プラズマ成膜装置及び成膜方法
【課題】成膜工程とクリーニング工程の繰り返しの間に、真空槽の温度上昇を抑え、かつ槽内を効率良く均一にクリーニング可能なプラズマ成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】本願の成膜方法は、真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物に膜を形成する成膜工程と、一回又は複数回の成膜工程毎に、真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有する。クリーニング工程において、クリーニングガスは、真空槽に導入される前に活性化されて真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される。
【解決手段】本願の成膜方法は、真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物に膜を形成する成膜工程と、一回又は複数回の成膜工程毎に、真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有する。クリーニング工程において、クリーニングガスは、真空槽に導入される前に活性化されて真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空槽内でプラズマを発生させ、成膜対象物に膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。特に、有機ＥＬ素子もしくは樹脂基板やガラス基板など比較的耐熱温度が低い成膜対象物に、窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを成膜して保護膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に下部電極、有機発光層、上部電極を形成し、この基板上に窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどの保護膜を形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、樹脂基板やガラス基板などからのガスの発生を抑えるために、窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどの保護膜を形成する場合がある。
【０００３】
窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は、真空槽内にＳｉＨ4などのＳｉ供給ガスとＮ2、ＮＨ3やＯ2などの反応ガスが供給され、真空槽内でプラズマを発生させる方法、いわゆるプラズマＣＶＤ法により成膜される。この時、成膜対象物以外の真空槽内にも窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンの膜が形成される。
【０００４】
保護膜の形成は、その保護性能の要求により、比較的厚い膜が形成される場合が多い。このため真空槽内部に形成される不要な膜は、比較的、少ない成膜回数で一定の膜厚以上になる。一定の膜厚以上になると、真空槽内部から膜が剥離して汚れ（パーティクル）の原因になる場合がある。
【０００５】
このため、一または複数回、成膜を行う毎に成膜室内のクリーニングが行われる。このような成膜室内のクリーニングの例が特許文献２に記載されている。特許文献２では、ＮＦ3ガスをアプリケータでプラズマ化して、真空容器内に導入している。ＮＦ3ガスをプラズマ化することにより反応性が非常に高くなりクリーニング速度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８９９６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２００６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したような保護膜の対象物が、有機ＥＬ素子や樹脂基板の場合、耐熱温度が比較的低いという問題がある。例えば、有機ＥＬ素子に形成された有機物の発光層は１００℃以上で損傷する。また、樹脂基板も１００〜２００℃で損傷する。このため、このような成膜対象物に窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を形成する場合、成膜対象物がその耐熱温度以上にならないようにする必要がある。
【０００８】
しかし、成膜室の温度が低すぎると、成膜室内が汚れやすく、また、膜質が悪化する場合がある。このため、成膜室を冷却し過ぎることは好ましくない。
【０００９】
クリーニング時に、ＮＦ3ガスを導入して真空槽内でプラズマを発生させる場合がある。この場合、真空槽内に設置された高周波電極（カソード電極）に、長時間もしくは高密度で高周波電圧を導入するため、高周波電極の温度が上がり真空槽内の温度が上昇する。さらに、成膜とクリーニングを繰り返すと真空槽の温度が徐々に上昇し、サセプタ（基板保持部材）の温度も上昇する。このため、成膜時にサセプタに保持される基板の耐熱温度を超えてしまう場合がある。これを防ぐために、クリーニング後に、真空槽の冷却期間を設けると、成膜装置の稼働率が低下する。
また、複数の成膜後にクリーニングする方が、成膜毎にクリーニングするより効率が良くなり、全体としてクリーニング時間が短縮される。しかし、厚い膜が形成された後にクリーニングするため一回のクリーニング時間は長くなる。この場合、高周波電極（カソード電極）に高周波を導入する時間が長くなるため、真空槽の温度上昇が顕著になる。
【００１０】
これに対し、特許文献２のように、真空槽の外でプラズマ化したクリーニングガスを導入する方法がある。しかし、このように活性化された真空ガスは、真空槽内に広がらず、特定の部分が選択的にクリーニングされてしまう。さらに、クリーニングガスの入り口付近では活性（反応性）が高いが、遠い場所では活性（反応性）が低下するので、真空槽内全体を均一にクリーニングできないという課題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、プラズマＣＶＤによる成膜とクリーニングとを繰り返しても、真空槽内の温度上昇を抑制し、かつ、効率良く均一にクリーニング可能な成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は、上記の課題を解決するために以下の構成および方法を用いる。
本願の一形態のプラズマ成膜装置は、内部を減圧可能な真空槽と、真空槽内に設置され、成膜対象物が置載されるサセプタと、サセプタの上方に設置されるカソード電極と、カソード電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、真空槽内に成膜原料ガスを供給する成膜ガス供給手段と、を有する。
このプラズマ成膜装置は、カソード電極に高周波電圧が印加され、真空槽内に成膜原料ガスが供給されて、カソード電極とサセプタの間にプラズマを発生させて成膜対象物に成膜する。さらに、このプラズマ成膜装置は、サセプタ内に恒温媒体を循環させるサセプタ恒温媒体循環手段と、クリーニングガスを真空槽内に供給するクリーニングガス供給手段とを有する。クリーニングガス供給手段は、クリーニングガスが真空槽内に供給される前に、クリーニングガスのイオンもしくはラジカルを発生させるクリーニングガス活性化手段を有する。
さらに、このプラズマ成膜装置は、真空槽内に、クリーニングガス供給手段がイオンもしくはラジカルを含むクリーニングガスを供給しながら、高周波電源がカソード電極に高周波電圧を印加することができる。
本願のプラズマ成膜装置は、カソード電極の温度を制御するカソード電極温度制御手段を有してもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、カソード電極温度制御手段は、カソード電極に隣接して恒温媒体を循環させてもよい。
本願のプラズマ成膜装置は、真空槽の側壁の温度を制御するチャンバ側壁温度制御手段を有してもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、チャンバ側壁温度制御手段は、チャンバ側壁に近接して、もしくはチャンバ側壁内に恒温媒体を循環させてもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、サセプタ恒温媒体循環手段によりサセプタ内を循環する恒温媒体は、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低いことが好ましい。
本願のプラズマ成膜装置において、クリーニングガス活性化手段は、プラズマ発生手段を用いることができる。
本願のプラズマ成膜装置において、高周波電源が供給する高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚであることが好ましい。
本願の一形態の成膜方法は、真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物に膜を形成する成膜工程と、一回又は複数回の成膜工程毎に、真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有する。クリーニング工程において、クリーニングガスは、真空槽に導入される前に活性化されて真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される。
本願の成膜方法において、高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚであることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、成膜対象物が置載されるサセプタ内には、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、カソード電極に近接して、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、真空槽内もしくは真空槽に近接して、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜対象物を有機ＥＬ素子とし、成膜される膜として窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを用いることができる。
本願の成膜方法において、成膜対象物は樹脂基板もしくはガラス基板とし、成膜される膜として窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記の手段により、本願は、プラズマＣＶＤによる成膜とクリーニングとを繰り返しても、真空槽内の温度上昇を抑制し、かつ、クリーニング効率が良い成膜装置および成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】有機ＥＬ素子に保護膜を形成する保護膜形成装置の構成例を示す平面図
【図２】同保護膜形成装置における成膜室の構成を示す概略の断面図
【図３】成膜工程及びクリーニング工程を示すフロー図
【図４】高周波電圧の周波数毎の電圧密度と基板温度を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１は、有機ＥＬ素子に保護膜を形成する保護膜形成装置の構成例を示す平面図である。
図１に示すように、本実施の形態の保護膜形成装置１００は、成膜室１０１、搬入室１０２、搬送室１０３、反転室１０４、搬出室１０５を有する。成膜対象物を搬出する時の搬出室１０５以外、運転中の保護膜形成装置１００の内部は真空に維持される。
成膜室１０１は、その内部で保護膜の成膜が行われるもので、搬送室１０３の周辺に複数設置される。図１に示す本実施の形態では成膜室１０１1〜１０１5が５室設置されている。成膜室１０１の詳細は後述される。
【００１７】
搬入室１０２は、保護膜の成膜対象物５０である有機ＥＬ素子を搬入するための室である。通常、有機ＥＬ素子は第一電極、有機発光層、第二電極が蒸着によりデポアップで成膜されるため、搬入室１０２へは、成膜面が下向きの状態で成膜対象物５０が搬入される。
【００１８】
搬送室１０３は、その内部に、各室間で成膜対象物５０を移送する搬送ロボット（図示せず）を有する。搬送室１０３の周囲には、成膜室１０１、搬入室１０２、反転室１０４、搬出室１０５が設置される。搬送室１０３と各室の間には必要に応じてバルブが設置される。
【００１９】
反転室１０４は、成膜面が下向きの状態で移送された成膜対象物を、上下反転し、成膜面を上向きにする反転機構１０４ａを有する。これは、成膜室１０１内で成膜対象物５０が、デポダウンにより保護膜が形成されるためである。
【００２０】
搬出室１０５から成膜室１０１で保護膜を成膜された成膜対象物５０が搬出される。搬出室１０５内部が大気と真空に圧力調整されることにより、搬送室１０３は真空を維持したまま、真空雰囲気から大気中に成膜対象物５０が搬出される。
【００２１】
搬入室１０２に搬入された成膜対象物５０は、搬送室１０３の搬送ロボットにより反転室１０４に移送され、反転室１０４で上下反転されて、搬送室１０３の搬送ロボットにより、複数の成膜室１０１1〜１０１5のいずれかに移送される。成膜室１０１1〜１０１5で成膜された成膜対象物５０は、搬送室１０３の搬送ロボットにより搬出室１０５に移送され、搬出室１０５から搬出される。
【００２２】
次に、図２を参照して、成膜室１０１の構成を説明する。図２は、成膜室１０１の断面を示す。
【００２３】
成膜室１０１は、チャンバ壁１１、カソード絶縁部１２、プレート部材１３、恒温媒体循環手段１５、ＲＦ電源１７、成膜原料ガス供給手段１８、カバー１９、カソード電極２０、基板電極部３０、クリーニングガス供給手段４０、を有する。
成膜室１０１内部の基板電極部３０上に成膜対象物５０が配置されて、成膜対象物５０表面に保護膜が形成される。
【００２４】
チャンバ壁１１は、真空槽の一部（側壁及び底部）を構成するもので、導電性の部材により形成され、接地電位にされている。チャンバ壁１１の底部には、排気口１４が形成され図示しない排気手段により真空排気される。
チャンバ壁１１の側壁には、恒温媒体が循環するチャンバ側壁温度制御手段１６が、チャンバ壁１１の外面に沿って、もしくはチャンバ壁１１内部に設置される場合がある。
【００２５】
カソード絶縁部１２は絶縁性の部材からなり、チャンバ壁１１とカソード電極２０の間に配置される。カソード絶縁部１２が真空槽の一部を構成しても良い。
【００２６】
恒温媒体循環手段１５は、基板電極部３０を構成するサセプタ３１内部に恒温媒体を供給する。恒温媒体循環手段１５は、チャンバ側壁温度制御手段１６や後述するカソード電極温度制御手段２５に恒温媒体を供給するように構成することもできる。
【００２７】
ＲＦ電源１７は、カソード電極２０に高周波電圧を印加する。本発明の場合、高周波電圧の周波数は、２７．１２ＭＨｚ以上であることが好ましい。この理由は、図４に示されるように、１３．５６ＭＨｚを使用する場合より、２７．１２ＭＨｚや４０．６８ＭＨｚの高周波電圧を使用した場合の方が、同じ電力密度でも基板温度の温度上昇をより抑えることができるからである。
【００２８】
成膜原料ガス供給手段１８は、成膜原料ガスを、カソード電極２０を介して成膜室１０１内部の成膜領域６０へ供給する。成膜する膜が窒化シリコンの場合、ＳｉＨ4とアンモニアガス及び／または窒素を含む混合ガスが供給される。成膜する膜が酸窒化シリコンの場合、ＳｉＨ4とアンモニアガス及び／または窒素と窒素酸化物を含む混合ガスが供給される。成膜する膜が酸化シリコンの場合、ＳｉＨ4と窒素酸化物を含む混合ガスが供給される。なお、上記の原料ガスの他に混合ガスがＡｒを含む場合がある。
カバー１９は、カソード電極２０に人等が接触して感電しないように、カソード電極２０の上方及び周囲を覆っている。
【００２９】
カソード電極２０は、導電性物質で形成された函体から構成される。ここで、カソード電極２０は上面にカソード上部電極２１を、下面にシャワープレート２２を有し、カソード上部電極２１とシャワープレート２２の間、即ちカソード電極２０内部には空間２３が形成されている。カソード上部電極２１には、ＲＦ電源１７より高周波電圧が印加される。また、カソード上部電極２１には成膜原料ガス供給手段１８と空間２３を接続する成膜原料ガス供給管２６が設けられている。シャワープレート２２には空間２３と成膜室１０１内部の成膜領域６０を接続する複数の孔２４が形成される。
なお、カソード上部電極２１に近接するように、恒温媒体が循環するカソード電極温度制御手段２５を設けても良い。
【００３０】
成膜原料ガス供給手段１８から供給された原料ガスは、成膜原料ガス供給管２６を通って空間２３に供給され、空間２３からシャワープレート２２の孔２４により分散され、成膜対象物５０表面に均一に成膜されるように成膜室１０１内の成膜領域６０に導入される。
基板電極部３０は、サセプタ３１、サセプタ恒温媒体循環路３２、基板電極絶縁部材３３を有する。基板電極部３０は接地電位とされる。
そして、ＲＦ電源１７から印加された高周波電圧により、シャワープレート２２と基板電極部３０の間で放電し、プラズマが発生する。このプラズマにより、原料ガスが反応し、サセプタ３１の上に成膜領域６０と接するように配置された成膜対象物５０上に保護膜が形成される。
【００３１】
サセプタ３１の内部にはサセプタ恒温媒体循環路３２が形成され、上記恒温媒体循環手段１５から供給された恒温媒体が循環する。恒温媒体の温度は、室温もしくは４０℃以上でかつ成膜対象物５０の耐熱温度未満とすることが好ましい。
成膜対象物５０の耐熱温度以上では、成膜対象物５０の温度が上がりすぎるため好ましくない。通常は成膜対象物５０の耐熱温度から１０〜４０℃低い温度の恒温媒体が循環される。例えば、有機ＥＬ素子の耐熱温度は１００℃未満であり、樹脂基板の耐熱温度は２００℃未満である。このため、有機ＥＬ素子は成膜中に９０℃以下に管理され、樹脂基板は１９０℃以下に管理されることが好ましい。このため恒温媒体はこの管理される温度より低く制御される。
【００３２】
サセプタ３１の周りに設けられた基板電極絶縁部材３３は、サセプタ３１とチャンバ壁１１の間に異常放電が発生するのを防止するためのものである。さらに、上述したプレート部材１３は、サセプタ３１とチャンバ壁１１の底部の間に配置され、チャンバ壁１１とサセプタ３１とを電気的に接続するように構成されている。これは、ＲＦ電源１７、カソード電極２０、プラズマ、基板電極部３０、チャンバ壁１１、接地で形成される高周波の回路を短くして、異常な放電を防止するためである。
基板電極部３０は、サセプタ３１とシャワープレート２２の距離を調整する基板電極昇降機構３４を有しても良い。
【００３３】
クリーニングガス供給手段４０は、クリーニングガス活性化手段４１、クリーニングガス貯蔵部４２、クリーニングガス供給管４３、４４を有する。
クリーニングガス活性化手段４１には、クリーニングガス貯蔵部４２からクリーニングガス供給管４４を介してＮＦ3のクリーニングガスと、Ａｒガスが供給される。クリーニングガス活性化手段４１は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）などのプラズマ発生手段を有し、内部でプラズマを発生させる機能を有する。このプラズマの発生によりＮＦ3のイオンまたはラジカルを含む活性種が形成される。
クリーニングガス供給管４３はクリーニングガス活性化手段４１と成膜室１０１内の成膜領域６０を接続し、クリーニングガスの活性種を成膜領域６０に導入する。
【００３４】
次に、成膜室１０１における成膜工程を説明する。ここでは、例として有機ＥＬ素子に窒化シリコン膜を形成する場合を示す。
図２に示すように、サセプタ３１の上に成膜対象物５０として有機ＥＬ素子を設置し、成膜領域６０に原料ガス（ＳｉＨ4、アンモニア、窒素）を導入しながら、ＲＦ電源１７から高周波電圧を供給し成膜領域６０にプラズマを発生させる。プラズマにより原料ガスが反応して成膜対象物５０上に窒化シリコン保護膜が形成される。ＲＦ電源１７は２７．１２ＭＨｚの高周波電圧を印加する。このとき、例えばサセプタ恒温媒体循環路３２には恒温媒体として６０℃の温水を循環させる。これにより、５分の成膜時間中に、基板温度は成膜の開始時は６０℃以上、成膜中は８５℃以下に制御される。
【００３５】
また、成膜時間を長くした場合、高周波電圧の印加によりカソード電極２０の温度が上昇するのでカソード電極温度制御手段２５に恒温媒体を循環することで、温度上昇を抑え、８５℃以下に制御することができる。
【００３６】
さらに、プラズマやカソード電極２０からの伝熱により、チャンバ壁１１全体の温度が上昇する場合はチャンバ側壁温度制御手段１６に恒温媒体を循環することで、温度上昇を抑え、８５℃以下に制御することができる。
成膜が終了すると、原料ガスの導入と高周波電圧の印加を停止し、成膜された成膜対象物５０を成膜室１０１から搬出する。
【００３７】
本例では、図３に示すように、一もしくは複数の基板に成膜工程が行われた後（Ｓ１〜Ｓｎ）、クリーニング工程（Ｃ１）を行う。ここで、成膜回数とクリーニングの頻度は、成膜する膜の厚さと内壁から剥離が発生する膜の厚さ等から決められる。成膜室１０１内からの膜剥離等の問題がなければ、複数の成膜対象物５０に成膜工程が行われた後にクリーニング工程を行うことが好ましい。これは、クリーニング工程の最後には、成膜室１０１内に剥離防止用の膜を形成するプレデポなどの工程があるが、複数回の成膜後にまとめてクリーニングすればこのプレデポなどの工程を削減できるため、全体として成膜室の稼働率を向上できるからである。
【００３８】
次に、成膜室１０１のクリーニング方法を説明する。
成膜対象物５０が搬出された状態で、クリーニングガス活性化手段４１にクリーニングガス（ＮＦ3）とＡｒガスが導入され、クリーニングガス活性化手段４１内でプラズマ発生手段によってプラズマを発生させる。プラズマにより活性化されたクリーニングガスを成膜室１０１内に導入する。このとき、ＲＦ電源１７からカソード電極２０に高周波電圧２７．１２ＭＨｚを印加する。このような活性化されたクリーニングガスを導入することで、カソード電極２０に印加される高周波電圧の電圧密度を低くすることができるため、成膜室１０１内の温度上昇を抑えることができる。さらに、クリーニングガスの導入中にもカソード電極２０に高周波電圧を印加することで、クリーニングガスのプラズマが成膜室１０１内に広がり、かつ、クリーニングガスの活性も一様になるので、均一にクリーニングすることが可能なる。また、クリーニング中にサセプタ恒温媒体循環路３２、カソード電極温度制御手段２５、チャンバ側壁温度制御手段１６に、６０℃の温水を循環させた。これにより、１０分間のクリーニングでも、サセプタ３１の温度が８５℃以上に上昇することがなかった。
【００３９】
本実施の形態では、活性化されたクリーニングガスが導入されることで、カソード電極２０に印加される高周波電圧の電圧密度を低くすることができるとともに、クリーニング時間が短縮されるので、成膜室１０１の温度上昇を抑えられる。さらに、クリーニングガスの導入中にもカソード電極２０に高周波電圧を印加することで、クリーニングガスのプラズマが成膜室１０１内に広がり、かつ、クリーニングガスの活性も一様になるので、成膜室１０１内を均一にクリーニングすることが可能なる。
【００４０】
これに対し、活性化されたクリーニングガスを導入し、カソード電極２０に高周波電圧を印加しなかった場合、クリーニングガスの導入口付近およびクリーニングガスの流れ順序によりクリーニング結果が不均一になった。
【００４１】
また、活性化されていないクリーニングガスを導入して、カソード電極２０に高周波電圧を印加した場合、クリーニングガスの活性が低いため、クリーニング時間が長くなるとともに、高周波電圧の電圧密度を上げる必要が生じた。このため、カソード電極２０、サセプタ３１およびチャンバ壁１１の温度が上昇し、成膜室１０１内が９０℃以上になった。このため、冷却時間が必要で、直ちに次の成膜工程に移行することができなかった。
【００４２】
特に、複数の基板に成膜工程が行われた後にクリーニング工程が行われる場合、クリーニング時間が一回の成膜時間より長くなり、温度上昇の問題が大きくなる。長時間かつ連続的に高周波電圧が印加されることによりカソード電極２０等の温度が上昇するためである。このような場合、クリーニング時に温度の上昇を抑え、直ちに次の成膜工程に移行することができることは、成膜室１０１の稼動効率を上げるために特に好ましい。
【００４３】
基本的には、プラズマ発生期間に成膜室１０１内の温度が上昇し、プラズマ消失期間に温度が恒温媒体温度近くまで下がる。このため、成膜中やクリーニング中に温度が上昇し、次の成膜までに一定温度まで温度が下がる必要がある。一定温度まで温度が下がらないと、運転を繰り返すうちに徐々に温度が上昇して成膜対象物５０の耐熱温度を超えてしまうからである。このため、クリーニング時においても、次の成膜までに一定温度になるように温度を管理することは重要である。クリーニング時にカソード電極２０の温度が必要以上に高くなる場合は、カソード電極温度制御手段２５のみにサセプタ恒温媒体循環路３２より低い温度の恒温媒体を循環させても良い。
【００４４】
なお、循環媒体の温度変更には時間がかかるため、サセプタ恒温媒体循環路３２に流される恒温媒体の温度は、成膜時とクリーニング時で変化させない方が良い。これは成膜開始温度をできるだけ一定に保つためである。
なお、上記では高周波電圧として周波数２７．１２ＭＨｚのものを使用したが、これに限定されず、周波数１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚ以上の周波数でもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 保護膜形成装置
１０１ 成膜室
１０２ 搬入室
１０３ 搬送室
１０４ 反転室
１０５ 搬出室
１１ チャンバ壁
１２ カソード絶縁部
１３ プレート部材
１４ 排気口
１５ 恒温媒体循環手段
１６ チャンバ側壁温度制御手段
１７ ＲＦ電源
１８ 成膜原料ガス供給手段
１９ カバー
２０ カソード電極
２１ カソード上部電極
２２ シャワープレート
２３ 空間
２４ 孔
２５ カソード電極温度制御手段
２６ 成膜原料ガス供給管
３０ 基板電極部
３１ サセプタ
３２ サセプタ恒温媒体循環路
３３ 基板電極絶縁部材
３４ 基板電極昇降機構
４０ クリーニングガス供給手段
４１ クリーニングガス活性化手段
４２ クリーニングガス貯蔵部
４３ クリーニングガス供給管
５０ 成膜対象物（基板）
６０ 成膜領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空槽内でプラズマを発生させ、成膜対象物に膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。特に、有機ＥＬ素子もしくは樹脂基板やガラス基板など比較的耐熱温度が低い成膜対象物に、窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを成膜して保護膜を形成する成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に下部電極、有機発光層、上部電極を形成し、この基板上に窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどの保護膜を形成する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。また、樹脂基板やガラス基板などからのガスの発生を抑えるために、窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンなどの保護膜を形成する場合がある。
【０００３】
窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）は、真空槽内にＳｉＨ4などのＳｉ供給ガスとＮ2、ＮＨ3やＯ2などの反応ガスが供給され、真空槽内でプラズマを発生させる方法、いわゆるプラズマＣＶＤ法により成膜される。この時、成膜対象物以外の真空槽内にも窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンの膜が形成される。
【０００４】
保護膜の形成は、その保護性能の要求により、比較的厚い膜が形成される場合が多い。このため真空槽内部に形成される不要な膜は、比較的、少ない成膜回数で一定の膜厚以上になる。一定の膜厚以上になると、真空槽内部から膜が剥離して汚れ（パーティクル）の原因になる場合がある。
【０００５】
このため、一または複数回、成膜を行う毎に成膜室内のクリーニングが行われる。このような成膜室内のクリーニングの例が特許文献２に記載されている。特許文献２では、ＮＦ3ガスをアプリケータでプラズマ化して、真空容器内に導入している。ＮＦ3ガスをプラズマ化することにより反応性が非常に高くなりクリーニング速度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１８９９６４号公報
【特許文献２】特開２００５−２００６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したような保護膜の対象物が、有機ＥＬ素子や樹脂基板の場合、耐熱温度が比較的低いという問題がある。例えば、有機ＥＬ素子に形成された有機物の発光層は１００℃以上で損傷する。また、樹脂基板も１００〜２００℃で損傷する。このため、このような成膜対象物に窒化シリコン（ＳｉＮ）もしくは酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）を形成する場合、成膜対象物がその耐熱温度以上にならないようにする必要がある。
【０００８】
しかし、成膜室の温度が低すぎると、成膜室内が汚れやすく、また、膜質が悪化する場合がある。このため、成膜室を冷却し過ぎることは好ましくない。
【０００９】
クリーニング時に、ＮＦ3ガスを導入して真空槽内でプラズマを発生させる場合がある。この場合、真空槽内に設置された高周波電極（カソード電極）に、長時間もしくは高密度で高周波電圧を導入するため、高周波電極の温度が上がり真空槽内の温度が上昇する。さらに、成膜とクリーニングを繰り返すと真空槽の温度が徐々に上昇し、サセプタ（基板保持部材）の温度も上昇する。このため、成膜時にサセプタに保持される基板の耐熱温度を超えてしまう場合がある。これを防ぐために、クリーニング後に、真空槽の冷却期間を設けると、成膜装置の稼働率が低下する。
また、複数の成膜後にクリーニングする方が、成膜毎にクリーニングするより効率が良くなり、全体としてクリーニング時間が短縮される。しかし、厚い膜が形成された後にクリーニングするため一回のクリーニング時間は長くなる。この場合、高周波電極（カソード電極）に高周波を導入する時間が長くなるため、真空槽の温度上昇が顕著になる。
【００１０】
これに対し、特許文献２のように、真空槽の外でプラズマ化したクリーニングガスを導入する方法がある。しかし、このように活性化された真空ガスは、真空槽内に広がらず、特定の部分が選択的にクリーニングされてしまう。さらに、クリーニングガスの入り口付近では活性（反応性）が高いが、遠い場所では活性（反応性）が低下するので、真空槽内全体を均一にクリーニングできないという課題がある。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、プラズマＣＶＤによる成膜とクリーニングとを繰り返しても、真空槽内の温度上昇を抑制し、かつ、効率良く均一にクリーニング可能な成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願は、上記の課題を解決するために以下の構成および方法を用いる。
本願の一形態のプラズマ成膜装置は、内部を減圧可能な真空槽と、真空槽内に設置され、成膜対象物が置載されるサセプタと、サセプタの上方に設置されるカソード電極と、カソード電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、真空槽内に成膜原料ガスを供給する成膜ガス供給手段と、を有する。
このプラズマ成膜装置は、カソード電極に高周波電圧が印加され、真空槽内に成膜原料ガスが供給されて、カソード電極とサセプタの間にプラズマを発生させて成膜対象物に成膜する。さらに、このプラズマ成膜装置は、サセプタ内に恒温媒体を循環させるサセプタ恒温媒体循環手段と、クリーニングガスを真空槽内に供給するクリーニングガス供給手段とを有する。クリーニングガス供給手段は、クリーニングガスが真空槽内に供給される前に、クリーニングガスのイオンもしくはラジカルを発生させるクリーニングガス活性化手段を有する。
さらに、このプラズマ成膜装置は、真空槽内に、クリーニングガス供給手段がイオンもしくはラジカルを含むクリーニングガスを供給しながら、高周波電源がカソード電極に高周波電圧を印加することができる。
本願のプラズマ成膜装置は、カソード電極の温度を制御するカソード電極温度制御手段を有してもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、カソード電極温度制御手段は、カソード電極に隣接して恒温媒体を循環させてもよい。
本願のプラズマ成膜装置は、真空槽の側壁の温度を制御するチャンバ側壁温度制御手段を有してもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、チャンバ側壁温度制御手段は、チャンバ側壁に近接して、もしくはチャンバ側壁内に恒温媒体を循環させてもよい。
本願のプラズマ成膜装置において、サセプタ恒温媒体循環手段によりサセプタ内を循環する恒温媒体は、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低いことが好ましい。
本願のプラズマ成膜装置において、クリーニングガス活性化手段は、プラズマ発生手段を用いることができる。
本願のプラズマ成膜装置において、高周波電源が供給する高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚであることが好ましい。
本願の一形態の成膜方法は、真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物に膜を形成する成膜工程と、一回又は複数回の成膜工程毎に、真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有する。クリーニング工程において、クリーニングガスは、真空槽に導入される前に活性化されて真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される。
本願の成膜方法において、高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚであることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、成膜対象物が置載されるサセプタ内には、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、カソード電極に近接して、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜工程およびクリーニング工程の間、真空槽内もしくは真空槽に近接して、室温もしくは４０℃より高く、成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環されることが好ましい。
本願の成膜方法において、成膜対象物を有機ＥＬ素子とし、成膜される膜として窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを用いることができる。
本願の成膜方法において、成膜対象物は樹脂基板もしくはガラス基板とし、成膜される膜として窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
上記の手段により、本願は、プラズマＣＶＤによる成膜とクリーニングとを繰り返しても、真空槽内の温度上昇を抑制し、かつ、クリーニング効率が良い成膜装置および成膜方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】有機ＥＬ素子に保護膜を形成する保護膜形成装置の構成例を示す平面図
【図２】同保護膜形成装置における成膜室の構成を示す概略の断面図
【図３】成膜工程及びクリーニング工程を示すフロー図
【図４】高周波電圧の周波数毎の電圧密度と基板温度を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１は、有機ＥＬ素子に保護膜を形成する保護膜形成装置の構成例を示す平面図である。
図１に示すように、本実施の形態の保護膜形成装置１００は、成膜室１０１、搬入室１０２、搬送室１０３、反転室１０４、搬出室１０５を有する。成膜対象物を搬出する時の搬出室１０５以外、運転中の保護膜形成装置１００の内部は真空に維持される。
成膜室１０１は、その内部で保護膜の成膜が行われるもので、搬送室１０３の周辺に複数設置される。図１に示す本実施の形態では成膜室１０１1〜１０１5が５室設置されている。成膜室１０１の詳細は後述される。
【００１７】
搬入室１０２は、保護膜の成膜対象物５０である有機ＥＬ素子を搬入するための室である。通常、有機ＥＬ素子は第一電極、有機発光層、第二電極が蒸着によりデポアップで成膜されるため、搬入室１０２へは、成膜面が下向きの状態で成膜対象物５０が搬入される。
【００１８】
搬送室１０３は、その内部に、各室間で成膜対象物５０を移送する搬送ロボット（図示せず）を有する。搬送室１０３の周囲には、成膜室１０１、搬入室１０２、反転室１０４、搬出室１０５が設置される。搬送室１０３と各室の間には必要に応じてバルブが設置される。
【００１９】
反転室１０４は、成膜面が下向きの状態で移送された成膜対象物を、上下反転し、成膜面を上向きにする反転機構１０４ａを有する。これは、成膜室１０１内で成膜対象物５０が、デポダウンにより保護膜が形成されるためである。
【００２０】
搬出室１０５から成膜室１０１で保護膜を成膜された成膜対象物５０が搬出される。搬出室１０５内部が大気と真空に圧力調整されることにより、搬送室１０３は真空を維持したまま、真空雰囲気から大気中に成膜対象物５０が搬出される。
【００２１】
搬入室１０２に搬入された成膜対象物５０は、搬送室１０３の搬送ロボットにより反転室１０４に移送され、反転室１０４で上下反転されて、搬送室１０３の搬送ロボットにより、複数の成膜室１０１1〜１０１5のいずれかに移送される。成膜室１０１1〜１０１5で成膜された成膜対象物５０は、搬送室１０３の搬送ロボットにより搬出室１０５に移送され、搬出室１０５から搬出される。
【００２２】
次に、図２を参照して、成膜室１０１の構成を説明する。図２は、成膜室１０１の断面を示す。
【００２３】
成膜室１０１は、チャンバ壁１１、カソード絶縁部１２、プレート部材１３、恒温媒体循環手段１５、ＲＦ電源１７、成膜原料ガス供給手段１８、カバー１９、カソード電極２０、基板電極部３０、クリーニングガス供給手段４０、を有する。
成膜室１０１内部の基板電極部３０上に成膜対象物５０が配置されて、成膜対象物５０表面に保護膜が形成される。
【００２４】
チャンバ壁１１は、真空槽の一部（側壁及び底部）を構成するもので、導電性の部材により形成され、接地電位にされている。チャンバ壁１１の底部には、排気口１４が形成され図示しない排気手段により真空排気される。
チャンバ壁１１の側壁には、恒温媒体が循環するチャンバ側壁温度制御手段１６が、チャンバ壁１１の外面に沿って、もしくはチャンバ壁１１内部に設置される場合がある。
【００２５】
カソード絶縁部１２は絶縁性の部材からなり、チャンバ壁１１とカソード電極２０の間に配置される。カソード絶縁部１２が真空槽の一部を構成しても良い。
【００２６】
恒温媒体循環手段１５は、基板電極部３０を構成するサセプタ３１内部に恒温媒体を供給する。恒温媒体循環手段１５は、チャンバ側壁温度制御手段１６や後述するカソード電極温度制御手段２５に恒温媒体を供給するように構成することもできる。
【００２７】
ＲＦ電源１７は、カソード電極２０に高周波電圧を印加する。本発明の場合、高周波電圧の周波数は、２７．１２ＭＨｚ以上であることが好ましい。この理由は、図４に示されるように、１３．５６ＭＨｚを使用する場合より、２７．１２ＭＨｚや４０．６８ＭＨｚの高周波電圧を使用した場合の方が、同じ電力密度でも基板温度の温度上昇をより抑えることができるからである。
【００２８】
成膜原料ガス供給手段１８は、成膜原料ガスを、カソード電極２０を介して成膜室１０１内部の成膜領域６０へ供給する。成膜する膜が窒化シリコンの場合、ＳｉＨ4とアンモニアガス及び／または窒素を含む混合ガスが供給される。成膜する膜が酸窒化シリコンの場合、ＳｉＨ4とアンモニアガス及び／または窒素と窒素酸化物を含む混合ガスが供給される。成膜する膜が酸化シリコンの場合、ＳｉＨ4と窒素酸化物を含む混合ガスが供給される。なお、上記の原料ガスの他に混合ガスがＡｒを含む場合がある。
カバー１９は、カソード電極２０に人等が接触して感電しないように、カソード電極２０の上方及び周囲を覆っている。
【００２９】
カソード電極２０は、導電性物質で形成された函体から構成される。ここで、カソード電極２０は上面にカソード上部電極２１を、下面にシャワープレート２２を有し、カソード上部電極２１とシャワープレート２２の間、即ちカソード電極２０内部には空間２３が形成されている。カソード上部電極２１には、ＲＦ電源１７より高周波電圧が印加される。また、カソード上部電極２１には成膜原料ガス供給手段１８と空間２３を接続する成膜原料ガス供給管２６が設けられている。シャワープレート２２には空間２３と成膜室１０１内部の成膜領域６０を接続する複数の孔２４が形成される。
なお、カソード上部電極２１に近接するように、恒温媒体が循環するカソード電極温度制御手段２５を設けても良い。
【００３０】
成膜原料ガス供給手段１８から供給された原料ガスは、成膜原料ガス供給管２６を通って空間２３に供給され、空間２３からシャワープレート２２の孔２４により分散され、成膜対象物５０表面に均一に成膜されるように成膜室１０１内の成膜領域６０に導入される。
基板電極部３０は、サセプタ３１、サセプタ恒温媒体循環路３２、基板電極絶縁部材３３を有する。基板電極部３０は接地電位とされる。
そして、ＲＦ電源１７から印加された高周波電圧により、シャワープレート２２と基板電極部３０の間で放電し、プラズマが発生する。このプラズマにより、原料ガスが反応し、サセプタ３１の上に成膜領域６０と接するように配置された成膜対象物５０上に保護膜が形成される。
【００３１】
サセプタ３１の内部にはサセプタ恒温媒体循環路３２が形成され、上記恒温媒体循環手段１５から供給された恒温媒体が循環する。恒温媒体の温度は、室温もしくは４０℃以上でかつ成膜対象物５０の耐熱温度未満とすることが好ましい。
成膜対象物５０の耐熱温度以上では、成膜対象物５０の温度が上がりすぎるため好ましくない。通常は成膜対象物５０の耐熱温度から１０〜４０℃低い温度の恒温媒体が循環される。例えば、有機ＥＬ素子の耐熱温度は１００℃未満であり、樹脂基板の耐熱温度は２００℃未満である。このため、有機ＥＬ素子は成膜中に９０℃以下に管理され、樹脂基板は１９０℃以下に管理されることが好ましい。このため恒温媒体はこの管理される温度より低く制御される。
【００３２】
サセプタ３１の周りに設けられた基板電極絶縁部材３３は、サセプタ３１とチャンバ壁１１の間に異常放電が発生するのを防止するためのものである。さらに、上述したプレート部材１３は、サセプタ３１とチャンバ壁１１の底部の間に配置され、チャンバ壁１１とサセプタ３１とを電気的に接続するように構成されている。これは、ＲＦ電源１７、カソード電極２０、プラズマ、基板電極部３０、チャンバ壁１１、接地で形成される高周波の回路を短くして、異常な放電を防止するためである。
基板電極部３０は、サセプタ３１とシャワープレート２２の距離を調整する基板電極昇降機構３４を有しても良い。
【００３３】
クリーニングガス供給手段４０は、クリーニングガス活性化手段４１、クリーニングガス貯蔵部４２、クリーニングガス供給管４３、４４を有する。
クリーニングガス活性化手段４１には、クリーニングガス貯蔵部４２からクリーニングガス供給管４４を介してＮＦ3のクリーニングガスと、Ａｒガスが供給される。クリーニングガス活性化手段４１は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）などのプラズマ発生手段を有し、内部でプラズマを発生させる機能を有する。このプラズマの発生によりＮＦ3のイオンまたはラジカルを含む活性種が形成される。
クリーニングガス供給管４３はクリーニングガス活性化手段４１と成膜室１０１内の成膜領域６０を接続し、クリーニングガスの活性種を成膜領域６０に導入する。
【００３４】
次に、成膜室１０１における成膜工程を説明する。ここでは、例として有機ＥＬ素子に窒化シリコン膜を形成する場合を示す。
図２に示すように、サセプタ３１の上に成膜対象物５０として有機ＥＬ素子を設置し、成膜領域６０に原料ガス（ＳｉＨ4、アンモニア、窒素）を導入しながら、ＲＦ電源１７から高周波電圧を供給し成膜領域６０にプラズマを発生させる。プラズマにより原料ガスが反応して成膜対象物５０上に窒化シリコン保護膜が形成される。ＲＦ電源１７は２７．１２ＭＨｚの高周波電圧を印加する。このとき、例えばサセプタ恒温媒体循環路３２には恒温媒体として６０℃の温水を循環させる。これにより、５分の成膜時間中に、基板温度は成膜の開始時は６０℃以上、成膜中は８５℃以下に制御される。
【００３５】
また、成膜時間を長くした場合、高周波電圧の印加によりカソード電極２０の温度が上昇するのでカソード電極温度制御手段２５に恒温媒体を循環することで、温度上昇を抑え、８５℃以下に制御することができる。
【００３６】
さらに、プラズマやカソード電極２０からの伝熱により、チャンバ壁１１全体の温度が上昇する場合はチャンバ側壁温度制御手段１６に恒温媒体を循環することで、温度上昇を抑え、８５℃以下に制御することができる。
成膜が終了すると、原料ガスの導入と高周波電圧の印加を停止し、成膜された成膜対象物５０を成膜室１０１から搬出する。
【００３７】
本例では、図３に示すように、一もしくは複数の基板に成膜工程が行われた後（Ｓ１〜Ｓｎ）、クリーニング工程（Ｃ１）を行う。ここで、成膜回数とクリーニングの頻度は、成膜する膜の厚さと内壁から剥離が発生する膜の厚さ等から決められる。成膜室１０１内からの膜剥離等の問題がなければ、複数の成膜対象物５０に成膜工程が行われた後にクリーニング工程を行うことが好ましい。これは、クリーニング工程の最後には、成膜室１０１内に剥離防止用の膜を形成するプレデポなどの工程があるが、複数回の成膜後にまとめてクリーニングすればこのプレデポなどの工程を削減できるため、全体として成膜室の稼働率を向上できるからである。
【００３８】
次に、成膜室１０１のクリーニング方法を説明する。
成膜対象物５０が搬出された状態で、クリーニングガス活性化手段４１にクリーニングガス（ＮＦ3）とＡｒガスが導入され、クリーニングガス活性化手段４１内でプラズマ発生手段によってプラズマを発生させる。プラズマにより活性化されたクリーニングガスを成膜室１０１内に導入する。このとき、ＲＦ電源１７からカソード電極２０に高周波電圧２７．１２ＭＨｚを印加する。このような活性化されたクリーニングガスを導入することで、カソード電極２０に印加される高周波電圧の電圧密度を低くすることができるため、成膜室１０１内の温度上昇を抑えることができる。さらに、クリーニングガスの導入中にもカソード電極２０に高周波電圧を印加することで、クリーニングガスのプラズマが成膜室１０１内に広がり、かつ、クリーニングガスの活性も一様になるので、均一にクリーニングすることが可能なる。また、クリーニング中にサセプタ恒温媒体循環路３２、カソード電極温度制御手段２５、チャンバ側壁温度制御手段１６に、６０℃の温水を循環させた。これにより、１０分間のクリーニングでも、サセプタ３１の温度が８５℃以上に上昇することがなかった。
【００３９】
本実施の形態では、活性化されたクリーニングガスが導入されることで、カソード電極２０に印加される高周波電圧の電圧密度を低くすることができるとともに、クリーニング時間が短縮されるので、成膜室１０１の温度上昇を抑えられる。さらに、クリーニングガスの導入中にもカソード電極２０に高周波電圧を印加することで、クリーニングガスのプラズマが成膜室１０１内に広がり、かつ、クリーニングガスの活性も一様になるので、成膜室１０１内を均一にクリーニングすることが可能なる。
【００４０】
これに対し、活性化されたクリーニングガスを導入し、カソード電極２０に高周波電圧を印加しなかった場合、クリーニングガスの導入口付近およびクリーニングガスの流れ順序によりクリーニング結果が不均一になった。
【００４１】
また、活性化されていないクリーニングガスを導入して、カソード電極２０に高周波電圧を印加した場合、クリーニングガスの活性が低いため、クリーニング時間が長くなるとともに、高周波電圧の電圧密度を上げる必要が生じた。このため、カソード電極２０、サセプタ３１およびチャンバ壁１１の温度が上昇し、成膜室１０１内が９０℃以上になった。このため、冷却時間が必要で、直ちに次の成膜工程に移行することができなかった。
【００４２】
特に、複数の基板に成膜工程が行われた後にクリーニング工程が行われる場合、クリーニング時間が一回の成膜時間より長くなり、温度上昇の問題が大きくなる。長時間かつ連続的に高周波電圧が印加されることによりカソード電極２０等の温度が上昇するためである。このような場合、クリーニング時に温度の上昇を抑え、直ちに次の成膜工程に移行することができることは、成膜室１０１の稼動効率を上げるために特に好ましい。
【００４３】
基本的には、プラズマ発生期間に成膜室１０１内の温度が上昇し、プラズマ消失期間に温度が恒温媒体温度近くまで下がる。このため、成膜中やクリーニング中に温度が上昇し、次の成膜までに一定温度まで温度が下がる必要がある。一定温度まで温度が下がらないと、運転を繰り返すうちに徐々に温度が上昇して成膜対象物５０の耐熱温度を超えてしまうからである。このため、クリーニング時においても、次の成膜までに一定温度になるように温度を管理することは重要である。クリーニング時にカソード電極２０の温度が必要以上に高くなる場合は、カソード電極温度制御手段２５のみにサセプタ恒温媒体循環路３２より低い温度の恒温媒体を循環させても良い。
【００４４】
なお、循環媒体の温度変更には時間がかかるため、サセプタ恒温媒体循環路３２に流される恒温媒体の温度は、成膜時とクリーニング時で変化させない方が良い。これは成膜開始温度をできるだけ一定に保つためである。
なお、上記では高周波電圧として周波数２７．１２ＭＨｚのものを使用したが、これに限定されず、周波数１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚ以上の周波数でもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００ 保護膜形成装置
１０１ 成膜室
１０２ 搬入室
１０３ 搬送室
１０４ 反転室
１０５ 搬出室
１１ チャンバ壁
１２ カソード絶縁部
１３ プレート部材
１４ 排気口
１５ 恒温媒体循環手段
１６ チャンバ側壁温度制御手段
１７ ＲＦ電源
１８ 成膜原料ガス供給手段
１９ カバー
２０ カソード電極
２１ カソード上部電極
２２ シャワープレート
２３ 空間
２４ 孔
２５ カソード電極温度制御手段
２６ 成膜原料ガス供給管
３０ 基板電極部
３１ サセプタ
３２ サセプタ恒温媒体循環路
３３ 基板電極絶縁部材
３４ 基板電極昇降機構
４０ クリーニングガス供給手段
４１ クリーニングガス活性化手段
４２ クリーニングガス貯蔵部
４３ クリーニングガス供給管
５０ 成膜対象物（基板）
６０ 成膜領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を減圧可能な真空槽と、
前記真空槽内に設置され、成膜対象物が置載されるサセプタと、
前記サセプタの上方に設置されるカソード電極と、
前記カソード電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記真空槽内に成膜原料ガスを供給する成膜ガス供給手段と、を有し、
前記カソード電極に高周波電圧が印加され、前記真空槽内に前記成膜原料ガスが供給され、前記カソード電極と前記サセプタの間にプラズマを発生させて前記成膜対象物に成膜するプラズマ成膜装置であって、
前記サセプタ内に恒温媒体を循環させるサセプタ恒温媒体循環手段と、
前記真空槽内に、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を有し、
前記クリーニングガス供給手段は、前記クリーニングガスが前記真空槽内に供給される前に、前記クリーニングガスのイオンもしくはラジカルを発生させるクリーニングガス活性化手段と、を有し、
前記真空槽内に、前記クリーニングガス供給手段がイオンもしくはラジカルを含む前記クリーニングガスを供給しながら、前記高周波電源が前記カソード電極に高周波電圧を印加する、
プラズマ成膜装置。
【請求項２】
前記カソード電極の温度を制御するカソード電極温度制御手段を有する、
請求項１に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項３】
前記カソード電極温度制御手段は、前記カソード電極に近接して恒温媒体を循環させる、
請求項２に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項４】
前記真空槽の側壁の温度を制御するチャンバ側壁温度制御手段を有する、
請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項５】
前記チャンバ側壁温度制御手段は、前記チャンバ側壁に近接して、もしくは前記チャンバ側壁内に恒温媒体を循環させる、
請求項４に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記サセプタ恒温媒体循環手段により前記サセプタ内を循環する恒温媒体は、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い、
請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記クリーニングガス活性化手段は、プラズマ発生手段である、
請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記高周波電源が供給する高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚである、
請求項１乃至７のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項９】
真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物上に膜を形成する成膜工程と、
一回又は複数回の前記成膜工程毎に、前記真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有し、
前記クリーニング工程において、前記クリーニングガスは、前記真空槽に導入される前に活性化されて前記真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、前記真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される、
成膜方法。
【請求項１０】
前記高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚである、
請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記成膜対象物が置載されるサセプタ内には、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９または１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記カソード電極に近接して、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９乃至１１のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記真空槽内もしくは前記真空槽に近接して、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９乃至１２のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１４】
成膜対象物は有機ＥＬ素子であり、成膜される膜は窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンである、
請求項９乃至１３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１５】
成膜対象物は樹脂基板もしくはガラス基板であり、成膜される膜は窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンである、
請求項９乃至１３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１】
内部を減圧可能な真空槽と、
前記真空槽内に設置され、成膜対象物が置載されるサセプタと、
前記サセプタの上方に設置されるカソード電極と、
前記カソード電極に高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記真空槽内に成膜原料ガスを供給する成膜ガス供給手段と、を有し、
前記カソード電極に高周波電圧が印加され、前記真空槽内に前記成膜原料ガスが供給され、前記カソード電極と前記サセプタの間にプラズマを発生させて前記成膜対象物に成膜するプラズマ成膜装置であって、
前記サセプタ内に恒温媒体を循環させるサセプタ恒温媒体循環手段と、
前記真空槽内に、クリーニングガスを供給するクリーニングガス供給手段を有し、
前記クリーニングガス供給手段は、前記クリーニングガスが前記真空槽内に供給される前に、前記クリーニングガスのイオンもしくはラジカルを発生させるクリーニングガス活性化手段と、を有し、
前記真空槽内に、前記クリーニングガス供給手段がイオンもしくはラジカルを含む前記クリーニングガスを供給しながら、前記高周波電源が前記カソード電極に高周波電圧を印加する、
プラズマ成膜装置。
【請求項２】
前記カソード電極の温度を制御するカソード電極温度制御手段を有する、
請求項１に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項３】
前記カソード電極温度制御手段は、前記カソード電極に近接して恒温媒体を循環させる、
請求項２に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項４】
前記真空槽の側壁の温度を制御するチャンバ側壁温度制御手段を有する、
請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項５】
前記チャンバ側壁温度制御手段は、前記チャンバ側壁に近接して、もしくは前記チャンバ側壁内に恒温媒体を循環させる、
請求項４に記載のプラズマ成膜装置。
【請求項６】
前記サセプタ恒温媒体循環手段により前記サセプタ内を循環する恒温媒体は、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い、
請求項１乃至５のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項７】
前記クリーニングガス活性化手段は、プラズマ発生手段である、
請求項１乃至６のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項８】
前記高周波電源が供給する高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚである、
請求項１乃至７のいずれかに記載のプラズマ成膜装置。
【請求項９】
真空槽内にプラズマを発生させながら成膜対象物上に膜を形成する成膜工程と、
一回又は複数回の前記成膜工程毎に、前記真空槽内にクリーニングガスを導入してクリーニングを行うクリーニング工程を有し、
前記クリーニング工程において、前記クリーニングガスは、前記真空槽に導入される前に活性化されて前記真空槽に導入される際にイオンまたはラジカルを含み、かつ、前記真空槽内のカソード電極に高周波電圧が印加される、
成膜方法。
【請求項１０】
前記高周波電圧は、１３．５６ＭＨｚもしくは２７．１２ＭＨｚである、
請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１１】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記成膜対象物が置載されるサセプタ内には、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９または１０のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１２】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記カソード電極に近接して、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９乃至１１のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１３】
前記成膜工程および前記クリーニング工程の間、前記真空槽内もしくは前記真空槽に近接して、室温もしくは４０℃より高く、前記成膜対象物の耐熱温度より低い恒温媒体が循環される、
請求項９乃至１２のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１４】
成膜対象物は有機ＥＬ素子であり、成膜される膜は窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンである、
請求項９乃至１３のいずれかに記載の成膜方法。
【請求項１５】
成膜対象物は樹脂基板もしくはガラス基板であり、成膜される膜は窒化シリコンもしくは酸窒化シリコンである、
請求項９乃至１３のいずれかに記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−１６８６５２（Ｐ２０１０−１６８６５２Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８９４５３（Ｐ２００９−２８９４５３）
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２１日（２００９．１２．２１）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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