(57)【要約】【課題】成膜直前に基板に付着した水分を強制的に除去することで、成膜時における基板からの水分の放出量を低減する。【解決手段】成膜チャンバ２の入口２６側であって、ガス吹出口２８の前段に乾燥チャンバ８が配置されており、乾燥ガス吹出機構部８２から吹き出された乾燥ガスが乾燥ガス吹出口８１から基板５表面に向けて吹き出される。また、乾燥チャンバ８の乾燥ガス吹出口８１と対向する搬送用コンベア１２の下側には、基板トレイ１１を介して基板５を裏面から加熱するための加熱手段である赤外ランプ１３が設けられている。これにより、基板５を載置した基板トレイ１１が乾燥チャンバ８まで来ると、乾燥ガスと赤外ランプ１３の加熱とによって、基板５及び基板トレイ１１に吸着していた水分が揮発、除去される。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間に電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記プラズマ処理部の前段に、前記基板に付着した水分を除去する水分除去部を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記水分除去部が、基板に乾燥ガスを吹き付けるガス吹付手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記乾燥ガスの吹き付けによる基板の加熱温度が成膜温度以上であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記水分除去部が、前記基板トレイに載置された基板を加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記加熱手段による基板の加熱温度が成膜温度以上であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間に電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理工程の前に、前記基板に高温の乾燥ガスを吹き付ける工程を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】
大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間に電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理工程の前に、前記基板を高温に加熱するとともに、前記基板に乾燥ガスを吹き付ける工程を備えたことを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に係り、特に、ａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）ＴＦＴ作製プロセスに代表される多層膜連続成膜工程に用いられる常圧プラズマ処理装置及び常圧プラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ａ−ＳｉＴＦＴ作製プロセスに使用される装置は、真空クラスターツールと呼ばれる装置である。この装置は、中央にトランスファー室を配置し、その周囲に複数の成膜用真空チャンバを配置した構成となっている。
【０００３】
近年のＬＣＤ基板の大型化とともに、真空チャンバのサイズも大型化しており、そのチャンバを排気する真空ポンプも大型化の一途をたどっている。そのため、装置が著しく増加し、基板パネルのコストダウンも進まないのが現状である。
【０００４】
このような問題を解決するため、近年、枚葉連続搬送型製造ラインが提唱されている。
【０００５】
この枚葉連続搬送型製造ラインは、基板をコンベア上に載せて搬送し、成膜プロセスも常圧で行うことにより、装置コストの低減を図ったものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２０３８３５号公報（第３頁−図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、常圧プラズマＣＶＤでは、成膜チャンバ内と外気とが完全に遮断されるわけではないので、成膜する際、膜中に酸素が取り込まれ、膜質が低下するといった事態が発生する。特に、ＳｉＮＸ　やａ−Ｓｉ膜の成膜においてその影響は顕著である。
【０００８】
これらの主な原因は、基板に付着した水分であり、その除去が必要である。水分は大気中で容易に基板表面に吸着する。
【０００９】
この場合、上記した真空クラスターツールと呼ばれる装置では、通常減圧下で行われており、真空においては、付着した水分は常圧下と比較し容易に揮発し除去される。
【００１０】
しかし、常圧プラズマＣＶＤにおいては、成膜時の圧力が高いため、減圧下と比較して水分の揮発には時間がかかるといった問題があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、成膜直前に基板に付着した水分を強制的に除去することで、成膜時における基板からの水分の放出量を低減することのできるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間にパルス化された電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記プラズマ処理部の前段に、前記基板に付着した水分を除去する水分除去部を備えたことを特徴としている。この場合、前記水分除去部は、基板に乾燥ガスを吹き付けるガス吹付手段によって構成されていてもよい。また、前記乾燥ガスの吹き付けによる基板の加熱温度は成膜温度以上であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のプラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間にパルス化された電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理工程の前に、前記基板に高温の乾燥ガスを吹き付ける工程を備えたことを特徴としている。
【００１４】
このような特徴を有する本発明によれば、高温の乾燥ガスと加熱手段による加熱とによって基板及び基板トレイに付着した水分が揮発して除去される。これにより、次のプラズマ処理工程では、基板及び基板トレイからの水分の放出量が大幅に低減でき、その結果、成膜雰囲気の酸素濃度を低減できるので、膜質の改善が図れる。
【００１５】
また、本発明のプラズマ処理装置によれば、前記水分除去部は、ガス吹付手段に加え、前記基板トレイに載置された基板を加熱する加熱手段をさらに備えていてもよい。また、前記加熱手段による基板の加熱温度は成膜温度以上であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明のプラズマ処理方法は、大気圧近傍の圧力下で、対向する一対の電極間にパルス化された電界を印加することにより発生するプラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記プラズマ処理工程の前に、前記基板を高温に加熱するとともに、前記基板に高温の乾燥ガスを吹き付ける工程を備えたことを特徴としている。
【００１７】
このような特徴を有する本発明によれば、高温の乾燥ガスによって基板及び基板トレイに付着した水分が揮発して除去されるとともに、加熱手段によっても基板及び基板トレイに付着した水分が揮発して除去されるので、高温の乾燥ガスのみの場合に比べて、より確実に基板及び基板トレイに付着した水分を除去することができる。これにより、次のプラズマ処理工程では、基板及び基板トレイからの水分の放出量が大幅に低減でき、その結果、成膜雰囲気の酸素濃度を低減できるので、膜質の改善が図れる。
【００１８】
次に、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１９】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、特に、大気圧近傍下の圧力下で用いるとその効果が十分に発揮される。
【００２０】
上記大気圧近傍の圧力下とは、１．３３３×１０４　〜１０．６６４×１０４　Ｐａの圧力下を指す。中でも、圧力調整が容易で、装置構成が簡便になる９．３３１×１０４　〜１０．３９７×１０４　Ｐａの範囲が好ましい。
【００２１】
プラズマを発生させる電極の材質としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム等の金属単体、ステンレス、真鍮等の合金あるいは金属間化合物等などが挙げられる。電極は、電界集中によるアーク放電の発生を避けるために、プラズマ空間（電極間）の距離が一定となる構造であることが好ましい。より好ましくは平行平板型の対向電極である。
【００２２】
また、プラズマを発生させる電極（対向電極）は、一対のうち少なくとも一方の対向面に固体誘電体が配置されている必要がある。この際、固体誘電体と設置される側の電極が密着し、かつ、接する電極の対向面を完全に覆うようにすることが好ましい。固体誘電体によって覆われずに電極同士が直接対向する部位があると、そこからアーク放電が生じやすくなる。
【００２３】
上記固体誘電体の形状は、シート状もしくはフィルム状のいずれであってもよい。固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍｍであることが好ましい。固体誘電体の厚みが厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。なお、固体誘電体は溶射法にて電極表面にコーティングされた膜であってもよい。
【００２４】
上記固体誘電体としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック、ガラス、二酸化珪素、酸化アルミニウム、二酸化ジルコニウム、二酸化チタン等の金属酸化物、チタン酸バリウム等の複酸化物等が挙げられる。
【００２５】
また、固体誘電体は、比誘電率が２以上（２５℃環境下、以下同じ）であることが好ましい。比誘電率が２以上の固体誘電体の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、ガラス、金属酸化膜等を挙げることができる。さらに高密度の放電プラズマを安定して発生させるためには、比誘電率が１０以上の固体誘電体を用いることが好ましい。比誘電率の上限は特に限定されるものではないが、現実の材料では１８，５００程度のものが知られている。上記比誘電率が１０以上である固体誘電体としては、例えば、酸化チタニウム５〜５０重量％、酸化アルミニウム５０〜９５重量％で混合された金属酸化物被膜、または、酸化ジルコニウムを含有する金属酸化物被膜からなるものを挙げることができる。
【００２６】
固体誘電体の厚みは、０．０１〜４ｍｍであることが好ましい。厚すぎると放電プラズマを発生するのに高電圧を要することがあり、薄すぎると電圧印加時に絶縁破壊が起こり、アーク放電が発生することがある。
【００２７】
電極間の距離は、固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して適宜決定されるが、０．１〜５ｍｍであることが好ましい。電極間の距離が０．１ｍｍ未満であると、電極間の間隔を置いて設置するのに充分でないことがあり、一方、５ｍｍを超えると、均一な放電プラズマを発生させにくい。さらに好ましくは、放電が安定しやすい０．５〜３ｍｍの間隔である。
【００２８】
上記電極間には、数百Ｈｚ以上の所定周期を有する高周波、パルス波、マイクロ波等の電界が印加され、プラズマを発生させるが、パルス電界を印加することが好ましく、特に、電界の立ち上がり及び／または立ち下がり時間が１０μｓ以下であるパルス電界が好ましい。１０μｓを超えると放電状態がアークに移行しやすく不安定なものとなり、パルス電界による高密度プラズマ状態を保持しにくくなる。また、立ち上がり時間及び立ち下がり時間が短いほどプラズマ発生の際のガスの電離が効率よく行われるが、４０ｎｓ未満の立ち上がり時間のパルス電界を実現することは、実際には困難である。立ち上がり時間及び立ち下がり時間のより好ましい範囲は５０ｎｓ〜５μｓである。なお、ここでいう立ち上がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して増加する時間、立ち下がり時間とは、電圧（絶対値）が連続して減少する時間を指すものとする。
【００２９】
上記パルス電界の電界強度は、１〜１０００ｋＶ／ｃｍであり、好ましくは２０〜３００ｋＶ／ｃｍである。電界強度が１ｋＶ／ｃｍ未満であると処理に時間がかかりすぎ、１０００ｋＶ／ｃｍを超えるとアーク放電が発生しやすくなる。
【００３０】
上記パルス電界の周波数は、０．５ｋＨｚ以上であることが好ましい。０．５ｋＨｚ未満であると処理に時間がかかりすぎる。上限は特に限定されないが、常用されている１３．５６ＭＨｚ、試験的に使用されている５００ＭＨｚといった高周波帯でも構わない。負荷との整合性のとり易さや取扱い性を考慮すると、５００ｋＨｚ以下が好ましい。このようなパルス電界を印加することにより、処理速度を大きく向上させることができる。
【００３１】
また、上記パルス電界における１つのパルス継続時間は、２００μｓ以下であることが好ましく、より好ましくは３〜２００μｓである。２００μｓを超えるとアーク放電に移行しやすくなる。ここで、１つのパルス継続時間とは、ＯＮ／ＯＦＦの繰り返しからなるパルス電界における、１つのパルスの連続するＯＮ時間を言う。
【００３２】
本発明で用いるプロセスガスとしては、電界を印加することによってプラズマを発生するガスであれば、特に限定されず、処理目的により種々のガスを使用できる。
【００３３】
薄膜の原料としての原料ガスとして、例えば、ＳｉＨ４　、Ｓｉ２　Ｈ６　、ＳｉＣｌ４　、ＳｉＨ２　Ｃｌ２　、Ｓｉ（ＣＨ３　）４　等のシリコン含有ガスからアモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜、また上記シリコン含有ガスと無水アンモニア、窒素ガス等の窒素含有ガスから、ＳｉＮ膜が形成される。また、ＳｉＨ４　、Ｓｉ２　Ｈ６　、テトラエトキシシラン等のシリコン含有ガスと酸素ガスからＳｉＯ２　等の酸化膜が得られる。
【００３４】
さらに、ＣＦ４　、Ｃ２　Ｆ６　、ＣＦ３　ＣＦＣＦ２　、Ｃ４　Ｆ８　等のフッ素含有化合物ガス、Ｏ２　、Ｏ３　、Ｈ２　Ｏ、ＣＨ３　ＯＨ、Ｃ２　Ｈ５　ＯＨ等の酸素含有化合物ガス、Ｎ２　、ＮＨ３　等の窒素含有化合物ガス、ＳＯ２　、ＳＯ３　等のイオウ含有化合物ガス、アクリル酸、メタクリルアミド、ポリエチレングリコールジメタクリル酸エステル等の重合性親水モノマーガス等をそれぞれの目的に応じて用いることができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３６】
［実施の形態１］
図１は、本発明のプラズマ処理装置を常圧プラズマＣＶＤ装置に適用した場合の実施の形態１に係わる要部の概略構成を示している。
【００３７】
本実施の形態１の常圧プラズマＣＶＤ装置は、被成膜用の基板５を載置する複数個の基板トレイ１１を一方向Ｘに連続的に搬送する搬送ユニット１を備えている。この搬送ユニット１は、例えばベルトコンベア等の搬送用コンベア１２によって構成されており、この搬送用コンベア１２上に、連続して複数個の基板トレイ１１が設けられている。図１では、２個の基板トレイ１１，１１を示しているが、実際には、連続して基板トレイが設けられている。基板トレイ１１としては、石英トレイまたはセラミックトレイの使用が可能である。なお、搬送用コンベア１２は、一方向にのみ進むラインでもよいし、途中で折れ曲がったＵ字型のラインでもよい。要するに、本実施の形態１ではライン型のシステムとなっている。
【００３８】
そして、この搬送ユニット１の上方位置に、搬送されてくる基板トレイ１１に対向して成膜チャンバ２が配置されている。
【００３９】
成膜チャンバ２の前後の側壁、すなわち基板トレイ１１の入口２６側と出口２７側の側壁には、パージ用の不活性ガスを下方に吹き出すためのガス吹出口２８，２９が設けられている。このガス吹出口２８，２９の幅（紙面奥行き方向の長さ）は、成膜チャンバ２の入口２６及び出口２７の幅より若干幅広に形成されている。すなわち、不活性ガス吹出機構部７から吹き出された不活性ガスがこのガス吹出口２８，２９から下方に吹き出されることにより、成膜チャンバ２の入口２６と出口２７とが不活性ガスのエアーカーテンで仕切られるようになっている。
【００４０】
また、成膜チャンバ２の入口２６側であって、ガス吹出口２８の前段に、乾燥チャンバ８が配置されている。
【００４１】
乾燥チャンバ８には、Ａｒ，Ｎ２　等の乾燥ガスを下方に吹き出すための乾燥ガス吹出口８１が設けられている。この乾燥ガス吹出口８１の幅（紙面奥行き方向の長さ）は、基板トレイ１１に載置された基板５の幅より若干幅広に形成されている。すなわち、乾燥ガス吹出機構部８２から吹き出された乾燥ガスがこの乾燥ガス吹出口８１から基板５表面に向けて吹き出されるようになっている。
【００４２】
また、乾燥チャンバ８の乾燥ガス吹出口８１と対向する搬送用コンベア１２の下側には、基板トレイ１１を介して基板５を裏面から加熱するための加熱手段である例えば赤外ランプ１３が設けられている。
【００４３】
成膜チャンバ２内には、プラズマ発生機構部４と、成膜チャンバ２内を微減圧に減圧する排気機構部６とが設けられている。
【００４４】
プラズマ発生機構部４は、図１及び図５に示すように、電圧印加電極４２と接地電極４３とからなる対向電極４１、電源４６、ＳｉＨ４　等のプロセスガスを供給するプロセスガス供給源４７などを備えている。
【００４５】
対向電極４１の電圧印加電極４２と接地電極４３とは、所定の間隔をあけて互いに平行となるように対向配置されており、これら一対の電極４２，４３間にプラズマ空間Ｐが形成される。電圧印加電極４２及び接地電極４３の各表面はそれぞれ固体誘電体（図示せず）によって被覆されている。
【００４６】
対向電極１にはガス導入口４１ａとガス吹出口４１ｂが設けられている。ガス導入口４１ａにはプロセスガス供給源４７が接続されており、電圧印加電極４２と接地電極４３との間にプロセスガスを供給することができる。なお、対向電極４１を構成する電圧印加電極４２及び接地電極４３は長方形の平板電極であり、ガス吹出口４１ｂの形状は紙面奥行き方向に細長い長方形となっている。
【００４７】
排気機構部６は、成膜チャンバ２の上部に配置されており、成膜チャンバ２の天壁２１に設けられた排気口２２から強制的に排気する構造となっている。排気機構部６には例えばブロワー等が用いられる。
【００４８】
そして、以上の構造の常圧プラズマＣＶＤ装置において、基板５が載置された基板トレイ１１を、搬送用コンベア１２により乾燥チャンバ８を通過して成膜チャンバ２内まで搬送する。このとき、乾燥チャンバ８では、乾燥ガス吹出口８１から基板５の表面に向かって乾燥ガスが吹き出される一方、赤外ランプ１３によって基板５が基板トレイ１１を介して裏面から加熱される。その結果、基板５及び基板トレイ１１に吸着していた水分が揮発、除去される。この後、水分を除去された基板５及び基板トレイ１１が成膜チャンバ２内まで搬送されると、成膜チャンバ２の入口２６と出口２７とを不活性ガスのエアーカーテンで仕切った状態で、排気機構部６により成膜チャンバ２内を強制的に排気する。そして、電圧印加電極４２と接地電極４３との間にプロセスガス（例えば、ＳｉＨ４　等）を供給し、この状態で、電圧印加電極４２と接地電極４３との間に電源４６からの電界（パルス電界）を印加して電圧印加電極４２と接地電極４３との間にプラズマ空間Ｐを発生させ、プロセスガスをプラズマ励起する。このプラズマ空間Ｐを通過したプロセスガス（励起状態）は基板５に向けて吹き出す。このとき、基板トレイ１１は、所定の速度で搬送方向Ｘに移動することにより、対向電極４１によって基板５がスキャンされる。成膜後の基板トレイ１１は、成膜チャンバ２の出口２７から成膜チャンバ２外に搬出され、図示しない次工程に搬送される。
【００４９】
すなわち、成膜チャンバ２は、基板トレイ１１の入口２６及び出口２７が不活性ガスのエアーカーテンで仕切られ、また、排気機構部６によってチャンバ内を排気することで、プロセスガスと大気との混合を防止している。従って、各チャンバの圧力差は、「乾燥チャンバ８＜パージ用の不活性ガス吹出口２８＞成膜チャンバ２」となるように排気流量及びガス流量を制御する。これにより、プロセスガスと大気成分とが混合しない安全なプロセスを実現できる。実際には、流量と排気バランスは、チャンバ開口部の寸法とプロセスガスの流量とにより異なるため、その都度調整が必要である。
【００５０】
また、乾燥チャンバ８内においては、露点が−５０℃以下に管理されたＮ２　ガスを流速１ｍ／ｓｅｃで吹き付け、かつ、裏面より赤外ランプ１３により基板温度５００℃に加熱する。加熱領域Ａは、長さ２ｃｍで幅（紙面奥行き方向）が基板サイズの長方形の領域とする。また、幅方向の温度プロファイルは、中央部が高く、離れるに従い低下するプロファイル（例えば、ガウス型分布等）にすることで、局所的な熱膨張による基板割れを防止できる。プロファイルの制御は、図示しない集光ミラーの焦点位置の調整によって実施可能である。
【００５１】
本実施の形態１では、基板５の裏面より、基板トレイ１１を介しての間接加熱を行っているが、ランプ加熱は基板５の表面より行ってもよく、また、他の加熱手段と併用してもよい。これにより、成膜時の水分混入を無視できるレベルまで減少させることが可能である。実験の結果では、膜中の酸素濃度は、１Ｅ１９／ｃｍ３　以下に減少し、実用上問題の無いレベルまで低減した。
【００５２】
また、本実施の形態１では、乾燥ガスの吹き出しと、パージ用の不活性ガスの吹き出しとを別個に行っているが、両方のガスの吹き出しを兼用することも可能である。この場合には、乾燥ガスを、パージ用不活性ガスのガス吹出口２８から吹き出し、その吹き出し領域で赤外ランプ１３による加熱も行うようにすればよい。なお、成膜チャンバ２では、乾燥チャンバ８による乾燥工程を抜けた後、基板５の温度が所定の温度まで低下してから成膜を実施する。
【００５３】
図２は、基板５の温度変化と基板５の搬送方向Ｘの位置との関係を示すグラフである。本実施の形態１では、基板温度は、加熱領域Ａ（水分除去エリア）を抜けた直後の５００℃近傍の温度から徐々に低下し、成膜時には、水分除去時の温度より低い、３００〜４００℃まで低下している。そのため、成膜エリア（成膜チャンバ２内）においては、基板５及び基板トレイ１１からの水分放出量は高温のまま維持された場合より低下するので、成膜空間における水分量の低下に効果的である。
【００５４】
因みに、本実施の形態１では、電極間隔２ｍｍ、電極幅２００ｍｍ、電極長１０ｍｍのプラズマ空間に、ＳｉＨ４　ガスを１００ＳＣＣＭ、水素を１ＳＬＭ、Ａｒを１０ＳＬＭ流し、１０ｋＨｚ、１０ｋＶのパルス電界を印加することで成膜を実施した。基板５は、２００ｃｍ／ｍｉｎの速度で連続搬送しながら成膜を行った。
【００５５】
このように、本実施の形態１の常圧プラズマＣＶＤ装置及び常圧プラズマＣＶＤ方法によれば、高温の乾燥ガスの吹き付けと加熱手段による加熱とによって基板及び基板トレイに付着した水分が揮発して除去される。これにより、次のプラズマ処理工程では、基板及び基板トレイからの水分の放出量が大幅に低減でき、その結果、成膜雰囲気の酸素濃度を低減できるので、膜質の改善が図れるものである。
【００５６】
［実施の形態２］
図３は、本発明のプラズマ処理装置を常圧プラズマＣＶＤ装置に適用した場合の実施の形態２に係わる要部の概略構成を示している。
【００５７】
本実施の形態２の常圧プラズマＣＶＤ装置は、被成膜用の基板５を載置する複数個の基板トレイ１１を一方向Ｘに連続的に搬送する搬送ユニット１を備えている。この搬送ユニット１は、例えばベルトコンベア等の搬送用コンベア１２によって構成されており、この搬送用コンベア１２上に、連続して複数個の基板トレイ１１が設けられている。図３では、２個の基板トレイ１１，１１を示しているが、実際には、連続して基板トレイが設けられている。なお、搬送用コンベア１２は、一方向にのみ進むラインでもよいし、途中で折れ曲がったＵ字型のラインでもよい。
【００５８】
そして、この搬送ユニット１の上方位置に、搬送されてくる基板トレイ１１に対向して成膜チャンバ２が配置されている。
【００５９】
成膜チャンバ２の前後の側壁、すなわち基板トレイ１１の入口２６側と出口２７側の側壁には、パージ用の不活性ガスを下方に吹き出すためのガス吹出口２８，２９が設けられている。このガス吹出口２８，２９の幅（紙面奥行き方向の長さ）は、成膜チャンバ２の入口２６及び出口２７の幅より若干幅広に形成されている。すなわち、不活性ガス吹出機構部７から吹き出された不活性ガスがこのガス吹出口２８，２９から下方に吹き出されることにより、成膜チャンバ２の入口２６と出口２７とが不活性ガスのエアーカーテンで仕切られるようになっている。
【００６０】
また、成膜チャンバ２の入口２６側であって、ガス吹出口２８の前段に、乾燥チャンバ９が配置されている。
【００６１】
乾燥チャンバ９には、Ａｒ，Ｎ２　等の乾燥ガスを下方に吹き出すための乾燥ガス吹出口９１が設けられている。この乾燥ガス吹出口９１の幅（紙面奥行き方向の長さ）は、基板トレイ１１に載置された基板５の幅より若干幅広に形成されている。すなわち、乾燥ガス吹出機構部９２から吹き出された乾燥ガスが、乾燥ガス吹出口９１から基板５表面に向けて吹き出されるようになっている。また、乾燥ガス吹出口９１の周囲には、乾燥ガス吹出口９１を通過する乾燥ガスをさらに高温に加熱するための加熱手段である例えばガスヒータ９３が設けられている。
【００６２】
成膜チャンバ２内には、プラズマ発生機構部４と、成膜チャンバ２内を微減圧に減圧する排気機構部６とが設けられている。ただし、プラズマ発生機構部４及び排気機構部６の構造は、図１及び図５に示した実施の形態１の構造と同じであるので、ここでは同部材に同符号を付すこととし、詳細な説明は省略する。
【００６３】
また、成膜チャンバ２及び乾燥チャンバ８と対向する搬送用コンベア１２の下側には、基板５を基板トレイ１１を介して裏面から加熱するための加熱手段である例えばヒータ１４が、搬送方向Ｘに沿って所定の間隔で複数個配置されている。
【００６４】
そして、以上の構造の常圧プラズマＣＶＤ装置において、基板５が載置された基板トレイ１１を、搬送用コンベア１２により乾燥チャンバ９を通過して成膜チャンバ２内まで搬送する。このとき、乾燥チャンバ９では、乾燥ガス吹出口９１から基板５の表面に向かって乾燥ガスが吹き出される一方、ヒータ１４によって基板５が裏面から加熱される。その結果、基板５及び基板トレイ１１に吸着していた水分が揮発、除去される。この後、水分を除去された基板５及び基板トレイ１１が成膜チャンバ２内まで搬送されると、成膜チャンバ２の入口２６と出口２７とを不活性ガスのエアーカーテンで仕切った状態で、排気機構部６により成膜チャンバ２内を強制的に排気する。そして、電圧印加電極４２と接地電極４３との間にプロセスガス（例えば、ＳｉＨ４　等）を供給し、この状態で、電圧印加電極４２と接地電極４３との間に電源４６からの電界（パルス電界）を印加して電圧印加電極４２と接地電極４３との間にプラズマ空間Ｐを発生させ、プロセスガスをプラズマ励起する。このプラズマ空間Ｐを通過したプロセスガス（励起状態）は基板５に向けて吹き出す。このとき、基板トレイ１１は、所定の速度で搬送方向Ｘに移動することにより、対向電極４１によって基板５がスキャンされる。成膜後の基板トレイ１１は、成膜チャンバ２の出口２７から成膜チャンバ２外に搬出され、図示しない次工程に搬送される。
【００６５】
図４は、基板５の温度変化と基板５の搬送方向Ｘの位置との関係を示すグラフである。本実施の形態１では、乾燥工程（乾燥チャンバ９内）及び成膜工程（成膜チャンバ２内）において、搬送用コンベア１２の裏面側よりヒータ１４によって定常的に３００℃に加熱されている。乾燥チャンバ９内では、ガスヒータ９３によって４００℃に加熱されたＡｒガスを２ｍ／ｓｅｃで基板５に吹き付ける。これにより、基板温度も一時的に４００℃近傍まで上昇するが、その後徐々に冷やされ、成膜時には所定の温度（３００℃）に低下しており、水分除去時の温度より低いことから、成膜空間における基板５からの水分放出量はいっそう低減されることになる。
【００６６】
因みに、本実施の形態２では、電極間隔２ｍｍ、電極幅２００ｍｍ、電極長１０ｍｍのプラズマ空間に、ＳｉＨ４　ガスを１００ＳＣＣＭ、水素を１ＳＬＭ、Ａｒを１０ＳＬＭ流し、１０ｋＨｚ、１０ｋＶのパルス電界を印加することで成膜を実施した。基板５は、２００ｃｍ／ｍｉｎの速度で連続搬送しながら成膜を行った。
【００６７】
このように、本実施の形態２の常圧プラズマＣＶＤ装置及び常圧プラズマＣＶＤ方法によれば、高温の乾燥ガスの吹き付けと加熱手段による加熱とによって基板及び基板トレイに付着した水分が揮発して除去される。これにより、次のプラズマ処理工程では、基板及び基板トレイからの水分の放出量が大幅に低減でき、その結果、成膜雰囲気の酸素濃度を低減できるので、膜質の改善が図れるものである。
【００６８】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、高温の乾燥ガスの吹き付けにより、または高温の乾燥ガスの吹き付けと加熱手段による加熱とによって、基板に付着した水分が揮発し、除去されるので、次のプラズマ処理工程では、基板からの水分の放出量が大幅に低減できる。その結果、成膜雰囲気の酸素濃度を低減できるので、膜質の改善が図れるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置を常圧プラズマＣＶＤ装置に適用した場合の実施の形態１に係わる要部の概略構成を示す説明図である。
【図２】実施の形態１において、基板の温度変化と基板の搬送方向の位置との関係を示すグラフである。
【図３】本発明のプラズマ処理装置を常圧プラズマＣＶＤ装置に適用した場合の実施の形態２に係わる要部の概略構成を示す説明図である。
【図４】実施の形態２において、基板の温度変化と基板の搬送方向の位置との関係を示すグラフである。
【図５】プラズマ発生機構部の電極部周辺の断面構造を模式的に示した説明図である。
【符号の説明】
１　搬送ユニット
２　可動チャンバ
３　制御ユニット
４　プラズマ発生機構部
５　基板
６　排気機構部
７　不活性ガス吹出機構部
８，９　乾燥チャンバ
１１　基板トレイ
１２　搬送用コンベア
１３　赤外ランプ
１４　ヒータ
４１　対向電極
４１ａ　ガス導入口
４１ｂ　ガス吹出口
４２　電圧印加電極
４３　接地電極
４６　電源
４７　プロセスガス供給源
８１，９１　乾燥ガス吹出口
８２，９２　乾燥ガス吹出機構部
９３　ガスヒータ
Ｐ　プラズマ空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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