JP4898413B2

JP4898413B2 - 真空処理装置

Info

Publication number: JP4898413B2
Application number: JP2006338820A
Authority: JP
Inventors: 貴行和田; 啓介川村; 良昭竹内; 田頭　　健二
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-12-15
Filing date: 2006-12-15
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2026-12-15
Also published as: JP2008153378A

Description

本発明は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置に関する。

従来、半導体、電子部品、太陽電池等における薄膜形成等は、プラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置が利用されている。
このような真空処理装置としては、製膜装置、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置等がある。
これらの真空処理装置においては、製品品質を向上させるべくプラズマを安定して発生させるために、基板を接地電極となる基板テーブルに密着させるとともに放電電極と基板との距離を一定に保持することが求められている。

このような要求に対応するものとして、例えば、特許文献１に示されるものが提案されている。
これは、真空容器側に接地電極（基板テーブル）に対向するように設置された基板押さえ部材を備え、接地電極が放電電極側に接近した時、この基板押さえ部材が基板を接地電極に押し付けるものである。
これにより、基板の接地電極への密着性を向上させるとともに放電電極と基板との距離を一定に保持しようとするものである。

特開２００５−１５０６０５号公報

しかしながら、特許文献１に開示されているものは、次のような点で上記要求を十分満たしているとはいえない。
すなわち、放電電極と基板との距離を設定するため、放電電極と基板押さえ部材との距離を計測して行うことになるが、１ｍ角を越えるような大型基板の場合、放電電極と基板押さえ部材と接地電極との間の平行度の管理が難しいため、基板全面に渡っての放電電極と基板との距離を規定値に設定するには調整時間を要していた。したがって、基板全面に渡っての放電電極と基板との距離を規定値に設定できる簡便な手法が望まれている。
また、基板押さえ部材が真空容器側を基準に取付けられているので、真空容器側あるいは接地電極が歪んだ場合、基板押さえ部材は基板に対する高さ方向の位置が部分的に変化することになる。

このように、１ｍ角を越えるような大型基板に対しては、基板押さえ部材による基板周囲の押え付けでは、基板に対する高さ方向の位置が部分的に変化する場合があることが判明し、基板押さえ部材の基板への押し付け力が不十分、または押し付け力が無くなる場所が生じるので、基板が接地電極側から加熱される際に基板の接地電極側の温度が放電電極側の温度より高くなり基板の表裏に温度差が発生する。これにより、基板は凹型上になり浮き上がるように変形した場合、基板と接地電極との密着が不十分になり基板温度や基板電位に分布が発生し、更には基板と電極との距離が不均一となり、放電プラズマに分布が生じることになり、処理性能がばらつく等、製品品質に問題が生じる重要な要因となっている。

特に、微結晶膜の製膜などにおいては、高い製膜圧力のもとでもプラズマを安定化させるために、基板と放電電極間距離をアモルファス膜製膜時の２０ｍｍ〜５０ｍｍ程度から、微結晶膜製膜時の５ｍｍ〜１５ｍｍ程度へと狭く設置する場合が多くなる。そのため、プラズマを均一化させるためには、基板と放電電極との距離の管理精度を厳しくする必要があり、ますます重要性を増している。
このような問題は、特に、基板が大型化すればするほど顕著となり、製膜装置やプラズマＣＶＤ装置において、製膜される膜厚にばらつきが生じ、製品特性が低下するという問題がある。
このように、基板と放電電極との距離が部分的に変動すると、プラズマの安定性を妨害する恐れがある。

本発明は、上記問題点に鑑み、基板と放電電極との距離を確実に管理でき、これにより安定した製品品質とでき、生産性を向上させ得る真空処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる真空処理装置は、基板を保持するように設けられている基板テーブルと、該基板テーブルに対向して間隔を空けて設けられた放電電極と、を備えた真空処理装置であって、前記放電電極の前記基板に対向する電極面には、前記基板テーブルおよび前記放電電極が接近した際、前記基板と前記放電電極との距離を保持する基板電極距離保持部が備えられ、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とする。

本発明によれば、基板を保持する基板テーブルと放電電極基板とを接近させると、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部が基板に接触、または一定の距離を保持して接近することになる。
このように、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部が基板を基板テーブルに向けて押さえるまたは一定の距離を保持しているので、大型基板においても基板と電極との距離を基板のほぼ全周囲部分において確実に保持することができる。
また、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を調節することによって電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができる。この時、基板と基板電極距離保持部の距離を小さくすることで、基板や電極等の変形による基板電極距離の変動を低く抑えることができる。
これは、たとえ何らかの要因で基板が変形した場合であっても、電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができる。つまり基板と電極との距離が基板電極距離保持部で設定した値以下になることはない。
このため、基板と放電電極との距離を確実に管理できるので、基板に対して安定した処理を行え、製品品質を向上し、生産性を向上させることができる。
特に、製膜装置やプラズマＣＶＤ装置において、大面積の基板に対して製膜する場合には、基板にたわみやソリといった変形が生じた場合でも基板と放電電極との距離を確実に保持することができ、膜厚にばらつきを生じることなく、製品品質を向上させることができる。
さらに、基板電極距離保持部は、放電電極に対して着脱可能に取付けられているので、基板電極距離保持部の一部が破損した場合、容易に交換することができる。
また、例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極と基板との距離を変化させたい場合、基板電極距離保持部を突出量の異なるものに部分的にあるいは全部交換することによって容易に対応することができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極の周縁部に備えられていることを特徴とする。

このように、基板電極距離保持部は、放電電極の周縁部に備えられているので、基板を押える部分が基板の周縁部分に限定される。
これにより、基板電極保持部が影響して基板の処理を行えない部分が基板の周縁部分に限定されるので、処理される、すなわち、製品としての健全な膜を形成可能な基板部分の減少を抑制することができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、間隔を空けて複数箇所に備えられていることを特徴とする。

このように、基板電極距離保持部は、基板の周縁の全辺ではなく間隔を空けて複数箇所に備えられているので、基板を押える部分が基板の一部分に限定される。
これにより、基板の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板部分の減少を抑制することができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部の先端部は、前記基板側に凸に形成された湾曲面で構成されていることを特徴とする。

このように、基板電極距離保持部の先端部は、基板側に凸に形成された湾曲面で構成されているので、基板電極距離保持部の基板への接触は、微視的には鋭利な角部分で基板を押し付けない状態となり、また基板表面直上付近に存在する基板電極保持部分の面積は減少した状態となる。
このように、基板電極距離保持部の基板への接触が、微視的には鋭利な角部分で基板を押し付けない状態となると、基板への押付け面圧が低下するので、基板表面への傷付きが抑制される。さらには、基板表面直上付近に存在する基板電極保持部分の面積は減少した状態となると、基板の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板部分の減少を抑制することができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記電極面からの突出量が調節可能に構成されていることを特徴とする。

このように、基板電極距離保持部は、電極面からの突出量が調節可能に構成されているので、例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極と基板との距離を変化させたい場合、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を部分的にあるいは全部調節することによって容易に対応することができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して前記基板に向けて付勢されるように取付けられていることを特徴とする。

このように、基板電極距離保持部は、放電電極に対して前記基板に向けて付勢されるように取付けられているので、放電電極と基板との距離が変動した場合でも、基板電極距離保持部は基板に対して押し付け力を作用させることができる。
例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押え力が不十分な場所ができた場合でも、基板電極距離保持部は基板を基板テーブルに押えることができる。

また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板と前記放電電極とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータを用いていることを特徴とする。

このように、基板と放電電極とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータを用いているので、両者の間隔を精度よく設定でき、かつ、トルク制御を行なうことができる。
基板と基板電極距離保持部との距離を精度よく設定できるため、基板電極距離保持部と基板を接触させる場合、基板への接触状態を所定の状態とでき、かつ、基板電極距離保持部の基板に対する押付力を管理することができ、必要以上に大きな押付力で基板を押さえることにより、基板が破損する等の不具合を抑制することができる。

本発明の真空処理装置によれば、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部によって、基板と放電電極との距離を確実に保持することができる。
また、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を調節することによって電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができるので、基板に対して安定した処理を行え、製品品質を向上し、生産性を向上させることができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態にかかる高速製膜を行うことが可能な薄膜製造装置（真空処理装置）１について図１〜図５に基づいて説明する。
図１は、薄膜製造装置１の概略構成を示す断面図である。
薄膜製造装置１は、製膜室６、対向電極（基板テーブル）２、均熱板５、均熱板保持機構１１、放電電極３、防着板４、支持部７、高周波給電伝送路１２、整合器１３、高真空排気用ポンプ３１、弁３２、弁３４、低真空排気用ポンプ３５、保持部３６、台３７を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。

製膜室６は、真空容器であり、その内部で基板８に微結晶シリコンｉ層などを製膜する。製膜室６は、台３７上に設けられた保持部３６に、Ｚ方向（鉛直方向）に対してθ＝７°〜１２°傾けて保持されている。このため、対向電極２の基板８の製膜処理面が、Ｚ方向に対して７°〜１２°傾斜した状態で保持される。
基板８としては、例えば、ガラスが用いられる。
基板８を垂直から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板８の自重を利用して少ない手間で基板８を保持し、更に基板８と対向電極２の密着性を向上して基板８の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。

対向電極２は、基板８を保持可能な保持手段（図示されず）を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。
対向電極２は、放電電極３に対向する電極（例示：接地側）となる。対向電極２は、一方の面を均熱板５の表面に密接し、製膜時に他方の面を基板８の表面と密接する。

均熱板５は、内部に温度制御された熱媒体を循環させたり、または温度制御されたヒータを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極２の温度を均一化する機能を有する。
熱媒体は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、および純水等が使用でき、中でも１５０℃〜２５０℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体（例えば商品名：ガルデン、Ｆ０５など）の使用が好適である。
均熱板保持機構１１は、均熱板５および対向電極２を製膜室６の側面（図１の右側）に対して略平行となるように保持する。製膜時は、均熱板５、対向電極２および基板８を、放電電極３へ近づける。それにより、基板８と放電電極３との距離は、例えば、３ｍｍ〜２０mmとすることができる。

放電電極３は、各棒状の縦電極を略平行に組み合わせて構成され、更に複数の電極単位に分割構成しても良い。放電電極３を分割構成する場合は、好ましくは給電点の数に合わせて分割形成する。高周波給電伝送路１２ａ、１２ｂを接続する給電点５３、５４から、それぞれ高周波電力を供給して、放電電極３と対向電極２との間に原料ガスのプラズマを発生させ基板８に膜を製膜する。

防着板４は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えて、膜が製膜される範囲を制限する。防着板４の対向電極２側端部には、対向電極２と接触して接地される接続部４ａが設けられている。
支持部７は、放電電極３を防着板４と製膜室６の側面（図１の左側）に対して略平行となるように絶縁的に保持する。

整合器１３（１３ａ、１３ｂ）は、出力側のインピーダンスを整合し、図示されない高周波電源から高周波給電伝送路１４（１４ａ、１４ｂ）を介して高周波給電伝送路１２を介して高周波電力を放電電極３へ送電する。

放電電極３の温度調節を行う場合、高周波給電伝送路１２は、例えば、その円管の中心部分に設けた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電することが可能である。
放電電極３の給電点５４側へ熱媒体を供給し、放電電極３の給電点５３側から熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御することで、放電電極３の温度を所望の温度に制御して製膜室６内のヒートバランスを適切に保つことで、基板８の表裏温度差にともなうソリ変形を抑制することができる。

高真空排気用ポンプ３１は、製膜室６内の気体を排気する高真空排気用の真空ポンプである。弁３２は、高真空排気用ポンプ３１と製膜室６との経路を開閉する。低真空排気用ポンプ３５は、製膜室６内の気体を排気する粗引き排気用の真空ポンプである。弁３４は、低真空排気用ポンプ３５と製膜室６との経路を開閉する。

図２は、図１の放電電極３の部分を示す斜視図である。
放電電極３は、複数の板状に分割され、本実施形態では、例えば、８個の放電電極３ａ〜３ｈを備える。各々の放電電極３ａ〜３ｈは、互いに略平行に横方向へ伸びる二本の横電極２０と、二本の横電極２０の間に設けられ互いに略平行に上下方向へ伸びる複数の棒状の縦電極２１とを備える。
放電電極３ａ〜３ｈの各々に対して、電力を供給する整合器１３ａ、高周波給電伝送路１４ａおよび高周波給電伝送路１２ａが給電点５３側にそれぞれ設けられ、整合器１３ｂ、高周波給電伝送路１４ｂおよび高周波給電伝送路１２ｂが給電点５４側にそれぞれ設けられている。
ただし、図２では、放電電極３ａに関する整合器１３、高周波給電伝送路１４および高周波給電伝送路１２についてのみ示している。

放電電極３ａ〜３ｈの各々は、給電点５３と給電点５４の近傍に接続された原料ガス配管１６ａ，１６ｂから原料ガスを供給され、この原料ガスを、図２中の矢印に示す方向（対向電極２側）へ略均一に放出する。
なお、放電電極３ａ〜３ｈへの電力供給を、８個を超えるまたは８個未満の整合器１３ａ、１３ｂおよび高周波給電伝送路１４ａ、１４ｂとの組みで行うことも可能である。
また各々個別の高周波電源部から電力を供給しても良い。
これらの場合、その組の数に対応するように、放電電極３ａ〜３ｈを加減して組み分けるのが好ましい。

図３は、放電電極３を示す正面図である。図４は、製膜前の状態を示す図３のＸ−Ｘ端面図である。図５は、製膜作業中の状態を示す図３のＸ−Ｘ端面図である。
放電電極３の対向電極２側の面である放電面２３には、複数の基板電極距離保持板（基板電極距離保持部）２５が貼付されている。
基板電極距離保持板２５は、安価で、耐電圧が高く、フッ素ラジカルの腐食環境に耐久性のあるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を材料としたセラミックで形成された略直方体形状をした板状体である。
基板電極距離保持板２５としては、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミニウムを材料とするセラミックで形成してもよい。また、プラズマ雰囲気への電位影響が少なくなるように小さいサイズを選定することで金属製としてもよい。金属としては非磁性材料が望ましくステンレス鋼（例えば、ＳＵＳ３０４）あるいはセルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金（例えば、インコネル）やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。
さらに、耐熱性を持つポリイミド系等の樹脂を用いてもよい。

基板電極距離保持板２５は、長方形に形成された放電電極３の四辺の端部分（周縁部）に、各辺に相互に間隔を空けて３個ずつ取付けられている。
基板電極距離保持板２５は、図５に示すように製膜時に基板８と対向電極との距離を保持する機能を有する。したがって、基板電極距離保持板２５の厚さＨは、基板８と放電電極３との距離を規定するので、例えば、３ｍｍ〜２０mmの範囲で、所定の厚さＨを選択することで基板８と放電電極３との間の距離を所望の距離に保持される。

以上のように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作について、図４~図５を用いて説明する。
薄膜製造装置１の対向電極２に基板８をセットする。
ついで、均熱板保持機構１１を操作して対向電極２および均熱板５を放電電極３に向けて移動させる。防着板４の先端に取付けた接続部４ａが対向電極２に当接したら対向電極２の移動を停止させる。また基板８を破損しない程度に、対向電極２を接続部４ａに少量押し付けるように操作することで、対向電極２の移動ガイド部分をはじめとした構造材にガタや微変形が生じ、複数個所にある全ての接続部４ａが対向電極２上の基板８に当接することが可能となる。

このとき、基板電極距離保持板２５の厚さＨは基板８と放電電極３との所定距離と略等しく設定してあるので、基板電極距離保持板２５は基板８と放電電極３との所定距離を確実に、かつ容易に保持することができる。
このように、放電電極３の電極面２３に備えられた基板電極距離保持板２５が基板８を対向電極２に向けて押さえる、または基板８に対して一定の距離を保持するので、仮に基板８が対向電極２から浮き上がるように変形した場合でも、基板８と放電電極３との距離が基板電極距離保持板２５の厚さH以下になることはない。

製膜室６を密封し、弁３４を開いて低真空排気用ポンプ３５を作動させ、次いで、弁３２を開いて高真空排気用ポンプ３１を作動させ、製膜室６を所定の真空度、例えば、１０^−６Ｐａにする。
原料ガス配管１６ａ，１６ｂから供給される原料ガスを放電電極３の表面の複数の穴から、放電電極３と基板８との間に供給する。原料ガスは、例えば、ＳｉＨ_４＋Ｈ_２である。

整合器１３の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、出力側に接続された高周波給電伝送路１２を介して放電電極３へ所定の高周波電力を供給する。
これにより、放電電極３と対向電極２との間に原料ガスのプラズマが発生し、基板８上にシリコン薄膜が製膜される。
なお、この製膜時に、高周波給電伝送路１２の内部に設けられた図示しない熱媒体供給管を介して、放電電極３の内部に設けられた図示しない熱媒体流通管へ熱媒体を流通させ、放電電極３の温度を制御する。

このような熱媒体によって高温に温調されている対向電極２に基板８をセットした場合、基板８の対向電極２側の温度が上昇し、基板８の表裏に温度差が生じることで、基板８は対向電極２から浮き上がるように凹変形する。例えば試算によると、基板表裏に５℃の温度差があると、板厚４ｍｍで一辺の長さが１ｍのガラス基板では、１．３ｍｍ浮き上がることになる。
さらに、基板８と放電電極３間に発生させるプラズマ強度に分布がある場合は、基板８面内に温度差ができ、基板８の一部が対向電極２から浮き上がるように変形する。

このとき、例えば、極端な例として基板８の対向電極２側の温度が高い状況において、放電電極３あるいは対向電極２が変形して基板電極距離保持板２５の一部の高さ位置が変化した場合、一部の基板電極距離保持板２５と基板８との距離が変化し、基板８を十分に押さえ付けられない事態となるので、基板８は一部において基板電極距離保持板２５が正常な部分よりも大きく対向電極２から浮き上がるように変形する。
この場合でも、基板電極距離保持板２５の厚さＨは変化しないので、基板８と放電電極３との距離は、所定距離に確実に保持することができる。
このように、どのような事態であっても基板２５と放電電極３との距離を確実、かつ容易に管理できるので、製膜室６における放電電極３と基板８との距離の初期調整作業が容易となり、基板８に対して膜厚や膜質分布の増大を抑制して安定した処理を行え、製膜品質を向上し、歩留を向上することができ、生産性を向上させることができる。
これは、たわみやソリといった変形が生じ易い大面積の基板８（例えば、１辺が１ｍを超えるもの）に対して製膜する場合に、特に有効である。

また、基板電極距離保持板２５が存在する部分では、基板８に製膜を施すことができないが、基板電極距離保持板２５は長方形に形成された放電電極３の四辺の端部分に、各辺に相互に間隔を空けて３個ずつ取付けられているので、基板８の製膜処理を行えない部分が限定される。
このため、基板電極保持部が影響して基板の処理を行えない部分が基板の一部分に限定されるので、製品として健全な膜が形成可能な部分、すなわち製品となる基板８部分の減少を抑制することができる。特に、光電変換素子を製膜しようとした場合、基板の周辺部分（例えば基板端部から２０mm）は、後工程においてパネル裏面側に設置するバックシートとの接着シール部分を形成するために研磨等により膜が除去されるため、発電に寄与しない部分となる、したがって、このような基板端部に基板電極距離保持板２５を設けても製品上問題とはならない。

なお、本実施形態では、基板電極距離保持板２５を放電電極３の四辺にそれぞれ３枚ずつ設置したが、基板電極距離保持板２５の形状および設置位置についてはこれに限定されず、適宜形状および設置位置とすることができる。
例えば、図１３に示すように棒状の基板電極距離保持板２５とし、放電電極３の四辺の各辺を略全通するように設けてもよい。
このようにすると、部品数を削減できるし、市販品を加工して用いることも考えられるので、コストを低減できる可能性がある。
また、基板電極距離保持板２５を電極３と一体として形成するようにしてもよい。
さらに、特許文献１（特開２００５−１５０６０５号公報）で開示されている基板押さえ部材と併設することも可能である。このとき、上述の基板電極距離保持板２５の特徴を発揮しながら、基板８周囲をより均一に押さえ込むことが出来て、信頼性がより向上するので好ましい。

〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る薄膜製造装置１について、図６〜図８を用いて説明する。
本実施形態は、基板電極距離保持部の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

本実施形態では、基板電極距離保持部として、基板電極距離保持ネジ（基板電極距離保持部）２７を用いている。基板電極距離保持ネジ２７は、頭部２９と、ネジ部４１とで形成される。
図８（ａ）〜（ｃ）に示されるように、ネジ部４１は、電極面２３に螺合して取付けられるようにネジが形成されている。
頭部２９は、ネジ部４１に対して反対側の突出するように略半球形状をし、その外面が湾曲した押え面（湾曲面）４３を形成している。
なお、頭部２９の形状は、半球形状に限定されるものではなく、直方体形状、円筒形状、これらを組み合わせた形状等、適宜形状としてよい。
また、基板電極距離保持ネジ２７および座金４５の構成材料は、基板電極距離保持板２５と同様である。

ネジ部４１に嵌装される座金４５が備えられている。座金４５は厚さの異なるものを複数種類備えるようにしてもよい。こうすると、後述する基板電極距離保持ネジ２７の放電電極３からの突出量が細かく調節できる。
図６に示すように、基板電極距離保持ネジ２７は、各放電電極３ａ〜３ｈの長手方向（上下方向）両端部にそれぞれ１個と、放電電極３ａおよび３ｈの外側長手辺に沿って間隔を空けて３個取付けられている。基板のサイズにもよるが、基板電極距離保持ネジ２７は基板の両端部分と中央付近を押さえることにより少ない個数で基板の変形を押えることができる。すなわち、大面積基板においては、基板電極距離保持ネジ２７の設置位置と個数を基板電極距離保持ネジ２７の押さえ部分の中間の基板辺が浮き上がらないように適宜設けることが望ましい。
すなわち、基板電極距離保持ネジ２７は、長方形に形成された放電電極３の四辺の端部分（周縁部）に、各辺に相互に間隔を空けて複数個取付けられている。また基板電極距離保持ネジ２７は、極力基板を均等に押さえ付けるために、基板中心に対して対称な位置の基板周縁部分に配置されることが好ましい。

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、頭部４３が略半球状をしているので、基板電極距離保持ネジ２７が基板８と接触した場合、基板電極距離保持ネジ２７の基板８への接触は、略点状となる。
このように、基板電極距離保持ネジ２７の基板８への接触が略点状となると、基板８の直上に存在する基板電極保持ネジ２７の領域が少なくなるので、処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板８部分の減少を抑制することができる。言い換えると、基板電極距離保持ネジ２７で押えた部分での、プラズマが膜分布に影響を与える範囲を最小にすることができる。

なお、この場合、減圧雰囲気において潤滑状態がほとんど無い摩擦係数が高い状態で部材が接触するために、基板電極距離保持ネジ２７の先端部分が鋭くなり鋭利な角部で押さえすぎると、基板８、すなわち、ガラスの基板電極距離保持ネジ２７に当接する箇所に過剰に押え付けによる面圧力が発生して基板表面への傷付きや、場合によってはヘルツクラックと呼ばれる放射状のクラックが発生する可能性がある。独自の試験による試行錯誤の結果、先端部分の曲率半径は、例えば、５ｍｍ以上とするのが好ましい。さらに、頭部４３が略半球状をしているので、基板電極距離保持ネジ２７と基板８の表面とが垂直に接触せず、傾いた状態で押し付けた場合でも、垂直に押し付けた場合と同様な押付け状態を得ることができるので好ましい。

また、基板電極距離保持ネジ２７は、放電電極３に対して螺合されているので、破損した場合、容易に交換することができる。
さらに、図８に示すように、ネジ部４１に嵌装する座金４５の枚数または厚みを変更することによって、基板８と放電電極３との距離を規定するネジ部４１の厚さＨ（電極面２３からの突出量）を容易に変更することができる。
このため、例えば、放電電極３あるいは対向電極２が変形し部分的に基板電極距離保持ネジ２７による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極３と基板８との距離を変化させたい場合、座金４５の枚数または厚みを部分的にあるいは全部交換することによって容易に対応することができる。

〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態にかかる薄膜製造装置１について、図９〜図１０を用いて説明する。
本実施形態は、基板電極距離保持部の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

本実施形態では、基板電極距離保持部として、基板電極距離保持棒（基板電極距離保持部）４７を用いている。基板電極距離保持棒４７は、頭部４９と、案内部５１とで形成される。
案内部５１は、略円筒形状をし、放電電極３に設けられた穴５７に軸線方向に移動可能に挿入されている。
頭部４９は、案内部５１に対して反対側の突出するように略半球形状をしている。
頭部４９と放電電極３との間には、案内部５１に巻きつくように圧縮バネ５５が介装されており、頭部４９を基板８側に常時付勢している。
なお、頭部４９の形状は、半球形状に限定されるものではなく、直方体形状、円筒形状、これらを組み合わせた形状等、適宜形状としてよい。
また、基板電極距離保持棒４７の構成材料は、基板電極距離保持板２５と同様である。

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、頭部４９が略半球状をしているので、基板電極距離保持棒４７が基板８を押える場合、基板電極距離保持棒基板電極距離保持棒４７の基板８への接触は、略点状となるとともに鋭利な角部による高い局所面圧力は生じない。
このように、基板電極距離保持棒４７の基板８への接触が略点状となると、基板８の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板８部分の減少を抑制することができる。言い換えると、基板電極距離保持棒４７で押えた部分での、プラズマが膜分布に影響を与える範囲を最小にすることができる。

また、頭部４９は、圧縮バネ５５によって常時基板８に向けて付勢されるように取付けられているので、放電電極３と基板８との距離が変動した場合でも、基板電極距離保持棒４７は基板８に対して押し付け力を作用させることができる。
例えば、図９に示すように、万が一放電電極３あるいは対向電極２が変形し部分的に基板電極距離保持棒４７による押えが不十分な場所ができた場合でも、基板電極距離保持棒４７は圧縮バネ５５によって付勢されているので、基板８を対向電極２に押し付けることができる。
この場合、確実に保持できる基板８と放電電極３との距離は、頭部４９の厚さＨであり、基板８と放電電極３との距離を規定することとなる。
本実施形態については基板と電極との距離が広がる側に対向電極２または放電電極３が変形した場合、それによって基板８が対向電極２から浮くような変形を抑制するように動作する。

〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態に係る薄膜製造装置１について、図１１〜図１２を用いて説明する。
本実施形態は、第二実施形態のものと基本的に同一で、対向電極２の駆動手段が異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第二実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第二実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。

本実施形態では、対向電極２はその移動方向に延在する複数のスライドベース５９に沿って摺動するようにされている。
対向電極２には、減速機付きのサーボモータ６１が取り付けられている。サーボモータ６１の出力軸にはピニオン６３が取付けられている。
ピニオン６３は、固定側に取り付けられたラック６５と噛合している。

このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置１の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、対向電極２の放電電極３側への移動は、サーボモータ６１を作動させ、ピニオン６３を回転させる。ピニオン６３が、その回転によって固定されたラック６５に対して移動することで、対向電極２はスライドベース５９に沿って摺動して、放電電極３に接近あるいは離間する。これにより、図示しない基板搬送機構を用いることで、基板８を対向電極２の所定位置にセット・アンセットすることが容易になる。

このように、基板８と放電電極３とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータ６１を用いているので、両者の間隔を精度よく設定でき、かつ、トルク制御を行なうことで基板８の変形を抑制するとともに、過度な押し付け力で基板８を付傷や破損させない適正な押し付け力を付加することができる。
またこの時に、基板８を破損しない程度に、対向電極２を基板電極保持ネジ２７に少量押し付けるように操作することで、対向電極２の移動ガイド部分をはじめとした構造材のガタや微変形により、複数個所にある基板電極保持ネジ２７が全て対向電極２上の基板８を当接することが可能である。
このため、基板電極距離保持板２５、基板電極距離保持ネジ２７の基板８への接触状態を所定の状態とでき、かつ、基板電極距離保持板２５、基板電極距離保持ネジ２７の基板８に対する押付力を管理することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。

本発明の第一実施形態にかかる薄膜製造装置の概略構成を示す断面図である。図１の放電電極の部分を示す斜視図である。本発明の第一実施形態にかかる放電電極を示す正面図である。本発明の第一実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜前の状態を示す図３のＸ−Ｘ端面図である。本発明の第一実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜作業中の状態を示す図３のＸ−Ｘ端面図である。本発明の第二実施形態にかかる放電電極を示す正面図である。本発明の第二実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜前の状態を示す図６のＹ−Ｙ端面図である。本発明の第二実施形態にかかる基板電極距離保持ネジの種々の態様を示す側面図である。本発明の第三実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜作業中の状態を示す端面図である。本発明の第三実施形態にかかる基板電極距離保持棒の態様を示す側面図である。本発明の第四実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜前の状態を示す端面図である。本発明の第四実施形態にかかる薄膜製造装置における製膜作業中の状態を示す端面図である。本発明の第一実施形態の基板電極距離保持板の別の実施形態を示す正面図である。

符号の説明

１薄膜製造装置
２対向電極
３放電電極
８基板
２３電極面
２５基板電極距離保持板
２７基板電極距離保持ネジ
４７基板電極距離保持棒
６１サーボモータ

Claims

基板を保持するように設けられている基板テーブルと、
該基板テーブルに対向して間隔を空けて設けられた放電電極と、
を備えた真空処理装置であって、
前記放電電極の前記基板に対向する電極面には、前記基板テーブルおよび前記放電電極が接近した際、前記基板と前記放電電極との距離を保持する基板電極距離保持部が備えられ、
前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とする真空処理装置。
前記基板電極距離保持部は、前記放電電極の周縁部に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の真空処理装置。
前記基板電極距離保持部は、間隔を空けて複数箇所に備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空処理装置。
前記基板電極距離保持部の先端部は、前記基板側に凸に形成された湾曲面で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の真空処理装置。
前記基板電極距離保持部は、前記電極面からの突出量が調節可能に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の真空処理装置。
前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して前記基板に向けて付勢されるように取付けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の真空処理装置。
前記基板と前記放電電極とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータを用いていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の真空処理装置。