(57)【要約】【課題】被成膜対象物へのプラズマの暴露を防止することにより、被成膜対象物へのプラズマダメージを低減させたプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ方法を提供する。【解決手段】本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、プラズマ５を用いて被成膜対象物（基板４）にＤＬＣ膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、真空チャンバー１と、該チャンバー１内に配置され、基板４を保持する基板ホルダー２と、該チャンバー１内に配置され、基板ホルダーの基板を保持する面と逆側の面に対向するように配置されたアース対向電極３と、を具備し、チャンバー１内に原料ガスを導入し、チャンバー１内を真空排気し、基板ホルダー２にＲＦ出力を印加して基板ホルダー２とアース対向電極３との間にプラズマ５を発生させて基板４にＤＬＣ膜を成膜するものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを用いて被成膜対象物に薄膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、
チャンバーと、
該チャンバー内に配置され、被成膜対象物を保持するホルダーと、
該チャンバー内に配置され、ホルダーの被成膜対象物を保持する面と逆側の面に対向するように配置された対向電極と、
該チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、
該チャンバー内に出力を供給する出力供給手段と、
該チャンバー内を排気する排気手段と、
を具備し、
ホルダーと対向電極との間にプラズマを発生させて薄膜を成膜することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
上記出力供給手段が高周波電源を用いたものであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
上記薄膜が非晶質炭素系膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜対象物に薄膜を成膜する方法であって、
ホルダーに被成膜対象物を保持し、
チャンバー内を真空排気し、
チャンバー内に原料ガスを導入し、
ホルダーに出力を印加して該ホルダーと該対向電極との間にプラズマを発生させることにより、被成膜対象物に薄膜を成膜することを特徴とするプラズマＣＶＤ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、表面処理法としてプラズマを用いて被成膜対象物に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、従来のプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を示す構成図である。このＣＶＤ装置は一般的な高周波平行平板型のＲＦ励起プラズマＣＶＤ装置である。
【０００３】
プラズマＣＶＤ装置は真空チャンバー１０１を有し、この真空チャンバー１０１内で、高周波電源（ＲＦ電源）１０６が接続された平板カソード電極１０２と、接地された平板アノード電極（アース対向電極）１０３を平行に対向させた装置である。平板カソード電極１０２は、成膜対象物（例えばＳｉウェハーやＳＵＳ板等）である基板１０４を載置するようになっている。このプラズマＣＶＤ装置には真空排気系とガス導入系が組み込まれており、接地されたアース対向電極１０３は、表面に無数の穴がシャワー状に分布したガスシャワー電極となって原料ガスを導入する場合もある。平板カソード電極１０２と高周波電源はマッチングボックス（ＭＢ）１０７を介して接続されている。
【０００４】
真空チャンバー１０１には、このチャンバー１０１内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構が接続されている。この原料ガス導入機構は真空チャンバー１０１内に原料ガスを導入する配管を有し、この配管には真空バルブ１０８を介してマスフローコントローラー（ＭＦＣ）１０９が接続されている。このマスフローコントローラー１０９は真空バルブ１０８を介して原料ガス発生源に接続されている。
【０００５】
この装置を用いて例えばＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）膜を成膜する場合は次のような手順に従う。
まず、平板カソード電極１０２上に基板１０４を固定する。次いで、真空チャンバー１０１を真空排気し、所定の真空度に到達させる。次いで、原料ガスを真空チャンバー１０１内に供給する。なお、ＤＬＣ成膜の場合は炭化水素系ガスを使用する。次いで、高周波電源１０６によって平板カソード電極１０２にマッチングボックス１０７を介して高周波出力を印加する。これにより、アース対向電極１０３と平板カソード電極１０２との間に原料ガスによるプラズマ１０５が発生し、平板カソード電極上の基板１０４にＤＬＣ膜が堆積する。次いで、所定時間成膜後高周波出力を切り、ガス供給を止める。次いで、真空排気を止めてチャンバー１０１を大気開放し、基板１０４を取り出す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の高周波平行平板プラズマＣＶＤ装置では、基板１０４の表面がプラズマ１０５に暴露されているため、プラズマ中の電子およびイオンに起因する基板表面へのプラズマダメージが大きいという問題がある。しかし、このプラズマダメージが基板表面へのボンバード効果を発揮し、基板表面に成膜された膜の密着力の向上に寄与していると考えられていた。
【０００７】
しかしながら、このような平行平板プラズマＣＶＤ装置では、プラズマによる熱のダメージや加速イオン等によるダメージを受けやすい被成膜対象物への成膜には適さない。例えば、プラスチックや有機ＥＬ素子等の熱に弱い高分子基材（例えば高分子フィルム）への成膜には不向きである。従って、従来のプラズマＣＶＤ装置では、高分子基材への有用な成膜がほぼ不可能であった。
【０００８】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、被成膜対象物へのプラズマの暴露を防止することにより、被成膜対象物へのプラズマダメージを低減させたプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置は、プラズマを用いて被成膜対象物に薄膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置であって、チャンバーと、該チャンバー内に配置され、被成膜対象物を保持するホルダーと、該チャンバー内に配置され、ホルダーの被成膜対象物を保持する面と逆側の面に対向するように配置された対向電極と、該チャンバー内に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、該チャンバー内に出力を供給する出力供給手段と、該チャンバー内を排気する排気手段と、を具備し、ホルダーと対向電極との間にプラズマを発生させて薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１０】
上記プラズマＣＶＤ装置によれば、ホルダーの被成膜対象物が保持された面と逆側の面に対向するように対向電極を配置している。このため、被成膜対象物の表面付近にはプラズマを発生させず、対向電極とホルダーとの間にプラズマを発生させることができる。この際のチャンバー内には活性化された各種イオン及び中性活性種が存在しているが、それらの各種イオン及び中性活性種はプラズマの中だけに局在しておらず、被成膜対象物の表面付近にも存在している。従って、被成膜対象物に薄膜を成膜することができる。このように被成膜対象物の表面付近にプラズマを発生させることなく、被成膜対象物の表面に薄膜を成膜するため、被成膜対象物がプラズマに暴露されることを防止でき、被成膜対象物へのプラズマダメージを低減することができる。
【００１１】
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置においては、上記出力供給手段が高周波電源を用いたものであることも可能である。
また、本発明に係るプラズマＣＶＤ装置においては、上記薄膜が非晶質炭素系膜であることも可能である。
【００１２】
本発明に係るプラズマＣＶＤ方法は、請求項１〜３のうちいずれか１項記載のプラズマＣＶＤ装置を用いて被成膜対象物に薄膜を成膜する方法であって、ホルダーに被成膜対象物を保持し、チャンバー内を真空排気し、チャンバー内に原料ガスを導入し、ホルダーに出力を印加して該ホルダーと該対向電極との間にプラズマを発生させることにより、被成膜対象物に薄膜を成膜することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す構成図である。
【００１４】
プラズマＣＶＤ装置は、真空チャンバー１を有している。この真空チャンバー１には、このチャンバー１内に原料ガスを導入する原料ガス導入機構が接続されている。また、真空チャンバー１には、このチャンバー１内を真空排気する真空排気機構が接続されている。
【００１５】
真空チャンバー１内には被成膜対象物としての基板４を保持する基板ホルダー２が配置されており、この基板ホルダー２は下向きに基板４を保持するようになっている。基板ホルダー２はＲＦ印加部位６に接続されており、このＲＦ印加部位６は高周波出力（ＲＦ出力）を供給する出力供給機構に接続されている。
【００１６】
基板ホルダー２の上方には、基板ホルダーに対向するようにアース対向電極３が配置されている。このアース対向電極３はお椀のような形状（断面が凹形状）をしており、基板ホルダー２とアース対向電極３との間に原料ガスによるプラズマ光５が発生するように構成されている。なお、アース対向電極３の好ましい形状は断面凹形状であるが、この形状に限定されるものではなく、他の形状とすることも可能である。
【００１７】
上記原料ガス導入機構は、真空チャンバー１内に原料ガスを導入する配管を有している。この配管には真空バルブ８を介してマスフローコントローラー（ＭＦＣ）９が接続されている。このマスフローコントローラー９は真空バルブ８及びフィルターを介して原料ガス発生源に接続されている。この原料ガス発生源は、成膜する薄膜によって発生させる原料ガスの種類が異なるが、例えばＤＬＣ膜を成膜する場合は炭化水素ガス等を発生させるものとする。
【００１８】
前記出力供給機構は、真空チャンバー１にＲＦ出力を供給するものであって、インピーダンス整合器（ＭＢ；マッチングボックス）７及び高周波電源１０などから構成されている。つまり、真空チャンバー１はマッチングボックス７に接続されており、マッチングボックス７は同軸ケーブルを介して高周波電源１０に接続されている。
【００１９】
前記真空排気機構は真空チャンバー１内を真空排気するものである。真空チャンバー１には、このチャンバー内を排気する排気口が設けられている。排気口は配管を介して真空バルブ及び大気開放用のリーク弁に接続されている。真空バルブは配管を介して真空ポンプに接続されている。
【００２０】
次に、上記プラズマＣＶＤ装置を用いて基板４にＤＬＣ膜を成膜する方法について説明する。なお、ＤＬＣ膜は、炭素を主成分とする非晶質炭素系薄膜であって、種々の硬質炭素膜を含むものである。
【００２１】
まず、被成膜対象物としての基板を基板ホルダー２に保持し、この基板ホルダー２を真空チャンバー１内に収容する。次に、リーク弁を閉じ、真空バルブを開いて、真空ポンプを作動させる。これにより、排気口、配管を通して真空チャンバー１内が真空排気される。そして、真空チャンバー１内が所定の圧力となったことを確認する。
【００２２】
次いで、真空バルブを開き、原料ガス発生源において原料ガス（例えば炭化水素ガス）を発生させ、この炭化水素ガスをフィルター、真空バルブ８を通して配管内に導入し、マスフローコントローラー９によって流量制御された炭化水素ガスを真空チャンバー１内に導入する。そして、制御されたガス流量と排気能力のバランスによって、ＤＬＣ薄膜の成膜に適した圧力に保たれる。
【００２３】
この後、高周波電源１０から例えば１３．５６ＭＨｚのＲＦ出力を、ＲＦ印加部位６、マッチングボックス７を介して基板ホルダー２に供給する。これにより、基板ホルダー２とアース対向電極３との間にプラズマを着火する。このとき、マッチングボックス７は、基板ホルダー２とアース対向電極３のインピーダンスに、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣによって合わせている。これによって、基板ホルダー２とアース対向電極３との間に炭化水素系のプラズマ光５が発生し、ＤＬＣ膜が基板４上に成膜される。この際、基板表面付近にプラズマ光は発生しないが、基板表面にはしっかりとＤＬＣ膜が成膜される。この成膜されたＤＬＣ膜はドライバーの先で擦っても傷の付かない良好な膜であった。
【００２４】
上記実施の形態によれば、基板ホルダー２の基板が保持された面と逆側の面に対向するようにアース対向電極３を配置している。このため、基板４の表面付近にはプラズマ光を発生させず、アース対向電極３と基板ホルダー２との間にプラズマ光５を発生させることができる。この際の放電中の真空チャンバー１内には活性化された各種イオン及び中性活性種が存在しているが、それらの各種イオン及び中性活性種はプラズマ光５の中だけに局在しておらず、基板４の表面付近にも存在している。従って、基板４の表面上にＤＬＣ膜を成膜することができる。このように基板表面にプラズマ光を発生させることなく、基板表面にＤＬＣ膜を成膜するため、基板表面がプラズマに暴露されることを防止でき、基板表面へのプラズマダメージを低減することができる。よって、プラズマによるダメージを受けやすい被成膜対象物（プラスチックや有機ＥＬ等の高分子材料）にもＤＬＣ膜を成膜することが可能となる。
【００２５】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、基板ホルダー２の形状、基板４の材質、アース対向電極３の形状などは種々変更して実施することが可能である。
【００２６】
また、上記実施の形態では、基板４にＤＬＣ膜を成膜しているが、基板に他の材質の薄膜を成膜することも可能である。この場合、原料ガス発生源としては、炭化水素ガスの発生源以外のものを用いることになる。
【００２７】
また、上記実施の形態では、アース対向電極３に接地電位を印加し、基板ホルダーにＲＦ出力を印加してプラズマを発生させているが、アース対向電極又は基板ホルダーに他の出力を印加してプラズマを発生させることも可能である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ホルダーの被成膜対象物が保持された面と逆側の面に対向するように対向電極を配置している。したがって、被成膜対象物へのプラズマの暴露を防止することができ、それにより、被成膜対象物へのプラズマダメージを低減させたプラズマＣＶＤ装置及びプラズマＣＶＤ方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す構成図である。
【図２】従来のプラズマＣＶＤ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１，１０１…真空チャンバー
２…基板ホルダー
３…アース対向電極
４，１０４…基板
５，１０５…プラズマ光
６…ＲＦ印加部位
７，１０７…マッチングボックス（ＭＢ）
８，１０８…真空バルブ
９，１０９…マスフローコントローラー（ＭＦＣ）
１０，１０６…高周波電源
１０２…平板カソード電極
１０３…平板アノード電極（アース対向電極）
【図１】
2004107736.tif 000003
【図２】
2004107736.tif 000004