JPH08279468A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

処理装置及び処理方法

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JPH08279468A
JPH08279468A JP10699095A JP10699095A JPH08279468A JP H08279468 A JPH08279468 A JP H08279468A JP 10699095 A JP10699095 A JP 10699095A JP 10699095 A JP10699095 A JP 10699095A JP H08279468 A JPH08279468 A JP H08279468A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被処理基板へ高い均一性をもって処理ガスを
供給することができ、特に広い面積の被処理基板に対し
て、高い面内均一性で処理すること。 【構成】 処理室2内に保持されたガラス基板Gの被処
理面側に、上面にバッファ板51が設けられた区画部材
5を配設し、この中に先端に向うにつれて断面積が小さ
くなるように形成されたインジェクタ4を配置する。こ
のようなインジェクタ4ではその長さ方向に沿って孔径
及びピッチを揃えて多数のガス吹き出し孔42を形成す
ると、長さ方向について高い均一性でガスが吹き出し、
区画部材5内に拡散する。そして、バッファ板51に形
成された通気孔53から均一にガスが通気していくの
で、ガラス基板Gの被処理面に均一にガスが供給され、
形成される薄膜の膜厚の面内均一性が高められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、処理装置及び処理方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】TFT(薄膜トランジスタ)−LCD
(液晶ディスプレイ)は、軽量、薄型、低消費電力、高
画質といった優れた利点があるため、パソコン、テレ
ビ、遊戯用ディスプレイなどの用途として広く普及しつ
つある。TFT−LCDの製造については、先ずガラス
基板上にTFTを形成し、次いでTFTと画素電極との
接続、ICチップの装着などの工程を経た後、TFT基
板とカラーフィルタ基板とを貼り合わせて、液晶を封入
することによって行われる。
【0003】このような製造工程において、ガラス基板
上にTFTを形成するためには、半導体ウエハの場合と
同様に成膜やエッチングなどの処理が必要であるが、ガ
ラス基板が大型化しているため成膜やエッチングなどの
処理装置では、面内均一性の高い処理を行うため種々の
工夫、試行錯誤がなされている。ここで従来のLCD基
板の成膜処理の一例を説明すると、この成膜処理では、
真空容器内に搬入されたガラス基板Gは、被処理面を下
側にして支持されると共に、図8に示すように、真空容
器の底部に設けられたインジェクタ11から処理ガスが
前記被処理面に供給され、ガラス基板Gとインジェクタ
11との間の空間の側方に設けられた排気口から真空排
気される。そして図示しない電極により例えば電界を形
成してプラズマを発生させながらガラス基板G上に成膜
が行われる。
【0004】前記インジェクタ11は、ガス供給管10
の先端部に設けられると共に先端面が閉じたパイプに、
その長さ方向に沿って多数のガス吹き出し孔12を間隔
をおいて形成し、ガス吹き出し孔12から吹き出した処
理ガスをガラス基板Gに供給するように構成されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】ここでガラス基板
Gに成膜される膜厚について高い面内均一性を得るため
には、処理ガスをガラス基板Gに均一に供給することが
必要である。ところで上述のインジェクタ11に、同じ
ピッチで同じ大きさ(孔径)のガス吹き出し孔12を形
成すると、処理ガスは、インジェクタ11の内部を、手
前側のガスガス吹き出し孔12から順次吹き出されなが
ら先端側へ向って流れていくので、インジェクタ11内
部の処理ガスの流量はガスの流れ方向即ち先端側へ向う
につれて少なくなり、このためインジェクタ11内部の
処理ガスの圧力分布は先端側へ向うにつれて負の勾配を
有するようになる。従ってこのままではインジェクタ1
1の長さ方向について処理ガスの流量が均一とならず、
ガラス基板Gの表面に均一に供給することはできない。
【0006】このため従来では、ガス吹き出し孔12の
ピッチや径を変えることによって、各ガス吹き出し孔1
2からのガスの吹き出し量の均一化を図っていた。しか
しながらこのガス吹き出し孔12のピッチや大きさはイ
ンジェクタ11内の圧力分布に応じて設定されるもので
あるが、この圧力分布は1つのガスガス吹き出し孔12
の位置や大きさにより変化するものであるので、インジ
ェクタ11の長さ方向の全面に亘って、複数形成される
ガスガス吹き出し孔12のピッチや径を設定することは
非常に困難であった。
【0007】またインジェクタ11に異なるピッチ、異
なる径で複数のガス吹き出し孔12を穿設する加工作業
は、面倒であると共に労力を要し、その上に、上述のよ
うにピッチや径の設定が困難であると、ガス供給の均一
性を得るためには試行錯誤が必要であって、その都度イ
ンジェクタ11の加工を繰り返さなければならないた
め、全体として非常に繁雑な作業となり、しかもコスト
が高くなってしまうという問題もあった。
【0008】更にまた従来の成膜装置では、排気口から
真空排気しながら、真空容器内にインジェクタ11によ
り処理ガスを供給すると、排気口に近い側では処理ガス
の流速が速く、排気口に遠い側では処理ガスの流速が遅
くなってガス溜まりができてしまう。この結果ガスの流
れが不均一になってしまい、ガラス基板Gに成膜される
膜厚について高い面内均一性を得ることが困難であると
いう問題があった。本発明はこのような事情の下になさ
れたものであり、その目的は、被処理基板に処理ガスを
均一に供給することができ、面内均一性の高い処理を行
うことができる処理装置及び処理方法を提供することに
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、処理
容器内にて保持された被処理基板に、この被処理基板と
対向するように設けられたガス供給手段より処理ガスを
供給して処理する処理装置において、前記ガス供給手段
は、ガス供給管の先端部に設けられると共に先端に向う
につれて断面積が小さくなるように形成された中空部材
に、長さ方向に沿って複数のガス吹き出し孔を形成した
ガス吹き出し部を含むことを特徴とする。
【0010】請求項2の発明は、処理容器内にて保持さ
れた被処理基板に、この被処理基板と対向するように設
けられたガス供給手段より処理ガスを供給して処理する
処理装置において、前記ガス供給手段は、ガス供給管の
先端部に設けられると共に先端に向うにつれて断面積が
小さくなるように形成された中空部材に、長さ方向に沿
って複数のガス吹き出し孔を形成したガス吹き出し部
と、前記ガス吹き出し部と被処理基板との間に空間を介
して対向する、多数の通気孔が形成された拡散板を含
み、当該ガス吹き出し部を囲むように設けられた区画部
材と、有することを特徴とする。
【0011】請求項3の発明は、処理容器内にて保持さ
れた被処理基板に処理ガスを供給して処理する処理装置
において、前記被処理基板の被処理面に臨む領域の側方
に、前記被処理面に沿って処理ガスを供給するようにガ
ス供給口が設けられた第1のガス供給手段と、前記被処
理基板の被処理面と対向するように排気口が設けられた
第2のガス供給手段と、前記第1のガス供給手段と前記
被処理面に臨む領域を介して対向するように設けられた
排気手段と、を含むことを特徴とする。
【0012】請求項4の発明は、請求項3記載の発明に
老いて、前記第2のガス供給手段は、ガス供給管の先端
部に設けられると共に先端に向うにつれて断面積が小さ
くなるように形成された中空部材に、長さ方向に沿って
複数のガス吹き出し孔を形成したガス吹き出し部を含む
ことを特徴とする。
【0013】請求項5の発明は、請求項4記載の発明に
おいて、前記第2のガス供給手段は、ガス供給管の先端
部に設けられると共に先端に向うにつれて断面積が小さ
くなるように形成された中空部材に、長さ方向に沿って
複数のガス吹き出し孔を形成したガス吹き出し部と、前
記ガス吹き出し部と被処理基板との間に空間を介して対
向する、多数の通気孔が形成された拡散板を含み、当該
ガス吹き出し部を囲むように設けられた区画部材と、有
することを特徴とする。
【0014】請求項6の発明は、処理容器内にて被処理
基板に処理ガスを供給して処理する方法において、前記
被処理基板の被処理面に臨む領域の左右の一方側から前
記被処理面に沿って処理ガスを供給し、かつ前記被処理
面と対向する位置から被処理面に処理ガスを供給しなが
ら、前記被処理面に臨む領域の左右の他方側から排気し
て被処理基板を処理することを特徴とする。
【0015】
【作用】請求項1の発明では、ガス吹き出し部を、先端
部に向うにつれて断面積が小さくなるように形成するこ
とにより、ガス吹き出し部の流路自体にガスの流れ方向
に沿って正の圧力勾配を形成している。このためガス吹
き出し部の長さ方向に沿って、孔径及びピッチを揃えて
ガス吹き出し孔を形成すると、前記流路自体の圧力勾配
を緩和するように働くので、ガス吹き出し部内部の圧力
分布はほぼ均一になり、各ガス吹き出し孔からのガス吹
き出し量を容易に均一にすることができる。
【0016】請求項2の発明では、ガス吹き出し部を周
囲から区画する区画部材を設けたので、区画部材の内部
へガス吹き出し部の長さ方向に沿って均一に吹き出され
たガスは、一旦区画部材内に拡散した後拡散板に形成さ
れた通気孔から流出していく。従って被処理基板の被処
理面にガスを広い範囲で均一に供給することができる。
【0017】請求項3〜6の発明では、第一のガス供給
手段と第二のガス供給手段とにより、被処理基板に対し
て2方向からガスを供給しているので、排気により生じ
る被処理基板近傍での各方向毎の面内におけるガス流速
の違いが互いに補償され、ガス流れの均一性が確保され
る。
【0018】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。図1
は本発明の実施例に係る処理装置例えばプラズマCVD
装置の全体構成を示す概略断面図、図2はこの処理装置
の要部を示す斜視図である。図中2は処理容器をなす気
密構造の処理室(真空容器)であり、この処理室2の一
側壁面には被処理基板例えばガラス基板Gの搬出入口2
1、22が形成されている。
【0019】処理室2内の上方側には、接地された一方
の電極3が配設されており、この一方の電極3の上面に
は、外部に設けられた昇降機構32により昇降可能な昇
降軸31が設けられている。処理室2内の底面中央部に
は、ガス供給手段40が設けられており、このガス供給
手段40は、ガス吹き出し部をなすインジェクタ4と、
このインジェクタ4を取り囲んで処理室2の内部空間か
ら気密に区画する、箱状体からなる区画部材5とを備え
ている。
【0020】前記インジェクタ4は例えば図3に示すよ
うに、平面形状が先端に向かう程幅狭な縦長の台形状で
かつ長手方向と直交する横断面が四角形状の角筒体より
なる石英製の中空部材41と、この中空部材41の両側
壁面に中空部材41の長さ方向に沿って形成された複数
のガス吹き出し孔42とにより構成されており、この中
空部材41の基端面(手前側端面)にはガス供給管43
の一端側が接続されると共に、このガス供給管43の他
端側は図示しない処理ガス供給源に接続されている。
【0021】このようなインジェクタ4は、ガス供給管
43により供給された処理ガスを各ガス吹き出し孔42
から略均一に所定の量で吹き出すように、中空部材41
の形状や大きさ、ガス吹き出し孔42のピッチや孔径が
設定されている。即ちこの実施例においては、中空部材
41は例えば長さが360mm、手前側端面の一辺の長
さL1が21mm、先端面の一辺の長さL2が7mmに
設定され、ガス吹き出し孔42は孔径が1mm、ピッチ
が35mmに設定されている。
【0022】また区画部材5はインジェクタ4の上面と
空間を介して設けられた、例えば450mm×450m
mの四角形状の板状体からなるバッファ板51と、イン
ジェクタ4の置かれている空間の側面を囲むようにバッ
ファ板51の周縁に沿って設けられた側壁板52とから
構成されており、バッファ板51には多数の通気孔53
が穿設されている。バッファ板51は、インジェクタ4
の各ガス吹き出し孔41から略均一に吹き出されたガス
を、広い面に亘って均一に供給するために設けられてい
る。そしてこのバッッファ板51は、例えばアルミニウ
ム板により作られて他方の電極を兼用しており、例えば
50kHz〜200MHzの高周波電源例えば13.5
6MHz電源の一端側に接続されている。また通気孔5
3は孔径、ピッチが共にガス吹き出し孔41より小さい
ように、例えば孔径が0.5mmであって、ピッチ20
mmで縦横に配列されている。
【0023】処理室2内のこの区画部材5の両外側に
は、図2に示すように、先端をL字状に屈曲して構成さ
れた互に対向する一対の載置板61、62が設けられて
いて、この載置板61、62の屈曲面の面上に被処理面
を下側に向けてガラス基板Gが載置される。このときガ
ラス基板Gの下面とバッファ板51の上面との距離は例
えば10mmに設定される。
【0024】さらにガラス基板Gとバッファ板51との
間の空間の側部に臨む位置に横長の排気口71を有する
排気管7が設けられており、この排気管7は処理室2の
底壁を貫通して下方方向に延びていて、他端側は図示し
ない排気手段例えば真空ポンプに接続されている。
【0025】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず一方の電極3を上方側へ退避させておいて被処理基板
であるガラス基板Gを図示しない搬送機構により搬入口
21を介して処理室2内の載置板61、62上に搬送
し、この後一方の電極3を昇降機構32によりガラス基
板Gの近傍まで降下させる。そしてガス供給管43よ
り、インジェクタ4及びバッファ板51を介して、処理
室2内に例えばSiH4 ガス、NH3 ガス及びN2 ガス
からなる処理ガスを所定の流量で供給すると共に、排気
管7を介して図示しない真空ポンプにより排気し、処理
室2内を所定の真空度に維持しながら電極3とバッファ
板51との間に高周波電圧を印加し、これによりプラズ
マを発生させ、ガラス基板Gの被処理面上にSiN膜を
形成する。
【0026】このとき、後で詳述するが、インジェクタ
4内部の圧力は長さ方向に沿ってほぼ均一であるため、
ガス供給管43からインジェクタ4内部へ供給された処
理ガスは、各ガス吹き出し孔42からインジェクタ4の
長さ方向に沿ってほぼ均一の量で区画部材5の内部空間
へ吹き出す。この区画部材5はバッファ板51の通気孔
52以外は気密に構成されているので、次第に内部の処
理ガス量が増加し、その増加に伴い内部の圧力も高くな
り、区画部材5内の処理ガスはインジェクタ4の全体の
ガス流出量とバッファ板51の通気孔53の全体の開口
面積とに応じた圧力で各通気孔53を介して処理室2内
へ流出していく。
【0027】従ってこの実施例ではインジェクタ4より
インジェクタ4の長さ方向に沿って処理ガスが均一に吹
き出し、区画部材5内に拡散して横にも広がり、広い面
積を有するバッファ板51の全面に形成された各通気孔
53から通気して行くのでバッファ51の全面に亘って
処理ガスがほぼ均一に吹き出し、ガラス基板Gの被処理
面に高い均一性で供給される。
【0028】この結果、大型のガラス基板Gの被処理面
にほぼ均一に処理ガスが供給されるため、ガラス基板G
上に膜厚の面内均一性が極めて高い薄膜を成膜すること
ができる。またインジェクタ4におけるガスの吹き出し
の均一性は、上述のようにインジェクタ4の形状と、ガ
ス吹き出し孔41とにより確保されるものであるが、こ
の実施例ではガス吹き出し孔41の孔径及びピッチは全
て同じ大きさで設定されるものであるため、ガス吹き出
し孔41の設定や加工が極めて容易でありながらガスの
吹き出し量の均一性を得ることができる。
【0029】ここでその理由について、図4の中空部材
の圧力分布を示す説明図により説明すると、図中曲線A
はガス吹き出し孔を形成しない中空部材にガスを通流さ
せた場合の長さ方向の圧力分布を概念的に示すものであ
るが、この場合には、中空部材の長さ方向に沿って先端
部へ向う程圧力は高くなる。一方図中曲線Bは断面積が
長さ方向に亘って変化しない中空部材に同じ孔径のガス
吹き出し孔を同ピッチで形成した場合の圧力分布を概念
的に示すものであるが、この場合には、ガスはガス吹き
出し孔より吹き出されながら先端部へ向って流れるの
で、中空部材内の圧力は長さ方向に沿って先端部へ向う
程低くなる。
【0030】従って、断面積が先端部へ向うほど小さく
なるように中空部材を構成すれば、孔径及びピッチを揃
えてガス吹き出し孔を形成すると、中空部材自体が有す
る圧力勾配とガス吹き出し孔によってもたらされる圧力
勾配とが相殺されて、ガスの吹き出し圧力がインジェク
タ4の長さ方向に沿ってほぼ均一になる。
【0031】次に本発明の第2実施例について説明す
る。本実施例は図5に示すように、上述の第1実施例の
プラズマCVD装置において、ガラス基板Gと前記バッ
ファ板51との間の空間の側方であって前記排気口71
に対向する位置にガスの吹き出し口、例えば図6に示す
ように幅方向に多数のガスの吹き出し孔81を備えた幅
広の角型のガス供給管よりなるガス供給手段8が設けら
れている。即ちガラス基板Gとバッファ板51との間の
空間の左右の一方の側部に臨む位置に排気口71が、ま
た他方の側部に臨む位置にガス供給手段8が設けられて
いる。この実施例では、このガス供給手段8が第1のガ
ス供給手段に相当し、ガラス基板Gに対向する、インジ
ェクタ4及び区画部材5を含む既述のガス供給手段が第
2のガス供給手段に相当する。
【0032】このようなプラズマCVD装置において
は、成膜処理の際、処理ガスは、図7に示すようにガラ
ス基板Gの被処理面にその下方側から第2のガス供給手
段40により処理ガスが供給されると共に、ガラス基板
Gの例えば左側から第1のガス供給手段8により処理ガ
スが被処理面に沿って供給され、これら処理ガスは例え
ば右側の排気口71より排気される。
【0033】このように二方向から処理ガスを供給すれ
ば、側方側及び下方側の一方向から処理ガスを供給した
場合における被処理面上のガスの流速のばらつきが、他
方向から処理ガスを供給することによって補償され、こ
れによりガスの流れが均一になってガスの溜まりが抑え
られる。従ってガラス基板Gの被処理面上に形成される
薄膜の膜厚の面内均一性がより高められる。
【0034】そしてこのようにガラス基板に対して二方
向から供給するにあたっては、図7に示すように第1及
び第2のガス供給手段8、40に夫々設けられた流量調
整部8A、40Aにより互いの流量をコントロールし
て、例えば流量比を種々設定し、各条件で予め成膜処理
を行って膜厚のデータを求め、最適な流量比を決定して
その流量比で実プロセスを行えばよい。
【0035】以上において本発明では、区画部材を設け
ることなくインジェクタのみによりガス供給手段を構成
してもよいし、複数のインジェクタを並列して配設する
ようにしてもよく、また第2実施例の第2のガス供給手
段は第1実施例の構成のものに限定されるものではな
い。更にまた処理の種類については成膜処理に限らず、
エッチングやアッシングなどであってもよいし、被処理
基板についてもガラス基板に限定されるものではない。
【0036】
【発明の効果】請求項1の発明では、先端部に向うにつ
れて断面積が小さくなるように形成された中空部材にガ
ス吹き出し孔を形成しているため、ガス吹き出し孔の設
定を容易にして均一なガスの吹き出しを確保することが
でき、これにより被処理基板に対して高い面内均一性で
処理することができる。
【0037】請求項2の発明では、ガス拡散板を備えた
区画部材の内部へガス吹き出し部を設けているため、請
求項1の効果に加え、被処理面にガスを広い範囲で均一
に供給することができ、より一層高い面内均一性で処理
することができる。
【0038】請求項3〜6の発明では、被処理基板に対
して2方向からガスを供給しているので、既述したよう
に、ガス流れの均一性が確保され、特に広い面積の被処
理基板の処理に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る処理装置を示す断面図で
ある。
【図2】区画部材、保持部材、排気管とを示す斜視図で
ある。
【図3】インジェクタとバッファ板とを示す斜視図であ
る。
【図4】インジェクタ内部の圧力分布を示す説明図であ
る。
【図5】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図6】本発明の他の実施例に用いられるガス供給手段
を示す斜視図である。
【図7】本発明の他の実施例における処理ガスの流れを
示す説明図である。
【図8】従来のガス供給部をなすインジェクタを示す斜
視図である。
【符号の説明】
10、43、8 ガス供給管 11 ガスインジェクタ 2 処理室 3 電極 40 ガス供給手段 4 インジェクタ 41 中空部材 42 112 ガス吹き出し孔 5 区画部材 51 バッファ板 52 支持部材 53 通気孔 6 保持部材 7 排気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水谷 洋二 東京都港区赤坂5丁目3番6号 東京エレ クトロン株式会社内 (72)発明者 三浦 豊 東京都港区赤坂5丁目3番6号 東京エレ クトロン株式会社内 (72)発明者 下田 高広 東京都港区赤坂5丁目3番6号 東京エレ クトロン株式会社内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理容器内にて保持された被処理基板
    に、この被処理基板と対向するように設けられたガス供
    給手段より処理ガスを供給して処理する処理装置におい
    て、 前記ガス供給手段は、ガス供給管の先端部に設けられる
    と共に先端に向うにつれて断面積が小さくなるように形
    成された中空部材に、長さ方向に沿って複数のガス吹き
    出し孔を形成したガス吹き出し部を含むことを特徴とす
    る処理装置。
  2. 【請求項2】 処理容器内にて保持された被処理基板
    に、この被処理基板と対向するように設けられたガス供
    給手段より処理ガスを供給して処理する処理装置におい
    て、 前記ガス供給手段は、ガス供給管の先端部に設けられる
    と共に先端に向うにつれて断面積が小さくなるように形
    成された中空部材に、長さ方向に沿って複数のガス吹き
    出し孔を形成したガス吹き出し部と、 前記ガス吹き出し部と被処理基板との間に空間を介して
    対向する、多数の通気孔が形成された拡散板を含み、当
    該ガス吹き出し部を囲むように設けられた区画部材と、
    有することを特徴とする処理装置。
  3. 【請求項3】 処理容器内にて保持された被処理基板に
    処理ガスを供給して処理する処理装置において、 前記被処理基板の被処理面に臨む領域の側方に、前記被
    処理面に沿って処理ガスを供給するように設けられた第
    1のガス供給手段と、 前記被処理基板の被処理面と対向するようにガス供給口
    が設けられた第2のガス供給手段と、 前記第1のガス供給手段と前記被処理面に臨む領域を介
    して対向するように排気口が設けられた排気手段と、 を含むことを特徴とする処理装置。
  4. 【請求項4】 前記第2のガス供給手段は、ガス供給管
    の先端部に設けられると共に先端に向うにつれて断面積
    が小さくなるように形成された中空部材に、長さ方向に
    沿って複数のガス吹き出し孔を形成したガス吹き出し部
    を含むことを特徴とする請求項3記載の処理装置。
  5. 【請求項5】 前記第2のガス供給手段は、ガス供給管
    の先端部に設けられると共に先端に向うにつれて断面積
    が小さくなるように形成された中空部材に、長さ方向に
    沿って複数のガス吹き出し孔を形成したガス吹き出し部
    と、 前記ガス吹き出し部と被処理基板との間に空間を介して
    対向する、多数の通気孔が形成された拡散板を含み、当
    該ガス吹き出し部を囲むように設けられた区画部材と、
    有することを特徴とする請求項4記載の処理装置。
  6. 【請求項6】 処理容器内にて被処理基板に処理ガスを
    供給して処理する方法において、 前記被処理基板の被処理面に臨む領域の左右の一方側か
    ら前記被処理面に沿って処理ガスを供給し、かつ前記被
    処理面と対向する位置から被処理面に処理ガスを供給し
    ながら、前記被処理面に臨む領域の左右の他方側から排
    気して被処理基板を処理することを特徴とする処理方
    法。
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