JP2005072285A

JP2005072285A - 平行平板型プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JP2005072285A
Application number: JP2003300654A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Owada; 寛人大和田; Masayuki Hashimoto; 正幸橋本; Takahisa Tsumoto; 貴久津本
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2023-08-25
Also published as: JP4268477B2

Abstract

【課題】プレートに反りが生じるという従来の問題を解消することによって、基板の破損を抑制し、装置内での膜質の均一性を向上させた稼動効率の高い平行平板型プラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】反応室内に電力を印加する電極と、これに対向するプレートとを配するとともに電極とプレートとの間でプラズマを発生させ、前記プレートの上に載置した基板に成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、前記プレートの一部分に切欠部を設けたことを特徴とする平行平板型プラズマＣＶＤ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は平行平板型プラズマＣＶＤ装置に関し、特に基板を電極と対向したプレート上に載置して成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置に関する。

半導体装置や液晶表示装置などの製造工程では、真空排気機構を備えたチャンバー内に順次供給される基板上に薄膜を連続して成膜する連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置が使用されている。図３に従来の連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置の構造を示す（例えば特許文献１参照）。図３において、１は基板、６はカート、７はロード室、８は反応室、９はアンロード室、１１は搬送機構を示す。

基板１が載置されたカート６は搬送機構１１で入口側からロード室７に搬入されて反応室８で薄膜が成膜され、アンロード室９に運ばれて出口側から搬出される。さらに連続して処理するために、出口側から搬出されたカート６は外部を通り入口側にもどされる。このときロード室７の入口側に基板1の供給機構を設けて装置の上部側からロボットなどで成膜前の基板１をカート６の上に供給したり、アンロード室９の出口側に基板1の回収機構を設けて成膜した基板１を回収する。

図４はカート６の構造を説明するための図である。１は基板、２はプレート、３は基板位置決めピン、６はカート、１７は金属枠、１８はプレート固定冶具、を示す。カート６は金属枠１７とプレート２からなり、搬送機構１１上を移動する金属枠１７に例えばカーボンからなるプレート２をはめ込んでプレート固定冶具１８で固定して構成される。１９もしくは２０は、プレート２上であって基板１が存在しない部分を示す。

搬送中の基板１同志の重なりや転落を防止するために、プレート２の表面には基板位置決めピン３が植設されている。基板位置決めピン３は、基板１の大きさよりも広くなるように植設するものの、基板１同志の重なりや転落を防止する目的やプレート２の上に搭載する基板枚数をなるべく多くする目的から、基板１に近づけて植設する必要がある。そのため基板１の供給作業や回収作業をロボットなどの自動機で行う場合には、基板１が所定の場所に位置するような高い精度の位置合わせが必要になる。また図４に示すように、プレート２に基板１を載置する場合、１枚のプレート２に１枚の基板１しか載置しない場合でも、成膜される膜の均一性の観点から基板１の面積よりもプレート２の面積を広くする必要がある。
特開平５−２９５５５１号公報特開平１０‐３４０８９６号公報

ところが、プラズマＣＶＤ法で成膜すると、その反応による熱で反応室８内が加熱される。さらに、良好な膜質の膜を得るために、被成膜体である基板１を例えば４００℃程度まで加熱して成膜することも一般的に行われている（例えば特許文献２参照）。また、５００℃程度まで加熱することもある（例えば特許文献１参照）。

このとき被成膜体である基板１のみならず、基板１が載置されていないプレート２の表面（１９、２０）にも膜が堆積されることになる。特に連続して成膜する場合は、通常基板が載置されない部分（１９、２０）において膜が繰り返し堆積されることになり厚膜化する。カート６をこのような高温に加熱した状態で連続成膜すると、プレート２と膜の熱収縮率の違いによってプレート２自体に反りが生じたりして供給機構や回収機構に対してプレート２を正確に位置合わせできない場合がある。このような場合、供給機構のロボットが下降した際に基板１が基板位置決めピン３の上に押しつけられて割れたり、基板１を回収できないという問題を発生することがある。

またプレート自体が反ることにより、ヒータ１０とプレート６との間に隙間が生じ、熱の伝導が妨げられて成膜条件が変わり、良好な膜質が得られないという問題もある。

さらにプレート６自体の反りが大きくなると、上部電極板１３にプレート６が接触し、プレート上の基板1を欠損させることもある。

これらの問題を防ぐために、このプレート２上の不要な膜（１９、２０）は定期的に洗浄して除去する必要が有る。例えばチャンバー内にエッチングガスを導入してプラズマエッチングして除去する方法があるが、この方法では使用するガスが高価であったり、エッチング中は成膜できないことから装置の使用時間が短くなるなどの製造上の問題がある。

またプレートを装置から取り出して薬液で化学的にエッチングする方法がある。この方法においては、装置からプレートを取り出すために生産を中断しなければならず、交換頻度が多い場合には著しく稼動率が低下するという問題がある。

本発明はこのような従来の問題に鑑みてなされたものであり、基板を載置するプレートに反りが生じるという従来の問題を解消することによって、基板の破損を抑制し、装置内での膜質の均一性を向上させた稼動効率の高い平行平板型プラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る平行平板型プラズマＣＶＤ装置では、反応室内に電力を印加する電極と、これに対向するプレートとを配するとともに電極とプレートとの間でプラズマを発生させ、前記プレートの上に載置した基板に成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、前記プレートの一部分に切欠部を設けたことを特徴とする。

このとき本発明に係る平行平板型プラズマＣＶＤ装置では、前記切欠部は前記プレートに複数あったほうが良い。

また成膜を行う反応室にはヒータが取り付けられていても良い。

以上のように、本発明に係る連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置によれば、反応室内に電力を印加する電極と、これに対向するプレートとを配するとともに電極とプレートとの間でプラズマを発生させ、前記プレートの上に載置した基板に成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、前記プレートの一部分に切欠部を設けたことで、プレート上に堆積される膜が分割され、プレートの反りを低減させることができる。これによって、基板の供給機構や回収機構に対して基板を正確に位置合わせすることができ、基板が基板位置決めピンに押しつけられて割れたり、基板を回収できなかったりする従来の問題を解消できる。

このとき切欠部は複数設けたほうがよい。本数を増やすにつれ膜が多数に分割されプレート２の反りが低減される。

また、本発明による平行平板型プラズマＣＶＤ装置によれば、反応室にヒータを取り付けて基板を加熱しながら処理する場合に特に有効にその効果を発揮する。これはカートが加熱される際、反りによって生じるカートとヒータの非接触を低減するために、良好な膜質の膜を得るために基板を充分に加熱できる。

さらに、プレートの反りによるプレートと上部電極板の接触による基板の欠損を防ぐことができ、同時にプレートの交換等の頻度を削減することが可能である。

以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。

本発明に係る平行平板型プラズマＣＶＤ装置においても、基本構造は図３に示す従来のものと同じである。すなわち、真空を解除するリーク弁１５と仕切弁１６（１６ａ〜１６ｄ）を設けて高真空状態に保たれるロード室７、反応室８、およびアンロード室９を設けるとともに、反応室８にはヒータ１０とＲＦ電源１２から電源が供給される電極１３と供給ガスの流量を制御するマスフローメータ１４を設けたものである。基板１はカート６に載置されて搬送機構１１で反応室８に搬入される。

本発明に係る連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置では、まず成膜前の基板１を供給機構（不図示）でカート６の上に供給して載置する。次に、ロード室７をリーク弁１５で大気に開放する。次に、ロード室７の入口側の仕切弁１６ａを開いて基板１を搭載したカート６をロード室７内の搬送機構１１でロード室７内に搬入する。ロード室７の入口側の仕切弁１６ａを閉じて真空ポンプ（不図示）でロード室７内を真空排気するとともに、ロード室７内の上方および下方に設けたヒータ７で加熱する。

次に、ロード室７と反応室８の間の仕切弁１６ｂを開いてカート６を反応室８に搬入して仕切弁１６ｂを閉じる。反応室８内ではヒータ７で基板１の温度が例えば５００℃程度になるまで加熱するとともに、マスフローメータ１４を介してガスを反応室８内に導入する。また、ＲＦ電源１２からＲＦ電力を供給して電極１３とカート６との間にプラズマを発生させて基板１上に薄膜を成膜する。

次に、反応室８とアンロード室９の間の仕切弁１６ｃを開けてカート６をアンロード室９内に搬送する。その後、仕切弁１６ｃを閉じてリーク弁１５を介してアンロード室９を大気に戻し、アンロード室９の出口側の仕切弁１６ｄを開けてカート６を出口側から搬出する。アンロード室９の出口側の仕切弁１６ｄを閉めた後に再び真空排気する。

出口側に搬出されたカート６は、各室７、８、９の上方、下方、もしくは横などから入口側にもどし、回収機構（不図示）で成膜後の基板１を取り外して回収し、さらに供給機構で成膜前の新たな基板１をカート６の上に再び搭載して供給する。これを一つ以上のカート６で繰り返すことで連続的に成膜処理する。この場合、基板１の回収機構はロード室７の入口側に設ける場合に限らず、アンロード室９から出た出口側に設けてもよい。

この基板１の供給機構や回収機構は基板１を真空吸着する真空チャックとそれを移動させる移動機構などからなる。

基板１を搬送するカート６の構造および位置決め方法も基本的には図４に示す従来のものと同じである。すなわち、基板位置決めピン３が植設されたプレート２を金属枠１７にはめ込んでプレート固定冶具１８で固定する。この金属枠１７を搬送機構１１の螺旋溝を設けたシャフトの回転に伴って移動させることによって基板１を搬送する。プレート２は例えばカーボンなどからなり、金属枠１７は例えばＳＵＳなどからなる。

図１は本発明に係る連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置に用いるプレートの一例を示す。図２は図１中のＡ−Ａ’間の断面図である。図１および図２において、１は基板、２はプレート、３は基板位置決めピン、４は切欠部（周囲）、５は切欠部（中央）、１７は金属枠を示す。

図１、図２および図３に示すように、本発明に係る平行平板型プラズマＣＶＤ装置では電力を印加する電極１３と、これに対向するプレート２の間でプラズマを発生させ、前記プレート２の上に載置した基板１に成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、プレート２の、成膜中に電極１３と対向する部分に切欠部４、５を設けたことを特徴とする。プレート２の、成膜中に電極１３と対向する部分とは、プレート２の基板１を載置する面のうち基板１が載置されていない部分のことで、プレート２の、成膜により膜が堆積される部分のことを示す。この切欠部４、５を設けることによってプレート２上に堆積する膜が分断され、プレート２に対する膜応力が小さいものとなり、プレート２の反りを低減することができる。この切欠部４、５はプレート２の厚み方向の全長にある場合、すなわち貫通してしまうと、成膜時に異常放電やプレート２の欠落につながる可能性があるので一部にある場合がよい。また、この切欠部４または５は平面視して略Ｕ字状、略Ｖ字状、略コ字状など種々の形態を取り得る。さらに長さは長いほど効果があり、幅は極端に広くなければいずれの状態でも効果がある。本数は多ければ多いほど膜が多数に分割されプレート２の反りが低減される。切欠部の形状は円状にしてもよい。この場合は、径を小さくして多数設ける必要がある。

また、本発明による平行平板型プラズマＣＶＤ装置は反応室８にヒータが取り付けられ、良好な膜質を得るために基板１を例えば５００℃などの高温に加熱して成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置であるときに特にその効果を有効に発揮する。これはカート６が加熱されて成膜された場合、プレート２の基板１が載置されていない部分（１９、２０）に成膜された膜が、プレート２が冷却されたときにプレート２と表面に堆積した膜の熱収縮率の違いによってプレート２に反りを発生させる。その際、プレート２表面上の膜が細かく分断されることによりプレート２に与える膜応力は小さいものとなり、反りを低減させることができる。

また、切欠部によりプレート２の反りを低減させることによって、基板１の回収と供給時には正確な位置合わせが可能となり、基板１の欠損を防ぐことができる。

さらに、ヒータ１０とプレート２の密着性を向上させ、熱伝導を妨げることなく良好な膜質の膜を得るために基板１を充分に加熱できる。

加えて、電極板１３との接触を防ぎ、基板の損失だけでなくメンテナンス頻度を大幅に削減できる。

以上本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば切欠部４、５の箇所は、基板１が載置される箇所に部分的に存在していても構わない。また基板１は丸型でもよいし、プレート２の上に搭載する基板１の枚数も限定されない。切欠部の形状、深さ、数、箇所も限定されない。

さらに図では反応室の前後にロード室、アンロード室を有する連続式のＣＶＤ装置を記載したが、これも制限されるものではなく、反応室のみからなるＣＶＤ装置であっても本発明は有効にその効果を発揮する。

本発明に係る連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置に用いるプレートの一例を示す図である。本発明に係る連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置に用いるプレートの一例を示す図であり、図１のＡ−Ａ‘間の断面を示した図である。従来の連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置を示す図である。従来の連続式平行平板型プラズマＣＶＤ装置のカートの構造示す図である。

符号の説明

１・・・基板
２・・・プレート
３・・・基板位置決めピン
４・・・切欠部（周囲）
５・・・切欠部（中央）
６・・・カート
７・・・ロード室
８・・・反応室
９・・・アンロード室
１０・・・ヒータ
１１・・・搬送機構
１２・・・ＲＦ電源
１３・・・電極板
１４・・・マスフローメータ
１５・・・リーク弁
１６・・・仕切弁
１７・・・金属枠
１８・・・プレート固定冶具
１９・・・プレート上基板が載置されない箇所
２０・・・プレート上基板が載置されない箇所

Claims

反応室内に電力を印加する電極と、これに対向するプレートとを配するとともに電極とプレートとの間でプラズマを発生させ、前記プレートの上に載置した基板に成膜する平行平板型プラズマＣＶＤ装置において、前記プレートの一部分に切欠部を設けたことを特徴とする平行平板型プラズマＣＶＤ装置。
前記切欠部は前記プレートに複数あることを特徴とする請求項１に記載の平行平板型プラズマＣＶＤ装置。
前記成膜を行う反応室にはヒータが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の平行平板型プラズマＣＶＤ装置。