JP3962657B2 - 真空処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,例えば、プラズマCVD装置、スパッタリング装置,ドライエッチング装置などの基板へ製膜を施す真空処理装置に関するものである,
【0002】
【従来の技術】
従来より、基板へ製膜を施す真空処理装置としては、プラズマCVD装置、スパッタリング装置、ドライエッチング装置等が知られている。特に、シリコン太陽電池等の半導体を製造する際には、その製膜装置としてプラズマCVD装置が広く使用されている。
この種の真空処理装置を、プラズマCVD装置を例にとって説明する。
【0003】
図11、12において、符号1は、製膜ユニットであり、この製膜ユニット1の両端部には、基板加熱ヒータ2が設けられている。
そして、これら製膜ユニット1及び基板加熱ヒータ2が、図示しない真空チャンバ内に収納されており、製膜ユニット1は、真空チャンバの上方から吊り下げられて支持されている。
この基板加熱ヒータ2と製膜ユニット1との間には、製膜ユニット1に対して近接離間方向に移動されるヒータカバー3が設けられており,このヒータカバー3に、製膜する母材である基板Kが下端を基準として支持されるようになっている。
【0004】
また、製膜ユニット1には、中央に設けられた温度制御ヒータ4の両端に防着板5を介して配設されたガスパイプ電極6が配設されており、外周がガスパイプ電極6を臨む部分が開口された排気カバー7によって囲われた構造とされている。そして、前述したように、これら防着板5、ガスパイプ電極6及び排気カバー7などからなる製膜ユニット1は、真空チャンバの上方に吊り下げられて支持され、下方へ熱膨張される構造となっている。
【0005】
そして、このプラズマCVD装置では、真空チャンバ内が減圧された状態でSiH4からなる原料ガスを含む製膜ガスがガスパイプ電極6から送り込まれると共に、ガスパイプ電極6に高周波電流が給電されると、真空チャンバ内にてプラズマが発生し,基板加熱ヒータ2によって加熱された基板Kに製膜が施される。また、防着板5は、真空チャンバ内で発生したプラズマが基板Kの表面と反応するのを促すために、所定領域に封じ込める役目をしている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したプラズマCVD装置では、ガスパイプ電極6から供給された製膜ガスが防着板5の下縁部分8を通って排気カバー7及びガス排気口9から排気されていた。ところで、プラズマCVD装置内で製膜ガスの滞留部が存在すると微粒子が発生し、この微粒子が製膜ガスの流れに乗って基板上に達すると、膜内に混入して膜質を悪化させる事が解った。また、この微粒子は、製膜ガスの滞留時間が長くなると、粒径が成長して粉状となって、基板の膜質を悪化させるだけでなく、ガス排気口9に配設された排気メッシュの目詰まり等、真空処理装置自体の故障の原因ともなっていた。
【0007】
上記問題点を解決するため、本発明は製膜ガスの滞留の解消を図ると共に、膜質の向上と装置自体の故障の少ない真空処理装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、製膜室を形成するチャンバと、該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、該防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部を多孔板としたことを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1に記載の真空処理装置であって、前記防着板とガスパイプ電極との間隔を小さく設定したことを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明は、前記ガスパイプ電極からのガスの噴出を1本おきに噴出させることを特徴とする。
【0011】
請求項4の発明は、製膜室を形成するチャンバと、該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、前記防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部に複数のスリットを設けたことを特徴とする。
【0012】
請求項5の発明は、前記ガスパイプ電極からガス噴出方向を前記防着板に形成したスリットの位置に対応して調整したことを特徴とする。
【0013】
請求項6の発明は、前記スリット近傍のガスパイプ電極からのガスの噴出を無くしたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
ここでは、真空処理装置として、プラズマを発生させて基板へ化学蒸着させるプラズマCVD装置を例にとつて説明する。
図1において、符号20は,プラズマCVD装置である。このプラズマCVD装置20は、真空チヤンバ21の中央に製膜ユニット22が設けられており、この製膜ユニット22の両側部に、基板Kが支持される基板ヒータカバー23を介して基板加熱ヒータ24が設けられている。
【0015】
次に製膜ユニット22の構成について説明する。
製膜ユニット22は、ベース25上に載置された製膜ユニット支持台26を有しており、この製膜ユニット支持台26上に各構成部品が支持された構造である。製膜ユニット支持台26には、その中央に、支持突条27が長手方向へ渡って形成されており、この支持突条27の上部に、温度制御ヒータ28が製膜ユニットヒータカバー29を介して支持されている。
【0016】
温度制御ヒータ28の側面には、防着板30、ガスパイプ電極31及び基板保持板32が順に配設されている。防着板30は、図2、3に示すようにガスパイプ電極31及び基板Kの背面を覆うように配設されており、製膜ユニットヒータカバー29との間に所定間隔を有する排気路33を形成している。ガスパイプ電極31は、電極を兼ねた複数の格子部と上下のパイプ部とから構成されており、パイプ部から供給された製膜ガスが格子部に穿設した噴出孔から基板Kに向けて噴出される。排気路33は、真空チヤンバ21上端部の排気口34に連通している。また、防着板30の頂部(基板Kに対して平行に配置される板状部)は、複数の穿孔が均等に配設された多孔板30aから構成されている。
【0017】
次に、以上のように構成されたプラズマCVD装置20の動作について説明する。真空チヤンバ21内において、ガスパイプ電極31から製膜ガスを供給しつつ電圧を印加することによりプラズマを発生させて基板K表面へ化学蒸着させる。この際に、防着板30は、発生したプラズマ等を所定領域に封じ込め基板Kへの製膜反応を促すものである。しかし、製膜ガスの滞留部が存在すると、ここに膜質を悪化させる微粒子が発生し、この微粒子が製膜ガスの流れに乗って基板上に達すると、膜内に混入して膜質を悪化させる為、本発明では防着板30の頂部に複数の穿孔が均等に配設された多孔板30aを設置した。ガスパイプ電極31から噴出した製膜ガスの大部分を、多孔板30a側へ吸い出し、基板K上の横流れを減らすことで、基板付近を滞留時間の長い製膜ガスが流れるのを防止することができる。
【0018】
図4は、本発明の真空処理装置の他の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図、図5は本発明のプラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。本実施の形態において、防着板35とガスパイプ電極31との間隔を小さくし、排気路33の幅を大きく設定している。また、防着板35の頂部に多孔板30aが設置されているのは、第1の実施の形態と同様である。
【0019】
以上のようにプラズマCVD装置を構成した場合、製膜ユニットヒータカバー29と防着板35との間隔を広くすることにより、排気路33の断面積を大きくして、防着板35の多孔部分から排出された使用済みガスの滞留をなくし、排気口34への偏流を小さくすることができる。
【0020】
図6は、本発明の真空処理装置の第3の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。本実施の形態において、防着板36の頂部に複数のスリット37を設けたものである。スリット37は、適宜間隔で数本形成される。スリット37の幅、長さ等は、製膜ガスの噴出量を考慮して決定される。
【0021】
このように構成した場合、従来、防着板の周囲下部から排気していたのをスリット部37から排気でき、基板K上の横流れの距離を短くすることができる。したがって、製膜ユニット22内の使用済みガスの滞留時間を短縮して、膜質の向上を図ることができる。
【0022】
図7は、本発明の真空処理装置の第4の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図、図8は、同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。本実施の形態において、ガスパイプ電極38からのガス噴出方向を防着板40に形成したスリット39の位置方向に傾ける。また、スリット39近傍のガスパイプ電極38aは、製膜ガスを噴出しない。ガスパイプ電極38は、それぞれ近くに位置するスリット39方向に傾いている。
【0023】
以上のように構成されたプラズマCVD装置は、防着板40内のガスの排気流れを積極的に形成することができる。つまり、噴出ガスが排気ガスの流れ方向を形成する働きをすることにより、使用済みガスの滞留時間を短縮して、膜質の向上を図ることができる。また、スリット近傍のガスパイプ電極38aは、ガスを噴出しないので、スリットから排気される排ガス流の妨げとなることがない。
【0024】
図9は、本発明の真空処理装置の第5の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図、図10は同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。本実施の形態において、ガスパイプ電極42からのガスの噴出を1本おきに噴出させるように構成したものである。つまり、ガスパイプ電極42は、製膜ガスを噴出するものと、噴出しないものが交互に配置されている。
【0025】
以上のように構成されたプラズマCVD装置は、図10に示すように1本おきに配置したガスを噴出させない部分から積極的にガスが排気され、ガスの滞留が防止できる。また、排気ガスは、防着板41の穿孔部分から排出され、排気路33から排気口34へ導かれる。したがって、排気口メッシュ部の目詰まり等が防止され製膜ユニットの故障を未然に防止することができる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項1に記載した真空処理装置は、製膜室を形成するチャンバと、該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、該防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部を多孔板としたので、ガスパイプ電極から噴出した製膜ガスの大部分を防着板側へ吸い出し、基板上の横流れを減少させる事で基板付近を滞留時間の長いガスが流れることを防止する。したがって、滞留ガスから発生する粉粒体が基板表面に混入して膜質を悪化させることがない。また、製膜ガスの滞留による粉粒体が装置の排気口周辺に付着して故障の原因となるのを防止できる。
【0027】
請求項2記載の真空処理装置によれば、防着板とガスパイプ電極との間隔を小さく設定したので、製膜ユニットヒータカバーと防着板との間隔を広くすることができ、防着板の多孔部分から排出された使用済みガスの滞留をなくし、排気口への偏流を小さくすることができる。
【0028】
請求項3記載の真空処理装置によれば、ガスパイプ電極からのガスの噴出を1本おきに噴出させるので、ガス噴出のない部分から積極的に使用済みガスの排気を促すことができる。
【0029】
請求項4記載の真空処理装置によれば、製膜室を形成するチャンバと、該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、前記防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部に複数のスリットを設けたので、従来、防着板の外周部から排気していたのをスリット部から排気でき、基板上の横流れの距離を短くすることができる。したがって、製膜ユニット内の使用済みガスの滞留時間を短縮できる。
【0030】
請求項5記載の真空処理装置によれば、ガスパイプ電極からガス噴出方向を前記防着板に形成したスリットの位置に対応して調整したので、ガス噴出方向が近傍のスリット方向に向けられ、ガスの排気流れを積極的形成することができる。つまり、噴出ガスが排気ガスの流れ方向を形成する。
【0031】
請求項6記載の真空処理装置によれば、スリット近傍のガスパイプ電極からのガスの噴出を無くしたので、防着板に形成したスリットから使用済みガスの排出を促すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に関わる真空処理装置の一実施の形態であるプラズマCVD装置を示す一部を省略した縦断面図である。
【図2】 同プラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図3】 同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。
【図4】 本発明の真空処理装置の他の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図5】 同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。
【図6】 本発明の真空処理装置の第3の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図7】 本発明の真空処理装置の第4の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図8】 同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。
【図9】 本発明の真空処理装置の第5の実施の形態を示すプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図10】 同プラズマCVD装置の概略構成を示す要部拡大横断面図である。
【図11】 従来のプラズマCVD装置の右半部を示す概略縦断面図である。
【図12】 従来のプラズマCVD装置の概略構成を示す要部横断面図である。
【符号の説明】
20 プラズマCVD装置
21 真空チヤンバ
22 製膜ユニット
23 基板ヒータカバー
24 基板加熱ヒータ
25 ベース
26 製膜ユニット支持台
27 支持突条
28 温度制御ヒータ
29 製膜ユニットヒータカバー
30 防着板
31 ガスパイプ電極
32 基板保持板
33 排気路
34 排気口

Claims (6)

  1. 製膜室を形成するチャンバと、
    該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、
    該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、
    前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、
    該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、該防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部を多孔板としたことを特徴とする真空処理装置。
  2. 前記防着板とガスパイプ電極との間隔を小さく設定したことを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。
  3. 前記ガスパイプ電極からのガスの噴出を1本おきに噴出させることを特徴とする請求項1または2に記載の真空処理装置。
  4. 製膜室を形成するチャンバと、
    該チャンバ内にて上下方向に配設された製膜ユニットと、
    該製膜ユニットの少なくとも一側部に設けられた基板加熱ヒータとを有し、前記製膜ユニットの対向位置に位置させるとともに、下端側を基準として支持させた基板を前記基板加熱ヒータによて加熱した状態にて、前記製膜ユニットによて前記基板へ製膜を施す真空処理装置であて、
    前記製膜ユニットは、前記基板に対配置されたガスパイプ電極と、
    該ガスパイプ電極の背面を覆う防着板とを備え、
    前記防着板の前記基板に対して平行に配置される板状部に複数のスリットを設けたことを特徴とする真空処理装置。
  5. 前記ガスパイプ電極からガス噴出方向を前記防着板に形成したスリットの位置に対応して調整したことを特徴とする請求項4に記載の真空処理装置。
  6. 前記スリット近傍のガスパイプ電極からのガスの噴出を無くしたことを特徴とする請求項4または5に記載の真空処理装置。
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