(57)【要約】【課題】成膜速度を維持しつつ、１８０℃以下の低温プロセスにおいて成膜可能なプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明のプラズマＣＶＤ装置は、真空処理槽の内部空間に配された第一電極と、第一電極と対向配置され、基体を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極と、第一電極の第二電極側に設けられ、基体と対向配置されたシャワープレートと、第一電極に対して２ＭＨｚ以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、第二電極に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、第一電極とシャワープレートとの間に位置する空間内に、真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、を少なくとも具備してなる。第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。【選択図】図１
2015029004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理槽の内部空間に配された第一電極と、
前記内部空間において前記第一電極と対向配置され、基体を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極と、
前記第一電極の前記第二電極側に設けられ、前記基体と対向配置されたシャ。ワープレートと、
前記第一電極に対して２ＭＨｚ以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、
前記第二電極に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、
前記第一電極と前記シャワープレートとの間に位置する空間内に、前記真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、
前記真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、
を少なくとも具備してなるプラズマＣＶＤ装置であって、
前記第二電極において前記基体を載置する面と、前記シャワープレートにおいて前記第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜方法であって、
プロセスガスの原料としてテトラエトキシシランまたはモノシランを用い、
成膜時における前記基体の温度［℃］が１８０以下であることを特徴とする成膜方法。
【請求項３】
請求項２に記載の成膜方法であって、
前記基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］が８０以上３６０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装置及び成膜方法に係る。より詳細には、１８０℃以下の低温プロセス温度において成膜可能なプラズマＣＶＤ装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体分野では、半導体素子の高集積化、高性能化が求められている。これらの要求を解決するための手段として、段差被覆性に優れ、欠陥の少ない緻密な膜が期待されるプラズマＣＶＤ（化学気相成長）法による成膜が注目を集めている。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置では、プラズマを用いて原料ガスを分解し、例えば、基体の被成膜面に薄膜を形成する。このプラズマＣＶＤ装置においては、例えば、複数の噴出口を有するシャワープレートによって、チャンバ内の空間が、基体が配置される成膜空間（反応室）と、原料ガスが導入されるガス導入空間とに分けられている。また、チャンバには、高周波電源が接続されており、シャワープレートがカソード電極として機能している。ガス導入空間に導入されたガスは、シャワープレートの各噴出口から均一に成膜空間に噴出される。このとき、成膜空間内に原料ガスのプラズマが発生し、プラズマによって分解された原料ガスが基体の被成膜面に到達して所望の膜が基体上に形成される（例えば、特許文献１）。このようなプラズマＣＶＤ装置では、例えば３００℃以上の高温で成膜が行われている。
【０００４】
ところで、近年では、半導体装置の小型化、薄型化が進んでおり、これに従い、用いられる基材（ガラス基板など）の厚さも薄くなる傾向にある。
しかしながら、薄いガラス基板を用いて、高温でのプラズマＣＶＤ成膜を行うと、ガラス基板が反ったり、割れたり、といった損傷を受けるおそれがある。また、ガラス基板が、接着剤等を用いて貼り合わせられた積層基板である場合、接着剤の種類によっては、高温での成膜処理により接着力が低下し、基板が剥がれるおそれもある。
一方、低温での成膜処理を行うと、成膜速度が遅くなってしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８０３７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて考案されたものであり、成膜速度を維持しつつ、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能な、プラズマＣＶＤ装置を提供することを第一の目的とする。
また、本発明は、プラズマＣＶＤ装置を用いて、成膜速度を維持しつつ、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能な、成膜方法を提供することを第二の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置は、真空処理槽の内部空間に配された第一電極（上部電極）と、前記内部空間において前記第一電極と対向配置され、基体（被処理体）を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極（下部電極）と、前記第一電極の前記第二電極側に設けられ、前記基体と対向配置されたシャワープレートと、前記第一電極に対して２ＭＨｚ以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、前記第二電極に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、前記第一電極と前記シャワープレートとの間に位置する空間内に、前記真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、前記真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、少なくとも具備してなるプラズマＣＶＤ装置であって、前記第二電極において前記基体を載置する面と、前記シャワープレートにおいて前記第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であることを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の成膜方法は、請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて基体（の被処理面）上にシリコン酸化膜を形成する成膜方法であって、プロセスガスの原料としてテトラエトキシシラン（略してＴＥＯＳ、正珪酸四エチルＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）またはモノシランを用い、成膜時における前記基体の温度［℃］が（１５０以上）１８０以下であることを特徴とする。
本発明の請求項３に記載の成膜方法は、請求項２に記載の成膜方法において、前記基体上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］が８０以上３６０以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に係るプラズマＣＶＤ装置によれば、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）を、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間が広くなる。すなわち、内部空間により多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来（１９０℃以上）より低温域（１８０℃以下）においても、効率的に成膜することができる。ゆえに、本発明では、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能な、プラズマＣＶＤ装置を提供することができる。特に、本発明のプラズマＣＶＤ装置は、降伏電圧（ＢＶ）特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
また、本発明の請求項２に係る成膜方法によれば、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）を、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とした、プラズマＣＶＤ装置を用いることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間を広くすることができる。すなわち、内部空間により多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来（１９０℃以上）より低温域（１８０℃以下）においても、効率的に成膜することができる。その結果、本発明では、成膜速度を維持しつつ、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能な、プラズマＣＶＤ方法を提供することができる。特に、本発明の成膜方法は、降伏電圧（ＢＶ）特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
また、請求項２の構成とすることにより、成膜速度を変えることなく、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力［ＭＰａ］を、＋（プラス）２００〜０〜−（マイナス）１５０の範囲で広範囲に制御することができる。
また、本発明の請求項３に係る成膜方法によれば、ＴＥＯＳ流量を変化させるだけで、成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］を、８０以上３６０以下と、４．５倍程度まで向上させることも可能となる。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態におけるプラズマ処理装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】本発明のプラズマＣＶＤ装置を用い、Ｔ／Ｓと、得られた薄膜の降伏電圧（ＢＶ）との関係を示す図である。
【図３】本発明のプラズマＣＶＤ装置を用い、印加されるバイアスパワーと、得られた薄膜の内部応力との関係を示した図である。
【図４】本発明のプラズマＣＶＤ装置を用い、ＴＥＯＳの流量と成膜速度との関係を示す図である。
【図５】従来のプラズマＣＶＤ装置と、本発明のプラズマＣＶＤ装置において、電流−電圧特性を示す図である。
【図６】本発明のプラズマＣＶＤ装置を用い、微細孔の内部に薄膜を形成した様子を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の実施形態を図面に基づき説明する。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法及び比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。
【００１１】
図１は、本実施形態におけるプラズマＣＶＤ装置１の構成を示す概略断面図である。
本実施形態のプラズマＣＶＤ装置は、真空処理槽の内部空間に配された第一電極（上部電極）と、内部空間において第一電極と対向配置され、基体（被処理体）を載置するとともに温度制御手段を内在した第二電極（下部電極）と、第一電極の第二電極側に設けられ、基体と対向配置されたシャワープレートと、第一電極に対して２ＭＨｚ以上の高周波交流電圧を印加する第一電源と、第二電極に対して１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧を印加する第二電源と、第一電極とシャワープレートとの間に位置する空間内に、真空処理槽の外部からプロセスガスを導入する手段と、真空処理槽の内部空間を所望の圧力に調整する排気手段と、少なくとも具備してなる。
そして、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置では、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。
【００１２】
図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置１は、反応室である成膜空間（内部空間）２ａを有する処理室１０１を含む。処理室１０１は、真空チャンバ（真空処理槽）２と、電極フランジ（第一電極（上部電極））４と、絶縁フランジ８１とを含む。絶縁フランジ８１は、真空チャンバ２及び電極フランジ４に挟まれている。
【００１３】
真空チャンバ２の底部１１には、開口部が形成されている。この開口部には支柱２５が挿通され、支柱２５は真空チャンバ２の下部に配置されている。支柱２５の先端（真空チャンバ２内）には、第二電極（支持部，下部電極）１５が接続されている。第二電極１５は、板状のヒータ（温度制御手段）１６を内在する。また、真空チャンバ２には、排気管２７が接続されている。排気管２７の先端には、真空ポンプ２８が設けられている。真空ポンプ２８は、真空チャンバ２内が真空状態となるように減圧する。
【００１４】
また、支柱２５は、真空チャンバ２の外部に設けられた昇降機構（不図示）に接続されており、基体（被処理体）１０の鉛直方向において上下に移動可能である。つまり、支柱２５の先端に接続されている第二電極１５は、上下方向に昇降可能に構成されている。また、真空チャンバ２の外部においては、支柱２５の外周を覆うようにベローズ（不図示）が設けられている。
【００１５】
電極フランジ４は、上壁４１と周壁４３とを有する。電極フランジ４は、開口部が基体１０の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。また、電極フランジ４の開口部には、シャワープレート５が取り付けられている。これにより、電極フランジ４とシャワープレート５との間に空間２４が形成されている。
また、電極フランジ４は、シャワープレート５と対向する上壁４１を有する。上壁４１には、ガス導入口４２が設けられている。
また、処理室１０１の外部に設けられたプロセスガス供給部２１とガス導入口４２との間には、ガス導入管７が設けられている。ガス導入管７の一端は、ガス導入口４２に接続され、他端は、プロセスガス供給部２１に接続されている。ガス導入管７を通じて、プロセスガス供給部２１から空間２４にプロセスガスが供給される。即ち、空間２４は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
【００１６】
電極フランジ４とシャワープレート５は、それぞれ導電材で構成されており、電極フランジ４は処理室１０１の外部に設けられたＲＦ電源（第一電源）９に電気的に接続されている。ＲＦ電源９は、電極フランジ４に対して２ＭＨｚ以上の高周波交流電圧を印加する、高周波電源である。即ち、電極フランジ４、及びシャワープレート５はカソード電極として構成されている。シャワープレート５には、複数のガス噴出口６が形成されている。空間２４内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口６から真空チャンバ２内の成膜空間２ａに噴出される。
【００１７】
プロセスガス供給部２１からガス導入管７及びガス導入口４２を通じて空間２４に導入されたプロセスガスは、シャワープレート５のガス噴出口６を通じて、真空チャンバ２内に噴出される。
空間２４はシャワープレート５の上流側の空間であり、真空チャンバ２内はシャワープレート５の下流側の空間である。
【００１８】
第二電極１５は、表面が平坦に形成された板状の部材である。第二電極１５の上面には、基体１０が載置される。第二電極１５は、接地電極、つまりアノード電極として機能する。
【００１９】
第二電極１５上に基体１０が配置された状態で、ガス噴出口６からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基体１０の処理面１０ａ上の空間に供給される。
また、第二電極の内部にはヒータ１６が設けられている。ヒータによって第二電極の温度が所定の温度に調整される。
【００２０】
更に、第二電極１５の外周縁には、第二電極１５と真空チャンバ２との間を接続するように複数のアース３０が略等間隔で配設されている。アース３０は、例えば、ニッケル系合金又はアルミ合金などで構成されている。
【００２１】
第二電極１５には、第二電源１７が接続されている。この第二電源１７は、１００ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下の低周波交流電圧（バイアス電圧）を印加する、高周波電源である。交流電圧を受ける第二電極は、成膜空間２ａにプラズマが生成されるとき、プラズマ空間に対して負電位、すなわちカソードとして機能してイオン粒子を基体１０に引き込み、基体１０に対するイオン粒子の直進性を向上させる。これによりプラズマで分解された原料ガスを円滑に基体方向に送ることができ、成膜速度あるいは薄膜の配向性が向上する。
これにより、高アスペクト比を有する構造（例えば微細孔）内部に薄膜を形成する場合、薄膜の被覆性（カバレージ）を向上することができる。
さらに、例えば後述する実施例にて示されるように、成膜速度を変えることなく、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することができる。
【００２２】
そして、本実施形態のプラズマＣＶＤ装置１では、第二電極１５において基体１０を載置する上面１５ａと、シャワープレート５において第二電極１５と対向する面５ａとの間隔（Ｔ／Ｓ）が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。
本実施形態のプラズマＣＶＤ装置１によれば、第二電極１５において基体１０を載置する面１５ａと、シャワープレート５において第二電極１５と対向する面５ａとの間隔（Ｔ／Ｓ）を、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下とすることにより、導入されたプロセスガスの存在する空間が広くなる。すなわち、成膜空間２ａにより多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、低温でも効率的に成膜することができる。その結果、本発明のプラズマＣＶＤ装置１では、成膜速度を維持しつつ、従来（１９０℃以上）より低温域（１８０℃以下）においても、効率的に成膜することができる。特に、本発明のプラズマＣＶＤ装置１は、降伏電圧（ＢＶ）特性に優れたシリコン酸化膜の形成に寄与する。
【００２３】
具体的には、後述する実施例にて示されるように、Ｔ／Ｓを、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲とすることで、このプラズマＣＶＤ装置１を用いて得られる薄膜の特性の一つである、降伏電圧（ＢＶ）を、大幅に向上することができる。
すなわち、Ｔ／Ｓを、上記範囲内で大きくすることにより、薄膜の降伏電圧を大きくすることができる。Ｔ／Ｓが、１５ｍｍよりも小さいと、得られる薄膜の降伏電圧が小さくなってしまう。一方、Ｔ／Ｓが、４０ｍｍよりも大きいと、降伏電圧の向上効果が、十分に得られない。
これにより、このＣＶＤ成膜装置１では、得られる膜の特性を維持しつつ、従来よりも低温（例えば２００℃以下）で成膜を行うことができる。
【００２４】
次に、プラズマＣＶＤ装置１を用いて基板１０の処理面１０ａに薄膜を形成する場合の作用について説明する。なお、ここでは、薄膜としてシリコン酸化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、真空ポンプ２８を用いて真空チャンバ２内を減圧する。
真空チャンバ２内が真空に維持された状態で、基体１０は真空チャンバ２内の成膜空間２ａに搬入され、第二電極１５上に載置される。
ここで、基体１０を載置する前は、第二電極１５は真空チャンバ２内の下方に位置している。つまり、基体１０が搬入される前においては、第二電極１５とシャワープレート５との間隔が広くなっているので、ロボットアーム（不図示）を用いて基体１０を第二電極１５上に容易に載置することができる。
【００２５】
基体１０が第二電極１５上に載置された後には、昇降機構（不図示）が起動し、支柱２５が上方へ押し上げられ、第二電極１５上に載置された基体１０も上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート５と基体１０との間隔が所望に決定され、この間隔が維持される。ここで、シャワープレート５と基体１０との間隔は、基体１０上に膜を形成するために適した距離に保持される。
【００２６】
具体的に、第二電極１５において基体１０を載置する上面１５ａと、シャワープレート５において第二電極１５と対向する面５ａとの間隔（Ｔ／Ｓ）が、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下に設定される。これにより、導入されたプロセスガスの存在する空間を広くすることができる。すなわち、成膜空間２ａにより多くのガスを導入することができ、これにより、プロセスガスの分解が促進される。その結果、従来（１９０℃以上）より低温域（１８０℃以下）においても、効率的に成膜することができる。その結果、成膜速度を維持しつつ、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能である。
【００２７】
その後、プロセスガス供給部２１からガス導入管７及びガス導入口４２を介して第一空間２４ａにプロセスガスが導入される。
特に本実施形態では、プロセスガスの原料としてテトラエトキシシラン（略してＴＥＯＳ、正珪酸四エチル（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）またはモノシラン（ＳｉＨ４）を用いる。これにより、基体１０上に、シリコン酸化膜を形成することができる。また、プロセスガスの流量を大きくすることにより、成膜速度を向上することができる。すなわち、高速成膜化を実現することができる。
続いて、シャワープレート５のガス噴出口６を通って真空チャンバ２内の成膜空間２ａにプロセスガスが供給される。
このとき、成膜空間２ａの圧力Ｐｅは、シャワープレート５のコンダクタンスＡによって減少される。
【００２８】
次に、ＲＦ電源９を起動して電極フランジ４に高周波電圧を印加する。
このとき、電極フランジ４は絶縁フランジ８１を介して真空チャンバ２とは電気的に絶縁されている。また、真空チャンバ２は、接地されている。
このような構造において、シャワープレート５と第二電極１５との間に高周波電圧が印加されて放電が生じ、電極フランジ４に設けられているシャワープレート５と基体１０の処理面１０ａとの間にプラズマが発生する。
【００２９】
こうして発生したプラズマ内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基体１０の処理面１０ａで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面１０ａ上に成膜される。このとき、基体１０に第二電源１７からバイアス電圧を印加することで、プラズマで分解された原料ガスを円滑に基体方向に送ることができ、成膜速度あるいは薄膜の配向性が向上する。
具体的には、本実施形態の成膜方法では、基体１０上にシリコン酸化膜を形成する成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］が、８０以上３６０以下である。本実施形態の成膜方法によれば、ＴＥＯＳ流量を変化させるだけで、成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］を、８０以上３６０以下と、４．５倍程度まで向上させることも可能となる。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することができる。
【実施例】
【００３０】
図１に示したような装置を用いて、シリコン酸化膜を成膜し、その特性を評価した。
（成膜条件）
特にことわりがない限り、成膜条件は、以下の通りとした。
基体は、直径３００ｍｍのシリコン基板乃至はガラス接合基板を用いた。ＲＦ電源９のＲＦパワー出力が１０００Ｗであった。バイアス出力は２００Ｗであった。第二電極１５の基体載置面１５ａと、シャワープレートの面５ａとの間隔（Ｔ／Ｓ）は、３０ｍｍに設定した。  第二電極（ヒーター）の温度は１３０℃とした。
また、成膜空間２ａの圧力が１００Ｐａになるように基体１０の処理面１０ａにシリコン酸化膜を形成した。
なお、プロセスガス供給部２１から空間２４へ導入されるプロセスガスの種類及び流量としては、３０（ｓｃｃｍ）のＴＥＯＳと、８５０（ｓｃｃｍ）のＯ２（酸素）との混合ガスを用いた。
【００３１】
図２は、Ｔ／Ｓを変えて成膜を行い、得られた薄膜の降伏電圧（ＢＶ）との関係を示したグラフである。
図２から明らかなように、Ｔ／Ｓが大きくなるほど、得られる薄膜の降伏電圧も大きくなっていることがわかる。特に、Ｔ／Ｓが、１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下の範囲で、薄膜の降伏電圧を、大幅に向上することができる。
【００３２】
また、図３は、印加されるバイアスパワーを変えて成膜を行い、得られた薄膜の内部応力との関係を示したグラフである。
図３から明らかなように、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することができることがわかる。このとき、バイアスパワーを変化させても、成膜速度はほとんど変化していない。
【００３３】
また、図４は、ＴＥＯＳの流量を変えて成膜を行い、ＴＥＯＳの流量と成膜速度との関係を示す、グラフである。
図４から明らかなように、プロセスガスの流量を大きくすることにより、成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］を、８０以上３６０以下と、４．５倍程度まで向上していることがわかる。すなわち、高速成膜化を実現することができる。また、図３および図４から、成膜速度［ｎｍ／ｍｉｎ］が８０以上３６０以下の範囲において、バイアスパワーを変化させることで、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することができることがわかる。
【００３４】
図５は、基体の被処理面とシャワープレートとの間の距離（Ｅ／Ｓ）を１４ｍｍのナローエッジとした従来のプラズマＣＶＤ装置と、第二電極において基体を載置する面と、シャワープレートにおいて第二電極と対向する面との間隔（Ｔ／Ｓ）を３０ｍｍとした本発明のプラズマＣＶＤ装置とを用いて各々作製したシリコン酸化膜について、電流−電圧特性を評価した結果を示すグラフである。
また、本発明のプラズマＣＶＤ装置において成膜速度を変えて成膜を行い、得られた薄膜について、膜の特性（内部応力、降伏電圧）を評価した。その結果を表１に示す。表１に示した降伏電圧は、１×１０−８［Ａ/ｃｍ２  ］の場合である。
【００３５】
【表１】
2015029004.tif 000003
【００３６】
図５および表１から、以下の点が明らかとなった。
（ａ１）図５より、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、ステージ（第二電極）の温度が１３０℃（基体の温度が１５０℃）と、従来と比べて低温での成膜であっても、得られる薄膜の降伏電圧を著しく改善できることがわかる。たとえば、耐圧２［ＭＶ/ｃｍ］を実現する場合、従来の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約１０−５［Ａ/ｃｍ２  ］を要する。これに対して、本発明の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約１０−８［Ａ/ｃｍ２  ］以下まで著しく低減できる。次世代とされる耐圧５［ＭＶ/ｃｍ］であっても、本発明の装置を用いて作製したシリコン酸化膜では約１０−５［Ａ/ｃｍ２  ］にて達成可能である。
（ａ２）表１より、成膜速度を下げることにより、作製されたシリコン酸化膜の内部応力が倍増し、降伏電圧が２３倍も高くなることが分かった。本発明の装置によれば、このような特性を備えたシリコン酸化膜を、従来より低温（１８０℃以下）にて形成できる。
上述した結果より、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置及びこれを用いた成膜方法によれば、成膜速度を維持しつつ、より低温（例えば１８０℃以下）のプロセス温度で成膜可能であることが確認された。
【００３７】
つぎに、図１に示すＣＶＤ成膜装置を用いて、直径１０μｍ×深さ５５μｍの微細孔（トレンチ）の内部に、シリコン酸化膜を成膜し、孔の各部における薄膜の膜厚および被覆率を評価した。
なお、プロセスガスとしてＴＥＯＳを用い、基体温度は１８０℃とした。成膜速度は１５０ｎｍ／分以上とした。
図６は、微細孔内部に薄膜が形成された様子を示す側断面の写真である。左側の写真は基体の中央部（センター）に位置する微細孔であり、右側の写真は基体の周縁部（エッジ）に位置する微細孔である。左右の写真において下段は上段の微細孔におけるボトム付近を拡大して示す写真である。
ここで、基体の中央部（センター）とは、上述した四角形をなす基体（縦      ｍｍ×横      ｍｍのガラス基板）における対角線の交点近傍であり、基体の周縁部（エッジ）とは、基体の側面から内側に    ｍｍの地点近傍である。
【００３８】
表２は、図６の写真から測定された、微細孔の開口部周縁および内部における薄膜の膜厚と被覆率である。ここで、「被覆率」とは、各測定位置における膜厚をトップにおける膜厚により除し、１００倍した数値である。
微細孔の開口部周縁および内部における薄膜の膜厚測定は、次の５箇所の位置において行った。
トップ：微細孔の開口部が配された面において開口部周縁の位置。
トップサイド：微細孔の内側面において開口部側から見て１／４程度の深さ位置。
ミドルサイド：微細孔の内側面において開口部側から見て１／２程度の深さ位置。
ボトムサイド：微細孔の内側面において開口部側から見て３／４程度の深さ位置。
ボトム：微細孔の内底面において中央部の位置。
【００３９】
【表２】
2015029004.tif 000004
【００４０】
図６および表２から、以下の点が明らかとなった。
（ｂ１）図６に示す写真より、本発明の装置を用いることにより、高アスペクト比を有する微細孔内部に薄膜を形成する場合であっても、孔底面まで薄膜を形成できた。
（ｂ２）開口部周縁と比較して、微細孔の内側面や内底面においても、２０％前後の被覆率が得られた。
ゆえに、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置及びこれを用いた成膜方法は、高アスペクト比を有する微細孔の内部（内側面や内底面）に対し、１８０℃以下の低温にて、被覆性に優れ、欠陥の少ない緻密な膜の形成に貢献する。
【００４１】
以上の結果から、従来は、２００℃以上の高温が必要であったのに対して、本発明によれば、例えば１８０度以下の、従来に比べて著しく低温で成膜を行うことができるとともに、優れた降伏電圧特性を有する、良好な膜質を実現することも可能である。
特に、ＴＥＯＳ流量を変化させるだけで、成膜速度を４．５倍程度まで向上させることが可能となった。また、この範囲において、バイアスパワーを変化させることにより、得られる薄膜の特性の一つである内部応力を、＋（プラス）〜０〜−（マイナス）の範囲で広範囲に制御することも可能であることが確認された。
【００４２】
以上、本発明の実施形態として、具体例を挙げて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上詳述したように、本発明は、プラズマＣＶＤ装置およびそれを用いた成膜方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  プラズマＣＶＤ装置、２  真空チャンバ（真空処理槽）、２ａ  成膜空間（内部空間）、４  電極フランジ（第一電極）、５  シャワープレート、５ａ  面、６  ガス噴出口、７  ガス導入管、９  ＲＦ電源（第一電源）、１０  基体（被処理体）、１０ａ  処理面、２４  空間、１５  第二電極（アノード電極）、１５ａ  面、１６  ヒータ（温度制御手段）、１７  第二電源、２１  プロセスガス供給部、４２  ガス導入口、８１  絶縁フランジ、１０１  処理室。
【図１】
2015029004.tif 000005
【図２】
2015029004.tif 000006
【図３】
2015029004.tif 000007
【図４】
2015029004.tif 000008
【図５】
2015029004.tif 000009
【図６】
2015029004.tif 000010