JP5607323B2 - プラズマcvd装置 - Google Patents
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Description
図3(a)は従来のホルダー・ヒーター一体型のプラズマCVD装置における熱の移動を示す模式図、図3(b)は従来のホルダー・ヒーター分離型のプラズマCVD装置における熱の移動を示す模式図である。図3において、図中の矢印は熱の移動を示している。図3(a)に示すホルダー・ヒーター一体型の場合は、熱的に一体化された金属の熱伝導により基板ホルダーを昇温させている。よって基板ホルダーからCH(チャンバー)内壁への熱移動やプラズマから基板ホルダーへの熱移動の影響を受けて基板ホルダーの温度が所望の温度より上昇または低下した場合でも、ホルダー・ヒーター間の熱抵抗が小さく基板ホルダーへの入熱(実線矢印)と基板ホルダーからの抜熱(点線矢印)の速度が速いので、ヒーターパネルの温度を調整することにより基板ホルダーの温度を適正に制御することができる。
しかし、図3(b)に示すホルダー・ヒーター分離型の場合は、基板ホルダーとヒーターパネルとの間の気体による熱伝導により基板ホルダーを昇温させている。よって、ヒーターパネルから基板ホルダーへの熱移動の他にプラズマから基板ホルダーへの熱移動の強い影響が有り、基板ホルダーの温度が所望の温度を超えてしまった場合に、ヒーターパネルの温度を調整しても、ホルダー・ヒーター間の熱抵抗が大きく基板ホルダーからの抜熱速度が遅いため所望のホルダー温度を維持できない(過昇温になる)という問題があった。
これに対して、本発明においては、前述のように、基板ホルダーとヒーターパネルとを分離型にしても、それらの間のギャップ内に熱伝達に適したガスを存在させているので、ホルダー・ヒーター間の熱抵抗を小さくして基板ホルダーへの入熱(実線矢印)と基板ホルダーからの抜熱(点線矢印)の速度を速くすることができる。したがって、本発明によれば、基板ホルダーの温度が所望の温度を超えてしまった場合でも、ヒーターパネルの温度を調整することにより、基板ホルダーの温度を所望の温度に維持する(過昇温を防ぐ)ことが可能になる。
(1)基板ホルダーから電極板への伝熱量
基板ホルダーの温度を200℃と仮定する。電極板14の温度は電極ヒーターによって120℃から190℃程度に一定に保つ予定なので、ここでは電極板14の温度を150℃と仮定する。適応係数を1、完全な平行平板として簡単化する。放電空間15の圧力は水素100Paと仮定する。電極間隔は最も狭い場合(最も熱が逃げ易い場合)として15mmと仮定する。この場合は、基板ホルダー12から電極板14へは水素の通常の熱伝導で熱が移動すると考える。理科年表の数表から線形近似で水素の熱伝導率を外挿して、過酷に見積もって200℃時の水素の熱伝導率を求め、熱伝導率k=2.70E−1(W/mK)を得る。ここから単位面積あたりの伝熱量を求めると、伝熱量Q1=2.4E3(W/m2)を得る。
基板ホルダー12とヒーターパネル13間は例えば0.3mmのギャップ16が存在しており、ギャップ16内には水素が導入されており圧力は150Paと仮定する(ギャップ16内にプリカーサが入り込まないように、ギャップ16内の圧力は放電空間15より10%程度以上は圧力を高くする)。この場合、ヒーターパネル13の温度を何度にすればヒーターパネル13から基板ホルダー12への伝熱量がQ1と同じになり熱的に平衡するのかを考える。つまり、ヒーターパネル13から基板ホルダー12への熱移動量がQ1と同じ2.4E3(W/m2)になるためのヒーターパネル13の温度を求める。ギャップ長が短いので、熱伝導が自由分子流熱伝導になっている可能性がある。ここでは厳しい側に仮定をおき、自由分子流熱伝導による熱の移動量を元に、平衡するヒーターパネル13の温度を求める。その結果、ヒーターパネル13の温度が205℃の時に平衡するという結論になる。この程度の温度差なら十分に制御範囲と言える。但し、基板ホルダー12とヒーターパネル13の温度はほぼ同じといえる状況にはなりそうに無いので、熱電対23(図1参照)の取り付けに留意し、基板ホルダー12の温度を反映するような熱電対23の取付構造にする必要がある。
12a 凹部
12b,12c 溝
13 ヒーターパネル
14 電極板
15 放電空間
16 ギャップ
17 ガス導入口
18 ガス供給支管
19 ガス供給管
21 マスフローコントローラ
21 圧力計
22 しぼり
23 熱電対
31 ネジ穴(固定手段)
Claims (1)
- 被処理基板を保持する基板ホルダーと、前記被処理基板と放電空間を介して対向する電極板と、前記基板ホルダーに対向するように配置されたヒーターパネルであって前記被処理基板を加熱するためのヒーターを含むヒーターパネルと、を備えたプラズマCVD装置において、
前記基板ホルダーと前記ヒーターパネルとを取り外し可能に固定する固定手段と、
前記基板ホルダーの前記ヒーターパネル側の面に形成された凹部であって、前記基板ホルダーと前記ヒーターパネルとの間に、前記ヒーターパネルからの熱を前記基板ホルダーに伝導させるガスを含むギャップを形成するための凹部と、
前記凹部の略中央部を通る第1の案内溝と、
前記凹部の周辺部を通り、その一部が前記第1の溝とガス流通可能に接続されている第2の案内溝と、
前記ヒーターパネルに備えられ、前記ガスを前記ギャップ内の略中央部に流入させるガス導入口と、
薄膜形成時に、前記ギャップ内のガス圧力が前記放電空間のガス圧力よりも大きくなるように、前記ガス導入口を介して前記ギャップ内に所定量のガスを供給するガス供給手段と、を備えており、
前記第1及び第2の案内溝により、前記ガス導入口から前記ギャップ内の略中央部に流入されたガスが前記ギャップ内の周辺部方向に移動されるようにして、前記ギャップ内全体のガス圧力が均一化されるようにし、
前記基板ホルダーと前記ヒーターパネルとの間のギャップ長を、20μm〜2mmの範囲内のサイズであって、前記ガス供給手段により前記ギャップ内のガス圧力が前記放電空間内のガス圧力よりも大きくなるように前記ギャップ内に所定量のガスが供給されたときの前記ギャップ内のガス圧力における前記ガスの平均自由行程よりも大きなサイズに設定するように構成し、これにより、前記ヒーターパネルから前記基板ホルダーへの熱移動量が前記ギャップ内のガス圧力と関係なく一定となるようにして、前記ヒーターパネルから前記基板ホルダーへの熱移動量を安定的に制御できるようにし、
薄膜形成時に、前記ヒーターパネルから前記基板ホルダーへの単位面積当たり熱移動量が前記基板ホルダーから前記電極板への単位面積当たり熱移動量と同じになり、前記基板ホルダー、前記電極板、及び前記ヒーターパネルを含むプラズマCVD装置内が熱的に平衡するようなヒーターパネル温度を求めるようにした、ことを特徴とするプラズマCVD装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009176122A JP5607323B2 (ja) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | プラズマcvd装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009176122A JP5607323B2 (ja) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | プラズマcvd装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011026685A JP2011026685A (ja) | 2011-02-10 |
| JP5607323B2 true JP5607323B2 (ja) | 2014-10-15 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2009176122A Active JP5607323B2 (ja) | 2009-07-29 | 2009-07-29 | プラズマcvd装置 |
Country Status (1)
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-
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