JPH1030185A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH1030185A
JPH1030185A JP8187212A JP18721296A JPH1030185A JP H1030185 A JPH1030185 A JP H1030185A JP 8187212 A JP8187212 A JP 8187212A JP 18721296 A JP18721296 A JP 18721296A JP H1030185 A JPH1030185 A JP H1030185A
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敏道 石田
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雄一郎 山田
Takahiro Takizawa
貴博 滝澤
Hiroshi Tanabe
浩 田辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱による上部電極兼用ガス噴出プレートの変
形が無く、大型の基板のプラズマ処理が可能なプラズマ
処理装置の提供。 【解決手段】 減圧チャンバー１と、処理ガスをプラズ
マ化する一対の対向電極４、１０５と、処理ガス供給手
段１０６及び高周波電源８と、電極４に設けられた被処
理物２を加熱する加熱手段３とを有するプラズマ処理装
置において、電極１０５側を、温度調節部材１０６ａ
と、多数のガス噴出穴１０５ａを等間隔に有する電極兼
用ガス噴出プレート１０５と、前記両者間に挟まれて、
処理ガス供給手段１０６の処理ガスを均圧化してガス噴
出穴１０５ａから噴出させる複数のガス均圧化空間１０
９ａを形成し、且つ、電極兼用ガス噴出プレート１０５
の熱を温度調節部材１０６ａに伝える格子形状の熱伝達
部材１０９とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマＣＶＤ法
により基板に薄膜形成を行うプラズマ処理装置に関し、
特に、液晶用ガラス基板等の大型の基板にプラズマＣＶ
Ｄ法により薄膜形成を行うプラズマ処理装置に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】プラズマＣＶＤ法により基板に薄膜形成
を行うプラズマ処理装置の従来例の構成を示す図６にお
いて、真空排気口１２から真空排気されるチャンバー１
の内部には、その下部に接地された下部電極４があり、
この下部電極４はヒータ３を内蔵して例えば約４００°
Ｃに加熱されており、ガラス等からなる基板２が、前記
下部電極４に載置されて所定温度に加熱されている。
【０００３】チャンバー１の上部には上蓋１１があり、
この上蓋１１は、取り付けられた絶縁体１０を介して、
上部電極兼用ガス噴出プレート５を、前記下部電極４の
上方に前記下部電極４と平行に保持している。前記上部
電極兼用ガス噴出プレート５は、アルミ合金等からなり
均一に分布したガス噴出穴５ａを有する。
【０００４】前記上部電極兼用ガス噴出プレート５の上
方には前記上蓋１１に取り付けられた前記絶縁体１０に
保持された処理ガスを導入するガス導入パイプ６が設け
られ、前記ガス導入パイプ６と前記上部電極兼用ガス噴
出プレート５との間には多数のガス分散穴９ａを有する
ガス分散板９が設けられて、前記ガス分散板９と前記上
部電極兼用ガス噴出プレート５との間にガス均圧化空間
９ｂが形成され、形成されたガス均圧化空間９ｂが、処
理ガスの圧力を均等化して、処理ガスが前記上部電極兼
用ガス噴出プレート５の多数のガス噴出穴５ａから均等
に噴出するようにしている。
【０００５】前記ガス導入パイプ６と前記ガス分散板９
と前記上部電極兼用ガス噴出プレート５とにはインピー
ダンスを整合する整合器７を介して高周波電源８が接続
されている。
【０００６】プラズマ処理を行う際には、上部電極兼用
ガス噴出プレート５から、ＳｉＨ4、ＮＨ3 、Ｎ2 、Ｈ
2 等の処理ガスを噴出しながら、高周波電源８により高
周波電力を上部電極兼用ガス噴出プレート５に印加する
と、前記上部電極兼用ガス噴出プレート５と接地された
下部電極４との間でプラズマが発生し、基板２の表面
に、例えば、窒化膜等の薄膜が形成される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来例の構成で
は、上部電極兼用ガス噴出プレート５の下面のプラズマ
発生面には、プラズマ発生時に異常放電するのを防止す
るために取り付けボルトを設けることができず、又、処
理ガスを均等に噴き出させるための前記ガス均圧化空間
９ｂが必要なので、前記上部電極兼用ガス噴出プレート
５の中央付近は機械的に保持できない構造になってい
る。
【０００８】この構造でも、比較的小型の基板の薄膜形
成には問題が無いが、最近になって、薄膜形成する基板
のサイズを大きくすることが求められ、大きな基板をプ
ラズマ処理するプラズマ処理装置が必要になってきた。
【０００９】しかし、上記の従来例の構成では、上部電
極兼用ガス噴出プレート５が受ける約４００°Ｃの下部
電極４からの輻射熱と、処理中のプラズマから受ける熱
とが、上部電極兼用ガス噴出プレート５の周縁からしか
逃げられないので、上部電極兼用ガス噴出プレート５が
或る程度以上に大きくなると、上部電極兼用ガス噴出プ
レート５の中央付近に熱が溜まって２００〜３００°Ｃ
まで温度が上昇し、中央付近と周縁部との温度差が大き
くなり、熱膨張量の相違により、上部電極兼用ガス噴出
プレート５が変形して膨らむという問題点がある。上部
電極兼用ガス噴出プレート５が変形して膨らむと、下部
電極４と上部電極兼用ガス噴出プレート５との間の電極
間距離が変化し、基板１に堆積する薄膜の厚さや膜特性
の均一性が低下するという問題点につながる。
【００１０】本発明は、上記の問題点を解決し、熱によ
る上部電極兼用ガス噴出プレートの変形が無く、大型の
基板のプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置の提供を
課題とする。
【００１１】
【課題を処理するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、上記の課題を解決するために、プラズマ処理すべ
き被処理物を収容して減圧するチャンバーと、前記チャ
ンバー内にあって供給される処理ガスをプラズマ化する
一対の対向電極と、前記一対の対向電極の一方に接続さ
れた処理ガス供給手段及び高周波電源と、他方の電極に
設けられた前記被処理物を加熱する加熱手段とを有する
プラズマ処理装置において、前記の処理ガス供給手段及
び高周波電源を有する電極側を、温度調節手段を有する
温度調節部材と、多数のガス噴出穴を等間隔に有する電
極兼用ガス噴出プレートと、前記両者間に挟まれて、前
記処理ガス供給手段から供給される処理ガスを均圧化し
て前記電極兼用ガス噴出プレートから噴出させる複数の
ガス均圧化空間を格子形状空間として形成すると共に、
前記電極兼用ガス噴出プレートの熱を前記温度調節部材
に伝える格子形状の熱伝達部材とで構成することを特徴
とする。
【００１２】上記により、本発明のプラズマ処理装置
は、電極兼用ガス噴出プレートを大型化して大きな基板
のプラズマ処理を行う場合に、前記電極兼用ガス噴出プ
レートから処理ガスが均等に噴き出し、且つ、前記電極
兼用ガス噴出プレートの熱が格子形状の熱伝達部材を介
して温度調節部材に伝わり前記電極兼用ガス噴出プレー
トの温度上昇が小さくなり、前記電極兼用ガス噴出プレ
ートが熱膨張で膨らみ対向電極間距離が不均一になるこ
とを抑制することができるので、大きな基板に厚さと特
性が均一な薄膜を形成できる。
【００１３】又、本発明のプラズマ処理装置は、格子形
状の熱伝達部材が、格子形状全体の中心部に処理ガスを
受け入れるガス受入口を有するようにしたり、格子形状
の熱伝達部材が形成する複数のガス均圧化空間が、格子
形状全体の中心部を対称の中心とし、同じ形状の空間を
有するようにすると、電極兼用ガス噴出プレートの温度
上昇が小さくなり、電極兼用ガス噴出プレートが熱膨張
で膨らみ対向電極間距離が不均一になることをより一層
抑制することができ、大きな基板に厚さと特性が均一な
薄膜を形成できるという効果が更に向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明のプラズマ処理装置の一実
施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１５】図１において、真空排気口１２から真空排
気されているチャンバー１の下部に、ヒータ３を内蔵し
て鋳造されたアルミ合金製の下部電極４が電気的に接地
されて配置され、この下部電極４の上に、ガラス等から
なる基板２が載置される。この下部電極４は、シリンダ
ー（図示せず）等の駆動手段による昇降機能を備えてい
る。下部電極４は内蔵ヒータ３により例えば約４００°
Ｃに加熱されて、載置されている基板２を所定温度に加
熱する。
【００１６】チャンバー１の上部には中央部に開口部が
ある上蓋１１があり、上蓋１１は、第４ボルト３０ｄに
より、絶縁体１０ａ、１０ｂ、１０ｃを介して、温度調
節プレート１０６ａと、格子形状でありその格子の間の
空間にガス均圧化空間１０９ａを形成する熱伝達部材１
０９と、多数のガス噴出穴１０５ａを有する上部電極兼
用ガス噴出プレート１０５とを保持している。
【００１７】前記の温度調節プレート１０６ａと、熱伝
達部材１０９と、上部電極兼用ガス噴出プレート１０５
との詳細と取り付け方法とを図１〜図５に基づいて説明
する。
【００１８】詳細を示す図２〜図５において、アルミ合
金製の上部電極兼用ガス噴出プレート１０５には、処理
ガスを均等に噴き出す多数のガス噴出穴１０５ａが等間
隔に設けられている。これらの等間隔の多数のガス噴出
穴１０５ａから処理ガスが均等に噴き出すには、上部電
極兼用ガス噴出プレート１０５の上側の空間にガス均圧
化空間１０９ａを形成する必要があり、又、上部電極兼
用ガス噴出プレート１０５の中央部と周縁部との間に温
度差が発生しないようにするには、上部電極兼用ガス噴
出プレート１０５の中央部から熱を逃がす必要がある。
これらの必要性を満たすのが、次に示す熱伝達部材１０
９と温度調節プレート１０６ａとである。
【００１９】図２〜図５において、アルミ合金製の熱伝
達部材１０９は、上部電極兼用ガス噴出プレート１０５
の周縁部からの熱を伝える枠部１０９ｂと、上部電極兼
用ガス噴出プレート１０５の中央部からの熱を伝える格
子形状部１０９ｃとからなる。前記の枠部１０９ｂと格
子形状部１０９ｃとの間の空間はガス均圧化空間１０９
ａを形成する。そして、熱伝達部材１０９の中央を対称
の中心として格子形状部１０９ｃを点対称形に形成して
複数のガス均圧化空間１０９ａの空間を同じ形にし、熱
伝達部材１０９の前記中央部の点対称の中心をガス受入
口１０６ｄとして各ガス均圧化空間１０９ａに処理ガス
を供給すると、処理ガスの圧力が均等になり、前記の多
数のガス噴出穴１０５ａから処理ガスが均等に噴き出
す。この場合、図３〜図５に示すように、ガス噴出穴１
０５ａと熱伝達部材１０９の格子形状部１０９ｃとが重
なる部分には、処理ガスの通路としてガス通過溝１０９
ｄを設け、格子形状部１０９ｃがあっても、上部電極兼
用ガス噴出プレート１０５の全面に等間隔にガス噴出穴
１０５ａを設け得るようにする。
【００２０】図１〜図５において、アルミ合金製の温度
調節プレート１０６ａは、上蓋１１の開口部の下側に、
第４ボルト３０ｄにより絶縁体１０ａ、１０ｂを介して
取り付けられている。又、温度調節プレート１０６ａ
は、冷却水路１０６ｂを有し、この冷却水路１０６ｂを
ヒータと冷却機構とを有する恒温循環槽１０６ｃからの
冷却水が循環するので、例えば約８０°Ｃの所定温度に
維持される。又、温度調節プレート１０６ａの中央部に
はガス導入パイプ１０６が取り付けられており、このガ
ス導入パイプ１０６から処理ガスが前記の熱伝達部材１
０９の中央のガス受入口１０６ｄに供給される。
【００２１】次に、温度調節プレート１０６ａと熱伝達
部材１０９と上部電極兼用ガス噴出プレート１０５との
取り付け方法を図１〜図５に基づいて説明する。
【００２２】図１〜図５において、熱伝達部材１０９と
上部電極兼用ガス噴出プレート１０５を、第２ボルト３
０ｂにより、熱伝達部材１０９に設けられた貫通穴３２
ｂと上部電極兼用ガス噴出プレート１０５に設けられた
ネジ穴３３ｂを利用して締結する。この締結により、上
部電極兼用ガス噴出プレート１０５に発生した熱は周縁
部からだけではなく略全面から熱伝達部材１０９に伝わ
るようになる。この場合、ネジ穴３３ｂが上部電極兼用
ガス噴出プレート１０５の下面まで貫通しないようにす
る。
【００２３】図１〜図５において、前述のように、上蓋
１１の開口部の下側に、図１に示す第４ボルト３０ｄに
より絶縁体１０ａ、１０ｂを介して温度調節プレート１
０６ａを取り付ける。この場合、第一Ｏリング３１ａを
使用してチャンバー１内と外界との気密性を保つ。
【００２４】図１〜図５において、前述のように第２ボ
ルト３０ｂにより締結された上部電極兼用ガス噴出プレ
ート１０５と熱伝達部材１０９とを、第１ボルト３０ａ
により、温度調節プレート１０６ａの中央部付近に設け
られた貫通穴３２ａと熱伝達部材１０９の中央部付近に
設けられたネジ穴３３ａを利用して温度調節プレート１
０６ａに固定し、更に、熱伝達部材１０９を、第３ボル
ト３０ｃにより、熱伝達部材１０９の周縁部に設けられ
た貫通穴３２ｃと温度調節プレート１０６ａの周縁部に
設けられたネジ穴（図示せず）を利用して温度調節プレ
ート１０６ａに固定し、上部電極兼用ガス噴出プレート
１０５に発生する熱が充分に熱伝達部材１０９を介して
温度調節プレート１０６ａに逃げるようにする。この場
合、第二Ｏリング３１ｂを使用してチャンバー１内と外
界との気密性を保つ。この状態で、ガス導入パイプ１０
６からの処理ガスがガス受入口１０６ｄに供給されるよ
うになる。
【００２５】続いて、上記の外周を絶縁体１０ｃと接地
されたアルミ合金製の保持具１０ｄとで保持する。
【００２６】上記によると、上部電極兼用ガス噴出プレ
ート１０５は、約４００°Ｃの下部電極４からの輻射熱
と発生するプラズマからの熱を受けても、これらの熱が
熱伝達部材１０９を介して約８０°Ｃの温度調節プレー
ト１０６ａに逃げるので、約１００°Ｃに維持され、熱
による変形が発生せず、大型の基板であっても、厚さと
特性が均一な薄膜を形成できる。
【００２７】尚、本実施の形態では、構成材料にアルミ
合金を使用したが、純アルミニウムでも良く、又、ステ
ンレス等の他の金属でも同様の効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によると、上
部電極兼用ガス噴出プレートを大型化にしても、処理ガ
スが前記上部電極兼用ガス噴出プレートから均等に噴き
出し、且つ、熱伝達部材により前記上部電極兼用ガス噴
出プレートの温度上昇と温度上昇による変形とを防止
し、被処理大型基板に対して、膜厚と膜特性が均一な薄
膜形成が可能になるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の構
成を示す側断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の要
部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の要
部を示す断面図である。
【図４】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の要
部を示す断面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の一実施の形態の要
部を示す断面図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の従来例の構成を示
す側断面図である。
【符号の説明】
１ チャンバー ２ 基板 ３ ヒータ ４ 下部電極 ７ 整合器 ８ 高周波電源 １０ａ、１０ｂ、１０ｃ 絶縁体 １１ 上蓋 １２ 真空排気口 ３０ａ 第１ボルト ３０ｂ 第２ボルト ３０ｃ 第３ボルト ３０ｄ 第４ボルト ３１ａ、第一Ｏリング ３１ｂ、第二Ｏリング ３２ａ 貫通穴 ３２ｂ 貫通穴 ３３ａ ネジ穴 ３３ｂ ネジ穴 １０５ 上部電極兼用ガス噴出プレート １０５ａ ガス噴出穴 １０６ ガス導入パイプ １０６ａ 温度調節プレート １０６ｂ 冷却水路 １０６ｃ 恒温循環槽 １０６ｄ ガス受入穴 １０９ 熱伝達部材 １０９ａ ガス均圧化空間 １０９ｂ 枠部 １０９ｃ 格子形状部 １０９ｄ ガス通過溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 浩 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 (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ処理すべき被処理物を収容して
    減圧するチャンバーと、前記チャンバー内にあって供給
    される処理ガスをプラズマ化する一対の対向電極と、前
    記一対の対向電極の一方に接続された処理ガス供給手段
    及び高周波電源と、他方の電極に設けられた前記被処理
    物を加熱する加熱手段とを有するプラズマ処理装置にお
    いて、前記の処理ガス供給手段及び高周波電源を有する
    電極側を、温度調節手段を有する温度調節部材と、多数
    のガス噴出穴を等間隔に有する電極兼用ガス噴出プレー
    トと、前記両者間に挟まれて、前記処理ガス供給手段か
    ら供給される処理ガスを均圧化して前記電極兼用ガス噴
    出プレートから噴出させる複数のガス均圧化空間を格子
    形状空間として形成すると共に、前記電極兼用ガス噴出
    プレートの熱を前記温度調節部材に伝える格子形状の熱
    伝達部材とで構成することを特徴とするプラズマ処理装
    置。
  2. 【請求項２】 格子形状の熱伝達部材は、格子形状全体
    の中心部に処理ガスを受け入れるガス受入口を有する請
    求項１記載のプラズマ処理装置。
  3. 【請求項３】 格子形状の熱伝達部材は、電極兼用ガス
    噴出プレートのガス噴出穴に接する格子形状部分に、そ
    のガス噴出穴に通じるガス通過溝を有する請求項１記載
    のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項４】 格子形状の熱伝達部材が形成する複数の
    ガス均圧化空間は、格子形状全体の中心部を対称の中心
    とし、同じ形状の空間を有する請求項１記載のプラズマ
    処理装置。
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