JP3565948B2 - プラズマｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はプラズマＣＶＤ装置に関するものであり、更に詳しくは、シャワープレートの交換を容易にするための、シャワープレート固定機構を有するプラズマＣＶＤ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及びその問題点】
反応ガスを例えば１０００℃の高温で熱分解させる熱ＣＶＤに比して、プラズマＣＶＤ（化学的気相蒸着）は比較的低温（２００〜４００℃）で成膜が可能であるため、近年になって超ＬＳＩの保護膜としてのシリコン窒化物膜や、層間絶縁膜としてのシリコン酸化物膜の形成、その他に広く採用され始めたが、生産技術的にはなお改善されるべき問題点が残されている。
【０００３】
図５は従来例の縦型インライン式のプラズマＣＶＤ装置２０における１ユニットの概略縦断面図である。この成膜ユニットは紙面の裏側にある上流側のユニットとゲートバルブを介して接続されており、同じく紙面の表側にある下流側の ユニットともゲートバルブを介して接続されている。そして、被処理体Ｓをセットした後述するキャリヤ３７が各ユニットで所定の処理操作を済ませて上流側のユニットから下流側のユニットへ搬送されるようになっている。
【０００４】
真空チャンバ３９は枠構造部材３６の両面に電極フランジ３１、３１’が絶縁フランジ３５、３５’を挟んで取り付けられ、左右対称に構成されている。従って以降は、主として一方の電極フランジ３１側について説明する。絶縁フランジ３５は、枠構造部材３６側と電極フランジ３１側とにシールリング４６、４７を介在させて気密にシールされる。高周波電力の印加時にカソードとなる電極フランジ３１の外面中央部には真空チャンバ３９内へ反応ガスを導入するためのガス導入パイプ４４がシールリング４５を介して気密に取り付けられており、電極フランジ３１内面側の環状隆起部３２には、シャワープレート３３が多数本の固定ねじ３４で固定されている。固定ねじ３４は電極フランジ３１とシャワープレート３３との接触を電気的に良好なものとするために、シャワープレート３３の大きさに比例する本数が使用される。またシャワープレート３３には導入される反応ガスを被処理体Ｓへ均等に流し込むために多数の開孔３３ｈが形成されている。
【０００５】
真空チャンバ３９内において、シャワープレート３３を挟んで電極フランジ３１と対向する位置に、アノードとなるキャリヤ３７が懸架され、被処理体Ｓはシャワープレート３３に面してセットされる。以上のことは他方の電極フランジ３１’側についても同様であるので、対応する構成要素には（’）付きの同一の符号を付している。そして、対称中心の位置に被処理体Ｓを加熱するためのヒータ３８が設けられている。
【０００６】
なお、電極フランジ３１、３１’は図示されていないヒンジによって枠構造部材３６に開閉可能に取り付けられており、図５において一点鎖線で示すように、電極フランジ３１’が開放されて、シャワープレート３３’の交換や真空チャンバ３９内のクリーニングが行われる。また、カソードとしての電極フランジ３１、３１’にはガス導入パイプ４４、４４’を介して図示しないＲＦ電源が接続されており、アノードとなるキャリヤ３７、３７’は枠構造部材３６と共にアースされている。更には、真空チャンバ３９は枠構造部材３６に設けた図示しない排気管を通じて真空排気系に接続されている。
【０００７】
このプラズマＣＶＤ装置２０による成膜は次のようにして行われる。すなわち被処理体Ｓのセットされたキャリヤ３７が懸架されて真空チャンバ３９内が真空排気系によって排気され所定の真空度に維持される。同時に、ヒータ３８でキャリヤ３７上の被処理体Ｓが加熱され、所定の温度に維持される。次いで、ガス導入パイプ４４から反応ガスが導入され、シャワープレート３３の多数の開孔３３ｈを経由してキャリヤ板３７上の被処理体Ｓへ均等に流し込まれる。真空チャンバ３９内の圧力が安定するのを待って、ＲＦ電源により高周波電力を印加し、電極フランジ３１、３１’と一体的なシャワープレート３３、３３’とキャリヤ３７との間にプラズマを励起させることにより、被処理体Ｓ上に薄膜が形成される。
【０００８】
従来のプラズマＣＶＤ装置２０は以上のように作用するが、キャリヤ３７が順次送られてこのような成膜が繰り返されるうちに、シャワープレート３３はプラズマの熱、ヒータ３８の熱を受けて変形し、反応ガスの均等な流し込みが乱されて、形成される薄膜が膜厚均一性を失うようになるのである。従って、シャワープレート３３は所定の時間間隔で交換されねばならない。従来例のプラズマＣＶＤ装置２０においては、シャワープレート３３の交換は、図５の左側の電極フランジ３１’に示すように、電極フランジ３１’を枠構造部材３６から開いた状態で作業員が工具で直接に固定ねじ３４を緩めて交換時期に達したシャワープレート３３を取り外し、新品のシャワープレート３３を取り付け固定ねじ３４で締め付けることによって行われている。そのため、作業の安全を確保する上で、シャワープレート３３の温度がある程度低下していないと交換作業に入れないほか、多数本の固定ねじ３４が使用されているので、シャワープレートの交換には長時間を要し、その結果、プラズマＣＶＤ装置２０の稼動率を大巾に低下させているという問題点がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする問題点】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、シャワープレートを短時間で容易に交換し得るプラズマＣＶＤ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【問題点を解決するための手段】
以上の目的は、請求項１に係るプラズマＣＶＤ装置、すなわち、
真空チャンバを形成する枠構造部材の両面のそれぞれに前記枠構造部材の一辺側のヒンジで開閉可能とされたカソードとしての電極フランジが前記枠構造部材の全周に絶縁フランジを介して密接された前記枠構造部材と、前記真空チャンバ内で前記電極フランジに取り付けられ大気側から供給される反応ガスを多数の開孔によって均等に前記真空チャンバ内へ流し込むシャワープレートと、被処理体を前記電極フランジに向けてセットして前記真空チャンバ内を搬送されるアノードとしてのキャリヤ板とからなり、前記カソードと前記アノードとの間にプラズマを励起させて前記被処理体の一面に前記反応ガスによる薄膜を形成させるプラズマＣＶＤ装置において、
前記電極フランジの大気側に取り付けられたエアシリンダと、大気側から前記電極フランジを気密に挿通され前記真空チャンバ内で先端部が前記シャワープレートと係合される前記エヤシリンダのロッドとからなるシャワープレート固定機構が設けられており、
前記エヤシリンダによって前記ロッドが後退され、係合されている前記シャワープレートが前記電極フランジに固定されて前記薄膜を形成させる時の位置となり、前記ロッドが前進され、前記シャワープレートを前記電極フランジから離隔させ前記ロッドとの係合を解いて交換させる位置となり、かつ、前記ロッドの先端部における前記シャワープレートの交換は、前記電極フランジが前記ヒンジによって前記枠構造部材から開かれた状態で行われるように構成されている
ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置、によって達成される。
【００１１】
【作用】
電極フランジの大気側のエアシリンダによって、電極フランジの真空側において、ロッドを後退させてロッドに係合されているシャワープレートを電極フランジに固定することができ、ロッドを前進させてシャワープレートを電極フランジから離隔させ、ロッドに係合されているシャワープレートを取り外すことができるので、電極フランジをヒンジによって枠構造部材から開いた状態で、ロッドを前進させてロッドに係合されているシャワープレートを新品のシャワープレートと交換し、ロッドを後退させて電極フランジに新品のシャワープレート取り付けることができる。従って従来のように、人手によって多数本の固定ねじを緩めてシャワープレートを電極フランジから取り外し、新品のシャワープレートを多数本の固定ねじで締め付けて電極フランジに取り付けるような煩瑣な作業を必要とせず、シャワープレートを短時間で容易に交換することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例によるプラズマＣＶＤ装置について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、実施例の縦型インライン式のプラズマＣＶＤ装置１０における成膜ユニットの概略縦断面図である。プラズマＣＶＤ用の装置としては基本的には図５に示した従来例のプラズマＣＶＤ装置２０と同様に構成され同様に作用するが、シャワープレート１３の交換方法が全く異なったものとなっている。従って、以降は、実施例のプラズマＣＶＤ装置１０の構成要素については簡単に触れ、説明は主としてシャワープレート１３の交換方法を異ならしめているシャワープレート固定機構１について行う。
【００１４】
図１において、真空チャンバ１９は額縁状の枠構造部材１６の両面にカソードとなる電極フランジ１１、１１’が絶縁フランジ１５、１５’を挟んで取り付けられ、左右対称に構成されている。故に、以降は主として一方の電極フランジ１１側について述べる。絶縁フランジ１５は枠構造部材１６側と電極フランジ１１側とにシールリング２６、２７を介在させ気密にシールさせる。高周波電力の印加時にカソードとなる電極フランジ１１の外面中央部には真空チャンバ１９内へ反応ガスを導入するためのガス導入パイプ２４がシールリング２５を介して気密に取り付けられている。電極フランジ１１内面側の環状隆起部１２にはシャワープレート１３が取り付けられているが、この取り付け方法については後述する。シャワープレート１３には導入される反応ガスを被処理体Ｓへ均等に流し込むために多数の開孔１３ｈが形成されている。
【００１５】
真空チャンバ１９内において、シャワープレート１３を挟んで電極フランジ１１と対向する位置に被処置体Ｓをセットしたキャリヤ１７が懸架される。なお、キャリヤ１７はアノードとなる。以上のことは他方の電極フランジ１１’側についても同様であるので、対応する構成要素には（’）付きの同一符号を付している。そして、対称中心の位置に被処理体Ｓを加熱するためのヒータ１８が設けられている。
【００１６】
カソードとしての電極フランジ１１、１１’にはガス導入パイプ２４、２４’を介して図示しないＲＦ電源が接続されており、アノードとなるキャリヤ１７、１７’は枠構造部材１６と共にアースされている。更には、真空チャンバ１９は枠構造部材１６に設けた図示しない排気管を通じて真空排気系に接続されている。また電極フランジ１１、１１’はヒンジ２３、２３’によって枠構造部材１６に開閉可能に取り付けられており図１にはヒンジ２３、２３’は図示されていないが、後述の図２には一方のヒンジ２３’のみが示されている。以上の構成は従来例のプラズマＣＶＤ装置２０と同様である。
【００１７】
本実施例における電極フランジ１１へのシャワープレート１３の取り付けと取り外しが従来例と異なるところは、人手によって多数本の固定ねじ３４を緩め、締め付けてシャワープレート３３を取り付け、取り外すのではなく、シャワープレート固定機構によって行われることにある。すなわち、シャワープレート固定機構１は、電極フランジ１１の大気側の四隅部に取り付けた４基のエアシリンダ２と、そのピストンに直結されたロッド３からなっている。ロッド３は電極フランジ１１とその環状隆起部１２を挿通して電極フランジ１１の真空側のシャワープレート１３の外縁部に達し、その先端には係合用の厚肉丸板状の頭部４が設けられている。そして、ロッド３はエアシリンダ２によって前進、後退される。すなわち、ロッド３は係合されたシャワープレート１３を電極フランジ１１へ引き寄せて固定する後退位置と、シャワープレート１３を電極フランジ１１から離隔させて、当該シャワープレート１３との係合を解いて取り外し、新しいシャワープレート１３を係合させるための前進位置との間を往復する。また、電極フランジ１１を挿通して前進、後退するロッド３と電極フランジ１１との間を真空シールするために、エアシリンダ２と電極フランジ１１との間にはロッド３を囲むようにフランジ付き金属ベローズ５が設けられており、金属ベローズ５のフランジと電極フランジ１１との間にはシールリング６が介在されている。
【００１８】
一方、シャワープレート１３の電極フランジ１１側の外縁部には、図４のＡの斜視図も参照して、エアシリンダ２のロッド３の頭部４に対し、図３に示すように、シャワープレート１３をそれ自体の面に沿って矢印で示す上下方向に移動（スライド）させて着脱可能に係合することができる切欠１４が四隅の４箇所に設けられている。そのために切欠１４は、図４のＡに示すように、開口が何れも下方へ向いている。そして上記ロッド３の後退位置は電極フランジ１１に対するシャワープレート１３の固定位置であり、ロッド３の前進位置はシャワープレート１３の交換位置でもある。これらのことは反対側の電極フランジ１１’についても同様である。
【００１９】
シャワープレート固定機構１は、以上のように構成されるが、次にその作用を説明する。
【００２０】
図１はエアシリンダ２によってロッド３が、その先端側の頭部４にシャワープレート１３の切欠１４が係合された状態で、電極フランジ１１の環状隆起部１２へ引き寄せられて後退位置にあり、シャワープレート１３が電極フランジ１１に固定されている状態を示している。また、図２の右側の電極フランジ１１側は、図１の状態からエアシリンダ２によってロッド３が押し出されて前進位置にあり、シャワープレート１３が環状隆起部１２から離隔されて交換位置にある状態を示している。図２の左側の電極フランジ１１’側は、ヒンジ２３’によって電極フランジ１１’がシャワープレート１３’と共に枠構造部材１６から開かれた状態を示している。ロッド３に係合されたシャワープレート１３、１３’の交換は電極フランジ１１、１１’が枠構造部材１６から開かれた状態で行われる。図３は図２の電極フランジ１１’が開かれた状態において、交換時期に達したシャワープレート１３’が適切な手段によって上方へ持ち上げられ、ロッド３’との係合を解かれてロッド３’から取り外された状態を示す。そして、新品のシャワープレート１３’が全く逆の手順でロッド３’に係合されて電極フランジ１１’に固定される。
【００２１】
このようにロッド３’を後退位置へ引き戻すことによって、ロッド３’に係合されたシャワープレート１３’が電極フランジ１１’に固定され、ロッド３’を前進位置へ押し出すことによってシャワープレート１３’が電極フランジ１１’から離隔され、ロッド３’の先端部において新しいシャワープレート１３’と交換され、ロッド３’が後退されて新しいシャワープレート１３’が電極フランジ１１’に固定される。このことは右側のシャワープレート１３についても同様である。すなわち、ロッド３、３’の前進による電極フランジ１１、１１’からのシャワープレート１３、１３’の隔離と、ロッド３、３’の後退による電極フランジ１１、１１’へのシャワープレート１３、１３’の固定は、従来のように人手によって多数本の固定ねじ３４、３４’を緩めてシャワープレート１３、１３’を電極フランジ１１、１１’から取り外し、新しいシャワープレート１３、１３’を電極フランジ１１、１１’に多数本の固定ねじ３４、３４’で締め付け取り付けるという作業を必要とせず、かつシャワープレート１３、１３’の温度低下を待つ必要がないので、シャワープレート１３、１３’の交換の所要時間が極めて短縮され、プラズマＣＶＤ装置１０の稼動率を著しく高めるのである。
【００２２】
以上、本発明の実施例について説明したが、勿論、本発明はこれに限られることなく、本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
【００２３】
例えば、本実施例においては、シャワープレート固定機構１において、シャワープレート１３を引き寄せ、または離隔させるロッド３の前進、後退の駆動源としてエアシリンダ２を採用したが、これ以外の駆動源、例えば、油圧シリンダとしてもよく、また、ねじ付きロッドを用い、これを回転または逆回転させて前進、後退させるモータを駆動源とすることもできる。
【００２４】、
また、本実施例においてはシャワープレート固定機構１のロッド３の先端の頭部４と、シャワープレート１３の切欠１４とによって、ロッド３とシャワープレート１３を係合し、ロッド３の前進と後退によって、シャワープレート１３を電極フランジ１３に固定し、固定を緩めるようにしたが、これ以外の手段によって固定し固定を緩めるようにしてもよい。
【００２５】
また、本実施例においては、ロッド３の先端に係合部材として厚肉丸板状の頭部４を設けたが、係合部材はこれに限らず、各種の形状とし得る。
【００２６】
また、本実施例においては、一方のシャワープレート１３についてシャワープレート固定機構１を４基設けたが、シャワープレート１３の大きさに応じて各辺の中間に各１基、またはそれ以上設けて固定を一層確実なものとすることはより好ましい。この場合、シャワープレート固定機構１の数に応じてシャワープレート１３の切欠１４の数を一致させることは言うまでもないが、シャワープレート固定機構１の一部を固定ねじに代えてもよい。
【００２７】
また、本実施例においては、ロッド３の頭部４に係合させ、係合を解くシャワープレート１３の移動を上下方向とするために切欠１４を設けたが、図４のＡの斜視図に示すシャワープレート１３を９０度回転させて水平状態に保持し、シャワープレート１３の動きを水平方向とすることも可能である。更に、切欠１４はこれらに限らず着脱容易な係合である限りにおいて、例えば図４のＢの斜視図に示すような穿孔４４であってもよい。
【００２８】
また、本実施例においては、電極フランジ１１を真空チャンバ１９の壁部材として兼用したが、壁部材とは別にプラズマ励起用のカソード電極を設けてもよい。
【００２９】
また、本実施例においては、縦型インライン式のプラズマＣＶＤ装置１０について説明したが、シャワープレート固定機構を備えた独立した単体のプラズマＣＶＤ装置も本発明の請求範囲に含まれる。
【００３０】
また、本実施例においては、プラズマの励起にＲＦ電源を用いて高周波電力を印加するプラズマＣＶＤ装置１０について説明したが、シャワープレート固定機構を具備する限りにおいて、これ以外の励起方法、例えば直流高電圧を印加する方法、マイクロ波を印加する方法によるプラズマＣＶＤ装置も本発明に含まれることは言うまでもない。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のプラズマＣＶＤ装置によれば、シャワープレートの交換に際し、シャワープレートの温度低下を待つ必要がなく、また、人手によって直接に工具で多数本の固定ねじを緩めてシャワープレートを電極フランジから取り外し、電極フランジに新品のシャワープレートを多数本の固定ねじで締め付けて取り付けるのではなく、シャワープレート固定機構のロッドの前進によってシャワープレートを電極フランジから離隔させ、適切な手段でロッド上のシャワープレートを新品と交換した後、ロッドの後退によって新品のシャワープレートを電極フランジに固定することができるので、シャワープレート交換の所要時間が大巾に短縮され、プラズマＣＶＤ装置の稼動率を著しく高める。また、温度の高いシャワープレートに人手が触れることもないので、安全衛生上のトラブルを未然に防ぎ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の縦型インライン式のプラズマＣＶＤ装置における１ユニットの概略縦断面図であり、シャワープレートが電極フランジに固定されている状態を示す。
【図２】図１と同様な断面図であり、一方のシャワープレートが電極フランジから離隔され、他方のシャワープレートは、電極フランジと共に枠状構造部材から開かれた状態を示す。
【図３】シャワープレートがシャワープレート固定機構のロッドとの係合を解かれた状態を示す断面図である。
【図４】シャワープレートの部分の斜視図であり、Ａは実施例の部分、Ｂは変形例の斜視図を示す。
【図５】従来例の縦型インライン式のプラズマＣＶＤ装置における１ユニットの概略縦断面図である。
【符号の説明】
１ シャワープレート固定機構
２ エアシリンダ
３ ロッド
５ フランジ付き金属ベローズ
１０ 実施例のプラズマＣＶＤ装置
１１ 電極フランジ
１３ シャワープレート
１３ｈ 開孔
１４ フック
１５ 絶縁フランジ
１６ 枠構造部材
１７ キャリヤ
１８ ヒータ
１９ 真空チャンバ
２４ ガス導入パイプ
Ｓ 被処理体

Claims (3)

1. 真空チャンバを形成する枠構造部材の両面のそれぞれに前記枠構造部材の一辺側のヒンジで開閉可能とされたカソードとしての電極フランジが前記枠構造部材の全周に絶縁フランジを介して密接された前記枠構造部材と、前記真空チャンバ内で前記電極フランジに取り付けられ大気側から供給される反応ガスを多数の開孔によって均等に前記真空チャンバ内へ流し込むシャワープレートと、被処理体を前記電極フランジに向けてセットして前記真空チャンバ内を搬送されるアノードとしてのキャリヤ板とからなり、前記カソードと前記アノードとの間にプラズマを励起させて前記被処理体の一面に前記反応ガスによる薄膜を形成させるプラズマＣＶＤ装置において、
   前記電極フランジの大気側に取り付けられたエアシリンダと、大気側から前記電極フランジを気密に挿通され前記真空チャンバ内で先端部が前記シャワープレートと係合される前記エヤシリンダのロッドとからなるシャワープレート固定機構が設けられており、
   前記エヤシリンダによって前記ロッドが後退され、係合されている前記シャワープレートが前記電極フランジに固定されて前記薄膜を形成させる時の位置となり、前記ロッドが前進され、前記シャワープレートを前記電極フランジから離隔させ前記ロッドとの係合を解いて交換させる位置となり、かつ、前記ロッドの先端部における前記シャワープレートの交換は、前記電極フランジが前記ヒンジによって前記枠構造部材から開かれた状態で行われるように構成されている
   ことを特徴とするプラズマＣＶＤ装置。
2. 前記電極フランジが前記ヒンジによって前記枠構造部材から開かれた状態において、前記ロッドを前進させた位置で前記シャワープレートを上方へ引き上げて前記ロッドの先端部の係合を解き、交換用のシャワープレートを上方から下降させて前記ロッドの先端部に係合させるように構成されている請求項１に記載のプラズマＣＶＤ装置。
3. 前記ロッドを、前記エアシリンダと前記電極フランジとの間において、一端側を前記エアシリンダに取り付けられ他端側を前記電極フランジに取り付けられた金属性ベローズで囲うことによって、前記ロッドが前記電極フランジを挿通している箇所の真空シールがなされている請求項１または請求項２に記載のプラズマＣＶＤ装置。

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