(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内で前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記基板にガスを供給するガス供給手段とを具備し、前記プラズマ電極の断面形状の周縁部が、少なくとも５ｍｍ以上の曲率半径を有する曲線により形成されていることを特徴とするプラズマ処理製膜装置。
【請求項２】
反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極とを具備し、前記プラズマ電極は、それぞれの周面上に各々任意の方向を向いた複数のガス噴出孔を有する導電製中空体であることを特徴とするプラズマ処理製膜装置。
【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ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置などの、反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等の処理を行うプラズマ処理製膜装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばプラズマ処理製膜装置としては、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示す構造のものが知られている。ここで、図１（Ａ）は前記装置の斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の縦方向に沿う断面図、図１（Ｃ）は前記装置の内部が明らかとなるように示した展開図を示す。
【０００３】
図中の付番１は、基板２を載置するための基板加熱用ヒータ（以下、製膜用ヒータという）を示す。この製膜用ヒータ１の基板側には、製膜ユニット構造体３が設置されている。この製膜ユニット構造体３は、基板側が開口した箱状の製膜ユニットカバー４と、この製膜ユニットカバー４内に前記基板と向き合うように配置された例えばラダー型タイプのプラズマ電極５と、このプラズマ電極５を挟んで前記基板２と反対側に配置され，前記基２にガスを送るガス供給器６と、このガス供給器６の背後に配置された防着板７と、排気用メッシュ８とから構成されている。前記プラズマ電極５は、断面形状が円の枠体５ａと、この枠体５ａに平行に支持された複数の断面形状が例えば直径６ｍｍの円の丸棒５ｂとから構成されている。前記プラズマ電極５には、高周波電源１３が接続されている。
【０００４】
ここで、前記防着板７は、ガス供給器６からのガスの供給がプラズマ電極側へスムーズに行わせるために設けるものである。前記排気用メッシュ８は、プラズマ電極５と製膜用ヒータ１間の製膜ユニットカバー４の四方方向（左右，上下方向）に複数箇所（図では２個づつ）形成された開口部に夫々設けられている。また、排気用メッシュ８は、製膜ユニット構造体３内で発生させるプラズマエネルギーが製膜ユニット構造体３の外へ漏れないよう、１０〜５０メッシュ程度の網又は同程度の穴が開いたパンチングメタルなどで構成されている。前記ガス供給器６は、図１（Ｃ）に示すように、平行に配置された複数のガス配管９と、これらガス配管群の上部側，下部側に配管９に夫々連結して配置された上部ヘッダー１０、下部ヘッダー１１と、これらヘッダー１０，１１に接続するガス供給管１２とを有している。
【０００５】
こうした構成のプラズマ処理製膜装置においては、反応ガスをプラズマ電極５で分解・反応させ、これを箱状の製膜ユニットカバー４で囲むことで、プラズマの閉じ込め，製膜領域の限定を行っている。また、前記ガスは基板２に向かい製膜されるが、製膜に寄与するものは例えばプラズマＣＶＤ装置ではせいぜい数％と少量となり、大部分は製膜ユニット構造体３から排気される。前記製膜ユニット構造体３からの排気は、製膜ユニットカバー４に設けられた排気用メッシュ５から排気される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプラズマ処理製膜装置によれば、製膜速度を増加させるためにＲＦ電力を投入すると、製膜ユニットカバー４内でＳｉ系粉末（直径約５００×１０−１０ｍ以上）が発生して基板表面の製膜に混入するため、膜品質を低下させるという問題があった。
【０００７】
本願第１の発明はこうした事情を考慮してなされたもので、第１に、基板加熱用ヒータに設置された基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内で前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記基板にガスを供給するガス供給手段とを具備し、前記プラズマ電極の曲率半径を増加させた構成とすることにより、放電電極近傍での電界集中を緩和させてＳｉガスの過分解を抑制する事により粉発生量を低減しえるプラズマ処理製膜装置を提供することを目的とする。
【０００８】
第２、第３の発明は、複数のガスパイプからのガスの流れに改良を施した構成とすることにより、ガス淀み部による滞留を無くし、粉が成長する前に製膜ユニット外へ排出し、粉発生量を低減し得るプラズマ処理製膜装置を提供することを目的とする。
【０００９】
第４の発明は、ラダー型のプラズマ電極として周面に複数のガス噴出孔を有した導電製中空体を用いた構成とすることにより、電極にガス供給機能を備えさせ、粉が発生・成長し易い放電電極周囲での粉の滞留時間を短くする事により、粉発生量を低減し得るプラズマ処理製膜装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明は、反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内で前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記基板にガスを供給するガス供給手段とを具備し、前記プラズマ電極の曲率を増加させたことを特徴とするプラズマ処理製膜装置である。
【００１１】
本願第２の発明は、反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内で前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記基板にガスを供給するガス噴出口を有した複数のガスパイプと、これらのガスパイプ間の隙間に埋め込まれたブロックとを具備することを特徴とするプラズマ処理製膜装置である。
【００１２】
本願第３の発明は、反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内で前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記基板にガスを供給するガス噴出口を有した複数のガスパイプと、これらのガスパイプ間に配置されたガスパイプ間を仕切る仕切り板とを具備することを特徴とするプラズマ処理製膜装置である。
【００１３】
本願第４の発明は、反応性ガスをプラズマ雰囲気で分解反応させて基板加熱用ヒータに載置された基板表面に製膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理製膜装置において、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたラダー型のプラズマ電極とを具備し、前記プラズマ電極は周面に複数のガス噴出孔を有した導電製中空体であることを特徴とするプラズマ処理製膜装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理製膜装置について詳述する。第１の発明において、ラダー型のプラズマ電極は、通常、四角形状の枠体と、この枠体に支持された複数な平行な棒状体から構成される。そこで、前記棒状体の断面形状は円形で、かつその直径は１０ｍｍ以上であることが好ましい。これは、図６から明らかのように直径が１０ｍｍ未満ではＳｉ系粉末の量が多いからである。ここで、実験的には、単位放電体積・単位時間当たりの粉発生量が３×１０−６ｋｇ／ｍ３・ｓｅｃ以下の場合、粉の影響がなく高品質膜が製膜できる結果を得ている。従って、同範囲内に粉発生量を抑えるには、直径１０ｍｍ以上であることが望ましい。但し、棒状体は曲率半径を従来と比べて増加させることが目的であるので、断面形状は必ずしも円形に限らず、楕円形等の形状でもよい。
【００１５】
第２の発明において、ガスパイプに形成されるガス噴出口の数や径は、製膜条件等に応じて任意に設定することができる。また、ガスパイプの間の隙間に配置されるブロックはガスパイプからのガスの滞留をなくすために設置するものであるが、これは一体ものでもよいし、あるいは夫々独立していてもよい。前記ブロックの材質としては、例えばＳＵＳ３０４、ニッケル、アルミナが挙げられる。
【００１６】
第３の発明において、ガスパイプ間の仕切り板はプラズマ電極近傍のガス流速を増加させる目的のために設置されるもので、その材質としては、アルミナ、ジルコニア等が挙げられる。また、仕切り板の長さは、製膜の条件に応じて任意に設定することができる。
【００１７】
第４の発明において、ラダー型のプラズマ電極はガス供給機能を備えている。こうした電極を用いることにより、電極近傍のシース滞在時間を短くして粉発生量を低減できる。そして、前記プラズマ電極は、例えば後述するように、中空の導電製枠体と、この枠体に平行に支持された複数の導電製中空体とから構成されている。ここで、前記枠体の断面形状としては例えば円形、四角形等が挙げられ、中空体の断面形状としては例えば円形、楕円形等の形状が挙げられる。そして、中空体の周面には、ガス噴出のためのガス噴出孔が多数設けられている。ここで、ガス噴出孔の数や径や位置は、基板の製膜条件に応じて任意に設定できる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の各実施例を図面参照して説明する。但し、下記実施例に述べられる各構成部材の材料や寸法等は一例を示すもので、本発明の権利範囲を特定するものではない。
（実施例１）
図２（Ａ），（Ｂ）を参照する。ここで、図２（Ａ）は本発明の実施例１に係るプラズマ処理製膜装置の展開図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。
図中の付番２１は、基板２２を載置するための基板加熱用ヒータ（以下、製膜用ヒータという）を示す。この製膜用ヒータ２１の基板側には、製膜ユニット構造体２３が設置されている。この製膜ユニット構造体２３は、基板側が開口した箱状の製膜ユニットカバー２４と、この製膜ユニットカバー２４内に前記基板２２と向き合うように配置された断面形状が例えば円のラダー型のプラズマ電極２５と、このプラズマ電極２５を挟んで前記基板２２と反対側に配置され，前記基２２にガスを送るガス供給器（ガス供給手段）２６と、このガス供給器２６の背後に配置された防着板２７と、排気用メッシュ（図示せず）とから構成されている。前記プラズマ電極２５には、高周波電源２８が接続されている。前記プラズマ電極２５は、断面形状が円の枠体２５ａと、この枠体２５ａに平行に支持された複数の断面形状が例えば直径１０ｍｍの円の丸棒２５ｂとから構成されている。
【００１９】
ここで、前記防着板２７は、ガス供給器２６からのガスの供給がプラズマ電極側へスムーズに行わせるために設けるものである。前記排気用メッシュは、プラズマ電極２５と製膜用ヒータ２１間の製膜ユニットカバー２４の四方方向（左右，上下方向）に複数箇所（図では２個づつ）形成された開口部に夫々設けられている。また、排気用メッシュは、製膜ユニット構造体２３内で発生させるプラズマエネルギーが製膜ユニット構造体２３の外へ漏れないよう、１０〜５０メッシュ程度の網又は同程度の穴が開いたパンチングメタルなどで構成されている。前記ガス供給器２６は、平行に配置された複数のガス配管２９と、これらガス配管群の上部側，下部側に配管２９と夫々連結して配置された上部ヘッダー３０、下部ヘッダー３１と、これらヘッダー３０，３１に接続するガス供給管３２とを有している。
【００２０】
こうした構成のプラズマ処理製膜装置においては、反応ガスをプラズマ電極２５で分解・反応させ、これを箱状の製膜ユニットカバー２４で囲むことで、プラズマの閉じ込め，製膜領域の限定を行っている。また、前記ガスは基板２２に向かい製膜されるが、製膜に寄与するものは例えばプラズマＣＶＤ装置ではせいぜい数％と少量となり、大部分は製膜ユニット構造体２３から排気される。前記製膜ユニット構造体２３からの排気は、製膜ユニットカバー２４に設けられた排気用メッシュから排気される。
【００２１】
上記実施例１によれば、プラズマ電極２５を、断面形状が円の枠体２５ａと、この枠体２５ａに平行に支持された複数の断面形状が例えば直径１０ｍｍの円の丸棒２５ｂとから構成しているため、従来と比べ、放電電極近傍での電界集中を緩和させ、Ｓｉ系粉末等の粉の発生量を低減することができる。このことは、図６のプラズマ電極を構成する丸棒の直径と粉発生量とを比較した特性図より明らかである。即ち、従来のように直径が６ｍｍの場合は粉発生量が多く膜品質を低下させていたが、直径を１０ｍｍとすることにより、粉発生量を著しく低減することが確認できる。なお、丸棒の径は１０ｍｍに限らず、１０ｍｍ以上でもよい。
【００２２】
（実施例２）
図３を参照する。但し、図２と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。なお、図３では便宜上プラズマ電極２５は丸棒２５ｂ部分のみ図示しており、基板はプラズマ電極２５の上方に位置する（後述する図４、図５の場合も同様）。
図３中の付番４１は、前記プラズマ処理ユニットカバー２４内で前記プラズマ電極２５を挟んで前記基板２２と反対側に配置され、前記基板２２にガスを供給する複数のガス噴出口４１ａを有した複数のガスパイプを示す。これらのガスパイプ４１，４１間の隙間には、突起状のブロック４２が埋め込まれている。
【００２３】
こうした構成の実施例２によれば、複数のガス噴出口４１ａを有したガスパイプ４１，４１間のガス淀み部を突起状のブロック４２で埋め、ガスパイプ４１間の隙間を極力なくす構造になっているため、ガスの滞留を無くし、粉成長を抑制して粉発生量を低減できる。
【００２４】
（実施例３）
図４を参照する。但し、図２、図３と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。
図４中の付番４１は、図３の場合と同様、前記基板２２にガスを供給する複数のガス噴出口４１ａを有した複数のガスパイプを示す。これらのガスパイプ４１，４１間の隙間には、仕切り板５１が夫々配置されている。
【００２５】
こうした構成の実施例２によれば、各ガスパイプ４１，４１間の隙間に仕切り板５１を夫々配置した構成となっているため、ガスパイプ４１のガス噴出口４１ａからのガスをプラズマ電極２５側にガイドでき、もってプラズマ電極２５近傍のガス流速を増加させ、粉成長を抑制して粉発生量を低減できる。
（実施例４）
図５（Ａ），（Ｂ）を参照する。ここで、  図５（Ａ）は実施例４に係るプラズマ処理製膜装置の電極周辺の説明図、図５（Ｂ）はプラズマ電極の平面図を示す。但し、図２と同部材は同符番を付して説明を省略し、要部のみ説明する。  図中の付番６１は、ガス供給機能を備えたラダー型のプラズマ電極を示す。このプラズマ電極６１は、断面形状が円の中空の導電製枠体６２と、この枠体６２内に平行に配置された断面形状が円の複数の中空の導電製中空体６３とを備えている。前記導電製中空体６３の周面には、複数のガス噴出孔６３ａが形成されている。
【００２６】
上記実施例４によれば、プラズマ電極としてガス供給機能を備えたラダー型のプラズマ電極６１を設けた構成となっているため、プラズマと電極間に存在する電界強度が高いシース領域での滞在時間を短くして粉発生量を低減できる。
なお、上記実施例４において、導電製枠体や導電製中空体の断面形状は円である場合について述べたが、これに限定されない。また、ガス噴出孔の数や大きさも特に限定されず、用途に応じて任意に設定できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように第１の発明によれば、プラズマ電極の曲率半径を増加させた構成とすることにより、放電電極近傍での電界集中を緩和させて粉発生量を低減しえるプラズマ処理製膜装置できる。
【００２８】
また、第２、第３の発明によれば、複数のガスパイプからのガスの流れに改良を施した構成とすることにより、ガス淀み部による滞留を無くし、粉発生量を低減し得るプラズマ処理製膜装置を提供できる。
【００２９】
更に、第４の発明にょれば、ラダー型のプラズマ電極として周面に複数のガス噴出孔を有した導電製中空体を用いた構成とすることにより、電極にガス供給機能を備えさせ、もって上記と同様、粉発生量を低減し得るプラズマ処理製膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラズマ処理製膜装置の説明図。
【図２】本発明の実施例１に係るプラズマ処理製膜装置の説明図。
【図３】本発明の実施例２に係るプラズマ処理製膜装置の説明図。
【図４】本発明の実施例３に係るプラズマ処理製膜装置の説明図。
【図５】本発明の実施例４に係るプラズマ処理製膜装置の説明図。
【図６】本発明の実施例１におけるプラズマ電極の丸棒の直径と粉発生量殿関係を示す特性図。
【符号の説明】
２１…製膜用ヒータ、
２２…基板、
２３…製膜ユニット構造体、
２４…製膜ユニットカバー、
２５、６１…プラズマ電極、
２５ａ、６２…枠体、
２５ｂ…丸棒、
２７…棒着板、
２８…高周波電源、
２９…上部ヘッダー、
３０…上部ヘッダー、
３１…ガス配管、
４１…ガスパイプ、
４１ａ…ガス噴出口、
５１…仕切り板。
【図１】
0003746639.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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