KR20010070354A - Plasma cvd device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 플라즈마 CVD 장치에 관한 것이로, 특히 액정표시장치의 제조공정에 있어서, 가스 기판 상에 TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법에 의하여 SiO2막을 성막하는 플라즈마 CVD 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma CVD apparatus, and more particularly, to a plasma CVD apparatus for forming a SiO 2 film on a gas substrate by a TEOS / O 2 -based plasma CVD method in a manufacturing process of a liquid crystal display device.
큰 면적의 유리 기판에 저온에서 막질이 양호한 절연막을 성막하는 방법으로서, TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법이 있다. 도 5 의 부호 110 은, TEOS/O2계 플라즈마 CVD 장치의 종래기술을 표시하고 있으며, 진공조(112) 를 구비하고 있다. 진공조(112) 의 외부에는 진공배기 시스템(123) 이 설치되어 있으며, 진공배기 시스템(123) 을 기동하면 진공조(112) 내부를 진공배기할 수 있도록 구성되어 있다.As a method for forming an insulating film having a good film quality at a low temperature on a large glass substrate, there is a TEOS / O 2 plasma CVD method. Reference numeral 110 in FIG. 5 denotes a prior art of the TEOS / O 2 plasma CVD apparatus, and includes a vacuum chamber 112. The vacuum exhaust system 123 is provided outside the vacuum chamber 112, and when the vacuum exhaust system 123 is started, it is comprised so that the vacuum exhaust inside the vacuum chamber 112 may be carried out.
진공조(112) 의 천정측에는 진공조(112) 와 전기적으로 절연된 상태로 전극(131) 이 설치되어 있다.The electrode 131 is provided on the ceiling side of the vacuum chamber 112 in an electrically insulated state from the vacuum chamber 112.
한편으로, 진공조(112) 외부에는 전압원(122) 이 배치되어 있으며, 진공조 (112) 를 접지전위에 배치시킨 상태로 전극(131) 에 고주파 전압을 인가할 수 있도록 구성되어 있다.On the other hand, the voltage source 122 is disposed outside the vacuum chamber 112, and is configured to apply a high frequency voltage to the electrode 131 in a state where the vacuum chamber 112 is disposed at the ground potential.
진공조(112) 내부의 저벽 상에는 대좌(117) 가 배치되고, 그 표면에탑재대(118) 가 부착되어 있다.The pedestal 117 is arrange | positioned on the bottom wall inside the vacuum chamber 112, and the mounting stand 118 is attached to the surface.
탑재대(118) 는, 그의 단면도를 도 6(a) 에 도시한 바와 같이, 2 개의 판상부재(153,154) 와 선상의 외장히터(155) 를 구비하고 있다. 각 판상부재(153,154) 의 표면에는 도 6(b) 에 도시된 바와 같이 소정 패턴의 홈(165) 이 형성되어 있다.The mounting table 118 is provided with two plate-like members 153 and 154 and a linear external heater 155 as shown in cross-sectional view thereof in Fig. 6A. Grooves 165 having a predetermined pattern are formed on the surfaces of the plate members 153 and 154 as shown in FIG.
각 판상부재(153,154) 는, 상호 밀착한 상태에서 각각의 홈(165) 이 상호 중첩하도록 밀착배치되어 있다. 외장히터(155) 는 그들 홈(165) 와 동일한 형상으로 굴곡되어 있으며, 각 판상부재(153,154) 가 밀착한 상태에서 각각의 표면에 형성된 홈(165) 사이에 형성된 공간 내에 배치되어, 2 개의 판상부재(153,154) 의 양방과 밀착하고 있다.Each of the plate members 153 and 154 is arranged in close contact with each other so that the grooves 165 overlap with each other. The external heater 155 is bent in the same shape as those grooves 165, and is disposed in a space formed between the grooves 165 formed on the respective surfaces in a state where the plate members 153 and 154 are in close contact with each other, thereby providing two plate-like shapes. It is in close contact with both of the members 153 and 154.
외장히터(155) 는 진공조(112) 외부에 배치된 도시되지 않은 전원에 접속되어 있다. 탑재대(118) 는, 판상부재(153) 에 기판(121) 을 설치한 상태에서 그 전원을 기동하여 외장히터(155) 에 통전하면, 그 내부에 설치된 저항 발열체(도시되지 않음) 가 발열하여, 판상부재(153,154) 전체가 균일하게 가열되어 기판(121) 을 균일하게 승온시킬 수 있다.The external heater 155 is connected to a power source (not shown) disposed outside the vacuum chamber 112. When the mounting table 118 starts the power source and energizes the external heater 155 in the state where the board 121 is installed in the plate member 153, the resistance heating element (not shown) installed therein generates heat. The entire plate-shaped members 153 and 154 may be uniformly heated to uniformly raise the temperature of the substrate 121.
전극(131) 은 전극 본체(113) 와 샤워플레이트(116) 를 구비하고 있다.The electrode 131 includes an electrode body 113 and a shower plate 116.
전극 본체(113) 는 용기 형상으로 성형되어 있으며, 용기 저면부분에 가스 도입 파이프(119) 의 일단이 접속되어 있다. 가스 도입 파이프(119) 의 타단에는 도시되지 않은 가스 봄베가 접속되어 있으며, 전극 본체(113) 의 용기 형상의 공간 중에 가스를 도입할 수 있도록 구성되어 있다.The electrode main body 113 is molded in a container shape, and one end of the gas introduction pipe 119 is connected to the bottom face of the container. A gas cylinder (not shown) is connected to the other end of the gas introduction pipe 119, and is configured to allow gas to be introduced into the container-shaped space of the electrode main body 113.
샤워플레이트(116) 는, 전극 본체(113) 의 용기 개구부를 폐쇄하도록 고정되며, 전극 본체(113) 와 샤워플레이트(116) 에 의해 공간이 형성되어 있다.The shower plate 116 is fixed to close the container opening of the electrode main body 113, and a space is formed by the electrode main body 113 and the shower plate 116.
샤워플레이트(116) 에는 다수의 홀(115) 이 형성되고, 가스도입파이프(119) 로부터 공간 내에 가스가 도입되면 이 공간은 가스 저장실(114) 이 되어 도입가스가 일단 채워지며, 이어서 각 홀(115) 로부터 진공조(112) 내로 불어 배출할 수 있도록 구성되어 있다.In the shower plate 116, a plurality of holes 115 are formed, and when gas is introduced into the space from the gas introduction pipe 119, the space becomes a gas storage chamber 114 so that the introduced gas is filled once, and then each hole ( It is configured to be able to blow into the vacuum chamber 112 from the 115.
이와 같은 구성의 플라즈마 CVD 장치(110) 를 사용하여, TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법으로 복수의 유리 기판 표면에 SiO2막을 형성하는 경우, 먼저 진공배기 시스템(123) 에 의해 진공조(112) 내를 진공배기함과 동시에, 외장히터(155) 에 통전하여 탑재대(118) 를 가열해서 승온시킨다. 진공조(112) 내의 압력이 소정 압력이 됨과 동시에 탑재대(118) 가 소정의 온도까지 승온되면, 진공상태를 유지하면서 진공조(112) 내에 1 개의 기판(121) 을 반입하여 탑재대(118) 상에 적재한다.When the SiO 2 films are formed on the surfaces of the plurality of glass substrates by the TEOS / O 2 plasma CVD method using the plasma CVD apparatus 110 having such a configuration, the vacuum chamber 112 is first formed by the vacuum exhaust system 123. While evacuating the inside, the external heater 155 is energized, and the mounting table 118 is heated to raise the temperature. When the pressure in the vacuum chamber 112 becomes a predetermined pressure and the mounting table 118 is heated up to a predetermined temperature, one substrate 121 is loaded into the vacuum chamber 112 while maintaining the vacuum state, thereby mounting the mounting table 118. Load on).
기판(121) 이 소정 온도까지 승온되면, 가스 저장실(114) 내에 반응성 가스를 도입하여 샤워플레이트(116) 로부터 기판(121) 표면에 뿜어낸다.When the substrate 121 is heated up to a predetermined temperature, a reactive gas is introduced into the gas storage chamber 114 to blow off the surface of the substrate 121 from the shower plate 116.
그런 상태에서 전압원(122) 를 기동하여 전극(131) 에 고주파의 교류전압을 인가하면, 방전이 발생하고 그 방전에 의하여 플라즈마가 생성되고 원료가스가 분해되어 기판(121) 의 표면에서 기상 성장함으로 인하여, 기판(121) 의 표면에 SiO2막이 성막된다.In such a state, when the voltage source 122 is started to apply a high frequency AC voltage to the electrode 131, a discharge is generated, the plasma is generated by the discharge, and the source gas is decomposed to vapor-grow on the surface of the substrate 121. Therefore, an SiO 2 film is formed on the surface of the substrate 121.
소정 막두께의 SiO2막이 성막되면 고주파 전력의 공급과 반응성 가스, 희석 가스의 도입을 정지시켜 도시되지 않은 반송 시스템을 이용하여 기판(121) 을 진공조(112) 외부로 반출한다.When the SiO 2 film having a predetermined film thickness is formed, the supply of the high frequency power and the introduction of the reactive gas and the dilution gas are stopped, and the substrate 121 is carried out to the outside of the vacuum chamber 112 using a conveyance system (not shown).
이어서, 처리되지 않은 기판을 새롭게 진공조(112) 내로 반입하여 탑재대(118) 상에 탑재시킨 후에, 상술한 공정과 동일한 공정을 거쳐서 반입한 기판의 표면에 소정 막두께의 SiO2막을 성막한다. 이상의 작업을 반복함으로써, 복수의 기판의 표면에 SiO2막을 성막할 수 있다.Subsequently, an untreated substrate is newly introduced into the vacuum chamber 112 and mounted on the mounting table 118, and then a SiO 2 film having a predetermined film thickness is formed on the surface of the substrate carried in the same process as described above. . By repeating the above operations, a SiO 2 film can be formed on the surfaces of the plurality of substrates.
이와 같이 TEOS/O2시스템 플라즈마 CVD 법에서는 반응성 가스가 플라즈마 중에서 활성화되기 때문에 비교적 저온에서도 기판(121) 이 박막을 형성하는 것이 가능하게 되어 있다.As described above, in the TEOS / O 2 system plasma CVD method, since the reactive gas is activated in the plasma, the substrate 121 can form a thin film even at a relatively low temperature.
그래서, 진공조(112) 의 용량을 크게 하여 큰 면적의 기판을 수용할 수 있도록 하면, 비교적 큰 기판 표면에도 플라즈마 CVD 법에 의하여 비교적 균일한 박막을 형성할 수도 있다.Therefore, when the capacity of the vacuum chamber 112 is increased to accommodate a large area substrate, a relatively uniform thin film can be formed even on a relatively large substrate surface by the plasma CVD method.
그러나, 상술한 성막방법에서는 동일한 진공조 내에서 연속하여 복수의 기판에 박막을 성막하면 성막속도가 서서히 저하한다는 문제가 발생했다.However, in the above-described film forming method, there is a problem that the film forming speed gradually decreases when a thin film is formed on a plurality of substrates continuously in the same vacuum chamber.
본 발명의 발명자들은 각 기판마다의 처리시간을 일정하게 하고 복수의 기판 표면에 동일한 진공조 내에서 연속하여 SiO2막을 성막한 경우에, 기판의 처리매수와 각 기판에 성막된 SiO2막의 막두께의 관계를 조사하는 실험을 행하였다. 도 7 의 곡선(Y) 에 그 실험결과를 도시하였다. 도 7 에서 횡축은 기판의 처리매수를 나타내며, 종축은 1 장째 기판의 막두께를 1 이라고 할 때 각 기판 표면에형성된 박막의 막두께(이하에서는 규격화 막두께라고 함) 를 나타내고 있다.The inventors of the present invention make the processing time for each substrate constant, and when the SiO 2 film is formed continuously in the same vacuum chamber on a plurality of substrate surfaces, the number of substrates processed and the film thickness of the SiO 2 film formed on each substrate An experiment was conducted to investigate the relationship between. The experimental result is shown in the curve Y of FIG. In Fig. 7, the horizontal axis indicates the number of substrates processed, and the vertical axis indicates the film thickness (hereinafter referred to as standardized film thickness) of the thin film formed on the surface of each substrate when the film thickness of the first substrate is 1.
곡선(Y) 에 도시된 바와 같이, 기판의 처리매수가 증가할 때마다 성막속도는 저하하여 12 장째 기판의 규격화 막두께는 약 0.85 이며, 1 장째 기판으로 성막된 박막의 막두께의 85% 정도가 되어 처리매수가 증가할 때마다 성막속도가 저하하는 것이 확인되었다.As shown by the curve (Y), each time the number of substrates increases, the film formation rate decreases, and the standardized film thickness of the 12th substrate is about 0.85, and about 85% of the film thickness of the thin film deposited on the first substrate. It was confirmed that the deposition rate decreased each time the number of treatments increased.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로, 그 목적은 복수의 기판에 연속적으로 절연막을 성막할 때 처리매수가 증가되어도 성막속도의 저하가 작아지는 기술을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a technique in which a decrease in the film formation speed is reduced even when the number of treatments is increased when the insulating film is successively formed on a plurality of substrates.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태의 플라즈마 CVD 장치를 설명하는 단면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing explaining the plasma CVD apparatus of one Embodiment of this invention.
도 2(a) 는 본 발명의 일 실시형태의 탑재대의 구성을 설명하는 단면도이며, 도 2(b) 는 본 발명의 일 실시형태의 판상부재를 설명하는 평면도이며, 도 2(c) 는 본 발명의 일실시형태의 외장히터를 설명하는 단면도이다.FIG. 2 (a) is a cross-sectional view illustrating the configuration of a mounting table of one embodiment of the present invention, FIG. 2 (b) is a plan view illustrating the plate member of one embodiment of the present invention, and FIG. It is sectional drawing explaining the external heater of one Embodiment of this invention.
도 3 은 본 발명의 일 실시형태의 샤워플레이트를 설명하는 단면도이다.It is sectional drawing explaining the shower plate of one Embodiment of this invention.
도 4 는 본 발명의 일 실시형태의 플라즈마 CVD 장치의 작용효과를 설명하는 그래프이다.4 is a graph illustrating the effect of the plasma CVD apparatus according to the embodiment of the present invention.
도 5 는 종래의 플라즈마 CVD 장치를 설명하는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating a conventional plasma CVD apparatus.
도 6(a) 는 종래의 탑재대의 구성을 설명하는 단면도이며, 6(b) 는 종래의 판상부재를 설명하는 평면도이다.6 (a) is a cross-sectional view illustrating the structure of a conventional mounting table, and FIG. 6 (b) is a plan view illustrating a conventional plate member.
도 7 은 종래장치의 문제점을 설명하는 그래프이다.7 is a graph illustrating a problem of the conventional apparatus.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 플라즈마 CVD 장치 12 : 진공조10 plasma CVD apparatus 12 vacuum chamber
13 : 전극 본체 14 : 가스저장실13 electrode body 14 gas storage chamber
15 : 홀 16 : 샤워플레이트15: hall 16: shower plate
18 : 탑재대 31 : 전극18: mount 31: electrode
53, 54 : 판상부재 61 : 알미늄판53, 54: plate member 61: aluminum plate
본 발명의 발명자들은, 종래장치에 있어서 성막속도가 저하하는 원인에 대하여 조사하였다.The inventors of the present invention have investigated the cause of the decrease in the film formation speed in the conventional apparatus.
종래장치에서 샤워플레이트(116) 는 하스테로이제 판과 그 표면에 형성된 산화알미늄 박막으로 이루어지고, 한편으로 탑재대(118) 를 구성하는 각 판상부재(153,154) 는 도 6(a) 에 도시된 바와 같이 카본그라파이트판(163,164) 과 각 표면에 용사법(溶射法)으로 형성된 산화알미늄막(173,174)으로 이루어져, 샤워플레이트(116) 와 판상부재(153,154) 의 재질은 상이하다.In the conventional apparatus, the shower plate 116 is composed of a plate made of Hastelloy and an aluminum oxide thin film formed on the surface thereof, while the plate members 153 and 154 constituting the mounting table 118 are shown in Fig. 6 (a). As described above, the graphite plates 163 and 164 and the aluminum oxide films 173 and 174 formed on the surface by thermal spraying are formed, and the materials of the shower plate 116 and the plate members 153 and 154 are different.
TEOS/O2계 프라즈마 CVD 법에서는 그 성막속도가 진공조내의 온도에 의해 크게 좌우되지만, 종래장치에서는 상술한 바와 같은 샤워플레이트와 탑재대의 재질이 상이하기 때문에 샤워플레이트의 온도변화율과 탑재대의 온도변화율이 상이하다. 이 때문에, 본 발명의 발명자들은 처리매수가 증가하여 진공조내의 온도가 변화할 때에 진공조 내의 온도분포가 불균일하게 되는 것은, 성막속도 저하가 하나의 원인이 된다고 추측했다.In the TEOS / O 2 plasma CVD method, the deposition rate is largely determined by the temperature in the vacuum chamber. However, in the conventional apparatus, the temperature of the shower plate and the temperature of the mount are different because the materials of the shower plate and the mount are different. This is different. For this reason, the inventors of the present invention speculated that the uneven temperature distribution in the vacuum chamber when the number of treatments increases and the temperature in the vacuum chamber changes is one of the causes of the decrease in the deposition rate.
이러한 추측하에서, 탑재대와 샤워플레이트 재질을 변경시켜 실험을 반복한 결과, 탑재대와 샤워플레이트의 양방을 표면에 산화알미늄막이 성막된 알미늄으로 구성함으로써 기판의 처리매수가 증가하여도 각 기판마다의 성막속도는 거의 일정해진다는 것을 알아내었다.Under these conjectures, the experiment was repeated by changing the material of the mounting table and the shower plate. As a result, both the mounting table and the shower plate were made of aluminum having an aluminum oxide film formed on the surface thereof. It was found that the film formation speed became almost constant.
본 발명은 이러한 지견에 기초하여 장착된 것으로, 청구항 1 에 기재된 발명은, 진공조와, 상기 진공조내에 설치된 전극과, 상기 진공조내에 설치되고, 기판을 탑재 가능한 탑재면을 갖는 탑재대를 구비하며, 상기 전극은, 전극 본체, 상기 전극 본체의 상기 탑재면측에 설치된 샤워플레이트, 및 상기 전극 본체와 상기 샤워플레이트 사이에 형성되며 내부에 가스가 도입될 수 있도록 구성된 가스 저장실을 구비하고, 상기 가스 저장실에 도입된 원료 가스를 상기 샤워플레이트에 설치된 복수의 홀로부터 상기 탑재대를 향해 불어 배출하고, 상기 전극에 전압을 인가하여 방전을 생성시켜, 상기 방전에 의하여 상기 기판과 상기 샤워플레이트 사이에 생성된 플라즈마로 상기 원료가스를 분해하여 기상 성장시킴으로써, 기판 표면에 박막을 성막하는 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 탑재대와 상기 샤워플레이트는 알미늄으로 구성되고, 적어도 상기 탑재대의 상기 탑재면과 상기 샤워플레이트의 상기 탑재면과 대향하는 표면에는 산화알미늄막이 성막되는 것을 특징으로 한다.The present invention is mounted on the basis of this knowledge, and the invention according to claim 1 includes a mounting table having a vacuum chamber, an electrode provided in the vacuum chamber, and a mounting surface provided in the vacuum chamber and on which a substrate can be mounted. The electrode may include an electrode body, a shower plate provided on the mounting surface side of the electrode body, and a gas storage chamber formed between the electrode body and the shower plate and configured to allow gas to be introduced therein. The source gas introduced into the gas is blown out from a plurality of holes provided in the shower plate toward the mounting table, and a discharge is generated by applying a voltage to the electrode to generate a discharge between the substrate and the shower plate. Plasma which deposits a thin film on the surface of a substrate by decomposing the source gas into plasma and growing it in a vapor phase A CVD apparatus, the mounting table and the shower plate is composed of aluminum, characterized in that at least the surface which has a mounting surface and an opposite of the mounting the mount table surface and the shower plate film is aluminum oxide film formation.
청구항 2 에 기재된 발명은, 청구항 1 에 기재된 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 탑재대는 그 내부에 발열체를 구비하며, 상기 기판을 탑재한 상태에서 상기 기판을 가열할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.Invention of Claim 2 is a plasma CVD apparatus of Claim 1, Comprising: The said mounting board is equipped with the heat generating body inside, and it is comprised so that the said board | substrate can be heated in the state which mounted the said board | substrate.
청구항 3 에 기재된 발명은, 청구항 2 에 기재된 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 탑재대는 상기 산화알미늄막이 형성되고 상기 기판이 배치된 판상부재를 구비하며, 상기 발열체는 상기 판상부재 저면 아래에 배치되어 있다.The invention according to claim 3 is the plasma CVD apparatus according to claim 2, wherein the mounting table includes a plate member on which the aluminum oxide film is formed and the substrate is disposed, and the heating element is disposed below the bottom surface of the plate member.
이상과 같이 구성하면, 기판의 처리매수가 증가하여도 각 기판에서의 성막속도는 거의 저하되지 않아 거의 일정해진다.According to the above configuration, even if the number of substrates is increased, the film formation speed on each substrate is not substantially lowered and becomes substantially constant.
본 발명의 실시의 형태에 관하여 도면을 참조하여 설명한다.Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
큰 면적의 유리 기판에 저온에서 막질이 양호한 절연막을 성막하는 방법으로서, TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법이 있다. 도 1 의 부호 10 은 TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법을 실시하는 본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치를 도시하고 있다. 이 플라즈마 CVD 장치(10) 는 진공조(12) 를 구비하고 있다. 진공조(12) 의 외부에는 진공배기 시스템(23) 이 설치되어 있으며, 진공조(12) 내부를 진공배기할 수 있도록 구성되어 있다.As a method for forming an insulating film having a good film quality at a low temperature on a large glass substrate, there is a TEOS / O 2 plasma CVD method. Reference numeral 10 in FIG. 1 shows a plasma CVD apparatus of the present embodiment for implementing the TEOS / O 2 plasma CVD method. This plasma CVD apparatus 10 includes a vacuum chamber 12. The vacuum exhaust system 23 is provided outside the vacuum chamber 12, and is comprised so that the inside of the vacuum chamber 12 may be evacuated.
진공조(12) 의 천정측에는 진공조(12) 와 전기적으로 절연된 상태로 전극(31) 이 설치되어 있다.On the ceiling side of the vacuum chamber 12, the electrode 31 is provided in the state electrically insulated from the vacuum chamber 12. As shown in FIG.
한편으로, 진공조(12) 외부에는 전압원(22) 이 배치되어 있으며, 진공조(12) 를 접지전위에 배치한 상태로 전극(31) 에 고주파 전압을 인가할 수 있도록 구성되어 있다.On the other hand, the voltage source 22 is arrange | positioned outside the vacuum chamber 12, and is comprised so that a high frequency voltage may be applied to the electrode 31 in the state which arrange | positioned the vacuum chamber 12 at the ground potential.
진공조(12) 내부의 저벽 상에는 대좌(17) 가 배치되고, 그 표면에 탑재대(18) 가 부착된다.The pedestal 17 is arrange | positioned on the bottom wall inside the vacuum chamber 12, and the mounting table 18 is attached to the surface.
탑재대(18) 의 표면은 평탄하게 되어 있으며, 그 부분에 기판(21) 을 수평으로 적재할 수 있개 구성되어 있다. 그 상태의 기판(21) 표면은 전극(31) 표면과 평행하게 대향하도록 되어 있다.The surface of the mounting table 18 is flat, and it is comprised so that the board | substrate 21 can be mounted horizontally in the part. The surface of the substrate 21 in that state is opposed to the surface of the electrode 31 in parallel.
그 단면도를 도 2(a) 에 도시한 바와 같이 탑재대(18) 는 2 개의 판상부재(53,54) 와 선상의 외장히터(55) 를 구비하고 있다. 각 판상부재(53,54) 의 표면에는 도 2(b) 에 도시된 바와 같이 소정 패턴의 홈(65) 이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2 (a), the mounting table 18 includes two plate members 53 and 54 and a linear external heater 55. On the surface of each plate member 53, 54, a groove 65 of a predetermined pattern is formed as shown in Fig. 2B.
외장히터(55) 는 홈 (65) 과 동일한 형상으로 굴곡되어 있으며, 외장히터(55)를 홈(65) 에 수용한 상태로 각 판상부재(53,54) 를 상호 밀착시키면 외장히터(55) 가 각 판상부재(53,54) 의 양방의 홈(65) 내에 배치되어 각 판상부재(53,54) 의 양방과 밀착하도록 구성되어 있다.The external heater 55 is bent in the same shape as the groove 65. The external heater 55 is brought into close contact with each of the plate members 53 and 54 in a state in which the external heater 55 is accommodated in the groove 65. Is arranged in both grooves 65 of each of the plate members 53 and 54 so as to be in close contact with both of the plate members 53 and 54.
외장히터(55) 는 도 2(c) 에 도시된 바와 같이 크롬 16%, 철 7% 를 포함하는 니켈계합금(상표명 인코넬) 으로 이루어진 튜브(58) 를 구비하고 있다. 튜브(58) 내에는 선상의 저항발열체(NiCr ; 56) 가 삽입통과되고 절연물(MgO ; 57) 이 충전되어 있으며, 절연물(57) 에 의하여 튜브(58) 와과 저항발열체 (56) 가 절연되도록 구성되어 있다.The external heater 55 has a tube 58 made of a nickel-based alloy (trade name Inconel) containing 16% of chromium and 7% of iron, as shown in FIG. In the tube 58, a linear resistance heating element (NiCr; 56) is inserted and filled with an insulator (MgO) 57, and the tube 58 and the resistance heating element 56 are insulated by the insulator 57. It is.
외장히터(55) 는 진공조(12) 외부에 배치된 도시되지 않은 전원으로 접속되어 있으며, 판상부재(53) 상에 기판(21) 을 배치한 상태로 그 전원을 기동하여 외장히터(55) 에 통전하면 저항발열체(56) 가 발열하고 판상부재(53,54) 전체가 균일하게 가열되어 기판(21) 을 승온시킬 수 있도록 구성되어 있다.The external heater 55 is connected to a power source (not shown) disposed outside the vacuum chamber 12, and the external heater 55 is started by activating the power supply with the substrate 21 disposed on the plate member 53. When the resistance is energized, the resistance heating element 56 generates heat, and the entire plate-like members 53 and 54 are uniformly heated to heat the substrate 21.
전극(31) 은 전극 본체(13) 와 샤워플레이트 (16) 를 구비하고 있다.The electrode 31 has an electrode main body 13 and a shower plate 16.
전극 본체(31) 는 용기 형상으로 성형되어 있으며, 용기 저면부분에 가스도입파이프(19) 의 일단이 접속되어 있다. 가스도입 파이프(19) 의 타단에는 도시되지 않은 가스 봄베가 접속되어 있으며, 전극 본체(13) 의 용기 형상의 공간 중에 가스를 도입할 수 있도록 구성되어 있다.The electrode main body 31 is molded in a container shape, and one end of the gas introduction pipe 19 is connected to the bottom face of the container. A gas cylinder (not shown) is connected to the other end of the gas introduction pipe 19, and is configured to allow gas to be introduced into the container-shaped space of the electrode main body 13.
샤워플레이트(16) 는 전극 본체(13) 의 용기 개구부를 폐쇄하도록 고정되며, 전극 본체(13) 와 샤워플레이트(16) 에 의해 공간이 형성되어 있다.The shower plate 16 is fixed to close the container opening of the electrode main body 13, and a space is formed by the electrode main body 13 and the shower plate 16.
샤워플레이트(16) 에는 다수의 홀(15) 이 형성되고, 가스도입파이프(19) 로부터 공간 내에 가스가 도입되면 이 공간은 가스저장실(14) 이 되어 도입가스가 일단 채워지며, 이어서 각 홀(15) 로부터 진공조(12) 내로 불어 배출할 수 있도록 구성되어 있다.In the shower plate 16, a plurality of holes 15 are formed, and when gas is introduced into the space from the gas introduction pipe 19, the space becomes a gas storage chamber 14 and the introduction gas is filled once, and then each hole ( 15) is configured to blow out into the vacuum chamber (12).
이와 같은 플라즈마 CVD 장치(10) 를 사용하여 TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법으로 복수의 유리 기판의 표면에 SiO2막을 형성하는 경우, 먼저 진공배기 시스템(23) 에 의해 진공조(12) 내를 진공배기함과 동시에 외장히터(55) 에 통전하여 탑재대(18) 를 가열해서 승온시킨다. 진공조(12) 내의 압력이 소정압력이 됨과 동시에 탑재대(18) 가 소정 온도까지 승온되면, 진공상태를 유지하면서 진공조(12) 내에 1 개의 기판(21) 을 반입하여 탑재대(18) 상에 적재한다.When the SiO 2 films are formed on the surfaces of the plurality of glass substrates by the TEOS / O 2 based plasma CVD method using the plasma CVD apparatus 10 as described above, the inside of the vacuum chamber 12 is first opened by the vacuum exhaust system 23. Simultaneously with the vacuum exhaust, the external heater 55 is energized to heat the mounting table 18 to heat up. When the pressure in the vacuum chamber 12 becomes the predetermined pressure and the mounting table 18 is heated up to a predetermined temperature, the substrate 18 is loaded into the vacuum chamber 12 while maintaining the vacuum state. Load on
기판(21) 이 소정 온도까지 승온되면, 가스저장실(14) 내에 반응성 가스를 도입하여 샤워플레이트(16) 로부터 기판(21) 표면에 대하여 뿜어낸다.When the substrate 21 is heated up to a predetermined temperature, a reactive gas is introduced into the gas storage chamber 14 to blow off the surface of the substrate 21 from the shower plate 16.
그런 상태에서 전압원(22) 을 기동하여 전극(31) 에 고주파의 교류전압을 인가하면, 방전이 발생하고 방전에 의하여 플라즈마가 발생하고 원료가스가 분해되어 기판(21) 의 표면에서 기상성장함으로 인하여 기판(21) 의 표면에 SiO2막이 성막된다.In such a state, when the voltage source 22 is started and an alternating current voltage is applied to the electrode 31, a discharge occurs, a plasma is generated by the discharge, and the raw material gas is decomposed to vapor phase growth on the surface of the substrate 21. An SiO 2 film is formed on the surface of the substrate 21.
소정 막두께의 SiO2막이 성막되면 고주파 전력의 공급과 원료가스의 도입을 정지시켜 도시되지 않은 반송 시스템을 이용해 기판(21) 을 진공조(12) 외부로 반출한다.When the SiO 2 film having a predetermined film thickness is formed, the supply of the high frequency power and the introduction of the source gas are stopped, and the substrate 21 is taken out of the vacuum chamber 12 using a conveyance system (not shown).
이어서, 처리되지 않은 기판을 새롭게 진공조(12) 내로 반입하여 탑재대(18) 상에 탑재시킨 후에, 상술한 공정과 동일한 공정을 거쳐서, 반입한 기판의 표면에 소정 막두께의 SiO2막을 성막한다. 이상의 작업을 반복함으로써 복수의 기판의 표면에 SiO2막을 성막할 수 있다.Subsequently, an untreated substrate is newly introduced into the vacuum chamber 12 and mounted on the mounting table 18, and then a SiO 2 film having a predetermined film thickness is formed on the surface of the loaded substrate through the same process as described above. do. By repeating the above operations, a SiO 2 film can be formed on the surfaces of the plurality of substrates.
본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치(10) 에서는, 상술한 2 개의 판상부재(53,54) 는 그 단면도를 도 2(a) 에 도시한 바와 같이 각각이 알미늄판(63,64) 과 각 표면에 양극산화법으로 성막된 산화알미늄막(73,74) 으로 이루어진다.In the plasma CVD apparatus 10 according to the present embodiment, the two plate members 53 and 54 described above have their sectional views on the aluminum plates 63 and 64 and the surfaces thereof, respectively, as shown in Fig. 2A. It consists of aluminum oxide films 73 and 74 formed by anodizing.
여기에서 양극산화법이란 알미늄판과 음극재료를 전해질 수용액에 침지한 상태에서 정전극을 알미늄판으로 인가하고 부전압을 음극재료로 인가함으로써 전해질수용액을 전기분해하고 전기분해에 의해 수용액 내부에 산소를 발생시켜, 그 산소와 알미늄과의 화학반응에 의하여 알미늄판 표면에 산화알미늄의 박막을 성막하는 방법이다. 이와 같이 하여 형성된 산화알미늄 박막의 표면에는 다수의 홀이 형성되기 때문에, 고온의 수증기에 산화알미늄 박막을 노출시켜 홀을 매립하여 산화알미늄 박막의 내식성을 높이고 있다.In this case, the anodization method is performed by applying a positive electrode to the aluminum plate and applying a negative voltage to the negative electrode material while the aluminum plate and the negative electrode material are immersed in the electrolyte solution, and electrolyzing the electrolyte aqueous solution and generating oxygen inside the solution by electrolysis. A thin film of aluminum oxide is formed on the surface of an aluminum plate by a chemical reaction between oxygen and aluminum. Since a large number of holes are formed on the surface of the aluminum oxide thin film thus formed, the aluminum oxide thin film is exposed by high temperature water vapor to fill the holes, thereby improving corrosion resistance of the aluminum oxide thin film.
또, 그 단면도를 도 3 에 도시한 바와 같이 샤워플레이트(16) 는 탑재대(18) 의 판상부재(53,54) 와 마찬가지로 복수의 홀(15) 이 형성된 알미늄판(61) 과 그 전체 표면에 양극산화법으로 성막된 산화알미늄막(62) 으로 이루어진다.In addition, as shown in FIG. 3, the shower plate 16 has an aluminum plate 61 having a plurality of holes 15 and its entire surface, similar to the plate members 53 and 54 of the mounting table 18. And an aluminum oxide film 62 formed by anodizing.
이와 같이, 본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치에서는 진공조(12) 내에 배치된 샤워플레이트(16) 와 탑재대(18) 가 모두 표면에 산화알미늄막이 형성된 알미늄으로 구성되어 있다.As described above, in the plasma CVD apparatus of the present embodiment, both the shower plate 16 and the mounting table 18 disposed in the vacuum chamber 12 are made of aluminum having an aluminum oxide film formed on its surface.
이와 같이, 열전도율이 양호한 알미늄을 주 재료로 사용하여 기판의 출입 또는 성막 전후에서의 온도변화를 적게 억제하고 있어, 샤워플레이트(116) 와 탑재대(118) 의 재질이 상이한 종래에 비하여, 진공조내의 온도분포가 균일해진다. 이 때문에 진공조내의 온도분포에 의하여 성막속도가 크게 좌우되는 TEOS/O2계 플라즈마 CVD 법으로 복수의 기판에 연속하여 성막하는 경우에도 각 기판마다의 성막속도가 거의 일정해지도록 할 수 있다.In this way, aluminum having good thermal conductivity is used as the main material to suppress the temperature change before and after the substrate is formed or before and after the film formation, and the vacuum chamber is different from the conventional materials having different materials of the shower plate 116 and the mounting table 118. The temperature distribution inside becomes uniform. For this reason, even when the film formation is successively performed on a plurality of substrates by the TEOS / O 2 plasma CVD method in which the deposition rate is largely influenced by the temperature distribution in the vacuum chamber, the deposition rate for each substrate can be made substantially constant.
본 발명의 발명자들은 본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치(10) 를 사용하여 각기판마다의 처리시간을 일정하게 하고 복수의 기판 표면에 동일 진공조에서 연속하여 SiO2막을 성막한 경우에, 기판의 처리매수와 각 기판에 성막된 SiO2막의 막두께의 관계를 조사하는 실험을 행하였다. 도 4 의 곡선 (X) 에 그 실험결과를 도시한다. 도 4 에서 횡축은 기판의 처리매수를 나타내며, 종축은 1 장째 기판의 막두께를 1 이라고할 때 각 기판 표면에 형성된 박막의 막두께(이하에서는 규격화 막두께라고 함) 를 나타내고 있다.The inventors of the present invention use the plasma CVD apparatus 10 of the present embodiment to make the treatment time for each substrate constant and to treat the substrate when the SiO 2 film is successively formed in the same vacuum chamber on a plurality of substrate surfaces. An experiment was conducted to investigate the relationship between the number of sheets and the film thickness of the SiO 2 film formed on each substrate. The experimental result is shown to the curve X of FIG. In Fig. 4, the horizontal axis indicates the number of substrates processed, and the vertical axis indicates the film thickness of the thin film formed on the surface of each substrate (hereinafter referred to as normalized film thickness) when the film thickness of the first substrate is 1.
곡선 (X) 에 도시된 바와 같이, 12 개의 기판의 규격화 막두께는 약 0.98 으로 1 장째 기판으로 성막된 박막의 막두께의 98% 정도이며, 본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치(10) 를 이용한 경우, 기판의 처리매수가 증가하여도 성막속도는 거의 저하하지 않는다는 것이 확인되었다.As shown by the curve (X), the normalized film thickness of 12 substrates is about 0.98, which is about 98% of the film thickness of the thin film formed on the first substrate, and the plasma CVD apparatus 10 of the present embodiment is used. It was confirmed that the deposition rate hardly decreased even when the number of substrates was increased.
본 실시형태에서는 양극산화법으로 산화 알미늄막을 형성하고 있지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고 예를 들면 용사법으로 성막해도 된다.In the present embodiment, the aluminum oxide film is formed by the anodizing method, but the present invention is not limited thereto, and may be formed by, for example, a thermal spraying method.
또, 본 실시형태에서는 탑재대(18) 를 구성하는 판상부재(53,54) 의 전체면에 산화알미늄막(73,74) 이 성막되고 샤워플레이트(16) 의 전체표면에 산화알미늄막(62) 이 성막되어 있지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고 탑재대(18) 에 관해서는 적어도 기판이 탑재된 면에 산화알미늄막이 성막되어 있으면 되며, 또한 샤워플레이트 (16) 에 관해서는 적어도 기판과 대향하는 면에 산화알미늄막이 성막되어 있으면 된다.In the present embodiment, the aluminum oxide films 73 and 74 are formed on the entire surface of the plate members 53 and 54 constituting the mounting table 18, and the aluminum oxide film 62 is formed on the entire surface of the shower plate 16. ), The present invention is not limited thereto, and the aluminum oxide film is formed on at least the surface on which the substrate is mounted with respect to the mounting table 18, and the shower plate 16 faces at least the substrate. An aluminum oxide film may be formed on the surface.
또, 본 실시형태에서는 탑재대(18) 가 2 개의 판상부재(53,54) 를 구비하는것으로 되어 있지만, 본 발명은 그것에 한정되지 않고 예를 들면 1 개의 판상부재 중에 외장히터가 매입되도록 구성해도 된다.In the present embodiment, the mounting table 18 includes two plate members 53 and 54, but the present invention is not limited thereto, and for example, the external heater may be embedded in one plate member. do.
또한, 본 실시형태에서는 탑재대(18) 내부에 외장히터(55) 가 설치되어 있어 기판이 탑재된 상태로 기판을 승온시킬 수 있도록 구성되어 있으나, 본 발명의 탑재대는 그것에 한정되지 않고 기판을 승온시키도록 구성되지 않아도 된다.In addition, in this embodiment, although the external heater 55 is provided in the mounting table 18, and the board | substrate is comprised so that a board | substrate can heat up in the state mounted, the mounting table of this invention is not limited to this, but raises a board | substrate. It does not have to be configured to do so.
복수의 기판에 연속적으로 성막한 경우에도 성막속도를 거의 일정하게 할 수 있다.Even in the case where films are formed successively on a plurality of substrates, the film formation speed can be made substantially constant.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |