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JP4335560B2 - Vacuum plasma processing equipment - Google Patents
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JP4335560B2 - Vacuum plasma processing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマCVD、ドライエッチング、スパッタリング等の真空プラズマ処理を基板に施すための真空プラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、プラズマCVD装置等では、真空プラズマ処理装置内においてガス吹き出し型の電極(以下「電極」という。)に反応ガスを供給し、これをプラズマ雰囲気にて分解反応させて基板(被処理基板)に薄膜を形成させるようにしている。このとき、電極から吹き出る反応ガスの主流は、基板の表面に対して垂直に当たるようになっている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−120985号公報(図3および図7)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献1の発明では、製膜速度を上げるために電極と基板との間の間隔を縮めていった場合、ガス吹き出し孔から吹き出たガスが十分に拡散されないまま基板表面に到達し、このガス吹き出し孔に対向する基板表面に膜模様(斑点色や局所厚膜や粉)が発生してしまい、電極と基板との間の間隔を縮めるのに限界があった。
【0005】
また、従来の電極は、基板サイズよりも外側に位置するガス管にもガス吹き出し孔が設けられているため、ガスを浪費してしまうとともに、ガス吹き出し孔を加工するための作業工程が増加し、かつ製造コストが上昇してしまうといった問題点があった。
【0006】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、電極と基板との間の間隔を縮めて製膜速度を向上させたり、膜質を改善することのできる電極を備えた真空プラズマ処理装置を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、ガスを有効に利用することができるとともに、製造コストを低減させることのできる電極を備えた真空プラズマ処理装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の真空プラズマ処理装置によれば、被処理基板を支持するヒータカバーと製膜カバーとの間に配置され、前記ヒータカバーと前記製膜カバーとで囲繞された空間内にガスを供給するとともに電極としての機能を有し、かつ、上部ガスヘッダーと、下部ガスヘッダーと、これら上部ガスヘッダーおよび下部ガスヘッダーの間に接続された複数本のガス管とを具備した電極を備え、前記ガスを前記空間内に吹き出すため、前記ガス管に設けられたガス吹き出し孔は、前記被処理基板が位置する側と反対の側に穿孔されており、前記ガス吹き出し孔から吹き出したガスは、前記製膜カバーの側へ流れ、この製膜カバーと前記ヒータカバーとにより囲繞された空間内で拡散された後、前記被処理基板の処理側表面に到達することを特徴とする。
【0008】
このような真空プラズマ処理装置によれば、被処理基板から遠ざかる方向、すなわち製膜カバーの方向に、ガスの主流が向かうように、ガス吹き出し孔が設けられている。すなわち、一旦製膜カバーの方に導かれ、その後被処理基板の方にガスが導かれるようになっている。
【0009】
請求項2記載の真空プラズマ処理装置によれば、被処理基板を支持するヒータカバーと製膜カバーとの間に配置され、前記ヒータカバーと前記製膜カバーとで囲繞された空間内にガスを供給するとともに電極としての機能を有し、かつ、上部ガスヘッダーと、下部ガスヘッダーと、これら上部ガスヘッダーおよび下部ガスヘッダーの間に接続された複数本のガス管とを具備した電極を備え、前記ガスを前記空間内に吹き出すため、前記ガス管に設けられたガス吹き出し孔は、当該ガス吹き出し孔から吹き出されるガスの主流が、当該ガス吹き出し孔から隣接するガス管の基板側の表面および/または製膜カバー側の表面に向けて引かれた接線に沿うように穿孔されていることを特徴とする。
【0010】
このような真空プラズマ処理装置によれば、ガス吹き出し孔から吹き出されるガスの主流が、隣接するガス管の基板側の表面および/または製膜カバー側の表面に向けて引かれた接線に沿うように、ガス吹き出し孔が設けられている。
【0011】
請求項3記載の真空プラズマ処理装置によれば、前記ガス吹き出し孔は、一のガス管に対して等ピッチに設けられているとともに、一のガス管に隣接するガス管のガス吹き出し孔は、一のガス管に設けられたガス吹き出し孔と1/2ピッチずらして設けられていることを特徴とする。
【0012】
このような真空プラズマ処理装置によれば、ガス吹き出し孔が千鳥状に配置されていることとなる。
【0013】
請求項4記載の真空プラズマ処理装置によれば、前記ガス管の配列方向の長さが、この配列方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成されていることを特徴とする。
【0014】
このような真空プラズマ処理装置によれば、ガス管の配列方向の長さ(すなわち、被処理基板側から見たときの幅方向の長さ)が小さくなる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による真空プラズマ処理装置の第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。
本発明による真空プラズマ処理装置は、たとえば図9に示すようなクラスタ型真空処理装置801に用いられるものである。
図9に示すように、クラスタ型真空処理装置801は中央に台車回転室としての共通搬送室830を備え、その周囲を取り囲むようにロード室810、アンロード室820、5つの製膜室(真空処理室)870A〜870E、予備室880が配置されている。これら各室810,820,870A〜870E,880はゲート弁(図示せず)を介して台車移動接続室840A〜840Hにそれぞれ連通し、さらに各台車移動接続室840A〜840Hは共通搬送室830にそれぞれ連通している。
【0016】
ロード室810には2台の搬送装置806A,806Bが、アンロード室820にも2台の搬送装置806C,806Dが、共通搬送室830には2台の搬送装置806E,806Fがそれぞれ設けられ、装置全体では合計少なくとも6台の搬送装置806A〜806Fが各所に配置されている。
【0017】
図10に示すように、前述した製膜室870A〜870E内にはそれぞれ、固定された製膜ユニット912と、この製膜ユニット912の両側に固定して配置された基板加熱用ヒータ913,913が配置されている。また、製膜ユニット912と基板加熱用ヒータ913間には、後述する基板搬送台車により製膜室内の所定の位置に搬送されるガラス基板(被処理基板)914やヒータカバー915や電極916等が配置されている。
【0018】
製膜ユニット912は、図11に示すような構成となっている。すなわち、製膜ユニット912は、中央部に立てかけて配置された製膜ユニット温度制御ヒータまたはクーラ(以下、温度制御ユニットと呼ぶ)917と、この温度制御ユニット917の両側に製膜カバー(一体型製膜ユニットカバーともいうが、以下防着板と呼ぶ)918を介して配置された電極916と、前記電極916の枠体部分に配置されたポジショナ(基板周囲枠)919と、前記ポジショナ919と連結されて前記温度制御ユニット917、防着板918および電極916の一部を囲むように配置された排気ガスカバー920と、前記電極916の背面側に配置された、前記ガラス基板914を支持するヒータカバー915と、前記排気ガスカバー920内を排気する排気管(排気手段)921とを有している。
【0019】
ガラス基板914は、たとえば上下に夫々2個づつボルト受け922を有したヒータカバー915に支持されている。ヒータカバー915は駆動モータ923によりボルト924が回動することにより、ポジショナ919に密着するようになっている。また、基板加熱用ヒータ913は、図10の矢印Aのように移動する。電極916はガス吹出し一体型であり、パイプ状の枠体916aと、この枠体916aに梯子型に多数並列され、複数のガス吹出し穴を有するパイプ916bとから構成されている。
【0020】
図12は、立て方向の中心線Lより左側では基板が搬送装置により搬入状態にあり、中心線Lより右側ではガラス基板914をヒータカバー915へセットし、台車が移動済みの状態を示す。なお、製膜開始までは更にヒータカバー915を前進し、ガラス基板914をポジショナ919に密着させる。前記ガラス基板914は、図12に示すように基板搬送台車925により台車予備室(図示せず)から製膜室911に搬送されるようになっている。なお、図12中の付番926は、メンテナンス用の扉を示す。
【0021】
図1は本実施形態に係る真空プラズマ処理装置を示す図であって、(a)は一部横断面図、(b)は一部縦断面図である。電極10は、被処理基板Kを支持するヒータカバー11と防着板12との間に配置され、これらヒータカバー11と防着板12とで囲繞された空間S内に反応ガスを供給するとともに電極としての機能を有するものである。
電極10は、図示しないガス供給管と、このガス供給管に接続された上部ガスヘッダー10aおよび下部ガスヘッダー10bと、これら上部ガスヘッダー10aおよび下部ガスヘッダー10bの間に接続された複数本のガス管10cとを具備している。図中の符号11aは基板押さえ具であり、被処理基板Kをヒータかバー11上に保持するためのものである。また、図中の符号Gは、防着板12の先端部とヒータカバー11に設けられた基板押さえ具11aとの間の間隙を示しており、空間S内に供給されたガスが排出されていく通路となる部分である。
【0022】
ガス管10cの外径Φは、たとえば6mm〜12mmであり、ガス管10cとガス管10cとのピッチPは、たとえば1.5×外径Φ〜3×外径Φである。
また、ガス管10cに設けられた各ガス吹き出し孔10dの孔径は、たとえば0.3mm〜0.5mmであり、ガス吹き出し孔10dとガス吹き出し孔10dとのピッチP2は、たとえば0.3×ピッチP〜1.5×ピッチPである。
【0023】
図1に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、各ガス管10cに設けられたガス吹き出し孔10dが、被処理基板Kと反対側、すなわち防着板12の方に向いてあけられている。言い換えれば、本実施形態における電極10のガス吹き出し孔10dは、従来技術の欄で述べた方向と正反対の方向(被処理基板Kに対する垂線と平行な線上でかつ基板と反対の方向)にガスの主流が吹き出すように設けられている。
【0024】
これにより、ガス吹き出し孔10dから吹き出たガスは空間S内で十分に拡散された後、被処理基板Kの処理側表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができる。
また、ガス吹き出し孔10dが、被処理基板Kと反対側に向いて開口しているため、電極10を被処理基板Kの方に近づけたとしても製膜に膜模様が発生することがない。したがって、ガス管10cと被処理基板Kとの間隙(距離)D1を5mm〜40mm、好ましくは15mm〜35mmに縮めることができ、プラズマ強度を強くすることができて、製膜速度を上げたり、膜質を改善することができるとともに、製膜ユニットの薄型化(小型化)を図ることができる。
なお、ガス管10cと防着板12との間隙(距離)D2は、D1の1倍〜6倍程度とすることが望ましい。
【0025】
つぎに、図2を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の参考実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した第1実施形態のガス吹き出し孔10dに対向する位置にそれぞれ、絶縁体からなる断面円弧状の邪魔板21が設けられている点で第1実施形態のものと異なる。その他の構成要素については前述した第1実施形態と同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、この邪魔板21についてのみ説明することにする。
なお、第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0026】
邪魔板21は、ガス吹き出し孔10dから吹き出すガスが衝突する位置に設けられた断面円弧状の板状部材であり、各ガス吹き出し孔10dに対してそれぞれ設けられていてもよいし、1本のガス管10cのすべてのガス吹き出し孔10dに対して1枚だけ設けられたものであってもよい。
図2に示すように、ガス吹き出し孔10dから吹き出たガスは、邪魔板21の凹面21aに衝突した後、この凹面21aに沿って進み、凹面21aの先端部21bとガス管10cの外表面10d’との間に形成された間隙gから被処理基板Kの方に向かって流出していくこととなる。ガスが吹き出し孔から出て、この間隙gから流出するまでの間にガスの拡散が行われ、さらに間隙gから流出する際に、空間が急激に拡がることにより、ガスの拡散が助長(促進)されることとなる。
【0027】
これにより、ガス吹き出し孔10dから吹き出たガスが十分に拡散された後、被処理基板の表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができるとともに、ガス管10cと被処理基板Kとの間隙(距離)D1を5mm〜40mm、好ましくは15mm〜35mmに縮めることができて、製膜速度を上げたり、膜質を改善することができ、製膜ユニットの薄型化(小型化)を図ることができる。
また、邪魔板21により防着板12側へのガスの流れが制限(抑制)されることとなるので、ガス管10cと防着板12との間隙(距離)D2を縮めることができて、製膜ユニットのさらなる薄型化(小型化)を図ることができる。
この時、邪魔板21とガス管10cの間に強いプラズマが発生すると、パーティクルが発生し膜質が低下したり、製膜速度が低下するなどの悪影響が出る可能性があるので、邪魔板21とガス管10cの隙間はプラズマが発生しにくい距離とし、好ましくは1mm〜5mmとする。
【0028】
図3を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の第2実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した第1実施形態のガス吹き出し孔10dの開口方向、すなわちガスの吹き出していく方向が異なるだけで、他の構成要素については前述した第1実施形態と同じである。したがって、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、このガス吹き出し孔の向いている方向についてのみ説明することにする。
なお、第1実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0029】
図3に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、各ガス管30cに設けられたガス吹き出し孔30dが、隣接するガス管30cの被処理基板K側の接線方向に向けて形成されている。すなわち、隣り合うガス管30cの被処理基板K側の表面に向かって、ガスの主流が吹き出されるように設けられている。
【0030】
これにより、ガス吹き出し孔30dから吹き出たガスが空間S内で十分に拡散された後、被処理基板Kの表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができるとともに、ガス管30cと被処理基板Kとの間隙(距離)D1を5mm〜40mm、好ましくは15mm〜35mmに縮めることができて、製膜速度を上げたり、膜質を改善することができ、製膜ユニットの薄型化(小型化)を図ることができる。
また、ガス吹き出し孔30dから吹き出たガスが、(電極となる)隣接するガス管30cの脇、すなわち電極周囲のプラズマシース領域に短時間で到達することとなるので、粉(パーティクル)が発生しにくくなり、より均一で欠陥の少ない良質な製膜を実現することができる。
さらに、隣り合うガス管30cの被処理基板K側の表面に向かってガスの主流が吹き出されるようになっているので、ガス管10cと防着板12との間隙(距離)D2を縮めることができて、製膜ユニットのさらなる薄型化(小型化)を図ることができる。
【0031】
図4を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の第3実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した第1実施形態および第2実施形態のガス吹き出し孔10d,30dの開口方向、すなわちガスの吹き出していく方向が異なるだけで、他の構成要素については前述した第1実施形態および第2実施形態と同じである。したがって、ここではそれら構成要素についての説明は省略し、このガス吹き出し孔の向いている方向についてのみ説明することにする。
なお、第1実施形態および第2実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0032】
図4に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、各ガス管40cに設けられたガス吹き出し孔40dが、隣接するガス管40cの防着板12側の接線方向に向けて形成されている。すなわち、隣り合うガス管40cの防着板12側の表面に向かって、ガスの主流が吹き出されるように設けられている。
【0033】
これにより、ガス吹き出し孔40dから吹き出たガスが空間S内で十分に拡散された後、被処理基板Kの表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができるとともに、ガス管40cと被処理基板Kとの間隙(距離)D1を5mm〜40mm、好ましくは15mm〜35mmに縮めることができて、製膜速度を上げたり、膜質を改善することができ、製膜ユニットの薄型化(小型化)を図ることができる。
また、ガス吹き出し孔30dから吹き出たガスが、(電極となる)隣接するガス管30cの脇、すなわち電極周囲のプラズマシース領域に短時間で到達することとなるので、粉(パーティクル)が発生しにくくなり、より均一で欠陥の少ない良質な製膜を実現することができる。
さらに、隣り合うガス管30cの防着板12側の表面に向かってガスの主流が吹き出されるようになっているので、ガス管10cと被処理基板Kとの間隙(距離)D1をさらに縮めることができて、製膜ユニットのさらなる薄型化(小型化)を図ることができる。
【0034】
図5を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の第4実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した第2実施形態のガス管30cとその断面形状において異なるものである。すなわち、第2実施形態ではガス管30cの断面形状は円形であったが、第4実施形態ではガス管50cの断面形状が長円形とされている。また、その他の構成要素については前述した第2実施形態と同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、第2実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0035】
図5に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、各ガス管50cの断面形状が長円形とされている。すなわち、各ガス管50cは、その断面において、ガス管50cの配列方向(あるいは上部ガスヘッダー10aおよび下部ガスヘッダー10bの延在方向)の管径(短径)d1が、この配列方向と直交する方向の管径(長径)d2よりも短くなっている。言い換えれば、ガス管50cの配列方向の管径d1を、流路断面積を減少させることなく縮めることとなる。ここで、d2/d1としては、たとえば2〜4とする。
【0036】
管径d1を減少させることにより、その分ガス管50cとガス管50cとの間の距離、すなわち前述したピッチPを縮めることができるので、ガス管50cの本数を増やすことができ、電極プラズマの均一性を向上させることができて、より均一な製膜を実現することができる。
また、配列方向と直交する方向の管径(長径)d2を大きくすることにより従来通りの通路断面積を確保し、かつガス管50c中におけるガス通過抵抗の増加が生じないので、ガス吹き出し孔50dから均一なガスを吹き出させることができ、電極プラズマの均一性を向上させることができて、より均一な製膜を実現することができるとともに、製膜速度を向上させることができる。
【0037】
図6を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の参考実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した従来の真空プラズマ処理装置と基本的に同様であり均一な膜厚や膜質分布のためには、電極を被処理基板Kよりも大きなサイズとすることで、電極周辺で発生し易いプラズマ密度不均一分布の影響を、製膜部分に出ないようにしているが、被処理基板Kと向き合っていないガス管60c’には、ガス吹き出し孔60dが設けられていないという点で従来のものと大きく異なる。すなわち、被処理基板Kと対向する位置にないガス管(たとえば図1において一番左側に位置するガス管)には、ガス吹き出し孔60dがまったく設けられていない。その他の構成要素については上述した実施形態と同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0038】
図6に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、最も外側(図6において一番左側と一番右側)に位置するガス管60c’、すなわち、前述したヒータカバ11(あるいは基板押さえ具11a)との間に被処理基板Kが存在していないガス管60’には、ガス吹き出し孔60dが設けられておらず、単なる電極パイプとしてのみ使用される。
【0039】
これにより、製膜に寄与しない(あるいは寄与しにくい)ガスの吹き出しをなくして、ガスの浪費を抑えることができるので、ガスの有効利用を図ることができるとともにガスの消費量を低減させることができ、製造コストを低減させることができる。
また、被処理基板Kと対向していないガス管60c’には、ガス吹き出し孔60dを設ける必要がないので、孔を加工する工程を省略することができるとともに、製造コストを低減させることができる。
【0040】
図7を用いて本発明による真空プラズマ処理装置の第5実施形態を説明する。本実施形態における真空プラズマ処理装置は、前述した従来の真空プラズマ処理装置と基本的に同様であるが、隣接するガス管同士で、ガス吹き出し孔とガス吹き出し孔との間のピッチが1/2ピッチずつ互いにずらして形成されているという点で従来のものと大きく異なる。その他の構成要素については上述した実施形態と同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。
【0041】
図7に示すように、本実施形態における真空プラズマ処理装置では、一のガス管70cの一のガス吹き出し孔70dとこれに隣接するガス吹き出し孔70dの中間に、この一のガス管70cに隣接する他のガス管70c’のガス吹き出し孔70d’が位置するようにガス吹き出し孔が配置されている。すなわち、図7に示すように、ガス吹き出し孔が1/2ピッチずつずらされ、千鳥状に配置されている。
図8はガス管に設けられたガス吹き出し孔を正面から見た図であって、(a)は本願発明によるもの、(b)は従来のものである。図8において斜線部はガスの濃度が低い部分、すなわちガスの供給が行き届かない(不十分な)領域を示している。また、斜線部以外の部分は、ガス吹き出し孔から吹き出したガスの、ガス吹き出し孔から所定距離達した時点での拡散範囲を示している。この図8から(a)の方が(b)のものよりも斜線部(すなわち、ガスの濃度が低い部分)の形状が複雑化し、ガスの濃度が低い領域が減少して、ガスの拡散(あるいは混合)がより促進化されていることがわかる。
【0042】
これにより、ガス吹き出し孔70d,70d’から吹き出したガスが空間S内で十分に拡散された後、被処理基板Kの表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができる。
【0043】
なお、本発明は上述した実施形態のものに限定されるものではなく、本願発明の技術思想を逸脱しない範囲でいかようにも変更・変形実施可能である。
ガスの吹き出し方向は、図1、図3、および図4に限定されるものではなく、被処理基板Kに対してガスの主流が垂直に当たらない向きであればいかなる方向であってもよい。
また、このガスの吹き出し方向は、図1、図3、および図4に示すように、ガス管の延在方向に対して直交する方向である必要はなく、たとえば図1において左上方向や左下方向に吹き出すようにすることもできる。
さらに、各ガス管またはガス管上の孔の単位で、違う方向へガスを吹き出すものを組み合わせることもできる。
【0044】
さらに、各ガス管からのガスの吹き出し方向は、一方向だけに限定されるものではなく、たとえば図1に示した方向と図3に示した方向の二方向に吹き出させるようにすることもできる。
さらにまた、被処理基板の表面に対してガスの主流が垂直に当たるように構成された従来の電極のガス管に、図1、図3、あるいは図4に示すようなガス吹き出し孔を新たに設けるようにすることもできる。
【0045】
さらにまた、図5に示したガス管50cの断面形状は長円形に限定されるものではなく、たとえば楕円形や、表面の鋭角な部分を丸く滑らかに仕上げた菱形、長方形、六角形などの多角形のものであってもよい。
【0046】
さらにまた、図6に示したガス吹き出し孔60dの設けられていないガス管60c’は、被処理基板Kと対向する位置にない領域にのみ配置されるものではなく、たとえば中央部に設けるようにすることもできるし、ガス吹き出し孔60dを有するガス管60cと交互に配置させることもできる。
さらにまた、図6に示したガス吹き出し孔60dの向きは、被処理基板Kに向けて設けられている必要はなく、今まで述べてきたように、いかなる方向にも向けることができる。
たとえば、ガス吹き出し孔の向きが図1に示すような方向に向けられている場合には、極言すると、中央部の一本だけをガス吹き出し孔60dが設けられたガス管60cとし、その他のガス管をガス吹き出し孔の設けられていないガス管60c’とすることもできる。
【0047】
さらにまた、図7に示したガス吹き出し孔70d,70d’の向きは、被処理基板Kに向けて設けられている必要はなく、たとえば図1に示すような方向に向けることもできる。
【0048】
【発明の効果】
本発明の真空プラズマ処理装置によれば、以下の効果を奏する。
請求項1記載の真空プラズマ処理装置によれば、ガス吹き出し孔から吹き出したガスは、一旦防着板の方に導かれ、その後被処理基板の方にガスが導かれて、空間内で十分に拡散された後、被処理基板の処理側表面に到達することとなるので、基板表面に均一な膜厚や膜質を形成させることができる。
また、ガス吹き出し孔が、被処理基板と反対側に向いて開口しているため、電極を被処理基板の方に近づけたとしても製膜に膜模様が発生することがない。したがって、ガス管と被処理基板との間隙(距離)を5mm〜40mm、好ましくは15mm〜35mmに縮めることができ、プラズマ強度を強くすることができて、製膜速度を上げたり、膜質を改善することができるとともに、製膜ユニットの薄型化(小型化)を図ることができる。
【0049】
請求項2記載の真空プラズマ処理装置によれば、ガス吹き出し孔から吹き出たガスが、(電極となる)隣接するガス管の脇、すなわち電極周囲のプラズマシース領域に短時間で到達することとなるので、粉(パーティクル)が発生しにくくなり、より均一で欠陥の少ない良質な製膜を実現することができる。
【0050】
請求項3記載の真空プラズマ処理装置によれば、ガス吹き出し孔が千鳥状に配置されているので、ガスの拡散(あるいは混合)をより促進することができ、基板表面により均一な膜厚や膜質を形成させることができて、製膜品、表面処理品の品質をより向上させることができる。
【0051】
請求項4記載の真空プラズマ処理装置によれば、ガス管の配列方向の長さ(すなわち、被処理基板側から見たときの幅方向の長さ)を小さくすることにより、ガス管とガス管との間の距離、すなわちガス管のピッチを縮めることができるので、ガス管の本数を増やすことができ、電極プラズマの均一性を向上させることができて、より均一な製膜を実現することができる。
また、配列方向と直交する方向の管径(長径)を大きくすることにより従来通りの通路断面積を確保し、かつガス管中におけるガス通過抵抗の増加が生じないので、ガス吹き出し孔から均一なガスを吹き出させることができ、電極プラズマの均一性を向上させることができて、より均一な製膜を実現することができるとともに、製膜速度の向上や膜質を改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の第1実施形態を示す図であって、(a)は一部横断面図、(b)は一部縦断面図である。
【図2】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の参考実施形態を示す要部拡大図である。
【図3】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の第2実施形態を示す図であって、(a)は一部横断面図、(b)は一部縦断面図である。
【図4】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の第3実施形態を示す図であって、(a)は一部横断面図、(b)は一部縦断面図である。
【図5】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の第4実施形態を示す図であって、(a)は一部横断面図、(b)は一部縦断面図である。
【図6】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の参考実施形態を示す概略斜視図である。
【図7】 本発明に係る真空プラズマ処理装置の第5実施形態を示す概略斜視図である。
【図8】 図7に示すガス管に設けられたガス吹き出し孔の一部を正面から見た一部正面図であって、(a)は本願発明によるもの、(b)は従来のものである。
【図9】 本発明の実施形態に係るクラスタ型真空処理装置の全体斜視図である。
【図10】 本発明の実施形態に係る真空プラズマ処理装置の製膜室の概略構成図である。
【図11】 図10の製膜室内に配置された製膜ユニットの全体構成図である。
【図12】 図10に示す製膜室の側断面図である。
【符号の説明】
10 電極
10c ガス管
10d ガス吹き出し孔
11 ヒータカバー
12 防着板(製膜カバー)
30 電極
30c ガス管
30d ガス吹き出し孔
40 電極
40c ガス管
40d ガス吹き出し孔
50 電極
50c ガス管
50d ガス吹き出し孔
70 電極
70c ガス管
70c’ガス管
70d ガス吹き出し孔
70d’ガス吹き出し孔
801 クラスタ型真空処理装置(真空処理装置)
915 ヒータカバー
918 防着板(製膜カバー)
K 被処理基板
S 空間
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum plasma processing apparatus for performing vacuum plasma processing such as plasma CVD, dry etching and sputtering on a substrate. Related To do.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a plasma CVD apparatus or the like, a reactive gas is supplied to a gas blowing type electrode (hereinafter referred to as “electrode”) in a vacuum plasma processing apparatus, and this is decomposed and reacted in a plasma atmosphere (substrate to be processed). Is made to form a thin film. At this time, the main flow of the reaction gas blown out from the electrode is perpendicular to the surface of the substrate (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-120985 (FIGS. 3 and 7)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the invention of Patent Document 1 described above, when the gap between the electrode and the substrate is reduced in order to increase the film forming speed, the gas blown out from the gas blowing holes reaches the substrate surface without being sufficiently diffused. However, a film pattern (spot color, local thick film or powder) is generated on the surface of the substrate facing the gas blowing holes, and there is a limit in reducing the distance between the electrode and the substrate.
[0005]
In addition, the conventional electrode is provided with a gas blowing hole in the gas pipe located outside the substrate size, which wastes gas and increases the number of work steps for processing the gas blowing hole. In addition, there is a problem that the manufacturing cost increases.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an electrode capable of improving the film forming speed by reducing the interval between the electrode and the substrate and improving the film quality. Vacuum plasma processing apparatus equipped with The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide an electrode that can effectively use gas and can reduce the manufacturing cost. Vacuum plasma processing apparatus equipped with Is to provide.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, according to claim 1 Vacuum plasma processing equipment According to the present invention, the gas is supplied between the heater cover supporting the substrate to be processed and the film forming cover, and the gas is supplied into the space surrounded by the heater cover and the film forming cover, and the electrode has a function as an electrode. And an electrode having an upper gas header, a lower gas header, and a plurality of gas pipes connected between the upper gas header and the lower gas header With In order to blow out the gas into the space, a gas blowing hole provided in the gas pipe is drilled on the side opposite to the side where the substrate to be processed is located, and the gas blown out from the gas blowing hole is The film flows toward the film-forming cover, diffuses in a space surrounded by the film-forming cover and the heater cover, and then reaches the process-side surface of the substrate to be processed.
[0008]
like this Vacuum plasma processing equipment According to the above, the gas blowing holes are provided so that the main flow of gas is directed in the direction away from the substrate to be processed, that is, in the direction of the film forming cover. That is, the gas is once guided toward the film forming cover and then the gas is guided toward the substrate to be processed.
[0009]
Claim 2 Vacuum plasma processing equipment According to the present invention, the gas is supplied between the heater cover supporting the substrate to be processed and the film forming cover, and the gas is supplied into the space surrounded by the heater cover and the film forming cover, and the electrode has a function as an electrode. And an electrode having an upper gas header, a lower gas header, and a plurality of gas pipes connected between the upper gas header and the lower gas header With In order to blow out the gas into the space, the gas blowout hole provided in the gas pipe is such that the main flow of the gas blown out from the gas blowout hole is the surface of the gas pipe adjacent to the gas blowout hole on the substrate side. And / or it is perforated so that the tangent drawn toward the surface at the side of a film-forming cover may be followed.
[0010]
like this Vacuum plasma processing equipment According to the present invention, the gas blowout holes are arranged so that the main flow of the gas blown out from the gas blowout holes follows a tangent line drawn toward the substrate side surface and / or the film forming cover side surface of the adjacent gas pipe. Is provided.
[0011]
Claim 3 Vacuum plasma processing equipment According to the above, the gas blowing holes are provided at an equal pitch with respect to the one gas pipe, and the gas blowing holes of the gas pipe adjacent to the one gas pipe are the gas provided in the one gas pipe. It is characterized by being provided with a 1/2 pitch offset from the blowing holes.
[0012]
like this Vacuum plasma processing equipment According to this, the gas blowing holes are arranged in a staggered manner.
[0013]
Claim 4 Vacuum plasma processing equipment According to the present invention, the length in the arrangement direction of the gas pipes is shorter than the length in the direction orthogonal to the arrangement direction.
[0014]
like this Vacuum plasma processing equipment Accordingly, the length in the arrangement direction of the gas pipes (that is, the length in the width direction when viewed from the substrate to be processed) is reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, according to the present invention Vacuum plasma processing equipment The first embodiment will be described with reference to the drawings.
According to the invention Vacuum plasma processing equipment Is used in a cluster type vacuum processing apparatus 801 as shown in FIG. 9, for example.
As shown in FIG. 9, the cluster type vacuum processing apparatus 801 includes a common transfer chamber 830 as a carriage rotation chamber in the center, and a load chamber 810, an unload chamber 820, and five film forming chambers (vacuums) so as to surround the periphery. Processing chambers) 870A to 870E and a spare chamber 880 are arranged. Each of these chambers 810, 820, 870A to 870E, 880 communicates with the carriage movement connection chambers 840A to 840H via gate valves (not shown), respectively, and each carriage movement connection chamber 840A to 840H communicates with the common transfer chamber 830. Each communicates.
[0016]
The load chamber 810 is provided with two transfer devices 806A and 806B, the unload chamber 820 is also provided with two transfer devices 806C and 806D, and the common transfer chamber 830 is provided with two transfer devices 806E and 806F. In the entire apparatus, a total of at least six transfer apparatuses 806A to 806F are arranged in various places.
[0017]
As shown in FIG. 10, in the above-described film forming chambers 870A to 870E, a fixed film forming unit 912, and substrate heating heaters 913 and 913 fixedly disposed on both sides of the film forming unit 912, respectively. Is arranged. Further, between the film forming unit 912 and the substrate heating heater 913, there are a glass substrate (substrate to be processed) 914, a heater cover 915, an electrode 916 and the like which are transferred to a predetermined position in the film forming chamber by a substrate transfer carriage described later. Has been placed.
[0018]
The film forming unit 912 is configured as shown in FIG. That is, the film forming unit 912 includes a film forming unit temperature control heater or cooler (hereinafter referred to as a temperature control unit) 917 disposed so as to stand against the center, and a film forming cover (integrated type) on both sides of the temperature control unit 917. (Also referred to as a film-forming unit cover, hereinafter referred to as an adhesion-preventing plate) 918, an electrode 916 disposed through 918, a positioner (substrate peripheral frame) 919 disposed in a frame portion of the electrode 916, and the positioner 919 The exhaust gas cover 920 is disposed so as to surround the temperature control unit 917, the deposition preventing plate 918, and a part of the electrode 916, and supports the glass substrate 914 disposed on the back side of the electrode 916. A heater cover 915 and an exhaust pipe (exhaust means) 921 for exhausting the exhaust gas cover 920 are provided.
[0019]
The glass substrate 914 is supported by a heater cover 915 having, for example, two bolt receivers 922 at the top and bottom. The heater cover 915 is brought into close contact with the positioner 919 when the bolt 924 is rotated by the drive motor 923. Further, the substrate heating heater 913 moves as indicated by an arrow A in FIG. The electrode 916 is a gas blow-out integrated type, and is composed of a pipe-shaped frame 916a and a pipe 916b having a plurality of gas blow-out holes arranged in parallel with the frame 916a in a ladder shape.
[0020]
FIG. 12 shows a state in which the substrate is in the carry-in state by the transfer device on the left side from the center line L in the standing direction, and the glass substrate 914 is set on the heater cover 915 on the right side from the center line L, and the carriage has been moved. Until the start of film formation, the heater cover 915 is further advanced to bring the glass substrate 914 into close contact with the positioner 919. The glass substrate 914 is transferred from a preliminary carriage chamber (not shown) to a film forming chamber 911 by a substrate transfer carriage 925 as shown in FIG. Note that reference numeral 926 in FIG. 12 indicates a maintenance door.
[0021]
FIG. 1 relates to this embodiment. Vacuum plasma processing equipment (A) is a partial cross-sectional view, and (b) is a partial vertical cross-sectional view. . Electric The pole 10 is disposed between the heater cover 11 and the deposition preventive plate 12 that support the substrate to be processed K, and supplies the reaction gas into the space S surrounded by the heater cover 11 and the deposition preventive plate 12. It has a function as an electrode.
The electrode 10 includes a gas supply pipe (not shown), an upper gas header 10a and a lower gas header 10b connected to the gas supply pipe, and a plurality of gases connected between the upper gas header 10a and the lower gas header 10b. Tube 10c. Reference numeral 11 a in the drawing is a substrate pressing tool for holding the substrate to be processed K on the heater or bar 11. Further, symbol G in the figure indicates a gap between the tip of the deposition preventing plate 12 and the substrate pressing member 11a provided in the heater cover 11, and the gas supplied into the space S is discharged. It is a part that becomes a passage.
[0022]
The outer diameter Φ of the gas pipe 10c is, for example, 6 mm to 12 mm, and the pitch P between the gas pipe 10c and the gas pipe 10c is, for example, 1.5 × outer diameter Φ-3 × outer diameter Φ.
The diameter of each gas blowing hole 10d provided in the gas pipe 10c is, for example, 0.3 mm to 0.5 mm, and the pitch P2 between the gas blowing hole 10d and the gas blowing hole 10d is, for example, 0.3 × pitch. P to 1.5 × pitch P.
[0023]
As shown in FIG. Vacuum plasma processing equipment Then, a gas blowing hole 10d provided in each gas pipe 10c is opened toward the opposite side to the substrate K to be processed, that is, toward the deposition preventing plate 12. In other words, the gas blowing hole 10d of the electrode 10 in the present embodiment allows gas to flow in a direction opposite to the direction described in the column of the prior art (on a line parallel to the perpendicular to the substrate K to be processed and opposite to the substrate). It is provided so that the mainstream blows out.
[0024]
As a result, the gas blown out from the gas blowing hole 10d is sufficiently diffused in the space S and then reaches the processing side surface of the substrate K to be processed, so that a uniform film thickness and film quality are formed on the substrate surface. Can be made.
Further, since the gas blowing hole 10d opens toward the opposite side of the substrate to be processed K, even if the electrode 10 is brought closer to the substrate to be processed K, a film pattern does not occur in the film formation. Therefore, the gap (distance) D1 between the gas pipe 10c and the substrate to be processed K can be reduced to 5 mm to 40 mm, preferably 15 mm to 35 mm, the plasma intensity can be increased, the film forming speed can be increased, The film quality can be improved and the film forming unit can be made thinner (smaller).
The gap (distance) D2 between the gas pipe 10c and the deposition preventing plate 12 is desirably about 1 to 6 times D1.
[0025]
Next, according to the present invention with reference to FIG. Vacuum plasma processing equipment The reference embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment Is different from that of the first embodiment in that baffle plates 21 each having a circular arc cross section made of an insulator are provided at positions facing the gas blowing holes 10d of the first embodiment. Since other components are the same as those in the first embodiment described above, description of these components is omitted here, and only the baffle plate 21 will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment.
[0026]
The baffle plate 21 is a plate-shaped member having a circular arc cross section provided at a position where the gas blown out from the gas blowing hole 10d collides, and may be provided for each gas blowing hole 10d. Only one sheet may be provided for all the gas blowing holes 10d of the gas pipe 10c.
As shown in FIG. 2, the gas blown out from the gas blowing hole 10d collides with the concave surface 21a of the baffle plate 21, and then advances along the concave surface 21a. It flows out toward the substrate to be processed K from the gap g formed between the two. The gas is diffused before the gas exits the blowout hole and flows out of the gap g. Further, when the gas flows out of the gap g, the space rapidly expands to promote (promote) the gas diffusion. Will be.
[0027]
Thereby, after the gas blown out from the gas blowing hole 10d is sufficiently diffused, it reaches the surface of the substrate to be processed, so that a uniform film thickness and film quality can be formed on the substrate surface, and the gas The gap (distance) D1 between the tube 10c and the substrate to be processed K can be reduced to 5 mm to 40 mm, preferably 15 mm to 35 mm, the film forming speed can be increased, and the film quality can be improved. Thinning (miniaturization) can be achieved.
In addition, since the flow of gas toward the deposition preventing plate 12 is restricted (suppressed) by the baffle plate 21, the gap (distance) D2 between the gas pipe 10c and the deposition preventing plate 12 can be reduced. Further reduction in thickness (miniaturization) of the film forming unit can be achieved.
At this time, if strong plasma is generated between the baffle plate 21 and the gas pipe 10c, there is a possibility that particles are generated and the film quality may be deteriorated or the film forming speed may be lowered. The gap between the gas pipes 10c is a distance at which plasma is not easily generated, and is preferably 1 mm to 5 mm.
[0028]
3 according to the present invention Vacuum plasma processing equipment A second embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment Are the same as those of the first embodiment described above except for the opening direction of the gas blowing hole 10d of the first embodiment described above, that is, the direction in which the gas blows out. Therefore, description of these components is omitted here, and only the direction in which the gas blowing holes are directed will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment.
[0029]
As shown in FIG. 3, in this embodiment Vacuum plasma processing equipment Then, the gas blowing holes 30d provided in each gas pipe 30c are formed toward the tangential direction of the adjacent gas pipe 30c on the substrate to be processed K side. That is, the main flow of gas is blown out toward the surface of the adjacent gas pipe 30c on the substrate K side.
[0030]
Thereby, after the gas blown out from the gas blowing holes 30d is sufficiently diffused in the space S, it reaches the surface of the substrate to be processed K, so that a uniform film thickness and film quality are formed on the substrate surface. In addition, the gap (distance) D1 between the gas pipe 30c and the substrate to be processed K can be reduced to 5 mm to 40 mm, preferably 15 mm to 35 mm, so that the film forming speed can be increased and the film quality can be improved. Thus, it is possible to reduce the thickness (downsize) of the film forming unit.
Further, since the gas blown out from the gas blowing hole 30d reaches the side of the adjacent gas pipe 30c (which becomes an electrode), that is, the plasma sheath region around the electrode in a short time, powder (particles) is generated. It becomes difficult to realize a high-quality film formation that is more uniform and has fewer defects.
Further, since the main flow of gas is blown toward the surface of the adjacent gas pipe 30c on the substrate K side, the gap (distance) D2 between the gas pipe 10c and the deposition preventing plate 12 is reduced. Therefore, the film forming unit can be further reduced in thickness (downsized).
[0031]
According to the present invention using FIG. Vacuum plasma processing equipment A third embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment Are different from each other only in the opening direction of the gas blowing holes 10d and 30d of the first embodiment and the second embodiment, that is, the direction in which the gas blows out. This is the same as the second embodiment. Therefore, description of these components is omitted here, and only the direction in which the gas blowing holes are directed will be described.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
[0032]
As shown in FIG. 4, in this embodiment Vacuum plasma processing equipment Then, the gas blowing hole 40d provided in each gas pipe 40c is formed toward the tangential direction of the adjacent gas pipe 40c on the adhesion preventing plate 12 side. That is, it is provided so that the main flow of gas is blown out toward the surface of the adjacent gas pipe 40c on the side of the adhesion-preventing plate 12.
[0033]
Thereby, after the gas blown out from the gas blowing holes 40d is sufficiently diffused in the space S, it reaches the surface of the substrate to be processed K, so that a uniform film thickness and film quality are formed on the substrate surface. In addition, the gap (distance) D1 between the gas pipe 40c and the substrate to be processed K can be reduced to 5 mm to 40 mm, preferably 15 mm to 35 mm, so that the film forming speed can be increased and the film quality can be improved. Thus, it is possible to reduce the thickness (downsize) of the film forming unit.
Further, since the gas blown out from the gas blowing hole 30d reaches the side of the adjacent gas pipe 30c (which becomes an electrode), that is, the plasma sheath region around the electrode in a short time, powder (particles) is generated. It becomes difficult to realize a high-quality film formation that is more uniform and has fewer defects.
Further, since the main flow of gas is blown out toward the surface of the adjacent gas pipe 30c on the adhesion preventing plate 12 side, the gap (distance) D1 between the gas pipe 10c and the substrate to be processed K is further reduced. Therefore, the film forming unit can be further reduced in thickness (downsized).
[0034]
According to the present invention with reference to FIG. Vacuum plasma processing equipment A fourth embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment Is different from the gas pipe 30c of the second embodiment described above in its cross-sectional shape. That is, in the second embodiment, the cross-sectional shape of the gas pipe 30c is circular, but in the fourth embodiment, the cross-sectional shape of the gas pipe 50c is oval. Further, since the other components are the same as those in the second embodiment described above, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as 2nd Embodiment.
[0035]
As shown in FIG. Vacuum plasma processing equipment Then, the cross-sectional shape of each gas pipe 50c is an ellipse. That is, in each gas pipe 50c, in the cross section, the pipe diameter (short diameter) d1 in the arrangement direction of the gas pipe 50c (or the extending direction of the upper gas header 10a and the lower gas header 10b) is orthogonal to the arrangement direction. It is shorter than the tube diameter (major axis) d2 in the direction. In other words, the pipe diameter d1 in the arrangement direction of the gas pipes 50c is reduced without reducing the cross-sectional area of the flow path. Here, d2 / d1 is, for example, 2-4.
[0036]
By reducing the tube diameter d1, the distance between the gas pipe 50c and the gas pipe 50c, that is, the pitch P described above can be reduced accordingly, so that the number of the gas pipes 50c can be increased, and the electrode plasma Uniformity can be improved and more uniform film formation can be realized.
Further, by increasing the tube diameter (major axis) d2 in the direction perpendicular to the arrangement direction, the conventional passage cross-sectional area is ensured and the gas passage resistance in the gas pipe 50c does not increase, so the gas blowing holes 50d Thus, uniform gas can be blown out, the uniformity of the electrode plasma can be improved, a more uniform film formation can be realized, and the film formation speed can be improved.
[0037]
6 according to the present invention Vacuum plasma processing equipment The reference embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment The above-mentioned conventional Vacuum plasma processing equipment In order to obtain a uniform film thickness and film quality distribution, the size of the electrode is larger than that of the substrate to be processed K, so that the influence of the non-uniform plasma density distribution that easily occurs around the electrode can be produced. The gas pipe 60c ′ that does not come out of the film portion but does not face the substrate K is largely different from the conventional one in that the gas blowing hole 60d is not provided. That is, no gas blowing hole 60d is provided at all in a gas pipe (for example, the gas pipe located on the leftmost side in FIG. 1) that does not face the substrate to be processed K. Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.
[0038]
As shown in FIG. 6, in this embodiment Vacuum plasma processing equipment Then, the substrate K to be processed does not exist between the gas pipe 60c ′ positioned on the outermost side (the leftmost side and the rightmost side in FIG. 6), that is, the heater cover 11 (or the substrate pressing member 11a) described above. The gas pipe 60 ′ is not provided with a gas blowing hole 60d, and is used only as an electrode pipe.
[0039]
This eliminates gas blowout that does not contribute to film formation (or hardly contributes), and can suppress gas waste, thereby enabling effective use of gas and reducing gas consumption. Manufacturing cost can be reduced.
Further, since it is not necessary to provide the gas blowing hole 60d in the gas pipe 60c ′ not facing the substrate to be processed K, the step of processing the hole can be omitted and the manufacturing cost can be reduced. .
[0040]
7 according to the present invention Vacuum plasma processing equipment The fifth embodiment will be described. In this embodiment Vacuum plasma processing equipment The above-mentioned conventional Vacuum plasma processing equipment Is basically the same, but differs greatly from the conventional one in that the pitch between the gas blowing holes and the gas blowing holes is shifted by ½ pitch between adjacent gas pipes. . Since other components are the same as those in the above-described embodiment, description of these components is omitted here.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as embodiment mentioned above.
[0041]
As shown in FIG. 7, in this embodiment Vacuum plasma processing equipment Then, between one gas blowing hole 70d of one gas pipe 70c and the gas blowing hole 70d adjacent thereto, the gas blowing hole 70d ′ of another gas pipe 70c ′ adjacent to this one gas pipe 70c is positioned. A gas blowing hole is arranged so as to. That is, as shown in FIG. 7, the gas blowing holes are shifted by ½ pitch and are arranged in a staggered manner.
FIGS. 8A and 8B are views of the gas blowing holes provided in the gas pipe as viewed from the front, where FIG. 8A shows the present invention and FIG. 8B shows the conventional one. In FIG. 8, the hatched portion indicates a portion where the gas concentration is low, that is, a region where the gas supply is insufficient (insufficient). Further, the portion other than the hatched portion indicates the diffusion range of the gas blown out from the gas blowing hole when reaching a predetermined distance from the gas blowing hole. 8A, the shape of the hatched portion (that is, the portion where the gas concentration is low) is more complicated than that of FIG. 8B, the region where the gas concentration is low is reduced, and gas diffusion ( It can be seen that (or mixing) is further accelerated.
[0042]
Thereby, after the gas blown out from the gas blowing holes 70d and 70d ′ is sufficiently diffused in the space S, it reaches the surface of the substrate to be processed K, so that a uniform film thickness and film quality are formed on the substrate surface. Can be formed.
[0043]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified or modified in any way without departing from the technical idea of the present invention.
The gas blowing direction is not limited to FIGS. 1, 3, and 4, and may be any direction as long as the main flow of the gas does not hit the substrate to be processed K perpendicularly.
Further, as shown in FIG. 1, FIG. 3, and FIG. 4, the gas blowing direction need not be a direction orthogonal to the extending direction of the gas pipe. For example, in FIG. It can also be blown out.
Furthermore, it is also possible to combine the gas pipes or the units of holes on the gas pipes that blow out gas in different directions.
[0044]
Furthermore, the gas blowing direction from each gas pipe is not limited to one direction. For example, the gas can be blown out in two directions, that is, the direction shown in FIG. 1 and the direction shown in FIG. .
Furthermore, a gas blowing hole as shown in FIG. 1, FIG. 3, or FIG. 4 is newly provided in the gas tube of the conventional electrode configured so that the main flow of the gas is perpendicular to the surface of the substrate to be processed. It can also be done.
[0045]
Furthermore, the cross-sectional shape of the gas pipe 50c shown in FIG. 5 is not limited to an oval shape. For example, the gas pipe 50c has many shapes such as an ellipse, a rhombus, a rectangle, and a hexagon with a sharp and rounded surface. It may be square.
[0046]
Furthermore, the gas pipe 60c ′ in which the gas blowing hole 60d shown in FIG. 6 is not provided is not provided only in the region not located at the position facing the substrate to be processed K, and is provided, for example, in the central portion. It is also possible to arrange them alternately with the gas pipes 60c having the gas blowing holes 60d.
Furthermore, the direction of the gas blowing hole 60d shown in FIG. 6 does not have to be provided toward the substrate to be processed K, and can be directed in any direction as described above.
For example, when the direction of the gas blowing hole is oriented in the direction shown in FIG. 1, in other words, only one of the central part is the gas pipe 60c provided with the gas blowing hole 60d, and other gases. The tube may be a gas tube 60c ′ without a gas blowing hole.
[0047]
Furthermore, the direction of the gas blowing holes 70d and 70d ′ shown in FIG. 7 does not need to be provided toward the substrate to be processed K, and can be directed, for example, as shown in FIG.
[0048]
【The invention's effect】
Of the present invention Vacuum plasma processing equipment Provides the following effects.
Claim 1 Vacuum plasma processing equipment According to the present invention, the gas blown out from the gas blowing holes is once guided toward the deposition plate, and then the gas is guided toward the substrate to be processed and sufficiently diffused in the space. Since it reaches the processing side surface, a uniform film thickness and film quality can be formed on the substrate surface.
In addition, since the gas blowing holes are opened toward the opposite side of the substrate to be processed, even if the electrode is brought closer to the substrate to be processed, no film pattern is generated in the film formation. Therefore, the gap (distance) between the gas tube and the substrate to be processed can be reduced to 5 mm to 40 mm, preferably 15 mm to 35 mm, the plasma intensity can be increased, the film forming speed can be increased, and the film quality can be improved. In addition, the film forming unit can be made thin (downsized).
[0049]
Claim 2 Vacuum plasma processing equipment According to the above, the gas blown out from the gas blowing hole reaches the side of the adjacent gas pipe (which becomes an electrode), that is, the plasma sheath region around the electrode in a short time, so that particles are generated. It becomes difficult to realize a high-quality film formation that is more uniform and has fewer defects.
[0050]
Claim 3 Vacuum plasma processing equipment Since the gas blowing holes are arranged in a staggered manner, gas diffusion (or mixing) can be further promoted, and a uniform film thickness and film quality can be formed on the substrate surface. The quality of film products and surface-treated products can be further improved.
[0051]
Claim 4 Vacuum plasma processing equipment According to the above, by reducing the length in the arrangement direction of the gas pipes (that is, the length in the width direction when viewed from the substrate to be processed), the distance between the gas pipes, that is, the gas pipes Therefore, the number of gas pipes can be increased, the uniformity of electrode plasma can be improved, and a more uniform film formation can be realized.
In addition, by increasing the tube diameter (major axis) in the direction orthogonal to the arrangement direction, the conventional passage cross-sectional area is ensured, and the gas passage resistance in the gas pipe does not increase, so that the gas blow-out holes can be uniform Gas can be blown out, the uniformity of the electrode plasma can be improved, a more uniform film formation can be realized, and the film formation speed and the film quality can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a figure which shows 1st Embodiment of this, Comprising: (a) is a partial cross-sectional view, (b) is a partial longitudinal cross-sectional view.
FIG. 2 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a principal part enlarged view which shows no reference embodiment.
FIG. 3 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a figure which shows 2nd Embodiment of this, Comprising: (a) is a partial cross-sectional view, (b) is a partial longitudinal cross-sectional view.
FIG. 4 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a figure which shows 3rd Embodiment of this, Comprising: (a) is a partial cross-sectional view, (b) is a partial longitudinal cross-sectional view.
FIG. 5 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a figure which shows 4th Embodiment of this, Comprising: (a) is a partial cross-sectional view, (b) is a partial longitudinal cross-sectional view.
FIG. 6 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a schematic perspective view which shows no reference embodiment.
FIG. 7 relates to the present invention. Vacuum plasma processing equipment It is a schematic perspective view which shows 5th Embodiment of this.
8 is a partial front view of a part of the gas blowing holes provided in the gas pipe shown in FIG. 7 as viewed from the front, where (a) is according to the present invention and (b) is conventional. is there.
FIG. 9 is an overall perspective view of a cluster type vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 10 shows a vacuum according to an embodiment of the present invention. plasma It is a schematic block diagram of the film forming chamber of a processing apparatus.
11 is an overall configuration diagram of a film forming unit arranged in the film forming chamber of FIG. 10;
12 is a side sectional view of the film forming chamber shown in FIG.
[Explanation of symbols]
10 electrodes
10c gas pipe
10d Gas blowout hole
11 Heater cover
12 Protection plate (film-forming cover)
30 electrodes
30c gas pipe
30d Gas blowout hole
40 electrodes
40c gas pipe
40d Gas blowout hole
50 electrodes
50c gas pipe
50d gas outlet
70 electrodes
70c gas pipe
70c 'gas pipe
70d Gas outlet
70d 'gas blowout hole
801 Cluster type vacuum processing equipment (vacuum processing equipment)
915 Heater cover
918 Depositing plate (film-forming cover)
K substrate
S space

Claims (4)

被処理基板を支持するヒータカバーと製膜カバーとの間に配置され、前記ヒータカバーと前記製膜カバーとで囲繞された空間内にガスを供給するとともに電極としての機能を有し、かつ、上部ガスヘッダーと、下部ガスヘッダーと、これら上部ガスヘッダーおよび下部ガスヘッダーの間に接続された複数本のガス管とを具備した電極を備え
前記ガスを前記空間内に吹き出すため、前記ガス管に設けられたガス吹き出し孔は、前記被処理基板が位置する側と反対の側に穿孔されており、
前記ガス吹き出し孔から吹き出したガスは、前記製膜カバーの側へ流れ、この製膜カバーと前記ヒータカバーとにより囲繞された空間内で拡散された後、前記被処理基板の処理側表面に到達することを特徴とする真空プラズマ処理装置
Disposed between a heater cover and a film-forming cover for supporting a substrate to be processed, having a function as an electrode while supplying gas into a space surrounded by the heater cover and the film-forming cover; and comprising an upper gas header, and the lower gas header, an electrode comprising connected a plurality of the gas pipe between the upper gas header and lower gas header,
In order to blow out the gas into the space, a gas blowing hole provided in the gas pipe is drilled on a side opposite to a side where the substrate to be processed is located,
The gas blown out from the gas blowing hole flows to the film forming cover side, diffuses in a space surrounded by the film forming cover and the heater cover, and then reaches the processing side surface of the substrate to be processed. A vacuum plasma processing apparatus .
被処理基板を支持するヒータカバーと製膜カバーとの間に配置され、前記ヒータカバーと前記製膜カバーとで囲繞された空間内にガスを供給するとともに電極としての機能を有し、かつ、上部ガスヘッダーと、下部ガスヘッダーと、これら上部ガスヘッダーおよび下部ガスヘッダーの間に接続された複数本のガス管とを具備した電極を備え
前記ガスを前記空間内に吹き出すため、前記ガス管に設けられたガス吹き出し孔は、当該ガス吹き出し孔から吹き出されるガスの主流が、当該ガス吹き出し孔から隣接するガス管の基板側の表面および/または製膜カバー側の表面に向けて引かれた接線に沿うように穿孔されていることを特徴とする真空プラズマ処理装置
Disposed between a heater cover and a film-forming cover for supporting a substrate to be processed, having a function as an electrode while supplying gas into a space surrounded by the heater cover and the film-forming cover; and comprising an upper gas header, and the lower gas header, an electrode comprising connected a plurality of the gas pipe between the upper gas header and lower gas header,
In order to blow out the gas into the space, the gas blowing holes provided in the gas pipe are such that the main flow of the gas blown out from the gas blowing holes is the surface of the gas pipe adjacent to the gas blowing holes on the substrate side and A vacuum plasma processing apparatus , wherein the vacuum plasma processing apparatus is perforated so as to follow a tangent drawn toward the surface on the film forming cover side.
前記ガス吹き出し孔は、一のガス管に対して等ピッチに設けられているとともに、一のガス管に隣接するガス管のガス吹き出し孔は、一のガス管に設けられたガス吹き出し孔と1/2ピッチずらして設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の真空プラズマ処理装置The gas blowing holes are provided at an equal pitch with respect to one gas pipe, and the gas blowing holes of the gas pipe adjacent to the one gas pipe are the same as the gas blowing holes provided in the one gas pipe. The vacuum plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the vacuum plasma processing apparatus is provided with a shift of / 2 pitch. 前記ガス管の配列方向の長さが、この配列方向と直交する方向の長さよりも短くなるように形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の真空プラズマ処理装置The vacuum plasma according to any one of claims 1 to 3, wherein a length of the gas pipes in the arrangement direction is shorter than a length in a direction orthogonal to the arrangement direction. Processing equipment .
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