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技術 基板処理装置

出願人 シャープ株式会社
発明者 吉澤隆
出願日 1998年5月25日 (21年6ヶ月経過) 出願番号 1998-142411
公開日 1999年12月10日 (20年0ヶ月経過) 公開番号 1999-340145
状態 特許登録済
技術分野 物理蒸着 半導体のドライエッチング 気相成長(金属層を除く)
主要キーワード 左側面壁 空間的変化 多孔管 導入ノズル 真空排気口 ラックアンドピニオン 励起ガス 処理ガス流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年12月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (8)

課題

基板の位置によって処理ゾーン空間的変化が生じても、基板の表面付近での処理ガスガス流の方向および速度を一定にして均一な基板処理を行い、かつ処理ガスを処理ゾーンに集中させることによってダストパーティクルの発生を抑止する基板処理装置を提供する。

解決手段

真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と近接して平行に、細長真空排気口9が反応ガス導入ノズル7と対向して配置される。さらに、真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と真空排気口9とを囲むように並んだ導入孔を有する第1の不活性ガス導入ノズル11が配置され、真空チャンバ1の内部左右側壁には、ライン状に並んだ導入孔を有する第2の不活性ガス導入ノズル12が配置される。

概要

背景

液晶表示装置に用いる基板の大型化に伴い、CVD装置エッチング装置アッシング装置またはスパッタ装置等の基板処理装置も大型化し、例えば並行平板型のプラズマ処理装置では、基板表面の全面にわたっての均一な処理が困難になりつつある。

このような問題を解決する方法として、特開平8−279498号公報に開示されているように、細長ライン状の処理ゾーンに基板を搬送しながら順次処理する基板処理装置が提案されている。この細長いライン状の処理ゾーンを持つ基板処理装置を図6に示す。

図6に示すように、細長いライン状の処理ゾーン10を持つ基板処理装置は、真空チャンバ1内において、基板4が搭載された基板ホルダ3が、加熱機構2によって加熱されながら、搬送機構5によって搬送される。

一方、励起ガス導入ノズル6より導入された励起ガスが、誘電体窓16を通してRF電極8によって励起される。また、反応ガス導入ノズル7より反応ガスが導入される。そして、励起ガスと反応ガスとが処理ゾーン10を通り、処理ゾーン10と平行に配置された真空排気口9より排気される。励起ガスと反応ガスとが導入されている処理ゾーン10を基板4が通る時に、基板4の表面が順次処理される。

概要

基板の位置によって処理ゾーンに空間的変化が生じても、基板の表面付近での処理ガスガス流の方向および速度を一定にして均一な基板処理を行い、かつ処理ガスを処理ゾーンに集中させることによってダストパーティクルの発生を抑止する基板処理装置を提供する。

真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と近接して平行に、細長い真空排気口9が反応ガス導入ノズル7と対向して配置される。さらに、真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と真空排気口9とを囲むように並んだ導入孔を有する第1の不活性ガス導入ノズル11が配置され、真空チャンバ1の内部左右側壁には、ライン状に並んだ導入孔を有する第2の不活性ガス導入ノズル12が配置される。

目的

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みなされたものであって、基板の位置によって処理ゾーンに空間的変化が生じても、基板の表面付近での処理ガスのガス流の方向および速度を一定にして均一な基板処理を行い、かつ処理ガスを処理ゾーンに集中させることによってダストパーティクルの発生を抑止する基板処理装置を提供することを目的としている。

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

真空チャンバ内に、基板を加熱する加熱手段と、基板を搬送する搬送手段と、処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、を少なくとも備え、処理ゾーンに前記処理ガス導入手段によって処理ガスを導入し、前記加熱手段によって基板を加熱しながら、前記搬送手段によって基板を搬送して前記処理ゾーンを通過させることで、前記基板の表面に順次所望の処理を行う基板処理装置において、前記真空チャンバ内に不活性ガス供給手段を設け、前記不活性ガス供給手段から供給される不活性ガスの流れによって、前記処理ガスの流れを制御することを特徴とする基板処理装置。

請求項2

前記不活性ガス供給手段は、前記処理ゾーンを囲むように配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。

請求項3

前記処理ゾーンとその他の空間を隔てる隔壁が、前記処理ゾーンを囲むように配置されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。

請求項4

前記隔壁の外側または内側に沿って前記不活性ガス供給手段が配置されていることを特徴とする請求項3記載の基板処理装置。

請求項5

前記隔壁の先端に前記不活性ガス供給手段が配置されていることを特徴とする請求項3記載の基板処理装置。

請求項6

前記不活性ガス供給手段は、基板搬送の前後方向にも配置されていることを特徴とする請求項2、請求項4または請求項5記載の基板処理装置。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置液晶表示装置または太陽電池等の製造に用いる基板処理装置に関するもので、特にCVD装置エッチング装置アッシング装置またはスパッタ装置等の基板処理装置に関するものである。

背景技術

0002

液晶表示装置に用いる基板の大型化に伴い、CVD装置、エッチング装置、アッシング装置またはスパッタ装置等の基板処理装置も大型化し、例えば並行平板型のプラズマ処理装置では、基板表面の全面にわたっての均一な処理が困難になりつつある。

0003

このような問題を解決する方法として、特開平8−279498号公報に開示されているように、細長ライン状の処理ゾーンに基板を搬送しながら順次処理する基板処理装置が提案されている。この細長いライン状の処理ゾーンを持つ基板処理装置を図6に示す。

0004

図6に示すように、細長いライン状の処理ゾーン10を持つ基板処理装置は、真空チャンバ1内において、基板4が搭載された基板ホルダ3が、加熱機構2によって加熱されながら、搬送機構5によって搬送される。

0005

一方、励起ガス導入ノズル6より導入された励起ガスが、誘電体窓16を通してRF電極8によって励起される。また、反応ガス導入ノズル7より反応ガスが導入される。そして、励起ガスと反応ガスとが処理ゾーン10を通り、処理ゾーン10と平行に配置された真空排気口9より排気される。励起ガスと反応ガスとが導入されている処理ゾーン10を基板4が通る時に、基板4の表面が順次処理される。

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、上述の基板処理装置によれば、図7に示すように、基板4および基板ホルダ3が処理ゾーン10を通る時に、基板4および基板ホルダ3の位置によって処理ゾーン10に空間的変化が生じ、基板4の表面付近での処理ガスガス流の方向および速度がそれぞれ異なってしまう。その結果、基板4に対する処理が不均一となる等の問題が発生する。

0007

また、処理ガスが処理ゾーン10以外の空間へ拡散し、真空チャンバ1内壁および観察窓等への反応成分の付着が起き、ダスト発生源となる等の問題点がある。

0008

尚、図7におけるa〜cは、基板4が搬送されていく過程をaから順に示している。

0009

本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みなされたものであって、基板の位置によって処理ゾーンに空間的変化が生じても、基板の表面付近での処理ガスのガス流の方向および速度を一定にして均一な基板処理を行い、かつ処理ガスを処理ゾーンに集中させることによってダストパーティクルの発生を抑止する基板処理装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

0010

前述した目的を達成するために、本発明の請求項1記載の基板処理装置は、真空チャンバ内に、基板を加熱する加熱手段と、基板を搬送する搬送手段と、処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、を少なくとも備え、処理ゾーンに前記処理ガス導入手段によって処理ガスを導入し、前記加熱手段によって基板を加熱しながら、前記搬送手段によって基板を搬送して前記処理ゾーンを通過させることで、前記基板の表面に順次所望の処理を行う基板処理装置において、前記真空チャンバ内に不活性ガス供給手段を設け、前記不活性ガス供給手段から供給される不活性ガスの流れによって、前記処理ガスの流れを制御することを特徴としている。

0011

請求項2記載の基板処理装置は、請求項1記載の基板処理装置において、前記不活性ガス供給手段は、前記処理ゾーンを囲むように配置されていることを特徴としている。

0012

請求項3記載の基板処理装置は、請求項1記載の基板処理装置において、前記処理ゾーンとその他の空間を隔てる隔壁が、前記処理ゾーンを囲むように配置されていることを特徴としている。

0013

請求項4記載の基板処理装置は、請求項3記載の基板処理装置において、前記隔壁の外側または内側に沿って前記不活性ガス供給手段が配置されていることを特徴としている。

0014

請求項5記載の基板処理装置は、請求項3記載の基板処理装置において、前記隔壁の先端に前記不活性ガス供給手段が配置されていることを特徴としている。

0015

請求項6記載の基板処理装置は、請求項2、請求項4または請求項5記載の基板処理装置において、前記不活性ガス供給手段は、基板搬送の前後方向にも配置されていることを特徴としている。

0016

本発明の基板処理装置によれば、不活性ガス供給手段を設け、不活性ガス供給手段から供給される不活性ガスの流れによって処理ガスの流れを制御することにより、処理ゾーンから処理ガスが流出することを防ぐことができるとともに、処理ゾーンにおける処理ガスの流れをほぼ一定に保つことができる。したがって、基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。

0017

さらに、不活性ガス供給手段が処理ゾーンを囲むように配置されていることにより、処理ゾーンを囲むように不活性ガスの壁状の流れができ、処理ゾーンからの処理ガスの流出をより一層防ぐことができるとともに、処理ゾーンにおける処理ガスの流れをほぼ一定に保つことができる。

0018

また、処理ゾーンとその他の空間を隔てる隔壁が処理ゾーンを囲むように配置されていることにより、隔壁と不活性ガスとの相乗効果によって、処理ゾーンからの処理ガスの流出をより一層防ぐことができるとともに、処理ゾーンにおける処理ガスの流れをほぼ一定に保つことができる。

0019

さらに、隔壁の外側または内側に沿って不活性ガス供給手段が配置されていることにより、隔壁と不活性ガスの壁状の流れとの相乗効果によって、処理ゾーンからの処理ガスの流出をより一層防ぐことができるとともに、処理ゾーンにおける処理ガスの流れをほぼ一定に保つことができる。

0020

さらに、隔壁の先端に不活性ガス供給手段が配置されていることにより、隔壁と不活性ガスの壁状の流れとを一体化できるので、処理ゾーンからの処理ガスの流出をより一層防ぐことができるとともに、処理ゾーンにおける処理ガスの流れをほぼ一定に保つことができる。

0021

また、不活性ガス供給手段が基板搬送の前後方向にも配置されていることにより、処理ゾーン以外の空間を不活性ガスで満たしておくことができ、不活性ガスの壁状の流れおよび処理ガスの流れが乱れることを防ぐことができる。

発明を実施するための最良の形態

0022

図1乃至図5を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

0023

(実施の形態1)図1は実施の形態1に係わる基板処理装置を示す断面図、図2図1のZ−Z線における断面図、図3は基板処理装置における処理ガス流を示す説明図である。

0024

図1および図2に示すように、実施の形態1に係わる基板処理装置は、真空チャンバ1の上部に、プラズマを生成するためのプラズマチャンバ13が真空チャンバ1と直角になるように配置され、プラズマチャンバ13の下部に、細長いプラズマチャンバ開口部14を有している。

0025

プラズマチャンバ13の外部には、RF電極8と、RF電極8からの電界を内部に導入するための誘電体窓16が左右両側に配置されている。プラズマチャンバ13の内部には、上面壁に励起ガスを導入するためのライン状に並んだ導入孔を有する励起ガス導入ノズル6と、左側面壁に反応ガスを導入するためのライン状に並んだ導入孔を有する反応ガス導入ノズル7が配置される。

0026

真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と近接して平行に、細長い真空排気口9が反応ガス導入ノズル7と対向して配置される。さらに、真空チャンバ1の内部上面壁には、プラズマチャンバ開口部14と真空排気口9とを囲むように並んだ導入孔を有する第1の不活性ガス導入ノズル11が配置され、真空チャンバ1の内部左右側壁には、ライン状に並んだ導入孔を有する第2の不活性ガス導入ノズル12が配置される。

0027

第1の不活性ガス導入ノズル11および第2の不活性ガス導入ノズル12は、等間隔に孔のあいた多孔管によって構成され、真空チャンバ1の壁面に配置される。尚、第2の不活性ガス導入ノズル12の導入孔は、少なくとも1列以上に配置され、真空チャンバ1の内部高さによっては複数列配置される。また、第1の不活性ガス導入ノズル11および第2の不活性ガス導入ノズル12は、例えばチャンバ壁に直接導入孔を設けてもかまわない。

0028

また、真空チャンバ1内には、基板4を搭載する基板ホルダ3が搬送機構5の上に配置され、搬送機構5の動作によって矢印Aの方向に搬送される。さらに、搬送機構5よりも下側に、少なくともプラズマチャンバ開口部14から真空排気口9までの長さを有する加熱機構2が配置される。尚、基板ホルダ3は、例えば抵抗体を内蔵した加熱機構を有していてもかまわない。また、搬送機構5は、ローラまたはラックアンドピニオン等の如何なる構成でもかまわない。

0029

次に、図3を用いてガス流について説明する。励起ガス導入ノズル6より導入された励起ガスは、誘電体窓16を通してRF電極8によって励起され、反応ガス導入ノズル7より導入された反応ガスと混合されて、処理ガスRとしてプラズマチャンバ開口部14を通って真空排気口9から排出される。

0030

一方、第1の不活性ガス導入ノズル11より第1の不活性ガスSが導入され、この第1の不活性ガスSの壁状のガス流により、処理ガスRがこの第1の不活性ガスSの内側、即ち処理ゾーン10から外に流出しないように制御される。

0031

さらに、第2の不活性ガス導入ノズル12よりライン状の第2の不活性ガスS’が導入され、真空チャンバ1の左右方向の空間を第2の不活性ガスS’で満たし、第1の不活性ガスSの壁状のガス流および処理ガスRのガス流を乱さないように制御する。

0032

尚、図3におけるa〜cは、基板4が搬送されていく過程をaから順に示している。

0033

このように、基板ホルダ3に搭載された基板4は、加熱機構2によって所定温度に加熱されながら、搬送機構5によって矢印Aの方向に搬送され、処理ガスRが導入されている処理ゾーン10を通過する。この時、所定温度に加熱された基板4の表面付近において処理ガスRが気相反応し、基板4の表面が順次処理される。気相反応は、用いられるガス種に応じて、基板4の表面に対して堆積エッチングまたはアッシングのいずれかを行う。

0034

尚、第1の不活性ガスSと第2の不活性ガスS’は、例えばAr、HeまたはN2であり、基板4の処理内容によって選択され、第1の不活性ガスSと第2の不活性ガスS’とが同一の不活性ガスまたは異なった不活性ガスを用いることができる。

0035

(実施の形態2)図4は実施の形態2に係わる基板処理装置を示す断面図である。以下に説明する構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。

0036

図4に示すように、実施の形態2に係わる基板処理装置は、真空チャンバ1の内部上面壁に、プラズマチャンバ開口部14と真空排気口9とを囲むように、処理ゾーン10とその他を空間的に隔てる処理ゾーン隔壁15が配置される。処理ゾーン隔壁15は、処理ガスRの流れが真空チャンバ1の内部上面壁に沿って巻き込まれることを防ぐことができる。

0037

処理ゾーン隔壁15の外側には、処理ゾーン隔壁15に沿って並んだ導入孔を有する第1の不活性ガス導入ノズル11が配置される。第1の不活性ガス導入ノズル11より導入される第1の不活性ガスSは、処理ゾーン隔壁15に沿って壁状のガス流になり、処理ガスRを処理ゾーン10から外に流出しないように制御する。

0038

尚、第1の不活性ガス導入ノズル11は、処理ゾーン隔壁15の内側に配置してもかまわない。

0039

このように、処理ゾーン隔壁15と、第1の不活性ガスSの処理ゾーン隔壁15に沿った壁状のガス流との相乗効果により、より一層処理ガスRが処理ゾーン10から流出することを防ぐことができ、処理ゾーン10における処理ガスRの流れをほぼ一定に保つことができる。

0040

(実施の形態3)図5は実施の形態3に係わる基板処理装置を示す断面図である。以下に説明する構成以外は、実施の形態1と同様の構成である。

0041

図5に示すように、実施の形態3に係わる基板処理装置は、真空チャンバ1の内部上面壁に、プラズマチャンバ開口部14と真空排気口9とを囲むように、処理ゾーン10とその他を空間的に隔てる処理ゾーン隔壁15が配置される。処理ゾーン隔壁15は、処理ガスRの流れが真空チャンバ1の内部上面壁に沿って巻き込まれることを防ぐことができる。

0042

処理ゾーン隔壁15には、処理ゾーン隔壁15の先端に導入孔を有する第1の不活性ガス導入ノズル11が配置される。第1の不活性ガス導入ノズル11より導入される第1の不活性ガスSは、処理ゾーン隔壁15の先端から壁状のガス流になり、処理ガスRを処理ゾーン10から外に流出しないように制御する。

0043

このように、処理ゾーン隔壁15と、処理ゾーン隔壁15の先端から流れる処理ゾーン隔壁15と一体化した第1の不活性ガスSの壁状のガス流との相乗効果により、より一層処理ガスRが処理ゾーン10から流出することを防ぐことができ、処理ゾーン10における処理ガスRの流れをほぼ一定に保つことができる。

発明の効果

0044

以上の説明のように、本発明の基板処理装置によれば、不活性ガス供給手段を設け、不活性ガス供給手段から供給される不活性ガスの流れによって処理ガスの流れを制御することにより、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件再現性にも優れている。

0045

さらに、不活性ガス供給手段が処理ゾーンを囲むように配置されていることにより、処理ゾーンを囲むように不活性ガスの壁状の流れができ、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件の再現性にも優れている。

0046

また、処理ゾーンとその他の空間を隔てる隔壁が処理ゾーンを囲むように配置されていることにより、隔壁と不活性ガスとの相乗効果によって、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件の再現性にも優れている。

0047

さらに、隔壁の外側または内側に沿って不活性ガス供給手段が配置されていることにより、隔壁と不活性ガスの壁状の流れとの相乗効果によって、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件の再現性にも優れている。

0048

さらに、隔壁の先端に不活性ガス供給手段が配置されていることにより、隔壁と不活性ガスの壁状の流れとを一体化できるので、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件の再現性にも優れている。

0049

また、不活性ガス供給手段が基板搬送の前後方向にも配置されていることにより、処理ゾーン以外の空間を不活性ガスで満たしておくことができ、不活性ガスの壁状の流れおよび処理ガスの流れが乱れることを防ぐことができるので、大型の基板においても基板の全面への均一な処理ができるとともに、真空チャンバ内壁への反応成分の付着を防いでダストの発生を抑制することができる。さらに、処理条件の再現性にも優れている。

図面の簡単な説明

0050

図1実施の形態1に係わる基板処理装置を示す断面図である。
図2図1のZ−Z線における断面図である。
図3基板処理装置における処理ガス流を示す説明図である。
図4実施の形態2に係わる基板処理装置を示す断面図である。
図5実施の形態3に係わる基板処理装置を示す断面図である。
図6従来の基板処理装置を示す断面図である。
図7従来の基板処理装置における処理ガス流を示す説明図である。

--

0051

1真空チャンバ
2加熱機構
3基板ホルダ
4基板
5搬送機構
6励起ガス導入ノズル
7反応ガス導入ノズル
8RF電極
9真空排気口
10処理ゾーン
11 第1の不活性ガス導入ノズル
12 第2の不活性ガス導入ノズル
13プラズマチャンバ
14 プラズマチャンバ開口部
15 処理ゾーン隔壁
16 誘電体窓

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