JP2013117044A - Plasma cvd apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマCVD装置に関し、特にヒータ温度の制御技術に関する。 The present invention relates to a plasma CVD apparatus, and more particularly to a heater temperature control technique.
プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法では、炉の内部に、薄膜の材料となる気体を送り込み、高周波や熱により気体をイオン化する。そして、ヒータによりワークを成膜温度まで加熱し、加熱されたワークの表面に薄膜を形成する。 In the plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method, a gas as a material for a thin film is fed into a furnace, and the gas is ionized by high frequency or heat. Then, the work is heated to the film forming temperature by the heater, and a thin film is formed on the surface of the heated work.
この際、ワークを加熱されたヒータ上に置くと、ワークとヒータの温度差により、ワークに反りが発生する。ワークに反りが発生すると、ワークとヒータの接触状態が変化するために、ワーク面内の温度分布に偏りが生じる。すると、製膜温度がワーク面内で変わるため、生成される薄膜の膜厚にばらつきが生じてしまう。 At this time, if the workpiece is placed on a heated heater, the workpiece is warped due to a temperature difference between the workpiece and the heater. When the workpiece is warped, the contact state between the workpiece and the heater changes, so that the temperature distribution in the workpiece surface is biased. Then, since the film forming temperature changes within the work surface, the film thickness of the generated thin film varies.
特許文献1には、ワークの温度を温度センサにより直接検出し、直接検出した温度をフィードバックしてヒータの温度制御を行う技術が記載されている。
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、温度センサが1つしかないため、ワーク面内の温度分布の偏りを解消することはできず、従って、ワークに生成される薄膜の膜厚にばらつきが生じていた。
However, in the technique described in
また一般に、ヒータの熱により生じるワークの反りを防止するために、試料台の上に誘電層を設け、試料台とワークとの間に電圧を印加し、両者の間に発生した力によりワークを吸着する静電チャックが利用されている。しかしながら、このような機構は高価であるという問題があった。 In general, in order to prevent warping of the workpiece caused by the heat of the heater, a dielectric layer is provided on the sample table, a voltage is applied between the sample table and the workpiece, and the workpiece is caused by the force generated between the two. Adsorbing electrostatic chucks are used. However, there is a problem that such a mechanism is expensive.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ワーク面内の温度をより均一にするプラズマCVD装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a plasma CVD apparatus that makes the temperature in the workpiece surface more uniform.
本発明に係るプラズマCVD装置は、ワークにチャンバ内で薄膜を生成するプラズマCVD装置であって、ワークを加熱するためヒータであって、ワーク面を複数の領域に分割した部分毎に、温度調節できる分割ヒータと、ワーク面の反り量又はワークの温度のいずれか1以上を検出する、複数のセンサと、複数のセンサの検出結果に応じて、ワーク面内で反りが発生している領域か、又は温度分布が偏っている領域を計測し、当該領域を加熱する分割ヒータの温度を調整する制御部と、を有するものである。 The plasma CVD apparatus according to the present invention is a plasma CVD apparatus for forming a thin film on a workpiece in a chamber, and is a heater for heating the workpiece, and the temperature is adjusted for each portion obtained by dividing the workpiece surface into a plurality of regions. A split heater, a plurality of sensors for detecting at least one of the warp amount of the work surface or the temperature of the work, and a region where warpage occurs in the work surface according to the detection results of the plurality of sensors Or a control unit that measures a region where the temperature distribution is biased and adjusts the temperature of the divided heater that heats the region.
これにより、ワークの反り量及び温度分布の偏りのいずれか1以上に応じて、分割ヒータの温度を変更し、ワーク面内の温度を調整することができる Thereby, the temperature of a division | segmentation heater can be changed according to any one or more of the curvature amount of a workpiece | work, and the bias | inclination of temperature distribution, and the temperature in a workpiece | work surface can be adjusted.
本発明によれば、ワーク面内の温度をより均一にするプラズマCVD装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the plasma CVD apparatus which makes temperature in a workpiece | work surface more uniform can be provided.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態にかかるプラズマCVD装置は、ワークの表面に薄膜を形成する際、ワーク表面の反り量及び表面温度のいずれか1以上の測定値に基づき、プレートヒータの温度を部分毎に調整し、ワーク面の温度をより均一に制御するものである。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. When the thin film is formed on the surface of the workpiece, the plasma CVD apparatus according to the present embodiment adjusts the temperature of the plate heater for each part based on one or more measured values of the warpage amount and the surface temperature of the workpiece surface. The temperature of the work surface is more uniformly controlled.
図1は、本実施の形態にかかるプラズマCVD装置の一実施例の概要を示す図である。プラズマCVD装置1は、チャンバ10と、プレートヒータ11と、センサ12a〜12cと、ガス供給口13と、ガス導入口14と、電極15と、シャワーヘッド16、真空排気口19と、制御部20を有する。チャンバ10は、真空排気口19を介して真空排気される。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of the plasma CVD apparatus according to the present embodiment. The
プレートヒータ11は、ワーク30に薄膜を形成するためにワーク30を加熱するものである。プレートヒータ11は、複数の領域に分割され、分割された領域毎に、制御部20により温度調整が可能な分割ヒータ11a〜11cを有する。
The
センサ12a〜12cは、ワーク面の温度及び反り量のいずれか1以上を測定する。センサ12a〜12cは、それぞれの下に位置するワーク30の表面上の測定点31a〜31c(図3参照)について、測定を行う。そして、測定結果を制御部20に出力する。
The
ガス供給口13を介して、ワーク30に薄膜を形成するガスが送り込まれる。ガス供給口13を介して供給されたガスは、ガス導入口14を介してチャンバ10内部に供給される。
A gas for forming a thin film is fed to the
電極15は、チャンバ10内のガスに高周波を印加する電極であり、プレート状に形成され、チャンバ10の上部にとりつけられている。本実施の形態においては、電極15と、チャンバ10との間に高周波が印加される構成となっており、高周波を印加することより、チャンバ10内部のガスをイオン化する。
The
シャワーヘッド16は、上段プレート17と下段プレート18とを有し、ガス導入口14を介して供給されたガスをワーク30の平面に対して均一に透過させる。
The
真空排気口19は、外部のコンプレッサに接続され、該コンプレッサは真空排気を実施することにより、チャンバ10内部の気圧を低下させる。
The
制御部20は、センサ12a〜12cの測定結果に基づき、当該測定点の下に位置する分割ヒータ11a〜11cの温度を調整する。
The
図2は、プレートヒータ11の一例を示す図である。ここでは、プレートヒータ11は、例えば3つの領域に分割され、内部に3つの分割ヒータ11a〜11cを有する。分割ヒータ11a〜11cは、それぞれが制御部20により温度制御される。これにより、本実施の形態にかかるプレートヒータ11は、ワーク30に対し、ワーク30の平面を分割した分割領域毎に温度を調整することが可能である。なお、図2はあくまで一例であり、プレートヒータ11が領域毎に温度を調整可能であれば他の形状であってもよい。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the
図3は、センサ12a〜12cのそれぞれの測定点31a〜31cを示す図である。図3(a)は、ワーク30面内の測定点31a〜31cを示す図である。センサ12a〜12cが温度を測定する場合、測定点31a〜31cの表面温度を測定する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the
センサ12a〜12cがワーク反り量を測定する場合、プレートヒータ11の表面から、プレートヒータ11の垂直上に位置するワーク30までの距離を測定する。一例として、センサ12aの場合を説明する。図3(b)は、プレートヒータ11と、プレートヒータ11上に設置されたワーク30とを、測定点31aを通る断面で拡大した図である。センサ12aは、プレートヒータ11表面の点Aから、点Aの垂直上にあるワーク30面上の点Bとの距離を求める。制御部20は、当該点Aから点Bまでの距離hが大きい測定点を含む領域ほど、ワーク30の反り量が大きいと判断して、分割ヒータ11aの温度を調整する。
When the
すなわち、制御部20は、ワーク30の反り量に偏りがあると判断した場合、ワーク30の反り量が他の領域より大きいと判断された領域の下に位置する分割ヒータの温度を上昇させる。又は、ワークの反り量が他の領域より小さいと判断された領域の下に位置する分割ヒータの温度を低下させる。これにより、ワーク30面内の温度分布をより均一にする。
That is, when the
また、制御部20は、センサ12a〜12cからそれぞれの温度の測定結果を受け取り、温度分布に偏りがあるか否か判断する。ワーク30の温度分布に偏りがあると判断した場合、ワーク30の測定温度が他の領域より大きいと判断された領域の下に位置する分割ヒータの温度を低下させる。ワーク30の測定温度が他の領域より小さいと判断された領域の下に位置する分割ヒータの温度を上昇させる。これにより、ワーク30面内の温度分布をより均一にする。
Moreover, the
本実施の形態では、プラズマCVD装置は、ワーク30を複数に分割した領域毎に温度の調節が可能なプレートヒータ11を有し、ワーク30表面の複数の測定点31a〜31cの反り量と、温度の測定結果とのいずれか1以上に基づき、分割ヒータの温度制御することで、プレートヒータ11の温度を領域毎に調整する。これにより、ワーク30表面の温度、すなわち、成膜温度を均一に制御することができる。そのため、ワーク表面に形成される薄膜の厚みをより均一にすることができる。
In the present embodiment, the plasma CVD apparatus has a
次に、本実施の形態にかかる薄膜の製造工程について説明する。図4は、ワーク30の薄膜の製造工程の一部を示すフローチャートであり、図5(a)〜(d)は、図4の各ステップにおけるワーク30とプレートヒータ11の概略を示す。まず、図5(a)に示すように、ワーク30を加熱したプレートヒータ11の上に設置する(ステップS1)。この際、ワーク30とプレートヒータ11との温度差により、ワーク30に反りが発生する場合がある。
Next, the manufacturing process of the thin film concerning this Embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a flowchart showing a part of the manufacturing process of the thin film of the
次に、図5(b)に示すように、センサ12a〜12cにより、測定点31a〜31cの表面温度、及び反り量のいずれか1以上を測定し、制御部20に出力する(ステップS2)。図5(c)に示すように、制御部20は、センサ12a〜12cから受け取った測定結果に基づき、反り量の大きい領域及び温度分布の偏りを検出する(ステップS3)。制御部20は、反り量及び温度分布に応じて、分割ヒータ11a〜11cのいずれか1以上を制御し、ワーク30面内の温度をより均一に制御する。そして、図5(d)に示すように、ヒータ11の温度が安定したら、ガス導入口14から供給されたガスに、高周波を印加することにより、ワーク30上にプラズマ40を発生させ、成膜処理を開始する(ステップS4)。
Next, as shown in FIG.5 (b), any one or more of the surface temperature of the measurement points 31a-31c and the amount of curvature is measured with the
本実施の形態にかかるプラズマCVD装置1によれば、高価な静電チャック等の機構を利用することなく、ワーク面内の温度をより均一にすることができ、より均一な厚みの薄膜を形成することができる。
According to the
なお、本発明は上述した実施の形態のみ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において種々の変更が可能であることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 プラズマCVD装置
10 チャンバ
11 プレートヒータ
11a 分割ヒータ
11b 分割ヒータ
11c 分割ヒータ
12a センサ
12b センサ
12c センサ
13 ガス供給口
14 ガス導入口
15 電極
16 シャワーヘッド
17 上段プレート
18 下段プレート
19 真空排気口
20 制御部
30 ワーク
31a 測定点
31b 測定点
33c 測定点
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記ワークを加熱するためのプレートヒータであって、前記ワーク面を複数の領域に分割した部分毎に、温度調節できる分割ヒータと、
前記ワーク面の反り量又は前記ワークの温度のいずれか1以上を検出する、複数のセンサと、
複数の前記センサの検出結果に応じて、前記ワーク面内で反りが発生している領域、又は温度分布が偏っている領域を計測し、当該領域を加熱する前記分割ヒータの温度を制御して、前記ワーク面内の温度分布の偏りを調整する制御部と、を有するプラズマCVD装置。 A plasma CVD apparatus for producing a thin film on a workpiece in a chamber,
A plate heater for heating the workpiece, a divided heater capable of adjusting the temperature for each portion obtained by dividing the workpiece surface into a plurality of regions,
A plurality of sensors for detecting any one or more of the amount of warpage of the workpiece surface or the temperature of the workpiece;
According to the detection results of the plurality of sensors, a region where warpage occurs in the workpiece surface or a region where the temperature distribution is biased is measured, and the temperature of the divided heater that heats the region is controlled. And a control unit that adjusts the deviation of the temperature distribution in the workpiece surface.
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