(57)【要約】【課題】ＣＶＤ装置のクリーニング頻度を低下させるとともに、クリーニングガスの使用量を低減する。【解決手段】ＣＶＤ装置は、チャンバーと、チャンバー内にＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体と、処理空間に所定のガス種を含む原料ガスを供給する原料ガス供給部と、処理空間において原料ガスを励起する励起部と、原料ガスから生じた活性種の構造体への付着を抑制するための付着抑制ガスを構造体の処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から処理空間に供給する付着抑制ガス供給部と、処理空間に処理対象の基材を対向させる機構と、を備え、付着抑制ガスは、所定のガス種を含む。【選択図】図３
2015170680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、
前記チャンバー内にＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体と、
前記処理空間に所定のガス種を含む原料ガスを供給する原料ガス供給部と、
前記処理空間において前記原料ガスを励起する励起部と、
前記原料ガスから生じた活性種の前記構造体への付着を抑制するための付着抑制ガスを前記構造体の前記処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から前記処理空間に供給する付着抑制ガス供給部と、
前記処理空間に処理対象の基材を対向させる機構と、
を備え、
前記付着抑制ガスは、前記所定のガス種を含む、ＣＶＤ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＣＶＤ装置であって、
前記複数の吐出口のうち互いに隣り合う吐出口の周縁部同士の間隔が１ｃｍ以下である、ＣＶＤ装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＣＶＤ装置であって、
前記複数の吐出口の開口径が、前記原料ガスの平均自由行程の１０倍以下である、ＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記構造体は、内部空間を備え、
前記複数の吐出口は、前記処理空間と前記内部空間とを連通し、
前記付着抑制ガス供給部は、
前記内部空間に前記付着抑制ガスを供給することにより、前記複数の吐出口から前記処理空間に前記付着抑制ガスを供給する、ＣＶＤ装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記複数の吐出口におけるガス圧が、前記処理空間のガス圧の１．８９倍以上である、ＣＶＤ装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記付着抑制ガスに含まれる各ガスの分圧比が、前記原料ガスに含まれる各ガスの分圧比と同じである、ＣＶＤ装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記原料ガス供給部は、
前記複数の吐出口とは異なる吐出口から前記処理空間に前記原料ガスを供給する、ＣＶＤ装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記原料ガスの単位時間当りの供給量が、前記付着抑制ガスの単位時間当りの供給量よりも多い、ＣＶＤ装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載のＣＶＤ装置であって、
前記励起部は、前記処理空間に前記原料ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部である、ＣＶＤ装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のＣＶＤ装置であって、
前記プラズマ発生部は、前記処理空間に設けられ、前記処理空間に前記原料ガスの誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナを備える、ＣＶＤ装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のＣＶＤ装置であって、
前記高周波アンテナは、
前記チャンバー内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナである、ＣＶＤ装置。
【請求項１２】
ＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体を備えるチャンバーの前記処理空間に処理対象の基板を対向させる第１ステップと、
前記第１ステップと並行して前記処理空間内のガスを励起する第２ステップと、
前記処理空間において前記第１および第２ステップと並行して前記原料ガスを励起する第３ステップと、
前記原料ガスから生じた活性種の前記構造体への付着を抑制するための付着抑制ガスを、前記構造体の前記処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から前記第１および第２ステップと並行して前記処理空間に供給する第４ステップと、
を備え、
前記付着抑制ガスは、前記所定のガス種を含む、ＣＶＤ方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のＣＶＤ方法であって、
前記第３ステップと前記第４ステップとは、並行して行われる、ＣＶＤ方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のＣＶＤ方法であって、
前記第３ステップと前記第４ステップとは、順次に行われる、ＣＶＤ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤプロセスによって成膜を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、反応ガスをプラズマ化し、このプラズマ中のイオンおよびラジカル等を、基板の表面に堆積させることによって基板上に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置が普及している。プラズマＣＶＤによる反応生成物は基板だけでなく処理室の壁面などにも堆積する。長時間の成膜処理によって壁面等に形成された膜が厚くなると、膜から薄片がはがれて基板に付着し、欠陥を生ずる場合がある。処理室の壁面等に堆積した薄膜を除去するためには、通常、処理室から基板を搬出し、処理室にＮＦ３ガスなどのクリーニングガスを導入して処理室の壁面等に堆積した反応生成物を除去するクリーニング処理が行われる。クリーニング終了後には、成膜処理の再開に先立って、クリーニングガスを排気により取り除く処理も必要となる。このため、装置の稼働率が低下するという問題がある。また、ＮＦ３ガスは、地球温暖化物質であるとして、京都議定書の改定議定書において規制の対象になっている。
【０００３】
特許文献１には、基板が配置された処理室とは独立したプラズマ生成室でプラズマを生成し、生成したプラズマをプラズマ導入ノズルによって処理室に導入し、導入したプラズマに反応ガス供給ノズルから反応ガス（原料ガス）を供給することにより、基板に薄膜を形成する成膜装置が示されている。
【０００４】
プラズマ導入ノズルは、プラズマ生成室と処理室とを仕切る壁部から処理室に配置された基板に向けて突設されており、その先端には基板に対向する吐出口が開口している。プラズマ導入ノズルの外周部には、ノズルの外周部への反応生成物の付着を防止するための付着防止ガスとして反応性ガスなどをノズルの外周面に沿って基板に向けて供給（噴出）する付着防止ガス供給口が設けられている。当該装置は、成膜処理の際に、プラズマ生成室内のプラズマをプラズマ導入ノズルから処理室内に導入するとともに反応ガス供給ノズルから反応ガスを供給し、かつ、付着防止ガス供給口から付着防止ガスを供給することにより、プラズマ導入ノズルに対向する基板の表面に反応生成物からなる膜を形成する。
【０００５】
付着防止ガス供給口から噴出された付着防止ガスは、プラズマ導入ノズルの外周面に沿って基板側に流れた後、プラズマ導入ノズルから処理室に導入されるプラズマを取り囲むようにして供給される。これにより、プラズマ導入ノズルの外周面と処理室の壁面との双方への反応生成物の付着が抑制され、装置の稼働率の向上が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２７９４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、処理空間でプラズマを発生させて、当該処理空間においてＣＶＤプロセスによって基板に成膜する装置は、処理空間にプラズマを噴出するプラズマ導入ノズルを備えていない。このため、特許文献１の手法によって、クリーニング頻度を低下させることによる装置稼働率の向上と、クリーニングガスの使用量の低減とを図ることはできない。
【０００８】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、ＣＶＤプロセスにより成膜を行う成膜技術において、クリーニング頻度を低下させるとともに、クリーニングガスの使用量を低減できる技術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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、第１の態様に係るＣＶＤ装置は、チャンバーと、前記チャンバー内にＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体と、前記処理空間に所定のガス種を含む原料ガスを供給する原料ガス供給部と、前記処理空間において前記原料ガスを励起する励起部と、前記原料ガスから生じた活性種の前記構造体への付着を抑制するための付着抑制ガスを、前記構造体の前記処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から前記処理空間に供給する付着抑制ガス供給部と、前記処理空間に処理対象の基材を対向させる機構と、を備え、前記付着抑制ガスは、前記所定のガス種を含む。
【００１０】
第２の態様に係るＣＶＤ装置は、第１の態様に係るＣＶＤ装置であって、前記複数の吐出口のうち互いに隣り合う吐出口の周縁部同士の間隔が１ｃｍ以下である。
【００１１】
第３の態様に係るＣＶＤ装置は、第１または第２の態様に係るＣＶＤ装置であって、前記複数の吐出口の開口径が、前記原料ガスの平均自由行程の１０倍以下である。
【００１２】
第４の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記構造体は、内部空間を備え、前記複数の吐出口は、前記処理空間と前記内部空間とを連通し、前記付着抑制ガス供給部は、前記内部空間に前記付着抑制ガスを供給することにより、前記複数の吐出口から前記処理空間に前記付着抑制ガスを供給する。
【００１３】
第５の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記複数の吐出口におけるガス圧が、前記処理空間のガス圧の１．８９倍以上である。
【００１４】
第６の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記付着抑制ガスに含まれる各ガスの分圧比が、前記原料ガスに含まれる各ガスの分圧比と同じである。
【００１５】
第７の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記原料ガス供給部は、前記複数の吐出口とは異なる吐出口から前記処理空間に前記原料ガスを供給する。
【００１６】
第８の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記原料ガスの単位時間当りの供給量が、前記付着抑制ガスの単位時間当りの供給量よりも多い。
【００１７】
第９の態様に係るＣＶＤ装置は、第１から第８の何れか１つの態様に係るＣＶＤ装置であって、前記励起部は、前記処理空間に前記原料ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部である。
【００１８】
第１０の態様に係るＣＶＤ装置は、第９の態様に係るＣＶＤ装置であって、前記プラズマ発生部は、前記処理空間に設けられ、前記処理空間に前記原料ガスの誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナを備える。
【００１９】
第１１の態様に係るＣＶＤ装置は、第１０の態様に係るＣＶＤ装置であって、前記高周波アンテナは、前記チャンバー内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナである。
【００２０】
第１２の態様に係るＣＶＤ方法は、ＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体を備えるチャンバーの前記処理空間に処理対象の基板を対向させる第１ステップと、前記第１ステップと並行して前記処理空間内のガスを励起する第２ステップと、前記処理空間において前記第１および第２ステップと並行して前記原料ガスを励起する第３ステップと、前記原料ガスから生じた活性種の前記構造体への付着を抑制するための付着抑制ガスを、前記構造体の前記処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から前記第１および第２ステップと並行して前記処理空間に供給する第４ステップと、を備え、前記付着抑制ガスは、前記所定のガス種を含む。
【００２１】
第１３の態様に係るＣＶＤ方法は、第１２の態様に係るＣＶＤ方法であって、前記第３ステップと前記第４ステップとは、並行して行われる。
【００２２】
第１４の態様に係るＣＶＤ方法は、第１２の態様に係るＣＶＤ方法であって、前記第３ステップと前記第４ステップとは、順次に行われる。
【発明の効果】
【００２３】
第１から第１４の何れの態様に係る発明によっても、チャンバー内にＣＶＤ処理用の処理空間を規定する構造体の処理空間を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口から付着抑制ガスが処理空間に供給される。付着抑制ガスは、原料ガスが含む所定のガス種を含んでいる。処理空間に供給された付着抑制ガスは、原料ガスのイオンやラジカル等の活性種に衝突し、その方向を変える。従って、処理空間を規定する構造体の処理空間を囲む壁面への活性種の付着を抑制でき、当該構造体などのクリーニング頻度を低減できる。付着抑制ガスは、原料ガスが含む所定のガス種を含んでいるので、クリーニングガスの使用量を低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示すＹＺ側面図である。
【図２】図１のプラズマ処理装置の概略構成を模式的に示すＸＺ側面図である。
【図３】図１のプラズマ処理装置の処理空間を規定する構造体の斜視図である。
【図４】付着抑制ガスが、構造体の処理空間に面する壁面への原料ガスの活性種の付着を抑制している状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜１．プラズマＣＶＤ装置１００の全体構成＞
図１は、実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００の概略構成を模式的に示すＹＺ側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面から見た端面図であり、プラズマＣＶＤ装置１００の概略構成を模式的に示すＸＺ側面図である。図３は、プラズマＣＶＤ装置１００の処理空間Ｖ１を規定する構造体５を示す斜視図である。なお、図面には、方向関係を明確にする目的で、Ｚ軸を鉛直方向の軸としＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標軸が適宜付されている。
【００２６】
プラズマＣＶＤ装置１００は、プラズマＣＶＤ（plasma-enhanced chemical vapor deposition）によって、膜付けの対象物である基板９（例えば、太陽電池用の半導体基板であり、「基材」とも称される）にＣＶＤ膜（例えば、保護膜）を形成する装置である。
【００２７】
プラズマＣＶＤ装置１００は、内部に処理空間Ｖ１を形成する処理チャンバー１と、基板９（具体的には、キャリア９０に配設された基板９）を保持して所定の搬送経路に沿って所定の搬送方向（図示＋Ｙ方向）に基板を搬送する保持搬送部２と、搬送される基板９を加熱する加熱部３と、処理空間Ｖ１にプラズマを発生させるプラズマ発生部４と、処理空間Ｖ１を規定する構造体５とを備える。
【００２８】
また、プラズマＣＶＤ装置１００は、処理空間Ｖ１にガスを供給するガス供給部６０〜６３と、処理チャンバー１内からガスを排気する排気部７とを備える。また、プラズマＣＶＤ装置１００は、上記の各構成要素を制御する制御部８を備える。
【００２９】
＜処理チャンバー１＞
処理チャンバー（「真空チャンバー」あるいは、単に、「チャンバー」とも称される）１は内部に処理空間Ｖ１を有する中空部材である。ここで、処理空間Ｖ１とは後述する誘導結合型アンテナ４１によってプラズマＣＶＤ処理が実行される空間であり、本実施形態では構造体５によって１つの処理空間Ｖ１が形成されている。
【００３０】
処理チャンバー１の天板１１は、その下面１１１が水平姿勢となるように配置されており、当該下面１１１から処理空間Ｖ１に向けて、誘導結合型アンテナ４１および構造体５（いずれも後述する）が突設されている。処理チャンバー１の底板付近には、加熱部３が配置されている。加熱部３の上側には、保持搬送部２による基板９の搬送経路（図示Ｙ方向に沿う経路）が規定されている。また、処理チャンバー１の±Ｙ側の側壁には、例えばゲートバルブによって開閉される搬出入口（図示省略）が設けられている。
【００３１】
＜保持搬送部２＞
保持搬送部２は、キャリア９０を水平姿勢で保持して、処理チャンバー１に形成された搬出入口を介して搬送経路に沿って搬送する。キャリア９０の上面には、膜付けの対象物である複数の基板９（本実施形態では、Ｙ方向に沿って合計３個の基板９）が配設されている。また、搬送経路の上方でかつ搬送経路を搬送される複数の基板９と対向する位置にはプラズマＣＶＤ処理が行われる処理空間Ｖ１が形成されている。
【００３２】
保持搬送部２は、具体的には、搬送経路を挟んで対向配置された一対の搬送ローラ２１と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。一対の搬送ローラ２１は、搬送経路の延在方向（図示Ｙ方向）に沿って例えば複数組設けられる。この構成において、各搬送ローラ２１がキャリア９０の下面に当接しつつ回転することによって、キャリア９０が搬送経路に沿って搬送される。その結果、キャリア９０に保持されている基板９が、誘導結合型アンテナ４１を有する処理空間Ｖ１に対して相対移動される。
【００３３】
保持搬送部２は、基板９の搬送経路のうち処理空間Ｖ１に対向する部分（構造体５の後述する底壁部５２）において基板９を処理空間Ｖ１に対向させる。保持搬送部２は、基板９が処理空間Ｖ１に対向する際に、当該対向方向における基板９の位置を構造体５に対して保持する。保持搬送部２に代えて、例えば、天板１１の下面１１１のうち処理空間Ｖ１に対向する部分に固定され、基板９を着脱自在に保持可能な固定機構を備えたステージ機構が採用されてもよい。また、基板９として、保持搬送部２の搬送方向に延在するフィルム状の基板が採用されてもよい。その場合には、保持搬送部２がキャリア９０を備えておらず、各搬送ローラ２１が当該基板の裏面（成膜対象の主面と反対側の主面）の両端部に直接接触して基板を搬送してもよい。
【００３４】
＜加熱部３＞
加熱部３は、保持搬送部２によって保持搬送される基板９を加熱する部材であり、保持搬送部２の下方（すなわち、基板９の搬送経路の下方）に配置される。加熱部３は、例えば、セラミックヒータにより構成することができる。なお、プラズマＣＶＤ装置１００には、ＣＶＤ処理後に保持搬送部２にて保持されている基板９等を冷却する機構がさらに設けられてもよい。
【００３５】
＜プラズマ発生部４＞
プラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１にプラズマを発生させる。プラズマ発生部４は、誘導結合タイプの高周波アンテナである誘導結合型アンテナ４１を複数（本実施形態では４個）備える。各誘導結合型アンテナ４１は、具体的には、金属製のパイプ状導体をＵ字形状に曲げたものを、石英などの誘電体で覆ったものである。プラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１において原料ガスを励起して、プラズマ化する励起部である。
【００３６】
図３に示されるように、複数の誘導結合型アンテナ４１は、定められた方向に沿って、間隔をあけて（好ましくは等間隔で）配列されて、天板１１に対して固定される。誘導結合型アンテナ４１の保持搬送部２側の一部（Ｕ字形状の底部分を含む部分）は、構造体５の底壁部５２から保持搬送部２側に突出している。複数の誘導結合型アンテナ４１は、ＹＺ側面視において、基板９の搬送方向（Ｙ方向）と交差する方向（特に好ましくは、図示されるように、基板９の搬送方向と直交する方向（Ｘ方向））に沿って配列されることが好ましい。
【００３７】
また、図示の例では、基板９の搬送方向に沿って誘導結合型アンテナ４１が４個設けられているが、誘導結合型アンテナ４１の個数は必ずしも４個である必要はなく、処理チャンバー１の寸法等に応じて、適宜その個数を選択することができる。また、誘導結合型アンテナ４１は、マトリクス状、あるいは、千鳥状に配列されてもよい。また、処理チャンバー１の寸法等に応じて１つの誘導結合型アンテナ４１が設けられてもよい。
【００３８】
各誘導結合型アンテナ４１の一端は、給電器４２およびマッチングボックス４３を介して、高周波電源４４に接続されている。また、各誘導結合型アンテナ４１の他端は接地されている。この構成において、高周波電源４４から各誘導結合型アンテナ４１に高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されると、誘導結合型アンテナ４１の周囲の電界（高周波誘導電界）により電子が加速されて、プラズマ（誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ））が発生する。
【００３９】
上述したとおり、誘導結合型アンテナ４１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合型アンテナ４１は、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が１回以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低いため、誘導結合型アンテナ４１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。なお、このような誘導結合タイプの高周波アンテナは、特許第３８３６６３６号公報、特許第３８３６８６６号公報、特許第４４５１３９２号公報、特許第４８５２１４０号公報に開示されている。
【００４０】
なお、誘導結合型アンテナ４１に代えて、巻数が一周以上のコイル状の誘導結合型アンテナが採用されてもよい。また、誘導結合型アンテナ４１に代えて、互いに対向する平行電極間で容量結合型プラズマを発生させるプラズマ発生部が採用されてもよい。また、プラズマ発生部として、処理チャンバー１の外部に巻回されたコイル状のアンテナに高周波電力を供給して、処理空間Ｖに誘導結合プラズマを発生させる構成が採用されてもよい。
【００４１】
＜構造体５＞
構造体５は、基板９の搬送経路に対向するように、天板１１に対して固定されている。構造体５は、互いに対向する一対のサイドシールド（「アースシールド」）５１と、底壁部５２とを備えて構成されている。一対のサイドシールド５１は、アースされており、一対の内周壁５１ａと、一対の外周壁５１ｂと、一対のフランジ部５１ｃとを備えている。一対の内周壁５１ａと、一対の外周壁５１ｂと、一対のフランジ部５１ｃと、底壁部５２とのそれぞれは、基板９の搬送経路を横切る方向（Ｘ方向）に延在する板状の部材であり、それぞれのＸ軸における両端部は、処理チャンバー１のＸ軸における両端の壁部に接続されている。一対の内周壁５１ａ、外周壁５１ｂの主面の法線方向は、基板９の搬送方向（Ｙ方向）であり、一対の内周壁５１ａ、外周壁５１ｂは、搬送経路に垂直な板状体である。また、底壁部５２と、一対のフランジ部５１ｃの主面の法線方向は、Ｚ方向であり、底壁部５２と、一対のフランジ部５１ｃとは、ＸＹ平面に平行な板状体である。
【００４２】
一対の内周壁５１ａは、互いに対向しており、底壁部５２のＹ方向の両端部から保持搬送部２側（−Ｚ方向）にそれぞれ立設されている。一対の内周壁５１ａと、底壁部５２とは、構造体５の処理空間Ｖ１を囲む壁面（処理空間Ｖ１に面する壁面）をなしている。処理空間Ｖ１の搬送方向（Ｙ方向）の幅は一対の内周壁５１ａ間の幅となる。
【００４３】
一対の外周壁５１ｂは、基板９の搬送方向（Ｙ方向）において、一対の内周壁５１ａとは隙間を空けて一対の内周壁５１ａを挟むように天板１１から保持搬送部２側（−Ｚ方向）に立設されている。
【００４４】
一対の内周壁５１ａと一対の外周壁５１ｂのそれぞれの先端の高さは、誘導結合型アンテナ４１の先端（Ｕの字形状の底部）よりも高く、かつ、互いに略等しい高さに設定されている。
【００４５】
一対の内周壁５１ａと一対の外周壁５１ｂとのうち、互いに対向する内周壁５１ａと外周壁５１ｂとを２組備えている。２組の内周壁５１ａと外周壁５１ｂとのうち一方の組の内周壁５１ａおよび外周壁５１ｂの先端は、一対のフランジ部５１ｃの一方と接続されており、他方の組の内周壁５１ａおよび外周壁５１ｂの先端は、他方のフランジ部５１ｃと接続されている。
【００４６】
一対のフランジ部５１ｃのＹ方向の端部のうち処理空間Ｖ側の各端部は、各内周壁５１ａの先端部と接続されており、各外周壁５１ｂの先端部は、各フランジ部５１ｃのＹ方向における中間部分と接続されている。これにより、一対のフランジ部５１ｃのＹ方向の各端部のうち内周壁５１ａと接続されていない各端部は、Ｙ方向において外周壁５１ｂに対して処理空間Ｖと反対側に、外周壁５１ｂを越えて延設されている。
【００４７】
これにより、一対のサイドシールド５１のそれぞれは、内周壁５１ａ、外周壁５１ｂ、およびフランジ部５１ｃを備えて構成されており、内周壁５１ａと外周壁５１ｂとによる二重構造を備えている。一対のサイドシールド５１は、例えば、アルミニウム製である。一対のサイドシールド５１における内周壁５１ａと外周壁５１ｂとに挟まれた空間と、底壁部５２と天板１１とによって挟まれた空間とは、構造体５が備える内部空間Ｖ２をなして連通している。
【００４８】
構造体５の処理空間Ｖ１を囲む壁面（処理空間Ｖ１に面する壁面）をなしている一対の内周壁５１ａと、底壁部５２とには、二次元的に分布する複数の吐出口６４が開口している。複数の吐出口６４は、処理空間Ｖ１と内部空間Ｖ２とを連通している。
【００４９】
複数の吐出口６４のうち互いに隣り合う吐出口６４の周縁部同士の間隔は、好ましくは、１ｃｍ以下に設定される。図３に示される例では、複数の吐出口６４は、一対の内周壁５１ａと、底壁部５２とのそれぞれにおいて、格子点をなすように設けられている。この場合には、互いに隣り合う吐出口６４の周縁部同士の最長の間隔Ｗ１が、好ましくは、１ｃｍ以下になるように各吐出口６４が設けられる。また、複数の吐出口６４は、好ましくは、一対の内周壁５１ａと底壁部５２との双方の全域にわたって形成されるが、一対の内周壁５１ａと底壁部５２との一部に形成されてもよい。
【００５０】
また、複数の吐出口６４のそれぞれの開口径Ｄ１（図４）は、好ましくは、後述するガス供給部６０によって内部空間Ｖ２に供給される原料ガスの平均自由行程の１０倍以下の長さになるように設定されている。
【００５１】
＜ガス供給部６０〜６３＞
ガス供給部６０は、付着抑制ガスの供給源６０１と、付着抑制ガスを内部空間Ｖ２に供給するノズル６０５と、供給源６０１とノズル６０５とを接続する配管６０２と、配管６０２の経路途中に設けられたバルブ６０３とを備えている。
【００５２】
付着抑制ガスは、後述するガス供給部６１およびガス供給部６３から処理空間Ｖ１に供給される原料ガスから生じた活性種の構造体５への付着を抑制するために処理空間Ｖ１に供給されるガスである。より詳細には、ガス供給部６０によって構造体５の内部空間Ｖ２に供給された付着抑制ガスは、構造体５の一対の内周壁５１ａおよび底壁部５２に二次元的に分布するように形成された複数の吐出口６４から処理空間Ｖ１に供給される。付着抑制ガスは、原料ガスが含む所定のガス種を含んでいる。
【００５３】
一対のガス供給部６１のそれぞれは、原料ガスの供給源６１１と、原料ガスを処理空間Ｖ１に供給するノズル６１５と、供給源６１１とノズル６１５とを接続する配管６１２と、配管６１２の経路途中に設けられたバルブ６１３とを備えている。
【００５４】
ガス供給部６２は、処理空間Ｖ１におけるＣＶＤ処理の過程で構造体５の壁面等に付着した原料ガスの反応生成物を除去するためのクリーニングガスの供給源６２１と、クリーニングガスを処理空間Ｖ１に供給するノズル６２５と、供給源６２１とノズル６２５とを接続する配管６２２と、配管６２２の経路途中に設けられたバルブ６２３とを備えている。クリーニングガスとしては、例えば、ＮＦ３ガスなどが供給される。
【００５５】
ガス供給部６３は、原料ガスの供給源６３１と、一端が供給源６３１と接続され他端が処理空間Ｖ１のうち複数の誘導結合型アンテナ４１の上方に位置する複数のノズル６３５と、供給源６３１と複数のノズル６３５とを接続する配管６３２とを備える。また、配管６３２の経路途中には、バルブ６３３が設けられている。
【００５６】
複数のノズル６３５は、間隔をあけて一列に配列されて、処理チャンバー１の天板１１の下面１１１に固定される。具体的には、例えば、複数のノズル６３５は、誘導結合型アンテナ４１と対応する位置（例えば、Ｕ字形状の誘導結合型アンテナ４１の両端部の真ん中の位置）に各々配置されて、天板１１に対して気密に取り付けられる。ただし、各ノズル６３５の、下面１１１からの突出寸法は、誘導結合型アンテナ４１の、下面１１１からの突出寸法に比べて十分に小さいものとされる。
【００５７】
ガス供給部６１とガス供給部６３とは、それぞれ、原料ガスを処理空間Ｖ１に供給するが、ガス供給部６１のノズル６１５は、ガス供給部６３のノズル６３５よりも誘導結合型アンテナ４１から離れて設けられている。ノズル６３５からは、誘導結合型アンテナ４１に接触しても誘導結合型アンテナ４１を腐食等させにくい原料ガスが供給され、ノズル６１５からは、誘導結合型アンテナ４１から離して供給することが好ましい原料ガスが供給される。具体的には、複数のノズル６３５からは、原料ガスとして、例えば、窒素（Ｎ２）ガスおよびアンモニア（ＮＨ３）ガスの混合ガス等が供給され、各ノズル６１５からは、原料ガスとして、例えば、シラン（ＳｉＨ４）ガス等が供給される。原料ガスとともに、原料ガスを運ぶ不活性ガスがキャリアガスとしてガス供給部６１、６３から供給されても良い。
【００５８】
また、好ましくは、ノズル６０５から複数の吐出口６４におけるガス圧が処理空間Ｖ１のガス圧の１．８９倍以上となるように、バルブ６０３の開度と、供給源６０１による供給圧力とが調整される。また、付着抑制ガスに含まれる各ガスの分圧比は、好ましくは、原料ガスに含まれる各ガスの分圧比と同じになるように設定される。
【００５９】
また、原料ガスの単位時間当りの供給量は、好ましくは、付着抑制ガスの単位時間当りの供給量よりも多くなるように設定される。
【００６０】
バルブ６０３、６１３、６２３、６３３は、配管６０２、６１２、６２２、６３２を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。
【００６１】
＜排気部７＞
排気部７は、高真空排気系であり、具体的には、例えば、真空ポンプ７１と、排気配管７２と、排気バルブ７３と備える。排気配管７２は、一端が真空ポンプ７１に接続され、他端が処理空間Ｖ１に連通接続される。また、排気バルブ７３は、排気配管７２の経路途中に設けられる。排気バルブ７３は、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成され、排気配管７２を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプ７１が作動された状態で、排気バルブ７３が開放されると、処理空間Ｖ１が排気される。
【００６２】
＜制御部８＞
制御部８は、プラズマＣＶＤ装置１００が備える各構成要素と電気的に接続され（図１では簡略的に図示）、これら各要素を制御する。制御部８は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なコンピュータにより構成される。また、制御部８は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。プラズマＣＶＤ装置１００においては、制御部８の制御下で、基板９に対して定められた処理が実行される。
【００６３】
＜２．プラズマ処理装置の動作＞
続いて、プラズマＣＶＤ装置１００において実行される処理の流れについて説明する。以下に説明する処理は、制御部８の制御下で実行される。
【００６４】
処理チャンバー１の搬出入口を介して、基板９が配設されたキャリア９０が処理チャンバー１の内部に搬入されると、保持搬送部２が当該キャリア９０を保持する。また、排気部７が処理チャンバー１内の気体を排気して、処理チャンバー１を真空状態とする。また、定められたタイミングで、保持搬送部２がキャリア９０の搬送を開始し（搬送ステップ）、加熱部３がキャリア９０に配設される基板９の加熱を開始する。
【００６５】
処理チャンバー１の内部が真空状態となると、ガス供給部６１、６３がノズル６１５、６３５より処理空間Ｖ１への原料ガスの供給を開始する（原料ガス供給ステップ）とともに、ガス供給部６０がノズル６０５より構造体５の内部空間Ｖ２への付着抑制ガスの供給を開始する（付着抑制ガス供給ステップ）。内部空間Ｖ２に供給された付着抑制ガスは、構造体５の処理空間Ｖ１に面する壁面に形成された複数の吐出口６４より処理空間Ｖ１に供給される。
【００６６】
また、これらのガス供給が開始されるのと同時に、高周波電源４４から各誘導結合型アンテナ４１に、高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流される。すると、誘導結合型アンテナ４１の周囲の高周波誘導電界により電子が加速されて、誘導結合プラズマが発生する（プラズマ発生ステップ）。プラズマが発生すると、処理空間Ｖ１内の原料ガスがプラズマ化されて、原料ガスのラジカルやイオンなどの活性種が生じ、搬送される基板９上で化学気相成長が行われる。こうして主面にＣＶＤ膜が形成された基板９は、電子デバイス用の構造体として太陽電池など種々の電子デバイスに用いることができる。
【００６７】
プラズマＣＶＤ装置１００の成膜処理中には、搬送ステップと、プラズマ発生ステップとは、並行して行われる。また、原料ガス供給ステップは、搬送ステップおよびプラズマ発生ステップと並行して行われ、付着抑制ガス供給ステップも、搬送ステップおよびプラズマ発生ステップと並行して行われる。なお、原料ガス供給ステップと、付着抑制ガス供給ステップとは、並行して行われてもよいし、順次に行われてもよい。
【００６８】
図４は、付着抑制ガスが、構造体５の処理空間Ｖ１に面する壁面への原料ガスの活性種の付着を抑制している状態を示す模式図である。
【００６９】
図４に示されるように、ガス供給部６０から内部空間Ｖ２に付着抑制ガスが供給されると、付着抑制ガスの分子Ｐ１が、複数の吐出口６４のそれぞれから処理空間Ｖ１に噴出する。噴出した付着抑制ガスの分子Ｐ１は、ガス供給部６１、６３から処理空間Ｖ１に供給された原料ガスがプラズマ化されることにより生じた原料ガスのラジカルやイオン等の活性種Ｐ２と衝突して、活性種Ｐ２の飛翔方向を変更する。これにより、活性種Ｐ２が構造体５の壁面に付着することが抑制され、クリーニング処理の頻度を下げることができる。
【００７０】
また、付着抑制ガスは、原料ガスが含むガス種を含んでいるため、クリーニング処理に用いられるクリーニングガスの使用量を低減できる。
【００７１】
以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、処理チャンバー１内にＣＶＤ処理用の処理空間Ｖ１を規定する構造体５の処理空間Ｖ１を囲む壁面に二次元的に分布する複数の吐出口６４から付着抑制ガスが処理空間Ｖ１に供給される。付着抑制ガスは、原料ガスが含む所定のガス種を含んでいる。処理空間Ｖ１に供給された付着抑制ガスは、原料ガスのイオンやラジカル等の活性種に衝突し、その方向を変える。従って、処理空間Ｖ１を規定する構造体５の処理空間Ｖ１を囲む壁面への活性種の付着を抑制でき、構造体５などに対するクリーニング頻度を低減できる。付着抑制ガスは、原料ガスが含む所定のガス種を含んでいるので、クリーニングガスの使用量を低減することもできる。
【００７２】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、構造体５に形成された複数の吐出口６４のうち互いに隣り合う吐出口６４の周縁部同士の間隔が１ｃｍ以下である。従って、吐出口６４を満遍なく高密度に形成できるので、構造体５の処理空間Ｖ１に面する壁面等への原料ガスの活性種の付着を効率良く抑制できる。
【００７３】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、複数の吐出口６４の開口径Ｄ１が、原料ガスの平均自由行程の１０倍以下である。従って、原料ガスが吐出口６４に入り込むことによる吐出口６４の詰まりを抑制できる。
【００７４】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、構造体５は、内部空間Ｖ２を備え、複数の吐出口６４は、処理空間Ｖ１と内部空間Ｖ２とを連通し、ガス供給部６０は、内部空間Ｖ２に付着抑制ガスを供給することにより、複数の吐出口６４から処理空間Ｖ１に付着抑制ガスを供給する。従って、ガス供給部６０による内部空間Ｖ２への付着抑制ガスの供給系を単純化できる。また、付着抑制ガスの圧力の制御も容易となる。
【００７５】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、内部空間Ｖ２の複数の吐出口６４におけるガス圧が、処理空間Ｖ１のガス圧の１．８９倍以上である。従って、付着抑制ガスの処理空間Ｖ１への吐出速度は音速に達する。従って、構造体５等への活性種の付着をより効率良く抑制できる。
【００７６】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、付着抑制ガスに含まれる各ガスの分圧比が、原料ガスに含まれる各ガスの分圧比と同じであるので、処理空間Ｖ１におけるガスの分圧比を安定させることが容易となる。従って、ＣＶＤ装置の稼働率を向上できる。
【００７７】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、ガス供給部６１、６３は、複数の吐出口６４とは異なる吐出口から処理空間Ｖ１に原料ガスを供給するので、原料ガスの流量の制御が容易となる。また、原料ガスと付着抑制ガスとを並行して処理空間Ｖ１に供給できる。
【００７８】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、原料ガスの単位時間当りの供給量が、付着抑制ガスの単位時間当りの供給量よりも多いので、基板９への成膜効率を向上できる。
【００７９】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によればプラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１に原料ガスのプラズマを発生させるので、低温で成膜処理を行える。
【００８０】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、プラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１に設けられ、処理空間Ｖ１に原料ガスの誘導結合プラズマを発生させる高周波アンテナ（誘導結合型アンテナ４１）を備える。従って、処理空間Ｖ１内のプラズマの密度を高めて、成膜効率を向上できる。
【００８１】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、誘導結合型アンテナ４１は、処理チャンバー１内に設けられ巻数が一周未満の導体からなる高周波アンテナである。従って、小型のアンテナによって密度の高いプラズマを発生できる。アンテナの小型化により、構造体５の底壁部５２と誘導結合型アンテナ４１との距離を短くできる。従って、構造体５の底壁部５２から処理空間Ｖ１に供給される付着抑制ガスによって、誘導結合型アンテナ４１への原料ガスの活性種の付着を抑制できる。
【００８２】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、処理空間Ｖ１への原料ガスの供給処理と、処理空間Ｖ１への付着抑制ガスの供給処理とが並行して行われるので、原料ガスの構造体５等への付着を付着抑制ガスによって抑制できる。これにより、ＣＶＤ装置の稼働率を上げることができる。
【００８３】
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマＣＶＤ装置１００によれば、処理空間Ｖ１への原料ガスの供給処理と、処理空間Ｖ１への付着抑制ガスの供給処理とが並行して行われるので、例えば、付着抑制ガスと原料ガスとを同じ吐出口から処理空間Ｖ１に供給することができ、装置構成を簡略化できる。
【００８４】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  プラズマＣＶＤ装置
１  処理チャンバー
４  プラズマ発生部
２  保持搬送部
２１  搬送ローラ
９  基板
９０  キャリア
４１  誘導結合型アンテナ
５  構造体
６０〜６１  ガス供給部
【図１】
2015170680.tif 000003
【図２】
2015170680.tif 000004
【図３】
2015170680.tif 000005
【図４】
2015170680.tif 000006