JPH10245680A - プラズマｃｖｄ装置の起動時の高速昇温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ヒーター４から成膜ユニット５Ａ
への伝熱特性を改善することにより、従来３時間以上要
していた成膜ユニットの昇温時間を、２時間に短縮する
ことができる方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の起動
時の高速昇温方法は、（Ａ）プラズマＣＶＤ装置の起動
時間を短縮するために、プラズマＣＶＤ装置の成膜室３
の圧力を、５Ｔｏｒｒ以上で、かつ、１０Ｔｏｒｒ以下
に昇圧し、（Ｂ）輻射伝熱のみならず、気体の伝熱効率
を活用して、成膜室３内の被加熱部品５の高速昇温を可
能にすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、減圧下で薄膜を製
造し、内部に成膜用基板（以下、基板ともいう）加熱用
ヒータ４を有するプラズマＣＶＤ装置、特にプラズマＣ
ＶＤ装置の開放メンテナンス等の後の起動時の高速昇温
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（用語の説明）以下の説明において使用する次の用語
は、下記の意味で使用する。 （１）「整定する」とは、一定の安定した状態にするこ
とをいう。 （２）「成膜ユニットの温度を整定させる」とは、成膜
ユニットの温度を一定の安定した温度にすることをい
う。 （３）「整定温度」とは、成膜ユニットの温度が一定の
安定した温度になったとき、その安定した温度をいう。 （４）「成膜ユニットの整定時間」とは、成膜ユニット
の温度が一定の安定した温度になるまでの時間をいう。 （従来の技術）従来の技術を図２と図３により説明す
る。

【０００３】図２は、従来のプラズマＣＶＤ装置の構成
図である。図２において、ターボ分子ポンプ１０は、成
膜室３内を高真空排気（通常１×１０^-5Ｔｏｒｒレベ
ル）状態にする為に用いられている。

【０００４】図３は、従来方法の昇温特性と、本発明方
法の昇温特性の比較図である。従来方法は、高真空状態
で、プラズマＣＶＤ装置の起動時のヒーター４の昇温を
行っていた為に、「輻射熱のみ」を利用した熱伝達とな
り、高速昇温するために大容量型ヒーターを用いても、
成膜室内の被加熱部品（５Ａ、５Ｂ）を昇温するのに、
約３時間以上かかっていた（図３の破線）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術には、
次のような問題がある。 （１）従来のプラズマＣＶＤ装置は、長時間、成膜に使
用すると、徐々に膜粉が付着する為に、チャンバー内に
付着した膜粉が剥離して、基板５Ｂに付着し、不良品発
生の原因となる。 （２）そのため、通常、数日毎に、成膜室３を降温し大
気開放を行って、メンテナンスを行い、成膜室３内の掃
除および成膜ユニット５Ａの交換を行うことが必要であ
り、 （３）前記メンテナンス後のプラズマＣＶＤ装置の起動
（立上げ）における昇温に、大容量型ヒーターを用いて
も、約３時間以上かかり、生産性を低下する１つの要因
になっている。 本発明は、これらの問題を解決することができる方法を
提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

（第１の手段）本発明に係るプラズマＣＶＤ装置の起動
時の高速昇温方法は、（Ａ）プラズマＣＶＤ装置の起動
時間を短縮するために、プラズマＣＶＤ装置の成膜室３
の圧力を、５Ｔｏｒｒ以上で、かつ、１０Ｔｏｒｒ以下
に昇圧し、（Ｂ）輻射伝熱のみならず、気体の伝熱効率
を活用して、成膜室３内の構成部品５の高速昇温を達成
することを特徴とする。

【０００７】すなわち、本発明は、プラズマＣＶＤ装置
の起動（立上げ）の際に行われるヒーター４による成膜
室３内の昇温時間を短縮する為に、成膜室３内の圧力を
上げて、「輻射伝熱」のみならず、「対流による気体の
伝熱」も活用して、高速昇温を可能にすることを特徴と
する。

【０００８】したがって、次のように作用する。 （１）本発明方法により、成膜室３内を昇圧すること
で、ヒーター４から成膜室内の被加熱部品（５Ａ、５
Ｂ）への伝熱特性を向上させて、プラズマＣＶＤ装置の
起動時に、被加熱部品（５Ａ、５Ｂ）を高速昇温するこ
とができる。 （２）ここで、成膜ユニット５Ａは、基板５Ｂをヒータ
ー４の近傍に放置して成膜するにあたり重要な役割を果
たす。

【０００９】すなわち、基板５Ｂに反応ガスを供給して
プラズマを発生させ、そのガスを分解して、成膜に寄与
するラジカルを発生させるが、基板５Ｂの温度はヒータ
ー４の温度のみならず、成膜ユニット５Ａの温度により
変化する。

【００１０】これは、基板５Ｂがヒーター４とその熱伝
導を受ける成膜ユニット５Ａの間にあるためで、基板５
Ｂの温度を管理するためには、成膜ユニット５Ａの温度
が安定した温度にまで上昇していること（この状況を整
定という）が必要となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）本発明の第１の実施の形態を図１
と図３により説明する。図１は、本発明の第１の実施の
形態に係るプラズマＣＶＤ装置の構成図。

【００１２】図３は、従来方法の昇温特性と本発明方法
の昇温特性の比較図である。昇圧用ガスは、図１に示す
ように、ガス供給管１からガス供給バルブ２を介して、
成膜室３に供給される。

【００１３】成膜室３内には、ヒーター４と、成膜ユニ
ット５Ａと、成膜用基板５Ｂが配置されている。成膜室
３の圧力を調整するために、成膜室３に供給されたガス
は、排気管７と、ガス調圧バルブ８と、ドライポンプ９
により調圧されて排気される。

【００１４】本発明で使用されるガスの種類はＮ₂ 、Ａ
ｒ、Ｈ₂ 等をはじめ、成膜に使用されるガスの一部又は
全部が使用される。成膜室内部６は、数Ｔｏｒｒ（５Ｔ
ｏｒｒ等）に圧力調整され、これにより、ヒーター４か
ら成膜ユニット５Ａへの熱伝導は、高真空状態でも行わ
れる「輻射伝熱」に加えて、「周囲の気体による対流伝
熱」も、寄与することになるため、成膜ユニット５Ａの
昇温整定を早めることが可能になる。

【００１５】図３は、本発明の実施例としての、５Ｔｏ
ｒｒのＮ₂ ガス封入時の起動特性と、従来の高真空状態
での起動特性を比較したもので、実線が本発明方法の起
動特性、破線が従来方法の起動特性を示す。

【００１６】図３の縦軸は成膜ユニット５Ａの温度、横
軸は昇温開始後の時間を示す。図３から明らかなよう
に、本発明方法の実施例によれば、成膜ユニット５Ａ
は、約１２０分（２時間）で整定して昇温を完了し、従
来方法の１８０分（３時間）に比べて、整定時間が大幅
に短縮することができる。

【００１７】また、成膜プロセス、装置性能にもよる
が、封入ガスを伝熱性の良好なＨ₂ へ、圧力を５ Ｔｏ
ｒｒから更に高い圧力とすることで、周囲の気体による
対流伝熱を促進して整定時間を更に短縮することができ
る。なお、真空排気装置の能力から、昇圧の上限は１０
Ｔｏｒｒ程度になる。

【００１８】

【発明の効果】本発明は前述のように構成されているの
で、以下に記載するような効果を奏する。 （１）ヒーター４から成膜ユニット５Ａへの伝熱特性を
改善することができる。 （２）そのため、従来３時間以上要していた成膜ユニッ
トの昇温時間を、２時間以内に短縮することができる。 （３）従って、プラズマＣＶＤ装置での、生産性を格段
に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプラズマＣＶ
Ｄ装置の構成図。

【図２】従来のプラズマＣＶＤ装置の構成図。

【図３】従来方法の昇温特性と本発明方法の昇温特性の
比較図。

【符号の説明】

１…ガス供給管 ２…ガス供給バルブ ３…成膜室 ４…ヒーター（基板加熱用） ５…成膜室内の被加熱部品（５Ａ、５Ｂ） ５Ａ…成膜ユニット ５Ｂ…成膜用基板 ６…成膜室内部 ７…排気管 ８…ガス調圧バルブ ９…ドライポンプ（荒引用、および補助用ポンプ） １０…ターボ分子ポンプ（高真空排気用ポンプ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神前 潤一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 上野 茂一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プラズマＣＶＤ装置の起動方法において、
   （Ａ）プラズマＣＶＤ装置の起動時間を短縮するため
   に、プラズマＣＶＤ装置の成膜室（３）の圧力を、５Ｔ
   ｏｒｒ以上で、かつ、１０Ｔｏｒｒ以下に昇圧し、
   （Ｂ）輻射伝熱のみならず、気体の伝熱効率を活用し
   て、成膜室（３）内の被加熱部品（５Ａ、５Ｂ）の高速
   昇温を可能にすることを特徴とするプラズマＣＶＤ装置
   の起動時の高速昇温方法。