JP2007332425A - Surface treatment apparatus and surface treatment method - Google Patents
Surface treatment apparatus and surface treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007332425A JP2007332425A JP2006166507A JP2006166507A JP2007332425A JP 2007332425 A JP2007332425 A JP 2007332425A JP 2006166507 A JP2006166507 A JP 2006166507A JP 2006166507 A JP2006166507 A JP 2006166507A JP 2007332425 A JP2007332425 A JP 2007332425A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- surface treatment
- rotating body
- base material
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、プラズマ等による化学反応を利用して、ガラス基板等の基材の表面に各種酸化物膜の形成、およびその他の表面処理を施すための方法及び装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for forming various oxide films on a surface of a base material such as a glass substrate and other surface treatments using a chemical reaction by plasma or the like.
近年、化学反応を利用して成膜等の処理を行う手段として、特許文献1に記載されるように、基材と対向配置されるプラズマ発生用の電極を略円柱状とし、かつ、これを高速回転させるようにしたものが開発されるに至っている。この方法は、基材を搬送しながらこれと近接する回転電極を回転させるとともに、前記回転電極に高周波電力(直流電力でもよい)を印加し、前記回転電極の回転により前記回転電極と基材との間に表面処理用ガスが巻き込まれてプラズマが生成されるようにしたものであり、前記プラズマを生成しながら基材を搬送することにより、前記基材表面に薄膜を高速でかつ大気圧に近い圧力で形成することができる。
In recent years, as described in
一方、特許文献2に示されるような遠隔プラズマCVD法も知られている。この方法は、相対向する電極の少なくとも一方の対向面に固体誘電体を設置しておき、前記電極間に大気圧近傍の圧力下で表面処理用ガスを供給しかつパルス状の電界を印加することにより放電プラズマを生成し、このプラズマを放電空間外に配された基材の表面に誘導して接触させることにより、前記基材表面に膜を付着させるものである。
特許文献1に記載された方法では、模式的に図6に示すように、基材12の表面に対して回転体(回転電極)24の外周面を直接対向させるものであるため、両者間に形成される微小隙間20の寸法管理が非常に難しいという不都合がある。
In the method described in
すなわち、前記微小隙間20が過小であると、基材が搬送ベルト上ではねたり昇温で反ったりするだけでも良好な処理が阻害されるおそれがあるため、前記微小隙間20の寸法はある程度大きく確保する必要があるが、前記微小隙間20を大きくするほど基材表面の処理効率が低下してしまう不都合が生じる。すなわち、前記微小隙間20におけるガス流れの流速分布は同図矢印に示されるように回転体24の外周面から離れるに従って(すなわち基材12の表面に近づくに従って)小さくなっていくので、前記微小隙間20を大きく設定すると、基材表面に処理用ガスを送り込むための流れが弱くなってその他の流れが支配的となり、基材表面に効率良く表面処理用ガスを送り込むことができなくなる不都合が生じる。
That is, if the
その一方、特許文献2に記載されるような遠隔プラズマCVD法では、前記のような隙間寸法の管理は不要であるが、基材の搬送方向と直交する方向について表面処理用ガスをいかに均等に分布させるかが大きな課題となる。特に成膜処理では、薄膜原料ガスの流れがそのまま形成膜の膜厚分布に影響を与えるため、基材搬送方向と直交する方向についてのガス供給の均一化はきわめて重要な課題である。 On the other hand, in the remote plasma CVD method as described in Patent Document 2, it is not necessary to manage the gap size as described above, but how to evenly distribute the surface treatment gas in the direction orthogonal to the transport direction of the substrate. Distribution is a major issue. Particularly in the film forming process, since the flow of the thin film source gas directly affects the film thickness distribution of the formed film, the uniform gas supply in the direction orthogonal to the substrate transport direction is a very important issue.
ここで、従来の減圧下でのプロセスにおいては、分子の平均自由行程が長いため、適当な間隔でガス噴出孔を設けるだけでもガスを十分に混合して均一な成膜を行うことが比較的容易であったが、大気圧近傍の圧力下では前記ガスの流れが粘性流の領域に入るためガスの均一性を確保することが難しい。 Here, in the conventional process under reduced pressure, since the mean free path of molecules is long, it is relatively easy to form a uniform film by sufficiently mixing gases even by providing gas ejection holes at appropriate intervals. Although it was easy, it is difficult to ensure the uniformity of the gas because the gas flow enters the viscous flow region under a pressure near atmospheric pressure.
その対策として、前記特許文献2の図6には、ガス導入口に斜板を配することにより、基材搬送方向と直交する方向について圧力損失及び流速を均一化させることが開示されているが、実際の流れは前記のような粘性流の領域であるため、ガス導入口一次側の圧力や、表面処理部における反応圧力、使用するガスの種類といった運転条件に左右され易く、前記条件にかかわらず常に均一なガス流を形成することは難しい。すなわち、様々な運転条件に見合った装置を設計することは非常に困難であり、かかる困難性は基材とプラズマ等の活性源との距離が大きくなるほど顕著となる。 As a countermeasure, FIG. 6 of Patent Document 2 discloses that the pressure loss and the flow velocity are made uniform in the direction orthogonal to the substrate conveyance direction by arranging a swash plate at the gas inlet. Since the actual flow is in the viscous flow region as described above, it is easily affected by operating conditions such as the pressure on the primary side of the gas inlet, the reaction pressure in the surface treatment section, and the type of gas used. It is difficult to always form a uniform gas flow. That is, it is very difficult to design an apparatus suitable for various operating conditions, and this difficulty becomes more prominent as the distance between the substrate and the active source such as plasma becomes larger.
本発明は、このような事情に鑑み、簡素かつ低コストの構成で、基材上への均一なガス供給を可能にして高質でかつ効率の高い表面処理を実現することを目的とする。 In view of such circumstances, an object of the present invention is to realize a high-quality and highly efficient surface treatment by enabling uniform gas supply onto a substrate with a simple and low-cost configuration.
前記課題を解決するための手段として、本発明は、特定方向に基材を搬送する基材搬送手段と、前記基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給手段とを備えた表面処理装置において、前記ガス供給手段は、円筒状外周面を有し、回転の中心軸が前記基材の搬送方向に対して略垂直な方向を向くように配置された回転体と、前記回転体をその中心軸回りに回転させる回転駆動手段と、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する位置に設けられた対向部材とを備え、前記対向部材は、回転する前記回転体の外周面に巻き込まれて前記隙間に導かれる表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記基材の表面に供給するためのガス供給口と、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の外周面側に吸引するためのガス吸引口とを有し、前記ガス供給口から前記基材の表面側に供給されたガスが前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口へ吸引されるガスの流れが形成されるように構成されているものである。 As means for solving the above-mentioned problems, the present invention comprises a base material transport means for transporting a base material in a specific direction, and a gas supply means for supplying a surface treatment gas toward the surface of the base material. In the surface treatment apparatus, the gas supply unit has a cylindrical outer peripheral surface, and is arranged so that a rotation center axis is oriented in a direction substantially perpendicular to a conveyance direction of the base material, and the rotation A rotation driving means for rotating the body around its central axis, and interposed between the outer circumferential surface of the rotating body and the surface of the base material, and opposed to the outer circumferential surface of the rotating body with a gap. A counter member provided at a position, and the counter member causes the surface treatment gas, which is wound around the outer peripheral surface of the rotating body to rotate and guided to the gap, to be upstream of the gap in the rotational direction of the rotor. Gas supply for supplying to the surface of the substrate from the position of In the vicinity of the surface of the base material by utilizing the pressure difference generated between the vicinity of the outer peripheral surface of the rotary body and the vicinity of the surface of the base material in the mouth and the region downstream of the gap in the rotational direction of the rotary body A gas suction port for sucking the gas to the outer peripheral surface side of the rotating body, and the gas supplied from the gas supply port to the surface side of the substrate passes over the surface of the substrate. The gas flow sucked into the gas suction port is formed.
また本発明は、特定方向に基材を搬送する基材搬送操作と、その基材の表面に向けて表面処理用ガスを供給するガス供給操作とを含む表面処理方法において、前記基材搬送動作は、前記表面処理装置における対向部材に対して前記装置の回転体と反対の側から前記基材が対向するように前記対向部材に沿って前記基材を搬送するものであり、前記ガス供給操作は、前記回転体を回転駆動することによりその外周面に表面処理用ガスを巻き込み、その巻き込んだ表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記ガス供給口を通じて前記基材の表面に供給するとともに、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記ガス吸引口から前記回転体の外周面側に吸引することにより、前記ガス供給口から前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口に至るガスの流れを形成する操作を含むものである。 Further, the present invention provides the substrate transport operation in a surface treatment method including a substrate transport operation for transporting the substrate in a specific direction and a gas supply operation for supplying a surface treatment gas toward the surface of the substrate. Is for transporting the base material along the facing member such that the base material faces the facing member in the surface treatment device from the side opposite to the rotating body of the device, and the gas supply operation The surface treatment gas is entrained on the outer peripheral surface by rotationally driving the rotating body, and the entrained surface treatment gas is passed through the gas supply port from a position upstream of the gap in the rotational direction of the rotating body. While supplying to the surface of the base material, a pressure difference generated between the vicinity of the outer peripheral surface of the rotating body and the vicinity of the surface of the base material in a region downstream of the gap in the rotation direction of the rotating body is used. Said A gas flow from the gas supply port through the surface of the base material to the gas suction port is formed by sucking the gas near the surface of the material from the gas suction port to the outer peripheral surface side of the rotating body. Operation to perform.
前記装置及びこれを使用した方法では、回転体の巻き込みにより前記回転体と対向部材との隙間に導かれた表面処理用ガスを前記隙間よりも回転体回転方向上流側の位置からガス供給口を通じて基材表面に供給し、かつ、基材表面近傍のガスを前記回転体の回転により前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用してガス吸引口から回転体外周面側に吸引するようにしているので、回転体と基材との関係において特に難しい寸法管理を行うことなく、基材表面上に前記ガス供給口からガス吸引口へ向かう安定したガスの流れを形成することができ、その結果、良好な表面処理を効率良く行うことができる。 In the apparatus and the method using the same, the surface treatment gas guided to the gap between the rotating body and the opposing member by the entrainment of the rotating body passes through the gas supply port from a position upstream of the gap in the rotating body rotation direction. Gas is sucked using the pressure difference generated between the vicinity of the outer peripheral surface of the rotating body and the vicinity of the surface of the base material by supplying the gas near the surface of the base material and rotating the rotating body Since suction is made from the mouth toward the outer peripheral surface of the rotating body, the stability from the gas supply port to the gas suction port on the surface of the base material is eliminated without performing particularly difficult dimensional control in relation to the rotating body and the base material. As a result, good surface treatment can be efficiently performed.
例えば、前記回転体から前記基材の表面に至るまでの領域内でプラズマ生成用の電界を形成して前記電界を形成した位置に前記表面処理用ガスを供給することにより、前記基材の表面を効率良くプラズマ処理することができる。 For example, by forming an electric field for plasma generation in a region from the rotating body to the surface of the base material and supplying the surface treatment gas to the position where the electric field is formed, the surface of the base material Can be efficiently plasma-treated.
特に、前記プラズマ処理が前記基材の表面に薄膜を形成する処理を含むものであり、前記薄膜の原料となる薄膜原料ガスを前記表面処理用ガスに含ませ、前記薄膜原料ガスを前記プラズマによって化学反応させることにより前記基材の表面に薄膜を形成するものでは、前述の安定したガスの流れに加え、ガス吸引口から基材表面付近のパーティクルを吸引除去することによって、良質の成膜を実現することが可能になる。 In particular, the plasma treatment includes a treatment of forming a thin film on the surface of the base material, and a thin film raw material gas that is a raw material of the thin film is included in the surface treatment gas, and the thin film raw material gas is produced by the plasma. In the case where a thin film is formed on the surface of the base material by chemical reaction, in addition to the above-described stable gas flow, particles near the surface of the base material are sucked and removed from the gas suction port, thereby forming a high-quality film. Can be realized.
ただし、本発明にいう「表面処理用ガス」は薄膜原料ガスに限られず、表面処理を行う目的で基材表面へ流すガスを広く含むものであり、例えば表面処理のための化学反応を促進するためのガスや、プラズマを形成するためのガス、処理装置内での流れを維持するために導入されるガス等も含まれる。 However, the “surface treatment gas” referred to in the present invention is not limited to a thin film raw material gas, and includes a wide range of gases that flow to the substrate surface for the purpose of surface treatment. For example, a chemical reaction for surface treatment is promoted. Gas for forming plasma, gas for forming plasma, gas introduced to maintain the flow in the processing apparatus, and the like are also included.
一方、前記表面処理装置においては、前記ガス供給口が前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしているのが、より好ましい。このような構成によれば、基材の搬送方向と直交する幅方向についてより均一なガスの供給が可能になる。 On the other hand, in the surface treatment apparatus, it is more preferable that the gas supply port has a slit shape extending in a direction parallel to the rotation axis direction of the rotating body. According to such a configuration, a more uniform gas can be supplied in the width direction orthogonal to the conveyance direction of the base material.
さらに、前記ガス吸引口も前記回転体の回転軸方向と平行な方向に延びるスリット形状をなしていれば、前記ガス供給口からガス吸引口に向かうガスの流れをより安定させることができる。 Furthermore, if the gas suction port also has a slit shape extending in a direction parallel to the rotation axis direction of the rotating body, the gas flow from the gas supply port to the gas suction port can be further stabilized.
また、前記ガス吸引口が、前記基材の表面と直交する方向に対して、前記ガス吸引口に対向する側の前記回転体の外周面に沿う向きに傾斜していれば、基材表面上のガスをより円滑に回転体側へ吸引させることが可能になる。 Further, if the gas suction port is inclined in a direction along the outer peripheral surface of the rotating body on the side facing the gas suction port with respect to the direction orthogonal to the surface of the base material, This gas can be sucked more smoothly toward the rotating body.
本発明装置では、前記対向部材に表面処理用プラズマを生成するための電界を形成する電界形成手段を設けることによって、前述のプラズマ処理を行うことが可能になる。 In the apparatus of the present invention, it is possible to perform the above-described plasma treatment by providing an electric field forming means for forming an electric field for generating plasma for surface treatment on the facing member.
その場合、前記電界形成手段として、前記ガス供給口を挟む位置にプラズマ生成用電極対が設けられ、前記プラズマ生成用電極対により前記ガス供給口内にプラズマが形成されるような構成とすれば、前記ガス供給口から基材へ供給される表面処理用ガスを確実に前記プラズマに通してその活性化を図ることができる。 In this case, as the electric field forming means, a plasma generation electrode pair is provided at a position sandwiching the gas supply port, and plasma is formed in the gas supply port by the plasma generation electrode pair. The surface treatment gas supplied from the gas supply port to the substrate can be reliably passed through the plasma to be activated.
あるいは、前記電界形成手段として、前記対向部材の前記基材の表面に対向する側に、プラズマ生成用電極が設けられ、前記プラズマ生成用電極と前記基材との間にプラズマが形成されるように構成しても、前記プラズマによって基材表面上で前記表面処理用ガスを活性化させることができる。 Alternatively, as the electric field forming means, a plasma generating electrode is provided on the side of the facing member facing the surface of the base material, and plasma is formed between the plasma generating electrode and the base material. Even if comprised, the said gas for surface treatment can be activated on the base-material surface by the said plasma.
また、前記回転体を格納し、かつ、その内部に表面処理用ガスが導入される回転体格納容器を備え、前記回転体格納容器の特定部分が、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する対向部材を構成しているものとすれば、前記回転体格納容器内の限られた空間に表面処理用ガスを供給して回転体に巻き込ませることにより、必要な表面処理用ガスをより効率良く集中的に基材表面へ導くことが可能になるとともに、その回転体格納容器の壁の一部を前記対向部材に兼用することによって装置の簡略化を図ることができる。 In addition, a rotating body storage container that stores the rotating body and into which a surface treatment gas is introduced is provided, and a specific portion of the rotating body storage container includes an outer peripheral surface of the rotating body and the base material. If the opposing member is interposed between the surface and opposed to the outer peripheral surface of the rotating body with a gap, the surface is formed in a limited space in the rotating body storage container. By supplying the processing gas and entraining it in the rotating body, it becomes possible to efficiently and intensively guide the necessary surface processing gas to the surface of the base material, and a part of the wall of the rotating body storage container It is possible to simplify the apparatus by also using the above as the opposing member.
以上のように本発明は、ガス供給口及びガス吸引口を有する対向部材を回転体と基材表面との間に介在させて前記対向部材を前記回転体に隙間をおいて対向させ、その隙間よりも回転体回転方向上流側の位置から前記ガス供給口を通じて基材表面に供給し、かつ、前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の回転に起因して前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記回転体の外周面側に前記ガス吸引口を通じて吸引するようにしたものであり、これによって前記ガス供給口から前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口に至るガスの流れを形成するものであるので、簡素かつ低コストの構成で、基材上への均一なガス供給を可能にして高質の表面処理を実現することができる効果がある。 As described above, according to the present invention, the opposing member having the gas supply port and the gas suction port is interposed between the rotating body and the substrate surface, and the opposing member is opposed to the rotating body with a gap therebetween. From the position upstream of the rotating body rotation direction to the base material surface through the gas supply port, and the gas near the surface of the base material is near the outer peripheral surface of the rotating body due to the rotation of the rotating body And the vicinity of the surface of the base material are used to suck the gas through the gas suction port on the outer peripheral surface side of the rotating body. Since the gas flow through the surface of the material to the gas suction port is formed, a high-quality surface treatment is possible with a simple and low-cost configuration that enables uniform gas supply onto the substrate. There is an effect that can be realized.
本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、本発明は、チタニア、シリカ、ジルコン、酸化錫などからなる酸化物膜の形成に好適であるが、その他、一般のCVDで成膜可能な全ての材料について本発明の適用が可能である。成膜の際のキャリアガスや酸化のためのガス(例えば酸素を含有するガス)の種類についても薄膜の原料となる薄膜原料ガスの種類に応じて適宜選定すればよい。また、本発明は、成膜の他、例えば基材等のエッチングやスパッタリング、洗浄など、基材等への他の表面処理を行う場合にも適用が可能である。 A mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Although the present invention is suitable for forming an oxide film made of titania, silica, zircon, tin oxide, etc., the present invention can be applied to all other materials that can be formed by general CVD. . What is necessary is just to select suitably the kind of carrier gas at the time of film-forming, and the gas for oxidation (for example, gas containing oxygen) according to the kind of thin film raw material gas used as the raw material of a thin film. In addition to film formation, the present invention can also be applied to other surface treatments such as etching, sputtering, and cleaning of the substrate.
図1及び図2に示す装置は、図略のチャンバ内に装備されている。同チャンバ内には、特定方向(図1では左右方向)に移動可能な基材搬送台10が設置されており、前記基材搬送台10上に基材12が載置された状態で前記基材12が水平姿勢を保ちながら前記特定方向(図では左から右に向かう方向)に搬送されるようになっている。そして、前記基材搬送台10の上方に、後述の回転体24を格納する回転体格納容器14が設けられている。
The apparatus shown in FIGS. 1 and 2 is installed in a chamber (not shown). In the chamber, a base
なお、前記基材12は、表面処理が可能なものであれば特に限定されず、ガラスやプラスチックフィルムが例示される。基材としてガラスを用いる場合、そのガラスの厚さは0.3〜15mmであることが強度の点で好ましい。
In addition, the said
前記回転体格納容器14は、図例では略直方体状をなし、その天壁14aにはガス導入口16A及びガス導出口16Bが設けられる一方、底壁14bは前記基材12の表面と平行な状態で前記表面に対向する位置に配されており、前記底壁14bにガス供給口18A及びガス吸引口18Bが設けられている。前記ガス導入口16A、ガス導出口16B、ガス供給口18A、及びガス吸引口18B(以下これらの総称を「各容器開口16A,16B,18A,18B」とする。)の位置及び形状については後述する。
In the illustrated example, the
前記ガス導入口16Aには供給用バッファ容器20Aが接続され、前記供給用バッファ容器20A内にガス供給口22Aから供給された表面処理用ガスが前記ガス導入口16Aを通じて前記回転体格納容器14内に導入されるようになっている。同様に、前記ガス導出口16Bには排気用バッファ容器20Bが接続され、前記回転体格納容器14内のガスが前記ガス導出口16B及び排気用バッファ容器20Bを通じて前記排気用バッファ容器20Bに設けられたガス排気口22Bから所定の設備に排気され、回収されるようになっている。
A
なお、本発明では必ずしもバッファ容器20A,20Bを要さず、例えば前記ガス導入口16Aに直接、表面処理用ガスの供給源を接続してもよいし、前記ガス導出口16Bに直接、排気ガスの回収設備を接続してもよい。
In the present invention, the
前記回転体24は、円筒状の外周面をもつ円柱状に形成され、回転の中心軸が前記基材12の搬送方向に対して略垂直な水平方向(図1では奥行き方向;図2では上下方向)を向くような姿勢で、その中心軸回りに回転可能となるように前記回転体格納容器14内に支持されるとともに、前記回転体24を回転駆動するための回転駆動手段に連結されている。
The rotating
具体的には、前記回転体24にはその中心軸に沿って前記回転体24を貫く回転中心軸部26が固定され、前記回転中心軸部26の両端が、図2に示されるように前記回転体格納容器14の底壁14b上に立設された一対の軸受台28を介して回転可能に支承されている。一方、回転体格納容器14の外部には、回転駆動手段であるモータ30が設置され、前記モータ30の出力軸及び前記回転中心軸部26の一端部に互いに磁力で連動するマグネットカップリング32が固定されるとともに、これらのマグネットカップリング32が回転体格納容器14の側壁14cを挟んでその内外に位置するように前記回転体24及びモータ30が配置されている。従って、前記モータ30の作動により、前記回転体24が前記回転中心軸部26の中心軸すなわち基材搬送方向と略直交する方向の軸を中心として所定の向き(図1に示す例では時計回りの向き)に回転駆動されるようになっている。
Specifically, a rotating
前記回転体24に対応して、前記各容器開口16A,16B,18A,18Bは回転体24の中心軸と平行な方向に延びるスリット形状に形成され、前記スリット形状の長さは前記回転体24の軸方向の外周面の幅と略同等に設定されている。
Corresponding to the
そして、前記回転体24及び前記各容器開口16A,16B,18A,18Bの位置は、次のような要件を満たすべく設定されている。
And the position of the said
条件1:回転体24の最下端部と回転体格納容器14の底壁14bとの間に微小隙間23が確保されるようにする。前記微小隙間23の最小寸法は1mm以下であることが好ましく、さらに0.1mm以下であればより望ましい。
Condition 1: A
条件2:前記微小隙間23を境にしてそれよりも回転体24の回転方向上流側(図1に示す例では右側)に前記ガス供給口18Aが位置し、かつ、前記ガス供給口18Aの長手方向の両端の位置と前記回転体24の軸方向の両端の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間23とガス供給口18Aとの距離については、後述のように回転体24の外周面に巻き込まれて前記微小隙間23へ導かれるガスが前記隙間23から押し返されて前記ガス供給口18Aを通じて基材12の表面上に供給される程度に接近させる。
Condition 2: The
条件3:前記微小隙間23を境にしてそれよりも回転体24の回転方向下流側(図1に示す例では左側)に前記ガス吸引口18Bが位置し、かつ、前記ガス吸引口18Bの位置と回転体24の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間23とガス供給口18Aとの相対位置については、前記隙間23よりも回転体24の回転方向下流側の領域に発生する圧力差(前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差)に起因して前記基材12の表面近傍のガスが前記ガス吸引口18Bを通じて回転体24の外周面側(図では上側)に吸引されるように設定する。
Condition 3: the
条件4:前記回転体24の最頂部と回転体格納容器14の天壁14aとの間に微小隙間21が形成されるようにする。前記微小隙間21の最小寸法も1mm以下であることが好ましく、さらに0.1mm以下であればより望ましい。
Condition 4: A
条件5:前記微小隙間21を境としてそれよりも回転体24の回転方向下流側(図1では前記頂部のすぐ右側)に前記ガス導入口16Aが位置し、かつ、前記ガス導入口16Aと回転体24の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間21とガス導入口16Aとの相対位置については、前記隙間21よりも回転体24の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差に起因して、前記ガス供給用バッファ容器20A内に拡散した表面処理用ガスが回転体格納容器14内に吸引されるように設定する。
Condition 5: The
条件6:前記微小隙間21を境としてそれよりも回転体24の回転方向上流側(図1では前記頂部のすぐ左側)に前記ガス導出口16Bが位置するとともに、前記ガス導出口16Bと回転体24の位置とが軸方向にほぼ合致するようにする。前記微小隙間21とガス導出口16Bとの相対位置については、前記回転体24の外周面に巻き込まれて前記隙間21に導かれるガスが前記隙間21から押し返されて前記排気用バッファ容器20B内に排気される程度に接近させる。
Condition 6: The
なお、前記条件4〜6は本発明において必ずしも要さず、基本的に、回転体格納容器14内への表面処理用ガスの供給及び同容器14からの排気を適宜行うことが可能な構成となっていればよい。このように回転体格納容器14内に表面処理用ガスを導入してその容器14内で回転体24を回転させることにより、必要な表面処理用ガスをより効率良く集中的に基材表面へ導くことが可能になるとともに、その回転体格納容器14の底壁14bを本発明に係る「対向部材」として兼用することにより、装置の簡略化を図ることができる。
The conditions 4 to 6 are not necessarily required in the present invention. Basically, the surface treatment gas can be supplied into the rotary
ただし、本発明では必ずしも回転体格納容器14を要さず、例えば図示の回転体格納容器14の底壁14bのみを「対向部材」として回転体24の外周面と基材12の表面との間に介在させるようにしてもよい。
However, in the present invention, the rotating
また、前記各容器開口16A,16B,18A,18Bの具体的な形状は問わず、例えば回転体24の中心軸と平行な方向に沿って多数の孔を並設したものでもよい。ただし、少なくとも前記ガス供給口18Aを前記中心軸と平行な方向に延びるスリット形状にすれば、前記方向についてより均一な表面処理用ガスの供給を実現することができる。さらに、前記ガス吸引口18Bも同様のスリット形状にすれば、後述のようなガス供給口18Aからガス吸引口18Bへ向かうカーテン状のガスの流れをより安定させて処理効率を高めることが可能である。
Moreover, the specific shape of each said
図1及び図2に示す装置では、プラズマ処理を行うべく、そのプラズマを生成するための電界形成手段が設けられている。具体的には、前記回転体格納容器14の底壁14bにおいて、前記ガス供給口18Aを挟む位置に、前記ガス供給口18A内にプラズマ生成用の電界を形成するための電極34,36が設けられている。そして、電極34,36間に所定の高周波電圧もしくは直流電圧が印加される(例えば電極34に所定の電位が与えられて電極36が接地される)ことにより、電極34,36間にプラズマ生成用の電界が形成されるようになっている。
In the apparatus shown in FIGS. 1 and 2, an electric field forming means for generating plasma is provided to perform plasma processing. Specifically,
次に、前記装置を用いて基材12の表面に酸化物膜を形成する方法の例を説明する。
Next, an example of a method for forming an oxide film on the surface of the
この方法では、次の各操作が同時並行して行われる。 In this method, the following operations are performed in parallel.
1)基材搬送操作:基材搬送台10に基材12を載置し、前記基材12を前記基材搬送台10に内蔵された図略のヒータにより予熱した後、特定の基材搬送方向に沿って(図1に示す例では右から左に向かって)回転体格納容器14のガス供給口18A及びガス吸引口18Bの直下方の位置を通過させるように、前記基材12を搬送する。
1) Substrate transport operation: a
2)ガス供給操作:回転体格納容器14内の回転体24をモータ30の作動によって図1の矢印方向(同図時計回り方向)に回転駆動する。前記回転体24の高速回転に伴って供給用バッファ容器20Aと前記回転体24の外周面近傍領域との間に圧力差が生じ、これによって、供給用バッファ容器20A内の新しい表面処理用ガスがガス導入口16Aを通じて回転体格納容器14内に引き込まれる。この実施の形態では、前記表面処理用ガスとして薄膜原料となるガス(例えばシリコン酸化物膜を形成する場合にはテトラエトキシシラン(TEOS)など)と、アルゴン等の不活性ガスからなるキャリアガスと、O2,N2O,NO2,空気、水蒸気といった酸素を含有するガスとを含んだガスが導入される。
2) Gas supply operation: The rotating
前記表面処理用ガスは前記回転体24の外周面に巻き込まれて回転体24の外周面と回転体格納容器底壁14bとの隙間23に導かれるが、前記隙間23の寸法が十分に小さければ多くの表面処理用ガスが前記隙間23から回転体24の回転方向上流側に押し返され、ガス供給口18Aを通じて下方の基材12の表面に供給されることになる。ここで、前記ガス供給口18Aを挟む電極34,36間に所定強さの電界を形成しておくと、前記ガス供給口18Aを前記表面処理用ガスが通過することによりプラズマが生成され、前記プラズマによって前記表面処理用ガスが活性化されたラジカル種が、基材12の表面に供給され、薄膜42を形成する。例えば図1に示すように基材12が右側から左側に向けて搬送される場合には前記基材12の左端から成膜が進められることになる。
The surface treatment gas is caught in the outer peripheral surface of the
その一方、前記隙間23よりも回転体24の回転方向下流側の領域では、前記回転体24の高速回転に伴って前記回転体24の外周面近傍と前記基材12の表面近傍との間に圧力差が生じるため、基材12の表面近傍のガスがガス吸引口18Bを通じて前記回転体24の外周面側に吸引される。その結果、基材12の表面上には前記ガス供給口18Aから前記ガス吸引口18Bに向かうカーテン状のガスの流れが安定した状態で形成されることになり、その結果、基材搬送方向と直交する方向に均一でかつ安定した表面処理用ガスの供給及び回収を実現することができる。しかも、前記図6に示したように回転体24と基材12とを直接対向させる装置のように厳しい寸法管理を要しない。
On the other hand, in the region downstream of the
また、前記表面処理用ガスの中には、薄膜42の形成と同時に反応生成物を形成するものの他、反応に寄与せずにそのまま基材上を通過するものや、プラズマによって活性化されたラジカルが基材12に着床せずにパーティクルとなったものも含まれるが、前記パーティクルなどが前記ガス吸引口18Bから吸引されることによって、膜質をより向上させることが可能になる。
Among the surface treatment gases, in addition to the formation of the reaction product simultaneously with the formation of the
さらに、図3に示すように、ガス吸引口18Bが、基材12の表面と直交する方向に対して、前記ガス吸引口18Bに対向する回転体24の外周面に沿う向きに傾斜した構成とすれば、前記ガス吸引口18B付近での渦の発生を抑制して基材表面上のガスをより円滑に回転体側へ吸引させることが可能になる。特に、前記渦の発生は基材12へのパーティクル付着の要因となり易いため、前記渦の抑制は膜質の向上を図る上で非常に有効である。
Further, as shown in FIG. 3, the
なお、前記回転体格納容器14内に吸引されたガスは、そのまま回転体24の外周面に巻き込まれて前記外周面と前記回転体格納容器の天壁14aとの隙間21に導かれ、前記隙間21からガス導出口16B側に押し返されて排気用バッファ容器20Bへ導出される。
The gas sucked into the rotating
ところで、本発明は、必ずしもプラズマ処理を行うものに限らず、例えば予め基材12を高温まで加熱しておき、あるいは基材搬送台10を高温に加熱しておいて、その熱エネルギーにより表面処理用ガスに化学反応を起こさせる熱CVDへの適用も可能である。また、プラズマ処理を行う場合でも前記プラズマを生成するための電極の配置については適宜設定が可能である。例えば、図5に示すように回転体格納容器14の底壁14bと基材12の表面との間にプラズマ生成用の電界を形成するものも有効である。図示の装置では、前記底壁14bの下面においてガス供給口18Aとガス吸引口18Bとの間の位置に一方の電極34が配置されるとともに、その下方で基材12を支持しかつこれを搬送するための搬送ローラ50,52が設けられ、そのうち前記電極34と対向する搬送ローラ50が他方の電極を構成している(例えば接地されている)。
By the way, the present invention is not necessarily limited to performing plasma treatment. For example, the
前記図1に示すような全体構成及び図3に示すようなガス供給口18A及びガス吸引口18Bを備えた装置において、回転体24の直径を100mm、回転体の幅方向の長さを150mm、回転速度を3000rpmとしたときの主要寸法の好適例を以下に提示する。
In the apparatus having the overall configuration as shown in FIG. 1 and the
1)回転体24の外周面と対向部材(回転体格納容器底壁14b)との間に形成される隙間23の最小寸法:1mm
2)前記隙間23が最小となる位置から前記底壁14bにおけるガス供給口18Aの左端位置までの水平距離:10mm
3)ガス供給口18Aの方向と水平幅:垂直方向で水平幅が2mm
4)底壁14bの厚さ(ガス供給口18Aの深さ):5mm
5)底壁14bの下面と基材12との離間距離:5mm
6)電極34,36の断面形状:矩形状(縦5mm×横3mm)
7)前記隙間23が最小となる位置から前記底壁14bにおけるガス吸引口18Bの右端位置までの水平距離:10mm
8)ガス吸引口18Bの方向と水平幅:垂直方向に対して約45°に傾斜し、かつ、任意の深さ位置で水平幅が10mm
図3は、前記装置についてガス流れのシュミレーションを行うことにより得られた流線を示したものである。同図から明らかなように、基材12の表面近傍では前記ガス供給口18Aからガス吸引口18Bに向かって略水平方向に安定したガスの流れが形成され、渦の発生もかなり抑制される。これに対し、例えば図4に示すようにガス供給口18Aのみを設けた場合(すなわち前記ガス吸引口18Bを省略した場合)には、厳しい寸法管理は要しないものの、前記ガス供給口18Aの近傍にはかなりの渦が発生することになり、基材12へのパーティクル着床の抑制効果は期待し難いことが分かる。さらに、図6に示したように、対向部材を介することなく回転体24の外周面を直接基材12の表面に対向させた従来装置に至っては、隙間20において回転体24から離れて基材12に近づくに従って原料ガスの流れ速度及び流量は小さくなるため、基材12の表面に対する原料ガスの供給量は少なく、その結果として成膜効率が著しく低下する不都合がある。
1) Minimum dimension of the
2) Horizontal distance from the position where the
3) Direction and horizontal width of
4) Thickness of
5) Distance between the bottom surface of the
6) Cross-sectional shape of
7) Horizontal distance from the position where the
8) Direction and horizontal width of the
FIG. 3 shows streamlines obtained by performing a gas flow simulation on the apparatus. As is apparent from the figure, in the vicinity of the surface of the
前記図3及び図4を対照すれば、本発明の優位性は明らかである。 The advantages of the present invention are apparent when comparing FIG. 3 and FIG.
10 基材搬送台
12 基材
14 回転体格納容器
14a 天壁
14b 底壁
16A ガス導入口
16B ガス導出口
18A ガス供給口
18B ガス吸引口
20A,20B バッファ容器
23 回転体外周面と回転体格納容器底壁との間に形成される微小隙間
24 回転体
26 回転中心軸部
28 軸受台
30 モータ(回転駆動手段)
32 マグネットカップリング
34,36 電極
50,52 搬送ローラ
DESCRIPTION OF
32
Claims (11)
前記ガス供給手段は、円筒状外周面を有し、回転の中心軸が前記基材の搬送方向に対して略垂直な方向を向くように配置された回転体と、前記回転体をその中心軸回りに回転させる回転駆動手段と、前記回転体の外周面と前記基材の表面との間に介在し、かつ、前記回転体の外周面に対して隙間をおいて対向する位置に設けられた対向部材とを備え、
前記対向部材は、回転する前記回転体の外周面に巻き込まれて前記隙間に導かれる表面処理用ガスを前記隙間よりも前記回転体の回転方向上流側の位置から前記基材の表面に供給するためのガス供給口と、前記隙間よりも前記回転体の回転方向下流側の領域において前記回転体の外周面近傍と前記基材の表面近傍との間に発生する圧力差を利用して前記基材の表面近傍のガスを前記回転体の外周面側に吸引するためのガス吸引口とを有し、前記ガス供給口から前記基材の表面側に供給されたガスが前記基材の表面上を通って前記ガス吸引口へ吸引されるガスの流れが形成されるように構成されていることを特徴とする表面処理装置。 In a surface treatment apparatus comprising a substrate conveyance means for conveying a substrate in a specific direction, and a gas supply means for supplying a surface treatment gas toward the surface of the substrate,
The gas supply means has a cylindrical outer peripheral surface, and is arranged such that a rotation center axis is oriented in a direction substantially perpendicular to a transport direction of the base material, and the rotation body is a center axis thereof. Rotation driving means for rotating around, provided between the outer peripheral surface of the rotating body and the surface of the base material and at a position facing the outer peripheral surface of the rotating body with a gap. An opposing member,
The opposing member supplies the surface treatment gas, which is wound around the outer peripheral surface of the rotating rotating body and guided to the gap, from the position upstream of the gap in the rotation direction of the rotating body to the surface of the base material. And a gas difference between the vicinity of the outer peripheral surface of the rotating body and the vicinity of the surface of the base material in a region downstream of the gap in the rotation direction of the rotating body. A gas suction port for sucking gas in the vicinity of the surface of the material to the outer peripheral surface side of the rotating body, and the gas supplied from the gas supply port to the surface side of the substrate is on the surface of the substrate. A surface treatment apparatus configured to form a flow of gas sucked through the gas suction port.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006166507A JP2007332425A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Surface treatment apparatus and surface treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006166507A JP2007332425A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Surface treatment apparatus and surface treatment method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007332425A true JP2007332425A (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=38932177
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006166507A Pending JP2007332425A (en) | 2006-06-15 | 2006-06-15 | Surface treatment apparatus and surface treatment method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007332425A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109080734A (en) * | 2018-10-15 | 2018-12-25 | 刘永昶 | A kind of windshield intelligent transport vehicle |
-
2006
- 2006-06-15 JP JP2006166507A patent/JP2007332425A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109080734A (en) * | 2018-10-15 | 2018-12-25 | 刘永昶 | A kind of windshield intelligent transport vehicle |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5486249B2 (en) | Deposition method | |
JP5665290B2 (en) | Deposition equipment | |
JP2008115412A (en) | Plasma apparatus and plasma treatment method | |
TWI407842B (en) | Wide area atmospheric pressure plasma jet apparatus | |
JP5405403B2 (en) | Surface treatment equipment | |
JP4530825B2 (en) | In-line type plasma processing equipment | |
JP2003049273A (en) | Plasma cvd device and film deposition method by plasma cvd | |
JP2007332425A (en) | Surface treatment apparatus and surface treatment method | |
JP2013037811A (en) | Plasma processing apparatus | |
JP3824302B2 (en) | Plasma processing equipment | |
WO2004087991A1 (en) | Thin film forming apparatus and method for forming thin film | |
JP4597630B2 (en) | Surface treatment method and apparatus | |
JP2004181306A (en) | Surface treatment apparatus and surface treatment method | |
JP2011179084A (en) | Atmospheric plasma apparatus | |
JP4058857B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JP2009209380A (en) | Film-forming apparatus | |
JP6417103B2 (en) | Surface treatment apparatus and surface treatment method | |
JP2007332426A (en) | Film deposition method and apparatus | |
JP5134343B2 (en) | Thin film forming apparatus and thin film forming method | |
TW202204051A (en) | Mist generator, device for producing thin film, and method for producing thin film | |
TW201432775A (en) | Plasma processing device | |
JP5849218B2 (en) | Deposition equipment | |
TW201218307A (en) | Conveyance device used for surface treatment | |
JP2002231642A (en) | Plasma processor, plasma-processing machine and plasma- processing method | |
JP3984540B2 (en) | Plasma processing equipment |