(57)【要約】【課題】膜厚の均一性を高めることができるプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、真空チャンバー１と、前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板２０が保持される保持電極２と、前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極１２と、前記保持電極または前記対向電極の一方に電気的に接続された周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の第１の高周波電源８と、前記保持電極または前記対向電極の他方に電気的に接続された周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源９と、前記真空チャンバー内に原料ガスが供給される原料ガス供給機構２４と、前記真空チャンバー内を真空排気する真空排気機構２３と、を具備するプラズマＣＶＤ装置である。【選択図】図１
2018012851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、
前記保持電極または前記対向電極の一方に電気的に接続された周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の第１の高周波電源と、
前記保持電極または前記対向電極の他方に電気的に接続された周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源と、
前記真空チャンバー内に原料ガスが供給される原料ガス供給機構と、
前記真空チャンバー内を真空排気する真空排気機構と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記第２の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の他方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ  ・・・式１
【請求項３】
真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、
前記保持電極または前記対向電極の一方に電気的に接続された周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の第１の高周波電源及び周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源と、
前記保持電極または前記対向電極の他方に電気的に接続されたアースと、
前記真空チャンバー内に原料ガスが供給される原料ガス供給機構と、
前記真空チャンバー内を真空排気する真空排気機構と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記第１の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記第２の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ  ・・・式１
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記原料ガスは、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記珪素を含有する原料ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記原料ガスは鎖式炭化水素または環式炭化珪素を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記鎖式炭化水素は、メタン、エタン、アセチレン、プロパン及びブタンの群から選択された少なくとも一つを含み、
前記環式炭化珪素は、ベンゼン及びトルエンの少なくとも一つを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記被成膜基板の外径は２００ｍｍ以上であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
プラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する方法において、
前記プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、を有しており、
前記真空チャンバー内を真空排気し、
前記真空チャンバー内に、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有する原料ガスを供給し、
前記保持電極または前記対向電極の一方に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加し、
前記保持電極または前記対向電極の他方に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加することを特徴とする成膜方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記保持電極または前記対向電極の一方に前記高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記保持電極または前記対向電極の他方に前記高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の他方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とする成膜方法。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ  ・・・式１
【請求項１２】
プラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する方法において、
前記プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、を有しており、
前記真空チャンバー内を真空排気し、
前記真空チャンバー内に、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有する原料ガスを供給し、
前記保持電極または前記対向電極の一方に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加するとともに周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加し、
前記保持電極または前記対向電極の他方にアース電位を印加することを特徴とする成膜方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記保持電極または前記対向電極の一方に前記５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記保持電極または前記対向電極の一方に前記１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とする成膜方法。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ  ・・・式１
【請求項１４】
請求項１０乃至１３のいずれか一項において、
前記被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する際の前記真空チャンバー内の圧力は１Ｐａ以上２０Ｐａ以下であ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、プラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラズマＣＶＤ装置は、成膜室と、この成膜室内の下方に位置する被成膜基板を保持する電極と、この電極に対向して平行の位置に配置されたガスシャワー電極を有する。これらは一対の平行平板型電極である。この電極は高周波電源に電気的に接続されており、この電極はＲＦ印加電極として作用する。ガスシャワー電極は接地電位に接続されている。
【０００３】
ガスシャワー電極は成膜室内にシャワー状の原料ガスを導入する機構を有する。また、プラズマＣＶＤ装置は成膜室の内部を真空排気する排気口を有し、この排気口は排気ポンプに接続されている（例えば特許文献１参照)。
【０００４】
上記従来のプラズマＣＶＤ装置では、被成膜基板上にプラズマＣＶＤ法で膜を成膜する際に、高周波電源から電極に印加される高周波の周波数が単一であるため、被成膜基板上に成膜された膜に膜厚分布が発生する。この膜厚分布は、被成膜基板が大きいほど（即ち成膜面積が大きいほど）大きくなり、膜厚の均一性が低くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１３６７６号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一態様は、膜厚の均一性を高めることができるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、
前記保持電極または前記対向電極の一方に電気的に接続された周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の第１の高周波電源と、
前記保持電極または前記対向電極の他方に電気的に接続された周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源と、
前記真空チャンバー内に原料ガスが供給される原料ガス供給機構と、
前記真空チャンバー内を真空排気する真空排気機構と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【０００８】
［２］上記［１］において、
前記第１の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記第２の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の他方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
【０００９】
［３］真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、
前記保持電極または前記対向電極の一方に電気的に接続された周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の第１の高周波電源及び周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源と、
前記保持電極または前記対向電極の他方に電気的に接続されたアースと、
前記真空チャンバー内に原料ガスが供給される原料ガス供給機構と、
前記真空チャンバー内を真空排気する真空排気機構と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１０】
［４］上記［３］において、
前記第１の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記第２の高周波電源によって印加され、前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
［５］上記［１］乃至［４］のいずれか一項において、
前記原料ガスは、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１１】
［６］上記［５］において、
前記珪素を含有する原料ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１２】
［７］上記［１］乃至［５］のいずれか一項において、
前記原料ガスは鎖式炭化水素または環式炭化珪素を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１３】
［８］上記［７］において、
前記鎖式炭化水素は、メタン、エタン、アセチレン、プロパン及びブタンの群から選択された少なくとも一つを含み、
前記環式炭化珪素は、ベンゼン及びトルエンの少なくとも一つを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１４】
［９］上記［１］乃至［８］のいずれか一項において、
前記被成膜基板の外径は２００ｍｍ以上であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１５】
［１０］プラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する方法において、
前記プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、を有しており、
前記真空チャンバー内を真空排気し、
前記真空チャンバー内に、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有する原料ガスを供給し、
前記保持電極または前記対向電極の一方に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加し、
前記保持電極または前記対向電極の他方に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加することを特徴とする成膜方法。
【００１６】
［１１］上記［１０］において、
前記保持電極または前記対向電極の一方に前記高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記保持電極または前記対向電極の他方に前記高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の他方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とする成膜方法。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
【００１７】
［１２］プラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する方法において、
前記プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバーと、
前記真空チャンバー内に配置され、被成膜基板が保持される保持電極と、
前記真空チャンバー内に配置され、前記保持電極に保持された前記被成膜基板に対向して配置される対向電極と、を有しており、
前記真空チャンバー内を真空排気し、
前記真空チャンバー内に、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有する原料ガスを供給し、
前記保持電極または前記対向電極の一方に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加するとともに周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加し、
前記保持電極または前記対向電極の他方にアース電位を印加することを特徴とする成膜方法。
【００１８】
［１３］上記［１２］において、
前記保持電極または前記対向電極の一方に前記５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、前記保持電極または前記対向電極の一方に前記１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加した際の前記保持電極または前記対向電極の一方からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことを特徴とする成膜方法。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
［１４］上記［１０］乃至［１３］のいずれか一項において、
前記被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する際の前記真空チャンバー内の圧力は１Ｐａ以上２０Ｐａ以下であることを特徴とする成膜方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の一態様によれば、膜厚の均一性を高めることができるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示すプラズマＣＶＤ装置によって生成されるプラズマの密度を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
【図４】（Ａ）は１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加した際に生成されるプラズマ密度を模式的に示す図、（Ｂ）は３８０ｋＨｚの高周波電力を印加した際に生成されるプラズマ密度を模式的に示す図である。
【図５】実施例のＳｉ基板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容及び実施例に限定して解釈されるものではない。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。このプラズマＣＶＤ装置は真空チャンバー１を有しており、この真空チャンバー１内には被成膜基板２０を保持する保持電極２が配置されている。保持電極２は真空チャンバー１から絶縁体２１によって絶縁されている。保持電極２には第１のマッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）６を介して周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下（好ましくは１００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下）の第１の高周波電源８に電気的に接続されている。第１の高周波電源８はアースに電気的に接続されている。
【００２３】
真空チャンバー１内には、保持電極２に保持された被成膜基板２０に対向するように対向電極１２が配置されている。対向電極１２は真空チャンバー１から絶縁体２２によって絶縁されている。対向電極１２には第２のマッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）７を介して周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下（好ましくは６ＭＨｚ以上１３．５６ＭＨｚ以下）の第２の高周波電源９が電気的に接続されている。第２の高周波電源９はアースに電気的に接続されている。また、真空チャンバー１はアースに電気的に接続されている。
【００２４】
また、プラズマＣＶＤ装置は、第１の高周波電源８が第２の高周波電源９と同時に出力されるように制御する制御部を有するとよい。この制御部により第１の高周波電源８から５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力が保持電極２を通して被成膜基板２０に供給されると同時に、第２の高周波電源９から１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力が対向電極１２に供給される。
【００２５】
保持電極２及び対向電極１２それぞれの平面形状は、矩形であってもよいし、円形であってもよいが、被成膜基板２０の平面形状の合わせるとよい。即ち、被成膜基板２０の平面形状が矩形の場合は保持電極２及び対向電極１２それぞれの平面形状を矩形とするとよく、被成膜基板２０の平面形状が円形の場合は保持電極２及び対向電極１２それぞれの平面形状を円形とするとよい。また、被成膜基板２０の外径は２００ｍｍ以上であるとよい。なお、本明細書において「被成膜基板の外径」とは、被成膜基板の平面形状が矩形の場合、辺の長さで長い方を意味し、被成膜基板の平面形状が円形または楕円形の場合、最も長い外径を意味する。
【００２６】
また、プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバー１内を真空排気する真空排気機構２３を有している。この真空排気機構２３は例えば真空ポンプである。また、プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバー１内に原料ガスを供給する原料ガス供給機構２４を有している。詳細には、原料ガス供給機構２４は対向電極１２と保持電極２との間の空間に原料ガスを供給する機構である。対向電極１２は、原料ガスを真空チャンバー１内にシャワー状に導入するガスシャワー電極となっている。
【００２７】
原料ガスは、炭素及び珪素の少なくとも一方を含有するとよい。これにより、炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜することができる。Ｓｉ系の膜は、例えば炭化珪素（ＳｉＣｘ）膜、酸化珪素（ＳｉＯｘ）膜、窒化珪素（ＳｉＮｘ）膜などである。また、珪素を含有する原料ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むとよく、例えばＨＭＤＳＮ（Ｃ６Ｈ１９ＮＳｉ２）などである。
【００２８】
また、原料ガスは鎖式炭化水素または環式炭化珪素を含むとよい。鎖式炭化水素は、メタン、エタン、アセチレン、プロパン及びブタンの群から選択された少なくとも一つを含むとよい。環式炭化珪素は、ベンゼン及びトルエンの少なくとも一つを含むとよい。
【００２９】
次に、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜基板上に炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する方法について説明する。
【００３０】
まず、被成膜基板２０を保持電極２上に保持させる。被成膜基板２０としては、例えばＳｉ基板、プラスチック基板、ガラス基板などを用いることが可能である。次いで、真空チャンバー１内を真空排気機構２３で真空排気する。次いで、原料ガス供給機構２４から原料ガスをガスシャワー電極である対向電極１２内に供給し、この対向電極１２の内側から原料ガスをシャワー状に保持電極２上の空間に向けて導入する。この原料ガスの供給量と排気のバランスにより、所定の圧力、原料ガスの所定流量などの所望の条件とされる。なお、原料ガスは前述したものを用いることができる。また、前記所定の圧力は１Ｐａ以上２０Ｐａ以下であることが好ましい。
【００３１】
次いで、第１の高周波電源８によって保持電極２に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加し、第２の高周波電源９によって対向電極１２に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加する。これにより、被成膜基板２０と対向電極１２との間の放電によって被成膜基板２０の表面上にプラズマを生成させ、被成膜基板２０上にプラズマＣＶＤ法により炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する。その後、被成膜基板２０を真空チャンバー１から取り出す。
【００３２】
図２は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置によって生成されるプラズマの密度を模式的に示す図である。上記のように被成膜基板２０の表面上にプラズマを生成させると、図２に示すように、保持電極には５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の範囲内である３８０ｋＨｚの高周波電力が印加されるため、被成膜基板の中央より外周に高密度のプラズマが生成されるのに対し、対向電極には１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の範囲内である１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加されるため、対向電極の外周より中央に高密度のプラズマが生成される。別言すれば、５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の周波数の低い高周波電力が印加される保持電極では凹状のプラズマが生成されるのに対し、１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の周波数が高い高周波電力が印加される対向電極では凸状のプラズマが生成される。このため、保持電極上に生成されるプラズマと対向電極上に生成されるプラズマが合成されると、保持電極に保持された被成膜基板の中央と外周のプラズマの密度差を低減でき、被成膜基板の表面上のプラズマ密度の均一性を向上させることができる。
【００３３】
本実施形態によれば、保持電極２に周波数の低い高周波電力を印加し、対向電極１２に周波数の高い高周波電力を印加することで、被成膜基板２０の表面上のプラズマ密度の均一性を向上させることができる。その結果、被成膜基板２０上に成膜される炭素膜またはＳｉ系の膜の膜厚均一性を良くすることができる。また、膜厚分布を改善することができる。
【００３４】
また、第１の高周波電源８によって保持電極２に高周波電力を印加した際の保持電極２からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、第２の高周波電源９によって対向電極１２に高周波電力を印加した際の対向電極１２からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことが好ましい。これにより、被成膜基板２０の表面上のプラズマ密度の均一性をより向上させることができ、その結果、被成膜基板２０上に成膜される炭素膜またはＳｉ系の膜の膜厚均一性をより良くすることができる。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
【００３５】
なお、本実施形態では、第１の高周波電源８によって保持電極２に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加し、第２の高周波電源９によって対向電極１２に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加するが、第１の高周波電源８によって対向電極１２に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加し、第２の高周波電源９によって保持電極２に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加することも可能である。
【００３６】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３７】
図１に示すプラズマＣＶＤ装置では、周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源９を第２のマッチングボックス７を介して対向電極１２に電気的に接続しているが、図３に示すプラズマＣＶＤ装置では、周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の第２の高周波電源９を第２のマッチングボックス７を介して保持電極２に電気的に接続し、対向電極１２にアースを接続する点が異なる。
【００３８】
つまり、図３に示すプラズマＣＶＤ装置では、保持電極２に、第１の高周波電源８によって周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下（好ましくは１００ｋＨｚ以上４００ｋＨｚ以下）の高周波電力を印加するとともに第２の高周波電源９によって周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下（好ましくは６ＭＨｚ以上１３．５６ＭＨｚ以下）の高周波電力を印加し、対向電極１２にアースを印加する。これにより、被成膜基板２０と対向電極１２との間の放電によって被成膜基板２０の表面上にプラズマを生成させ、被成膜基板２０上にプラズマＣＶＤ法により炭素膜またはＳｉ系の膜を成膜する。
【００３９】
図４（Ａ）は、図３に示すプラズマＣＶＤ装置の保持電極に１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の範囲内である１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加した際に生成されるプラズマ密度を模式的に示す図である。図４（Ｂ）は、図３に示すプラズマＣＶＤ装置の保持電極に５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の範囲内である３８０ｋＨｚの高周波電力を印加した際に生成されるプラズマ密度を模式的に示す図である。
【００４０】
図４（Ａ）に示すように、保持電極に１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加すると被成膜基板表面の外周より中央に高密度のプラズマが生成される。つまり、１３．５６ＭＨｚの高周波電力が印加される保持電極では凸状のプラズマが生成される。これに対し、図４（Ｂ）に示すように、保持電極に３８０ｋＨｚの高周波電力を印加すると被成膜基板表面の中央より外周に高密度のプラズマが生成される。つまり、３８０ｋＨｚの高周波電力が印加される保持電極では凹状のプラズマが生成される。
【００４１】
本実施形態によれば、図３に示すように、保持電極２に、５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加するとともに１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加することで、図４（Ａ）に示すプラズマと図４（Ｂ）に示すプラズマが合成され、保持電極２に保持された被成膜基板２０の中央と外周のプラズマの密度差を低減でき、被成膜基板の表面上のプラズマ密度の均一性を向上させることができる。その結果、被成膜基板２０上に成膜される炭素膜またはＳｉ系の膜の膜厚均一性を良くすることができる。また、膜厚分布を改善することができる。
【００４２】
また、第１の高周波電源８によって保持電極２に高周波電力を印加した際の保持電極２からの高周波出力をａワット／ｃｍ２とし、第２の高周波電源９によって保持電極２に高周波電力を印加した際の保持電極２からの高周波出力をｂワット／ｃｍ２とした場合、下記式１を満たすことが好ましい。これにより、被成膜基板２０の表面上のプラズマ密度の均一性をより向上させることができ、その結果、被成膜基板２０上に成膜される炭素膜またはＳｉ系の膜の膜厚均一性をより良くすることができる。
０．０１ａ＜ｂ＜０．５ａ（好ましくは０．０５ａ≦ｂ≦０．２ａ）  ・・・式１
【００４３】
なお、本実施形態では、第１の高周波電源８によって保持電極２に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加するとともに、第２の高周波電源９によって保持電極２に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加し、対向電極１２にアースを印加するが、第１の高周波電源８によって対向電極１２に周波数が５ｋＨｚ以上５００ｋＨｚ以下の高周波電力を印加するとともに、第２の高周波電源９によって対向電極１２に周波数が１ＭＨｚ以上２７ＭＨｚ以下の高周波電力を印加し、保持電極２にアースを印加することも可能である。
【００４４】
なお、上記の第１の実施形態と第２の実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【実施例】
【００４５】
【表１】
2018012851.tif 000003
【００４６】
表１は、図４（Ａ）に示すプラズマでＤＬＣ膜を成膜した場合の膜厚分布と、図４（Ｂ）に示すプラズマでＤＬＣ膜を成膜した場合の膜厚分布を示すものである。以下に詳細に説明する。
【００４７】
図３に示すプラズマＣＶＤ装置において、第１の高周波電源８からは保持電極２に高周波電力を印加せず、第２の高周波電源９によって１３．５６ＭＨｚの高周波電力を保持電極２に印加し、対向電極１２にアースを接続することで、図４（Ａ）に示すプラズマを生成してＤＬＣ膜を成膜する。この際の成膜条件は以下のとおりである。
【００４８】
（成膜条件）
成膜装置：  図３に示すプラズマＣＶＤ装置
被成膜基板２０：  図５に示すＳｉ基板（２０ｍｍ×２０ｍｍ）
基板温度：  室温
保持電極２：  基板ホルダー電極
対向電極１２：  ガスシャワー電極
保持電極２と対向電極１２との距離：  ８０ｍｍ
電源周波数：  １３．５６ＭＨｚ
電源出力：  ０．８２Ｗ／ｃｍ２
原料ガス：  トルエン
トルエン流量：  ３０ｓｃｃｍ
トルエンガス圧力：  ３Ｐａ
【００４９】
上記の成膜条件で成膜したＤＬＣ膜の膜厚を図５に示す測定箇所１〜５（中央と端部）で測定した結果を表１の上段に示す。
【００５０】
次に、図３に示すプラズマＣＶＤ装置において、第２の高周波電源９からは保持電極２に高周波電力を印加せず、第１の高周波電源８によって３８０ｋＨｚの高周波電力を保持電極２に印加し、対向電極１２にアースを接続することで、図４（Ｂ）に示すプラズマを生成してＤＬＣ膜を成膜する。この際の成膜条件は、以下のとおりである。
【００５１】
（成膜条件）
成膜装置：  図３に示すプラズマＣＶＤ装置
被成膜基板２０：  図５に示すＳｉ基板（２０ｍｍ×２０ｍｍ）
基板温度：  室温
保持電極２：  基板ホルダー電極
対向電極１２：  ガスシャワー電極
保持電極２と対向電極１２との距離：  ８０ｍｍ
電源周波数：  ３８０ｋＨｚ
電源出力：  ０．８２Ｗ／ｃｍ２
原料ガス：  トルエン
トルエン流量：  ３０ｓｃｃｍ
トルエンガス圧力：  ３Ｐａ
【００５２】
上記の成膜条件で成膜したＤＬＣ膜の膜厚を図５に示す測定箇所１〜５（中央と端部）で測定した結果を表１の下段に示す。
【００５３】
表１によれば、電源周波数を１３．５６ＭＨｚとした場合はＤＬＣ膜が凸状の膜厚分布を有し、電源周波数を３８０ｋＨｚとした場合はＤＬＣ膜が凹状の膜厚分布を有することが確認された。
【００５４】
【表２】
2018012851.tif 000004
【００５５】
表２は、図１に示すプラズマＣＶＤ装置でＤＬＣ膜を成膜した場合の膜厚分布を示すものである。以下に詳細に説明する。
【００５６】
（成膜条件）
成膜装置：  図１に示すプラズマＣＶＤ装置
被成膜基板２０：  図５に示すＳｉ基板（２０ｍｍ×２０ｍｍ）
基板温度：  室温
保持電極２：  基板ホルダー電極
対向電極１２：  ガスシャワー電極
保持電極２と対向電極１２との距離：  ８０ｍｍ
第１の高周波電源８の周波数：  ３８０ｋＨｚ
第１の高周波電源８の出力：  ０．８２Ｗ／ｃｍ２
第２の高周波電源９の周波数：  １３．５６ＭＨｚ
第２の高周波電源９の出力：  ０．０４〜０．２４Ｗ／ｃｍ２
原料ガス：  トルエン
トルエン流量：  ３０ｓｃｃｍ
トルエンガス圧力：  ３Ｐａ
【００５７】
上記の成膜条件で成膜したＤＬＣ膜の膜厚を図５に示す測定箇所１〜５（中央と端部）で測定した結果を表２に示す。
【００５８】
表２に示すサンプル１（従来法）は、ガスシャワー電極（対向電極１２）にアースを接続する点以外は上記の成膜条件と同様の条件で成膜したＤＬＣ膜の膜厚分布を示している。
【００５９】
また、表２に示すサンプル２〜６は、ガスシャワー電極への出力を、それぞれ０．０４Ｗ／ｃｍ２、０．０６Ｗ／ｃｍ２、０．０８Ｗ／ｃｍ２、０．１６Ｗ／ｃｍ２、０．２４Ｗ／ｃｍ２にする点以外は上記の成膜条件と同様の条件で成膜したＤＬＣ膜の膜厚分布を示している。
【００６０】
なお、表２に示す膜厚分布は、図５に示す測定箇所１〜５で測定した膜厚のうち最も厚い膜厚をＭＡＸとし、最も薄い膜厚をＭＩＮとした場合に下記式２で計算したものである。
（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／（ＭＡＸ＋ＭＩＮ）×１００（％）  ・・・式２
【００６１】
また、表２に示すｎ（屈折率）は次のように測定した。Filmetrics, INC.製、F20、光学膜厚計を使用し、膜厚を測定した。反射率分光分析法、Cauchyモデルを使用し、屈折率の計算を行った。
【００６２】
表２によれば、第１の高周波電源８から基板ホルダー電極（保持電極２）に出力される０．８２Ｗ／ｃｍ２の高周波出力に対して５〜２０％の高周波出力（０．０４〜０．１６Ｗ／ｃｍ２）を、第２の高周波電源９からガスシャワー電極（対向電極１２）に出力することで、被成膜基板２０上に成膜されるＤＬＣ膜の膜厚均一性を向上できることが確認された。
【符号の説明】
【００６３】
１    真空チャンバー
２    保持電極
６    第１のマッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）
７    第２のマッチングボックス（Ｍ．Ｂ．）
８    第１の高周波電源
９    第２の高周波電源
１２    対向電極
２１，２２    絶縁体
２３    真空排気機構
２４    原料ガス供給機構
【図１】
2018012851.tif 000005
【図２】
2018012851.tif 000006
【図３】
2018012851.tif 000007
【図４】
2018012851.tif 000008
【図５】
2018012851.tif 000009