(57)【要約】      （修正有）【課題】異常放電の発生や、膜の不均一性を抑止するプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】プラズマＣＶＤ装置１００は、チャンバー１と、チャンバー内に設置され基板を保持するホルダー２と、チャンバー内に設置されホルダーに対して基板を挟んで対向する多孔性の電極板３と、電極板の基板に対向する面の反対面側に設置されて複数の原料ガス６を供給する第１供給口８ａと、第１供給口から供給される複数の原料ガスの流量比を制御する第１制御部７１と、電極板の反対面側であって電極板の外周上に第１供給口を取り囲むように設置されて複数の原料ガスを供給する第２供給口８ｂと、第２供給口から供給される複数の原料ガスの流量比を制御する第２制御部７２を備え、複数の原料ガスを第１および第２供給口から電極板の孔を介してホルダー側に供給して電極板に高周波電界を印加することでプラズマ放電を発生させ、基板の表面に薄膜を成膜する。【選択図】図１
2013159798.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設置され、基板を保持する基板ホルダーと、
前記チャンバー内に設置され、前記基板ホルダーに対して前記基板を挟んで対向する多孔性の電極板と、
前記電極板の前記基板に対向する面の反対面側に設置されて複数の原料ガスを供給する第１ガス供給口と、
前記第１ガス供給口から供給される複数の前記原料ガスの流量比を制御する第１制御部と、
前記電極板の前記反対面側であって前記電極板の外周上に前記第１ガス供給口を取り囲むように設置されて複数の前記原料ガスを供給する第２ガス供給口と、
前記第２ガス供給口から供給される複数の前記原料ガスの流量比を制御する第２制御部と、
を備え、
複数の前記原料ガスを前記第１ガス供給口および前記第２ガス供給口から前記電極板の孔を介して前記基板ホルダー側に供給して前記電極板に高周波電界を印加することでプラズマ放電を発生させ、前記基板の表面に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】
前記電極板の前記反対面側であって前記電極板の外周上に前記第１ガス供給口を取り囲み且つ前記第２ガス供給口がその外側に位置するように設置され、前記第１ガス供給口および前記第２ガス供給口から供給された前記原料ガスが混ざらないよう空間を区切る仕切り
をさらに備えた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】
前記仕切りは環状である
ことを特徴とする請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
前記原料ガスとしてＳｉＨ4およびＮＨ3を使用し、前記第２制御部は、前記第２ガス供給口から供給される前記原料ガスのガス流量比をＳｉＨ4／ＮＨ3が０．５以上となるように制御して、
前記基板の表面に窒化シリコン薄膜を成膜する
ことを特徴とする請求項１、２または３に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
前記第１制御部は、前記第１ガス供給口から供給される前記原料ガスのガス流量比をＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．１〜０．３程度となるように制御する
ことを特徴とする請求項４に記載のプラズマＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば窒化シリコン薄膜などを成膜するプラズマＣＶＤ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマＣＶＤ装置は、例えば特許文献１に開示されているように、一般的には真空チャンバーと放電のための平行平板電極と放電用ガス供給機構とガス排気機構と数十ｋＨｚ〜数十ＭＨｚの交流電源とマッチングボックスとより構成される。
【０００３】
対向電極は基板ホルダーを兼ねており、この基板ホルダー上に基板を配置し、ガス供給機構から反応ガスを供給し、ガス排気機構により真空チャンバー内の圧力を所定圧に保ち、平行平板電極に交流電源から交流電力を供給してプラズマ放電を起こし、反応ガスに生成したプラズマを作用させ、反応生成物を基板表面に成膜する。
【０００４】
特許文献１に記載のプラズマＣＶＤ装置によれば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）または屈折率２．３以上の窒化シリコン膜を真空チャンバー内に成膜することで、異常放電の発生抑止および膜の不均一性を改善することが可能である。しかし、長時間プラズマＣＶＤ装置を使用していると、アモルファスシリコンまたは屈折率２．３以上の窒化シリコン膜の上に、別条件の窒化シリコン薄膜が成膜されていくことや、膜自体が剥がれてくることから、次第に効果が薄れて、異常放電が発生してしまう。そのため、装置を停止させて、再びアモルファスシリコンまたは屈折率２．３以上の窒化シリコン膜を成膜する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
即ち、上記従来の技術によるプラズマＣＶＤ装置を用いて、窒化シリコン薄膜を成膜する場合、長時間の成膜を行っていると、異常放電の発生や、膜の不均一性が発生することがあった。特に、装置内の周辺部では、供給されたガスの流れが不均一になるため、異常放電が発生する頻度が高く、膜の均一性も低くなるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、異常放電の発生や、膜の不均一性を抑止することが可能なプラズマＣＶＤ装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、チャンバーと、前記チャンバー内に設置され、基板を保持する基板ホルダーと、前記チャンバー内に設置され、前記基板ホルダーに対して前記基板を挟んで対向する多孔性の電極板と、前記電極板の前記基板に対向する面の反対面側に設置されて複数の原料ガスを供給する第１ガス供給口と、前記第１ガス供給口から供給される複数の前記原料ガスの流量比を制御する第１制御部と、前記電極板の前記反対面側であって前記電極板の外周上に前記第１ガス供給口を取り囲むように設置されて複数の前記原料ガスを供給する第２ガス供給口と、前記第２ガス供給口から供給される複数の前記原料ガスの流量比を制御する第２制御部と、を備え、複数の前記原料ガスを前記第１ガス供給口および前記第２ガス供給口から前記電極板の孔を介して前記基板ホルダー側に供給して前記電極板に高周波電界を印加することでプラズマ放電を発生させ、前記基板の表面に薄膜を成膜することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プラズマＣＶＤにおいて異常放電の発生や、膜の不均一性を抑止することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、プラズマＣＶＤ装置およびガス配管の構造を示す模式図である。
【図２】図２は、プラズマＣＶＤ装置の電極板取り付け部分を示す模式図である。
【図３】図３は、プラズマＣＶＤ装置の放電中の装置内部を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるプラズマＣＶＤ装置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。
【００１２】
実施の形態．
本願発明者の研究によれば、窒化シリコン薄膜を成膜する場合、原料ガスとして使用するシラン（ＳｉＨ4）およびアンモニア（ＮＨ3）のガス流量比をＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．５以上とし、このガス流量比条件でプラズマ放電を発生させると、異常放電が少なく、放電は安定することが分かった。しかしながら、所望の窒化シリコン薄膜を得るための成膜条件として、ＳｉＨ4およびＮＨ3のガス流量比を０．５より小さくする必要がある場合、例えば、ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．１〜０．３程度の時、装置内の周辺部で異常放電が発生しやすくなり、放電は不安定となる。その結果、膜の均一性も悪くなる。
【００１３】
そこで、プラズマＣＶＤ装置において基板表面へ窒化シリコン薄膜を成膜するための領域とその外周部分のそれぞれに原料ガス供給のためのガス供給機構を別個に２系統設け、原料ガスを異なるガス流量比で真空チャンバー内へ供給できる構造とする。成膜領域よりもやや外側の範囲に仕切りを設け、仕切りの内側は所望の窒化シリコン薄膜を得るための成膜条件、例えば、ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．１〜０．３程度の条件とし、仕切りの外側は、異常放電の発生を抑止するため、例えば、ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．５以上の条件で原料ガスを供給する。このような条件でプラズマ放電を発生させることで、長時間の装置使用においても、装置内の周辺部（外周部）でのプラズマ放電を安定させ、異常放電の発生の抑止および膜の均一化を実現することが可能となる。
【００１４】
本発明の実施の形態にかかるプラズマＣＶＤ装置１００について図１、図２および図３を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態にかかるプラズマＣＶＤ装置１００の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、プラズマＣＶＤ装置１００は、真空チャンバー１の中に接地された基板ホルダー２と、その対向する部位に平行平板電極板３を備えている。平行平板電極板３には、高周波電源４、マッチングボックス５を通して、高周波電力が印加される。なお、平行平板電極板３には、後述するように原料ガス６を通過させる１ｍｍ程度の穴（孔）が複数開いている、即ち平行平板電極板３は多孔性である。
【００１５】
窒化シリコン薄膜を成膜する場合を例として説明する。一般的に、プラズマＣＶＤ装置１００を用いて、窒化シリコン薄膜を成膜する場合、図１に示すように、原料ガス６には、シラン（ＳｉＨ4）、アンモニア（ＮＨ3）、および窒素（Ｎ2）が用いられる。原料ガス６の配管は、基板表面へ窒化シリコン薄膜を成膜するための領域と、その外周部とで、異なるガス流量比で原料ガスを供給できるように、途中で２つの系統に分岐した構造となっている。それぞれの系統において異なるガス流量比で制御を行うために、後述するガス供給口８ａに原料ガス６を供給する系統と、ガス供給口８ｂに原料ガス６を供給する系統に対して、系統毎のガス種毎にマスフローコントローラー（ＭＦＣ）７１、７２がそれぞれ備えられている。即ち、ガス供給口８ａに供給される原料ガス６のガス流量比はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）７１により制御され、ガス供給口８ｂに供給される原料ガス６のガス流量比はマスフローコントローラー（ＭＦＣ）７２により制御される。
【００１６】
図２は、平行平板電極板３を取り外したときの、真空チャンバー１内部の構造である。図２において、真空チャンバー１内部には、基板表面へ窒化シリコン薄膜を成膜するための領域にガス供給口８ａが設けられ、その外周部にガス供給口８ｂが設けられている。さらに、窒化シリコン薄膜を成膜するための領域のやや外側の範囲に仕切り９が設けられている。仕切り９は、図２に示されるように例えば環状である。ガス供給口８ｂは、仕切り９の外側に設けられている。仕切り９の内側は、所望の窒化シリコン薄膜を得るための成膜条件、（ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．１〜０．３程度の条件）で原料ガスが供給される。一方、仕切り９の外側は、異常放電の発生を抑止するために、ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．５以上の条件で原料ガスが供給される。このとき、ガス供給口８ａおよび８ｂから供給される異なるガス流量比の原料ガスが混じり合うことのないように、仕切り９によって、成膜領域とその外側は区切られた構造となっている。
【００１７】
図１において、ガス供給口８ａおよび８ｂから供給された原料ガス６は、１ｍｍ程度の穴（孔）が複数開いている平行平板電極板３から真空チャンバー１内の基板ホルダー２へと向かってシャワー状に噴出される。
【００１８】
図３は、プラズマ放電を発生させた時の、プラズマＣＶＤ装置１００内部を示す模式図である。図示していないが、基板１０は、基板ホルダー２に取り付けられたヒーターにより５００℃程度に加熱される。平行平板電極板３には、高周波電源４、マッチングボックス５を通して、高周波電力が印加され、ガス供給口８ａおよび８ｂから噴出された原料ガス６はプラズマ化する。ガス供給口８ｂからは、ＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．５以上の流量比で原料ガスが供給されているため、真空チャンバー１の外周部領域では、安定したプラズマ放電１１ｂが得られている。これにより、ガス供給口８ａからＳｉＨ4／ＮＨ3＝０．１〜０．３程度の流量比の原料ガス６を噴出させて、不安定な条件でプラズマ放電１１ａを発生させて窒化シリコン薄膜を基板１０へ成膜しても、真空チャンバー１の外周部領域での異常放電を抑止することができ、膜の均一性を高めることが可能である。
【００１９】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
以上のように、本発明にかかるプラズマＣＶＤ装置は、異常放電の発生や、膜の不均一性を抑止することに有用であり、特に、窒化シリコン薄膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置に適している。
【符号の説明】
【００２１】
１  真空チャンバー
２  基板ホルダー
３  平行平板電極板
４  高周波電源
５  マッチングＢＯＸ
６  原料ガス
７１、７２  マスフローコントローラー（ＭＦＣ）
８ａ  ガス供給口（成膜領域）
８ｂ  ガス供給口（チャンバー外周部領域）
９  仕切り
１０  基板
１１ａ  プラズマ放電（成膜領域）
１１ｂ  プラズマ放電（チャンバー外周部領域）
１００  プラズマＣＶＤ装置
【図１】
2013159798.tif 000003
【図２】
2013159798.tif 000004
【図３】
2013159798.tif 000005