TWI419993B - 電漿化學氣相沉積裝置 - Google Patents

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Description

電漿化學氣相沉積裝置
本發明係有關具備分割構造的腔室之電漿化學氣相沉積裝置。
近年來，電漿化學氣相沉積裝置被廣泛地運用。電漿化學氣相沉積裝置按電漿的產生源而分類成平行平板型(電容耦合型)、感應耦合型等。平行平板型的電漿化學氣相沉積裝置，典型的是具有：真空腔室、載置基板的載物台以及和基板相對的射叢板(相對電極)(例如，參照下述專利文獻1)。在成膜之際，從射叢板導入處理氣體，透過施加在射叢板和載物台之間的高頻電場，在真空腔室的內部形成處理氣體的電漿。藉由此時反應生成物堆積於基板上而形成薄膜。
射叢板配置成和基板相對，以比基板面積還大的面積形成。在此，為確保形成在基板表面上之薄膜的均一性，在射叢板上，複數個氣體噴出孔係形成為在面內呈一樣地分佈。此外，典型的射叢板係經由形成在與射叢板平行的真空腔室之一主面的開口部，設置在真空腔室的內部或自真空腔室的內部被取出。
一方面，伴隨著近年來基板的大型化，真空腔室亦逐漸大型化。例如，基板之縱及橫的尺寸，在第十代是2850mm×3250mm左右，而在第十一代預料會成為3200mm×3700mm左右。真空腔室的大型化招致製作成本上的問題、設置作業性的問題及輸送上的問題。
於是，已知有透過將真空腔室作成分割構造以圖謀解決上述問題。例如在下述專利文獻2所記載之方法為，真空腔室的本體以複數個腔室片構成，將各腔室片的接合面所形成的凸緣部相互接合，藉以製造大型的真空腔室。此真空腔室，係透過以複數支螺栓相互接合的上述凸緣部之間所裝設的密封構件，而確保內部的密閉性。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-277583號公報
專利文獻2：日本專利特開2006-137995號公報
在分割構造的真空腔室中，為確保其分割區域的密封性，有必要讓密封構件介於各腔室片之接合面間。因此，當分割出用以裝卸射叢板的開口部時，由於裝設有密封構件的腔室片的接合端部係位在橫切上述開口部的位置，故射叢板對真空腔室的裝卸變得極為困難。
一方面，亦考慮將射叢板作成分割構造。然而，當射叢板作成分割構造時，變得非常難以確保面內均一的氣體噴出機能，所以並不實際。
有鑒於以上情形，本發明之目的在於提供一種電漿化學氣相沉積裝置，其具備分割構造的真空腔室，且射叢板能容易地對真空腔室進行裝卸。
本發明的一形態所涉及之電漿化學氣相沉積裝置，係具備：第一腔室區、第二腔室區、射叢板及取出部。
上述第一腔室區具有第一側面和第二側面。
上述第一側面具有與第一方向交叉的第一開口。上述第二側面具有讓基板通過用的第一搬送口。
上述第二腔室區具有第三側面和第四側面。
上述第三側面具有和上述第一方向交叉的第二開口。上述第四側面在上述第一方向和上述第三側面相對。上述第二腔室區為，上述第三側面和上述第一側面接合，藉此形成含有上述第一及第二開口之可真空排氣的內部空間。
上述射叢板，具有第三長度，該第三長度係大於上述第一腔室區之順著上述第一方向的第一長度及上述第二腔室區之順著上述第一方向的第二長度，且比上述第一長度與上述第二長度的和還小。上述射叢板係以上述第三長度方向與上述第一方向平行地配置在上述內部空間。
上述取出部係用以自上述內部空間對上述射叢板進行搬出搬入者且設置於上述第四側面。
本發明的一實施形態所涉及之電漿化學氣相沉積裝置為，具備第一腔室區、第二腔室區、射叢板及取出部。
上述第一腔室區具有第一側面，該第一側面形成有和第一方向交叉的第一開口。
上述第二腔室區具有第二側面和第三側面。
上述第二側面具有和上述第一方向交叉的第二開口。上述第三側面係在上述第一方向，和上述第二側面相對。上述第二腔室區為，上述第二側面和上述第一側面接合，藉此形成含有上述第一及第二開口之可真空排氣的內部空間。
上述射叢板係貫通上述第一及第二開口而配置在上述內部空間。
上述取出部，係設置在上述第三側面，用以從上述內部空間，將上述射叢板順著上述第一方向取出。
上述電漿化學氣相沉積裝置，係具有由第一及第二腔室區的接合體所成的分割構造之真空腔室。射叢板係藉由一取出部從內部空間被取出，該取出部係設於第二腔室區之非接合面側的側面(第三側面)。藉此，不須將射叢板作成分割構造，就可容易地進行射叢板對腔室的內部空間裝卸的作業。
在此，所謂「與第一方向交叉的第一(或第二)開口」係意味著該開口所屬的平面與上述第一方向交叉。上述開口典型的是與上述第一方向呈正交關係，但不受此所限。
第一及第二腔室區具有多面體形狀，例如由不鏽鋼、鋁合金等的金屬材料所形成。典型的第一及第二腔室區係可由六面體所構成。此外，各腔室區未受限於以單一零件所構成的例子，亦能以複數個零件的集合體(接合體)所構成。
第一腔室區和第二腔室區之接合面係藉由密封構件密封。典型的密封構件是介於各腔室區的接合面。接合方法未特別限定，可採用利用螺栓等之鎖固或熔接等。
上述取出部設在上述第三側面，該第三側面和上述第一方向相對。因此，藉由使射叢板移動於上述第一方向，可容易地經由上述取出部對射叢板進行搬出搬入。
上述取出部亦可具有形成在上述第三側面且上述射叢板能通過的搬送口、及可將上述搬送口開閉自如的蓋構件。
藉此，可簡化取出部的構成，光是開閉蓋構件就能執行射叢板的搬送作業。蓋構件亦能由藉機械式或電磁式開閉的閥所構成。
上述電漿化學氣相沉積裝置亦可再具備第一電極板、及軸構件。上述第一電極板與上述射叢板一體安裝。上述軸部係貫通上述第一腔室區或上述第二腔室區，並對上述第一電極板可裝卸自如地連結。
依此構成，藉由第一電極板和軸構件之連結操作及其解除操作，可朝內部空間進行射叢板的安裝及卸下。
上述電漿化學氣相沉積裝置亦可具備第二電極板。上述第二電極板，係支持上述基板，且貫通上述第一及第二開口而配置在上述內部空間，並在正交於上述第一方向的第二方向上，和上述射叢板相對。
第二電極板可作為支持基板的載物台使用。第二電極板也可內建加熱器，俾將基板加熱至既定溫度。
上述搬送口亦可形成為上述第二電極板能通過的大小。
藉此，不僅是射叢板，亦可容易地進行第二電極板之卸下作業。
上述第一腔室區亦可再具備第四側面。上述第四側面具有基板搬送用的開口部，其在上述第一方向和上述第一側面相對。
藉此，可經由上述開口部在真空腔室的內部空間搬送基板。
以下，依據圖式來說明本發明之實施形態。
第一圖係具備本發明之實施形態所涉及的電漿化學氣相沉積裝置3之真空處理裝置1的要部立體圖。上述真空處理裝置1係構成為群集型的單片式真空處理裝置。亦即，真空處理裝置1具備有搬送室2及配置在搬送室2周圍的複數個真空處理室。
搬送室2維持在既定的真空度，設置有朝上述各真空處理室搬送基板W(第二圖)用的搬送機器人(圖式中省略未顯示)。上述複數個真空處理室係由負載/卸載室、熱處理室、濺鍍室、電漿化學氣相沉積室等之適宜的處理室所構成。本實施形態之電漿化學氣相沉積裝置3係構成為上述複數個真空處理室中的一個。
在此，基板W例如是FPD(Flat Panel Dispiay；平板顯示器)用的玻璃基板(mother glass；母玻璃)。基板W的大小未特別限定，例如可作成橫向(第一圖中的X方向)3250mm以上、縱向(第一圖中的Y方向)2850mm以上的大小。
第二圖係電漿化學氣相沉積裝置3的側剖面圖，第三圖係其剖面立體圖。本實施形態之電漿化學氣相沉積裝置3，係構成為平行平板型(容量結合型)的電漿化學氣相沉積裝置，具備：真空腔室10、含有射叢板61的電極單元6及支持基板用的載物台單元7。
真空腔室10的長度方向對應X方向、寬度方向對應Y方向、及高度(厚度)方向對應Z方向。真空腔室10具有第一腔室區11和第二腔室區12。第一腔室區11和第二腔室區12係藉由在Y方向被相互接合，而建構成內部具有處理室8(內部空間)的真空腔室10。各腔室區11、12係由不鏽鋼或鋁合金等之金屬材料所形成，經過沖壓成形或熔接等之加工步驟而形成為多面體形狀。
第四圖係真空腔室10的分解立體圖，顯示第一及第二腔室區11、12及裝設於此等之間的密封構件13。
第一腔室區11係形成六面體形狀，其具有側面111(第一側面)，該側面111係在與X方向正交的YZ平面內形成有開口11a(第一開口)。同樣地，第二腔室區12係形成六面體形狀，其具有側面121(第二側面)，該側面121係在與X方向正交的YZ平面內形成有開口12a(第二開口)。
作為密封構件13，係利用例如像O型環那樣的環狀密封零件。密封構件13係裝設於上述第一側面111和第二側面121之間，藉此而確保各腔室區11、12之接合部的密封性。
第一腔室區11具有另一側面112(第四側面)，其在X方向和側面111相對。此側面112透過閘閥4而與搬送室2連接(第一圖)。在側面112形成有基板搬送用的開口部11b。開口部11b形成為基板W能通過的大小，藉由此開口部11b，基板W被搬送於搬送室2和真空腔室10之間。
又，第一腔室區11為，在其上面113形成有窗部11c。此窗部11c，平時係隔著密封構件被蓋體21(第一圖)所閉塞著，而在設置或卸下電極單元6(射叢板61)時被開放。蓋體21係藉由複數支螺栓而安裝於腔室區11的上面113。
第二腔室區12具有另一側面122(第三側面)，該側面122係在X方向和側面121相對。在此側面122設置有電極單元6的取出部5(第一圖)。
取出部5具有形成在側面122上的搬送口12b、及用以開閉搬送口12b的蓋構件23(第一圖)。搬送口12b係形成為能讓電極單元6及載物台單元7順著X方向通過的大小。電極單元6及載物台單元7，係經由此搬送口12b而被搬送於真空腔室10的內部和外部之間。搬送口12b平時是被蓋構件23所閉塞著，而在設置或卸下電極單元6時被開放。蓋構件23係藉由複數支螺栓而對側面122安裝成可裝卸自如。
又，第二腔室區12為，其上面123形成有窗部12c。此窗部12c在平時隔著圖式中未顯示的密封構件而被蓋體22(第一圖)閉塞著，而在設置或卸下電極單元6時被開放。蓋體22係藉由複數支螺栓而對腔室區12的上面123安裝成裝卸自如。
第一腔室區11和第二腔室區12係藉由複數支螺栓B1而接合。在本實施形態中，係藉由形成在第一腔室區11之接合面周圍的複數個螺栓安裝孔114鎖固螺栓B1。但不受限於此，亦可在第一及第二腔室區11、12各自的接合面上形成凸緣部，並利用螺栓接合此等凸緣部。或者，亦可利用熔接方式將側面111及側面121相互接合。
再者，在第一腔室區11，形成有：讓支持電極單元6用的軸部9貫通的貫通孔115、讓支持載物台單元7用的支持軸18貫通的貫通孔116、與對真空腔室10內部空間進行排氣的真空排氣系統之連接埠(圖式中省略未顯示)等。
其次，就真空腔室10的內部構成作說明。
在真空腔室10的處理室8設置電極單元6、載物台單元7。此等電極單元6及載物台單元7係設置成可對真空腔室10拆卸自如。
電極單元6具有射叢板61、電極板62(第一電極板)、分散板63及絶緣體64。電極單元6係透過軸部9而設置在處理室8的既定位置。
典型的射叢板61是由平板狀的金屬板所構成，與載物台單元7上的基板W隔有既定的距離且呈相對。射叢板61為，在電極單元6和載物台單元7之間具有複數個孔61a俾以既定的流量噴出處理氣體。
此等的孔61a在圖中乃簡化顯示，但在射叢板61的面內是以均一的密度形成。孔61a的大小、數量等可作適宜設定，不受圖式中顯示的例子所限。
射叢板61係以能被覆基板W的被成膜面之程度的大小來形成。在本實施形態中，射叢板61具有在處理室8中貫通腔室區11、12之各個第一開口11a、第二開口12a的長度。亦即，射叢板61順著X方向的長度，係比第一及第二腔室區11、12個別的長度(Y方向的長度)還大，而比各腔室區11、12之長度的總和還短。射叢板61係矩形，但亦可以是圓形。
電極板62係與射叢板61固定成一體。本實施形態中，電極板62係由與射叢板61形成大致相同形狀及大小的金屬板所構成。在電極板62和射叢板61之間形成有既定容積的空間部62b。在電極板62的大致中央部，形成有與空間部62b連通的貫通孔62a。
軸部9係由金屬材料構成，而貫通形成在第一腔室區11上面的貫通孔115。在軸部9的外周面裝設電性絶緣的筒構件91，藉此以確保腔室區11和軸部9之間的電性絶緣。
軸部9係將電極板62和與高頻電源(圖式中省略未顯示)連絡的控制單元24之間連接。軸部9的下端部係藉由複數支螺栓B2連接至電極板62的大致中央部。軸部9係作成例如可移動於Z方向，且可調整射叢板61和載物台單元7之間的相對距離。
又，軸部9係與處理氣體的供給源(圖式中省略未顯示)連接，在軸部9的中心部形成有氣體導入通路92，用以朝射叢板61導入處理氣體。氣體導入通路92係對齊電極板62的貫通孔62a，藉由此貫通孔62a將供給自上述供給源的處理氣體朝空間部62b導入。
分散板63係配置在空間部62b之單數或複數片的板狀零件。分散板63係用以讓朝空間部62b導入的處理氣體自射叢板61的各孔61a均等地流出者。分散板的形狀、大小、設置數量等係可因應空間部62b之容積、射叢板61的孔61a之大小、形成密度及氣體流量而適宜設定。
絶緣體64係用以確保電極單元6和真空腔室10之間的電性絶緣者，設置在電極板62和真空腔室10的上壁內面之間。絶緣體64係與真空腔室10的上壁內面接觸，但不受限於此，亦可作成與真空腔室10的上壁內面之間，間隔有一定空隙呈相對。
一方面，載物台單元7，係具有在Z方向與射叢板61呈相對的載物台71(第二電極板)、及用以將載物台71加熱至既定溫度的加熱器72。載物台單元7係透過例如連接至接地電位的支持軸18而設置在處理室8。
載物台71係由金屬材料所構成，形成為能支持基板W全體的程度之大小。載物台71係電性連接於支持軸18，而建構成為電極板62的相對電極。加熱器72係被覆載物台71的側周部與其底部的大致全區域。加熱器72，典型的是內建電阻加熱源。
在載物台單元7和支持軸18之間係透過結合部19連接成可裝卸自如。結合部19能以機械式或電磁式地將載物台單元7和支持軸18之間結合的聯結器機構來構成。
本實施形態的電漿化學氣相沉積裝置3係建構成如上。其次，就此電漿化學氣相沉積裝置3的組立方法作說明。
首先，如第四圖所示，使第一腔室區11之具第一開口11a的側面111與第二腔室區12之具第二開口12a的側面121相互地相對。之後，以各腔室區11、12的側面111、121包挾密封構件13，再利用複數支螺栓B1將第一腔室區11和第二腔室區12相互接合。藉此，建構內部形成有處理室8的真空腔室10。
對第一腔室區11的貫通孔115、116安裝軸部9及支持軸18，可以在接合腔室區11、12之前進行，接合後進行亦可。
其次，將電極單元6及載物台單元7分別搬入處理室8的內部並作設置。本實施形態中，電極單元6及載物台單元7係從形成於第二腔室區12側面122的搬送口12b順著X方向搬入。搬入處理室8的電極單元6係利用複數支螺栓B2與軸部9結合。電極單元6和軸部9之結合可透過作業者經由第一及第二腔室區11、12各自的窗部11c、12c來進行。同樣地，搬入處理室8的載物台單元7係經由結合部19而與支持軸18結合。電極單元6及載物台單元7的組裝順序未特別限定。
本實施形態的電漿化學氣相沉積裝置3，係作成在具有分割構造的真空腔室10之非接合面側的側面122設置取出部5(搬送口12b)，而經由此搬送口12b將電極單元6及載物台單元7搬入處理室8的內部。藉此，成為在未將射叢板61作成分割構造之下，可適切地設置於處理室8。又，因為回避射叢板的分割，故可對大型基板均一地照射處理氣體。
在設置電極單元6及載物台單元7之後，真空腔室10的窗部11c、12c及搬送口12b分別被蓋體21、22及蓋構件23所閉塞。而形成有基板搬送用的開口部11b之真空腔室10的側面112，係被氣密固定於閘閥4。作成如上以確保處理室8的密閉構造。
其次，就本實施形態的電漿化學氣相沉積裝置3之作用進行說明。電漿化學氣相沉積裝置3為，在真空處理裝置1中，電漿化學氣相沉積裝置3係作為成膜室，發揮藉電漿化學氣相沉積法於基板W的表面形成薄膜之機能。
於包含成膜時的平時，各腔室區11、12的窗部11c、12c係藉由蓋體21、22分別被密閉。又，關於電漿化學氣相沉積裝置3的取出部5亦是，搬送口12b被蓋構件23所密閉。藉此，真空腔室10的內部空間(處理室8)可排氣或維持成既定的減壓環境。
基板W係利用設置在搬送室2內的搬送機器人，經由閘閥4及開口部11b而被搬入處理室8。搬入處理室8的基板W係被載置於載物台71之上。基板W載置於載物台71之後，閘閥4被閉止。於成膜時，處理氣體經由射叢板61被供給至處理室8。作為處理氣體，可使用各種反應性氣體、原料氣體、惰性氣體或此等之混合氣體。再者，藉由透過軸部9朝電極板62施加既定的高頻電力，使與作為相對電極的載物台71之間產生處理氣體的電漿。此時生成的電漿活性種或其反應生成物堆積於基板W的表面而形成薄膜。
成膜後，停止處理氣體之供給和高頻電力之施加，處理室8內的殘留氣體被排出。然後閘閥4被開放，基板W透過上述搬送機器人從處理室8朝搬送室2被搬出。接著，未成膜的基板W朝處理室8被搬入，進行與上述同樣的成膜處理。
透過反覆上述的成膜處理，反應性生成物乃附著、堆積於含有射叢板61的電極單元6。由於此等堆積物是造成粒子產生的原因，故有必要定期地淨化或交換射叢板61。
依據本實施形態，在淨化或交換射叢板61之際，為了將電極單元6自真空腔室10取出，可利用被設置在真空腔室10的取出部5。藉此，可在未分離第一及第二腔室區11、12之情況下取出射叢板61。又，由於取出部5(搬送口12b)設在與X方向交叉的側面122，故透過讓電極單元6移動於X方向，可容易地朝腔室外部取出。
以上，係就本發明之實施形態作了說明，但本發明未受此所限定，可依據本發明之技術思想作適度的變形。
例如，構成電極單元6的取出部5之蓋構件23未受限是可與真空腔室10的側面122分離的構成例。亦即，亦可以是蓋構件23能滑動或旋動地安裝於側面122，透過蓋構件23之滑動動作或旋動動作而開閉搬送口12b的構成。
又，在以上的實施形態中，支持電極單元6的軸部9及支持載物台單元7的支持軸18係各自貫通第一腔室區11的上面及底面之構成。亦能取代成，上述軸部9及支持軸18係貫通第二腔室區12的上面及底面之構成。
又，在以上的實施形態中，電漿化學氣相沉積裝置3係建構成使基板W以橫臥在橫向方向的姿勢成膜之橫型電漿化學氣相沉積裝置的構成。亦能取代成，使基板W以大致直立於垂直方向的姿勢成膜之縱型電漿化學氣相沉積裝置的構成。在此情況，載物台單元7可作為電極單元6的相對電極發揮機能。
1．．．真空處理裝置
2．．．搬送室
3．．．電漿化學氣相沉積裝置
4．．．閘閥
5．．．取出部
6．．．電極單元
7．．．載物台單元
8．．．處理室(內部空間)
9．．．軸部
10．．．真空腔室
11．．．第一腔室區
11a．．．第一開口
11b．．．開口部
11c．．．窗部
12．．．第二腔室區
12a．．．第二開口
12b．．．搬送口
12c．．．窗部
13．．．密封構件
18．．．支持軸
19．．．結合部
21．．．蓋體
22．．．蓋體
23．．．蓋構件
24．．．控制單元
61．．．射叢板
61a．．．孔
62．．．電極板(第一電極板)
62a．．．貫通孔
62b．．．空間部
63．．．分散板
64．．．絶緣體
71．．．載物台
72．．．加熱器
91．．．筒構件
92．．．氣體導入通路
111．．．側面(第一側面)
112．．．側面(第四側面)
113．．．上面
114．．．螺栓安裝孔
115．．．貫通孔
116．．．貫通孔
121．．．側面(第二側面)
122．．．側面(第三側面)
123．．．上面
W．．．基板
B1．．．螺栓
B2．．．螺栓
第一圖係含有本發明之實施形態的電漿化學氣相沉積裝置之真空處理裝置的要部立體圖。
第二圖係本發明之實施形態的電漿化學氣相沉積裝置之側剖面圖。
第三圖係本發明之實施形態的電漿化學氣相沉積裝置之剖面立體圖。
第四圖係構成本發明之實施形態的電漿化學氣相沉積裝置之真空腔室的分解立體圖。
3．．．電漿化學氣相沉積裝置
6．．．電極單元
7．．．載物台單元
8．．．處理室
9．．．軸部
10．．．真空腔室
11．．．第一腔室區
11a．．．第一開口
11b．．．開口部
11c．．．窗部
12．．．第二腔室區
12a．．．第二開口
12b．．．搬送口
12c．．．窗部
18．．．支持軸
19．．．結合部
21．．．蓋體
22．．．蓋體
23．．．蓋構件
61．．．射叢板
61a．．．孔
62．．．電極板
62a．．．貫通孔
62b．．．空間部
63．．．分散板
64．．．絶緣體
71．．．載物台
72．．．加熱器
91．．．筒構件
92．．．氣體導入通路
111．．．側面(第一側面)
112．．．側面(第四側面)
121．．．側面(第二側面)
122．．．側面(第三側面)
W．．．基板
B2．．．螺栓

Claims (6)

  1. 一種電漿化學氣相沉積裝置，其係具備：第一腔室區，其具有第一側面，該第一側面上形成有與第一方向交叉的第一開口；第二腔室區，係具有：第二側面，該第二側面形成有與前述第一方向交叉的第二開口；及第三側面，該第三側面係在前述第一方向和前述第二側面相對，前述第二側面與前述第一側面接合，藉此形成含有前述第一及第二開口之可真空排氣的內部空間；射叢板，係以貫通前述第一及第二開口而設置在前述內部空間；以及取出部，其係設置在前述第三側面，用以自前述內部空間將前述射叢板順著前述第一方向取出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電漿化學氣相沉積裝置，其中前述取出部係具有：搬送口，係形成在前述第三側面且可讓前述射叢板通過；及蓋構件，可將前述搬送口開閉自如。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之電漿化學氣相沉積裝置，其中更具備：第一電極板，係與前述射叢板安裝成一體；及軸構件，係貫通前述第一腔室區或前述第二腔室區，且對前述第一電極板可裝卸自如地連結。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電漿化學氣相沉積裝置，其中更具備：第二電極板，係支持前述基板，且貫通前述第一及第二開口而配置在前述內部空間，並在正交於前述第一方向的第二方向上，和前述射叢板相對。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電漿化學氣相沉積裝置，其中前述搬送口係形成為前述第二電極板能通過的大小。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電漿化學氣相沉積裝置，其中前述第一腔室區更具有一第四側面，該第四側面形成有基板搬送用的開口部，又前述第四側面係在前述第一方向上和前述第一側面相對。
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