(57)【要約】【課題】特殊材料ガスを用いることなく、放電効率の低下を回避して大面積基板にＳｉなどを成膜できる大気圧プラズマ成膜装置及び方法を得ること。【解決手段】貫通孔４を備えた略平板状であり、固体誘電体で形成された第一の電極１と、貫通孔５を備えた略平板状であり、固体シリコンで形成され、第一の電極１と略平行に設置された第二の電極２と、第一の電極１と第二の電極２との間に、貫通孔４を介して反応ガス９を供給する反応ガス供給装置９１と、第一の電極１と第二の電極２との間に電圧を印加して、第二の電極２から発生したシリコンと反応ガス９との化合物を含んだプラズマガスを第一の電極１と第二の電極２との間に発生させる電源８と、成膜対象の基板３を載置可能であり、貫通孔５を介してプラズマガスが供給される基板ステージ１８とを有する。【選択図】図１
2011204995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の貫通孔を備えた略平板状であり、固体誘電体で形成された第１の電極と、
複数の第２の貫通孔を備えた略平板状であり、固体シリコンで形成され、前記第１の電極と略平行に設置された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記第１の貫通孔を介して反応ガスを供給する手段と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第２の電極から発生したシリコンと前記反応ガスとの化合物を含んだプラズマガスを前記第１の電極と前記第２の電極との間に発生させる手段と、
成膜対象の基板を載置可能であり、前記第２の貫通孔を介して前記第１の電極と前記第２の電極との間から送り出された前記プラズマガスが供給される基板ステージとを有する大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項２】
前記第２の電極を冷却する手段を有することを特徴とする請求項１記載の大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項３】
複数の第１の貫通孔を備えた略平板状の固体誘電体と、反応ガスの導入口を備えたガス溜め部材とを接合して形成された第１の電極と、
複数の第２の貫通孔を備えた略平板状の固体シリコンと、前記第２の貫通孔と繋がるように形成された複数の第３の貫通孔及び冷媒流路を備えた略平板状の冷却板とを接合して形成され、前記第１の電極と略平行に設置された第２の電極と、
前記冷媒流路に冷媒を循環させて前記第２の電極を冷却する手段と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に、前記導入口及び前記第１の貫通孔を介して前記反応ガスを供給する手段と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加して、前記第２の電極から発生したシリコンと前記反応ガスとの化合物を含んだプラズマガスを前記第１の電極と前記第２の電極との間に発生させる手段と、
成膜対象の基板を載置可能であり、前記基板を加熱するヒータを備え、前記第２の貫通孔及び前記第３の貫通孔を介して前記第１の電極と前記第２の電極との間から送り出された前記プラズマガスが供給される基板ステージとを有する大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項４】
前記第２の貫通孔の断面積は、前記第３の貫通孔の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項３記載の大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項５】
前記基板の外形よりも大きい環状の排気口から前記基板ステージ表面近傍のガスを吸引して排気する排気手段と、
前記排気口よりもさらに大きい環状の噴射口から基板ステージへ向けて不活性ガスを噴射する手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記基板ステージを前記第１及び第２の電極と平行に移動させる機構をさらに有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の大気圧プラズマ成膜装置。
【請求項７】
複数の第１の貫通孔を備えた略平板状であり固体誘電体で形成された第１の電極と、複数の第２の貫通孔を備えた略平板状であり固体シリコンで形成された第２の電極との間に、前記第１の貫通孔を介して反応ガスを供給する工程と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加し、前記第２の電極に由来するシリコンと前記反応ガスとの化合物を含んだプラズマガスを前記第１の電極と前記第２の電極との間で生成する工程と、
成膜対象の基板に、前記第２の貫通孔を介して前記第１の電極と前記第２の電極との間から前記プラズマガスを供給する工程とを有する大気圧プラズマ成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低真空の圧力範囲において励起されるプラズマによって皮膜を生成する大気圧プラズマ成膜装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスや撮像デバイス、太陽光パネルなどの製造工程では、薄膜形成を行うプラズマプロセスが必要不可欠な技術となっている。このプラズマプロセスとしては、ガス温度が低温で電子温度のみが高温となる低温プラズマが広く用いられている。
【０００３】
低温プラズマを発生させる従来のプラズマ装置は、真空容器内にパルス電力や高周波電力を印加する電力印加電極と、接地された電極とを対向させて配置し、後者の電極に基板を載せ、それらの電極の配置空間を数Ｐａ〜１００Ｐａガス圧に調整された反応ガスで満たすようになっている。
【０００４】
このプラズマ生成装置では、電極間の反応ガスが電極間に発生させた電界による放電によって電離し、負電荷を有する電子と、正電荷を有するイオンと、電気的に中性なラジカルとが激しく運動をしながら混在するプラズマ状態（低温プラズマ）が電極間に生成される。
【０００５】
例えば、スパッタリング成膜法では、上記の電力印加電極に薄膜材料となる固体ターゲットを設置し、化学的気相成膜法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）では、反応ガスに薄膜原料成分を混入させ、それらをプラズマ化して基板に薄膜を堆積させる。
【０００６】
ところで、昨今、半導体デバイスの製造では、成膜対象となる基板が大型化する傾向にある。これは、一度に処理する基板が大きくなると、そこから作り出されるデバイスの個数が多くなり、デバイス単価が安くなるためである。また、撮像デバイスや太陽光パネルにおいても、多用な用途において大面積化の傾向にあると言え、一度に処理しなければならない基板のサイズが大きくなってきている。そうすると、上記の数Ｐａ〜１００Ｐａのガス圧に調整してプラズマを生成する技術では、基板を収納する真空容器を基板サイズに合わせて大きくしなければならない。この場合、装置巨大化によるコスト上昇が一括処理によるコスト低減効果を上回ることがあり、結果としてデバイスの製造コストが下がるどころか、逆に高くなってしまうという問題が生じることがある。
【０００７】
大気圧でプラズマが生成でき、それを使って成膜できれば、巨大な真空容器を備えた高価な装置が不要となる。こうした背景の下、大気圧に近い比較的高い気体圧力（具体的には、１００Ｐａ以上の大気圧以下のいわゆる低真空の圧力範囲。）で励起されるプラズマ（以下、大気圧プラズマと称す。）を用いた成膜や表面処理の技術が報告されている。このプラズマは、中性粒子温度が電子温度よりも極端に低い非平衡な低温グロープラズマであり、熱平衡となっている熱プラズマとは区別される。大気圧プラズマを用いたシリコン系材料の成膜については、特許文献１〜３に開示されている。
【０００８】
特許文献１に記載の発明は、成膜原料としてシランなどの材料ガスを用い、放電を大気圧下でも安定維持するために平行平板電極の間に高抵抗体を挿入したものである。
【０００９】
特許文献２には、平行平板の電極間に大気圧水素プラズマを発生させ、シリコン（以下、Ｓｉと表記する。）の水素化物を気相化させて基板上にＳｉ膜を堆積する手法を開示している。特許文献２に記載の発明は、高周波電力を印加する上部電極に固体のＳｉ板が設置され、これに対面する接地された下部電極に基板が設置される。大気圧グロープラズマの生成原理は、特許文献１と同じ誘電体バリヤ放電であり、冷却された固体Ｓｉと水素とが反応してＳｉ水素化物が生成され、加熱された基板ではＳｉ水素化物がＳｉと水素とに分解され、Ｓｉのみが基板に堆積する。
【００１０】
特許文献３に記載の発明は、複数の貫通孔を有する金属基板の表面に誘電体層を設け、金属基板を貫通孔が一致するように複数重ね合わせて電極部とし、大気圧近傍の圧力のガスを貫通孔内に向けて供給するステップと、金属基板間に電圧を印加して貫通孔部分にあるガスをプラズマとするステップと、プラズマを利用して電極部近傍に対峙させた処理対象部材に表面処理を施すステップと、を含むプラズマ処理方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平０２−５０９６７号公報
【特許文献２】特再表２００７-０４９４０２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２７９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、大型基板への成膜を必要とする産業分野では、大気圧プラズマ成膜は装置コストを抑制できる有力な技術である。しかしながら、特許文献１、２に記載の発明は、固体Ｓｉ電極を基板と同等のサイズに大きくする必要があり、これは、デバイスの製造に要する原料コストが高くなることを意味する。この対策として、基板を載せるステージ（以下、基板ステージと称する。）に移動機構を設けることが考えられ、こうすることにより、固体Ｓｉ電極を大きくせずに成膜することが可能となる。しかし、基板ステージがプラズマ生成用平行平板電極の接地電極を担うため、小面積の固体Ｓｉ電極から大面積の基板ステージに向けて伸長する電界が横方向へ広がり、放電効率が低下して成膜速度が低下するという問題がある。
【００１３】
放電効率を補うには、固定Ｓｉ電極に投入する電力を大きくすれば良いが、これは装置の運用コストを引き上げることになり不利益である。したがって、特許文献１、２に記載の発明を大型基板に適用する場合は、大気圧プラズマの利点を十分に活用しきれず、原料コストや運用コストの面で工業的に不利な問題が残ってしまう。
【００１４】
特許文献３に記載の発明は、基板ステージを移動して大面積基板をプラズマ処理・成膜する手法であって、プラズマ生成領域と成膜領域とを分離する。つまり、基板ステージとは別に、プラズマ生成に必要な一対の平行平板電極を設けている。よって、基板ステージが大きくなっても、特許文献１、２に記載の発明の課題であった電界の広がりを避けることができる。
【００１５】
ところが、特許文献３に記載の発明では、上方から導入するガスが成膜の原料となる材料ガスであって、例えばＳｉ成膜の場合は、シランなどの強い毒性を持つ特殊材料を用いることになる。よって、特許文献３に記載の発明では、未反応ガスを安全に排気するための除害装置や基板全体を覆う密閉容器が必要である。つまり、大気圧プラズマを利用するにも関わらず、依然として大掛かりな設備を要し、工業的に不利な問題が残ってしまう。
【００１６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、特殊材料ガスを用いることなく、基板ステージを大きくすることによる放電効率の低下を回避して大面積基板にＳｉなどを成膜できる大気圧プラズマ成膜装置及び方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の第１の貫通孔を備えた略平板状であり、固体誘電体で形成された第１の電極と、複数の第２の貫通孔を備えた略平板状であり、固体シリコンで形成され、第１の電極と略平行に設置された第２の電極と、第１の電極と第２の電極との間に、第１の貫通孔を介して反応ガスを供給する手段と、第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加して、第２の電極から発生したシリコンと反応ガスとの化合物を含んだプラズマガスを第１の電極と第２の電極との間に発生させる手段と、成膜対象の基板を載置可能であり、第２の貫通孔を介して第１の電極と第２の電極との間から送り出されたプラズマガスが供給される基板ステージとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、特殊材料ガスを用いることなく、基板ステージを大きくすることによる放電効率の低下を回避して大面積基板にＳｉなどを成膜できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、実施の形態１に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す斜視模式図である。
【図２】図２は、第二の電極の作成の手順を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態２に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す断面模式図である。
【図４】図４は、第二の電極の断面の一部を拡大して示す図である。
【図５】図５は、実施の形態３に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す断面模式図である。
【図６】図６は、ガスカーテン機構を付加した電極セットを基板ステージ側から見た平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる大気圧プラズマ成膜装置及び方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す斜視模式図である。上方から順に第一の電極１、第二の電極２、被成膜基板３が互いに略平行に配置される。第一の電極１は、固体誘電体からなり、複数の貫通孔４が設けられている。第二の電極２は固体Ｓｉ板であって、複数の貫通孔５に加えて、冷媒７を流すための冷媒流路６が設けられている。第二の電極２には電源８によって高周波電圧又はパルス状電圧が印加され、第一の電極１は電気的に接地される。第一の電極１と第二の電極２とは、一対の平行平板電極１１をなしている。
【００２２】
反応ガス９は、反応ガス供給装置９１によって第一の電極１の上方から導入され、貫通孔４を通過して平行平板電極１１の間へ導かれ、そこでプラズマ化される。反応ガス９は、水素を主成分とするが、電離を促進するために放電開始電圧の低いヘリウムを混合してもよい。プラズマ化された水素は、冷却された固体Ｓｉ板である第二の電極２と反応してＳｉの水素化物を生成する。生成されたＳｉの水素化物は、上流からの反応ガス９の流れに乗じて貫通孔５を通過し、下流に配置された基板ステージ１８上に載置された被成膜基板３へ向かってプラズマ流１０として噴き出される。被成膜基板３は基板ステージ１８に設けたヒータ１９によって加熱されており、プラズマ流１０として噴き出されたＳｉ水素化物は、被成膜基板３上でＳｉと水素とに分解し、被成膜基板３上でＳｉ薄膜が堆積する。
【００２３】
冷却装置７１で冷媒流路６に冷媒７を循環させて、固体Ｓｉである第二の電極２を冷却することにより、Ｓｉ水素化物の生成を促進するだけでなく、第二の電極２の表面にＳｉ水素化物が再付着するのを防ぐことができる。
【００２４】
図１には示していないが、被成膜基板３を載せる基板ステージに水平方向の可動機構を設ければ、大型基板を搬送しながら成膜することができる。
【００２５】
次に、第二の電極２を作成する方法について説明する。図２に、第二の電極２の作成の手順を示す。まず、２枚の固体Ｓｉ板２ａ、２ｂのそれぞれに、後に冷媒流路６となる溝６ａ、６ｂを加工しておく。溝６ａ、６ｂの断面形状としては、冷媒が流れるときの抵抗を小さくするために半円形断面であることが好ましい（図２（ａ））。次に、固体Ｓｉ板２ａ、２ｂを、それぞれに設けた溝６ａ、６ｂが相対するように位置合わせして、Ｓｉの直接接合法によって貼り合わせる（図２（ｂ））。最後に、接合された固体Ｓｉ板へ複数の貫通孔５を形成する（図２（ｃ））。以上の手順により、第二の電極２を作成できる。
【００２６】
このように、本実施の形態に係る大気圧プラズマ成膜装置は、被成膜基板３と固体Ｓｉである第二の電極２との間に、固体Ｓｉと水素との反応で生成される成膜種（Ｓｉ水素化物）の輸送を遮るものがなく、さらに第二の電極２は冷媒７によって冷却されているため、成膜種が貫通孔５表面などに再付着することを抑制できる。よって、平行平板電極１１間で生成された成膜種を被成膜基板３へ効率良く輸送できる。
【００２７】
また、プラズマ生成領域と成膜領域とが分離されており、基板ステージが大きくなっても印加した電界が広がることはないため、放電効率の低下を回避できる。すなわち、省エネルギーでの成膜が可能となる。
【００２８】
さらに、成膜の原料として固体Ｓｉを用い、シランなどの毒性を有する特殊材料ガスを用いないため、処理済みガスの除外設備が不要であり、真空排気系を簡略化できる。また、特殊材料ガスを用いないため、密閉容器内に装置を収める必要がない。これにより、半導体デバイスや撮像デバイス、太陽電池パネルなどを生産する際の環境負荷を低減できる。
【００２９】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す断面模式図である。上方から順に第一の電極１、第二の電極２、被成膜基板３が互いに略平行に配置される。第一の電極１は、反応ガス９の導入口が設けられたガス溜め部１２と、複数の貫通孔４を有しガス溜め部１２に貼り合わされた固体誘電体１３からなる。第二の電極２は、複数の貫通孔５を有する固体Ｓｉ板１４と、複数の貫通孔５及び冷媒流路６を有し、固体Ｓｉ板１４に貼り合わされた冷却板１５からなる。ここで、固体Ｓｉ板１４と冷却板１５の各々の貫通孔５は、互いに位置が同じとなるように配置されている。第二の電極２には電圧印加部１６を介して電源８によって高周波電圧又はパルス状電圧が印加され、第一の電極１は電気的に接地されている。第一の電極１と第二の電極２とは一対の平行平板電極をなしている。
【００３０】
以下に、平行平板電極のより詳細な構造と、プラズマ生成及び成膜の工程について説明する。第一の電極１は、ガス溜め部１２と固体誘電体１３とが貼り合わされている。ガス溜め部１２は、反応ガス導入管２１が接続されるとともに、平行平板電極の接地電極として電気的に接地されている。よって、ガス溜め部１２の材料は金属であることが好ましい。固体誘電体１３の材料は、アルミナや石英ガラスなどが好ましい。なお、ガス溜め部１２や反応ガス導入管２１、冷媒７の流路となる管の各々は、絶縁リング１７によって電圧印加部１６とは電気的に絶縁されている。
【００３１】
反応ガス９は、反応ガス供給装置９１によって、第一の電極１の上方から、反応ガス導入管２１を介してガス溜め部１２の内部に導入される。反応ガス９は、貫通孔４を通過して平行平板電極の間へ導かれ、そこでプラズマ化される。反応ガス９は、水素を主成分とするが、電離を促進するために放電開始電圧の低いヘリウムを混合しても良い。
【００３２】
第二の電極２は、固体Ｓｉ板１４と冷却板１５とが貼り合わされて形成されており、その外周部に額縁状の絶縁スペーサ２２を設け、第一の電極１に対面して配置する。
【００３３】
第一の電極１、第二の電極２、絶縁スペーサ２２、電圧印加部１６は、電極セット２０として一体化されており、外側に配置された電極セット保持部２４で保持されている。電極セット保持部２４は、電圧印加部１６をプラズマから保護するために固体誘電体で形成されている。電極セット保持部２４は、金属製の保持板２５によって支持されている。なお、保持板２５はユーザの感電防止のために接地されている。
【００３４】
図４に、第二の電極２の断面の一部を拡大して示す。冷却板１５は、加熱された基板ステージから気体を介して伝わる伝導熱や輻射熱、プラズマ発生に伴う熱を効率良く吸収するため金属製であることが好ましい。一方、被射物を破壊する恐れのあるアーク放電を避けるには、冷却板１５の表面は絶縁体であることが好ましい。例えば、冷却板１５の母材はアルミ合金とし、その表面は陽極酸化処理（アルマイト処理）などによって酸化アルミ皮膜２３を形成して冷却板１５とすると良い。冷却板１５の中には冷媒流路６を形成しておき、一定の温度に保った冷媒７（水など）をこの中を通して循環させ、装置の外部へ放熱する構成とする。固体Ｓｉ板１４には、プラズマ励起用の電源８から所望の電圧が電圧印加部１６を介して印加される。したがって、冷却板１５の表面のうち、固体Ｓｉ板１４と接合する面及び電圧印加部１６と接する面には酸化アルミ皮膜２３は形成されないようにしておく。
【００３５】
上記の電極構造で、水素を含む反応ガス９はプラズマ化され、冷却板１５によって冷却された固体Ｓｉ板１４と反応してＳｉの水素化物が生成される。生成されたＳｉの水素化物は、上流からの反応ガス９の流れに乗じて、貫通孔５を通過して、下流に配置された基板ステージ１８上に載置された被成膜基板３へ向かってプラズマ流１０として噴き出される。被成膜基板３は、基板ステージ１８に設けたヒータ１９によって加熱されており、上記のようにプラズマ流１０として噴き出されたＳｉ水素化物は、被成膜基板３上でＳｉと水素とに分解し、被成膜基板３上にはＳｉ薄膜が堆積する。ここで、冷却装置７１で冷媒流路６に冷媒７を循環させて、固体Ｓｉ板１４を冷却板１５によって冷却することで、実施の形態１と同様に、Ｓｉ水素化物の生成を促進するだけでなく、固体Ｓｉ板１４の表面にＳｉ水素化物が再付着するのを抑制できる。また、基板ステージ１８には水平方向の可動機構が設けられており、大型基板を搬送しながら成膜できる。
【００３６】
次に、第二の電極２の貫通孔５の寸法規定について説明する。図４に示すように、固体Ｓｉ板１４の貫通孔の幅５ａは、冷却板１５の貫通孔の幅５ｂ以下である（固体Ｓｉ板１４の貫通孔の幅５ａ≦冷却板１５の貫通孔の幅５ｂ）ことが好ましい。固体Ｓｉ板１４と冷却板１５とには、予め各々に貫通孔５ａ、５ｂを形成してから接合するが、互いの孔の位置を完全に一致させることは技術的に困難である。そして、冷却板１５の固体Ｓｉ板１４に対する接合面は、電気的導通をとるために絶縁処理をしていない金属面である。したがって、接合時に貫通孔５ａ、５ｂの位置ずれが生じ、冷却板１５の金属面がＳｉ水素化物の通過する空間中に露出すると、アーク放電を起こして第一の電極１や第二の電極２及びその周辺の部材（ガス溜め部１２や冷却板１５）を損傷させる。しかし、貫通孔５ａ、５ｂに上記の大小関係を設けておくことで、固体Ｓｉ板１４と冷却板１５との接合時に位置ずれが生じても、冷却板１５の金属面がＳｉ水素化物の通過する空間中に露出しないようにできる。
【００３７】
本実施の形態に係る大気圧プラズマ成膜装置は、冷媒流路６を備えた冷却板１５を、Ｓｉの供給源として消耗する固体Ｓｉ板１４とは別個に設けている。これにより、固体Ｓｉ板１４の加工コストを低く抑え、デバイスの製造コストを低減できる。また、冷却板１５は再利用することで、製造段階での環境負荷を低減できる。
【００３８】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る大気圧プラズマ成膜装置の構成を示す断面模式図である。図６は、ガスカーテン機構を付加した電極セット２０を基板ステージ１８側から見た平面模式図である。実施の形態２とほぼ同様であるが、電極セット２０の周囲にガスカーテン機構が設けられ、被成膜基板３を覆う密閉容器を要しない開放系での成膜装置として構成されている点で相違する。ガスカーテン機構は、保持板２５を基板ステージ１８側へ延長し、基板ステージ１８と対向する部分にアルミナや石英などを材料とした固体誘電体３０を設置することによって形成可能である。なお、保持板２５は、ユーザの感電防止のために接地されている。保持板２５は、局所ガス排気口２６及びカーテンガス導入口２８によって分割されていても良く、分割されている場合にはユーザが触れる可能性がある部分のみ接地してもよい。
【００３９】
電極セット２０の周囲に、局所ガス排気口２６が配置され、さらにその周囲にカーテンガス導入口２８が配置される。カーテンガス２９としては、ヘリウム、アルゴン、窒素などの不活性ガスを用いる。カーテンガス２９は、外部から成膜領域内に空気が混入することを避けるために導入する。成膜領域に空気が混入すると、堆積する薄膜の性能を低下させるため、密閉容器を用いない開放系の成膜装置では必須となる。
【００４０】
局所ガス排気口２６は、電極セット２０から噴き出される反応ガス９のうち成膜を経た残留ガス２７を吸引し、外部に漏洩させない役割を担う。局所ガス排気口２６は、上記残留ガスと同時にその周囲のカーテンガス導入口２８から吹き付けられるカーテンガス２９の一部も吸引する。局所ガス排気口２６及びカーテンガス導入口２８に繋がる配管には、途中に流量計などを設置し、排気流量と不活性ガス導入量とを制御する。これにより、必要以上に不活性ガスを消費することを抑制できる。
【００４１】
図５には示していないが、実施の形態１と同様に、被成膜基板３を載せる基板ステージ１８に水平方向の可動機構を設ければ、大型基板を搬送しながら成膜を行える。
【００４２】
なお、ここでは実施の形態２と同様の電極セットに対してガスカーテン機構を設けた場合を例としたが、実施の形態１と同様の平行平板電極に対してガスカーテン機構を設けることも可能である。
【００４３】
このように本実施の形態に係る大気圧プラズマ成膜装置は、ガスカーテン機構を備えているため、装置を密閉容器に収容する必要が無く、開放系での成膜が可能である。したがって、大型基板への成膜が可能な装置を低コストで形成できる。
【００４４】
本実施の形態にかかる大気圧プラズマ成膜装置は、大面積基板の成膜技術において、特殊材料ガスを用いずにＳｉなどを成膜すること、及び基板ステージを大きくした場合に放電効率の低下を回避することの２点を両立して、大気圧プラズマの利点を最大限に発揮することができる。さらに、ガスカーテン機構を設けることで、真空容器を要しない製造負荷及び環境負荷の小さい成膜装置とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる大気圧プラズマ成膜装置及び方法は、特殊材料ガスを用いずに成膜できる点で有用であり、特に、大面積基板への成膜に適している。
【符号の説明】
【００４６】
１  第一の電極
２  第二の電極
３  被成膜基板
４、５、５ａ、５ｂ  貫通孔
６  冷媒流路
７  冷媒
８  電源
９  反応ガス
１０  プラズマ流
１１  平行平板電極
１２  ガス溜め部
１３、３０  固体誘電体
１４  固体Ｓｉ板
１５  冷却板
１６  電圧印加部
１７  絶縁リング
１８  基板ステージ
１９  ヒータ
２０  電極セット
２１  反応ガス導入管
２２  絶縁スペーサ
２３  酸化アルミ皮膜
２４  電極セット保持部
２５  保持板
２６  局所ガス排気口
２７  残留ガス
２８  カーテンガス導入口
２９  カーテンガス
７１  冷却装置
９１  反応ガス供給装置
【図１】
2011204995.tif 000003
【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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