(57)【要約】【課題】立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマＣＶＤ装置を提供する。【解決手段】本発明の一態様は、チャンバー１１と、高周波出力を供給する高周波電源６と、前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材１２を配置するための凸部１４ａを表面に有する第１の電極１４と、前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口２０と、を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバーと、
高周波出力を供給する高周波電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材を配置するための凸部を表面に有する第１の電極と、
前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、前記第１の電極に対向する第２の電極と、
前記高周波出力を前記第１の電極及び前記第２の電極に供給するように制御する制御部と、を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記第１の電極及び前記第２の電極それぞれの外径が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項において、
前記高周波電源は、５０〜５００ｋＨｚの高周波出力を供給する電源であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記原料ガスは、ＤＬＣ膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項８】
請求項６において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項９】
請求項７において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１０】
請求項８において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはＨＭＤＳを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気する真空排気機構を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記真空排気機構は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【請求項１３】
チャンバー内に凸部を表面に有する第１の電極を配置し、
前記第１の電極の前記凸部に基材を配置し、
前記チャンバー内に原料ガスを導入しつつ、前記チャンバー内を真空排気し、
前記第１の電極に高周波出力を供給することで、前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記チャンバー内に前記第１の電極を配置するとともに、前記第１の電極に対向する第２の電極を配置し、
前記第１の電極及び前記第２の電極に高周波出力を供給することで、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【請求項１５】
請求項１４において、
前記第１の電極及び前記第２の電極に供給する高周波出力の周波数は５０〜５００ｋＨｚであることを特徴とする成膜方法。
【請求項１６】
請求項１４または１５において、
前記第１の電極及び前記第２の電極それぞれの外径が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする成膜方法。
【請求項１７】
請求項１３乃至１６のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とする成膜方法。
【請求項１８】
請求項１３乃至１７のいずれか一項において、
前記原料ガスは、ＤＬＣ膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とする成膜方法。
【請求項１９】
請求項１８において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２０】
請求項１８において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２１】
請求項１９において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２２】
請求項２０において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはＨＭＤＳを含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項２３】
請求項１３乃至２２のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を０．５Ｐａ以上２０Ｐａ以下とす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(chemical vapor deposition)装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
このプラズマＣＶＤ装置はチャンバー１を有しており、このチャンバー１内には立体形状の基材２を配置する電極３が配置されている。この電極３には、整合器（図示せず）を介して５０〜５００ｋＨｚの高周波電源（ＲＦ電源）４が接続されており、電極３はＲＦ電極として作用する。この高周波電源４は整合器及び電極３を介して基材２に高周波を印加するものである。つまり、このプラズマＣＶＤ装置は、高周波電源４によって、５０〜５００ｋＨｚの高周波電流を、整合器を介して電極３に供給して、立体形状の基材２の上方及び周囲にガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー１は接地電位に接続されている。
【０００３】
電極３の周囲にはヒーター５が配置されている。チャンバー１には原料ガスを導入するガス導入口１０が設けられている。このガス導入口１０には、チャンバー１内に原料ガスを導入するガス導入経路（図示せず）が繋げられている。ガス導入経路はガス配管（図示せず）を有している。また、チャンバー１には、その内部を真空排気する真空ポンプ１３が接続されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
上記従来のプラズマＣＶＤ装置を用いてＤＬＣ(Diamond Like Carbon)膜を立体形状の基材に均一に成膜しようとしても、基材の側面にＤＬＣ膜を均一に成膜することが困難である。
【０００５】
また、上記従来のプラズマＣＶＤ装置を用いて高硬度なＤＬＣ膜を基材に成膜する方法の一つに、高周波電源４の出力を高くする方法がある。しかし、高周波電源４の出力を高くすると、コンダクタンスが異なる部分に電力が集中しやすくなる。その結果、異常放電が発生しやすくなり、それにより高硬度なＤＬＣ膜を成膜することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３８２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一態様は、立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することを課題とする。
また、本発明の一態様は、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下に、本発明の種々の態様について説明する。
［１］チャンバーと、
高周波出力を供給する高周波電源と、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、基材を配置するための凸部を表面に有する第１の電極と、
前記チャンバー内に原料ガスを導入するガス導入口と、
を具備することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【０００９】
上記のプラズマＣＶＤ装置によれば、凸部上に基材を配置し、高周波電源によって高周波出力を第１の電極に供給することで、原料ガスのプラズマを発生させて基材に膜を成膜することができる。
【００１０】
［２］上記［１］において、
前記チャンバー内に配置され、前記高周波電源に電気的に接続され、前記第１の電極に対向する第２の電極と、
前記高周波出力を前記第１の電極及び前記第２の電極に供給するように制御する制御部と、を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１１】
上記のプラズマＣＶＤ装置によれば、凸部上に基材を配置し、高周波電源によって高周波出力を第１の電極及び第２の電極に供給することで、前記第１の電極と前記第２の電極との間に原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することができる。
【００１２】
［３］上記［２］において、
前記第１の電極及び前記第２の電極それぞれの外径が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１３】
［４］上記［１］乃至［３］のいずれか一項において、
前記高周波電源は、５０〜５００ｋＨｚの高周波出力を供給する電源であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１４】
［５］上記［１］乃至［４］のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１５】
［６］上記［１］乃至［５］のいずれか一項において、
前記原料ガスは、ＤＬＣ膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１６】
［７］上記［６］において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１７】
［８］上記［６］において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１８】
［９］上記［７］において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００１９】
［１０］上記［８］において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはＨＭＤＳを含むことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２０】
［１１］上記［１］乃至［１０］のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気する真空排気機構を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２１】
上記のプラズマＣＶＤ装置によれば、真空排気機構によってチャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を０．５Ｐａ以上２０Ｐａ以下とすることができる。
【００２２】
［１２］上記［１１］において、
前記真空排気機構は、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一を有することを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
【００２３】
［１３］チャンバー内に凸部を表面に有する第１の電極を配置し、
前記第１の電極の前記凸部に基材を配置し、
前記チャンバー内に原料ガスを導入しつつ、前記チャンバー内を真空排気し、
前記第１の電極に高周波出力を供給することで、前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【００２４】
［１４］上記［１３］において、
前記チャンバー内に前記第１の電極を配置するとともに、前記第１の電極に対向する第２の電極を配置し、
前記第１の電極及び前記第２の電極に高周波出力を供給することで、前記第１の電極と前記第２の電極との間に前記原料ガスのプラズマを発生させて前記基材に膜を成膜することを特徴とする成膜方法。
【００２５】
［１５］上記［１４］において、
前記第１の電極及び前記第２の電極に供給する高周波出力の周波数は５０〜５００ｋＨｚであることを特徴とする成膜方法。
【００２６】
［１６］上記［１４］または［１５］において、
前記第１の電極及び前記第２の電極それぞれの外径が５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であり、
前記第１の電極と前記第２の電極との間の距離が１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であることを特徴とする成膜方法。
【００２７】
［１７］上記［１３］乃至［１６］のいずれか一項において、
前記凸部の外径は、前記基材の外径以下であることを特徴とする成膜方法。
【００２８】
［１８］上記［１３］乃至［１７］のいずれか一項において、
前記原料ガスは、ＤＬＣ膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガスであることを特徴とする成膜方法。
【００２９】
［１９］上記［１８］において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
【００３０】
［２０］上記［１８］において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むことを特徴とする成膜方法。
【００３１】
［２１］上記［１９］において、
前記ＤＬＣ膜の成膜用ガスはトルエンを含むことを特徴とする成膜方法。
【００３２】
［２２］上記［２０］において、
前記炭化珪素膜の成膜用ガスはＨＭＤＳを含むことを特徴とする成膜方法。
【００３３】
［２３］上記［１３］乃至［２２］のいずれか一項において、
前記チャンバー内を真空排気することで、前記チャンバー内の圧力を０．５Ｐａ以上２０Ｐａ以下とすることを特徴とする成膜方法。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の一態様によれば、立体形状の基材の側面に膜を均一性良く成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜できるプラズマＣＶＤ装置または成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を概略的に示す構成図である。
【図２】電極３１の凸部３１ａの外径３２が基材１２の外径３３より大きいことを示す図である。
【図３】本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を概略的に示す構成図である。
【図４】実施例１及び比較例１の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。
【図５】実施例１及び比較例１の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。
【図６】実施例２及び比較例２の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。
【図７】実施例２及び比較例２の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。
【図８】実施例３及び比較例３の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。
【図９】実施例３及び比較例３の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。
【図１０】実施例４及び比較例４の膜厚測定結果の膜厚分布を示す図である。
【図１１】実施例４及び比較例４の膜厚測定結果の膜厚比率分布を示す図である。
【図１２】従来のプラズマＣＶＤ装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下では、本発明の実施形態及び実施例について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容及び実施例に限定して解釈されるものではない。
【００３７】
[第１の実施形態]
図１は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を概略的に示す構成図である。このプラズマＣＶＤ装置はチャンバー１１を有しており、このチャンバー１１内には第１の電極１４が配置されている。第１の電極１４は凸部１４ａを有しており、第１の電極１４は所謂凸型電極である。第１の電極１４の凸部１４ａは、その上面に立体形状の基材１２を配置するようになっている。
【００３８】
なお、本実施形態では、第１の電極１４の凸部１４ａ上に立体形状の基材１２を配置するが、第１の電極１４を基材１２を保持する基材ホルダーとし、その基材ホルダーが凸部を有し、その凸部上に立体形状の基材を保持する構成としてもよく、その場合は基材ホルダーが第１の電極の役割を果たす。
【００３９】
第１の電極１４には、整合器７を介して高周波電源（ＲＦ電源）６が電気的に接続されており、この高周波電源６の周波数は、５０ｋＨｚ〜２７ＭＨｚの範囲内であるとよく、好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚである。即ち、高周波電源６は整合器７、第１の電極１４及びその凸部１４ａを介して立体形状の基材１２に高周波出力を印加するものである。そして、このプラズマＣＶＤ装置は、高周波電源６によって、５０ｋＨｚ〜２７ＭＨｚ（好ましくは５０〜５００ｋＨｚ）の高周波電流を、整合器７を介して第１の電極１４及びその凸部１４ａに供給して、基材１２の周囲に原料ガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー１１は接地電位に接続されている。また、プラズマＣＶＤ装置は高周波電源６を制御する制御部（図示せず）を有しており、この制御部は高周波電源６からの高周波出力を第１の電極１４に供給するように制御するものである。
【００４０】
なお、本実施形態では、高周波電源の周波数の好ましい範囲を５０〜５００ｋＨｚとしているが、周波数４００ｋＨｚ以下の高周波電源を用いることがより好ましい。４００ｋＨｚ以下の高周波電源を用いた場合、マッチングトランスなどを用いた低価格な整合器でマッチングをとることができる利点がある。また、高周波電源の周波数が５０ｋＨｚより低くなると、基材に誘導加熱が生じるという問題が発生する。また、高周波電源の周波数が５００ｋＨｚ以下とすると、基材に加えられるバイアスが高くなり、絶縁体膜が成膜されやすくなるという利点がある。また、第１の電極１４の外径２１は５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であるとよい。
【００４１】
また、第１の電極１４の周囲にはヒーター（図示せず）が配置されていてもよい。このヒーターによって基材１２を加熱することができる。
【００４２】
なお、本実施形態では、立体形状の基材１２を用いているが、立体形状以外の基材を用いてもよい。
【００４３】
チャンバー１１には原料ガスを導入するガス導入口２０が設けられている。このガス導入口２０には、チャンバー１１内に原料ガスを導入するガス導入経路（図示せず）が繋げられている。ガス導入経路はガス配管（図示せず）を有している。このガス配管には、ガス流量を計測する流量計（図示せず）及びガス流量を制御するガスフローコントローラー（図示せず）が設けられている。流量計により適量の原料ガス（例えばＤＬＣ膜、炭化珪素膜及び酸化シリコン膜のいずれかの成膜用ガス）がガス導入口２０よりチャンバー１１内に供給されるようになっている。ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、例えばトルエンを含むとよい。また、炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むとよく、例えばヘキサメチルジシラザン又はヘキサメチルジシロキサン（以下、これらを総称してＨＭＤＳともいう）を含むとよい。
【００４４】
また、チャンバー１１には、その内部を真空排気する真空排気機構としての真空ポンプ１６が接続されている。このポンプ１６は、高価でメンテナンスの煩雑なターボ分子ポンプや拡散ポンプを用いず、安価でメンテナンスの簡単なポンプで構成するとよい。安価でメンテナンスの簡単なポンプは、例えば、ロータリーポンプ、ロータリーポンプとメカニカルブースターポンプの組、ドライポンプ、ドライポンプとメカニカルブースターポンプの組からなる群から選択された一のポンプまたは組である。このような簡単な構成のポンプでは０．５Ｐａ程度の真空度しか得られないが、本発明の一態様による方法では、このような低真空でも高品質の皮膜を製造することが可能である。
【００４５】
周波数を５０〜５００ｋＨｚとした高周波電源６は、直流電源と高周波電源の長所を兼ね備えており、５０〜５００ｋＨｚという工業的にも取り扱いやすい周波数を用いているという利点があり、また低真空でも生産性に優れるという利点がある。また、５０〜５００ｋＨｚの高周波電源の場合、基材へのバイアス効果を高めるという利点があり、それによってプロセスの低真空化及び高速化を実現できる利点がある。この利点は低コスト化につながるものである。
【００４６】
次に、図１のプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材１２に膜を成膜する方法について説明する。
【００４７】
第１の電極１４の凸部１４ａ上に立体形状の基材１２を配置し、チャンバー１１内に原料ガスをガス導入口２０から導入しつつ、チャンバー１１内を真空ポンプ１６によって真空排気する。原料ガスの導入と排気のバランスによってチャンバー１１内を所定の圧力（０．５Ｐａ以上２０Ｐａ以下）にする。なお、本実施形態では、チャンバー１１内を減圧して膜を成膜するが、これに限定されるものではなく、チャンバー１１内の圧力を常圧にして膜を成膜することも可能である。
【００４８】
次いで、高周波電源６から整合器７を介して第１の電極１４及びその凸部１４ａに周波数５０ｋＨｚ〜２７ＭＨｚ（好ましくは５０ｋＨｚ〜５００ｋＨｚ、例えば３８０ｋＨｚ）の高周波出力を供給する。これにより、凸部１４ａ上の基材１２の周囲に原料ガスのプラズマを発生させて基材１２に膜を成膜する。
【００４９】
ガス導入口２０から導入する原料ガスをＤＬＣ膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内にＤＬＣ膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２にＤＬＣ膜を成膜することができる。ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、トルエンを含むとよい。
【００５０】
また、ガス導入口２０から導入する原料ガスを炭化珪素膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内に炭化珪素膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２に炭化珪素膜を成膜することができる。炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むとよく、ＨＭＤＳを含むとよい。
【００５１】
また、ガス導入口２０から導入する原料ガスを酸化シリコン膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内に酸化シリコン膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２に酸化シリコン膜を成膜することができる。
【００５２】
上記実施形態によれば、第１の電極１４に凸部１４ａを設け、その凸部１４ａ上に立体形状の基材１２を配置し、高周波電源６によって高周波出力を第１の電極１４及びその凸部１４ａに供給する。このため、立体形状の基材１２の側面に膜を均一性良く成膜することができる。つまり、図１２に示す凸部を有しない電極３上に立体形状の基材を配置すると、その基材の側面に膜を均一性良く成膜できないのに対し、図１に示す第１の電極１４の凸部１４ａ上に基材１２を配置すると、その基材１２の側面に膜を均一性良く成膜することができる。
【００５３】
また、凸部１４ａの外径は基材１２の外径以下であること好ましい。それにより、立体形状の基材１２の側面に膜をより均一性良く成膜することができる。その理由は、図２に示すように電極３１の凸部３１ａの外径３２が基材１２の外径３３より大きいと、凸部３１ａの上面に基材１２から露出する部分３４が生じ、その部分３４に近い基材１２の側面１２ａに均一性良く膜を成膜できなくなるからであると考えられる。しかし、図１に示すように、凸部１４ａの上面が基材１２から露出する部分がないと、基材１２の側面に均一性良く膜を成膜できなくなる原因の一つを無くすことができる。
【００５４】
[第２の実施形態]
図３は、本発明の一態様に係るプラズマＣＶＤ装置を概略的に示す構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５５】
図３のプラズマＣＶＤ装置のチャンバー１１内には第２の電極１５が配置されており、第２の電極１５は第１の電極１４に対向するように配置されている。第１の電極１４の凸部１４ａ上に配置された立体形状の基材１２は第２の電極１５と対向するように位置している。
【００５６】
第１の電極１４及び第２の電極１５それぞれには、整合器７を介して５０〜５００ｋＨｚの高周波電源（ＲＦ電源）６が電気的に接続されている。即ち、高周波電源６は整合器７を介して第１の電極１４及び第２の電極１５の両方に電気的に接続されている。このプラズマＣＶＤ装置は、高周波電源６によって、５０〜５００ｋＨｚの高周波電流を、整合器７を介して第１及び第２の電極１４，１５に供給して、第１の電極１４と第２の電極１５との間（即ち基材１２の上方）に原料ガスのプラズマを発生させるようになっている。なお、チャンバー１１は接地電位に接続されている。また、プラズマＣＶＤ装置は高周波電源６を制御する制御部（図示せず）を有しており、この制御部は高周波電源６からの高周波出力を第１及び第２の電極１４，１５に供給するように制御するものである。
【００５７】
第１の電極１４の外径２１及び第２の電極１５の外径２２それぞれは５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下であるとよい。また、第１の電極１４と第２の電極１５との間の距離２３は１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下であるとよい。このような外径２１，２２及び距離２３は、異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜するのに適している。
【００５８】
次に、図３のプラズマＣＶＤ装置を用いて基材１２に膜を成膜する方法について説明する。
【００５９】
第１の電極１４の凸部１４ａ上に基材１２を配置し、チャンバー１１内に原料ガスをガス導入口２０から導入しつつ、チャンバー１１内を真空ポンプ１６によって真空排気する。原料ガスの導入と排気のバランスによってチャンバー１１内を所定の圧力（０．５Ｐａ以上２０Ｐａ以下）にする。なお、本実施形態では、チャンバー１１内を減圧して膜を成膜するが、これに限定されるものではなく、チャンバー１１内の圧力を常圧にして膜を成膜することも可能である。
【００６０】
次いで、高周波電源６から整合器７を介して第１の電極１４及び第２の電極１５に周波数５０〜５００ｋＨｚ（例えば３８０ｋＨｚ）の高周波出力を供給する。これにより、第１の電極１４と第２の電極１５との間に原料ガスのプラズマを発生させて基材１２に膜を成膜する。
【００６１】
ガス導入口２０から導入する原料ガスをＤＬＣ膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内にＤＬＣ膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２にＤＬＣ膜を成膜することができる。ＤＬＣ膜の成膜用ガスは、Ｃ原子を６個以上含む炭化水素系化合物を含むとよく、トルエンを含むとよい。
【００６２】
また、ガス導入口２０から導入する原料ガスを炭化珪素膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内に炭化珪素膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２に炭化珪素膜を成膜することができる。炭化珪素膜の成膜用ガスは、Ｓｉ原子を２個以上含む珪素化合物を含むとよく、ＨＭＤＳを含むとよい。
【００６３】
また、ガス導入口２０から導入する原料ガスを酸化シリコン膜の成膜用ガスとすることで、チャンバー１１内に酸化シリコン膜の成膜用ガスのプラズマを発生させて基材１２に酸化シリコン膜を成膜することができる。
【００６４】
本実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、第１の電極１４に凸部１４ａを設け、その凸部１４ａ上に立体形状の基材１２を配置するため、基材１２の側面に膜を均一性良く成膜することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、高周波電源６によって５０〜５００ｋＨｚの周波数の高周波出力を第１の電極１４及び第２の電極１５の両方に供給するため、基材１２が立体形状であっても異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を成膜することが可能となる。また、高周波出力を第１の電極１４及び第２の電極１５の両方に供給することで高硬度な膜を成膜できる理由は、対向する第１の電極１４と第２の電極１５から放出されたγ電子（二次電子）が、第１の電極１４と第２の電極１５との間で往復運動することにより、原料ガスの電離効果が飛躍的に高められるためであると考えられる。
【００６６】
また、本実施形態では、第１の電極１４及び第２の電極１５それぞれの外径２１，２２を５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下とし、第１の電極１４と第２の電極１５との間の距離２３を１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下とし、このような第１の電極１４及び第２の電極１５の両方に５０〜５００ｋＨｚの周波数の高周波出力を供給する。このため、チャンバー１１内の異常放電を抑制しつつ高硬度な膜を基材１２に成膜することが可能となる。
【００６７】
なお、第１の実施形態と第２の実施形態を適宜組み合わせて実施することも可能である。
【実施例１】
【００６８】
本実施例では、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりＤＬＣ膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたＤＬＣ膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表１、表２、図４及び図５に示した。
【００６９】
（実施例１のＤＬＣ膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図１に示すプラズマＣＶＤ装置
凸部１４ａの高さ  ：  ２０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  トルエン
ガス流量  ：  ３０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  ０．３５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  １３．５６ＭＨｚ
高周波電源の出力  ：  ３００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００７０】
比較例１では、図１２に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりＤＬＣ膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたＤＬＣ膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表１、表２、図４及び図５に示した。
【００７１】
（比較例１のＤＬＣ膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図１２に示すプラズマＣＶＤ装置
凸部の高さ  ：  ０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  トルエン
ガス流量  ：  ３０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  ０．３５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  １３．５６ＭＨｚ
高周波電源の出力  ：  ３００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００７２】
【表１】
2017025389.tif 000003
【００７３】
【表２】
2017025389.tif 000004
【００７４】
表１，２及び図４及び図５において、「凸部の高さ」が「０ｍｍ」の結果は比較例１の結果を示し、「凸部の高さ」が「２０ｍｍ」の結果は実施例１の結果を示し、「電極からの距離」または「電極からの高さ」は基材の側面における基材の底面からの距離を示す。
【００７５】
表１，２及び図４及び図５によれば、比較例１に比べて実施例１の方が基材の側面にＤＬＣ膜が均一性良く成膜できることが確認された。
【実施例２】
【００７６】
本実施例では、図１に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表３、表４、図６及び図７に示した。
【００７７】
（実施例２の炭化珪素膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図１に示すプラズマＣＶＤ装置
凸部１４ａの高さ  ：  ２０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  ヘキサメチルジシラザン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  ０．３５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  １３．５６ＭＨｚ
高周波電源の出力  ：  ３００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００７８】
比較例２では、図１２に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表３、表４、図６及び図７に示した。
【００７９】
（比較例２炭化珪素膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図１２に示すプラズマＣＶＤ装置
凸部の高さ  ：  ０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  ヘキサメチルジシラザン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  ０．３５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  １３．５６ＭＨｚ
高周波電源の出力  ：  ３００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００８０】
【表３】
2017025389.tif 000005
【００８１】
【表４】
2017025389.tif 000006
【００８２】
表３，４及び図６及び図７によれば、比較例２に比べて実施例２の方が基材の側面に炭化珪素膜が均一性良く成膜できることが確認された。
【実施例３】
【００８３】
本実施例では、図３に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりＤＬＣ膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたＤＬＣ膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表５、表６、図８及び図９に示した。
【００８４】
（実施例３のＤＬＣ膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図３に示すプラズマＣＶＤ装置
図３の第１の電極と第２の電極との距離２３  ：  １５０ｍｍ
凸部１４ａの高さ  ：  ７５ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  トルエン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  １．７Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  ３８０ｋＨｚ
高周波電源の出力  ：  ２００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００８５】
比較例３では、図３に示すプラズマＣＶＤ装置の第１の電極１４から凸部１４ａを無くした装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件によりＤＬＣ膜を成膜し、その基材の側面に成膜されたＤＬＣ膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表５、表６、図８及び図９に示した。比較例３で用いたプラズマＣＶＤ装置は、上記の凸部１４ａを無くした点以外は図３に示すプラズマＣＶＤ装置と同様の装置である。
【００８６】
（比較例３のＤＬＣ膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  上記のプラズマＣＶＤ装置
第１の電極と第２の電極との距離  ：  １５０ｍｍ
凸部の高さ  ：  ０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  トルエン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  １．７Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  ３８０ｋＨｚ
高周波電源の出力  ：  ２００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００８７】
【表５】
2017025389.tif 000007
【００８８】
【表６】
2017025389.tif 000008
【００８９】
表５、表６、図８及び図９によれば、比較例３に比べて実施例３の方が基材の側面にＤＬＣ膜が均一性良く成膜できることが確認された。
【実施例４】
【００９０】
本実施例では、図３に示すプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表７、表８、図１０及び図１１に示した。
【００９１】
（実施例４の炭化珪素膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  図３に示すプラズマＣＶＤ装置
図３の第１の電極と第２の電極との距離２３  ：  １５０ｍｍ
凸部１４ａの高さ  ：  ７５ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  ヘキサメチルジシラザン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  １．５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  ３８０ｋＨｚ
高周波電源の出力  ：  ２００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００９２】
比較例４では、比較例３で用いたプラズマＣＶＤ装置を用いて立体形状の基材に以下の成膜条件により炭化珪素膜を成膜し、その基材の側面に成膜された炭化珪素膜の膜厚分布を測定した。その測定結果を表７、表８、図１０及び図１１に示した。
【００９３】
（比較例２炭化珪素膜の成膜条件）
基材  ：  ２０×２０×２０ｍｍのＡｌ材の側面に２０×２０ｍｍのシリコン膜を貼付したもの
成膜装置  ：  上記のプラズマＣＶＤ装置
第１の電極と第２の電極との距離  ：  １５０ｍｍ
凸部１４ａの高さ  ：  ０ｍｍ
原料ガス（出発原料）  ：  ヘキサメチルジシラザン
ガス流量  ：  ２０ｓｃｃｍ
ガス圧力  ：  １．５Ｐａ
高周波電源の周波数  ：  ３８０ｋＨｚ
高周波電源の出力  ：  ２００Ｗ
成膜時間  ：  １０ｍｉｎ
【００９４】
【表７】
2017025389.tif 000009
【００９５】
【表８】
2017025389.tif 000010
【００９６】
表７、表８、図１０及び図１１によれば、比較例４に比べて実施例４の方が基材の側面に炭化珪素膜が均一性良く成膜できることが確認された。
【符号の説明】
【００９７】
１…チャンバー
２…基材
３…電極
４…高周波電源（ＲＦ電源）
５…ヒーター
６…高周波電源（ＲＦ電源）
７…整合器
１０…ガス導入口
１１…チャンバー
１２…基材
１２ａ…基材の側面
１３…真空ポンプ
１４…第１の電極
１５…第２の電極
１６…真空ポンプ
２０…ガス導入口
２１…第１の電極の外径
２２…第２の電極の外径
２３…第１の電極と第２の電極との間の距離
３１…電極
３１ａ…凸部
３２…電極の凸部の外径
３３…基材の外径
３４…凸部の上面における基材から露出する部分
【図１】
2017025389.tif 000011
【図２】
2017025389.tif 000012
【図３】
2017025389.tif 000013
【図１２】
2017025389.tif 000014
【図４】
2017025389.tif 000015
【図５】
2017025389.tif 000016
【図６】
2017025389.tif 000017
【図７】
2017025389.tif 000018
【図８】
2017025389.tif 000019
【図９】
2017025389.tif 000020
【図１０】
2017025389.tif 000021
【図１１】
2017025389.tif 000022