JP4570732B2

JP4570732B2 - Gas ejection device and vacuum processing device

Info

Publication number: JP4570732B2
Application number: JP2000153942A
Authority: JP
Inventors: 斎藤　　一也; 康男清水; 英介堀; 邦明黒川; 勝彦森; 正志菊池; 征典橋本; 道夫石川
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2000-05-25
Filing date: 2000-05-25
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: JP2001335941A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス噴出装置及び真空処理装置に関し、特に、液晶表示装置の製造工程において、ガラス基板上に絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置と、そのプラズマＣＶＤ装置に用いられるガス噴出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示パネルの技術分野では、表示速度と表示品質を向上させるために薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式が多く用いられている。この方式では、ガラス基板上に多数の薄膜トランジスタを形成するため、大面積のガラス基板上に、膜質の良好なSiO₂絶縁膜を形成する必要がある。
【０００３】
大面積のガラス基板に、低温で膜質の良好なSiO₂膜を成膜する方法として、ＴＥＯＳ(テトラエトキシシラン)／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法が用いられている。
図３の符号１０１に、ＴＥＯＳ／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置を示す。この成膜装置１０１は真空槽１０２を有している。真空槽１０２は真空排気系１０８に接続され、その内部が真空排気できるように構成されている。
【０００４】
真空槽１０２内部の天井側には、ガス噴出装置１９０が設けられている。このガス噴出装置１９０は、真空槽１０２内部に面して配置されたシャワープレート１６０と、真空槽１０２の外部に設けられた配管１４５と、ミキシングタンク１３０とを有している。
【０００５】
このうちシャワープレート１６０は、容器状に形成された電極１０４と、該電極１０４を蓋するように配置された板１０５とを有しており、板１０５と電極１０４との間には、ガス貯留室１２４が形成されている。電極１０４には、ガス貯留室１２４内に通じるガス導入口１５０が設けられており、配管１４５の一端に接続されている。
【０００６】
配管１４５の他端は、ミキシングタンク１３０に設けられた排出口１４０に接続されている。ミキシングタンク１３０は二本のガス導入管１３１、１３２に接続されており、ガス導入管１３１、１３２はマスフロコントローラ１２２、１２７を介してそれぞれガス供給源１２１とガスボンベ１２６とに接続されている。
【０００７】
ガス供給源１２１からは、ＴＥＯＳガスを放出することができるように構成され、ガスボンベ１２６には、Ｏ₂ガスが充填されており、ガス供給源１２１とガスボンベ１２６内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとが、それぞれマスフロコントローラ１２２、１２７で流量調整されたのちにガス導入管１３１、１３２に導入され、ミキシングタンク１３０内部に導入されて混合された後に、排出口１４０から配管１４５に導入され、ガス導入口１５０からガス貯留室１２４内に導入されるように構成されている。
【０００８】
板１０５には多数の孔１０６が設けられており、ガス導入口１５０から混合ガスをガス貯留室１２４内に導入すると、孔１０６から真空槽１０２内へとガスを噴出できるように構成されている。
【０００９】
真空槽１０２の内部底面側には、板１０５と平行になるように下部電極１０３が配置されており、孔１０６から噴出されたガスは、下部電極１０３へ向けて吹き付けられる。
【００１０】
下部電極１０３は接地され、電極１０４は真空槽１０２外に設けられた高周波電源１０９に接続されており、高周波電源１０９から高周波電力を供給すると、下部電極１０３と電極１０４との間に放電を生じさせ、プラズマを発生させることができるように構成されている。
【００１１】
上述の成膜装置１０１を用いて、ＴＥＯＳ／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法で、ガラス基板の表面にSiO₂膜を成膜するには、まず、真空槽１０２の内部を真空排気系１０８で所定の真空度まで真空排気し、その真空度を維持した状態で予め所定温度まで昇温された未処理の基板１１０を真空槽１０２内に搬入し、下部電極１０３上に載置させる。
【００１２】
次いで、ガス供給源１２１とガスボンベ１２６内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとを、それぞれマスフロコントローラ１２２、１２７で流量調整した後に各ガス導入管１３１、１３２を介してミキシングタンク１３０内に導入させると、ＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとがミキシングタンク１３０内で混合され、排出口１４０から配管１４５へと導入される。この混合ガスはガス導入口１５０からガス貯留室１２４内に導入され、孔１０６から、下部電極１０３上に載置された基板１１０の表面へと吹き付けられる。
【００１３】
この状態で、高周波電源１０９から電極１０４に高周波電力を供給し、電極１０３、１０４間に放電を生じさせ、プラズマを発生させると、プラズマで原料ガスが分解されて基板１１０の表面で気相成長し、基板１１０の表面にSiO₂膜が成膜される。
【００１４】
所定膜厚のSiO₂膜が基板１１０の表面に成膜されたら、原料ガスの導入及びプラズマの生成を停止させ、基板１１０を真空槽１０２外へと搬出する。上述の工程を経て、基板１１０の表面にSiO₂膜を成膜することができる。
【００１５】
上述した成膜装置１０１では、膜質の良いSiO₂膜を成膜するためにＴＥＯＳガスのみをミキシングタンク１３０に導入しており、一般に多用されているように、ＴＥＯＳガスとキャリアガスとの混合ガスを用いてはいない。
【００１６】
このため、ＴＥＯＳガスの流量を制御するマスフロコントローラ１２２の両端の圧力差、すなわちガス供給源１２１側の圧力と、ミキシングタンク１３０側の圧力との圧力差が所定量(１．３３×１０³Ｐａ(１０Torr))以下になると、マスフロコントローラ１２２に、流量が安定した状態でＴＥＯＳガスを流すことができなくなってしまう。
【００１７】
従来では、ミキシングタンク１３０とシャワープレート１６０とを接続する配管１４５が比較的長かったため、配管１４５の両端で圧力損失が生じることにより、ミキシングタンク１３０内の圧力がその分だけ上昇していた。
【００１８】
このため、マスフロコントローラ１２２の両端の圧力差を十分に確保することができず、流量が安定した状態でＴＥＯＳガスをガス貯留室１２４内に供給することができなくなってしまう。特に、Ｏ₂ガスの流量が比較的大きいときには、ＴＥＯＳガスが全く流れなくなってしまう。
その結果として、成膜された薄膜の膜厚が均一でなくなったり、膜厚の再現性が低くなってしまうなどという問題が生じていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板に絶縁膜を成膜する際に、膜厚の再現性が高くなる技術を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、シャワープレート容器本体を備え、該シャワープレート容器本体内部にはガス貯留室が設けられ、前記シャワープレート容器本体に、前記ガス貯留室に連通する孔が形成されてなるシャワープレートと、ミキシング容器本体を備え、該ミキシング容器本体内部には混合室が設けられ、該混合室に一端が接続され、他端が前記ミキシング容器本体に設けられた開口となる気体流路が前記ミキシング容器本体内部に設けられたミキシングタンクとを有し、前記シャワープレート容器本体には前記ガス貯留室に通じ、前記ミキシング容器本体の開口と接続される貫通孔が設けられ、前記混合室内で混合されたガスが、前記気体流路を通って前記貫通孔から前記ガス貯留室に導入された後、前記孔から吹き出されるように構成されたガス噴出装置であって、前記貫通孔と、前記気体流路の開口とが直結され、前記気体流路の長さは、３００mm以下であるように構成されたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、真空処理装置であって、真空排気可能な真空槽を有し、前記真空槽には、前記シャワープレートの前記孔が前記真空槽内に面するように請求項１記載のガス噴出装置が設けられ、前記孔から、前記混合室内で混合されたガスが前記真空槽内に吹き出されるように構成されたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の真空処理装置であって、前記ミキシングタンクの外部にはマスフロコントローラが設けられており、該マスフロコントローラを介して、前記混合室内に原料ガスが導入できるように構成されたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記シャワープレートには電圧を印加することができ、前記シャワープレートに電圧を印加すると放電が生じ、該放電によって前記真空槽内に配置された基板と前記シャワープレートとの間にプラズマが生じ、該プラズマで前記孔から吹き出されるガスを分解させることにより、前記基板表面に薄膜を成膜するように構成されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明のガス噴出装置によれば、ミキシングタンクの気体流路とシャワープレートの貫通孔とが直結され、従来ミキシングタンクとシャワープレートを接続していた配管がないので、ミキシングタンクの気体流路とシャワープレートの貫通孔との間における圧力損失がほとんどない。
【００２２】
このため、かかる圧力損失分だけミキシングタンクの内部圧力が上昇してしまうという支障はないため、ミキシングタンクの各導入側気体流路にマスフロコントローラを介してＴＥＯＳガスと、Ｏ₂ガスを導入するような場合には、ミキシングタンクに接続され、ＴＥＯＳガスの流量を調整するマスフロコントローラの両端の圧力差を、十分に確保することができる。
【００２３】
従って、ＴＥＯＳガスが安定した状態でマスフロコントローラを流れ、ガス貯留室内に供給されるので、ガス貯留室内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとの混合ガスの状態が、従来に比して均一になり、均一な状態でかかる混合ガスを噴出させることができる。
【００２４】
また、本発明の真空処理装置によれば、本発明のガス噴出装置が真空槽の一壁面に設けられているので、例えば真空槽内でＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとの混合ガスを原料ガスとして用い、プラズマＣＶＤ法によって基板表面に薄膜を成膜する場合には、ガス貯留室内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとの混合ガスの状態が、従来に比して均一な状態になるので、成膜された薄膜の膜厚が従来に比して均一になり、膜厚の再現性が従来に比して高くなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１の符号１は本発明の真空処理装置の一例であり、ＴＥＯＳ／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置を示している。
【００２６】
この成膜装置１は、真空槽２を有している。真空槽２には、図示しない真空排気系に接続された排気口８が設けられており、内部が真空排気できるように構成されている。
【００２７】
真空槽２内部の天井側には、ガス噴出装置９０が設けられている。このガス噴出装置９０は、シャワープレート６０と、真空槽２の外部に設けられたミキシングタンク３０とを有している。
【００２８】
ミキシングタンク３０の平面図を図２(ａ)に示し、図２(ａ)のＸ−Ｘ線断面図を図２(ｂ)に示す。ミキシングタンク３０は、ミキシング容器本体８５を有しており、ミキシング容器本体８５の内部には、１個の混合室８０と、複数の導入側気体流路５１、５２と、気体流路４２、４３とが設けられている。ここでは、導入側気体流路５１、５２と気体流路４２、４３とがそれぞれ２本ずつ設けられている。
【００２９】
各導入側気体流路５１、５２と各気体流路４２、４３とは、それぞれの一端が、ミキシング容器本体８５の外部壁面に設けられた接続口３３、３４、接続口４０、４１となり、それぞれの他端が開口６３、６４、開口６１、６２となっており、ともに混合室８０の内部と、ミキシング容器本体８５の外部とを接続している。
【００３０】
このうち、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１は、後述するシャワープレート６０の貫通孔５０に直結されている。
シャワープレート６０は、開口を有する容器状に形成され、開口が鉛直下方を向くように真空槽２の天井側壁面に取り付けられた電極３と、該電極３の開口を蓋するように真空槽２の内部側に配置された板５とを有しており、板５と電極３との間には、ガス貯留室２４が形成されている。板５には複数の孔６が設けられており、ガス貯留室２４の内部は、これらの孔６を介して真空槽２内に通じている。
【００３１】
電極３は、本発明のシャワープレート容器本体の一例を構成しており、その上部には、ガス貯留室２４に通じる貫通孔５０が設けられ、上述したミキシングタンク３０の気体流路４２、４３側の接続口４０、４１と直結されている。このため、混合室８０の開口６１、６２と貫通孔５０との距離は気体流路４２、４３の長さと一致している。ここでは気体流路４２、４３の長さを８０mmとしている。
他方、導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４は、後述するガス導入管３１、３２の一端に接続されている。
【００３２】
真空槽２の外部には、ガス導入管３１、３２、マスフロコントローラ２２、２７、配管３６、３７、ガス供給源２１及びガスボンベ２６が設けられており、ミキシングタンク３０の導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４は、ガス導入管３１、３２の一端に接続されており、各ガス導入管３１、３２の他端はマスフロコントローラ２２、２７の一端にそれぞれ接続されている。マスフロコントローラ２２、２７の他端は配管３６、３７の一端にそれぞれ接続されており、配管３６、３７の他端はそれぞれガス供給源２１とガスボンベ２６とに接続されている。ガス供給源２１は、その内部で液状のＴＥＯＳを気化した後に、気化されたＴＥＯＳガスのみを外部に供給することができるように構成されている。他方、ガスボンベ２６には、Ｏ₂ガスが充填されている。
【００３３】
真空槽２の内部底面側には、板５と平行になるように下部電極３が配置されている。下部電極３は接地され、電極４は真空槽２外に設けられた高周波電源９に接続されており、高周波電源９から高周波電力を供給すると、下部電極３と電極４との間に放電を生じさせ、プラズマを発生させることができるように構成されている。
【００３４】
上述の成膜装置１を用いて、ＴＥＯＳ／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法で、複数のガラス基板の表面にSiO₂膜を成膜するには、まず、真空槽２の内部を真空排気系８で所定真空度まで真空排気し、その所定真空度を維持した状態で、予め所定温度まで昇温された未処理の基板１０を真空槽２内に搬入し、下部電極３上に載置させる。
【００３５】
ガス供給源２１、ガスボンベ２６にそれぞれ接続された配管３６、３７には、それぞれ図示しないバルブが設けられており、基板１０が下部電極３上に載置された状態で、各バルブを開くと、ガス供給源２１とガスボンベ２６内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとが配管３６、３７に供給され、マスフロコントローラ２２、２７でそれぞれの流量が調整されながら各ガス導入管３１、３２に供給される。
【００３６】
各ガス導入管３１、３２に供給されたＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとは、ミキシングタンク３０の各導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４から、導入側気体流路５１、５２を介して混合室８０内に導入される。
【００３７】
ＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとは混合室８０内で混合され、それらの混合ガスは開口６１、６２から気体流路４２、４３へと供給された後、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１を介して貫通孔５０へと導入される。
【００３８】
このとき、貫通孔５０と、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１とは直結されているので、混合ガスは、この間での圧力損失がほとんど無い状態で、貫通孔５０からガス貯留室２４内へと導入される。
【００３９】
ガス貯留室２４内に導入されたＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとの混合ガスは、板５に設けられた孔６から真空槽２内へと噴出され、板５の鉛直下方に配置され、下部電極３上に載置された基板１０の表面へと吹き付けられる。
【００４０】
この状態で、基板１０を加熱して所定温度を維持させながら、高周波電源９から電極４に高周波電力を供給し、電極３、４間に放電を生じさせ、プラズマを発生させると、プラズマで原料ガスが分解されて基板１０の表面で気相成長し、基板１０の表面にSiO₂膜が成膜される。このSiO₂膜は、ＴＥＯＳガスとキャリアガスとを混合していないため、その膜質が良好になっている。
【００４１】
本実施形態の成膜装置１では、上述したように気体流路４２、４３側の接続口４０、４１と、電極４の貫通孔５０とが直結されているので、ミキシングタンク３０の気体流路４２とシャワープレート６０の貫通孔５０との間における圧力損失がほとんどない。
【００４２】
このため、かかる圧力損失分だけミキシングタンク３０の混合室８０の内部圧力が上昇することがないので、ＴＥＯＳガスの流量を調整するマスフロコントローラ２２の両端の圧力差を、十分に高くすることができる。
【００４３】
従って、ＴＥＯＳガスは、流量が安定した状態でマスフロコントローラ２２からガス貯留室内２４に供給されるので、ガス貯留室２４内のＴＥＯＳガスとＯ₂ガスとの混合ガスの状態は従来に比して安定になり、その結果、成膜されたSiO₂膜の膜厚が従来に比して均一になり、膜厚の再現性が従来に比して高くなる。
【００４４】
なお、本実施形態では、原料ガスとして、ＴＥＯＳガスとＯ₂ガスの混合ガスを用いたが、本発明はこれに限らず、ＴＥＯＳガスに代えてＴＲＩＥＳ(トリエトキシシラン)ガスを用いてもよいし、Ｏ₂ガスに代えて亜酸化窒素ガスを用いてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、気体流路４２、４３の長さを８０mm程度としているが、本発明はこれに限らず、例えば３００mm以下の範囲であればよい。
さらに、本実施形態では、導入側気体流路５１、５２と気体流路４２、４３をそれぞれ２本ずつ設けているが、本発明はこれに限らず、導入側気体流路は複数本設けられていればよく、例えば３本以上設けられていてもよい。他方、気体流路は１本だけ設けられていてもよく、あるいは３本以上設けられていてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、ＴＥＯＳ／Ｏ₂系プラズマＣＶＤ法を用いる成膜装置について説明しているが、本発明はこれに限らず、二種類以上の原料ガスをミキシングタンク３０で混合した後にシャワープレート６０から真空槽２内に噴出させるプラズマＣＶＤ法を実施することも可能である。
【００４７】
さらに、本実施形態では、シャワープレート容器本体として高周波電圧が印加可能な電極４を用いているが、本発明はこれに限られるものではなく、シャワープレート容器本体に電圧が印加されない構成としてもよい。
また、本実施形態では、真空処理装置としてプラズマＣＶＤ装置について説明しているが、本発明の真空処理装置はこれに限られるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
薄膜の膜厚のばらつきが少なくなり、膜厚の再現性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置を説明する断面図
【図２】(ａ)：本発明の一実施形態のミキシングタンクを説明する平面図
(ｂ)：本発明の一実施形態のミキシングタンクを説明する断面図
【図３】従来の真空処理装置を説明する断面図
【符号の説明】
１……成膜装置(真空処理装置) ２……真空槽４……電極(シャワープレート容器本体) ６……孔２２、２７……マスフロコントローラ２４……ガス貯留室４２、４３……気体流路５０……貫通孔６０……シャワープレート８０……混合室８５……ミキシング容器本体９０……ガス噴出装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas ejection apparatus and a vacuum processing apparatus, and more particularly to a plasma CVD apparatus for forming an insulating film on a glass substrate and a gas ejection apparatus used for the plasma CVD apparatus in a manufacturing process of a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the technical field of liquid crystal display panels, an active matrix driving method using thin film transistors is often used in order to improve display speed and display quality. In this method, since a large number of thin film transistors are formed on a glass substrate, it is necessary to form a SiO ₂ insulating film with good film quality on a large area glass substrate.
[0003]
A TEOS (tetraethoxysilane) / O ₂ plasma CVD method is used as a method for forming a SiO ₂ film having a good film quality at a low temperature on a glass substrate having a large area.
Reference numeral 101 in FIG. 3 shows a film forming apparatus for performing the TEOS / O ₂ plasma CVD method. The film forming apparatus 101 has a vacuum chamber 102. The vacuum chamber 102 is connected to an evacuation system 108 so that the inside thereof can be evacuated.
[0004]
A gas ejection device 190 is provided on the ceiling side inside the vacuum chamber 102. This gas ejection device 190 has a shower plate 160 disposed facing the inside of the vacuum chamber 102, a pipe 145 provided outside the vacuum chamber 102, and a mixing tank 130.
[0005]
Among the shower plate 160, an electrode 104 formed in a container shape, the electrode 104 has a arranged plate 105 so as to cover, between the plate 105 and the electrode 104, gas reservoir A chamber 124 is formed. The electrode 104 is provided with a gas introduction port 150 that communicates with the gas storage chamber 124, and is connected to one end of a pipe 145.
[0006]
The other end of the pipe 145 is connected to a discharge port 140 provided in the mixing tank 130. The mixing tank 130 is connected to two gas introduction pipes 131 and 132. The gas introduction pipes 131 and 132 are connected to a gas supply source 121 and a gas cylinder 126 via mass flow controllers 122 and 127, respectively.
[0007]
From the gas supply source 121, it is configured to be able to release the TEOS gas, the gas cylinder 126, O ₂ gas is filled, and the TEOS gas and O ₂ gas in the gas supply source 121 and the gas cylinder 126 Are introduced into the gas introduction pipes 131 and 132 after being adjusted in flow rate by the mass flow controllers 122 and 127, introduced into the mixing tank 130, mixed, and then introduced into the pipe 145 from the outlet 140. It is configured to be introduced into the gas storage chamber 124 from the introduction port 150.
[0008]
A large number of holes 106 are provided in the plate 105, and when the mixed gas is introduced into the gas storage chamber 124 from the gas inlet 150, the gas can be ejected from the holes 106 into the vacuum chamber 102. .
[0009]
A lower electrode 103 is disposed on the inner bottom surface side of the vacuum chamber 102 so as to be parallel to the plate 105, and the gas ejected from the hole 106 is blown toward the lower electrode 103.
[0010]
The lower electrode 103 is grounded, and the electrode 104 is connected to a high-frequency power source 109 provided outside the vacuum chamber 102. When high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 109, a discharge is generated between the lower electrode 103 and the electrode 104. And plasma can be generated.
[0011]
In order to form a SiO ₂ film on the surface of a glass substrate by the TEOS / O ₂ plasma CVD method using the film forming apparatus 101 described above, first, the inside of the vacuum chamber 102 is predetermined by a vacuum exhaust system 108. The evacuation is performed to a vacuum level, and an unprocessed substrate 110 that has been heated to a predetermined temperature in advance with the vacuum level maintained is carried into the vacuum chamber 102 and placed on the lower electrode 103.
[0012]
Next, when the flow rate of the TEOS gas and the O ₂ gas in the gas supply source 121 and the gas cylinder 126 are adjusted by the mass flow controllers 122 and 127, respectively, are introduced into the mixing tank 130 via the gas introduction pipes 131 and 132, respectively. The TEOS gas and the O ₂ gas are mixed in the mixing tank 130 and introduced into the pipe 145 from the discharge port 140. This mixed gas is introduced into the gas storage chamber 124 from the gas inlet 150 and is sprayed from the hole 106 onto the surface of the substrate 110 placed on the lower electrode 103.
[0013]
In this state, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 109 to the electrode 104 to generate a discharge between the electrodes 103 and 104. When plasma is generated, the source gas is decomposed by the plasma and vapor phase growth is performed on the surface of the substrate 110. Then, a SiO ₂ film is formed on the surface of the substrate 110.
[0014]
When the SiO ₂ film having a predetermined thickness is formed on the surface of the substrate 110, the introduction of the source gas and the generation of the plasma are stopped, and the substrate 110 is carried out of the vacuum chamber 102. Through the above steps, a SiO ₂ film can be formed on the surface of the substrate 110.
[0015]
In the film forming apparatus 101 described above, only the TEOS gas is introduced into the mixing tank 130 in order to form a SiO ₂ film having a good film quality. As is generally used, a mixed gas of the TEOS gas and the carrier gas is used. Is not used.
[0016]
Therefore, the pressure difference between both ends of the mass flow controller 122 for controlling the flow rate of the TEOS gas, that is, the pressure difference between the pressure on the gas supply source 121 side and the pressure on the mixing tank 130 side is a predetermined amount (1.33 × 10 ³ When the pressure is lower than Pa (10 Torr), the TEOS gas cannot be flowed to the mass flow controller 122 in a state where the flow rate is stable.
[0017]
Conventionally, since the pipe 145 connecting the mixing tank 130 and the shower plate 160 is relatively long, a pressure loss occurs at both ends of the pipe 145, so that the pressure in the mixing tank 130 increases by that amount.
[0018]
For this reason, a sufficient pressure difference between both ends of the mass flow controller 122 cannot be ensured, and the TEOS gas cannot be supplied into the gas storage chamber 124 with a stable flow rate. In particular, when the flow rate of O ₂ gas is relatively large, the TEOS gas does not flow at all.
As a result, there has been a problem that the film thickness of the formed thin film is not uniform or the reproducibility of the film thickness is lowered.
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was created to solve the above-described disadvantages of the prior art, and an object of the present invention is to provide a technique that increases the reproducibility of the film thickness when an insulating film is formed on a substrate. .
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a shower plate container main body, a gas storage chamber is provided inside the shower plate container main body, and the shower plate container main body includes the gas storage chamber. A shower plate having a communicating hole and a mixing container main body are provided. A mixing chamber is provided inside the mixing container main body, one end is connected to the mixing chamber, and the other end is provided in the mixing container main body. A gas passage serving as an opening has a mixing tank provided inside the mixing container body, and the shower plate container body communicates with the gas storage chamber and is connected to the opening of the mixing container body The gas mixed in the mixing chamber is introduced into the gas storage chamber from the through hole through the gas flow path, and then the hole. A constructed gas ejection device as blown et al., With the through hole, and the opening of the gas passage is directly connected, the length of the gas passage is configured such that the 300mm or less It is characterized by that.
According to a second aspect of the invention, a vacuum processing apparatus having a vacuum evacuable vacuum chamber, said vacuum chamber, said shower plate the claims as holes facing the vacuum chamber 1 of serial mounting of the gas discharge device is provided, from said hole, wherein said mixing is mixed at room gas is configured to be blown into the vacuum chamber.
The invention according to claim 3 is the vacuum processing apparatus according to claim 2 , wherein a mass flow controller is provided outside the mixing tank, and the raw material gas is introduced into the mixing chamber via the mass flow controller. Is configured to be introduced.
Invention of Claim 4 is a vacuum processing apparatus of any one of Claim 2 or Claim 3 , Comprising: When a voltage can be applied to the said shower plate and a voltage is applied to the said shower plate, A discharge is generated, and a plasma is generated between the substrate disposed in the vacuum chamber and the shower plate by the discharge, and a gas blown out from the hole is decomposed by the plasma, whereby a thin film is formed on the surface of the substrate. It is configured to form a film.
[0021]
According to the gas jetting apparatus of the present invention, the gas flow path of the mixing tank and the through hole of the shower plate are directly connected, and there is no pipe that has conventionally connected the mixing tank and the shower plate. There is almost no pressure loss between the through hole of the shower plate.
[0022]
For this reason, there is no hindrance that the internal pressure of the mixing tank increases by the amount of such pressure loss, so TEOS gas and O ₂ gas are introduced into each introduction side gas flow path of the mixing tank via the mass flow controller. In such a case, it is possible to ensure a sufficient pressure difference between both ends of the mass flow controller that is connected to the mixing tank and adjusts the flow rate of the TEOS gas.
[0023]
Accordingly, since the TEOS gas flows through the mass flow controller in a stable state and is supplied into the gas storage chamber, the state of the mixed gas of the TEOS gas and the O ₂ gas in the gas storage chamber becomes uniform as compared with the conventional case. The mixed gas can be ejected in a uniform state.
[0024]
Further, according to the vacuum processing apparatus of the present invention, since the gas ejection apparatus of the present invention is provided on one wall surface of the vacuum chamber, for example, a mixed gas of TEOS gas and O ₂ gas is used as a source gas in the vacuum chamber. When using a plasma CVD method to form a thin film on the substrate surface, the state of the mixed gas of TEOS gas and O ₂ gas in the gas storage chamber becomes uniform as compared with the conventional case. The thickness of the thin film thus made becomes uniform as compared with the prior art, and the reproducibility of the film thickness becomes higher than before.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Reference numeral 1 in FIG. 1 is an example of the vacuum processing apparatus of the present invention, and shows a film forming apparatus for performing a TEOS / O ₂ plasma CVD method.
[0026]
The film forming apparatus 1 has a vacuum chamber 2. The vacuum chamber 2 is provided with an exhaust port 8 connected to a vacuum exhaust system (not shown) so that the inside can be evacuated.
[0027]
A gas ejection device 90 is provided on the ceiling side inside the vacuum chamber 2. The gas ejection device 90 includes a shower plate 60 and a mixing tank 30 provided outside the vacuum chamber 2.
[0028]
A plan view of the mixing tank 30 is shown in FIG. 2A, and a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 2A is shown in FIG. The mixing tank 30 has a mixing container main body 85, and inside the mixing container main body 85, one mixing chamber 80, a plurality of introduction-side gas flow paths 51 and 52, and gas flow paths 42 and 43. And are provided. Here, two introduction-side gas passages 51 and 52 and two gas passages 42 and 43 are provided.
[0029]
One end of each of the introduction-side gas flow paths 51 and 52 and each of the gas flow paths 42 and 43 becomes connection ports 33 and 34 and connection ports 40 and 41 provided on the outer wall surface of the mixing container body 85, respectively. The other ends of these are openings 63, 64 and openings 61, 62, both of which connect the inside of the mixing chamber 80 and the outside of the mixing container body 85.
[0030]
Among these, the connection ports 40 and 41 on the gas flow paths 42 and 43 side are directly connected to a through hole 50 of a shower plate 60 described later.
The shower plate 60 is formed in a container shape having an opening, the electrode 3 attached to the ceiling side wall surface of the vacuum chamber 2 so that the opening faces vertically downward, and the vacuum chamber 2 so as to cover the opening of the electrode 3. The gas storage chamber 24 is formed between the plate 5 and the electrode 3. The plate 5 is provided with a plurality of holes 6, and the inside of the gas storage chamber 24 communicates with the inside of the vacuum chamber 2 through these holes 6.
[0031]
The electrode 3 constitutes an example of the shower plate container main body of the present invention, and a through hole 50 leading to the gas storage chamber 24 is provided in the upper portion thereof, and the gas flow paths 42 and 43 side of the mixing tank 30 described above are provided. The connection ports 40 and 41 are directly connected. For this reason, the distance between the openings 61 and 62 of the mixing chamber 80 and the through-hole 50 matches the length of the gas flow paths 42 and 43. Here, the length of the gas flow paths 42 and 43 is 80 mm.
On the other hand, the connection ports 33 and 34 on the introduction side gas flow paths 51 and 52 are connected to one ends of gas introduction pipes 31 and 32 described later.
[0032]
Outside the vacuum chamber 2, gas introduction pipes 31 and 32, mass flow controllers 22 and 27, pipes 36 and 37, a gas supply source 21, and a gas cylinder 26 are provided, and an introduction side gas flow path 51 of the mixing tank 30. , 52 side connection ports 33, 34 are connected to one ends of the gas introduction pipes 31, 32, and the other ends of the gas introduction pipes 31, 32 are connected to one ends of the mass flow controllers 22, 27, respectively. . The other ends of the mass flow controllers 22 and 27 are connected to one ends of pipes 36 and 37, respectively, and the other ends of the pipes 36 and 37 are connected to the gas supply source 21 and the gas cylinder 26, respectively. The gas supply source 21 is configured to be able to supply only the vaporized TEOS gas to the outside after vaporizing the liquid TEOS therein. On the other hand, the gas cylinder 26 is filled with O ₂ gas.
[0033]
A lower electrode 3 is disposed on the inner bottom surface side of the vacuum chamber 2 so as to be parallel to the plate 5. The lower electrode 3 is grounded, and the electrode 4 is connected to a high frequency power source 9 provided outside the vacuum chamber 2. When high frequency power is supplied from the high frequency power source 9, a discharge occurs between the lower electrode 3 and the electrode 4. And plasma can be generated.
[0034]
In order to form a SiO ₂ film on the surfaces of a plurality of glass substrates by the TEOS / O ₂ plasma CVD method using the film forming apparatus 1 described above, first, the inside of the vacuum chamber 2 is evacuated by a vacuum exhaust system 8. While evacuating to a predetermined degree of vacuum and maintaining the predetermined degree of vacuum, an unprocessed substrate 10 that has been heated to a predetermined temperature in advance is carried into the vacuum chamber 2 and placed on the lower electrode 3.
[0035]
The pipes 36 and 37 respectively connected to the gas supply source 21 and the gas cylinder 26 are provided with valves (not shown), respectively, and when each valve is opened with the substrate 10 placed on the lower electrode 3, The TEOS gas and O ₂ gas in the gas supply source 21 and the gas cylinder 26 are supplied to the pipes 36 and 37, and are supplied to the gas introduction pipes 31 and 32 while the flow rates thereof are adjusted by the mass flow controllers 22 and 27, respectively. .
[0036]
The TEOS gas and the O ₂ gas supplied to the gas introduction pipes 31 and 32 are introduced from the connection ports 33 and 34 on the introduction side gas passages 51 and 52 side of the mixing tank 30. Is introduced into the mixing chamber 80.
[0037]
The TEOS gas and the O ₂ gas are mixed in the mixing chamber 80, and the mixed gas is supplied from the openings 61 and 62 to the gas flow paths 42 and 43, and then the connection port 40 on the gas flow paths 42 and 43 side. , 41 and introduced into the through hole 50.
[0038]
At this time, since the through hole 50 and the connection ports 40 and 41 on the gas flow paths 42 and 43 side are directly connected, the mixed gas is stored in the gas from the through hole 50 with almost no pressure loss therebetween. It is introduced into the chamber 24.
[0039]
A mixed gas of TEOS gas and O ₂ gas introduced into the gas storage chamber 24 is ejected from the hole 6 provided in the plate 5 into the vacuum chamber 2, and is disposed vertically below the plate 5. 3 is sprayed onto the surface of the substrate 10 placed on the substrate 3.
[0040]
In this state, while the substrate 10 is heated and maintained at a predetermined temperature, high-frequency power is supplied from the high-frequency power source 9 to the electrode 4 to generate a discharge between the electrodes 3 and 4 to generate plasma. The gas is decomposed and vapor growth is performed on the surface of the substrate 10, and a SiO ₂ film is formed on the surface of the substrate 10. Since this SiO ₂ film does not mix the TEOS gas and the carrier gas, the film quality is good.
[0041]
In the film forming apparatus 1 of the present embodiment, the connection ports 40 and 41 on the gas flow paths 42 and 43 side and the through holes 50 of the electrodes 4 are directly connected as described above. There is almost no pressure loss between 42 and the through hole 50 of the shower plate 60.
[0042]
For this reason, since the internal pressure of the mixing chamber 80 of the mixing tank 30 does not increase by the pressure loss, the pressure difference between both ends of the mass flow controller 22 for adjusting the flow rate of the TEOS gas can be sufficiently increased. it can.
[0043]
Therefore, since the TEOS gas is supplied from the mass flow controller 22 to the gas storage chamber 24 in a state where the flow rate is stable, the state of the mixed gas of the TEOS gas and the O ₂ gas in the gas storage chamber 24 is compared with the conventional case. As a result, the film thickness of the formed SiO ₂ film becomes uniform as compared with the conventional film thickness, and the reproducibility of the film thickness increases as compared with the conventional film thickness.
[0044]
In the present embodiment, a mixed gas of TEOS gas and O ₂ gas is used as the source gas. However, the present invention is not limited to this, and TRIE (triethoxysilane) gas may be used instead of the TEOS gas. However, nitrous oxide gas may be used instead of O ₂ gas.
[0045]
Moreover, in this embodiment, although the length of the gas flow paths 42 and 43 is about 80 mm, this invention is not restricted to this, For example, what is necessary is just the range of 300 mm or less.
Furthermore, in the present embodiment, two introduction-side gas channels 51 and 52 and two gas channels 42 and 43 are provided, but the present invention is not limited to this, and a plurality of introduction-side gas channels are provided. For example, three or more may be provided. On the other hand, only one gas channel may be provided, or three or more gas channels may be provided.
[0046]
In this embodiment, the film forming apparatus using the TEOS / O ₂ plasma CVD method is described. However, the present invention is not limited to this, and the shower is performed after mixing two or more kinds of source gases in the mixing tank 30. It is also possible to implement a plasma CVD method in which the plate 60 is ejected into the vacuum chamber 2.
[0047]
Furthermore, in this embodiment, the electrode 4 to which a high frequency voltage can be applied is used as the shower plate container body. However, the present invention is not limited to this, and the shower plate container body may be configured such that no voltage is applied to the shower plate container body. .
In this embodiment, a plasma CVD apparatus is described as the vacuum processing apparatus, but the vacuum processing apparatus of the present invention is not limited to this.
[0048]
【The invention's effect】
The variation in the thickness of the thin film is reduced, and the reproducibility of the thickness is increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a vacuum processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a plan view illustrating a mixing tank according to an embodiment of the present invention.
(b): Cross-sectional view for explaining a mixing tank according to an embodiment of the present invention [FIG. 3] Cross-sectional view for explaining a conventional vacuum processing apparatus [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Film-forming apparatus (vacuum processing apparatus) 2 ... Vacuum chamber 4 ... Electrode (shower plate container main body) 6 ... Hole 22, 27 ... Mass flow controller 24 ... Gas storage chamber 42, 43 ... Gas Flow path 50 …… Through hole 60 …… Shower plate 80 …… Mixing chamber 85 …… Mixing container body 90 …… Gas ejection device

Claims

A shower plate container body, a gas storage chamber is provided inside the shower plate container body, and a shower plate in which a hole communicating with the gas storage chamber is formed in the shower plate container body;
A mixing container body is provided, a mixing chamber is provided inside the mixing container body, one end of the mixing chamber is connected to the mixing container body, and the other end is an opening provided in the mixing container body. A mixing tank provided inside,
The shower plate container main body is provided with a through hole that communicates with the gas storage chamber and is connected to the opening of the mixing container main body.
A gas jetting device configured to blow gas from the hole after the gas mixed in the mixing chamber is introduced from the through hole into the gas storage chamber through the gas flow path,
The through hole and the opening of the gas channel are directly connected ,
A gas ejection device characterized in that the length of the gas flow path is configured to be 300 mm or less .

It has a vacuum chamber that can be evacuated,
Wherein the vacuum chamber, the shower plate of the hole gas ejection device according to claim 1 Symbol placement to face the vacuum chamber is provided from the holes, mixed gas the vacuum in the mixing chamber A vacuum processing apparatus configured to be blown into a tank.

The vacuum processing apparatus according to claim 2 , wherein a mass flow controller is provided outside the mixing tank, and a raw material gas can be introduced into the mixing chamber via the mass flow controller. A vacuum processing apparatus characterized by that.

The vacuum processing apparatus according to any one of claims 2 or claim 3, wherein the shower plate a voltage can be applied, the resulting discharge applying a voltage to the shower plate, wherein the electric discharge Plasma is generated between the substrate disposed in the vacuum chamber and the shower plate, and a gas is blown out from the hole by the plasma, thereby forming a thin film on the substrate surface. A vacuum processing apparatus characterized by that.