に記載の成膜装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の成膜装置を用いて行う成膜方法であって、
前記基板は、ロールに巻かれたフィルムであり、
成膜時、前記フィルムを前記ロールから引き出して前記フィルムの成膜のために前記フィルムを搬送した後、搬送中成膜されたフィルムを巻き回して成膜処理ロールにする第１ステップと、
前記フィルムの膜厚を厚くするために、前記成膜処理ロールから前記フィルムを再度引き出して搬送し、搬送中成膜されたフィルムを巻き取って新たな成膜処理ロールにする第２ステップと、を含み、
前記第２ステップを繰り返すことにより、形成された膜の膜厚を目標の厚さにする、ことを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、原子層単位で薄膜を形成するＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）による成膜方法が知られている。このＡＬＤでは、前駆体ガスとしての成膜用ガスと反応性ガスを基板に交互に供給することにより、原子層単位の膜が複数積層された構成の薄膜が形成される。このようなＡＬＤにより得られる薄膜は、０．１ｎｍ程度の非常に薄い膜厚で作製可能であるため、高精度の成膜処理として各種デバイスの作製に有効利用されている。
【０００３】
例えば、製造コストを抑えつつ成膜処理の際の自由度を向上させることができる成膜装置が知られている（特許文献１）
上記成膜装置は、複数のロール部材を含む、被成膜体としての基材を搬送する搬送機構と、ロール部材に対して対向配置され、原子層堆積を行うための前駆体ガスを基材に対して局所的に出力可能なガス源としての複数のヘッド部と、を備えている。そして、各ヘッド部は、複数種類の前駆体ガスを個別に出力可能に構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１３７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
当該成膜装置では、基板としてフレキシブル性を有するフィルムまたはシート状のものが用いられ、ガイドロールにより基板は搬送されながら、複数のヘッド部を通過することにより、異なるガスが交互に基板に供給される。
上記成膜装置は、異なるガスを基板に交互に供給することで、供給したガスと、既に供給されたガスのうち基板に形成された成膜成分の層とが反応することで、原子層単位の薄膜が形成される。しかし、このときの上記反応は温度に依存するので、反応を高めるために基板の温度を高める必要がある。しかし、フレキシブルな樹脂系フィルムを基板として用いる場合、その耐熱温度から基板は８０〜１００℃までしか上げることができない（低温プロセスしかできない）。
【０００６】
これに対して、プラズマを用いたＡＬＤ（プラズマＡＬＤ）において、低い基板の温度（８０〜１００℃）でも、高い基板の温度（３００〜４００℃）と同等の成膜が可能な成膜プロセスが知られている。
ただし、プラズマＡＬＤの成膜装置であって、搬送する基板を成膜する成膜装置では、プラズマから生成される反応活性が高いラジカル原子やラジカル分子またはイオンを用いるので、可能な限り、反応する他の成膜用ガスと気相中で混合することは回避しなければならない。
また、搬送する基板に対して成膜するプラズマＡＬＤ成膜装置であって、成膜を効率よく行うことができ、しかも、簡単な構成でプラズマＡＬＤを実現できる装置構成は現在知られていない。
【０００７】
そこで、本発明は、プラズマＡＬＤを用いて搬送する基板を成膜する成膜装置であって、成膜を効率よく行うことができ、しかも、簡単な構成でプラズマＡＬＤを実現できる成膜装置及びこの成膜装置を用いた成膜方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する成膜装置である。当該成膜装置は、
成膜容器と、
前記成膜容器内で成膜用の基板を搬送する搬送機構と、
前記成膜容器内の、搬送中の前記基板の搬送経路に対向するように設けられ、電力の供給を受けることにより、前記成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成するプラズマ生成電極と、
前記成膜容器内の、前記基板の搬送経路と前記プラズマ生成電極との間に設けられ、前記プラズマ生成電極との間でプラズマ生成空間を形成する壁であって、前記プラズマの一部あるいは前記プラズマから生成されるラジカルまたはイオンが通過することのできるスリット状の貫通孔が前記基板の搬送方向に沿って間隔をあけて複数設けられた空間仕切り壁と、
前記空間仕切り壁と前記搬送経路との間において、前記貫通孔のうち隣接する貫通孔によって前記搬送方向の両側から挟まれるように設けられ、前記成膜用ガスを成膜用ガス供給口から前記基板に向けて供給するガスインジェクタと、を有する。
【０００９】
その際、前記空間仕切り壁の前記プラズマ生成電極と対向する対向面は、接地電極によって構成されている、ことが好ましい。
【００１０】
前記ガスインジェクタは、前記空間仕切り壁の前記プラズマ生成電極と対向する対向面と反対側の面上に設けられる、ことが好ましい。
【００１１】
前記反応性ガスは、前記成膜容器の側壁から前記プラズマ生成空間内に供給される、ことが好ましい。
【００１２】
前記基板の搬送方向の最下流側に位置する最下流ガスインジェクタに対してさらに前記搬送方向の下流側には、前記成膜用ガスを前記基板に向けて供給しないダミーインジェクタが設けられ、前記貫通孔のうち前記搬送方向の最下流側に位置する最下流貫通孔が、前記ダミーインジェクタと前記最下流ガスインジェクタとの間に位置するように、前記ダミーインジェクタは前記最下流ガスインジェクタに対して間隔をあけて設けられる、ことも好ましい。
【００１３】
前記搬送機構は、例えば、一対の回転ローラを含み、前記基板は、長尺状のフレキシブルなフィルムである。この場合、前記フィルムは、前記回転ローラの一方に巻き回された状態から前記回転ローラの他方に巻き取られる、ことが好ましい。
このとき、前記回転ローラは、互いに異なる方向に回転することができ、前記フィルムの前記搬送方向は、異なる２方向に自在に選択される、ことが好ましい。
【００１４】
さらに、本発明の他の一態様は、前記成膜装置を用いて行う成膜方法である。このとき、前記基板は、ロールに巻かれたフィルムである。
当該成膜方法は、
成膜時、前記フィルムを前記ロールから引き出して前記フィルムの成膜のために前記フィルムを搬送した後、搬送中成膜されたフィルムを巻き回して成膜処理ロールにする第１ステップと、
前記フィルムの膜厚を厚くするために、前記成膜処理ロールから前記フィルムを再度引き出して搬送し、搬送中成膜されたフィルムを巻き取って新たな成膜処理ロールにする第２ステップと、を含み、
前記第２ステップを繰り返すことにより、形成された膜の膜厚を目標の厚さにする。
もしくは、十分な数のガスインジェクタを並べることにより、第１ステップで形成された膜の膜厚を目標の厚さにすることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
上述の成膜装置及び成膜方法によれば、成膜を効率よく行うことができ、しかも、簡単な構成でＡＬＤを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態の成膜装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す成膜装置に用いる空間仕切り壁と貫通孔を説明ずる図である。
【図３】（ａ）は、本実施形態の成膜装置に用いるガスインジェクタの概略斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すガスインジェクタの基板対向面を説明する図である。
【図４】（ａ）は、本実施形態の成膜装置に用いるガスインジェクタ内の成膜用ガスのガス流路と、不活性ガスのガス流路と、排気路を示す図であり、（ｂ）は、図４（ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿ったガスインジェクタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の成膜装置について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の成膜装置の概略構成図である。成膜装置１０は、成膜用ガスと反応性ガスを用いて原子層単位で薄膜を形成する装置である。成膜装置１０は、成膜容器１２と、搬送機構１４と、プラズマ生成ユニット１６と、空間仕切り壁１７と、インジェクタユニット１８と、ガス供給ユニット２０と、排気ユニット２２と、を有する。
成膜装置１０は、以下の構成を備える。
搬送機構１４は、成膜容器１２内で成膜用の基板を搬送する。
プラズマ生成ユニット１６は、プラズマ生成電極を含む。このプラズマ生成電極は、成膜容器１２内の、搬送中の基板の搬送経路に対向するように設けられ、電力の供給を受けることにより、成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成する。
空間仕切り壁１７は、成膜容器１２内の、基板の搬送経路とプラズマ生成電極との間に設けられ、プラズマ生成電極との間でプラズマ生成空間を形成する壁である。この壁は、プラズマの一部あるいはプラズマから生成されるラジカル又はイオンが通過することのできるスリット状の貫通孔が、基板の搬送方向に沿って間隔をあけて複数設けられている。
インジェクタユニット１８は複数のガスインジェクタ（以降、単にインジェクタという）を含む。それぞれのインジェクタは、成膜用ガスを成膜用ガス供給口から出力し、基板に向けて供給する。それぞれのインジェクタは、空間仕切り壁１７と搬送経路との間において、空間仕切り壁１７に設けられた上記貫通孔のうち隣接する貫通孔によって基板の搬送方向の両側から挟まれるように設けられている。
以下、成膜装置１０の各構成を詳細に説明する。なお、本実施形態では、成膜用基板として、極めて薄いガラス板や樹脂フィルムであって、ロール状に巻くことのできる長尺状のフレキシブルな基板を対象として説明する。しかし、本発明で用いる成膜用基板は、フレキシブルな基板に限定されない。例えば、板状の硬い１枚の基板を成膜用基板とすることもできる。
【００１９】
図１に示すように、成膜容器１２の成膜空間内には、搬送機構１４と、プラズマ生成ユニット１６に属するプラズマ生成電極１６ａと、インジェクタユニット１８と、が主に設けられている。成膜容器１２は、成膜容器１２内の成膜空間を所定の圧力に維持し、あるいは減圧かつ維持し、成膜空間内で成膜用基板を成膜処理するための容器である。成膜容器１２の外周の壁面のそれぞれには、成膜空間内の雰囲気を成膜処理に適した温度にするために、加熱ヒータ２４が設けられている。
【００２０】
搬送機構１４が搬送する成膜用基板は、ロール（回転ローラ１４ａあるいは回転ローラ１４ｂに巻かれたロール）に巻かれたフレキシブルなフィルムＦである。搬送機構１４は、回転ローラ１４ａ，１４ｂを備え、成膜容器内でフィルムＦを搬送する。回転ローラ１４ａ，１４ｂは図示されない駆動モータに接続され、駆動モータの回転により、回転ローラ１４ａ，１４ｂが回転するように構成されている。駆動モータの回転方向は選択することができる。回転ローラ１４ａ，１４ｂにはフィルムＦが巻き回されており、フィルムＦはロール状を成している。搬送機構１４は、成膜するとき、回転ローラ１４ａ，１４ｂのいずれか一方を巻き取りローラとし、他方を送りローラとして回転させる。すなわち、回転ローラ１４ａ，１４ｂの回転により、フィルムＦをロール（回転ローラ１４ｂ）に巻き回された状態から引き出し、回転ローラ１４ａが巻き取る。このとき、引き出されたフィルムＦは成膜のために一方向に搬送された後、搬送中成膜されたフィルムＦを回転ローラ１４ａは巻き取って成膜処理ロールにする。図１では、フィルムＦが回転ローラ１４ｂから回転ローラ１４ａに搬送されて、回転ローラ１４ａで巻き取られることが図示されている。
【００２１】
本実施形態では、フィルムＦに形成される薄膜の膜厚を厚くするために、フィルムＦへの成膜を繰り返し行うことが好ましい。このとき、搬送機構１４は、成膜後のフィルムＦを回転ローラ１４ａで巻き取って得られた成膜処理ロールを再度引き出して、回転ローラ１４ａから回転ローラ１４ｂに向かって、すなわち、先の成膜中の搬送方向と反対方向に搬送することが好ましい。搬送中、フィルムＦは成膜されて膜厚が厚くなる。回転ローラ１４ｂは、成膜されたフィルムＦを巻き取って新たな成膜処理ロールにする。この後、さらに膜厚を厚くするために、回転ローラ１４ｂから回転ローラ１４ａに向かって、すなわち、先の成膜中の搬送方向と反対方向にフィルムＦを搬送する。搬送中、フィルムＦは成膜されて膜厚が厚くなる。回転ローラ１４ａは、成膜されたフィルムＦを巻き取って新たな成膜処理ロールにする。このように、フィルムＦの異なる方向への搬送を繰り返しながら、薄膜の膜厚を厚くすることにより、フィルムＦに形成される薄膜の膜厚を目標の厚さにすることが好ましい。すなわち、回転ローラ１４ａ，１４ｂは、互いに異なる方向に回転することができ、フィルムＦの搬送方向は、異なる２方向に自在に選択されることが好ましい。
【００２２】
排気ユニット２２は、ロータリポンプあるいはドライポンプ等の排気装置２２ａ，２２ｂを含む。排気ユニット２２は、成膜容器１２内の成膜空間及びプラズマの生成されるプラズマ生成空間内のガスを排気して、一定の圧力に維持する。排気装置２２ａは、後述するプラズマ生成空間内の反応性ガスを排気する。排気装置２２ｂは、プラズマ生成電極１６ａより下方の、プラズマ生成空間を含む成膜空間内のガスを排気する。
【００２３】
プラズマ生成ユニット１６は、プラズマ生成電極１６ａと、接地電極１６ｂと、マッチングボックス１６ｃと、高周波電源１６ｄと、を有する。プラズマ生成ユニット１６は、成膜用ガスのフィルムＦに吸着した成膜成分と反応する反応物質を生成する。成膜容器２４内には、成膜容器２４の断面を横切るように設けられた空間仕切り壁１７が設けられている。空間仕切り壁１７は、フィルムＦの搬送経路とプラズマ生成電極１６ａとの間に設けられている。
成膜容器１２内のプラズマ生成電極１６ａは、板状の電極であり、フィルムＦの搬送経路の上方で、フィルムＦの搬送経路に沿って搬送経路に対向するように設けられている。プラズマ生成電極１６ａは、電力の供給を受けることにより、成膜空間内の反応性ガスを用いてプラズマを生成する。具体的には、プラズマ生成電極１６ａは、給電線により、成膜容器１２の天井面からマッチングボックス１６ｃを介して高周波電源１６ｄに接続されている。高周波電源１６ｄは、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電圧をプラズマ生成電極１６ａに供給する。
接地電極１６ｂは、空間仕切り壁１７の面にプラズマ生成電極１６ａと対向するように設けられている。すなわち、空間仕切り壁１７のプラズマ生成電極１６ａと対向する対向面は、接地電極１６ｂによって構成されている。
プラズマ生成電極１６ａに高周波電圧が印加されることにより、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとの間の空間に供給された反応性ガスを用いてプラズマＰが生成される。すなわち、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとの間の空間はプラズマ生成空間となる。
【００２４】
本実施形態は、プラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとが互いに対向し、電極間でプラズマを生成する容量結合プラズマ方式を用いるが、これ以外に、誘導結合プラズマや公知のプラズマ生成方式を用いることができる。
なお、高周波電源１６ａに高周波電力を供給する給電線は、成膜容器２４の天井面に設けられた孔を通して成膜容器２４外のマッチングボックス１６ｃに接続される。このとき、孔は、絶縁体１６ｅでシールされる。また、プラズマ生成電極１６ａの外周には、セラミックス板等を用いた絶縁体板１６ｆが設けられている。これにより、プラズマ生成空間はプラズマ生成電極１６ａの上方の空間から画されている。
【００２５】
プラズマ生成空間を画する成膜容器１２の一方の側壁（図１中の右側の側壁）には、ガス供給孔が設けられている。このガス供給孔は、図１に示されるように、後述する反応性ガス源２０ａと接続したガス供給管と接続されている。このガス供給孔を通して反応性ガスがプラズマ生成空間内に供給される。すなわち、反応性ガスは、成膜容器１２の側壁から、プラズマ生成空間内に供給される。また、プラズマ生成空間を画する成膜容器２４の他方の側壁（図１中の左側の側壁）には、ガス排気孔が設けられている。このガス排気孔は、図１に示されるように、排気装置２２ａと接続された排気管と接続されている。
【００２６】
図２は、空間仕切り壁１７とインジェクタユニット１８のインジェクタ１８ａの配置を説明する図である。
空間仕切り壁１７は、板状の絶縁部材から構成されている。空間仕切り壁１７は、、フィルムＦの搬送経路の上方で、搬送経路とプラズマ生成電極１６ａとの間に設けられ、プラズマ生成電極１６ａと対向し、プラズマ生成電極１６ａとの間でプラズマ生成空間を形成する。プラズマ生成電極１６ａと対向する空間仕切り壁１７の面は、接地電極１６ｂにより構成されている。空間仕切り壁１７には、スリット状の貫通孔１７ａがフィルムＦの搬送方向に沿って間隔をあけて設けられている。貫通孔１７ａは、フィルムＦの搬送方向と直交する方向に延びることが好ましい。貫通孔１７ａには、後述するように、プラズマの一部あるいはプラズマから生成されるラジカル原子あるいはラジカル分子が通過する。
【００２７】
空間仕切り壁１７とフィルムＦの搬送経路との間に、インジェクタユニット１８が設けられている。インジェクタユニット１８は、フィルムＦの搬送経路に沿って複数のインジェクタ１８ａを含む。インジェクタ１８ａのそれぞれは、上述した貫通孔１７ａのうちフィルムＦの搬送方向に隣接した２つの貫通孔１７ａによって搬送方向の両側から挟まれるように、設けられている。インジェクタ１８ａのそれぞれには、後述するように、成膜用ガス供給口が設けられ、この成膜用ガス供給口からフィルムＦに向けて成膜用ガスを出力し供給する。
【００２８】
複数のインジェクタ１８ａはフィルムＦの搬送経路に沿って列を成している。インジェクタ１８ａは、上述したように成膜用ガスを出力することにより搬送中のフィルムＦに供給し、フィルムＦ上に成膜成分の層を形成させる。成膜成分は、フィルムＦに化学吸着する。すなわち、成膜用ガスは、フィルムＦに成膜成分が化学吸着するようなガスが選択されている。インジェクタ１８ａは、互いに隙間を開けて配列されている。これにより、フィルムＦに吸着された成膜成分の層が、その直後のインジェクタ間の隙間を通過するとき、上述したプラズマ生成空間で生成されたプラズマＰから得られる反応性ガスのラジカル原子、ラジカル分子またはイオンが貫通孔１７ａを通過してフィルムＦに向かって下降して供給される。すなわち、成膜装置１０では、インジェクタ１８ａの間のそれぞれの隙間からラジカル原子、ラジカル分子またはイオンがフィルムＦに形成された成膜成分の層に供給されるように構成されている。
複数のインジェクタ１８ａの列の両側には、ダミーインジェクタ１８ｂが設けられている。ダミーインジェクタ１８ｂは、成膜用ガスを供給する機能を有しない。ダミーインジェクタ１８ｂは、隣に位置するインジェクタ１８ａとの間に、２つのインジェクタ１８ａ間に作られる隙間と同様の隙間を作り、この隙間からラジカル原子やラジカル分子をフィルムＦに供給するために、設けられている。
【００２９】
このように、フィルムＦの搬送方向の最下流側に位置する最下流インジェクタに対してさらに搬送方向の下流側には、反応性ガスをフィルムＦに向けて供給しないダミーインジェクタ１８ｂが設けられている。空間仕切り壁１７の貫通孔１７ａのうち搬送方向の最下流側に位置する最下流貫通孔が、ダミーインジェクタ１８ｂと最下流インジェクタとの間に位置するように、ダミーインジェクタ１８ｂは最下流インジェクタに対して間隔をあけて設けられることが好ましい。このとき、回転ローラ１４ａ，１４ｂが逆方向に回転してフィルムＦの搬送と成膜を繰り返し行う場合、ダミーインジェクタ１８ｂは、図１に示すように、一列に並んだインジェクタ１８ｂの両側に設けられ、さらに、空間仕切り壁１７に設けられたスリット状の貫通孔１７ａも、両側のインジェクタ１８とダミーインジェクタ１８ｂとの間の搬送方向の位置に設けられることが好ましい。
【００３０】
空間仕切り壁１７より下方の成膜容器２４の一方の側壁（図１の右側の側壁）には、ガス供給孔が設けられている。このガス供給孔には、後述するパージガス源２０ｃと接続されたガス供給管が接続されている。パージガスは、不要となった成膜用ガス、反応性ガス、ラジカル分子、ラジカル原子等を効率よく排気するために用いるガスである。
さらに、インジェクタ１８ａのそれぞれには、後述する成膜用ガス源２０ｂと接続されたガス供給管と不活性ガス源２０ｄと接続されたガス供給管が接続されている。
【００３１】
ガス供給ユニット２０は、反応性ガス源２０ａと、成膜用ガス源２０ｂと、パージガス源２０ｃと、不活性ガス源２０ｄと、マスフローコントローラ２０ｅ，２０ｆ（図３参照）とを有する。
反応性ガス源２０ａが供給する反応性ガスとして、例えば、Ｏ2，Ｏ3，Ｈ2Ｏ，Ｎ2Ｏ，Ｎ2，ＮＨ3等が用いられる。成膜用ガス源２０ｂが供給する成膜用ガスとして、例えばＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＭＡＺ（テトラエチルメチルアミノジルコニウム）、ＴＥＭＡＨｆ（テトラエチルメチルアミノハフニウム）、アミノシラン等を含む有機金属化合物ガスが用いられる。パージガス源２０ｃが供給するパージガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。不活性ガス源２０ｄが供給する不活性ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが用いられる。不活性ガスとは、反応性ガスと成膜用ガスに対して反応しないガスをいう。
【００３２】
このような成膜装置１０では、インジェクタ１８ａが複数隙間を開けて設けられており、搬送されるフィルムＦは、各インジェクタ１８ａを通過する毎に、インジェクタ１８ａから成膜用ガスの供給を受けて、フィルムＦ上に成膜用ガスの成膜成分が原子層単位で化学吸着する。
一方、フィルムＦの搬送時、プラズマ生成空間に反応性ガスが供給され、高周波電圧が印加されたプラズマ生成電極１６ａと接地電極１６ｂとの間で反応生成ガスを用いたプラズマＰが生成される。このプラズマＰあるいはプラズマＰから生成されるラジカル原子、ラジカル分子、あるいはイオンが空間仕切り壁１７の貫通孔１７ａ及びインジェクタ１８ａ間の隙間を通過することにより、フィルムＦ上に到達する。したがって、インジェクタ１８ａによる成膜用ガスの供給によってフィルムＦ上に吸着した原子層単位の成膜成分と上記ラジカル分子、ラジカル原子あるいはイオンとが反応して薄膜を形成する。インジェクタ１８ａとインジェクタ１８ａ間の隙間は複数交互に設けられているので、フィルムＦの搬送中、徐々にフィルムＦに形成される薄膜は厚くなる。
このように、フィルムＦをロール（回転ローラ１４ａあるいは回転ローラ１４ｂに巻かれたロール）から引き出してフィルムＦの成膜のためにフィルムＦを搬送した後、搬送中成膜されたフィルムＦを巻き回して成膜処理ロールにする（第１ステップ）。さらに、フィルムＦの膜厚を厚くするために、成膜処理ロールからフィルムＦを再度引き出して搬送し、搬送中成膜されたフィルムＦを巻き取って新たな成膜処理ロールにする（第２ステップ）。そして、第２ステップを繰り返すことにより、膜の膜厚を目標の厚さにすることができる。
このようにして、成膜装置１０は、フィルムＦに薄膜を形成することができる。
【００３３】
（インジェクタ１８ａの説明）
図３（ａ）は、インジェクタ１８ａの概略斜視図である。図３（ａ）は、フィルムＦに対向する基板対向面３０を上方に向くように図示している。図３（ｂ）は、インジェクタ１８ａの基板対向面３０を説明する図である。
【００３４】
インジェクタ１８ａは、空間仕切り壁１７のプラズマ生成電極１６ａと対向する対向面と反対側の面に設けられ、成膜用ガスをフィルムＦに向かって出力し供給する。しかし、インジェクタ１８ａは、単に成膜用ガスを供給するだけでなく、フィルムＦへの吸着をしない余分な成膜用ガスを吸引するとともに、インジェクタ１８ａから隣接するインジェクタ１８ａ間の隙間に成膜用ガスが拡散しないように不活性ガスをバリアガスとして出力する。
【００３５】
基板対向面３０には、フィルムＦの搬送方向に直交する方向に延在する複数のスリット状の開口３２が設けられている。開口３２の長さは、フィルムＦの幅と同程度である。
基板対向面３０に設けられた開口３２は、図３（ｂ）に示すように、成膜用ガス供給口５０と、第１ガス排気口５２，５２と、不活性ガス供給口５４，５４と、第２ガス排気口５６，５６と、を含む。
成膜用ガス供給口５０は、成膜用ガスをフィルムＦに向けて出力し供給する開口である。第１ガス排気口５２，５２は、成膜用ガス供給口５０に対してフィルムＦの搬送方向の両側に設けられ、フィルムＦ上の余分なガスを吸引する開口である。不活性ガス供給口５４，５４は、第１ガス排気口５２，５２のそれぞれに対してフィルムＦの搬送方向のうち成膜用ガス供給口５０から遠ざかる側に設けられ、成膜成分に対して不活性なガスを供給する。
【００３６】
成膜用ガス供給口５０及び不活性ガス供給口５４，５４の開口面には、開口の一部を塞ぐ部材５０ａ，５４ａがスリット状の開口の長手方向に沿って設けられている。部材５０ａ，５４ａを設けるのは、成膜用ガス供給口５０及び不活性ガス供給口５４，５４からの成膜用ガス及び不活性ガスの噴射速度を可能な限り抑制して、フィルムＦの面に穏やかに成膜用ガス及び不活性ガスを供給するためである。インジェクタイ１８ａの幅Ｗ（図２（ｂ）参照）は、例えば２０〜４０ｍｍであり、成膜用ガス供給口５０、第１ガス排気口５２，５２、不活性ガス供給口５４，５４、及び第２ガス排気口５６，５６のそれぞれの開口幅は例えば１〜５ｍｍである。
【００３７】
このようなガスの供給及び排気のために、基板対向面３０には、開口３２の他に、楕円形状の開口を成すガス供給ポート３４，３６とガス排気ポート３８，４０が設けられている。
ガス供給ポート３４には、図３（ａ）に示すように、不活性ガス供給管４２と接続されている。不活性ガス供給管４２は、マスフローコントローラ２０ｆを介して不活性ガス源２０ｄと接続されている。マスフローコントローラ２０ｆは、不活性ガスの成膜空間内への供給量を制御する。
ガス供給ポート３６には、図３（ａ）に示すように、成膜用ガス供給管４４と接続されている。成膜用ガス供給管４４は、マスフローコントローラ２０ｅを介して成膜用ガス源２０ｂと接続されている。マスフローコントローラ２０ｅは、成膜用ガスの成膜空間内への供給量を制御する。
ガス排気ポート３８，４０のそれぞれには、図３（ａ）に示すように、排気管４６，４８と接続されている。排気管４６，４８は、排気装置２２ｂと接続されている。
本実施形態では、ガス供給ポート３４，３６とガス排気ポート３８，４０は、インジェクタ１８ａの基板対向面３０に設けられているが、これに限られない。ガス供給ポート３４，３６とガス排気ポート３８，４０は、インジェクタ１８ａの他の面に設けられてもよい。
【００３８】
なお、本実施形態では、第２ガス排気口５６，５６が設けられているが、必ずしも設けられなくてもよい。しかし、不活性ガスを確実に排気し、隣接するインジェクタ１８ａとの間の隙間に不活性ガスが流れることにより、成膜に必要なラジカル原子やラジカル分子のフィルムＦへの供給を阻害しない点で、第２ガス排気口５６，５６が設けられることが好ましい。
【００３９】
図４（ａ）は、インジェクタ１８ａ内の成膜用ガスのガス流路と、不活性ガスのガス流路と、排気路を立体視して示す図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）中のＸ−Ｘ’線に沿ったインジェクタ１８ａの断面図である。
図４（ａ）に示すように、インジェクタ１８ａの内部において、成膜用ガス供給管４４と接続したガス供給ポート３６から延びる管状の成膜用連続孔が設けられる。この成膜用連続孔は、インジェクタ１８ａの高さ方向Ｈに沿って上昇する上昇部６０ａと、上昇部６０ａと接続されて、インジェクタ１８ａ内部でインジェクタ１８ａの幅方向Ｌに延びる細長い空間を形成する収容部６０ｂと、収容部６０ｂから成膜用ガス供給口５０に向けて、高さ方向Ｈに沿って下降する下降部６０ｃ（図４（ｂ）参照）と、を有する。
【００４０】
また、インジェクタ１８ａの内部において、排気管４６と接続した排気ポート３８から延びる排気用連続孔が設けられる。この排気用連続孔は、インジェクタ１８ａの高さ方向Ｈに沿って上昇する上昇部６２ａと、上昇部６２ａと接続されて、インジェクタ１８ａ内部で環状を成す環状部６２ｂと、環状部６２ｂから排気口５２に向けて、高さ方向Ｈに沿って下降する下降部６２ｃ（図４（ｂ）参照）と、を有する。
さらに、インジェクタ１８ａの内部において、不活性ガス供給管４２と接続したガス供給ポート３４から延びる管状の不活性ガス用連続孔が設けられる。この不活性ガス用連続孔は、インジェクタ１８ａの高さ方向Ｈに沿って上昇する上昇部６４ａと、上昇部６４ａと接続されて、インジェクタ１８ａ内部の上部で環状を成す環状部６４ｂと、環状部６４ｂから不活性ガス供給口５４，５４に向けて、高さ方向Ｈに沿って下降する下降部６４ｃ（図４（ｂ）参照）と、を有する。
【００４１】
また、インジェクタ１８ａの内部において、排気管４８と接続した排気ポート４０から延びる排気用連続孔が設けられる。この排気用連続孔は、インジェクタ１８ａの高さ方向Ｈに沿って上昇する上昇部６６ａと、上昇部６６ａと接続されて、インジェクタ１８ａ内部で環状を成す環状部６６ｂと、環状部６６ｂから排気口５６に向けて、高さ方向Ｈに沿って下降する下降部６６ｃ（図４（ｂ）参照）と、を有する。
【００４２】
このような複雑に配置される複数の連続孔を、１つの部材の内部を繰り抜いて作製することは難しい。このため、図４（ｂ）に示すように、分割線Ａ〜Ｅに沿って、環状部や収容部の位置で分割した構成にすることが好ましい。
【００４３】
以上のように、成膜装置１０は、成膜容器１２内に設けられたプラズマ生成電極１６ａを用いてプラズマＰを生成するプラズマ生成空間を形成する一方、空間仕切り壁１７に間隔をあけて設けられた貫通孔１７ａからプラズマＰあるいはプラズマＰから生成されるラジカル分子、ラジカル原子あるいはイオンを通過させ、インジェクタ１８ａ間の隙間からフィルムＦに供給させる。インジェクタ１８ａからは成膜用ガスがフィルムＦに供給され、成膜成分が吸着される。このため、インジェクタ１８ａを通過して形成された成膜成分の層が、ラジカル分子、ラジカル原子あるいはイオンと反応して薄膜を形成する。このとき、成膜成分は、自己停止作用の効果により一原子層あるいは数原子層しか堆積しないので、薄膜は原子層単位で形成され得る。このように、成膜装置１０は、フィルムＦの搬送方向に、インジェクタ１８ａと隣接するインジェクタ１８ａとの間に、プラズマ、ラジカル分子、ラジカル原子あるいはイオンが通過できる貫通孔および隙間が設けられる簡単な構成を備える。このため、隣接するインジェクタ１８ａ間の隙間を通過するたびに、薄膜の厚さは厚くなる。したがって、フィルムＦへの成膜を効率良く行うことができる。
【００４４】
空間仕切り壁１７のプラズマ生成電極１８ａと対向する対向面は、接地電極によって構成されているので、空間仕切り壁１７の上方には、容量結合プラズマ方式によりプラズマを生成するプラズマ生成空間が形成される。空間仕切り壁１７の一部には貫通孔１７ａが設けられているので、プラズマ、ラジカル原子あるいはラジカル分子を、フィルムＦの搬送される空間仕切り壁１７から搬送経路上に容易に供給することができる。したがって、簡単な構成でラジカル原子やラジカル分子をフィルムＦに供給することができる。
【００４５】
空間仕切り壁１７のプラズマ生成電極１７ａと対向する対向面と反対側の面には、インジェクタ１８ａが設けられている。したがって、簡単な構成でフィルムＦに成膜用ガスを供給することができる。
【００４６】
また、フィルムＦの搬送方向の最下流側に位置する最下流インジェクタに対してさらに搬送方向の下流側には、反応性ガスをフィルムＦに向けて供給しないダミーインジェクタ１８ｂが設けられている。空間仕切り壁１７の貫通孔１７ａのうち搬送方向の最下流側に位置する最下流貫通孔は、ダミーインジェクタ１８ｂと最下流インジェクタとの間に位置するように、ダミーインジェクタ１８ｂは最下流インジェクタに対して間隔をあけて設けられる。したがって、効率よくＡＬＤによる薄膜を形成することができる。
【００４７】
回転ローラ１４ａ，１４ｂは、互いに異なる方向に回転することができ、フィルムＦの搬送方向を自在に選択できるので、フィルムＦの搬送方向を逐次切り替えることができる。このため、フィルムＦは、フィルムＦに形成される膜の厚さが所望の厚さになるまで、インジェクタ１８ａ及びインジェクタ１８ａ間の隙間を何度も往復させて移動させることができる。このため、効率よくフィルムＦの成膜を行うことができる。
【００４８】
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。
【符号の説明】
【００４９】
１０  成膜装置
１２  成膜容器
１４  搬送機構
１４ａ，１４ｂ  回転ローラ
１６  プラズマ生成ユニット
１６ａ  プラズマ生成電極
１６ｂ  接地電極
１６ｃ  マッチングボックス
１６ｄ  高周波電源
１６ｅ  絶縁体
１６ｆ  絶縁体板
１７  空間仕切り壁
１７ａ  貫通孔
１８  インジェクタユニット
１８ａ  インジェクタ
１８ｂ  ダミーインジェクタ
２０  ガス供給ユニット
２０ａ  反応性ガス源
２０ｂ  成膜用ガス源
２０ｃ  パージガス源
２０ｄ  不活性ガス源
２２  排気ユニット
２２ａ，２２ｂ  排気装置
２４  加熱ヒータ
３０  基板対向面
３２  開口
３４，３６  ガス供給ポート
３８，４０  ガス排気ポート
４２  不活性ガス供給管
４４  成膜用ガス供給管
４６，４８  排気管
５０  成膜用ガス供給口
５０ａ，５４ａ  部材
５２  第１ガス排気口
５４  不活性ガス供給口
５６  第２ガス排気口
【要約】
【課題】プラズマＡＬＤを用いて搬送する基板に対して成膜するとき、成膜を効率よく行うことができ、しかも、簡単な構成でＡＬＤを実現する。
【解決手段】成膜装置は、基板の搬送機構と、プラズマ生成電極と、空間仕切り壁と、インジェクタと、を有する。プラズマ生成電極は、前記基板の搬送経路に対向するように設けられ、給電により、反応性ガスを用いてプラズマを生成する。空間仕切り壁は、前記搬送経路と前記プラズマ生成電極との間に設けられる。この空間仕切り壁には、前記プラズマの一部あるいは前記プラズマから生成されるラジカルあるいはイオンが通過するスリット状の貫通孔が間隔をあけて複数設けられる。インジェクタは、前記空間仕切り壁と前記搬送経路との間において、前記貫通孔のうち隣接する貫通孔によって前記搬送方向の両側から挟まれるように設けられ、前記成膜用ガスを成膜用ガス供給口から前記基板に向けて供給する。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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