JP6607160B2 - Plasma CVD equipment - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置に関する。   The present invention relates to a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus.

真空状態のチャンバにおいて、原料ガスをプラズマ化して得られる金属イオンを、ワーク表面に吸着させて成膜するプラズマCVD装置が知られている(特許文献1参照)。   A plasma CVD apparatus is known in which a metal ion obtained by converting a raw material gas into a plasma is adsorbed on a workpiece surface in a vacuum chamber (see Patent Document 1).

特開平7−216589号公報JP 7-216589 A

プラズマCVD装置に備えられる電極は、プラズマ雰囲気中に曝されるため高温(約600℃以上)になり、熱膨張によってたわみ変形する場合がある。電極が変形すると電極に給電を行う支持部材と電極との接触が不十分となり、導電不良が発生する可能性がある。そのため、プラズマCVD装置に備えられた電極と支持部材との接触不良を抑制可能な技術が望まれていた。   Since the electrode provided in the plasma CVD apparatus is exposed to a plasma atmosphere, it becomes high temperature (about 600 ° C. or higher) and may be deformed by thermal expansion. When the electrode is deformed, the contact between the electrode and the support member that supplies power to the electrode becomes insufficient, which may cause poor conductivity. Therefore, a technique capable of suppressing contact failure between the electrode and the support member provided in the plasma CVD apparatus has been desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、プラズマCVD装置が提供される。このプラズマCVD装置は、水平方向に延び、一端と他端とを有し、ワークを把持するための把持部が前記一端と前記他端との間に備えられた長尺状の電極と;前記電極の把持部よりも一端側を、少なくとも下方から支持する第1支持部材と;前記電極の把持部よりも他端側を、少なくとも下方から支持する導電性の第2支持部材と、を備え;前記電極は、前記第2支持部材よりも前記他端側に、重り部を備える。この形態のプラズマCVD装置によれば、重り部の質量により、電極を積極的に支持部材に接触させることができる。そのため、電極と支持部材との接触不良を抑制できる。   (1) According to one aspect of the present invention, a plasma CVD apparatus is provided. The plasma CVD apparatus has a long electrode extending in the horizontal direction, having one end and the other end, and a gripping part for gripping a workpiece provided between the one end and the other end; A first support member that supports at least one end side of the electrode gripping portion from below; and a conductive second support member that supports at least the other end side of the electrode gripping portion from below; The electrode includes a weight portion on the other end side with respect to the second support member. According to the plasma CVD apparatus of this aspect, the electrode can be positively brought into contact with the support member by the mass of the weight portion. Therefore, contact failure between the electrode and the support member can be suppressed.

なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、プラズマCVD装置に用いられる電極や、プラズマCVD装置を用いた成膜方法等の形態で実現することができる。   Note that the present invention can be realized in various forms, for example, in the form of an electrode used in a plasma CVD apparatus, a film forming method using the plasma CVD apparatus, or the like.

プラズマCVD装置の概略構造を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of a plasma CVD apparatus. 電極ユニットの概略構造を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of an electrode unit. 電極の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of an electrode. 第1変形例における電極ユニットの概略構造を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the electrode unit in a 1st modification.

A.実施形態:
図1は、本発明の一実施形態におけるプラズマCVD装置100の概略構造を示す図である。プラズマCVD装置100は、プラズマCVD法によりワークWの表面に薄膜を形成する。プラズマCVD装置100は、成膜室110と、真空予備室120と、電極ユニット130と、ロッド140と、制御部150とを備える。
A. Embodiment:
FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of a plasma CVD apparatus 100 in one embodiment of the present invention. The plasma CVD apparatus 100 forms a thin film on the surface of the workpiece W by a plasma CVD method. The plasma CVD apparatus 100 includes a film forming chamber 110, a vacuum preliminary chamber 120, an electrode unit 130, a rod 140, and a control unit 150.

成膜室110には、給電部111と真空ポンプ(図示せず)とが設けられている。この成膜室110では、室内が真空ポンプによって真空状態にされた上で原料およびプロセスガスが導入され、プラズマCVD法による成膜処理が実行される。給電部111は、電極ユニット130に備えられた電極20に所定の電力を給電する。本実施形態では、給電部111は、例えば3000Vの電圧を電極20に給電する。本実施形態では、成膜室110は導電性の材料により形成されており、電気的に接地されている。なお、給電部111は成膜室110に対して絶縁されている。   The film formation chamber 110 is provided with a power supply unit 111 and a vacuum pump (not shown). In the film formation chamber 110, the interior and the process gas are introduced after the chamber is evacuated by a vacuum pump, and a film formation process by a plasma CVD method is performed. The power feeding unit 111 feeds predetermined power to the electrode 20 provided in the electrode unit 130. In the present embodiment, the power supply unit 111 supplies a voltage of, for example, 3000 V to the electrode 20. In the present embodiment, the film forming chamber 110 is made of a conductive material and is electrically grounded. Note that the power feeding unit 111 is insulated from the film formation chamber 110.

真空予備室120には、真空ポンプ(図示せず)が接続されている。真空予備室120では、ワークWの導入および取り出しが行われ、また、真空ポンプによって室内が真空状態に保持され、ワークWに付着している水分の除去が行われる。   A vacuum pump (not shown) is connected to the vacuum preliminary chamber 120. In the vacuum preparatory chamber 120, the workpiece W is introduced and removed, and the chamber is kept in a vacuum state by a vacuum pump, and moisture adhering to the workpiece W is removed.

電極ユニット130は、ロッド140の下端に取り付けられている。電極ユニット130は、ワークWに電力を供給するための機構である。電極ユニット130の詳細な構成については後述する。   The electrode unit 130 is attached to the lower end of the rod 140. The electrode unit 130 is a mechanism for supplying power to the workpiece W. The detailed configuration of the electrode unit 130 will be described later.

ロッド140は、上下方向に延びている。ロッド140は、制御部150からの制御信号に応じて上下方向に進退し、下端に設けられた電極ユニット130を、真空予備室120と成膜室110との間で移動させる。   The rod 140 extends in the vertical direction. The rod 140 moves up and down in accordance with a control signal from the control unit 150, and moves the electrode unit 130 provided at the lower end between the vacuum preliminary chamber 120 and the film forming chamber 110.

制御部150は、CPUとメモリとを備えるコンピュータとして構成されている。CPUは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、ロッド140の動作や、給電部111による電力の供給、真空ポンプの動作、各種ガスの導入等を制御する。   The control unit 150 is configured as a computer including a CPU and a memory. The CPU controls the operation of the rod 140, the power supply by the power supply unit 111, the operation of the vacuum pump, the introduction of various gases, and the like by executing a control program stored in the memory.

図2は、電極ユニット130の概略構造を示す図である。図2は、成膜室110に下降した電極ユニット130を示す。電極ユニット130は、第1支持部材10aと、第2支持部材10bと、電極20と、弁体30と、接点部40とを備える。   FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic structure of the electrode unit 130. FIG. 2 shows the electrode unit 130 lowered to the film forming chamber 110. The electrode unit 130 includes a first support member 10 a, a second support member 10 b, an electrode 20, a valve body 30, and a contact portion 40.

電極20は、水平方向に延び、一端20aと他端20bとを有する長尺状の電極である。電極20の一端20aと他端20bとの間には、後述する把持部25が備えられている。電極20は、断面が円形状を有している。本実施形態では、電極20の直径は、10〜15mm程度である。電極20は、熱容量がある程度大きい材料により形成されている。本実施形態では、電極20は、チタン(Ti)により形成されているが、チタンに代えて、ステンレス鋼(SUS)など、熱容量がある程度大きい任意の材料により形成してもよい。   The electrode 20 is a long electrode extending in the horizontal direction and having one end 20a and the other end 20b. Between the one end 20a and the other end 20b of the electrode 20, a grip portion 25 described later is provided. The electrode 20 has a circular cross section. In this embodiment, the diameter of the electrode 20 is about 10 to 15 mm. The electrode 20 is made of a material having a certain heat capacity. In the present embodiment, the electrode 20 is made of titanium (Ti), but instead of titanium, the electrode 20 may be made of any material having a somewhat large heat capacity, such as stainless steel (SUS).

第1支持部材10aは、電極20の把持部25よりも一端20a側を少なくとも下方から支持する。本実施形態では、上下方向から支持する。第2支持部材10bは、電極20の把持部25よりも他端20b側を少なくとも下方から支持する。本実施形態では、上下方向から支持する。第1支持部材10aは、カラー11aとボルト12aとを備えており、ボルト12aによって電極20をカラー11aに向けて押さえつけることによって電極20を上下方向から固定している。第2支持部材10bは、カラー11bとボルト12bとを備えており、ボルト12bによって電極20をカラー11bに向けて押さえつけることによって電極20を上下方向から固定している。   The first support member 10a supports at least the one end 20a side from the grip portion 25 of the electrode 20 from below. In this embodiment, it supports from an up-down direction. The second support member 10b supports the other end 20b side from the grip part 25 of the electrode 20 at least from below. In this embodiment, it supports from an up-down direction. The first support member 10a includes a collar 11a and a bolt 12a. The electrode 20 is fixed from above and below by pressing the electrode 20 toward the collar 11a with the bolt 12a. The second support member 10b includes a collar 11b and a bolt 12b. The electrode 20 is fixed from above and below by pressing the electrode 20 toward the collar 11b with the bolt 12b.

本実施形態では、以下、第1支持部材10aと第2支持部材10bとをまとめて支持部材10という。支持部材10は、上下方向に延びる棒状の外観形状を有し、導電性を有するステンレス鋼(SUS)により形成されている。支持部材10は、絶縁部材31を介して弁体30に固定されている。   In the present embodiment, hereinafter, the first support member 10a and the second support member 10b are collectively referred to as the support member 10. The support member 10 has a rod-like appearance extending in the vertical direction, and is made of conductive stainless steel (SUS). The support member 10 is fixed to the valve body 30 via an insulating member 31.

弁体30は、ワークWが真空予備室120から成膜室110へ搬送された際に、成膜室110と真空予備室120を仕切ることで成膜室110を閉塞する。弁体30は、導電性の金属材料によって形成されている。   The valve body 30 closes the film formation chamber 110 by partitioning the film formation chamber 110 and the vacuum preliminary chamber 120 when the workpiece W is transferred from the vacuum preliminary chamber 120 to the film formation chamber 110. The valve body 30 is made of a conductive metal material.

接点部40は、第1支持部材10aを介して電極20に電気的に接続されている。接点部40は、ワークWが成膜室110内に移動すると給電部111に接触する。これにより、ワークWは電極20を通じて給電部111と同電位になり、ワークWと、接地された成膜室110との間、および、ワークWと弁体30との間で放電が可能になる。   The contact portion 40 is electrically connected to the electrode 20 via the first support member 10a. The contact part 40 contacts the power feeding part 111 when the workpiece W moves into the film forming chamber 110. As a result, the workpiece W becomes the same potential as the power feeding unit 111 through the electrode 20, and discharge can be performed between the workpiece W and the grounded film forming chamber 110 and between the workpiece W and the valve body 30. .

本実施形態において、電極20は、重り部21と、平坦部22と、把持部25とを有する。重り部21は、本実施形態では、電極20の第2支持部材10bよりも他端20b側に設けられている。重り部21は予め定められた質量を有する。この質量は、例えば、把持部25とワークWの合計の質量よりも重い質量に設定されている。平坦部22は、電極20の厚さ方向(X軸方向)と垂直な方向が平坦となっている。平坦部22は、本実施形態では、カラー11bと、ボルト12bとで挟持されており、第2支持部材10bと、カラー11bと、ボルト12bとの接触面積を確保できる。把持部25は、導電性の材料によって形成されており、ワークWを把持する。本実施形態では、把持部25はクリップ状に形成されているが、クリップ状に限らず、例えば、フック状に形成されてもよい。   In the present embodiment, the electrode 20 includes a weight portion 21, a flat portion 22, and a grip portion 25. In this embodiment, the weight portion 21 is provided on the other end 20b side of the second support member 10b of the electrode 20. The weight part 21 has a predetermined mass. This mass is set to a mass heavier than the total mass of the grip portion 25 and the workpiece W, for example. The flat portion 22 is flat in a direction perpendicular to the thickness direction (X-axis direction) of the electrode 20. In the present embodiment, the flat portion 22 is sandwiched between the collar 11b and the bolt 12b, and a contact area between the second support member 10b, the collar 11b, and the bolt 12b can be secured. The grip portion 25 is formed of a conductive material and grips the workpiece W. In the present embodiment, the grip portion 25 is formed in a clip shape, but is not limited to the clip shape, and may be formed in a hook shape, for example.

図3は、電極20の構成を示す平面図である。図3では、図2に示す電極20を、弁体30側から見た図を表している。図3に示すように、電極20の両端近傍には、それぞれ第1穴部23と第2穴部24とが形成されている。本実施形態では、第2穴部24は、平坦部22に形成されている。第1穴部23は、円形状を有する。第2穴部24は、電極20の長手方向に延伸した形状を有する。本実施形態では、第1穴部23と第2穴部24とは、電極20を厚さ方向(X軸方向)に貫く貫通孔として形成されている。   FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the electrode 20. 3, the figure which looked at the electrode 20 shown in FIG. 2 from the valve body 30 side is represented. As shown in FIG. 3, a first hole 23 and a second hole 24 are formed in the vicinity of both ends of the electrode 20, respectively. In the present embodiment, the second hole portion 24 is formed in the flat portion 22. The first hole 23 has a circular shape. The second hole 24 has a shape extending in the longitudinal direction of the electrode 20. In the present embodiment, the first hole portion 23 and the second hole portion 24 are formed as through holes that penetrate the electrode 20 in the thickness direction (X-axis direction).

第1穴部23には、第1支持部材10aが配置(挿入)されており、第2穴部24の長手方向の中央部には、第2支持部材10bが配置されている。本実施形態では、支持部材10の断面形状は円形である。第1穴部23の直径および第2穴部24の短手方向(Z軸方向)の長さは、支持部材10の直径とほぼ等しい。従って、第1穴部23に第1支持部材10a、第2穴部24に第2支持部材10bが挿入されることにより、電極20の上下方向(X軸方向)および水平方向(Y、Z軸方向)への位置ずれが抑制される。   The first support member 10 a is disposed (inserted) in the first hole portion 23, and the second support member 10 b is disposed in the center portion in the longitudinal direction of the second hole portion 24. In this embodiment, the cross-sectional shape of the support member 10 is a circle. The diameter of the first hole 23 and the length of the second hole 24 in the short direction (Z-axis direction) are substantially equal to the diameter of the support member 10. Therefore, by inserting the first support member 10a into the first hole 23 and the second support member 10b into the second hole 24, the vertical direction (X-axis direction) and the horizontal direction (Y, Z-axis) of the electrode 20 are obtained. Misalignment in the direction) is suppressed.

第2穴部24の長手方向(Y軸方向)の長さは、第2支持部材10bの直径よりも長い。そのため、第2穴部24に第2支持部材10bが挿入された状態において、第2穴部24には、電極20における水平方向(Y軸方向)に、第2支持部材10bと隣接して、第1穴部23に形成される空隙よりも大きな空隙26が形成される。従って、成膜処理時に電極20が昇温して膨張する際に、かかる空隙26を利用して膨張した体積の少なくとも一部を吸収できる。このため、電極20の水平方向への膨張が支持部材10によって規制されることを抑制できる。なお、本実施形態において、第2穴部24に形成されている空隙26のY軸方向の長さは、熱膨張に伴う電極20の外周近傍におけるY軸方向の寸法変化分よりも大きい。   The length of the second hole portion 24 in the longitudinal direction (Y-axis direction) is longer than the diameter of the second support member 10b. Therefore, in a state where the second support member 10b is inserted into the second hole 24, the second hole 24 is adjacent to the second support member 10b in the horizontal direction (Y-axis direction) of the electrode 20, A gap 26 larger than the gap formed in the first hole 23 is formed. Therefore, when the electrode 20 is heated and expanded during the film formation process, at least a part of the expanded volume can be absorbed by using the gap 26. For this reason, it is possible to suppress the horizontal expansion of the electrode 20 from being restricted by the support member 10. In the present embodiment, the length in the Y-axis direction of the gap 26 formed in the second hole 24 is larger than the dimensional change in the Y-axis direction in the vicinity of the outer periphery of the electrode 20 due to thermal expansion.

本実施形態のプラズマCVD装置100によれば、重り部21の質量により、ワークWによる第2支持部材10bにかかる重みとの均衡がとれるため、電極20を積極的に第2支持部材10b、より具体的には、ボルト12bの上面に接触させることができる。そのため、電極20と支持部材10との接触不良を抑制できる。   According to the plasma CVD apparatus 100 of the present embodiment, the weight of the weight part 21 is balanced with the weight applied to the second support member 10b by the work W, so that the electrode 20 is positively attached to the second support member 10b. Specifically, it can be brought into contact with the upper surface of the bolt 12b. Therefore, contact failure between the electrode 20 and the support member 10 can be suppressed.

また、本実施形態によれば、電極20は断面が円形状であるため、成膜処理に伴って発生した成膜カスが、電極20の上面に堆積することを抑制できる。また、電極20に成膜カスが付着したとしても、断面が円形状のため、付着した成膜カスに応力がかかりにくくなる。そのため、成膜カスが電極20から剥がれ落ち、接触不良の要因になることを抑制できる。また、電極20の熱容量がある程度大きいため、電極20がプラズマ雰囲気中に曝されて高温になっても、熱膨張による変形が発生しづらい。そのため、電極20と支持部材10との接触不良をより効果的に抑制できる。   In addition, according to the present embodiment, since the electrode 20 has a circular cross section, it is possible to suppress the deposition residue generated by the deposition process from being deposited on the upper surface of the electrode 20. Further, even if film deposition residue adheres to the electrode 20, since the cross section is circular, it is difficult to apply stress to the deposited film residue. Therefore, it is possible to suppress the film residue from being peeled off from the electrode 20 and causing a contact failure. In addition, since the heat capacity of the electrode 20 is large to some extent, even when the electrode 20 is exposed to a plasma atmosphere and becomes high temperature, deformation due to thermal expansion is difficult to occur. Therefore, contact failure between the electrode 20 and the support member 10 can be more effectively suppressed.

B.変形例:
<第1変形例>
図4は、第1変形例における電極ユニット130Aの概略構造を示す図である。上記実施形態では、電極20の断面が円形状であり、その一部に平坦部22が設けられている。これに対して、本変形例では、平坦部22を有さず、電極20A全体が平坦に形成されている。そして、電極20Aの第2支持部材10bよりも他端20b側には、重り部21Aが備えられている。
B. Variations:
<First Modification>
FIG. 4 is a diagram showing a schematic structure of an electrode unit 130A in the first modification. In the above embodiment, the electrode 20 has a circular cross section, and a flat portion 22 is provided in a part thereof. On the other hand, in this modification, the entire electrode 20A is formed flat without having the flat portion 22. And the weight part 21A is provided in the other end 20b side rather than the 2nd supporting member 10b of the electrode 20A.

<第2変形例>
上記実施形態および変形例において、重り部は第2支持部材10bよりも他端20b側にのみ設けられている。これに対して、重り部は電極の両端に設けられてもよい。
<Second Modification>
In the embodiment and the modification, the weight portion is provided only on the other end 20b side than the second support member 10b. On the other hand, a weight part may be provided in the both ends of an electrode.

<第3変形例>
上記実施形態では、第1支持部材10aは導電性を有している。これに対して、例えば、電極20に別の導体から電力が供給される場合には、第1支持部材10aは導電性を有していなくもよい。
<Third Modification>
In the said embodiment, the 1st supporting member 10a has electroconductivity. On the other hand, for example, when electric power is supplied to the electrode 20 from another conductor, the first support member 10a may not have conductivity.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the summary of the invention are intended to solve the above-described problems or to achieve a part or all of the above-described effects. In order to achieve, it is possible to replace and combine as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…支持部材
10a…第1支持部材
10b…第2支持部材
11a、11b…カラー
12a、12b…ボルト
20、20A…電極
20a…一端
20b…他端
21、21A…重り部
22…平坦部
23…第1穴部
24…第2穴部
25…把持部
26…空隙
30…弁体
31…絶縁部材
40…接点部
100…プラズマCVD装置
110…成膜室
111…給電部
120…真空予備室
130、130A…電極ユニット
140…ロッド
150…制御部
W…ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Support member 10a ... 1st support member 10b ... 2nd support member 11a, 11b ... Collar 12a, 12b ... Bolt 20, 20A ... Electrode 20a ... One end 20b ... Other end 21, 21A ... Weight part 22 ... Flat part 23 ... 1st hole part 24 ... 2nd hole part 25 ... Grip part 26 ... Air gap 30 ... Valve element 31 ... Insulating member 40 ... Contact part 100 ... Plasma CVD apparatus 110 ... Film-forming chamber 111 ... Power supply part 120 ... Vacuum preliminary chamber 130, 130A ... Electrode unit 140 ... Rod 150 ... Control unit W ... Workpiece

Claims (1)

プラズマCVD装置であって、
水平方向に延び、一端と他端とを有し、ワークを把持するための把持部が前記一端と前記他端との間に備えられた長尺状の電極と、
前記電極の把持部よりも一端側を、少なくとも下方から支持する第1支持部材と、
前記電極の把持部よりも他端側を、少なくとも下方から支持する導電性の第2支持部材と、を備え、
前記電極は、前記第2支持部材よりも前記他端側に、重り部を備える、プラズマCVD装置。
A plasma CVD apparatus,
A long electrode extending in the horizontal direction and having one end and the other end, and a gripping part for gripping a workpiece is provided between the one end and the other end;
A first support member that supports at least one end side of the electrode gripping portion from below;
A conductive second support member that supports at least the other end side of the electrode gripping portion from below;
The said electrode is a plasma CVD apparatus provided with a weight part in the said other end side rather than a said 2nd support member.
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