JP2012001777A - Ｃｖｄ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＣＶＤ反応生成物の生成を抑制できるＣＶＤ装置を提供する。
【解決手段】反応室１に原料ガスを導入するガス導入管６と、成膜を施すべき基板１０を支持する基板ホルダーと、基板１０を加熱する加熱装置４と、反応室内のガスを排気ガスとして系外に排気するガス排気管７とを備えるＣＶＤ装置において、排気ガスが接触する壁部２に対し、加熱装置４又は加熱装置４により加熱された部材からの輻射熱を反射する熱反射面８を設置したＣＶＤ装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＣＶＤ装置に関する。

成膜方法の一つとしてＣＶＤ法がある。ＣＶＤ法では、反応室内に原料ガスを導入し、分解、還元、酸化、置換、プラズマ等により反応室内に設置した基板上に薄膜を形成する。

しかしながら、ＣＶＤ装置における原料ガスの利用効率は１００％ではなく、原料ガスの未反応物や中間生成物を含んだ形で、排気ガスとして系外に排気される。このため、装置内壁やガス排気管内部など、排気ガスが接する部分には、排気ガスによって生成される生成物（以下、ＣＶＤ反応生成物という）が付着して徐々に堆積していく。このような堆積物が生じることにより、配管閉塞やパーティクル汚染の発生につながることから、堆積物を除去する必要がある。

このため、例えば、下記特許文献１に記載されるように、排気ガスの経路に加熱手段を設けて、原料ガスの未反応物や中間生成物を熱分解することが従来より行われている。

また、下記特許文献２には、真空容器とガス供給手段とガス排気手段と放電手段とを備え、前記真空容器内の基板上にプラズマＣＶＤ法により堆積膜を形成する堆積膜形成装置において、前記真空容器内のプラズマ放電空間内及び／又はプラズマ放電空間近傍に、ルーバー状部材と、前記ルーバー状部材を加熱する加熱ヒーターを備えた堆積膜形成装置が開示されている。

特開平１−３１２８３３号公報 特開平１１−８０９６４号公報

しかしながら、上記特許文献１，２では、ＣＶＤ反応生成物の堆積を抑制するための加熱手段を別途設ける必要があるので、装置コストや運転コストがかさむ問題があった。

よって、本発明の目的は、ＣＶＤ反応生成物の生成を抑制できるＣＶＤ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のＣＶＤ装置は、反応室に原料ガスを導入するガス導入管と、成膜を施すべき基板を支持する基板ホルダーと、前記基板を加熱する加熱装置と、反応室内のガスを排気ガスとして系外に排気するガス排気管とを備えるＣＶＤ装置において、前記排気ガスが接触する壁部に対し、前記加熱装置又は該加熱装置により加熱された部材からの輻射熱を反射する熱反射面を設置したことを特徴とする。

本発明のＣＶＤ装置は、前記熱反射面が、前記排気ガスが接触する壁部に対向する位置に配置された部材表面に形成された金属膜で構成されていることが好ましい。

本発明のＣＶＤ装置は、前記金属膜が、Ａｕ及び／又はＡｌで構成されていることが好ましい。

本発明のＣＶＤ装置は、前記反応室が、隔壁により、前記基板ホルダー及び前記加熱装置が配置された空間と、前記ガス排気管が挿通された空間とに仕切られており、前記熱反射面は、前記ガス排気管が挿通された空間の内壁であって、前記隔壁と前記ガス排気管の外面を除く部分に形成されていることが好ましい。

本発明のＣＶＤ装置によれば、排気ガスが接触する壁部に対し、加熱装置又は該加熱装置により加熱された部材からの輻射熱を反射する熱反射面を設置したことにより、加熱装置又は該加熱装置により加熱された部材からの輻射熱を反射して、排気ガスが接触する壁部を効率よく加熱できる。このため、ＣＶＤ反応生成物が、装置内壁やガス排気管内部に付着しにくくなり、配管閉塞や、反応室内のパーティクル発生を低減できる。

本発明を使用した、プラズマＣＶＤ装置の第１の実施形態の概略構成図である。 本発明を使用した、プラズマＣＶＤ装置の第２の実施形態の概略構成図である。

本発明を使用したＣＶＤ装置としては、プラズマＣＶＤ装置、常圧ＣＶＤ装置、減圧ＣＶＤ装置、光ＣＶＤ装置等が挙げられる。以下、プラズマＣＶＤ装置に適応した場合を例に挙げて説明する。

図１は、本発明を使用したプラズマＣＶＤ装置の第１の実施形態の概略図である。

図１に示すように、このプラズマＣＶＤ装置は、反応室１が、隔壁２によって、製膜空間１ａと加熱空間１ｂとに区画されている。

製膜空間１ａには、２つの平行平板電極である高電圧電極３ａと接地電極３ｂとが互いに間隔を置いて対向して設置されている。接地電極３ｂの上面は、成膜を施すべき基板１０を支持する基板ホルダーを兼ねている。接地電極３ｂの裏面には、基板１０を加熱するための加熱ヒーター４が配置されている。高電圧電極３ａの外端側は、反応室１を貫通して、反応室１の外側に配置され、高周波電源５が接続している。高電圧電極３ａの外周には絶縁材９が配置されており、絶縁材９によって、高電圧電極３ａと反応室１外壁とを絶縁している。

反応室１の製膜空間１ａには、ガス導入管６が挿通され、その内端側は高電圧電極３ａのほぼ中央を貫通しており、高電圧電極３ａが、ガス導入管６を介して導入された原料ガスを製膜空間１ａ内に噴出するシャワー電極とすることができる。また、ガス導入管６の外端側には、原料ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（図示しない）が配置されている。

反応室１の加熱空間１ｂには、ガス排気管７が挿通されており、その内端側は隔壁２を貫通して製膜空間１ａに配置されている。また、ガス排気管７の外端側は、真空排気系に接続している。

加熱空間１ｂには、隔壁２の加熱空間側面２ｂを除く内壁全面に、熱反射膜８が形成されている。この熱反射膜８は、Ａｕ及び／又はＡｌからなる金属材料を、メッキ、スパッタリング等の方法で成膜して形成した金属膜で構成されていることが好ましい。ＡｕやＡｌは、赤外線反射率が高いので、加熱ヒーター４からの輻射熱や、隔壁２からの伝熱を反射して隔壁２などを効率よく過熱できる。

熱反射膜の膜厚は、ヒーター４、隔壁２からの放射赤外線を効率よく反射できる、膜厚に設定される。

次に、このプラズマＣＶＤ装置を用いて基板１０表面に成膜する際の動作について説明する。

基板１０を接地電極３ｂの上面の基板載置面に配置し、加熱ヒーター４を作動して基板１０を加熱し、基板温度を所定温度に調整する。また、図示しない真空排気系によって反応室１内を所定圧力に調整する。

このようにして、反応室１内の圧力、基板温度を所定値に調整した後、高周波電源５によって高電圧電極３ａに所定の電圧を印加しつつ、原料ガスをガス導入管６を通して高電圧電極３ａと接地電極３ｂとの対向空間内へ導入し、両電極の対向空間内で原料ガスのプラズマを発生させて、基板１０上に被膜を形成する。また、反応後のガス（以下、排ガスという）は、ガス排気管７から室外に排気して反応室１内の圧力を一定に維持する。

ところで、成膜時における原料ガスの利用効率は１００％ではないため、排ガスには、原料ガスの未反応物や中間生成物を含んでいる。このため、排気ガスを反応室１から排気する際に、ガス排気管７が設置されている近傍の壁面（この実施形態では、隔壁２の製膜空間側面２ａやガス排気管７の内壁）など、排気ガスが接した部分には、ＣＶＤ反応生成物が付着し、更にこれが堆積して配管閉塞や、パーティクル汚染が生じることがあった。

このプラズマＣＶＤ装置は、加熱空間１ｂの隔壁２を除く内壁全面に、熱反射膜８が形成されているので、該熱反射膜８によって加熱ヒーター４からの輻射熱や、隔壁２からの伝熱を反射して、隔壁２やガス排気管７の内端部近傍を加熱できる。

このため、隔壁２の製膜空間側面２ａや、ガス排気管７の内部に、ＣＶＤ反応生成物が付着することを抑制できるので、配管閉塞や、パーティクル発生を抑制でき、装置のメンテナンス頻度を低減できる。

次に、本発明を使用したプラズマＣＶＤ装置の第２の実施形態について説明する。

このプラズマＣＶＤ装置は、高電圧電極１３ａと接地電極１３ｂとが互いに間隔を置いて対向して設置された反応室１１と、該反応室１１の外周であって、高電圧電極１３ａ側に配置された輻射熱反射部材２１とで構成されている。

接地電極１３ｂの上面は、成膜を施すべき基板１０を支持する基板ホルダーを兼ねている。接地電極１３ｂの裏面には、基板１０を加熱するための加熱ヒーター１４が配置されている。

高電圧電極１３ａの外端側は、反応室１１及び輻射熱反射部材２１を貫通して、輻射熱反射部材２１の外側に配置され、高周波電源１５が接続している。高電圧電極１３ａの外端外周には絶縁材１９が配置されており、絶縁材１９によって、高電圧電極１３ａと、反応室１１外壁及び輻射熱反射部材２１とを絶縁している。

反応室１１には、ガス導入管１６、ガス排気管１７が、それぞれ輻射熱反射部材２１を貫通して挿通されている。

ガス導入管１６の内端側は、高電圧電極１３ａのほぼ中央を貫通しており、高電圧電極１３ａが、ガス導入管１６を介して導入された原料ガスを反応室１１内に噴出するシャワー電極とすることができる。ガス導入管１６の外端側は、輻射熱反射部材２１の外側に配置され、原料ガスの流量を制御するマスフローコントローラ（図示しない）が配置されている。

ガス排気管１７の内端側は、反応室１１内に配置されている。ガス排気管１７の外端側は、輻射熱反射部材２１の外側に配置され、図示しない真空排気系に接続している。

輻射熱反射部材２１は、反応室１１に対向する面に、熱反射膜２２が形成されている。この熱反射膜２２は、上記した第１の実施形態で使用したものと同様のものを使用できる。

この実施形態のプラズマＣＶＤ装置によれば、反応室１１の高電圧電極１３ａ側の外周に、熱反射膜２２が形成された輻射熱反射部材２１が配置されているので、該熱反射膜２２によって加熱ヒーター１４からの輻射熱を反射して、高電圧電極１３ａ側の反応室内壁や、ガス排気管１７の内端部近傍を加熱できる。

このため、高電圧電極１３ａ側の反応室内壁や、ガス排気管１７の内部に、ＣＶＤ反応生成物が付着することを抑制できるので、配管閉塞や、パーティクル発生を抑制でき、装置のメンテナンス頻度を低減できる。

１、１１：反応室
１ａ：製膜空間
１ｂ：加熱空間
２：隔壁
３ａ、１３ａ：高電圧電極
３ｂ、１３ｂ：接地電極
４、１４：加熱ヒーター
５、１５：高周波電源
６、１６：ガス導入管
７、１７：ガス排気管
８、２２：熱反射膜
１０：基板
２１：輻射熱反射部材

Claims (4)

1. 反応室に原料ガスを導入するガス導入管と、成膜を施すべき基板を支持する基板ホルダーと、前記基板を加熱する加熱装置と、反応室内のガスを排気ガスとして系外に排気するガス排気管とを備えるＣＶＤ装置において、
   前記排気ガスが接触する壁部に対し、前記加熱装置又は該加熱装置により加熱された部材からの輻射熱を反射する熱反射面を設置したことを特徴とするＣＶＤ装置。
2. 前記熱反射面は、前記排気ガスが接触する壁部に対向する位置に配置された部材表面に形成された金属膜で構成されている請求項１記載のＣＶＤ装置。
3. 前記金属膜が、Ａｕ及び／又はＡｌで構成されている請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置。
4. 前記反応室が、隔壁により、前記基板ホルダー及び前記加熱装置が配置された空間と、前記ガス排気管が挿通された空間とに仕切られており、前記熱反射面は、前記ガス排気管が挿通された空間の内壁であって、前記隔壁と前記ガス排気管の外面を除く部分に形成されている請求項１〜３のいずれか１つに記載のＣＶＤ装置。