特開 2024-19926 成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024019926

(43)【公開日】2024-02-14

(54)【発明の名称】成膜装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/509 20060101AFI20240206BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240206BHJP

【ＦＩ】

C23C16/509

H01L21/31 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022122704

(22)【出願日】2022-08-01

(71)【出願人】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(72)【発明者】

【氏名】山下 雅充

(72)【発明者】

【氏名】小森 常範

【テーマコード（参考）】

4K030

5F045

【Ｆターム（参考）】

4K030AA06

4K030AA11

4K030AA14

4K030BA44

4K030EA06

4K030FA03

4K030KA15

5F045AA08

5F045AB32

5F045AC00

5F045AC11

5F045CA09

5F045CA13

5F045DP05

5F045DP23

5F045EB13

5F045EE19

5F045EH04

5F045EH11

5F045EN05

(57)【要約】

【課題】従来よりも薄膜の膜質の低下を軽減することができる成膜装置を提供することを目的としている。
【解決手段】プラズマ雰囲気を形成する電極ユニットと、基材の所定面と前記電極ユニットとの間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、を有するプラズマ処理手段を備え、前記プラズマ処理手段により原料ガスをプラズマ処理することによって、基材の所定面にプラズマ処理された前記原料ガスからなる薄膜を形成する成膜装置であって、前記プラズマ処理手段は、前記原料ガス供給手段により基材の所定面と前記電極ユニットとの間に前記原料ガスを供給し、前記電極ユニットにより前記原料ガスをプラズマ処理して基材の所定面に前記薄膜を形成する成膜モードと、前記薄膜の形成は行わず、前記電極ユニットにより基材上の前記薄膜の表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードと、を有している構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

プラズマ雰囲気を形成する電極ユニットと、基材の所定面と前記電極ユニットとの間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、を有するプラズマ処理手段を備え、
前記プラズマ処理手段により原料ガスをプラズマ処理することによって、基材の所定面にプラズマ処理された前記原料ガスからなる薄膜を形成する成膜装置であって、
前記プラズマ処理手段は、前記原料ガス供給手段により基材の所定面と前記電極ユニットとの間に前記原料ガスを供給し、前記電極ユニットにより前記原料ガスをプラズマ処理して基材の所定面に前記薄膜を形成する成膜モードと、
前記薄膜の形成は行わず、前記電極ユニットにより基材上の前記薄膜の表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードと、を有している成膜装置。

【請求項2】

前記プラズマ処理手段は、前記成膜モードと前記表面処理モードを交互に行い、基材上に所定の厚さの薄膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。

【請求項3】

基材を搬送する搬送手段をさらに備え、
前記プラズマ処理手段は、基材の搬送方向に沿って配列される前記電極ユニットを複数有し、
複数の前記電極ユニットは、前記成膜モードを行うための第１の電極ユニットと、前記表面処理モードを行うための第２の電極ユニットに分けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。

【請求項4】

基材を搬送する搬送手段をさらに備え、
前記プラズマ処理手段は、基材の所定面と前記電極ユニットに挟まれる領域である処理領域を、基材の搬送方向において前記成膜モードを行う領域と前記表面処理モードを行う領域に分ける処理領域分割手段を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基材上に薄膜を形成する成膜装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

有機ＥＬ、太陽電池等の電子デバイスは水や酸に弱いため、その表面を封止膜で覆って、耐久性を向上させている。このような封止膜は、プラズマ化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）を用いた成膜装置（たとえば、下記特許文献１）により形成されている。

【0003】

この成膜装置は、チャンバ内で基材を保持する基材支持部と、プラズマ雰囲気を形成する電極ユニットと、原料ガスを供給する原料ガス供給部と、備え、電極ユニットが基材支持部に支持される基材の所定面と対向する位置に配置され、原料ガス供給部により基材と電極ユニットの間に原料ガスを供給するようになっている。そして、電極ユニットによりプラズマ雰囲気を形成した状態で、原料ガス供給部により原料ガスを供給すると、原料ガスがプラズマ処理されて成膜粒子が形成される。この成膜粒子が基材上に堆積することによって薄膜（封止膜）が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４－１７３１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、上記成膜装置では、基材上に形成される薄膜の膜質が悪くなるおそれがあった。具体的に説明する。上記成膜装置により基材上に薄膜を形成すると、図６（ａ）に示すようにプラズマ処理しきれなかった原料ガス由来の粒子（以下、未処理粒子９２０と呼ぶ）が形成途中の薄膜９１０の表面に残る場合がある。この状態で、薄膜９１０の形成を引き続き行うと、未処理粒子９２０上に成膜粒子を堆積させることになるため、図６（ｂ）に示すように形成された薄膜９１０内に未処理粒子９２０が溜まってしまう。これにより、薄膜の９１０が欠陥を含む、すなわち薄膜９１０の膜質が悪くなるため、基材９００に水が浸入してしまう問題があった。

【0006】

本発明は上記問題を鑑みてなされたものであり、従来よりも薄膜の膜質の低下を軽減することができる成膜装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために本発明の成膜装置は、プラズマ雰囲気を形成する電極ユニットと、基材の所定面と前記電極ユニットとの間に原料ガスを供給する原料ガス供給手段と、を有するプラズマ処理手段を備え、前記プラズマ処理手段により原料ガスをプラズマ処理することによって、基材の所定面にプラズマ処理された前記原料ガスからなる薄膜を形成する成膜装置であって、前記プラズマ処理手段は、前記原料ガス供給手段により基材の所定面と前記電極ユニットとの間に前記原料ガスを供給し、前記電極ユニットにより前記原料ガスをプラズマ処理して基材の所定面に前記薄膜を形成する成膜モードと、前記薄膜の形成は行わず、前記電極ユニットにより基材上の前記薄膜の表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードと、を有していることを特徴としている。

【0008】

上記成膜装置によれば、プラズマ処理手段が、原料ガスをプラズマ処理して基材上に薄膜を形成する成膜モードと、薄膜の表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードを有しているため、成膜モードにより基材上に形成した薄膜の表面に原料ガス由来の未処理粒子があったとしても表面処理モードによりプラズマ処理することができる。これにより、未処理粒子が薄膜に含まれることを抑制することができるため、薄膜の膜質の低下を軽減することができる。

【0009】

また、前記プラズマ処理手段は、前記成膜モードと前記表面処理モードを交互に行い、基材上に所定の厚さの薄膜を形成する構成にしてもよい。

【0010】

この構成によれば、薄膜の形成と薄膜の表面処理を交互に行うため、形成途中の薄膜Ｆに対して表面処理をこまめに行うことができる。これにより、比較的厚めの薄膜を形成する場合であっても、未処理粒子が薄膜内に溜まることを抑制することができる。

【0011】

また、基材を搬送する搬送手段をさらに備え、前記プラズマ処理手段は、基材の搬送方向に沿って配列される前記電極ユニットを複数有し、複数の前記電極ユニットは、前記成膜モードを行うための第１の電極ユニットと、前記表面処理モードを行うための第２の電極ユニットに分けられる構成としてもよい。

【0012】

この構成によれば、基材を搬送しながら薄膜の成膜と薄膜の表面処理を行うことができるため、成膜レートを高めつつ、薄膜の膜質の低下を軽減することができる。

【0013】

また、基材を搬送する搬送手段をさらに備え、前記プラズマ処理手段は、基材の所定面と前記電極ユニットに挟まれる領域である処理領域を、基材の搬送方向において前記成膜モードを行う領域と前記表面処理モードを行う領域に分ける処理領域分割手段を有している構成としてもよい。

【0014】

この構成によれば、基材を搬送しながら薄膜の成膜と薄膜の表面処理を行うことができるため、成膜レートを高めつつ、薄膜の膜質の低下を軽減することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の成膜装置によれば、従来よりも薄膜の膜質の低下を軽減することができる成膜装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の第一実施形態における成膜装置を概略的に示す図である。

【図2】本発明の一実施形態における電極ユニットを下方から見た図である。

【図3】本発明の一実施形態における成膜装置により基材上に形成される薄膜を示す図である。

【図4】本発明の第二実施形態における成膜装置を概略的に示す図である。

【図5】本発明の第三実施形態における成膜装置を概略的に示す図である。

【図6】従来の成膜装置により基材上に形成される薄膜を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態における成膜装置について図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、直交座標系の３軸をＸ、Ｙ、Ｚとし、水平方向をＸ軸方向、Ｙ軸方向と表現し、ＸＹ平面と垂直な方向（つまり、鉛直方向）をＺ軸方向と表現する。

【0018】

図１は、本実施形態における成膜装置１００を概略的に示す図である。図２は、一実施形態における電極ユニット３１を下方から見た図である。図３は、一実施形態における成膜装置１００により基材Ｗ上に形成される薄膜Ｆを示す図である。

【0019】

本実施形態における成膜装置１００は、図１に示すようにメインチャンバ１と、メインチャンバ１内で基材Ｗを搬送する搬送手段２と、搬送手段２により搬送される基材Ｗ上に薄膜Ｆ（図３（ａ）を参照）を形成するプラズマ処理手段３と、を備えている。この成膜装置１００は、プラズマ処理手段３によりメインチャンバ１内に原料ガスを供給し、プラズマ処理を行うことによって、原料ガスから成膜粒子を生成して搬送手段２により搬送される基材Ｗ上に堆積させることで、基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成する。

【0020】

本実施形態における基材Ｗは、板状の部材であり、たとえば、有機ＥＬディスプレイや太陽電池などのデバイスの構成部材である。この基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成することによって、基材Ｗへの水分の浸入を効果的に防止することができる。すなわち、耐水性に優れたデバイスの構成部材が形成される。

【0021】

本実施形態における薄膜Ｆは、基材Ｗの表面を封止する封止膜であり、ＳｉＯ２により構成される。この薄膜Ｆは、水分に対するバリア性を有している。また、薄膜Ｆは、プラズマ処理手段３によりプラズマ形成ガスをプラズマ化してラジカルＲ（図３（ｂ）を参照）を発生させ、このラジカルＲと原料ガスを反応させることによって生成される成膜粒子が基材Ｗ上に堆積することで形成される。なお、本実施形態におけるプラズマ形成ガスは、Ｏ２ガスである。また、本実施形態における原料ガスは、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）ガスである。

【0022】

メインチャンバ１は、その内部を所定の圧力に保持するための密閉容器である。本実施形態におけるメインチャンバ１は、水平方向の一方向に長く延びる矩形の筐体であり、その内部の圧力を調節する図示しない真空ポンプが接続されている。この真空ポンプを作動させることにより、メインチャンバ１内からガスを排気し、メインチャンバ１内の圧力を調節できるようになっている。このメインチャンバ１は、その内部に搬送手段２とプラズマ処理手段３を収容している。

【0023】

本実施形態における搬送手段２は、基材Ｗを搬送するためのものであり、図１に示すように基材Ｗを支持する基材支持部２１と、メインチャンバ１の長手方向に基材支持部２１を移動させる図示しない移動機構と、を有している。なお、本実施形態におけるメインチャンバ１の長手方向は、図１におけるＸ軸方向のことである。

【0024】

基材支持部２１は、基材Ｗを支持するためのものであり、本実施形態では、図１に示すように把持機構２２により基材Ｗを把持することによって基材Ｗを支持している。なお、把持機構２２は、基材Ｗの薄膜Ｆが形成されない端部を把持することによって基材Ｗを支持している。ここで、把持機構２２は、基材Ｗの薄膜Ｆが形成される所定面と後述する電極ユニット３１が対向する姿勢、すなわち基材Ｗの所定面が下方に向く姿勢になるよう基材Ｗを支持する。

【0025】

また、把持機構２２は、移動機構に接続されている。この移動機構は、たとえば、メインチャンバ１の長手方向に長く形成されたスライド機構であり、この移動機構によりメインチャンバ１の長手方向に把持機構２２を移動させることによって、把持機構２２に支持された基材Ｗをメインチャンバ１の長手方向に搬送する。

【0026】

これら構成により搬送手段２は、基材Ｗの所定面が下方に向く姿勢を維持した状態で、基材Ｗをメインチャンバ１の長手方向に搬送する。この搬送手段２によりメインチャンバ１の長手方向に搬送される基材Ｗの表面に、プラズマ処理手段３により薄膜Ｆが形成される。

【0027】

プラズマ処理手段３は、プラズマ化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ法）により基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成するためのものである。本実施形態におけるプラズマ処理手段３は、図１に示すようにプラズマ雰囲気を形成する電極ユニット３１と、原料ガスを供給する原料ガス供給手段５と、を有している。

【0028】

電極ユニット３１は、プラズマ雰囲気を形成するためのものである。本実施形態では、図１に示すようにメインチャンバ１内に複数の電極ユニット３１が設けられており、図１の例では、６つの電極ユニット３１が設けられている。これら電極ユニット３１は、各々の電極ユニット３１の間隔が等間隔になるように、基材Ｗの搬送方向に沿って基材Ｗの下側に配列されるように設けられている。そして、これら電極ユニット３１は、共通の構造を有しており、図１に示すように間仕切りチャンバ３２と、電極部３３と、を有している。

【0029】

間仕切りチャンバ３２は、電極部３３の一部を収容するための容器である。この間仕切りチャンバ３２は、その直上に搬送される基材Ｗが位置したときに基材Ｗの所定面と対向する面に、開口部３４を有している。ここでいう基材Ｗの所定面とは、薄膜Ｆが形成される成膜面のことであり、以下の説明では基材Ｗの成膜面と呼ぶ。そして、前述したメインチャンバ１に接続された真空ポンプを作動させてメインチャンバ１内からガスを排気することによって、すべての間仕切りチャンバ３２内を所定の圧力に調節する。

【0030】

電極部３３は、プラズマ雰囲気を形成するためのものである。本実施形態における電極部３３は、略Ｕ字状の誘導結合型の電極であり、図２に示すようにＣｕ等の導体で形成される電極３５を、ガラス等の誘電体で形成されるカバー部３６により覆うことで形成され、間仕切りチャンバ３２のほぼ中央部に配置されている。以下に電極部３３の形状を具体的に説明する。

【0031】

電極部３３は、図２に示すように直線部３７ａと、折り返し部３７ｂと、直線部３７ｃにより略Ｕ字状に構成される。直線部３７ａは、メインチャンバ１の長手方向と直交する方向（図２におけるＹ軸方向）に位置する間仕切りチャンバ３２の壁面を外側から貫通して間仕切りチャンバ３２内に入り、貫通した間仕切りチャンバ３２の壁面と対面する間仕切りチャンバ３２の壁面を貫通するように延びている。直線部３７ｃは、直線部３７ａと平行になるように間仕切りチャンバ３２の壁面を貫通して間仕切りチャンバ３２内に入り、その壁面と対面する間仕切りチャンバ３２の壁面を貫通するように延びている。折り返し部３７ｂは、直線部３７ａの端部と直線部３７ｃの端部とを接続し、直線部３７ａと直線部３７ｃとで略Ｕ字状の形状になるよう形成されている。すなわち、電極部３３は、略Ｕ字状に形成されるとともに、直線状に延びる直線部３７ａおよび直線部３７ｃの一部を残して間仕切りチャンバ３２内に収容され、それ以外の部分が間仕切りチャンバ３２外に位置するよう形成されている。

【0032】

そして、電極部３３の直線部３７ｃの端部に位置する電極３５には、高周波電源３８が接続されており、この高周波電源３８のスイッチを入れることによって電圧が印可されるようになっている。

【0033】

ここで、間仕切りチャンバ３２内には、プラズマ雰囲気を形成するためのＯ２ガスを供給するプラズマ形成ガス供給部４が設けられており、プラズマ形成ガス供給部４から間仕切りチャンバ３２内にＯ２ガスを供給した後に電極部３３へ電圧を印加する。これにより、Ｏ２ガスがプラズマ化し、間仕切りチャンバ３２内の電極部３３の直線部３７ａおよび直線部３７ｃの周囲にプラズマ雰囲気が形成される。このプラズマ雰囲気内において、ＨＭＤＳガスと反応するラジカルＲが発生する。このラジカルＲが開口部３４を通じて間仕切りチャンバ３２外に放出され、ラジカルＲと原料ガスが反応することにより成膜粒子が生成される。すなわち、電極ユニット３１により原料ガスをプラズマ処理して成膜粒子を生成している。

【0034】

原料ガス供給手段５は、搬送される基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１との間にＨＭＤＳガスを供給するためのものであり、本実施形態では、図１に示すようにＨＭＤＳガスを供給する原料ガス供給部５１を有している。この原料ガス供給部５１に図示しない配管を通じてＨＭＤＳガスを供給することによって、原料ガス供給部５１から搬送される基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１との間にＨＭＤＳガスを供給する。

【0035】

そして、前述したラジカルＲとＨＭＤＳガスが反応することによって、成膜粒子が生成される。この成膜粒子が、基材Ｗ上に堆積することによって薄膜ＦであるＳｉＯ２膜が形成される。ここで、基材Ｗが搬送手段２により各々の電極ユニット３１を経由するように搬送されるため、各々電極ユニット３１により生成された成膜粒子が基材Ｗ上に堆積し、所定の厚さの薄膜Ｆが形成される。

【0036】

これら構成によりプラズマ処理手段３は、基材Ｗ上に所定の厚さの薄膜Ｆを形成することができる。

【0037】

また、本実施形態におけるプラズマ処理手段３は、基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成する成膜モードと、基材Ｗ上に形成された薄膜Ｆの表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードの２つのモードを有している。この２つのモードは、本実施形態では図示しない制御部により切り替えられる。ここでいう制御部は、たとえば、汎用のコンピューター装置により構成されている。

【0038】

成膜モードにおいて制御部により制御されるプラズマ処理手段３の各部の動作を説明する。まず、Ｏ２ガスが、プラズマ形成ガス供給部４から間仕切りチャンバ３２内に供給される。Ｏ２ガスが間仕切りチャンバ３２内に供給された状態で、高周波電源３８により電極部３３に電圧を印加する。これにより、プラズマ雰囲気が形成されてラジカルＲが発生し、ラジカルＲが開口部３４から間仕切りチャンバ３２外に放出される。次に、ＨＭＤＳガスが、原料ガス供給手段５により搬送される基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１の間に供給される。このＨＭＤＳガスがラジカルＲと反応することによって成膜粒子が生成される。そして、成膜粒子が基材Ｗ上に堆積することによって、図３（ａ）に示すように基材Ｗ上に薄膜ＦであるＳｉＯ２膜が形成される。すなわち、プラズマ処理手段３は、成膜モードではＨＭＤＳガスをプラズマ処理することによって、基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成している。

【0039】

表面処理モードにおいて制御部により制御されるプラズマ処理手段３の各部の動作を説明する。まず、Ｏ２ガスが、プラズマ形成ガス供給部４から間仕切りチャンバ３２内に供給される。Ｏ２ガスが間仕切りチャンバ３２内に供給された状態で、高周波電源３８により電極部３３に電圧を印加する。これにより、プラズマ雰囲気が形成されてラジカルＲが発生し、ラジカルＲが開口部３４から間仕切りチャンバ３２外に放出される。ここで、原料ガス供給手段５によるＨＭＤＳガスの供給は行わない。そのため、表面処理モードでは、成膜粒子は生成されない。そして、ラジカルＲは、成膜モードにより基材Ｗ上に形成された薄膜Ｆの表面に残存するＨＭＤＳガス由来の未処理粒子Ｇ（図３（ｂ）を参照）と反応する。

【0040】

なお、未処理粒子Ｇとは、成膜モードによりラジカルと反応したＨＭＤＳガスのうち成膜粒子になれなかった粒子のことであり、たとえば、ＨやＣＨ３である。ここで、ラジカルＲはＯ２ガスがプラズマ化して形成された不対電子を有する粒子であるため、他の電子を奪い安定化を図ろうとする性質を有している。この性質によりラジカルＲは、図３（ｂ）に示すように未処理粒子ＧであるＨやＣＨ３を薄膜Ｆの表面から奪うようになっている。これにより、表面処理モードでは、ラジカルＲと未処理粒子Ｇを反応させることによって、薄膜Ｆの表面から未処理粒子Ｇを除去している。すなわち、プラズマ処理手段３は、表面処理モードでは、成膜モードのように薄膜Ｆの形成を行わず、薄膜Ｆの表面をプラズマ処理することによって、薄膜Ｆの表面に残存する未処理粒子Ｇを除去している。

【0041】

また、本実施形態では、複数の電極ユニット３１を用いることにより、搬送される基材Ｗに対して成膜モードと表面処理モードを交互に行っている。具体的には、複数の電極ユニット３１を、成膜モードを行うための第１の電極ユニットと表面処理モードを行うための第２の電極ユニットに分けて、各々の電極ユニット３１により各モードによる処理を行っている。

【0042】

より具体的には、図１に示すように電極ユニット３１ａ、電極ユニット３１ｃ、および電極ユニット３１ｅを第１の電極ユニットとし、各々の第１の電極ユニットに対してそれぞれが１つ下流側に位置する電極ユニット３１ｂ、電極ユニット３１ｄ、および電極ユニット３１ｆを第２の電極ユニットとする。そして、各々の第１の電極ユニットの直上に基材Ｗが位置したときに成膜モードを行って基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成し、各々の第２の電極ユニットの直上に基材Ｗが位置したときに表面処理モードを行って薄膜Ｆの表面を処理する。これにより、薄膜Ｆの形成と薄膜Ｆの表面の処理を交互に行い、基材Ｗ上に比較的厚めの薄膜Ｆを形成する。

【0043】

このように上記実施形態における成膜装置１００は、従来よりも薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0044】

具体的に説明する。従来の成膜装置では、表面処理モードを行わずに基材上に所定の厚さの薄膜を形成していた。すなわち、従来の成膜装置では、図６（ａ）に示すように処理しきれなかった原料ガス由来の未処理粒子９２０が形成途中の薄膜９１０の表面に残ってしまったとしても、その状態の薄膜９１０上に成膜粒子をさらに堆積させて所定の厚さの薄膜９２０を形成していた。そのため、従来の成膜装置では、図６（ｂ）に示すように薄膜９１０内に未処理粒子９２０が溜まってしまうため、薄膜９１０の膜質が低下してしまう問題があった。

【0045】

これに対して、本実施形態における成膜装置１００は、原料ガスであるＨＭＤＳガスをプラズマ処理して基材Ｗ上に薄膜Ｆを形成する成膜モードと、薄膜Ｆの形成を行わずに薄膜Ｆの表面に対してプラズマ処理を行う表面処理モードをプラズマ処理手段３により行っている。そのため、成膜モードにより基材Ｗ上に形成した薄膜Ｆの表面に未処理粒子Ｇが残存していたとしても表面処理モードによりプラズマ処理することによって、薄膜Ｆの表面から除去することができる。これにより、未処理粒子Ｇが薄膜Ｆに含まれることを抑制することができるため、従来よりも薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0046】

また、本実施形態における成膜装置１００は、搬送手段２により搬送される基材Ｗに対して複数の電極ユニット３１により成膜モードと表面処理モードを交互に行っているため、基材Ｗ上に比較的厚めの薄膜Ｆを形成する場合であっても、薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0047】

具体的に説明する。本実施形態における表面処理モードは、電極ユニット３１によりＯ２ガスをプラズマ化してラジカルＲを発生させ、このラジカルＲと薄膜Ｆの表面に残存する未処理粒子Ｇを反応させることによって未処理粒子Ｇを薄膜Ｆの表面から除去することができる。しかし、図３（ａ）に示すように表面処理モードを行う前に未処理粒子Ｇが薄膜Ｆ内に残存していた場合、その未処理粒子ＧとラジカルＲを反応させることはできないため、薄膜Ｆ内の未処理粒子Ｇを除去することができない。すなわち、表面処理モードでは、薄膜Ｆの表面に残存する未処理粒子Ｇしか除去できない。

【0048】

これに対して本実施形態における成膜装置１００は、複数の電極ユニット３１を、成膜モードを行うための第１の電極ユニットと表面処理モードを行うための第２の電極ユニットに分けて、各モードによる処理を交互に行っている。すなわち、薄膜Ｆの形成と薄膜Ｆの表面処理を交互に行いながら、搬送される基材Ｗ上に所定の厚さの薄膜Ｆを形成している。このように薄膜Ｆの形成途中に薄膜Ｆの表面処理をこまめに行うことができるため、薄膜Ｆ内に未処理粒子Ｇが溜まりにくくなる。これにより、基材Ｗ上に比較的厚めの薄膜Ｆを形成する場合であっても、薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。また、搬送手段２により基材Ｗを搬送しながら上記処理を行っているため、成膜レートを高めることができる。すなわち、成膜レートを高めつつ、薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0049】

ここで、搬送手段２による基材Ｗの搬送速度を速くするなど、搬送される基材Ｗが第１の電極ユニットと第２の電極ユニットのそれぞれを通過する時間を早くしてもよい。すなわち、各モードへの切り替えのタイミングを早くしてもよい。これにより、薄膜Ｆの形成途中における薄膜Ｆの表面処理をよりこまめに行うことができるため、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すような薄膜Ｆ中に未処理粒子Ｇが残存する状態になることを抑制しやすくなる。したがって、薄膜Ｆの膜質の低下をより軽減することができる。

【0050】

なお、第１の電極ユニットと第２の電極ユニットに、各々の電極ユニット３１を分ける分け方は前述のものに限らない。たとえば、電極ユニット３１ａ、電極ユニット３１ｂ、電極ユニット３１ｄ、および電極ユニット３１ｅを成膜モードを行う第１の電極ユニットとし、電極ユニット３１ｃおよび電極ユニット３１ｆを表面処理モードを行う第２の電極ユニットとするように、連続して並ぶ複数の電極ユニット３１により成膜モードを行ったあとに、それら成膜モードを行う電極ユニット３１に続く電極ユニット３１により表面処理モードを行うようにしてもよい。このように、複数の電極ユニット３１により基材Ｗ上への薄膜Ｆの形成を連続して行ったあとに、形成した薄膜Ｆの表面処理を行うため、各モードによる処理を１つの電極ユニット３１ごとに交互に行うよりも成膜レートをより高めることができる。

【0051】

また、前述したように各モードへの切り替えを制御部により行わなくてもよい。たとえば、成膜モードを行う第１の電極ユニットと搬送される基材Ｗの成膜面との間にだけＨＭＤＳガスを供給するよう原料ガス供給部５１を配置すればよい。すなわち、表面処理モードを行う第２の電極ユニットと搬送される基材Ｗの成膜面との間にＨＭＤＳガスを供給する原料ガス供給部５１は敢えて設けない。これにより、第１の電極ユニットによる基材Ｗ上への薄膜Ｆの形成と第２の電極ユニットによる薄膜Ｆの表面処理が行われる。

【0052】

〔第二実施形態〕
次に本発明の第二実施形態における成膜装置１００について図４を用いて説明する。本実施形態における成膜装置１００は、成膜モードと表面処理モードによる処理を、基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１に挟まれる処理領域を基材Ｗの搬送方向において成膜モードを行う領域と表面処理モードを行う領域に分けることで行っている点で第一実施形態と異なっている。なお、以下の説明では、第一実施形態と同様の点について具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

【0053】

図４は、本発明の第二実施形態における成膜装置１００を示す図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）は本実施形態における成膜装置１００の異なるバリエーションを示している。

【0054】

本実施形態におけるプラズマ処理手段３は、図４（ａ）に示すように基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１に挟まれる領域である処理領域を、基材Ｗの搬送方向において成膜モードを行う領域と表面処理を行う領域に分ける処理領域分割手段６を有している。なお、以下の説明では、成膜モードを行う領域を成膜領域Ｄ、表面処理を行う領域を表面処理領域Ｔと呼ぶ。

【0055】

処理領域分割手段６は、図４（ａ）に示すように基材Ｗの所定面と電極ユニット３１に挟まれる領域である処理領域を成膜領域Ｄと表面処理領域Ｔに仕切る仕切部６１を有している。仕切部６１は、間仕切りチャンバ３２内を基材Ｗの搬送方向に区切るよう形成された板状の部材であり、図４（ａ）に示すように基材Ｗの搬送方向における電極部３３の直線部３７ａと直線部３７ｃ間の中央部に配置されるよう間仕切りチャンバ３２内に設けられている。この仕切部６１は、基材Ｗの搬送方向と直交する（図４（ａ）におけるＺ軸方向）に長く形成され、長手方向における仕切部６１の端部が搬送される基材Ｗの成膜面と対向したときに基材Ｗの成膜面との間隔が所定の間隔になるよう形成されている。ここでいう所定の間隔とは、仕切部６１の端部が搬送される基材Ｗの成膜面および基材Ｗ上に形成される薄膜Ｆと接触しない程度に近接する間隔のことである。これにより、間仕切りチャンバ３２内が基材Ｗの搬送方向において二分される。

【0056】

そして、プラズマ形成ガス供給部４が、図４（ａ）に示すように二分された間仕切りチャンバ３２のそれぞれの内部にＯ２ガスを供給するよう複数設けられる。これにより、二分された間仕切りチャンバ３２のそれぞれの内部でプラズマ雰囲気が形成されてラジカルが発生する。

【0057】

また、原料ガス供給部５１が、図４（ａ）に示すように基材Ｗの搬送方向において二分された間仕切りチャンバ３２の上流側と搬送される基材Ｗの成膜面との間にＨＭＤＳガスを供給できるよう配置される。ここで、仕切部６１は、前述のとおり仕切部６１の端部が搬送される基材Ｗの成膜面と対向したときに基材Ｗの成膜面との間隔が上記所定の間隔になるよう形成されているため、原料ガス供給部５１により供給されるＨＭＤＳガスが、二分された間仕切りチャンバ３２の下流側と搬送される基材Ｗの成膜面との間に流入しにくくなる。

【0058】

これにより、基材Ｗの搬送方向において二分された間仕切りチャンバ３２の上流側と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域ではＨＭＤＳガスとラジカルＲが反応して薄膜Ｆが形成され、この処理領域よりも下流側に位置する処理領域ではラジカルＲと薄膜Ｆの表面に残留する未処理粒子Ｇが反応して未処理粒子Ｇが除去される。すなわち、基材Ｗの搬送方向において二分された間仕切りチャンバ３２の上流側と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域を成膜領域Ｄ、下流側と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域を表面処理領域Ｔとして、各処理が行われるようになっている。

【0059】

そして、本実施形態おいても複数の電極ユニット３１が基材Ｗの搬送方向に配列するよう設けられており、各々の電極ユニット３１と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域を成膜領域Ｄと表面処理領域Ｔに分ける。これにより、搬送される基材Ｗが交互に並んだ成膜領域Ｄと表面処理領域Ｔを通過することになるため、基材Ｗへの薄膜Ｆの形成と薄膜Ｆの表面処理が交互に行われ、基材Ｗ上に所定の厚さの薄膜Ｆが形成される。

【0060】

このように上記実施形態における成膜装置１００によれば、従来よりも薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0061】

なお、処理領域の分け方は上記のものに限られず、別の方法により分けてもよい。たとえば、原料ガス供給部５１の配置を調節することにより行ってもよい。すなわち、原料ガス供給部５１が処理領域分割手段６であってもよい。

【0062】

具体的には、図４（ｂ）に示すように原料ガス供給部５１は、基材Ｗの搬送方向における間仕切りチャンバ３２と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域の中央部よりも下流側に配置される。そして、原料ガス供給部５１は、配置された位置から上流側に吹出口５２が向くように傾いている。これにより、原料ガス供給部５１から供給されるＨＭＤＳガスは、基材Ｗの搬送方向における間仕切りチャンバ３２と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域の中央部よりも上流側に供給され、下流側には供給されないようにすることができる。すなわち、基材Ｗの搬送方向における間仕切りチャンバ３２と搬送される基材Ｗの成膜面に挟まれる処理領域の中央部よりも上流側が成膜領域Ｄ、下流側が表面処理領域Ｔになるよう処理領域を分けることができる。

【0063】

〔第三実施形態〕
次に本発明の第三実施形態における成膜装置１００について図５を用いて説明する。本実施形態における成膜装置１００は、基材Ｗを搬送せずに、１つの電極ユニット３１により成膜モードと表面処理モードを行う点で第一実施形態および第二実施形態と異なっている。なお、以下の説明では、第一実施形態および第二実施形態と同様の点について具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

【0064】

図５は、本発明の第三実施形態における成膜装置１００を示す図である。

【0065】

本実施形態における成膜装置１００は、搬送機構を有さず、基材支持部２１によりメインチャンバ１内で基材Ｗを支持している。また、本実施形態におけるプラズマ処理手段３は、基材Ｗの成膜面と対向する位置に配置した１つの電極ユニット３１と、基材Ｗと電極ユニット３１との間に原料ガスであるＨＭＤＳガスを供給する原料ガス供給手段５と、を有し、１つの電極ユニット３１により成膜モードと表面処理モードを交互に切り替えて行うようになっている。

【0066】

以下、各モードにおいて制御部により制御されるプラズマ形成手段３の各部の動作を具体的に説明する。

【0067】

まず、１回目の成膜モードを行う。具体的には、まず、Ｏ２ガスがプラズマ形成ガス供給部４から間仕切りチャンバ３２内に供給される。Ｏ２ガスが間仕切りチャンバ３２内に供給された状態で、高周波電源３８により電極部３３に電圧を印加する。これにより、プラズマ雰囲気が形成されてラジカルＲが発生し、ラジカルＲが開口部３４から間仕切りチャンバ３２外に放出される。次に、ＨＭＤＳガスが、原料ガス供給手段５により基材Ｗの成膜面と電極ユニット３１の間に供給される。このＨＭＤＳガスがラジカルＲと反応することによって成膜粒子が生成される。そして、成膜粒子が基材Ｗ上に堆積する。所定量の成膜粒子が基材Ｗ上に堆積した段階で、成膜モードを停止して表面処理モードに切り替える。

【0068】

成膜モードから表面処理モードへの切り替えは、原料ガス供給手段５によるＨＭＤＳガスの供給を停止させることによって行われる。すなわち、成膜粒子を生成し得ない状態にし、電極ユニット３１による薄膜Ｆの表面に対するプラズマ処理のみを行う状態にする。これにより、薄膜Ｆの表面がプラズマ処理され、薄膜Ｆの表面に残存する未処理粒子Ｇを除去することができる。

【0069】

ここで、表面処理モードを行う前に、プラズマ形成ガス供給部４による間仕切りチャンバ３２内へのＯ２ガスの供給と、高周波電源３８による電極部３３への電圧の印加を停止し、メインチャンバ１に接続された真空ポンプによりメインチャンバ１と間仕切りチャンバ３２内のガスを排気して、それぞれの内部を減圧してもよい。これにより、成膜モード時に供給されたＨＭＤＳガスをメインチャンバ１内から排気することができる。そして、ＨＭＤＳガスをメインチャンバ１内から排気した後にプラズマ形成ガス供給部４による間仕切りチャンバ３２内へのＯ２ガスの供給と高周波電源３８による電極部３３への電圧の印加を再開させることによって、薄膜Ｆの表面処理を行う。これにより、表面処理モード時においてメインチャンバ１内に残存するＨＭＤＳガスがプラズマ処理されて成膜粒子化し、薄膜Ｆの表面に堆積することを防ぐことができる。

【0070】

これら成膜モードと表面処理モードを交互に行うことによって、基材Ｗ上に比較的厚めの薄膜Ｆを形成する。

【0071】

このように上記実施形態における成膜装置１００によれば、従来よりも薄膜Ｆの膜質の低下を軽減することができる。

【0072】

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。たとえば、基材Ｗは板状の部材に限られず、一方向に延びる帯状のシート部材であってもよい。この場合、基材Ｗを搬送する搬送手段２は、ロールツーロール方式の搬送機構を有するよう構成されるとよい。

【0073】

また、上記実施形態では、メインチャンバ１に真空ポンプを接続し、その真空ポンプにより間仕切りチャンバ３２内の圧力を調節する例について説明したが、これに限らず、間仕切りチャンバ３２にも真空ポンプを接続し、その真空ポンプにより間仕切りチャンバ３２内の圧力を調節してもよい。ここで、プラズマ処理手段３が複数の間仕切りチャンバ３２を有する場合、各々の間仕切りチャンバ３２に真空ポンプを接続するとよい。

【符号の説明】

【0074】

１００ 成膜装置
１ メインチャンバ
２ 搬送手段
２１ 基材支持部
２２ 把持機構
３ プラズマ処理手段
３１ 電極ユニット
３２ 間仕切りチャンバ
３３ 電極部
３４ 開口部
３５ 電極
３６ カバー部
３７ａ 直線部
３７ｂ 折り返し部
３７ｃ 直線部
３８ 高周波電源
４ プラズマ形成ガス供給部
５ 原料ガス供給手段
５１ 原料ガス供給部
５２ 吹出口
６ 処理領域分割手段
６１ 仕切部
Ｗ 基材
Ｆ 薄膜
Ｒ ラジカル
Ｇ 未処理粒子
Ｄ 成膜領域
Ｔ 表面処理領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】