JP4898413B2 - Vacuum processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空処理装置に関し、特にプラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置に関する。 The present invention relates to a vacuum processing apparatus, and more particularly to a vacuum processing apparatus that performs processing on a substrate using plasma.
従来、半導体、電子部品、太陽電池等における薄膜形成等は、プラズマを用いて基板に処理を行う真空処理装置が利用されている。
このような真空処理装置としては、製膜装置、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置、ドライエッチング装置、スパッタリング装置等がある。
これらの真空処理装置においては、製品品質を向上させるべくプラズマを安定して発生させるために、基板を接地電極となる基板テーブルに密着させるとともに放電電極と基板との距離を一定に保持することが求められている。
Conventionally, a vacuum processing apparatus for processing a substrate using plasma is used for forming a thin film in a semiconductor, an electronic component, a solar cell, or the like.
Examples of such a vacuum processing apparatus include a film forming apparatus, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a dry etching apparatus, and a sputtering apparatus.
In these vacuum processing apparatuses, in order to stably generate plasma in order to improve product quality, it is possible to keep the substrate in close contact with the substrate table serving as the ground electrode and to keep the distance between the discharge electrode and the substrate constant. It has been demanded.
このような要求に対応するものとして、例えば、特許文献1に示されるものが提案されている。
これは、真空容器側に接地電極(基板テーブル)に対向するように設置された基板押さえ部材を備え、接地電極が放電電極側に接近した時、この基板押さえ部材が基板を接地電極に押し付けるものである。
これにより、基板の接地電極への密着性を向上させるとともに放電電極と基板との距離を一定に保持しようとするものである。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867 has been proposed as a response to such a requirement.
This is provided with a substrate pressing member installed on the vacuum container side so as to face the ground electrode (substrate table), and when the ground electrode approaches the discharge electrode side, the substrate pressing member presses the substrate against the ground electrode. It is.
This improves the adhesion of the substrate to the ground electrode and keeps the distance between the discharge electrode and the substrate constant.
しかしながら、特許文献1に開示されているものは、次のような点で上記要求を十分満たしているとはいえない。
すなわち、放電電極と基板との距離を設定するため、放電電極と基板押さえ部材との距離を計測して行うことになるが、1m角を越えるような大型基板の場合、放電電極と基板押さえ部材と接地電極との間の平行度の管理が難しいため、基板全面に渡っての放電電極と基板との距離を規定値に設定するには調整時間を要していた。したがって、基板全面に渡っての放電電極と基板との距離を規定値に設定できる簡便な手法が望まれている。
また、基板押さえ部材が真空容器側を基準に取付けられているので、真空容器側あるいは接地電極が歪んだ場合、基板押さえ部材は基板に対する高さ方向の位置が部分的に変化することになる。
However, what is disclosed in
That is, in order to set the distance between the discharge electrode and the substrate, the distance between the discharge electrode and the substrate pressing member is measured. In the case of a large substrate exceeding 1 m square, the discharge electrode and the substrate pressing member are used. Since it is difficult to manage the parallelism between the ground electrode and the ground electrode, adjustment time is required to set the distance between the discharge electrode and the substrate over the entire surface of the substrate to a specified value. Therefore, a simple method that can set the distance between the discharge electrode and the substrate over the entire surface of the substrate to a specified value is desired.
Further, since the substrate pressing member is attached with reference to the vacuum container side, when the vacuum container side or the ground electrode is distorted, the position of the substrate pressing member in the height direction with respect to the substrate partially changes.
このように、1m角を越えるような大型基板に対しては、基板押さえ部材による基板周囲の押え付けでは、基板に対する高さ方向の位置が部分的に変化する場合があることが判明し、基板押さえ部材の基板への押し付け力が不十分、または押し付け力が無くなる場所が生じるので、基板が接地電極側から加熱される際に基板の接地電極側の温度が放電電極側の温度より高くなり基板の表裏に温度差が発生する。これにより、基板は凹型上になり浮き上がるように変形した場合、基板と接地電極との密着が不十分になり基板温度や基板電位に分布が発生し、更には基板と電極との距離が不均一となり、放電プラズマに分布が生じることになり、処理性能がばらつく等、製品品質に問題が生じる重要な要因となっている。 Thus, for a large substrate exceeding 1 m square, it has been found that the position in the height direction with respect to the substrate may partially change when the substrate is pressed by the substrate pressing member. Since there is a place where the pressing force of the pressing member to the substrate is insufficient or the pressing force disappears, the temperature of the ground electrode side of the substrate becomes higher than the temperature of the discharge electrode side when the substrate is heated from the ground electrode side. A temperature difference occurs between the front and back. As a result, if the substrate is concave and deforms so that it floats up, the adhesion between the substrate and the ground electrode becomes insufficient, causing a distribution in the substrate temperature and substrate potential, and further, the distance between the substrate and the electrode is uneven. As a result, a distribution occurs in the discharge plasma, which is an important factor causing problems in product quality, such as variation in processing performance.
特に、微結晶膜の製膜などにおいては、高い製膜圧力のもとでもプラズマを安定化させるために、基板と放電電極間距離をアモルファス膜製膜時の20mm〜50mm程度から、微結晶膜製膜時の5mm〜15mm程度へと狭く設置する場合が多くなる。そのため、プラズマを均一化させるためには、基板と放電電極との距離の管理精度を厳しくする必要があり、ますます重要性を増している。
このような問題は、特に、基板が大型化すればするほど顕著となり、製膜装置やプラズマCVD装置において、製膜される膜厚にばらつきが生じ、製品特性が低下するという問題がある。
このように、基板と放電電極との距離が部分的に変動すると、プラズマの安定性を妨害する恐れがある。
In particular, in the formation of a microcrystalline film, in order to stabilize the plasma even under a high film forming pressure, the distance between the substrate and the discharge electrode is changed from about 20 mm to 50 mm when forming the amorphous film. In many cases, the film is installed narrowly to about 5 mm to 15 mm during film formation. Therefore, in order to make the plasma uniform, it is necessary to strictly control the distance between the substrate and the discharge electrode, which is becoming increasingly important.
Such a problem becomes more prominent as the substrate becomes larger, and there is a problem that in the film forming apparatus and the plasma CVD apparatus, the film thickness to be formed varies and the product characteristics are deteriorated.
Thus, if the distance between the substrate and the discharge electrode varies partially, the stability of the plasma may be disturbed.
本発明は、上記問題点に鑑み、基板と放電電極との距離を確実に管理でき、これにより安定した製品品質とでき、生産性を向上させ得る真空処理装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus capable of reliably managing the distance between a substrate and a discharge electrode, thereby achieving stable product quality and improving productivity.
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる真空処理装置は、基板を保持するように設けられている基板テーブルと、該基板テーブルに対向して間隔を空けて設けられた放電電極と、を備えた真空処理装置であって、前記放電電極の前記基板に対向する電極面には、前記基板テーブルおよび前記放電電極が接近した際、前記基板と前記放電電極との距離を保持する基板電極距離保持部が備えられ、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, a vacuum processing apparatus according to the present invention is a vacuum processing apparatus including a substrate table provided to hold a substrate and a discharge electrode provided to be opposed to the substrate table with a space therebetween. The electrode surface of the discharge electrode facing the substrate is provided with a substrate electrode distance holding unit that holds the distance between the substrate and the discharge electrode when the substrate table and the discharge electrode approach , The substrate electrode distance holding unit is detachably attached to the discharge electrode .
本発明によれば、基板を保持する基板テーブルと放電電極基板とを接近させると、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部が基板に接触、または一定の距離を保持して接近することになる。
このように、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部が基板を基板テーブルに向けて押さえるまたは一定の距離を保持しているので、大型基板においても基板と電極との距離を基板のほぼ全周囲部分において確実に保持することができる。
また、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を調節することによって電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができる。この時、基板と基板電極距離保持部の距離を小さくすることで、基板や電極等の変形による基板電極距離の変動を低く抑えることができる。
これは、たとえ何らかの要因で基板が変形した場合であっても、電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができる。つまり基板と電極との距離が基板電極距離保持部で設定した値以下になることはない。
このため、基板と放電電極との距離を確実に管理できるので、基板に対して安定した処理を行え、製品品質を向上し、生産性を向上させることができる。
特に、製膜装置やプラズマCVD装置において、大面積の基板に対して製膜する場合には、基板にたわみやソリといった変形が生じた場合でも基板と放電電極との距離を確実に保持することができ、膜厚にばらつきを生じることなく、製品品質を向上させることができる。
さらに、基板電極距離保持部は、放電電極に対して着脱可能に取付けられているので、基板電極距離保持部の一部が破損した場合、容易に交換することができる。
また、例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極と基板との距離を変化させたい場合、基板電極距離保持部を突出量の異なるものに部分的にあるいは全部交換することによって容易に対応することができる。
According to the present invention, when the substrate table for holding the substrate and the discharge electrode substrate are brought close to each other, the substrate electrode distance holding portion provided on the electrode surface of the discharge electrode is in contact with the substrate or is held close to the substrate. Will do.
Thus, since the substrate electrode distance holding part provided on the electrode surface of the discharge electrode holds the substrate toward the substrate table or holds a certain distance, the distance between the substrate and the electrode can be maintained even in a large substrate. Can be reliably held in almost the entire peripheral portion.
In addition, the distance between the electrode surface and the substrate can be reliably held at a predetermined distance by adjusting the amount of protrusion of the substrate electrode distance holding portion from the electrode surface. At this time, by reducing the distance between the substrate and the substrate electrode distance holding unit, it is possible to suppress fluctuations in the substrate electrode distance due to deformation of the substrate, the electrode, and the like.
Even if the substrate is deformed for some reason, the distance between the electrode surface and the substrate can be reliably held at a predetermined distance. That is, the distance between the substrate and the electrode does not become less than the value set by the substrate electrode distance holding unit.
For this reason, since the distance between the substrate and the discharge electrode can be managed reliably, stable processing can be performed on the substrate, product quality can be improved, and productivity can be improved.
In particular, when a film is formed on a large-area substrate in a film-forming apparatus or a plasma CVD apparatus, the distance between the substrate and the discharge electrode can be reliably maintained even when the substrate is deformed such as bending or warping. The product quality can be improved without causing variations in film thickness.
Furthermore, since the substrate electrode distance holding portion is detachably attached to the discharge electrode, it can be easily replaced when a part of the substrate electrode distance holding portion is damaged.
In addition, for example, when the discharge electrode or the substrate table is deformed and a part where the holding by the substrate electrode distance holding part is insufficient is made, or when it is desired to change the distance between the discharge electrode and the substrate, the substrate electrode distance It is possible to easily cope with the problem by exchanging the holding part partially or entirely with a different protrusion amount.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極の周縁部に備えられていることを特徴とする。 In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the substrate electrode distance holding unit is provided at a peripheral edge of the discharge electrode.
このように、基板電極距離保持部は、放電電極の周縁部に備えられているので、基板を押える部分が基板の周縁部分に限定される。
これにより、基板電極保持部が影響して基板の処理を行えない部分が基板の周縁部分に限定されるので、処理される、すなわち、製品としての健全な膜を形成可能な基板部分の減少を抑制することができる。
Thus, since the board | substrate electrode distance holding | maintenance part is provided in the peripheral part of the discharge electrode, the part which presses a board | substrate is limited to the peripheral part of a board | substrate.
As a result, the portion of the substrate that cannot be processed due to the influence of the substrate electrode holding portion is limited to the peripheral portion of the substrate, so that the portion of the substrate that can be processed, that is, can form a healthy film as a product, is reduced. Can be suppressed.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、間隔を空けて複数箇所に備えられていることを特徴とする。 Moreover, in the vacuum processing apparatus according to the present invention, the substrate electrode distance holding unit is provided at a plurality of positions with a space therebetween.
このように、基板電極距離保持部は、基板の周縁の全辺ではなく間隔を空けて複数箇所に備えられているので、基板を押える部分が基板の一部分に限定される。
これにより、基板の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板部分の減少を抑制することができる。
As described above, since the substrate electrode distance holding portions are provided at a plurality of positions at intervals rather than at the entire periphery of the substrate, the portion for pressing the substrate is limited to a part of the substrate.
Thereby, since the part which cannot process a board | substrate is limited, the reduction | decrease of the board | substrate part processed, ie, the product, can be suppressed.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部の先端部は、前記基板側に凸に形成された湾曲面で構成されていることを特徴とする。 In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the tip end portion of the substrate electrode distance holding portion is formed of a curved surface that is convexly formed on the substrate side.
このように、基板電極距離保持部の先端部は、基板側に凸に形成された湾曲面で構成されているので、基板電極距離保持部の基板への接触は、微視的には鋭利な角部分で基板を押し付けない状態となり、また基板表面直上付近に存在する基板電極保持部分の面積は減少した状態となる。
このように、基板電極距離保持部の基板への接触が、微視的には鋭利な角部分で基板を押し付けない状態となると、基板への押付け面圧が低下するので、基板表面への傷付きが抑制される。さらには、基板表面直上付近に存在する基板電極保持部分の面積は減少した状態となると、基板の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板部分の減少を抑制することができる。
As described above, since the tip of the substrate electrode distance holding portion is formed of a curved surface that is convexly formed on the substrate side, the contact of the substrate electrode distance holding portion with the substrate is sharply microscopically. The substrate is not pressed at the corner portion, and the area of the substrate electrode holding portion existing near the substrate surface is reduced.
In this way, when the substrate electrode distance holding portion is in a state where the substrate is not pressed at a microscopically sharp corner portion, the pressing surface pressure against the substrate decreases, so that the substrate surface is not damaged. Sticking is suppressed. Furthermore, when the area of the substrate electrode holding portion existing near the substrate surface is reduced, the portion where the substrate cannot be processed is limited, so that the portion of the substrate that is processed, that is, the product, is reduced. Can be suppressed.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記電極面からの突出量が調節可能に構成されていることを特徴とする。 In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the substrate electrode distance holding unit is configured such that the amount of protrusion from the electrode surface can be adjusted.
このように、基板電極距離保持部は、電極面からの突出量が調節可能に構成されているので、例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極と基板との距離を変化させたい場合、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を部分的にあるいは全部調節することによって容易に対応することができる。 As described above, the substrate electrode distance holding unit is configured so that the amount of protrusion from the electrode surface can be adjusted. For example, the discharge electrode or the substrate table is deformed and the substrate electrode distance holding unit is partially insufficiently pressed. If you want to change the distance between the discharge electrode and the substrate, you can easily cope by adjusting the amount of protrusion of the substrate electrode distance holding part from the electrode surface partly or entirely. it can.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して前記基板に向けて付勢されるように取付けられていることを特徴とする。 In the vacuum processing apparatus according to the present invention, the substrate electrode distance holding portion is attached to the discharge electrode so as to be biased toward the substrate.
このように、基板電極距離保持部は、放電電極に対して前記基板に向けて付勢されるように取付けられているので、放電電極と基板との距離が変動した場合でも、基板電極距離保持部は基板に対して押し付け力を作用させることができる。
例えば、放電電極あるいは基板テーブルが変形し部分的に基板電極距離保持部による押え力が不十分な場所ができた場合でも、基板電極距離保持部は基板を基板テーブルに押えることができる。
Thus, since the substrate electrode distance holding unit is attached to the discharge electrode so as to be biased toward the substrate, the substrate electrode distance holding unit is maintained even when the distance between the discharge electrode and the substrate fluctuates. The portion can apply a pressing force to the substrate.
For example, even when the discharge electrode or the substrate table is deformed and a part where the pressing force by the substrate electrode distance holding part is insufficient is formed, the substrate electrode distance holding part can press the substrate against the substrate table.
また、本発明にかかる真空処理装置では、前記基板と前記放電電極とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータを用いていることを特徴とする。 Further, the vacuum processing apparatus according to the present invention is characterized in that a servo motor is used as a driving means for moving the substrate and the discharge electrode closer to and away from each other.
このように、基板と放電電極とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータを用いているので、両者の間隔を精度よく設定でき、かつ、トルク制御を行なうことができる。
基板と基板電極距離保持部との距離を精度よく設定できるため、基板電極距離保持部と基板を接触させる場合、基板への接触状態を所定の状態とでき、かつ、基板電極距離保持部の基板に対する押付力を管理することができ、必要以上に大きな押付力で基板を押さえることにより、基板が破損する等の不具合を抑制することができる。
Thus, since the servo motor is used as the driving means for moving the substrate and the discharge electrode close to and away from each other, the distance between the two can be set with high accuracy and torque control can be performed.
Since the distance between the substrate and the substrate electrode distance holding unit can be set with high accuracy, when the substrate electrode distance holding unit and the substrate are brought into contact, the contact state with the substrate can be set to a predetermined state, and the substrate of the substrate electrode distance holding unit The pressing force against the substrate can be managed, and by pressing the substrate with a pressing force larger than necessary, problems such as breakage of the substrate can be suppressed.
本発明の真空処理装置によれば、放電電極の電極面に備えられた基板電極距離保持部によって、基板と放電電極との距離を確実に保持することができる。
また、基板電極距離保持部の電極面からの突出量を調節することによって電極面と基板との距離を所定の距離に確実に保持することができるので、基板に対して安定した処理を行え、製品品質を向上し、生産性を向上させることができる。
According to the vacuum processing apparatus of the present invention, the distance between the substrate and the discharge electrode can be reliably held by the substrate electrode distance holding portion provided on the electrode surface of the discharge electrode.
In addition, by adjusting the amount of protrusion from the electrode surface of the substrate electrode distance holding portion, the distance between the electrode surface and the substrate can be reliably held at a predetermined distance, so that stable processing can be performed on the substrate, Product quality can be improved and productivity can be improved.
以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
〔第一実施形態〕
本発明の第一実施形態にかかる高速製膜を行うことが可能な薄膜製造装置(真空処理装置)1について図1〜図5に基づいて説明する。
図1は、薄膜製造装置1の概略構成を示す断面図である。
薄膜製造装置1は、製膜室6、対向電極(基板テーブル)2、均熱板5、均熱板保持機構11、放電電極3、防着板4、支持部7、高周波給電伝送路12、整合器13、高真空排気用ポンプ31、弁32、弁34、低真空排気用ポンプ35、保持部36、台37を具備する。なお、本図において、ガス供給に関する構成は省略している。
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First embodiment]
A thin film manufacturing apparatus (vacuum processing apparatus) 1 capable of performing high-speed film formation according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a thin
The thin
製膜室6は、真空容器であり、その内部で基板8に微結晶シリコンi層などを製膜する。製膜室6は、台37上に設けられた保持部36に、Z方向(鉛直方向)に対してθ=7°〜12°傾けて保持されている。このため、対向電極2の基板8の製膜処理面が、Z方向に対して7°〜12°傾斜した状態で保持される。
基板8としては、例えば、ガラスが用いられる。
基板8を垂直から僅かに傾けることは、装置の設置スペースの増加を抑えながら基板8の自重を利用して少ない手間で基板8を保持し、更に基板8と対向電極2の密着性を向上して基板8の温度分布と電位分布を均一化することが出来て好ましい。
The film forming chamber 6 is a vacuum container, and a microcrystalline silicon i layer or the like is formed on the
As the
By slightly tilting the
対向電極2は、基板8を保持可能な保持手段(図示されず)を有する非磁性材料の導電性の板である。セルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。
対向電極2は、放電電極3に対向する電極(例示:接地側)となる。対向電極2は、一方の面を均熱板5の表面に密接し、製膜時に他方の面を基板8の表面と密接する。
The
The
均熱板5は、内部に温度制御された熱媒体を循環させたり、または温度制御されたヒータを組み込むことで、自身の温度を制御して、全体が概ね均一な温度を有し、接触している対向電極2の温度を均一化する機能を有する。
熱媒体は、非導電性媒体であり、水素やヘリウムなどの高熱伝導性ガス、フッ素系不活性液体、不活性オイル、および純水等が使用でき、中でも150℃〜250℃の範囲でも圧力が上がらずに制御が容易であることから、フッ素系不活性液体(例えば商品名:ガルデン、F05など)の使用が好適である。
均熱板保持機構11は、均熱板5および対向電極2を製膜室6の側面(図1の右側)に対して略平行となるように保持する。製膜時は、均熱板5、対向電極2および基板8を、放電電極3へ近づける。それにより、基板8と放電電極3との距離は、例えば、3mm〜20mmとすることができる。
The
The heat medium is a non-conductive medium, and a highly heat conductive gas such as hydrogen or helium, a fluorine-based inert liquid, an inert oil, pure water, or the like can be used. In particular, the pressure is in a range of 150 ° C. to 250 ° C. Use of a fluorine-based inert liquid (for example, trade name: Galden, F05, etc.) is preferable because control is easy without going up.
The soaking
放電電極3は、各棒状の縦電極を略平行に組み合わせて構成され、更に複数の電極単位に分割構成しても良い。放電電極3を分割構成する場合は、好ましくは給電点の数に合わせて分割形成する。高周波給電伝送路12a、12bを接続する給電点53、54から、それぞれ高周波電力を供給して、放電電極3と対向電極2との間に原料ガスのプラズマを発生させ基板8に膜を製膜する。
The
防着板4は、接地され、プラズマの広がる範囲を抑えて、膜が製膜される範囲を制限する。防着板4の対向電極2側端部には、対向電極2と接触して接地される接続部4aが設けられている。
支持部7は、放電電極3を防着板4と製膜室6の側面(図1の左側)に対して略平行となるように絶縁的に保持する。
The
The support portion 7 holds the
整合器13(13a、13b)は、出力側のインピーダンスを整合し、図示されない高周波電源から高周波給電伝送路14(14a、14b)を介して高周波給電伝送路12を介して高周波電力を放電電極3へ送電する。 The matching unit 13 (13a, 13b) matches the impedance on the output side, and discharges high frequency power from a high frequency power source (not shown) via the high frequency power transmission line 14 (14a, 14b) via the high frequency power transmission line 12. Power to
放電電極3の温度調節を行う場合、高周波給電伝送路12は、例えば、その円管の中心部分に設けた細管を用いて熱媒体を通し、その周辺部を用いて電力を給電することが可能である。
放電電極3の給電点54側へ熱媒体を供給し、放電電極3の給電点53側から熱媒体供給装置へ熱媒体を送出する。熱媒体の温度を熱媒体供給装置で制御することで、放電電極3の温度を所望の温度に制御して製膜室6内のヒートバランスを適切に保つことで、基板8の表裏温度差にともなうソリ変形を抑制することができる。
When the temperature of the
A heat medium is supplied to the
高真空排気用ポンプ31は、製膜室6内の気体を排気する高真空排気用の真空ポンプである。弁32は、高真空排気用ポンプ31と製膜室6との経路を開閉する。低真空排気用ポンプ35は、製膜室6内の気体を排気する粗引き排気用の真空ポンプである。弁34は、低真空排気用ポンプ35と製膜室6との経路を開閉する。
The
図2は、図1の放電電極3の部分を示す斜視図である。
放電電極3は、複数の板状に分割され、本実施形態では、例えば、8個の放電電極3a〜3hを備える。各々の放電電極3a〜3hは、互いに略平行に横方向へ伸びる二本の横電極20と、二本の横電極20の間に設けられ互いに略平行に上下方向へ伸びる複数の棒状の縦電極21とを備える。
放電電極3a〜3hの各々に対して、電力を供給する整合器13a、高周波給電伝送路14aおよび高周波給電伝送路12aが給電点53側にそれぞれ設けられ、整合器13b、高周波給電伝送路14bおよび高周波給電伝送路12bが給電点54側にそれぞれ設けられている。
ただし、図2では、放電電極3aに関する整合器13、高周波給電伝送路14および高周波給電伝送路12についてのみ示している。
FIG. 2 is a perspective view showing a portion of the
The
For each of the
However, FIG. 2 shows only the matching unit 13, the high-frequency power transmission line 14, and the high-frequency power transmission line 12 related to the
放電電極3a〜3hの各々は、給電点53と給電点54の近傍に接続された原料ガス配管16a,16bから原料ガスを供給され、この原料ガスを、図2中の矢印に示す方向(対向電極2側)へ略均一に放出する。
なお、放電電極3a〜3hへの電力供給を、8個を超えるまたは8個未満の整合器13a、13bおよび高周波給電伝送路14a、14bとの組みで行うことも可能である。
また各々個別の高周波電源部から電力を供給しても良い。
これらの場合、その組の数に対応するように、放電電極3a〜3hを加減して組み分けるのが好ましい。
Each of the
It is also possible to supply power to the
Moreover, you may supply electric power from each separate high frequency power supply part.
In these cases, it is preferable that the
図3は、放電電極3を示す正面図である。図4は、製膜前の状態を示す図3のX−X端面図である。図5は、製膜作業中の状態を示す図3のX−X端面図である。
放電電極3の対向電極2側の面である放電面23には、複数の基板電極距離保持板(基板電極距離保持部)25が貼付されている。
基板電極距離保持板25は、安価で、耐電圧が高く、フッ素ラジカルの腐食環境に耐久性のあるアルミナ(Al2O3)を材料としたセラミックで形成された略直方体形状をした板状体である。
基板電極距離保持板25としては、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化アルミニウムを材料とするセラミックで形成してもよい。また、プラズマ雰囲気への電位影響が少なくなるように小さいサイズを選定することで金属製としてもよい。金属としては非磁性材料が望ましくステンレス鋼(例えば、SUS304)あるいはセルフクリーニングを行う場合は耐フッ素ラジカル性からニッケル合金(例えば、インコネル)やアルミやアルミ合金の使用が望ましい。
さらに、耐熱性を持つポリイミド系等の樹脂を用いてもよい。
FIG. 3 is a front view showing the
A plurality of substrate electrode distance holding plates (substrate electrode distance holding portions) 25 are attached to the
The substrate electrode
The substrate electrode
Furthermore, a polyimide resin or the like having heat resistance may be used.
基板電極距離保持板25は、長方形に形成された放電電極3の四辺の端部分(周縁部)に、各辺に相互に間隔を空けて3個ずつ取付けられている。
基板電極距離保持板25は、図5に示すように製膜時に基板8と対向電極との距離を保持する機能を有する。したがって、基板電極距離保持板25の厚さHは、基板8と放電電極3との距離を規定するので、例えば、3mm〜20mmの範囲で、所定の厚さHを選択することで基板8と放電電極3との間の距離を所望の距離に保持される。
Three substrate electrode
The substrate electrode
以上のように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置1の製膜動作について、図4~図5を用いて説明する。
薄膜製造装置1の対向電極2に基板8をセットする。
ついで、均熱板保持機構11を操作して対向電極2および均熱板5を放電電極3に向けて移動させる。防着板4の先端に取付けた接続部4aが対向電極2に当接したら対向電極2の移動を停止させる。また基板8を破損しない程度に、対向電極2を接続部4aに少量押し付けるように操作することで、対向電極2の移動ガイド部分をはじめとした構造材にガタや微変形が生じ、複数個所にある全ての接続部4aが対向電極2上の基板8に当接することが可能となる。
The film forming operation of the thin
A
Next, the soaking
このとき、基板電極距離保持板25の厚さHは基板8と放電電極3との所定距離と略等しく設定してあるので、基板電極距離保持板25は基板8と放電電極3との所定距離を確実に、かつ容易に保持することができる。
このように、放電電極3の電極面23に備えられた基板電極距離保持板25が基板8を対向電極2に向けて押さえる、または基板8に対して一定の距離を保持するので、仮に基板8が対向電極2から浮き上がるように変形した場合でも、基板8と放電電極3との距離が基板電極距離保持板25の厚さH以下になることはない。
At this time, since the thickness H of the substrate electrode
Thus, the substrate electrode
製膜室6を密封し、弁34を開いて低真空排気用ポンプ35を作動させ、次いで、弁32を開いて高真空排気用ポンプ31を作動させ、製膜室6を所定の真空度、例えば、10−6Paにする。
原料ガス配管16a,16bから供給される原料ガスを放電電極3の表面の複数の穴から、放電電極3と基板8との間に供給する。原料ガスは、例えば、SiH4+H2である。
The film forming chamber 6 is sealed, the
The source gas supplied from the
整合器13の出力側のインピーダンスの整合をとりながら、出力側に接続された高周波給電伝送路12を介して放電電極3へ所定の高周波電力を供給する。
これにより、放電電極3と対向電極2との間に原料ガスのプラズマが発生し、基板8上にシリコン薄膜が製膜される。
なお、この製膜時に、高周波給電伝送路12の内部に設けられた図示しない熱媒体供給管を介して、放電電極3の内部に設けられた図示しない熱媒体流通管へ熱媒体を流通させ、放電電極3の温度を制御する。
A predetermined high frequency power is supplied to the
Thereby, plasma of the source gas is generated between the
During the film formation, the heat medium is circulated through a heat medium supply pipe (not shown) provided inside the high-frequency power transmission path 12 to a heat medium flow pipe (not shown) provided inside the
このような熱媒体によって高温に温調されている対向電極2に基板8をセットした場合、基板8の対向電極2側の温度が上昇し、基板8の表裏に温度差が生じることで、基板8は対向電極2から浮き上がるように凹変形する。例えば試算によると、基板表裏に5℃の温度差があると、板厚4mmで一辺の長さが1mのガラス基板では、1.3mm浮き上がることになる。
さらに、基板8と放電電極3間に発生させるプラズマ強度に分布がある場合は、基板8面内に温度差ができ、基板8の一部が対向電極2から浮き上がるように変形する。
When the
Further, when there is a distribution in the intensity of plasma generated between the
このとき、例えば、極端な例として基板8の対向電極2側の温度が高い状況において、放電電極3あるいは対向電極2が変形して基板電極距離保持板25の一部の高さ位置が変化した場合、一部の基板電極距離保持板25と基板8との距離が変化し、基板8を十分に押さえ付けられない事態となるので、基板8は一部において基板電極距離保持板25が正常な部分よりも大きく対向電極2から浮き上がるように変形する。
この場合でも、基板電極距離保持板25の厚さHは変化しないので、基板8と放電電極3との距離は、所定距離に確実に保持することができる。
このように、どのような事態であっても基板25と放電電極3との距離を確実、かつ容易に管理できるので、製膜室6における放電電極3と基板8との距離の初期調整作業が容易となり、基板8に対して膜厚や膜質分布の増大を抑制して安定した処理を行え、製膜品質を向上し、歩留を向上することができ、生産性を向上させることができる。
これは、たわみやソリといった変形が生じ易い大面積の基板8(例えば、1辺が1mを超えるもの)に対して製膜する場合に、特に有効である。
At this time, as an extreme example, for example, in a situation where the temperature on the
Even in this case, since the thickness H of the substrate electrode
As described above, since the distance between the
This is particularly effective when a film is formed on a large-area substrate 8 (for example, one side of which exceeds 1 m) that is likely to be deformed such as bending or warping.
また、基板電極距離保持板25が存在する部分では、基板8に製膜を施すことができないが、基板電極距離保持板25は長方形に形成された放電電極3の四辺の端部分に、各辺に相互に間隔を空けて3個ずつ取付けられているので、基板8の製膜処理を行えない部分が限定される。
このため、基板電極保持部が影響して基板の処理を行えない部分が基板の一部分に限定されるので、製品として健全な膜が形成可能な部分、すなわち製品となる基板8部分の減少を抑制することができる。特に、光電変換素子を製膜しようとした場合、基板の周辺部分(例えば基板端部から20mm)は、後工程においてパネル裏面側に設置するバックシートとの接着シール部分を形成するために研磨等により膜が除去されるため、発電に寄与しない部分となる、したがって、このような基板端部に基板電極距離保持板25を設けても製品上問題とはならない。
Further, in the portion where the substrate electrode
For this reason, the portion that cannot be processed by the substrate electrode holding portion is limited to a portion of the substrate, so that the reduction of the portion where a healthy film can be formed as a product, that is, the portion of the
なお、本実施形態では、基板電極距離保持板25を放電電極3の四辺にそれぞれ3枚ずつ設置したが、基板電極距離保持板25の形状および設置位置についてはこれに限定されず、適宜形状および設置位置とすることができる。
例えば、図13に示すように棒状の基板電極距離保持板25とし、放電電極3の四辺の各辺を略全通するように設けてもよい。
このようにすると、部品数を削減できるし、市販品を加工して用いることも考えられるので、コストを低減できる可能性がある。
また、基板電極距離保持板25を電極3と一体として形成するようにしてもよい。
さらに、特許文献1(特開2005−150605号公報)で開示されている基板押さえ部材と併設することも可能である。このとき、上述の基板電極距離保持板25の特徴を発揮しながら、基板8周囲をより均一に押さえ込むことが出来て、信頼性がより向上するので好ましい。
In this embodiment, three substrate electrode
For example, as shown in FIG. 13, a rod-shaped substrate electrode
If it does in this way, since the number of parts can be reduced and it is also possible to process and use a commercial item, there is a possibility that cost can be reduced.
Further, the substrate electrode
Furthermore, it is also possible to be provided with a substrate pressing member disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-150605). At this time, it is preferable since the periphery of the
〔第二実施形態〕
次に、本発明の第二実施形態に係る薄膜製造装置1について、図6〜図8を用いて説明する。
本実施形態は、基板電極距離保持部の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
[Second Embodiment]
Next, the thin
In this embodiment, since the configuration of the substrate electrode distance holding unit is different from that of the first embodiment, this different part will be mainly described here, and the same part as that of the first embodiment described above will be duplicated. Omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st embodiment.
本実施形態では、基板電極距離保持部として、基板電極距離保持ネジ(基板電極距離保持部)27を用いている。基板電極距離保持ネジ27は、頭部29と、ネジ部41とで形成される。
図8(a)〜(c)に示されるように、ネジ部41は、電極面23に螺合して取付けられるようにネジが形成されている。
頭部29は、ネジ部41に対して反対側の突出するように略半球形状をし、その外面が湾曲した押え面(湾曲面)43を形成している。
なお、頭部29の形状は、半球形状に限定されるものではなく、直方体形状、円筒形状、これらを組み合わせた形状等、適宜形状としてよい。
また、基板電極距離保持ネジ27および座金45の構成材料は、基板電極距離保持板25と同様である。
In the present embodiment, a substrate electrode distance holding screw (substrate electrode distance holding portion) 27 is used as the substrate electrode distance holding portion. The substrate electrode
As shown in FIGS. 8A to 8C, the
The
The shape of the
The constituent materials of the substrate electrode
ネジ部41に嵌装される座金45が備えられている。座金45は厚さの異なるものを複数種類備えるようにしてもよい。こうすると、後述する基板電極距離保持ネジ27の放電電極3からの突出量が細かく調節できる。
図6に示すように、基板電極距離保持ネジ27は、各放電電極3a〜3hの長手方向(上下方向)両端部にそれぞれ1個と、放電電極3aおよび3hの外側長手辺に沿って間隔を空けて3個取付けられている。基板のサイズにもよるが、基板電極距離保持ネジ27は基板の両端部分と中央付近を押さえることにより少ない個数で基板の変形を押えることができる。すなわち、大面積基板においては、基板電極距離保持ネジ27の設置位置と個数を基板電極距離保持ネジ27の押さえ部分の中間の基板辺が浮き上がらないように適宜設けることが望ましい。
すなわち、基板電極距離保持ネジ27は、長方形に形成された放電電極3の四辺の端部分(周縁部)に、各辺に相互に間隔を空けて複数個取付けられている。また基板電極距離保持ネジ27は、極力基板を均等に押さえ付けるために、基板中心に対して対称な位置の基板周縁部分に配置されることが好ましい。
A
As shown in FIG. 6, one substrate electrode
That is, a plurality of substrate electrode distance holding screws 27 are attached to the four side end portions (peripheral portions) of the
このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置1の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、頭部43が略半球状をしているので、基板電極距離保持ネジ27が基板8と接触した場合、基板電極距離保持ネジ27の基板8への接触は、略点状となる。
このように、基板電極距離保持ネジ27の基板8への接触が略点状となると、基板8の直上に存在する基板電極保持ネジ27の領域が少なくなるので、処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板8部分の減少を抑制することができる。言い換えると、基板電極距離保持ネジ27で押えた部分での、プラズマが膜分布に影響を与える範囲を最小にすることができる。
The film forming operation of the thin
In the present embodiment, since the
As described above, when the contact of the substrate electrode
なお、この場合、減圧雰囲気において潤滑状態がほとんど無い摩擦係数が高い状態で部材が接触するために、基板電極距離保持ネジ27の先端部分が鋭くなり鋭利な角部で押さえすぎると、基板8、すなわち、ガラスの基板電極距離保持ネジ27に当接する箇所に過剰に押え付けによる面圧力が発生して基板表面への傷付きや、場合によってはヘルツクラックと呼ばれる放射状のクラックが発生する可能性がある。独自の試験による試行錯誤の結果、先端部分の曲率半径は、例えば、5mm以上とするのが好ましい。さらに、頭部43が略半球状をしているので、基板電極距離保持ネジ27と基板8の表面とが垂直に接触せず、傾いた状態で押し付けた場合でも、垂直に押し付けた場合と同様な押付け状態を得ることができるので好ましい。
In this case, since the member contacts with a high friction coefficient with almost no lubrication in a reduced pressure atmosphere, if the tip end portion of the substrate electrode
また、基板電極距離保持ネジ27は、放電電極3に対して螺合されているので、破損した場合、容易に交換することができる。
さらに、図8に示すように、ネジ部41に嵌装する座金45の枚数または厚みを変更することによって、基板8と放電電極3との距離を規定するネジ部41の厚さH(電極面23からの突出量)を容易に変更することができる。
このため、例えば、放電電極3あるいは対向電極2が変形し部分的に基板電極距離保持ネジ27による押えが不十分な場所ができた場合、あるいは、放電電極3と基板8との距離を変化させたい場合、座金45の枚数または厚みを部分的にあるいは全部交換することによって容易に対応することができる。
Moreover, since the board | substrate electrode
Further, as shown in FIG. 8, by changing the number or thickness of the
For this reason, for example, when the
〔第三実施形態〕
次に、本発明の第三実施形態にかかる薄膜製造装置1について、図9〜図10を用いて説明する。
本実施形態は、基板電極距離保持部の構成が第一実施形態のものと異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第一実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第一実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
[Third embodiment]
Next, the thin
In this embodiment, since the configuration of the substrate electrode distance holding unit is different from that of the first embodiment, this different part will be mainly described here, and the same part as that of the first embodiment described above will be duplicated. Omitted. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same member as 1st embodiment.
本実施形態では、基板電極距離保持部として、基板電極距離保持棒(基板電極距離保持部)47を用いている。基板電極距離保持棒47は、頭部49と、案内部51とで形成される。
案内部51は、略円筒形状をし、放電電極3に設けられた穴57に軸線方向に移動可能に挿入されている。
頭部49は、案内部51に対して反対側の突出するように略半球形状をしている。
頭部49と放電電極3との間には、案内部51に巻きつくように圧縮バネ55が介装されており、頭部49を基板8側に常時付勢している。
なお、頭部49の形状は、半球形状に限定されるものではなく、直方体形状、円筒形状、これらを組み合わせた形状等、適宜形状としてよい。
また、基板電極距離保持棒47の構成材料は、基板電極距離保持板25と同様である。
In the present embodiment, a substrate electrode distance holding rod (substrate electrode distance holding portion) 47 is used as the substrate electrode distance holding portion. The substrate electrode
The
The
A
The shape of the
The constituent material of the substrate electrode
このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置1の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、頭部49が略半球状をしているので、基板電極距離保持棒47が基板8を押える場合、基板電極距離保持棒基板電極距離保持棒47の基板8への接触は、略点状となるとともに鋭利な角部による高い局所面圧力は生じない。
このように、基板電極距離保持棒47の基板8への接触が略点状となると、基板8の処理を行えない部分が限定されるので、処理される、すなわち、製品となる基板8部分の減少を抑制することができる。言い換えると、基板電極距離保持棒47で押えた部分での、プラズマが膜分布に影響を与える範囲を最小にすることができる。
The film forming operation of the thin
In the present embodiment, since the
As described above, when the contact of the substrate electrode
また、頭部49は、圧縮バネ55によって常時基板8に向けて付勢されるように取付けられているので、放電電極3と基板8との距離が変動した場合でも、基板電極距離保持棒47は基板8に対して押し付け力を作用させることができる。
例えば、図9に示すように、万が一放電電極3あるいは対向電極2が変形し部分的に基板電極距離保持棒47による押えが不十分な場所ができた場合でも、基板電極距離保持棒47は圧縮バネ55によって付勢されているので、基板8を対向電極2に押し付けることができる。
この場合、確実に保持できる基板8と放電電極3との距離は、頭部49の厚さHであり、基板8と放電電極3との距離を規定することとなる。
本実施形態については基板と電極との距離が広がる側に対向電極2または放電電極3が変形した場合、それによって基板8が対向電極2から浮くような変形を抑制するように動作する。
Further, since the
For example, as shown in FIG. 9, even if the
In this case, the distance between the
In the present embodiment, when the
〔第四実施形態〕
次に、本発明の第四実施形態に係る薄膜製造装置1について、図11〜図12を用いて説明する。
本実施形態は、第二実施形態のものと基本的に同一で、対向電極2の駆動手段が異なるので、ここではこの異なる部分について主として説明し、前述した第二実施形態のものと同じ部分については重複した説明を省略する。なお、第二実施形態と同じ部材には同じ符号を付している。
[Fourth embodiment]
Next, the thin
Since this embodiment is basically the same as that of the second embodiment and the driving means of the
本実施形態では、対向電極2はその移動方向に延在する複数のスライドベース59に沿って摺動するようにされている。
対向電極2には、減速機付きのサーボモータ61が取り付けられている。サーボモータ61の出力軸にはピニオン63が取付けられている。
ピニオン63は、固定側に取り付けられたラック65と噛合している。
In this embodiment, the
A
The
このように構成された本実施形態にかかる薄膜製造装置1の製膜動作については第一実施形態と同様である。
本実施形態では、対向電極2の放電電極3側への移動は、サーボモータ61を作動させ、ピニオン63を回転させる。ピニオン63が、その回転によって固定されたラック65に対して移動することで、対向電極2はスライドベース59に沿って摺動して、放電電極3に接近あるいは離間する。これにより、図示しない基板搬送機構を用いることで、基板8を対向電極2の所定位置にセット・アンセットすることが容易になる。
The film forming operation of the thin
In this embodiment, the movement of the
このように、基板8と放電電極3とを接近離間させる駆動手段としてサーボモータ61を用いているので、両者の間隔を精度よく設定でき、かつ、トルク制御を行なうことで基板8の変形を抑制するとともに、過度な押し付け力で基板8を付傷や破損させない適正な押し付け力を付加することができる。
またこの時に、基板8を破損しない程度に、対向電極2を基板電極保持ネジ27に少量押し付けるように操作することで、対向電極2の移動ガイド部分をはじめとした構造材のガタや微変形により、複数個所にある基板電極保持ネジ27が全て対向電極2上の基板8を当接することが可能である。
このため、基板電極距離保持板25、基板電極距離保持ネジ27の基板8への接触状態を所定の状態とでき、かつ、基板電極距離保持板25、基板電極距離保持ネジ27の基板8に対する押付力を管理することができる。
Thus, since the
At this time, by operating the
Therefore, the contact state of the substrate electrode
なお、本発明は上記実施形態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内において適宜変更することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it can change suitably.
1 薄膜製造装置
2 対向電極
3 放電電極
8 基板
23 電極面
25 基板電極距離保持板
27 基板電極距離保持ネジ
47 基板電極距離保持棒
61 サーボモータ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該基板テーブルに対向して間隔を空けて設けられた放電電極と、
を備えた真空処理装置であって、
前記放電電極の前記基板に対向する電極面には、前記基板テーブルおよび前記放電電極が接近した際、前記基板と前記放電電極との距離を保持する基板電極距離保持部が備えられ、
前記基板電極距離保持部は、前記放電電極に対して着脱可能に取付けられていることを特徴とする真空処理装置。 A substrate table provided to hold a substrate;
A discharge electrode provided at an interval opposite the substrate table;
A vacuum processing apparatus comprising:
The electrode surface of the discharge electrode facing the substrate is provided with a substrate electrode distance holding unit that holds a distance between the substrate and the discharge electrode when the substrate table and the discharge electrode approach ,
The vacuum processing apparatus, wherein the substrate electrode distance holding unit is detachably attached to the discharge electrode .
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