JP2007308751A - プラズマ処理用ガス供給管 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ処理室1内に保持された容器3の内部に挿入され、容器3の内部にプラズマ処理用ガスを供給することにより、容器3の内面に蒸着膜を形成するプラズマ処理用のガス供給管4であって、その全体を形成する供給管本体5が、10×10−6/℃以下の熱膨張率を有する材質で構成されており、ガス供給管4の外面に形成された蒸着膜が、ガス供給管4の熱膨張や熱収縮に伴って剥離する可能性が低減されている。
【選択図】図2
Description
プラズマ状態は、グロー放電等によって実現されるものであり、グロー放電の方式によって、マイクロ波グロー放電によるプラズマCVD法や高周波グロー放電によるプラズマCVD法などが知られている。
また、近年では、ガスの供給をより均一にするために、ガス供給管本体の先端部に吹き出し量調整部材を備えるガス供給管や(例えば、特許文献1参照)、多孔質金属管(供給管本体)の先端部に非金属管(供給路延長部材)を設けることにより、マイクロ波の波長に影響されることなく、ガス供給路を延長可能なガス供給管が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
このようにすると、ガス供給管の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制しつつ、容器内面に酸化ケイ素からなる蒸着膜を形成できる。
このようにすると、供給管本体の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制できる。
このようにすると、吹き出し量調整部材の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制できる。
このようにすると、接続部材の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制できる。
まず、本発明の第一実施形態に係るプラズマ処理用ガス供給管について、図1及び図2を参照して説明する。
図1は、本発明のプラズマ処理用ガス供給管が用いられるプラズマ処理室の概略断面図、図2は、本発明の第一実施形態に係るプラズマ処理用ガス供給管の断面図である。
プラスチックとしては、公知の熱可塑性樹脂、例えば、低密度ポリエチレン,高密度ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリ1−ブテン又はポリ4−メチル−1−ペンテン等のポリオレフィン;エチレン,プロピレン,1−ブテン又は4−メチル−1−ペンテン等のα−オレフィンからなるランダム共重合体又はブロック共重合体等;エチレン・酢酸ビニル共重合体,エチレン・ビニルアルコール共重合体又はエチレン・塩化ビニル共重合体等のエチレン・ビニル化合物共重合体;ポリスチレン,アクリロニトリル・スチレン共重合体,ABS又はα−メチルスチレン・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル,ポリ塩化ビニリデン,塩化ビニル・塩化ビニリデン共重合体,ポリアクリル酸メチル又はポリメタクリル酸メチル等のポリビニル化合物;ナイロン6,ナイロン6−6,ナイロン6−10,ナイロン11又はナイロン12等のポリアミド;ポリエチレンテレフタレート,ポリブチレンテレフタレート又はポリエチレンナフタレート等の熱可塑性ポリエステル;ポリカーボネート,ポリフェニレンオキサイド等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で使用してもよく、また、二種以上を混合して使用してもよい。
また、容器3の形状も制限されず、ボトル、カップ、チューブ等の任意の形状であってよい。
すなわち、供給管本体5の内部には、基端部から先端部に向かって軸方向に延びるガス供給路5aが形成されており、このガス供給路5aの基端部は開放され、所定の反応性ガスを導入する給気系に接続される。
なお、ガス供給路5aは、一定の径のまま先端部まで延び、先端壁を貫通していてもよいが、先端壁を貫通している部分は、ガス吹き出し孔5bと同程度の径に絞られていることが好ましい。先端壁が閉じられていると、容器3の底部へのガス供給が不十分となり、また、ガス供給路5aの先端壁部分の径がガス吹き出し孔5bよりも大きいと、先端壁部分からのガスの吹き出し量が他の部分よりも多くなり、蒸着膜の膜厚が不均一になる惧れがあるからである。
なお、ガス吹き出し孔5bの径は、0.2mm以上であることが好ましい。つまり、ガス吹き出し孔5bの径を大きく設定することにより、蒸着膜によるガス吹き出し孔5bの目詰まりを有効に回避することができる。また、この径を必要以上に大きくすると、逆にガスの吹き出し量が不均一となり易いため、この径は、3mm以下であることが好ましい。
このようにすると、ガス供給管4の外面に形成された蒸着膜が、ガス供給管4の熱膨張や熱収縮に伴って剥離する可能性を低減できる。
ガス供給管4の材質として従来広く使用されているステンレスの熱膨張率は15〜17×10−6/℃であるが、製膜中は、プラズマ処理室1内の温度上昇に伴ってそのガス供給管4が熱膨張し、製膜後は、チャンバ2の開放による温度低下に伴ってガス供給管4が熱収縮するので、ガス供給管4と、その外面に形成された蒸着膜との間に、熱膨張や熱収縮に伴う位置ずれが生じ、蒸着膜が剥離しやすい状況となる。
しかしながら、本実施形態では、ガス供給管4の全体を形成する供給管本体5が、10×10−6/℃以下の熱膨張率を有するので、ガス供給管4の熱膨張や熱収縮に起因する蒸着膜の剥離を有効に抑制することができる。その結果、ガス供給管4から剥離した蒸着膜が、容器3の内面に異物として付着したり、ノズルシール面に落下して、プラズマ処理室1内の真空度を低下させる不都合を解消することが可能になる。
また、本実施形態では、ガス供給管4の供給管本体5が、8.6×10−6/℃の熱膨張率を有するチタンで形成することで、ガス供給管4の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制しつつ、容器3の内面に酸化ケイ素からなる蒸着膜を形成できる。
なお、マシナブルセラミックスとは、ガラス質を主体とした加工性のよい複合セラミックスの総称をいう。
つぎに、本発明の第二実施形態に係るガス供給管について、図3を参照して説明する。
図3は、本発明の第二実施形態に係るプラズマ処理用ガス供給管の断面図である。
この図に示すように、第二実施形態のガス供給管6は、供給管本体7の先端部に吹き出し量調整部材8を備える点が第一実施形態と相違している。吹き出し量調整部材8は、ガス供給管6の長さ方向におけるガス吹き出し量の分布を調整するための部材であり、吹き出し量調整孔8aの目開きを変更することにより、上記の分布が調整される。例えば、ガス供給管6の先端側のガス吹き出し量を多くしたい場合は、目開きの大きい吹き出し量調整部材8が適用され、ガス供給管6の先端側のガス吹き出し量を少なくしたい場合は、目開きの小さい吹き出し量調整部材8が適用される。
ここで、供給管本体7だけでなく吹き出し量調整部材8についても多孔質体で製造することが考えられる。しかし、吹き出し量調整部材8を多孔質体で製造することは困難である。このことから、吹き出し量調整部材8を10×10−6/℃以下の熱膨張率を有する材質で形成することが好適である。
また、多孔質体は剥離防止には効果があるものの、ポアが次第に目詰まりするので、供給管本体7には、第一実施形態のガス供給管4と同様にガス吹き出し孔を設けるのが望ましい。
つぎに、本発明の第三実施形態に係るガス供給管について、図4を参照して説明する。
図4は、本発明の第三実施形態に係るプラズマ処理用ガス供給管の断面図である。
この図に示すように、第三実施形態のガス供給管9は、金属管(例えば、多孔質ステンレス管)からなる供給管本体10と、非金属管(例えば、フッ素樹脂管)からなる供給路延長部材11と、両者を接続するための接続部材12とを備えて構成される点が上記実施形態と相違している。供給路延長部材11は、ガス供給管9の金属部分の長さを変えることなく、ガス供給路の長さを延長するために設けられる。これにより、ガス供給管9の金属部分の長さを、マイクロ波の1/2波長に定めて、容器3の軸方向に沿う電界強度分布を安定させつつも、ガス供給路を容器3の底部近傍まで延長し、蒸着膜の厚みムラを有効に防止できる。
また、供給路延長部材11については、好適な材質として、10×10−6/℃以下の熱膨張率を有する材質、例えば、セラミックス(例えば、アルミナであれば熱膨張率は7.0×10−6/℃)を選定することができる。このようにすると、供給路延長部材11の外面に形成された蒸着膜の剥離を有効に抑制できる。
ここで、供給管本体10だけでなく供給路延長部材11や接続部材12についても多孔質体で製造することが考えられる。しかし、供給路延長部材11や接続部材12を多孔質体で製造することは困難である。このことから、供給路延長部材11や接続部材12を10×10−6/℃以下の熱膨張率を有する材質で形成することが好適である。
また、供給管本体10、供給路延長部材11、接続部材12のすべての材質として、10×10−6/℃以下の熱膨張率を有するものを選定することもできる。
また、供給管本体10には、第一実施形態のガス供給管4と同様にガス吹き出し孔を設けるのが望ましい。
2 チャンバ
3 容器
4 ガス供給管
5 供給管本体
5a ガス供給路
5b ガス吹き出し孔
6 ガス供給管
7 供給管本体
8 吹き出し量調整部材
8a 吹き出し量調整孔
9 ガス供給管
10 供給管本体
11 供給路延長部材
12 接続部材
12a 管継手部
12b 管継手部
Claims (5)
- プラズマ処理室内に保持された容器内部に挿入され、容器内部にプラズマ処理用ガスを供給することにより、容器内面に蒸着膜を形成するプラズマ処理用ガス供給管であって、その一部又は全体を形成する供給管形成部材の熱膨張率が、10×10−6/℃以下である
ことを特徴とするプラズマ処理用ガス供給管。 - 前記供給管形成部材が、チタン又はセラミックからなる請求項1記載のプラズマ処理用ガス供給管。
- 前記供給管形成部材が、ガス吹き出し孔を有する供給管本体である請求項1又は2記載のプラズマ処理用ガス供給管。
- 前記供給管形成部材が、供給管本体の先端部に設けられる吹き出し量調整部材である請求項1又は2記載のプラズマ処理用ガス供給管。
- 前記供給管形成部材が、金属管からなる供給管本体と、非金属管からなる供給路延長部材とを接続するための接続部材である請求項1又は2記載のプラズマ処理用ガス供給管。
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