KR101380546B1 - 표면파 플라즈마 ｃｖｄ 장치 및 성막 방법 - Google Patents

Abstract

표면파 플라즈마 CVD 장치는, 마이크로파원 (2) 에 접속되고, 복수의 슬롯 안테나 (S) 가 형성된 도파관 (3) 과, 복수의 슬롯 안테나 (S) 로부터 방사된 마이크로파를 플라즈마 처리실 (1) 에 도입하여 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 유전체판 (4) 과, 표면파 플라즈마가 생성되는 성막 처리 영역 (R) 을 둘러싸도록 배치된 절연 실드 부재 (1b) 와, 성막 처리 영역 (R) 에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 가스 분출부 (52) 를 구비한다.

Description

표면파 플라즈마 ＣＶＤ 장치 및 성막 방법{SURFACE-WAVE PLASMA CVD DEVICE AND FILM-FORMING METHOD}

본 발명은, 표면파 플라즈마 CVD 장치, 및 그 장치를 사용한 성막 방법에 관한 것이다.

종래, 표면파 플라즈마를 이용한 CVD 장치가 알려져 있다 (특허문헌 1, 2 참조). 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서는, 진공 챔버에 형성된 유전체창을 통과하여 마이크로파가 도입되고, 그 마이크로파는, 플라즈마와 유전체창의 계면을 따른 표면파로서 전파된다. 그 결과, 유전체창의 근방에 고밀도 플라즈마가 생성된다. 성막 대상인 기판은 유전체창과 대향하는 위치에 고정 배치된다.

(특허문헌 1) 일본 공개특허공보 2005-142448호

(특허문헌 2) 일본 공개특허공보 2007-317499호

그러나, 플라즈마의 밀도 분포는 공간적으로 반드시 균일하지는 않고, 예를 들어, 챔버 벽면의 주변 영역에서는 밀도 분포가 저하된다. 그 때문에, 유전체판의 면적은, 성막 대상인 기판보다 크게 설정할 필요가 있고, 액정 유리 기판과 같이 가로세로 2.5 m 이상의 대면적에서 균일한 고밀도 플라즈마를 제어하는 것은 곤란하여, 비용 상승의 요인도 된다. 또한, 유전체판의 주위에 챔버 벽과 같은 도체가 존재하면, 표면파 플라즈마 중의 전자가 이 도체에 흡수되고, 이 결과 도체면의 근방에서는 플라즈마 밀도가 저하된다. 또한, 전자가 도체에 흡수됨으로써 플라즈마 영역 전체에서도 평균 플라즈마 밀도가 저하된다는 문제가 있었다.

(1) 본 발명의 제 1 양태에 의하면, 표면파 플라즈마 CVD 장치는, 마이크로파원에 접속되고, 복수의 슬롯 안테나가 형성된 도파관과, 복수의 슬롯 안테나로부터 방사된 마이크로파를 플라즈마 처리실에 도입하여 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 유전체판과, 표면파 플라즈마가 생성되는 성막 처리 영역을 둘러싸도록 배치된 절연 실드 부재와, 성막 처리 영역에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 가스 분출부를 구비한다.

(2) 본 발명의 제 2 양태에 의하면, 제 1 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 절연 실드 부재가 판상의 절연체로 형성됨과 함께, 성막 처리 영역의 단부(端部)에 배치된 서포트 부재를 구비하고, 절연 실드 부재가, 서포트 부재의 성막 처리 영역 측에 착탈 가능하게 장착되어 있는 것이 바람직하다.

(3) 본 발명의 제 3 양태에 의하면, 제 2 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 절연 실드 부재는 표면을 절연막으로 코팅한 금속 박판에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

(4) 본 발명의 제 4 양태에 의하면, 제 2 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 가스 분출부를 서포트 부재에 구비하는 것이 바람직하다.

(5) 본 발명의 제 5 양태에 의하면, 제 1 양태 또는 제 2 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록 성막 대상 기판을 왕복동시키는 이동 장치와, 성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 플라즈마 처리실에는, 성막 대상 기판의 이동 행로를 따라 성막 처리 영역을 사이에 두도록, 제 1 대기 영역 및 제 2 대기 영역이 형성되고, 이동 장치는 제 1 대기 영역과 제 2 대기 영역 사이에서 성막 대상 기판을 왕복동시키는 것이 바람직하다.

(6) 본 발명의 제 6 양태에 의하면, 제 1 양태 또는 제 2 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 유전체판을 대략 장방형으로 하고, 성막 처리 영역의 적어도 일방의 장변측에 형성되고, 성막 처리 영역에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 복수의 가스 분출부와, 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록, 성막 대상 기판을 성막 처리 영역의 장변과 직교하는 방향으로 왕복동시키는 이동 장치와, 성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

(7) 본 발명의 제 7 양태에 의하면, 제 1 양태 또는 제 2 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서,유전체판을 장변이 서로 이웃하도록 병렬 형성된 대략 장방형의 제 1 및 제 2 직사각형 유전체판으로 구성하고, 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록, 성막 대상 기판을 성막 처리 영역의 장변과 직교하는 방향으로 왕복동시키는 이동 장치와, 병렬 형성된 제 1 및 제 2 직사각형 유전체판 사이에 배치되고, 성막 처리 영역을 왕복동의 방향으로 배열된 제 1 및 제 2 분할 영역으로 분할하는 분할벽과, 성막 처리 영역의 각 장변측에 형성되고, 제 1 및 제 2 분할 영역의 각각에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 복수의 가스 분출부와, 성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비하는 것이 바람직하다.

(8) 본 발명의 제 8 양태에 의하면, 제 5 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 이동 행로에, 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치하는 것이 바람직하다.

(9) 본 발명의 제 9 양태에 의하면, 제 6 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 이동 행로에, 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치하는 것이 바람직하다.

(10) 본 발명의 제 10 양태에 의하면, 제 7 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 이동 장치에 의한 성막 대상 기판의 이동 행로에, 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치하는 것이 바람직하다.

(11) 본 발명의 제 11 양태에 의하면, 제 1 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 성막 대상이 되는 필름상 기판이 성막 처리 영역을 통과하도록 이동시키는 이동 장치와, 성막 대상의 온도를 제어하는 원통상의 백 플레이트를 구비하는 것이 바람직하다.

(12) 본 발명의 제 12 양태에 의하면, 제 11 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 있어서, 원통상의 백 플레이트는 필름상 기판을 유전체판과 대향하는 영역에 지지하고, 이동 장치는 필름상 기판의 소정 구간을 왕복동시켜 다층막의 성막을 실시하는 것이 바람직하다.

(13) 본 발명의 제 13 양태에 의하면, 제 5 양태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 의한 성막 대상에 대한 성막 방법에 있어서, 왕복동의 왕로와 복로에서 성막 조건이 상이한 박막을 각각 성막하여, 성막 조건이 상이한 성막층이 적층된 박막을 형성하는 것이 바람직하다.

삭제

삭제

삭제

삭제

본 발명에 의하면, 성막 처리 영역 전체에 고밀도의 플라즈마를 생성하여 유지할 수 있고, 막질이나 막두께가 균일한 박막을 저비용으로 형성할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 제 1 실시형태를 설명하는 도면이고, 표면파 플라즈마 CVD 장치의 개략 구성을 나타낸다.
도 2 는, 도 1 의 A-A 단면도이다.
도 3 은, 도 1 의 B-B 단면도이다.
도 4 는, 성막 처리 영역의 서포트 부재의 절연 실드의 장착 상태 (a) 와 이 절연 실드의 효과 (b), (c) 를 나타낸다.
도 5 는, 제 2 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 6 은, 기판 왕복동을 실시하지 않는 종래의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 본 발명을 적용한 실시형태의 일례를 나타낸 것으로, (a) 는 평면도, (b) 는 정면도이다.
도 7 은, 프로세스 가스 중의 질소 유량비와 실리콘 질화막의 내부 응력의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8 은, 압축 응력의 실리콘 질화막층과 인장 응력의 실리콘 질화막층을 교대로 적층한 적층 박막 (100) 의 단면을 나타내는 도면이다.
도 9 는, 플라스틱 필름 기판 상에 형성된 유기 EL 소자를 나타내는 단면도이다.
도 10 은, 변형예를 나타내는 도면이다.
도 11 은, B2-B2 단면도이다.
도 12 는, 제 3 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 13 은, 제 4 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 14 는, B3-B3 단면도이다.
도 15 는, 제 1 실시형태의 변형예를 나타내는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 설명한다.

-제 1 실시형태-

도 1 ∼ 4 는 본 발명의 제 1 실시형태를 설명하는 도면으로, 표면파 플라즈마 CVD 장치의 개략 구성을 나타낸다. 도 1 은 장치를 정면에서 본 단면도이고, 도 2 는 도 1 의 A-A 단면도이며, 도 3 은 B-B 단면도이다. 표면파 플라즈마 CVD 장치는, 성막 프로세스가 이루어지는 진공 챔버 (1), 표면파 플라즈마를 생성할 때의 마이크로파를 공급하는 마이크로파 출력부 (2), 도파관 (3), 유전체판 (4), 가스 공급 장치 (5), 기판 이동 장치 (6) 및 제어 장치 (20) 를 구비하고 있다.

진공 챔버 (1) 의 상부에는, 석영 등으로 제작된 평판상의 유전체판 (4) 이 형성되어 있다. 유전체판 (4) 에 대향하는 부호 R 로 나타내는 영역은, 기판 (11) 상에 성막이 이루어지는 성막 처리 영역이다. 성막 처리 영역은, 유전체판 (4) 을 둘러싸도록 형성된 절연 실드 부재 (1b) 로 둘러싸인 공간이다. 절연 실드 부재로는, 예를 들어, 판상의 절연물이 클로상의 금구로 착탈 가능하게 장착되어 있다. 유전체판 (4) 의 상부에는 도파관 (3) 이 재치되어 있고, 마이크로파 출력부 (2) 로부터의 마이크로파 (예를 들어, 주파수 2.45 ㎓ 의 마이크로파) 가 도파관 (3) 에 입력된다. 마이크로파 출력부 (2) 는 마이크로파 전원, 마이크로파 발진기, 아이솔레이터, 방향성 결합기 및 정합기로 구성되어 있다.

도 2 의 파선으로 나타내는 바와 같이, 유전체판 (4) 의 형상은 y 방향으로 긴 장방형을 이루고 있다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 유전체판 (4) 의 상면은 도파관 (3) 의 바닥판 (3a) 과 접하고 있다. 바닥판 (3a) 의 유전체판 (4) 에 접하고 있는 부분에는, 도파관 (3) 으로부터 마이크로파를 방사하기 위한 개구인 슬롯 안테나 (S) 가 복수 형성되어 있다. 마이크로파 출력부 (2) 로부터 도입된 마이크로파는, 도파관 (3) 내에서 정재파를 형성한다. 또한, 특허문헌 2 에 기재되어 있는 바와 같이, 이 복수의 슬롯 안테나는 도파관 (3) 내의 마이크로파의 정재파의 전계면에 형성되어 있다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 가스 공급 장치 (5) 로부터 공급되는 플라즈마 생성용의 가스나 성막을 위한 재료성 프로세스 가스는, 가스 공급관 (51a, 51b) 에 의해 진공 챔버 (1) 내에 도입된다. 진공 챔버 (1) 내에는 유전체판 (4) 의 주위에 서포트 부재 (1a) 가 형성되어 있고, 가스 공급관 (51a, 51b) 은 이 서포트 부재 (1a) 에 고정되어 있다. 플라즈마는, 유전체판 (4) 의 바로 아래에 형성된다. 가스 공급 장치 (5) 로부터의 가스는, 가스 분출부 (52) 로부터 플라즈마 영역으로 분출된다. 가스 공급 장치 (5) 에는, 가스종마다 매스 플로우 컨트롤러가 형성되어 있고, 제어 장치 (20) 에 의해 매스 플로우 컨트롤러를 제어함으로써, 각 가스의 온 오프 및 유량 제어를 실시할 수 있다.

유전체판 (4) 에 가까운 위치에 형성된 가스 공급관 (51a) 으로로부터는, N₂, N₂O, NH₃, H₂ 등의 반응성 활성종의 원료가 되는 가스, 및 Ar 등의 희가스가 공급된다. 또한, 유전체판 (4) 과의 거리가 가스 공급관 (51a) 보다 먼 위치에 배치되는 가스 공급관 (51b) 으로부터는, 재료성 프로세스 가스로서 TEOS, Si₂H₆, SiH₄ 가스 등이 공급된다. 가스 공급관 (51a, 51b) 과 유전체판 (4) 의 거리는 상이하고, 가스 공급관 (51a) 쪽이 유전체판 (4) 과의 거리가 작다. 본 실시형태에서는, 가스 공급관 (51a, 51b) 은 서포트 부재 (1a) 의 외측에 배치되어 있다. 플라즈마는 절연 실드 부재 (1b) 로 둘러싸인 영역에 생성되기 때문에, 가스 공급관 (51a, 51b) 은 플라즈마에 노출되는 경우가 없어, 종래와 같은 가스 공급관을 플라즈마 영역에 배치한 것에 의한 가스 공급관에 대한 착막이나, 그 막 박리에 의한 파티클의 발생이라는 문제가 발생하지 않는다.

도 1 에 나타내는 바와 같이, 진공 챔버 (1) 내는, 컨덕턴스 밸브 (8) 를 통해 접속된 진공 배기 장치 (9) 에 의해 진공 배기된다. 진공 배기 장치 (9) 에는, 터보 분자 펌프가 사용된다. 성막 대상인 기판 (11) 은 트레이 (12) 상에 재치되고, 그 트레이 (12) 는 게이트 밸브 (10) 를 통해 진공 챔버 (1) 내에 형성된 기판 이동 장치 (6) 의 컨베이어 벨트 (6a) 상에 반송된다. 또한, 성막을 종료한 기판 (11) 은, 트레이 (12) 에 재치된 상태에서 게이트 밸브 (10) 를 통해 진공 챔버 (1) 로부터 반출된다. 또한, 트레이 (12) 를 사용하지 않고, 기판 (11) 을 컨베이어 벨트 (6a) 상에 직접 재치해도 상관없다.

기판 이동 장치 (6) 는, 성막 중에 컨베이어 벨트 (6a) 상의 트레이 (12) 를 도 1 의 좌우 방향 (x 방향 혹은 폭 방향으로 한다) 으로 왕복 이동한다. 도 3 에 나타내는 바와 같이 유전체판 (4) 은 직사각형상을 하고 있고, 그 단변의 연장 방향은 기판 (11) 의 이동 방향 (x 방향 혹은 길이 방향으로 한다) 과 평행하게 되어 있다. 유전체판 (4) 의 길이 치수 (y 방향 치수) (h1) 는, 기판 (11) 의 y 방향 치수 (h2) 보다 크게 설정된다. 즉, h1 ＞ h2 와 같이 설정되어 있다. 한편, 기판 (11) 의 가로 치수 (w2) 는 유전체판 (4) 의 폭 치수 (w1) 와 무관계하고, w2 는 이동 거리와 정비례한다.

백 플레이트 (7) 는 기판 (11) 의 온도를 조정하기 위하여 형성된 것으로, 도시되어 있지 않지만, 히터나 냉각관이 형성되어 있어 온조(溫調) 가능하다. 예를 들어, 트레이 (12) 및 기판 (11) 을 가열 온도 제어하여, 원하는 CVD 프로세스 조건을 얻는다. 또한, 냉각관에 냉매를 순환시킴으로써, 플라즈마에 의한 기판 (11), 트레이 (12) 의 온도 상승을 제어한다. 백 플레이트 (7) 에는, 백 플레이트 (7) 의 위치를 상하 방향 (z 방향) 으로 구동시키는 구동 장치 (7a) 가 형성되어 있고, 구동 장치 (7a) 를 구동시켜 백 플레이트 (7) 와 트레이 (12) 의 갭 조정을 실시할 수 있다. 제어 장치 (20) 는, 마이크로파 출력부 (2), 가스 공급 장치 (5), 기판 이동 장치 (6), 구동 장치 (7a), 컨덕턴스 밸브 (8), 진공 배기 장치 (9) 및 게이트 밸브 (10) 의 동작을 제어한다.

〈동작 설명〉

다음으로, 실리콘 질화막을 성막하는 경우를 예로, 성막 동작을 설명한다. 이 경우, 가스 공급관 (51a) 으로부터 Ar 과 NH₃ 또는 N₂ 가스가 공급되고, 가스 공급관 (51b) 으로부터 SiH₄ 가스가 공급된다. 도파관 (3) 의 슬롯 안테나 (S) 로부터 방사된 마이크로파가 유전체판 (4) 을 통과하여 진공 챔버 (1) 내에 도입되면, 마이크로파에 의해 기체 분자가 전리·해리되어 플라즈마가 발생한다. 그리고, 마이크로파 입사면 부근의 플라즈마 중의 전자 밀도가 마이크로파의 컷오프 밀도보다 커지면, 마이크로파는 플라즈마 중에 비집고 들어갈 수 없게 되어, 플라즈마와 유전체판 (4) 의 계면을 따라 표면파로서 전파된다. 그 결과, 표면파를 통해 에너지가 공급되는 표면파 플라즈마가, 유전체판 (4) 의 근처에 형성되게 된다.

표면파 플라즈마에서는, 유전체판 (4) 의 근방에서 전자 온도가 높고, 유전체판 (4) 으로부터 멀어짐에 따라 전자 온도가 낮아진다. 이와 같이, 유전체판 (4) 으로부터의 거리에 따라 고에너지 영역과 저에너지 영역이 발생하기 때문에, 고에너지 영역에서 라디칼 생성을 실시하고, 저에너지 영역에 재료 가스인 SiH₄를 도입함으로써, 고효율 라디칼 생성과, 저온, 저데미지 고속 성막이 가능해진다.

도 4 는 본 발명에 있어서의, 서포트 부재 (1a) 의 성막 처리 영역측에 장착한 절연 실드 부재 (1b) 의 효과를 나타낸다. 도 4(a) 는 서포트 부재 (1a) 의 성막 처리 영역측 (유전체판 (4) 측) 의 표면에 절연 실드 부재 (1b) 를 장착한 상태를 나타내고 있다. 통상적으로, 서포트 부재 (1a) 는 도전성의 금속으로 되어 있다. 절연 실드 부재는 절연물로 이루어지는 것이면 재질은 특별히 한정하지 않지만, 유리 박판이나 절연성 플라스틱의 박판 등, 진공 상태에서 불필요한 방출물이 없는 것이 바람직하다. 도 4(a) 에 나타내는 바와 같이, 서포트 부재 (1a) 를 유전체판 (4) 의 가장자리부로부터 떨어뜨려 형성하는 경우에는, 서포트 부재 (1a) 와 유전체판 (4) 사이의 진공 챔버 (1) 의 챔버측 표면에도 절연 실드 부재 (1c) 를 장착하는 것이 바람직하다. 또한 도 4(a) 에서는 보기 쉽게 하기 위하여, 가스 공급관 (51a, 51b), 가스 분출부 (52) 는 생략하였다.

도 4(b) 는 가스 분출부로부터의 가스의 분출을 모식적으로 나타낸 것이다.

예를 들어, 절연 실드 부재 (1b) 를 사용하지 않고, 성막 처리 영역이 도전체 재료의 서포트 부재 (1a) 로 둘러싸여 있었던 경우, 플라즈마 중의 전자는 서포트 부재 (1a) 의 근처에서는 신속하게 흡수되어, 전자 밀도가 감소하고, 이에 따라 플라즈마 밀도도 감소한다. 플라즈마 밀도의 감소는 플라즈마 전체에 영향을 미쳐, 전체의 플라즈마 밀도도 감소한다 (도 4(d)). 이에 반해, 서포트 부재 (1a) 에 절연 실드 (1b) 를 장착한 경우, 플라즈마 중의 전자는 절연 실드 부재 (1b) 의 근처라도 흡수되는 경우가 없고, 결과적으로 플라즈마 밀도의 감소가 억제되어, 플라즈마 전체의 밀도의 감소도 억제된다.

절연 실드 부재 (1b) 는 상기와 같이 플라즈마 밀도의 감소를 억제할 뿐만 아니라, 분리 가능한 절연체를 사용함으로써, 장치의 메인터넌스를 편하게 한다는 효과도 갖는다.

또한, 도 15 에 나타내는 바와 같이, 제 2 절연 실드 (1e) 를 추가로 형성해도 된다. 본 실시형태에 있어서의 표면파 플라즈마 CVD 장치에서는, 유전체판 (4) 과 기판 (11) 의 거리를 L, 절연 실드 (1e) 와 기판 (11) 의 간극을 S 로 하였을 때, S 는 L 의 10 ％ 이하가 바람직하다.

도 15 에 나타낸 간극 (S) 이 크면, 누출된 플라즈마나 라디칼의 영향으로 성막 범위가 확대된다. 그 경우, 플라즈마 밀도가 낮은 범위에서 형성되는 박막의 막질이, 도 15 의 부호 R 을 붙인 성막 처리 영역의 범위에서 형성된 경우와 상이한 경우가 있다. 그 때문에, 절연 실드 (1e) 를 형성하여 간극 (S) 을 가능한 한 작게 함으로써, 막질이 균일하게 되도록 한다.

또한, 절연 실드 (1e) 에 의해 간극 (S) 을 작게 하여 플라즈마나 라디칼의 누출을 억제함으로써, 기판 대기 위치와 성막 위치를 근접할 수 있게 되어, 장치의 소형화가 가능해진다. 실시예에서는 L ＝ 200 ㎜ 일 때, 간극 (S) 은 10 ㎜ 내지 15 ㎜ 로 하였다.

또한, 기판 (11) 의 z 방향 위치를 구동 장치 (7a) 를 구동시켜 조정하는 경우에는, 절연 실드 (1e) 는 조정하고자 하는 치수 L, S 에 맞추어 부품 교환한다. 또는, 절연 실드 (1e) 를 z 방향으로 이동 가능하게 하고, 구동 장치 (7a) 의 구동과 연동하여, 절연 실드 (1e) 의 z 방향 위치가 조정되는 것과 같은 구성으로 해도 된다.

기판 (11) 은 전공정에 있어서 미리 소정의 온도까지 가열되고, 트레이 (12) 에 재치된 상태에서 컨베이어 벨트 (6a) 상에 반송된다. 그 후, 기판 이동 장치 (6) 는 트레이 (12) 의 왕복 구동을 개시한다. 이 왕복 이동 동작에 의해, 기판 (11) 은, 진공 챔버 (1) 내에서 플라즈마 영역의 좌측 위치 (도 1 의 실선으로 나타내는 제 1 대기 위치) 와 플라즈마 영역의 우측 위치 (도 1 의 파선으로 나타내는 제 2 대기 위치) 사이를 왕복 이동한다. 이들 좌우 어느 위치에 있어서도, 기판 (11) 은 절연 실드 부재 (1b) 로 둘러싸인 플라즈마 영역의 대향 위치를 완전하게 통과한 상태로 되어 있다.

표면파 플라즈마가 생성되어 있는 절연 실드 부재 (1b) 로 둘러싸인 영역의 바로 아래를 기판 (11) 이 통과하는 동안에, 기판 (11) 상에 실리콘 질화막층이 형성된다. 이 때에 형성되는 실리콘 질화막층의 두께는, 기판 (11) 의 이동 속도에 의존하게 된다. 이동 속도는, 예를 들어 10 ㎜/sec ∼ 300 ㎜/sec 정도로 설정된다. 기판 이동 장치 (6) 는, 기판 (11) 의 진행 방향 후단의 가장자리부가 서포트 부재 (1a) 의 하방 영역을 통과한 후에 감속 동작을 실시하여 기판을 정지시킨다. 이동 방향을 반전하여 기판 (11) 의 진행 방향 전단의 가장자리부가 서포트 부재 (1a) 의 하방 영역에 들어가기 전에까지 상기 이동 속도까지 가속을 완료시킨다. 즉, 기판 (11) 은 서포트 부재 (1a) 의 하방 영역을 일정한 이동 속도로 통과하게 된다. 그 때문에, 기판 (11) 이 서포트 부재 (1a) 의 바로 아래를 1 회 통과할 때마다, 이동 속도에 따른 균일한 두께를 갖는 실리콘 질화막층이 형성된다. 최종적으로는, 왕복동에 있어서의 토탈 통과 횟수와 동일한 층 수의 실리콘 질화막이, 기판 (11) 에 형성되게 된다.

수증기 배리어나 가스 배리어와 같은 용도에서는, 동일한 막두께라도 모폴러지가 상이한 극박막을 복층으로 형성한 박막이 요구되는 경우가 있어, 이동 왕복 성막에 의한 합성 박막이 필요해진다. 스퍼터링이나 CVD 와 같은 진공 성막 프로세스의 경우, 하지의 상태가 박막 형성에 유전적으로 계승되는 경우가 있지만, 이동 왕복 성막에서는 고정 정지 성막에 비해, 하지의 상태가 박막 형성에 유전적으로 계승되는 것이 완화된다. 또한, 더욱 적극적으로 왕로와 복로에서 예를 들어 실란 가스와 암모니아 가스 도입 비율을 변경함으로써, 상이한 막질의 극박막을 적층하는 것과 같은 제어가 용이해진다.

또한, 용량 결합 플라즈마 CVD 장치나 유도 결합 플라즈마 CVD 장치에서는, 안정적인 방전을 얻기 위하여 캐소드와 애노드의 안정적인 전기적 결합이 필수이다. 그 때문에, 방전 중에 애노드측에 있는 기판을 이동시키면, 전극간의 전위 밸런스가 변화되어 안정적인 방전이 얻어지지 않아, 막질, 막두께, 성막 속도의 균일성이 얻어지지 않는다는 문제가 발생한다. 또한, 기판을 이동시키면 아킹 등의 이상 방전을 유인하는 것이 알려져 있고, 막질의 열화나 파티클의 발생에 의해 수율이 극단적으로 저하된다는 문제도 발생한다. 한편, 본 실시형태에 있어서 사용되고 있는 표면파 플라즈마 CVD 법은 무전극 방전이기 때문에, 기판 이동 등을 실시해도 상기 서술한 바와 같은 문제가 발생할 우려가 없다.

또한, 표면파 플라즈마는 고밀도, 저전자 온도의 플라즈마로, 디바이스에 대한 플라즈마 데미지가 매우 적다. 그 때문에, 유기 박막 디바이스와 같이 온도나 플라즈마에 대한 내성이 낮은 디바이스라도, 데미지를 주지 않고 무기 절연 박막의 보호막을 형성할 수 있다.

또한, 도 1, 3 에 나타내는 장치에서는, 가스 분출부 (52) 는 유전체판 (4) 을 사이에 두고 대향하도록 배치되어 있지만, 직사각형의 서포트 부재 (1a) 의 1 변에 모아서 설치해도 된다. 도 10, 11 에 나타내는 장치는 그 일례를 나타낸 것으로, 장방형을 이루는 유전체판 (4) 의 일방의 장변측에, 복수의 가스 분출부 (52) 를 배치한 경우를 나타냈다. 도 10 은 도 1 의 경우와 동일한 정면도이다. 도 11 은 도 3 과 동일한 단면도로서, 도 10 의 B2-B2 단면을 나타낸 것이다. 또한, 도 1, 3 에 나타내는 장치의 구성 요소와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 도 1, 3 의 장치와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

도 10, 11 에 나타내는 장치의 경우, 서포트 부재 (1a) 의 1 개의 장변 (도 11 의 도시 좌측의 장변) 에, 가스 공급관 (51a, 51b) 의 가스 분출부 (52) 를 모아서 배치하였다. 각 가스 공급관 (51a, 51b) 에 형성된 복수의 가스 분출부 (52) 는, 장변을 따르도록 배치되어 있다. 도 10, 11 에 나타내는 예에서는, 트레이 (12) 는 이동 방향과 직교하는 방향으로 긴 장방형으로 되어 있고, 장방형의 기판 (11) 인 경우에는, 그 길이 방향이 기판 이동 방향과 직교하도록 트레이 (12) 상에 재치된다.

그 때문에, 도 1, 3 에 나타내는 장치와 비교하여 보다 폭이 넓은 기판을 처리하는 경우, 유전체판 (4) 의 y 방향 치수가 길어진다. 이와 같은 구성의 경우, 도 3 에 나타내는 장치와 같이 가스 공급관 (51a) 을 서포트 부재 (1a) 의 단변 부분 (도 11 의 상하의 변의 부분) 에 형성한 경우, 가스 공급관 (51a) 의 가스 분출부 (52) 로부터 기판 중앙까지의 거리가 길어져, 가스의 효과가 기판 중앙까지 미치기 어려워진다. 그 결과, y 방향에 관한 막의 균일성이 저해되게 된다.

한편, 도 10, 11 에 나타내는 장치에서는, 모든 가스 분출부 (52) 를 서포트 부재 (1a) 의 장변 부분에만 형성한다. 복수의 가스 분출부 (52) 는 장변을 따라 배치되어 있기 때문에, x 방향 및 y 방향의 양 방향에 관하여, 가스를 보다 균일하게 공급할 수 있다. 이 경우에도, 막이 균일하게 형성되도록, 가스의 분출 위치, 가스 분출부 (52) 의 수를 최적화한다. 또한, 가스 분출부 (52) 는 1 쌍의 장변의 일방에밖에 형성되어 있지 않지만, x 방향의 성막 처리 영역 (R) 의 폭이 좁기 때문에, 기판 (11) 을 x 방향으로 이동시키면서 성막을 실시함으로써, 막 상태 (막두께나 조성) 가 균일한 막이 얻어진다.

또한, 도 1 에 나타내는 장치와 비교한 경우, 기판 (11) 을 폭이 좁은 방향으로 이동시키고 있기 때문에, 기판 (11) 을 왕복동시킬 때의 이동 거리를 보다 짧게 할 수 있다. 그 때문에, 기판 이동 속도가 동일하더라도, 왕복에 필요로 하는 시간, 즉 성막 시간의 단축을 도모할 수 있다. 또한, 절연 실드 부재 (1b, 1c) 에 관해서는, 도 1, 3 에 나타내는 장치의 경우와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.

-제 2 실시형태-

상기 서술한 제 1 실시형태에서는, 피성막 대상이 유리 기판과 같은 평면 기판이었지만, 제 2 실시형태에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같은 필름상의 기판 (이하에서는 필름 기판이라고 한다) 에 박막을 성막한다. 진공 챔버 (1) 의 상부 위치에는 유전체판 (4) 및 도파관 (3) 이 형성되어 있다. 진공 챔버 (1) 내에는, 유전체판 (4) 을 둘러싸도록 직사각형상의 절연 실드 부재 (1b) 가 형성되어 있다. 서포트 부재 (1a) 에는 가스 공급관 (51a, 51b) 이 접속되어 있다.

필름 기판 (100) 은 도시 좌측의 릴 (101) 에 감겨 있고, 성막된 필름 기판 (100) 은 도시 우측의 릴 (102) 에 권취된다. 릴 (101, 102) 은 필름 기판 (100) 을 왕복동시키는 이동 장치로서 기능한다. 유전체판 (4) 과 대향하는 위치에는 원통상의 백 플레이트 (103) 가 형성되어 있고, 릴 (101, 102) 사이의 필름 기판 (100) 이 백 플레이트 (103) 의 상면에 걸려 있다. 백 플레이트 (103) 는, 필름 기판 (100) 의 이동과 연동하여 회전한다. 104 는 필름 기판 (100) 의 텐션을 조정하는 아이들러이다.

릴 (101, 102) 및 아이들러 (104) 는 케이싱 (105) 내에 수납되어 있다. 케이싱 (105) 은, 필름 기판 (100) 의 출입구가 슬릿으로 되어 있는 것 이외에는, 진공 챔버 (1) 에 대하여 격리되어 있다. 케이싱 (105) 의 내부 공간은 진공 챔버 (1) 와는 별도로 진공 배기되어 있고, 케이싱 (105) 내의 압력은 진공 챔버 (1) 내의 압력보다 약간 낮게 설정되어 있다. 즉, 진공 챔버 (1) 에 대하여 케이싱 (105) 을 부압으로 함으로써, 케이싱 (105) 내부의 파티클이 필름 기판에 부착되는 것을 방지하고 있다.

도 5 에 나타내는 장치의 경우에는, 필름 기판 (100) 을 일방향으로 주행시키면서 기판 표면에 박막을 형성해도 되고, 인덱스 처리를 하고, 필름 기판의 소정 구간을 왕복동시키면서 성막을 실시하여 다층막을 형성하도록 해도 된다. 왕복동시킴으로써, 제 1 실시형태의 경우와 동일한 효과를 발휘할 수 있다.

상기 서술한 제 1 실시형태와 같이 기판 (11) 을 왕복동시켜 성막을 실시하는 표면파 플라즈마 CVD 장치는, 이하와 같은 작용 효과를 발휘한다. 또한, 제 2 실시형태에 있어서는, 성막 대상과 이 이동 장치의 형태가 제 1 실시형태와 상이할 뿐으로, 따라서 제 2 실시형태의 표면파 플라즈마 CVD 장치도 제 1 실시형태와 동등한 작용 효과를 발휘하지만, 이하에서는 제 1 실시형태의 기재를 사용하여 설명한다.

(1) 플라즈마 영역의 하측, 즉 유전체판 (4) 과 대향하는 성막 처리 영역을 통과하도록, 기판 (11) 을 왕복 이동시키면서 성막을 실시하기 때문에, 도 3 에 나타내는 바와 같이 기판 이동 방향 (x 방향) 에 관한 유전체판 (4) 의 치수 (W2) 를, 기판 (11) 의 이동 방향 치수 (W1) 보다 작게 할 수 있고, 플라즈마 생성부를 소형화하는 것이 가능해져, 비용 저감을 도모할 수 있다. 특히, 기판 (11) 의 길이 방향을 이동 방향과 일치시킴으로써, 보다 큰 기판 (11) 의 성막을 실시할 수 있다.

(2) 또한, x 방향 위치에 의해 성막 속도에 차이가 생긴 경우라도, 유전체판 (4) 에 대하여 기판 (11) 을 이동시키면서 성막을 실시하고 있기 때문에, 성막 처리 영역에 있어서의 불균일성은 기판 (11) 상에 있어서는 평균화되어, 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다.

(3) 또한, 본 발명에서는 특히, 서포트 부재 (1a) 에 형성한 절연 실드 부재 (1b) 의 효과에 의해, 성막 처리 영역에서의 플라즈마 밀도의 증가 및 플라즈마 밀도의 균일성 향상이 실현되어 있고, 이로써 성막의 균일성과 성막 속도를 더욱 향상시키고 있다.

도 6 은, 기판 왕복동을 실시하지 않는 종래의 표면파 플라즈마 CVD 장치에 본 발명의 절연 실드 부재 (1b, 1c) 를 장착한 예를 나타낸 것이다. 기판 (11) 은 백 플레이트 (7) 상에 재치되어 있고, 그 상태에서 성막이 이루어진다. 절연 실드 부재가 형성되어 있지 않으면 플라즈마 밀도는 챔버 벽의 주변 부근에서 급격하게 저하된다. 종래에는 주변에서의 플라즈마 밀도의 저하를 감안하여 플라즈마 생성부인 유전체판 (4) 은 기판의 크기보다 충분히 큰 면적으로 설정된다. 도 6 에 나타내는 기판은 절연 실드 부재를 사용하지 않는 경우의 크기의 기판이다. 본 발명의 절연 실드 부재를 사용한 경우에는 도 6 에 나타내는 기판보다 더 큰 기판을 처리할 수 있게 되어, 고가의 유전체판 (4) 을 유효하게 이용할 수 있다.

또한, 종래에는, 큰 기판에 성막을 실시하는 경우에는 이것에 대응하여 큰 유전체판 (4) 을 형성할 필요가 있고, 유전체판 (4) 의 면적이 큰 경우에는, 설치되는 도파관의 수를 늘릴 필요가 있다. 도 6 에서는 도파관은 도시되어 있지 않고, 마이크로파의 도입 방향만이 화살표로 나타내어져 있다. 이와 같이, 기판을 고정시키고 성막을 실시하는 종래의 장치에서는, 기판 면적이 커지면 그에 따라 플라즈마 생성부의 유전체판 (4) 도 커져, 도파관의 수, 마이크로파 전원 시스템의 수도 증가하기 때문에, 비용 상승을 피할 수 없다.

또한, 기판 전체에 균일하게 성막하기 위해서는, 플라즈마 영역 내 전체에 균일하게 재료 가스를 공급할 필요가 있는데, 유전체판 (4) 이 커지면 가스 도입의 곤란성이 증대한다. 가스를 도입하기 위한 가스 공급관은, 오염 문제로부터, 플라즈마가 생성되어 있는 공간 중에 배치하는 것은 바람직하지 않다. 그러나, 도 6 에 나타내는 바와 같이 성막 범위가 x 방향으로 큰 경우에는, 무리하게 가스 공급관을 플라즈마 중에 배치하여, 공급되는 가스의 분포를 균일하게 할 수밖에 없었다.

(4) 한편, 제 1 실시형태의 장치에서는, 기판 이동 방향의 유전체판 (4) 의 치수를 종래보다 작게 할 수 있기 때문에, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 절연 실드 부재 (1b) 의 외측에 가스 공급관을 배치하여 주위로부터 가스를 공급함으로써, 플라즈마 중에 가스 공급관을 배치하지 않아도 균일한 가스를 공급할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 중에 대한 가스 공급관 배치에 의한 오염이라는 문제를 회피할 수 있다는 작용 효과를 발휘한다.

(5) 또한, 상기 서술한 작용 효과에 더하여, 유전체판 (4) 과 대향하는 성막 처리 영역에 대하여 기판 (11) 을 왕복동시키면서 성막을 실시하는 구성으로 하고 있기 때문에, 기판 (11) 을 도 1 의 우측 방향으로 이동시키는 왕로시의 프로세스 조건 (가스 유량비나 압력 등) 과 기판 (11) 을 좌측 방향으로 이동시키는 복로시의 프로세스 조건을 바꿈으로써, 굴절률이나 내부 응력 등이 상이한 막질의 박막 형성이 용이해진다.

도 7 은, 프로세스 가스 중의 질소 유량비와 실리콘 질화막의 내부 응력의 관계를 나타내는 도면으로, SiH₄의 유량을 일정하게 유지한 상태에서 질소 가스의 유량을 변화시킨 경우의 내부 응력의 변화를 나타낸다. 질소 유량이 150 sccm 이하인 경우에는 내부 응력은 플러스가 되어, 인장 응력을 나타낸다. 반대로, 질소 유량이 160 sccm 이상이 되면 내부 응력은 마이너스가 되어, 압축 응력을 나타내게 된다.

이와 같은 성질을 이용하여, 왕로의 성막 공정에서는 질소 유량을 160 sccm 이상으로 설정하여 압축 방향의 내부 응력을 갖는 실리콘 질화막층 (막두께는 수 ㎚ 정도) 을 형성하고, 복로의 성막 공정에서는 질소 유량을 150 sccm 이하로 설정하여 인장 방향의 내부 응력을 갖는 실리콘 질화막층 (막두께는 수 ㎚ 정도) 을 형성하면, 도 8 에 나타내는 바와 같이, 압축 응력의 실리콘 질화막층과 인장 응력의 실리콘 질화막층을 교대로 적층한 적층 박막 (100) 이 형성된다. 그 결과, 내부 응력이 작은 박막을 형성할 수 있게 된다.

물론, 종래의 표면파 플라즈마 CVD 장치라도, 인장 응력의 층과 압축 응력의 층을 독립된 프로세스에서 형성함으로써 다층막을 형성할 수는 있다. 그러나, 본 실시형태의 표면파 플라즈마 CVD 장치에서는, 유전체판 (4) 에 대향하는 성막 처리 영역에 대하여 기판 (11) 을 이동시키도록 하여 성막을 실시하고 있기 때문에, 이동 속도를 빠르게 함으로써 매우 얇은 층을 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 1 층마다의 막두께를 매우 얇게 하며, 또한 연속적으로 복층으로 형성함으로써 각 층의 계면에서의 반전하는 응력도 낮게 유지되어, 안정적인 박막을 얻을 수 있게 된다.

예를 들어, 유기 EL 소자나 자기 헤드용 소자 등의 기능성 소자의 보호막으로서 이와 같은 적층막을 사용할 수 있다. 유기 EL 소자의 경우, 유기 EL 층을 수분이나 산소로부터 방호하기 위한 보호막으로서 실리콘 질화막을 형성하는 경우가 있는데, 유기 EL 층은 기계적으로 강고한 막은 아니기 때문에, 실리콘 질화막의 내부 응력이 높으면 실리콘 질화막이 박리되어 버린다는 문제가 있다. 이와 같은 보호막으로서 도 8 에 나타내는 바와 같은 내부 응력이 매우 작은 적층 박막 (100) 을 사용함으로써, 실리콘 질화막의 박리를 방지할 수 있다.

도 9 는, 플라스틱 필름 기판 (110) 상에 유기 EL 소자 (111) 를 형성한 경우의 일례를 나타낸 것이다. 플라스틱 필름 기판 (110) 에 무기 보호막 (112) 을 형성하고, 그 위에 유기 EL 소자 (111) 를 형성한다. 또한, 그 유기 EL 소자 (111) 를 덮도록 무기 보호막 (113) 이 형성된다. 무기 보호막 (112, 113) 에는, 상기 서술한 바와 같은 실리콘 질화막의 적층 박막이 사용된다.

상기 서술한 적층 박막 (100) 에서는, 성막 조건 (질소 유량) 이 상이한 성막층을 적층함으로써 내부 응력이 작은 보호막을 형성하였다. 마찬가지로, 성막 조건이 미묘하게 상이한 층을 교대로 겹쳐 쌓은 다층 구조로 함으로써, 동일 막두께를 갖는 단층의 보호막인 경우와 비교하여, 수분이나 산소의 투과에 대한 방호 기능이 높은 보호막을 형성할 수 있다.

상기 서술한 예에서는, 구조가 상이한 실리콘 질화막층을 교대로 적층하는 다층막을 예로 설명하였지만, 실리콘산 질화막과 실리콘 질화막의 다층막과 같이 성분이 상이한 박막을 교대로 적층한 다층막에도 적용할 수 있다. 실리콘 질화막을 형성하는 타이밍에서는, 상기 서술한 경우와 마찬가지로 가스 공급관 (51a) 으로부터 NH₃, N₂ 가스가 공급되고, 가스 공급관 (51b) 으로부터 SiH₄ 가스가 공급된다. 한편, 실리콘산 질화막을 형성하는 타이밍에서는, SiH₄ 가스와 N₂O 가스 또는 TEOS 가스와 산소 가스가 공급된다. 그리고, 기판 (11) 이 유전체판 (4) 의 하방 영역을 통과할 때마다, 공급하는 가스의 전환을 실시한다.

-제 3 실시형태-

도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태를 설명하는 도면으로, 도 10, 11 에 나타내는 표면파 플라즈마 CVD 장치를 더욱 개량한 것이다. 도 12 는 표면파 플라즈마 CVD 장치를 정면에서 본 단면도이다. 또한, 도 12 에 대응하는 단면도는 생략하였지만, 도 12 의 y 방향에 관한 유전체판 (4), 절연 실드 부재 (1b), 가스 공급관 (51a, 51b) 및 가스 분출부 (52) 의 형상은 도 11 에 나타내는 것과 동일하다. 또한, 도 10, 11 에 나타내는 장치의 구성 요소와 동일 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 도 10, 11 의 장치와 상이한 부분을 중심으로 설명한다.

도 12 에 나타내는 장치에서는, 진공 챔버 (1) 는, 기판 이동 장치 (6) 가 배치된 제 1 챔버 (1000) 와, 유전체판 (4), 가스 분출부 (52) 및 절연 실드 부재 (1b, 1c) 가 배치된 제 2 챔버 (1001) 로 구성되어 있다. 제 1 챔버 (1000) 와 제 2 챔버 (1001) 는, 개구 (1002) 를 통해 연통하도록 접속되어 있다.

도 10 에 나타내는 바와 같이, 기판 (11) 을 x 방향으로 왕복동시키는 기구이기 때문에, 기판 이동 장치 (6) 는 x 방향 치수 및 y 방향 치수가 매우 크다. 한편, 유전체판 (4) 및 절연 실드 부재 (1b, 1c) 가 배치되는 영역의 x 방향 치수는, 기판 이동 장치 (6) 의 x 방향 치수에 비해 현격히 작다. 그 때문에, 본 실시형태와 같이 진공 챔버 (1) 를, 수용되는 구성 요소의 크기에 따라 2 개의 챔버 (1000, 1001) 로 나눔으로써, 도 10 에 나타내는 장치의 경우와 비교하여, 진공 챔버 (1) 의 전체 용적을 작게 할 수 있다.

그 결과, 진공 챔버 (1) 내를 진공 배기하는 진공 배기 장치 (9) 에 대하여, 부하 저감을 도모할 수 있다. 또한, 가스 분출부 (52) 를 장방형상을 이루는 성막 처리 영역 (R) 의 이동 방향 하류측의 장변을 따라 형성하였지만, 이동 방향 상류측에 형성해도 되고, 양방에 형성해도 된다. 이 점은, 도 10 에 나타내는 장치의 경우에도 동일하다.

-제 4 실시형태-

도 13, 14 는 본 발명의 제 4 실시형태를 설명하는 도면으로, 도 10, 11 에 나타내는 표면파 플라즈마 CVD 장치를 더욱 개량한 것이다. 도 13 은 장치를 정면에서 본 단면도이며, 도 14 는 도 13 의 B3-B3 단면도이다. 본 실시형태에서는, 절연 실드 부재 (1b) 에 의해 둘러싸인 공간을 기판 이동 방향으로 배열된 2 개의 공간으로 분할함으로써, 2 개의 성막 처리 영역 (RA, RB) 이 형성되는 것과 같은 구성으로 하고 있다. 즉, 대략 장방형의 유전체판 (4A, 4B) 이, 진공 챔버 (1) 의 상면에 유전체판 (4A, 4B) 의 장변이 서로 인접하도록 간극을 두고 배치되어 있다. 이들 유전체판 (4A, 4B) 은, 기판 (11) 의 이동 방향 (x 방향) 을 따라 병렬 형성되어 있다. 유전체판 (4A) 에 대해서는 도파관 (3A) 및 마이크로파 출력부 (2A) 가 형성되고, 유전체판 (4B) 에 대해서는 도파관 (3B) 및 마이크로파 출력부 (2B) 가 형성되어 있다.

한편, 진공 챔버 (1) 내에는, 유전체판 (4A, 4B) 에 대향하는 성막 처리 영역 (RA, RB) 을 장방형상으로 둘러싸도록, 절연 실드 부재 (1b) 가 배치되어 있다. 이 절연 실드 부재 (1b) 는 장방형상으로 형성된 서포트 부재 (1a) 의 내주측, 즉 성막 처리 영역 (RA, RB) 에 면하는 측에 착탈 가능하게 장착되어 있다. 또한, 진공 챔버 (1) 내이며 유전체판 (4A, 4B) 사이에는, y 방향으로 연장되는 플라즈마 실드 부재 (1d) 가 형성되어 있다. 가스 배플로서도 기능하는 이 플라즈마 실드 부재 (1d) 는, 유전체판 (4A, 4B) 에 대향하는 영역에 형성되는 성막 처리 영역을, 기판 왕복동의 방향으로 배열된 2 개의 성막 처리 영역 (RA 및 RB) 으로 분할하는 분할벽으로서의 기능을 갖고 있다. 이 플라즈마 실드 부재 (1d) 는 금속 등의 도전 부재로 형성해도 되고, 절연 실드 부재 (1b) 와 동일한 절연재로 형성해도 된다.

성막 처리 영역 (RA) 에 대한 플라즈마 생성용의 가스나 성막을 위한 재료성 프로세스 가스의 공급은, 가스 공급 장치 (5A) 에 의해 이루어진다. 한편, 성막 처리 영역 (RB) 에 대한 플라즈마 생성용의 가스나 성막을 위한 재료성 프로세스 가스의 공급은, 가스 공급 장치 (5A) 와는 별도로 형성된 가스 공급 장치 (5B) 에 의해 이루어진다. 성막 처리 영역 (RA) 에 대한 가스 도입은, 직사각형상을 한 성막 처리 영역 (4A) 의 도시 좌측의 장변측에 배치된 절연 실드 부재 (1b) 를 따르도록 형성된 복수의 가스 분출부 (52) 에 의해 이루어진다. 한편, 성막 처리 영역 (RB) 에 대한 가스 도입은, 직사각형상을 한 성막 처리 영역 (4B) 의 도시 우측의 장변측에 배치된 절연 실드 부재 (1b) 를 따르도록 형성된 복수의 가스 분출부 (52) 에 의해 이루어진다.

본 실시형태의 장치에 있어서는, 도 13, 14 에 나타내는 바와 같이, 가스 분출부 (52) 를 성막 처리 영역 (4A) 의 좌측 및 성막 처리 영역 (4B) 의 우측에 각각 배치하여, 성막 처리 영역 (4A, 4b) 에 가스 공급을 실시하도록 하였기 때문에, 성막 처리 영역 (4A) 과 성막 처리 영역 (4B) 의 간격을 최대한 좁게 할 수 있어, 2 개의 플라즈마원 (성막 처리 영역 (4A, 4b)) 을 근접하게 병렬 배치할 수 있게 된다.

또한, 성막 처리 영역 (RA) 에 관한 마이크로파 출력부 (2A) 및 가스 공급 장치 (5A) 의 제어와, 성막 처리 영역 (RB) 에 관한 마이크로파 출력부 (2B) 및 가스 공급 장치 (5B) 의 제어를 개별적으로 제어할 수 있다. 그 때문에, 기판 (11) 이 성막 처리 영역 (RA) 을 통과할 때의 성막 조건과, 성막 처리 영역 (RB) 을 통과할 때의 성막 조건을 상이하게 할 수 있게 되어, 일방향에 대한 1 회의 기판 이동에 의해 성막 조건이 상이한 2 층의 박막을 형성할 수 있다. 물론, 동일한 성막 조건에서 성막을 실시할 수도 있어, 대면적의 유전체판 (4) 을 사용하지 않아도 넓은 플라즈마원을 형성할 수 있고, 기판 (11) 의 이동 속도를 빠르게 함으로써 성막 시간의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 상기 서술한 제 3 및 4 실시형태에 있어서도, 플라즈마 밀도의 저하를 방지하기 위하여 절연 실드 부재가 형성되어 있다. 단, 플라즈마 밀도의 저하가 있어도 그것이 문제가 되지 않는 경우에는 절연 실드 부재를 생략할 수 있지만, 그와 같이 생략한 경우라도, 2 개의 성막 처리 영역 (RA, RB) 을 형성하여 성막 조건을 독립적으로 제어하는 것에 의한 상기 서술한 작용 효과를 발휘할 수 있다. 마찬가지로, 제 3 실시형태에서 절연 실드 부재를 생략한 경우에도, 상기 서술한 챔버 용적의 저감이라는 작용 효과를 발휘할 수 있다.

상기 서술한 실시형태에서는, 도 1, 10 에 나타낸 바와 같이 큰 기판 (11) 을 트레이 (12) 에 1 개만 재치하고 성막을 실시하였지만, 트레이 (12) 상에 작은 기판을 복수 재치하고 성막을 실시하도록 해도 된다. 그 경우, 복수의 소기판이 재치되어 있는 범위가, 성막 대상의 범위에 상당하게 된다.

또한, 진공 챔버 (1) 의 좌측에 형성된 게이트 밸브 (10) 를 통해 기판 (11) 의 반입 및 반출을 실시하도록 하였지만, 게이트 밸브 (10) 를 반입 전용으로 사용하고, 반출 전용의 게이트 밸브를 진공 챔버 (1) 의 도시 우측에 추가해도 된다. 그와 같은 구성으로 함으로써, 택트 타임의 단축을 도모할 수 있다.

또한, 상기에서 설명한 본 발명의 절연 실드 부재 (1b) 는 판상의 절연체를 분리 가능하도록 장착되어 있어도 된다. 또한 알루미늄 합금이나 스테인리스 합금과 같은 금속판의 표면을 처리하는 것에 의해 절연체의 층을 형성함으로써 절연 실드 부재로서 사용해도 된다. 이 경우, 절연체의 층은 성막 처리 영역측의 금속판의 표면에 형성되어 있으면 충분하고, 금속판의 표면 전체에 형성하지 않아도 된다. 이는, 성막 처리 영역의 플라즈마에 접하는 면이 절연체이면, 전술한 바와 같이, 플라즈마 중의 전자의 흡수가 없어져, 플라즈마 밀도의 감소가 억제되는 것에 의한다. 표면 코팅 처리에는 예를 들어 산화에 의한 산화막의 형성, 성막 프로세스에 의한 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등의 절연막의 성막, 혹은 절연체를 도포하는 것 등이 있다. 도 4(a) 에서는, 절연 실드 부재 (1b) 는 유전체판 (4) 으로부터 약간 떨어진 장소에 형성되어 있지만, 유전체판에 매우 인접하여 형성해도 된다.

상기에서는, 여러 가지의 실시형태 및 변형예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 내용에 한정되는 것은 아니다. 또한, 상기 서술한 각 실시형태는 각각 단독으로, 혹은 조합하여 사용해도 된다. 각각의 실시형태에서의 효과를 단독 혹은 상승하여 발휘할 수 있기 때문이다. 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 생각되는 그 밖의 양태도 본 발명의 범위 내에 포함된다.

다음의 우선권 기초 출원의 개시 내용은 인용문으로서 여기에 받아들여진다.

PCT/JP2009/67355 (2009년 10월 5일 출원)

Claims (17)

1. 마이크로파원에 접속되고, 복수의 슬롯 안테나가 형성된 도파관과,
   상기 복수의 슬롯 안테나로부터 방사된 마이크로파를 플라즈마 처리실에 도입하여 표면파 플라즈마를 생성하기 위한 유전체판과,
   상기 표면파 플라즈마가 생성되는 성막 처리 영역을 둘러싸도록 배치된 절연 실드 부재와,
   상기 성막 처리 영역에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 가스 분출부를 구비하는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절연 실드 부재가 판상의 절연체로 형성됨과 함께, 성막 처리 영역의 단부(端部)에 배치된 서포트 부재를 구비하고,
   상기 절연 실드 부재가, 상기 서포트 부재의 상기 성막 처리 영역 측에 착탈 가능하게 장착되어 있는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 절연 실드 부재는 표면을 절연막으로 코팅한 금속 박판에 의해 형성되는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 가스 분출부를 상기 서포트 부재에 구비하는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록 상기 성막 대상 기판을 왕복동시키는 이동 장치와,
   성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비하고,
   상기 플라즈마 처리실에는, 상기 성막 대상 기판의 이동 행로를 따라 상기 성막 처리 영역을 사이에 두도록, 제 1 대기 영역 및 제 2 대기 영역이 형성되고, 상기 이동 장치는 상기 제 1 대기 영역과 상기 제 2 대기 영역 사이에서 상기 성막 대상 기판을 왕복동시키는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유전체판을 장방형으로 하고,
   상기 성막 처리 영역의 적어도 일방의 장변측에 형성되고, 상기 성막 처리 영역에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 복수의 가스 분출부와,
   상기 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록, 상기 성막 대상 기판을 상기 성막 처리 영역의 장변과 직교하는 방향으로 왕복동시키는 이동 장치와,
   성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비한, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 유전체판을 장변이 서로 이웃하도록 병렬 형성된 장방형의 제 1 및 제 2 직사각형 유전체판으로 구성하고,
   상기 성막 처리 영역을 평면판상의 성막 대상 기판이 통과하도록, 상기 성막 대상 기판을 상기 성막 처리 영역의 장변과 직교하는 방향으로 왕복동시키는 이동 장치와,
   상기 병렬 형성된 상기 제 1 및 제 2 직사각형 유전체판 사이에 배치되고, 상기 성막 처리 영역을 상기 왕복동의 방향으로 배열된 제 1 및 제 2 분할 영역으로 분할하는 분할벽과,
   상기 성막 처리 영역의 각 장변측에 형성되고, 상기 제 1 및 제 2 분할 영역의 각각에 재료성 프로세스 가스를 분출하는 복수의 가스 분출부와,
   성막 조건에 따라 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 왕복동을 제어하는 제어 장치를 구비한, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 이동 행로에, 상기 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치한, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 이동 행로에, 상기 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치한, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 이동 장치에 의한 상기 성막 대상 기판의 이동 행로에, 상기 성막 대상 기판의 온도를 제어하는 백 플레이트를 배치한, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
11. 제 1 항에 있어서,
    성막 대상이 되는 필름상 기판이 상기 성막 처리 영역을 통과하도록 이동시키는 이동 장치와, 상기 성막 대상의 온도를 제어하는 원통상의 백 플레이트를 구비하는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 원통상의 백 플레이트는 상기 필름상 기판을 상기 유전체판과 대향하는 영역에 지지하고, 상기 이동 장치는 상기 필름상 기판의 소정 구간을 왕복동시켜 다층막의 성막을 실시하는, 표면파 플라즈마 CVD 장치.
13. 제 5 항에 기재된 표면파 플라즈마 CVD 장치에 의한 상기 성막 대상에 대한 성막 방법으로서,
    상기 왕복동의 왕로와 복로에서 성막 조건이 상이한 박막을 각각 성막하여, 상기 성막 조건이 상이한 성막층이 적층된 박막을 형성하는, 성막 방법.
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제

Images