JPH05306467A

JPH05306467A - プラズマｃｖｄ装置

Info

Publication number: JPH05306467A
Application number: JP4111086A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Yamada; 雄一郎山田; Hiroshi Tanabe; 浩田辺; Riyuuzou Houchin; 隆三宝珍; Yasushi Arai; 康司新井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1992-04-30
Publication date: 1993-11-19

Abstract

(57)【要約】【目的】基板に形成される薄膜の品質性能を確実に安
定させて、信頼性の高いプラズマＣＶＤ処理が行えるプ
ラズマＣＶＤ装置を提供する。【構成】搬送ベース２０などからなる搬送保持手段
に、基板Ｗ、または、基板Ｗを保持する基板保持板２２
などの保持部材を、その面方向に移動自在に保持するス
プリング２３などからなる可動保持手段を備え、処理室
１０内には、可動保持手段で保持された基板Ｗを、ガス
噴出プレート４０などのガス噴出手段のほうに送り出す
押出ピン２４などからなる基板移送手段を備え、ガス噴
出手段の前面には、基板Ｗまたはその保持部材に当接す
る位置決め段部４５が形成された位置決めブロック４４
などの位置決め部材を備えていることにより、基板Ｗを
ガス噴出手段に近接した位置に正確に配置して、薄膜形
成を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラズマＣＶＤ装置
に関し、詳しくは、比較的大型の基板に対してプラズマ
ＣＶＤ法による薄膜形成を行うのに適したプラズマＣＶ
Ｄ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プラズマＣＶＤ装置は、半導体製
造用のシリコン基板など、比較的小型の基板に対する薄
膜形成に利用されていたが、近年、大型液晶板のよう
に、面積の大きな基板に対する薄膜形成にも利用される
ようになってきた。また、従来のプラズマＣＶＤ装置で
は、一定枚数の基板毎に薄膜形成処理を行うバッチ式の
装置が多かったが、近年、基板の取り扱いを自動化し
て、基板を処理室に順番に送り込み、薄膜形成処理やそ
の前処理である加熱処理、後処理である冷却処理などを
連続的に行う連続式の装置も開発されている。

【０００３】図４は、従来、大型液晶板などの作製に利
用されていたプラズマＣＶＤ装置の構造を表している。
ガラス等からなる基板１は、左右一対の基板トレー２
に、それぞれ複数枚づつ装着されており、基板トレー２
は、モータやギヤ機構を介して駆動されるコンベア２ａ
に取り付けられている。基板１は基板トレー２に取り付
けられた状態で、処理室３に順次連続的に送り込まれ、
処理が終了すれば、処理室３から運び出される。処理室
３内には、左右の基材トレー２の隙間位置に、シーズヒ
ータパネル４が設置されており、このヒータパネル４
で、基板１を背面から加熱する。基板トレー２の左右外
側には、それぞれ、電極兼用のガス噴出プレート５が設
置されている。電極兼用ガス噴出プレート５には高周波
電源が接続され、ガス噴出プレート５の背面空間には反
応ガスが供給されるようになっており、電極兼用ガス噴
出プレート５と基板トレー２の間に電圧を印加して、電
極兼用ガス噴出プレート５の前面から基板１のほうにプ
ラズマガスを吹き出すことにより、基板１の表面に薄膜
が形成されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な従来のプラズマＣＶＤ装置では、基板とガス噴出プレ
ートの間隔にばらつきが生じるため、処理効果すなわち
形成された薄膜の品質が一定しないという問題があっ
た。

【０００５】すなわち、前記したプラズマＣＶＤ装置で
は、基板１は基板トレー２に取り付けられて、コンベア
２ａの作動とともに移動するので、基板１の位置が前後
にずれたり基板１の姿勢が傾いたりする。その結果、ガ
ス噴出プレート５と基板１の位置関係に若干のばらつき
が生じるのは避けられない。しかし、プラズマＣＶＤ装
置では、基板１の表面への薄膜の堆積は、基板１の表面
に供給されるプラズマガスの流量や流れ方、あるいは、
電極兼用ガス噴出プレート５と基板１との電極間距離に
影響されるため、基板１とガス噴出プレート５の位置関
係がわずかでも変わると、基板１に形成される薄膜の品
質性能に大きな影響が出るのである。特に、電極兼用ガ
ス噴出プレート５に基板１の表面を近接させて、高密度
プラズマによる処理を行おうとする場合には、基板１の
表面位置のわずかな違いが、処理効果にきわめて重大な
影響を与える。

【０００６】そこで、この発明の課題は、前記したよう
なプラズマＣＶＤ装置における問題点を解消し、基板に
形成される薄膜の品質性能を確実に安定させて、信頼性
の高いプラズマＣＶＤ処理が行えるプラズマＣＶＤ装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する、こ
の発明にかかるプラズマＣＶＤ装置は、処理室に、搬送
保持手段に保持された基板が出入りし、処理室内で基板
の表面と対向する位置にプラズマガスを吹き出すガス噴
出手段を備えたプラズマＣＶＤ装置において、搬送保持
手段に、基板または基板の保持部材を、その面方向に移
動可能に保持する可動保持手段を備え、処理室内には、
可動保持手段に保持された基板をガス噴出手段のほうに
送り出す基板移送手段を備え、ガス噴出手段の前面に
は、基板またはその保持部材に当接する位置決め部材を
備えている。

【０００８】プラズマＣＶＤ装置の基本的な構造は、通
常の装置と同様でよく、真空排気が可能な処理室内に、
プラズマを形成させるための電圧を印加する電極部材
や、プラズマを構成する反応ガスを供給する反応ガスの
供給手段、反応ガスを基板の表面に向けて吹き出すガス
噴出手段、基板を加熱するための加熱手段などを備え、
さらに、基板を保持する搬送パレットあるいは基板トレ
ーなどの基板保持手段が、コンベア等の搬送手段によっ
て、処理室の内外を出入り自在に設置されている。基板
は、プラズマＣＶＤの処理目的に合わせて、ガラス基板
その他の通常の基板材料が用いられ、また、形成する薄
膜の種類によって、任意の反応ガスを用いることができ
る。

【０００９】基板の搬送保持手段は、処理室の内外にわ
たって配備されたコンベア等の搬送手段と、この搬送手
段に取り付けられ、基板を保持しておく基板トレーなど
の保持手段で構成される。

【００１０】基板の保持手段は、基板を寝かせた状態で
載置して、その外周を保持する搬送パレットや、基板を
立てて置いたり、吊り下げてたりして保持するものな
ど、各種薄膜形成装置で用いられている通常の基板保持
手段と、基本的には同じ構造を備えている。但し、この
発明では、基板保持手段に保持された基板、または、基
板を収容する保持部材が、その面方向に一定の範囲で移
動できるようになっている。すなわち基板保持手段に可
動保持手段を備えている。

【００１１】可動保持手段としては、基板を収容する保
持部材を、基板保持手段の本体部分に対して摺動可能に
取り付けておいたり、保持部材を伸縮自在なリンク機構
などで本体部分に取り付けておいたり、本体部分に対し
て保持部材の一辺を旋回自在に取り付けておいたりすれ
ばよく、その具体的構造や機構は、通常の機械装置にお
ける各種移動機構と同様の構造が採用できる。また、基
板あるいは保持部材を、基板保持手段の本体側に常に付
勢するスプリングなどの付勢手段を設けておけば、本体
部分から離れた位置に移動させた基板あるいは保持部材
を、自動的に本体側に戻すことができる。基板の移動可
能な距離あるいは移動範囲は、処理室内で、基板保持手
段からガス噴出手段の前面の所定位置まで基板を移動さ
せることができるようになっていればよい。

【００１２】基板保持手段は、コンベア等の搬送手段に
よって、処理室の外部から処理室内へと搬送される。搬
送手段は、ローラコンベア、ハンガーコンベアその他、
通常の機械装置で利用されている搬送装置の構造が用い
られる。プラズマＣＶＤ装置が、複数の薄膜形成用処理
室あるいは前処理用、後処理用の処理室などを備えてい
る場合、搬送手段は、基板保持手段すなわち基板を各処
理室に順次移し替えていけるようにしておく。なお、搬
送手段で、ひとつの基板保持手段を、全ての処理室に順
番に移し替えていくものであってもよいが、ひとつの基
板保持手段を、隣接する処理室の間だけで往復移動させ
るようにしておき、基板を隣接する基板保持手段に順番
に移し替えるようにしておいてもよい。さらに、基板保
持手段は、搬送手段に着脱自在になっていてもよいが、
基板保持手段と搬送手段が一体構造になっていてもよ
い。

【００１３】基板の移送手段は、基板保持手段の可動保
持手段に保持された基板を、押したり引っ張ったりし
て、ガス噴出手段のほうに送り出すことができれば、通
常の機械装置における各種移送機構が採用できる。例え
ば、基板の裏面の複数個所に当接して、油空圧あるいは
電磁気シリンダなどの作用で進退自在な押出ピンを設け
ておけばよい。また、基板の保持部材の前面側に係合し
て保持部材および基板を引き出すようにしておいてもよ
い。

【００１４】位置決め部材は、ガス噴出手段の前面に設
けられ、移送手段で送りだされた基板あるいは基板の保
持部材の一部に当接して、それ以上、基板が移動するの
を阻止できるようになっていればよい。具体的には、基
板または保持部材の外周が嵌合する位置決め枠や位置決
め突起、位置決め段部などを設けておけばよい。ガス噴
出手段に対する位置決め部材の配置で、プラズマＣＶＤ
処理を行う際の、ガス噴出手段と基板との位置関係が決
まる。

【００１５】処理室には、上記構造のほかに、電極部材
や加熱手段も設けられる。ガス噴出手段となるガス噴出
プレート、あるいは、ガス噴出プレートの背面にガス供
給空間を構成する部材を、導電性の材料で構成し、これ
に高周波電圧を印加できるようにしておけば、これらの
部材を電極部材に兼用することができる。但し、ガス噴
出プレートに高周波電圧が印加される場合、ガス噴出プ
レートの前面側に取り付けられる位置決め部材との間を
絶縁しておく必要がある。ガス噴出手段の周囲に、排気
パイプなどからなる排気手段を設けておくと、ガス噴出
手段から吹き出するプラズマガスの流れを良好に制御す
ることができる。加熱手段としては、基板保持手段の背
面側となる位置にパネルヒータ等の加熱装置を設けてお
いてもよいが、次のような構造の加熱手段が好ましい。

【００１６】すなわち、基板保持手段の背面側で処理室
の壁面に、光透過窓を設け、光透過窓に隣接する処理室
の外側に、加熱ランプを設けておく。加熱ランプの照射
光が、光透過窓を通じて基板の保持部材あるいは基板の
背面に当たり、その結果、基板が加熱されることにな
る。光透過窓は、石英ガラスなどの光透過性材料で塞が
れ、加熱ランプの光を良く透過すると同時に、処理室内
の真空状態を良好に維持できるようにしておく。この場
合、基板あるいは保持部材が、出来るだけ光透過窓の近
くに配置されるようにして、加熱ランプからの輻射熱を
出来るだけ有効に吸収できるようにしておくのが好まし
い。また、基板の保持部材などを、吸熱性能の良い金属
で形成しておくことも、基板の効率的な加熱に有効であ
る。

【００１７】

【作用】搬送保持手段に保持された基板を、処理室に送
り込み、ガス噴出手段と対向する位置に配置した後、可
動保持手段に保持された基板を、基板移送手段でガス噴
出手段のほうに送り出せば、基板をガス噴出手段に近い
位置に配置することができ、いわゆる高密度プラズマに
より効率的な薄膜形成が行える。また、このようにして
送りだされた基板の位置を、位置決め部材で決めれば、
基板は、ガス噴出手段に近い所定の位置に正確に配置さ
れる。

【００１８】すなわち、基板が、ガス噴出手段に近い位
置にあれば、高密度なプラズマガスが効率的に基板表面
に作用して薄膜の堆積が迅速かつ良好に行われ、形成さ
れた薄膜の品質性能が優れたものとなる。また、ガス噴
出手段に対する基板の位置あるいは間隔が正確であれ
ば、いつも一定の処理効果が得られ、品質性能の安定し
た薄膜を形成することができる。

【００１９】

【実施例】ついで、この発明の実施例を図面を参照しな
がら以下に説明する。

【００２０】図１は、プラズマＣＶＤ装置の全体構造を
表している。薄膜形成用の処理室１０には、真空排気装
置（図示せず）を備えており、処理室１０内をプラズマ
ＣＶＤ処理に必要な真空環境に維持する。基板の搬送保
持手段として、搬送ベース２０が装着されたコンベア装
置１１が、処理室１０の内外にわたって敷設されてい
る。このコンベア装置１１には、駆動モータ１２やギア
伝達機構１３などの駆動機構を備えている。

【００２１】搬送ベース２０は、図２にも詳しく示して
いるように、矩形の板状をなし、４個所に設けられた矩
形の貫通空間２１に、それぞれ基板保持板２２が装着さ
れている。基板保持板２２は貫通空間２１に丁度嵌まり
込む寸法の矩形状をなしている。各基板保持板２２は、
四隅にスプリング２３を介して、搬送ベース２０に取り
付けられている。したがって、基板保持板２２をスプリ
ング２３の弾性力に抗して動かせば、基板保持板２２を
搬送ベース２０の面方向に一定の範囲で移動させること
が可能になっている。そして、基板保持板２２を動かす
力が無くなれば、スプリング２３の復元力で基板保持板
２２は、搬送ベース２０の貫通空間２１に戻ることにな
る。

【００２２】図３は、基板保持板２２への基板の取付構
造を示しており、基板保持板２２の前面に、一辺で回動
自在に取り付けられた矩形枠状の保持枠２２１には、基
板保持板２２との対向面側に枠内周に沿って基板収容段
部２２２を設けている。この基板収容段部２２２に基板
Ｗを挿入して、保持枠２２１を基板保持板２２に折り畳
めば、基板Ｗが基板保持板２２に固定される。

【００２３】図２に示すように、処理室１０内で、搬送
ベース２０に対して、処理室１０壁面側に、押出ピン２
４が設けられている。押出ピン２４は、基板保持板２２
の外周部分の３個所に当接する位置に設けられている。
図１に示すように、押出ピン２４は、処理室１０の壁面
を貫通して、処理室１０の外部に設置されたエアシリン
ダ２５に連結されている。エアシリンダ２５を作動させ
ることにより、押出ピン２４が進退し、押出ピン２４の
先端で基板保持板２２を、搬送ベース２０から前方に押
し出すことになる。

【００２４】搬送ベース２０の背面側で処理室１０の壁
面には、光透過窓３２が設けられている。光透過窓３２
は、石英ガラスなどからなる光透過板３３で塞がれてい
る。処理室１０の外部で光透過窓３２に隣接する位置に
は、加熱ランプ３０が設けられている。加熱ランプ３０
は、ハロゲンランプまたは赤外線ランプからなる光源ラ
ンプ３１と反射板３４を備え、加熱ランプ３０の照射光
が、光透過窓３２を通過して、処理室１０内の搬送ベー
ス２０の背面に照射され、輻射熱で基板保持板２２およ
び基板Ｗが加熱される。なお、加熱ランプ３０には、過
熱防止のための冷却装置を備えている。

【００２５】図１に示すように、処理室１０内で、搬送
ベース２０の前面側には、多数の細孔が貫通形成された
ガス噴出プレート４０が設けられている。ガス噴出プレ
ート４０の背面には、容器状の電極部材５０が設置され
ていて、ガス噴出プレート４０の背面にガス供給空間４
１を構成している。電極部材５０は、処理室１０外に設
置された電極インピーダンス調整コンデンサ５１、高周
波整合器５２、高周波電源５３に配線接続されている。

【００２６】ガス供給空間４１には、ガス導入パイプ４
２が接続され、ガス導入パイプ４２は処理室１０の外ま
で延び、このガス導入パイプ４２には、プラズマＣＶＤ
処理を行うための反応ガスが供給される。なお、図１で
は、処理室１０のうち、ガス導入パイプ４２の左側部分
の図示を省略しているが、ガス導入パイプ４２の左側に
も電極部材５０などの構造を備えており、装置全体が、
ガス導入パイプ４２を中心にして左右対称に構成されて
いる。

【００２７】図２に詳しく示すように、ガス噴出プレー
ト４０の前端外周の複数個所（図では、ひとつのガス噴
出プレート４０に３個所）に、絶縁材４９を挟んで位置
決めブロック４４が取り付けられている。位置決めブロ
ック４４の先端には、内側に少し凹んだ位置決め段部４
５が設けられている。この位置決め段部４５は、基板Ｗ
の保持枠２２１の外形が丁度嵌まり込む形状になってい
る。位置決めブロック４４の外周を囲んで、リング状の
排気パイプ４７が配置されている。リング状排気パイプ
４７には多数の吸入口４８が設けられている。リング状
排気パイプ４７は処理室１０の外部に設けられた圧力調
整弁などを経て真空排気装置に接続されている。

【００２８】上記のような構造のプラズマＣＶＤ装置の
作動について説明する。図１に示すように、基板保持板
２２に基板Ｗを取り付けた状態で、搬送ベース２０が処
理室１０の中に運び込まれる。処理室１０内は一定の真
空度に維持されている。基板Ｗがガス噴出プレート４０
と対向する位置に配置されると、加熱ランプ３０の輻射
熱が、光透過窓３２を通して、基板保持板２２の背面か
ら基板Ｗを加熱する。加熱ランプ３０の輻射熱による加
熱は、処理室１０内が真空であっても、効率的に加熱で
きる。これは、従来のパネルヒータによる加熱は、熱伝
導による加熱が主になるので、パネルヒータと基板の間
が真空になっていると、加熱効率が悪いという問題があ
ったが、輻射熱による加熱であれば、真空状態であるこ
とは何ら障害にならない。また、処理室１０内に加熱装
置がないので、その分だけ処理室１０内の構造を簡略化
して、処理室１０の容積を小さくすることができる。さ
らに、加熱ランプ３０の点検や交換は、処理室１０の外
で容易に行えるので、加熱装置の保守管理も簡単にな
る。

【００２９】基板Ｗが所定の温度まで加熱されると、押
出ピン２４が、基板保持板２２を前方に送り出す。基板
保持板２２の保持枠２２１が、位置決めブロック４４の
位置決め段部４５に当たると、基板Ｗはそれ以上移動で
きず、固定される。すなわち、基板Ｗとガス噴出プレー
ト４０および電極部材５０の位置関係が、所定の位置に
正確に設定されるのである。

【００３０】この状態で、ガス導入パイプ４７からガス
噴出プレート４０の背面に反応ガスを供給するととも
に、電極部材５０に高周波電圧を印加する。こうして、
発生したプラズマガスが基板Ｗの表面に作用して、基板
Ｗの表面に薄膜を堆積させる。ガス噴出プレート４０か
ら噴出したガスは、基板Ｗの表面に作用した後、リング
状排気パイプ４７の吸入口４８に吸い込まれて排出され
る。したがって、ガス噴出プレート４０から基板Ｗの表
面および外周の排気パイプ４７の吸入口４８に至る、一
様なガスの流れが維持される。すなわち、基板Ｗの表面
のどの方向についても、一定のガス流が形成される。そ
の結果、基板Ｗの表面全体に一様にガスが作用して薄膜
の堆積が行われるので、基板Ｗの表面に形成される薄膜
の厚みや品質が安定する。特に、面積の大きな基板Ｗや
多数の基板Ｗを同時に処理する場合には、重力の影響な
どで、基板Ｗの一方のみに未反応の有効なプラズマガス
が作用し、その他の場所では反応済みのガスだけが流れ
て、プラズマガスによる作用すなわち薄膜の堆積に偏り
が生じる可能性があるが、上記のように、基板Ｗの外周
を囲んで吸入口４８を備えたリング状排気パイプ４７を
備えておけば、ガスの流れが一様になり、処理の偏りが
生じないのである。

【００３１】基板Ｗに薄膜が形成されれば、高周波電圧
の印加や反応ガスの供給を止め、押出ピン２４を後退さ
せる。そうすると、基板保持板２２は、スプリング２３
の復元力で、搬送ベース２０の貫通空間２１内に戻され
る。その後、搬送ベース２０を作動させて、薄膜が形成
された基板Ｗを処理室１０の外に運び出せば、このプラ
ズマＣＶＤ装置における処理が完了する。

【００３２】

【発明の効果】以上に述べた、この発明にかかるプラズ
マＣＶＤ装置は、可動保持手段に保持された基板を、基
板移送手段で、位置決め部材の位置まで送り出し、この
位置でガス噴出手段からプラズマガスを吹き出して、基
板の表面に薄膜を形成するので、基板をガス噴出手段に
近接した位置に正確に設定できる。

【００３３】その結果、基板の表面には、常に一定の品
質を備えた良好な薄膜が形成されることになり、基板に
形成された薄膜の厚みや品質性能が安定し、プラズマＣ
ＶＤ処理の信頼性が高まる。また、処理室内における基
板の搬送保持手段の位置や作動経路を、それほど正確に
設定しておかなくても、位置決め部材によって薄膜形成
時の基板の位置は正確に設定されるので、コンベアなど
の搬送手段の作動精度や基板保持部材の加工精度などが
あまり要求されず、製造の能率化あるいは設備コストの
低減を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す断面構造図

【図２】搬送ベースの一部切欠斜視図

【図３】基板保持板の斜視図

【図４】従来例の断面構造図

【符号の説明】

１０処理室２０搬送ベース２２基板保持板２２１保持枠２３スプリング２４押出ピン３０加熱ランプ４０ガス噴出プレート４４位置決めブロック４５位置決め段部４７リング状排気パイプ５０電極部材Ｗ基板

フロントページの続き (72)発明者新井康司大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室に、搬送保持手段に保持された基
板が出入りし、処理室内で基板の表面と対向する位置に
プラズマガスを吹き出すガス噴出手段を備えたプラズマ
ＣＶＤ装置において、搬送保持手段に、基板または基板
の保持部材を、その面方向に移動可能に保持する可動保
持手段を備え、処理室内には、可動保持手段に保持され
た基板をガス噴出手段のほうに送り出す基板移送手段を
備え、ガス噴出手段の前面には、基板またはその保持部
材に当接する位置決め部材を備えていることを特徴とす
るプラズマＣＶＤ装置。