JP2010059509A - 成膜または表面処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板のうねり等による局所ガス吸排気機構と基板との隙間変動によるガス流量変動を低減し、成膜および表面処理を安定化する技術を提供する。
【解決手段】局所ガス吸排気機構４は、上ぶた４１と、上ぶた４１の底面から成膜または表面処理を行う基板１６の方向に設けられた上ぶた４１の中心を囲む内壁４３と、上ぶた４１の底面から基板１６の方向に設けられた内壁４３を囲む外壁４２と、を有し、内壁４３の内側の反応室５２へガスを導入し、内壁４３と外壁４２の間の排気室５０からガスを排気する構造である。局所ガス吸排気機構４の外壁４２および内壁４３の開放側の面を、溝を形成したラビリンス構造４５とする。また、反応室５２の圧力測定手段を設け、その測定結果に基づいて局所ガス吸排気機構４の高さを調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、局所的に成膜または表面処理する製造方法およびその製造装置にかかわり、特にガスを反応室に流して局所的に成膜または表面処理する技術に関するものである。

液晶表示素子は、ガラス基板に回路を形成したＴＦＴ基板とカラーフィルタ基板の間に液晶を挟み込んだ構造である。回路やカラーフィルタに欠陥が発生すると、液晶表示素子は表示異常となり不良品となる。製造工程で使用されるガラス基板は年々大型化しており、プロセス改善だけでは欠陥のない液晶表示素子を製造することが難しいため、欠陥部を修正する技術が必須となっている。

従来回路オープン欠陥の修正方法として、レーザＣＶＤ装置やマイクロプラズマ発生装置等を使用して基板上の欠陥部に局所的に金属膜や絶縁膜を成膜して修正する方法が知られている。レーザＣＶＤ装置は、原料ガス雰囲気下の基板にレーザビームを照射して、照射部分の原料ガスの反応を促進させて成膜する装置である。また、マイクロプラズマ発生装置は、反応室内に原料ガスを導入してマイクロプラズマを発生させ、原料ガスをプラズマにより反応を促進させて成膜する装置である。いずれの装置においても原料ガスを回収し、周囲に漏れるのを防止する技術が必要である。また、原料ガスに外気が混入すると、膜質の劣化を招くので、外気の反応室への流入を防ぐ技術が必要である。

ガラス基板の大型化により基板サイズは一辺の長さが２ｍを超えるようになった。そのため基板全体をチャンバーで囲うと装置が巨大化し、チャンバー内をアルゴン等の不活性ガスで置換するのに時間がかかるだけでなく、不活性ガスのコストが増大するという問題があった。そこで、レーザＣＶＤ装置やマイクロプラズマ発生装置で局所的に成膜する場合は、特許文献１にあるように局所ガス吸排気機構を取り付けて成膜する方法がとられている。局所ガス吸排気機構を用いると、反応領域のみを反応室で覆って不活性雰囲気にすることができるので、巨大チャンバーが不要となり不活性ガスの置換時間を短縮できる。

局所ガス吸排気機構は複数の殻を重ねたような構造をしており、一番内側の殻が原料ガスやプラズマ発生用ガスを導入して成膜または表面処理を実施する反応室であり、その外側の殻内で反応室から漏れ出たガスを吸引するものである。これらの殻は一方が開放されており、その開放された面を成膜または表面処理を実施する基板に一定の隙間をもって設置される。反応室に供給される原料ガスやプラズマ発生用ガスの濃度や圧力を一定に保つ必要があるため、反応室に常に新しいガスを供給して反応済みのガスを置換するようにしている。従って、反応済みガスが速やかに排気されるよう排気流量を安定させることが重要である。

特許文献２には、前記構造とは異なる構造を有するプラズマ処理装置が記載されている。特許文献２のプラズマ処理装置は、プラズマ発生部においてプラズマ化された処理ガスを基板に向けて吐出する吐出口と、吐出口から適長離隔した位置に設けられた排気口と、排気口を介して処理後の廃ガスを排気する排気手段と、プラズマ発生部の外周に設けられたラビリンスシール部と、ラビリンスシール部と基板との間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段とを具備する。特許文献２のプラズマ発生部は基板の幅に対応して設けられており（図１参照）、スリット状の吐出口の右側にそれと平行にスリット状の排気口を設けるか（図２、図３参照）、吐出口の両側（左右）に同様の排気口を設けるものである（図７参照）。

特表平１−５０２１４９号公報 特開２００３−５１４９０号公報

しかしながら、基板のうねり等によって局所ガス吸排気機構と基板との隙間が変動すると、ガス流量が変動し、成膜異常や表面処理異常が発生するという問題があった。

本発明の目的は、基板のうねり等による局所ガス吸排気機構と基板の隙間変動によるガス流量変動を低減し、成膜および表面処理を安定化することである。

上記解決手段として、局所ガス吸排気機構は、上ぶたと、上ぶたの底面から基板の方向に設けられた上ぶたの中心を囲む内壁と、上ぶたの底面から基板の方向に設けられた前記内壁を囲む外壁と、を有し、外壁および／または内壁の開放側の面を溝を形成したラビリンス構造とした。また、反応室の圧力を測定する測定部を設け、その測定結果に基づいて局所ガス吸排気機構の高さを調整するようにした。

本発明を用いることにより、成膜した膜質のばらつき低減や表面改質の均一性を向上させることができ、不良の発生を防止できるため、製造コストを低減できる。

以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

図１に局所成膜装置２０の構成を示す。プラズマ生成室１には絶縁体である石英管２と、石英管２の周囲に巻きつけられたコイル３と、石英管２の上部に接続されたプラズマ点火用のイグナイタ９がある。コイル３の一方には高周波電源７と高周波マッチングボックス８が接続され、もう一方は接地されている。石英管２の下部は局所ガス吸排気機構４の貫通穴を通り反応室５２に突き出している。原料ガスとプラズマガスはそれぞれ原料ガス容器１０とプラズマガス容器１１から供給され、配管部には途中にガスの流量を制御するためのマスフローコントローラー１２が取り付けられている。原料ガスについては石英管２の手前で配管が分岐しており、マイクロプラズマ５の近傍でノズル６から吹き出すことも可能である。プラズマガスを石英管２に供給し、コイル３に高周波電圧を印加した状態で、イグナイタ９でプラズマを点火すると、石英管２の先端部からマイクロプラズマ５が発生する。このマイクロプラズマ５に原料ガスを反応させると、基板１６上に成膜することができる。石英管２からは連続的に原料ガスとプラズマ用ガスが供給されており、反応後は反応室５２から外に排出される。排気室５０には、ガス吸い込み口４４が形成され、ガス排気用管１４が接続されている。ガス排気用管１４は吸引バルブ１５を経由して、排気ポンプ１７に接続されている。排気室５０は吸引ポンプ１７で吸引されており、反応室５２から排出されたガスは排気室５０に取り込まれ、排気用配管１４、吸引バルブ１５を経由して排気される。

図２に局所ガス吸排気機構４の構造例を示す。局所ガス吸排気機構４は外壁４２と内壁４３があり、外壁４２上面と内壁４３上面は上ぶた４１底面に接合され、ガスが漏れないようにシールされている。上ぶた４１の中心には石英管２を通すための貫通穴が形成されていて、貫通穴と石英管２との隙間からガスが漏れるのを防ぐためシールされている。石英管２は内壁４３内部に形成された反応室５２に突き出しており、先端部からマイクロプラズマ５が噴出する。また外壁４２と内壁４３の間の排気室５０内のガスを排気するため上ぶた４１にガス吸い込み口４４が形成されている。プラズマガスおよび原料ガスは反応室５２から内壁４３と基板１６の隙間を通って排気室５０に入り、ガス吸い込み口４４へと流れる。また外壁４２の周りに存在する外気も外壁４２と基板１６の隙間を通って排気室５０に入りガス吸い込み口４４へと流れる。ガス吸い込み口４４には図１に示すガス排気用管１４が接続されている。図２ではガス吸い込み口４４を上ぶた４１に形成しているが、図３にあるように外壁４２の側面に形成してもよい。ガス吸い込み口４４が複数ある場合は、個別に吸引ポンプ１７で排気する方法、または各ガス吸い込み口４４に接続されているガス排気用管１４を吸引バルブ１５で合流させて、同一の吸引ポンプ１７で排気する方法でもよい。

外壁４２と内壁４３にはラビリンス構造４５が形成されている。ラビリンス構造４５とは、ガスの流路を入り組んだ構造とすることで外壁４２と基板１６との隙間を流れるガス流路の圧力損失を大きくして、隙間を通過するガスの流量を減少させるための構造である。詳細は後述するが、ラビリンス構造４５を形成することで、隙間の変動に対してもガス流量を安定させる効果がある。

図２に示す局所ガス吸排気機構４は、上ぶた４１と、上ぶた４１の底面から基板１６の方向に設けられた上ぶた４１の中心を囲む内壁４３と、上ぶた４１の底面から基板１６の方向に設けられた内壁４３を囲む外壁４２と、を有し、内壁４３の内側の反応室５２へガスを導入し、内壁４３と外壁４２の間の排気室５０からガスを排気する構造であるから、反応室５２内のガスがどちらの方向にも排気されると共に、外壁４２と内壁４３にラビリンス構造４５が形成されているので、隙間の変動に対してガス流量を安定させることができる。

図２では外壁４２と内壁４３を円筒状の構造とした例を示しているが、図４に示すように直方体の形状であっても良い。基板１６側から見た内壁４３および外壁４２の形状は正方形であり、この場合も反応室５２内のガスがどちらの方向にも排気されると共に、外壁４２と内壁４３にラビリンス構造４５が形成されているので、隙間の変動に対してガス流量を安定させることができる。

さらに、外壁４２および内壁４３と、基板１６との隙間を流れるガスを、より均一にガス吸い込み口４４へ排気するため、以下の構造とするのが望ましい。第一に隙間を流れるガスの流路長をそれぞれ等しくするために、外壁４２の肉厚と内壁４３の肉厚がそれぞれ一様な構造にする。第二にガス吸い込み口４４が複数個ある場合は、石英管２の中心軸に対して対称となるように配置し、各ガス吸い込み口４４と吸引バルブ１５を接続するガス排気用管１４のコンダクタンスが等しくなるようにする。例えば排気ポンプ１７が一台の場合、各ガス吸い込み口４４と吸引バルブ１５までのガス排気用管１４の長さは一般的に異なる。したがって相対的に長いガス排気用管１４の断面積を大きく、相対的に短いガス排気用管１４の断面積を小さくすればよい。第三に例えば図５に示すようにガス吸い込み口４４の上流側にバッファ領域５１となる空間を形成する。排気室５０の体積よりも大きいバッファ領域５１を設けることで、各ガス吸い込み口４４の吸引圧力ばらつきを低減することができ、排気室５０内のガスを一様に排気できるようになる。この構造ではガス吸い込み口４４が一つだけでも構わない。

マイクロプラズマ５を発生させるとマイクロプラズマ５先端部の温度が数百度になり、反応室５２内の温度も上昇する。そこで局所ガス吸排気機構４に用いられる材料は耐熱性が必要であり、この観点から金属またはセラミックまたは石英が使用可能である。金属を用いる利点は、切削し易い材料を用いれば複雑な形状に加工できる点である。但し、マイクロプラズマ５が導体の影響を受けないように、反応室５２を大きくする。理想的にはマイクロプラズマ５と内壁４３の距離を２０ｍｍ以上とする方がよい。セラミックを用いたときの利点は、絶縁体であることであるので反応室５２を小さくすることができる点である。石英を用いる利点は、絶縁体であることと透明である点である。局所ガス吸排気機構４の外側にカメラを取り付けて、マイクロプラズマ５の発生状況をモニタリングしたり、画像認識でマイクロプラズマ５の状況を評価して異常な場合は警報を発生させたり、分光測定器をつけてマイクロプラズマ５発生状況を評価し印加電圧やインピーダンスマッチングを微調整することもできる。これらの材料は単独で用いられるほか、組み合わせてもよい。例えばセラミック筐体に石英の窓をつけることができる。

次にラビリンス構造４５の形状について説明する。図６（ｂ）に局所ガス吸排気機構４を基板１６側から見た図を、図６（ａ）に局所ガス吸排気機構４のＡ−Ａ’断面を示す。ラビリンス構造４５とは、ガスの流路を入り組んだ構造とすることで基板１６との隙間を流れるガス流路の圧力損失を大きくして、隙間を通過するガスの流量を減少させるための構造である。ラビリンス構造４５は複数の絞り片４７が同心円状に形成されており、側面から見ると凹凸形状が連続している。以下凹部を円状溝４６と呼ぶこととする。気体がラビリンス構造４５と基板１６との隙間を流れると、まず入り口側の絞り片４７で流路が狭められるので、ガス流速が大きくなる。流れが速くなるとベルヌーイの定理により圧力降下が大きくなる。さらに絞り片４７から円状溝４６に流入した気体は、流路面積が大きくなったところで速度が小さくなるとともに、広がりながら次の絞り片４７の方向へ流れる。このとき気体の一部が円状溝４６の上部で渦を形成するので、流路抵抗が増し、圧力損失が大きくなる。

図７（ａ）に示すように、ラビリンス構造４５の入り口側圧力と出口側圧力をそれぞれ一定にして、ラビリンス構造４５の絞り片４７と基板１６との隙間をεとする。図７（ｂ）に隙間εと基板１６との隙間を通過する気体の流量Ｑの関係を示す。比較としてラビリンス構造４５のない平滑な面の場合の隙間εと流量Ｑの関係を示す。ラビリンス構造４５の場合では流量Ｑは隙間εに比例し、平滑な面の場合では流量Ｑは隙間εの３乗に比例する。基板１６のうねり等を考慮した使用可能な隙間εの領域では、ラビリンス構造４５の方が流量を小さくできる。また、使用可能範囲においてラビリンス構造４５ありの方が傾きが小さく、隙間εの変動に対して、流量Ｑの変動が小さい。

絞り片４７の枚数を増やすとさらに圧力損失を大きくすることができ、流量を減少させることができる。そこで、内壁４３よりも外壁４２の絞り片４７の枚数を増加させると、反応室５２内の圧力は一定に保ったままで外気の取り込み量を減少させることもできる。

実施例では外壁４２と内壁４３の両方をラビリンス構造４５としたが、外壁４２のみまたは内壁４３のみをラビリンス構造４５としてもよい。反応室５２へのプラズマガスや原料ガスの流量が大きい場合は、外壁４２底面のみをラビリンス構造４５とし内壁４３底面を平滑な面とすることで、反応室５２からガス吸い込み口４４へ気体が流れ易くなり反応室５２内にガスが滞留することがない。排気流量が大きい場合は、内壁４３のみをラビリンス構造４５とし外壁４２を平滑な面にすると、外気の取り込み量が増すので真空度の上昇を抑えることができる。

別のラビリンス構造４５を図８〜図１２に示す。図８〜図１２の（ｂ）に局所ガス吸排気機構４を下側から見た形状を、（ａ）に局所ガス吸排気機構４を側方から見たときの断面図を示す。図８〜図１２では外壁４２底面のみに圧力損失を大きくする形状を施しているが内壁４３底面のみ、または外壁４２と内壁４３の底面両方を同様な形状にしてもよい。図８は底面に渦巻状溝６１が形成されている形状で、渦巻状にすることで外壁４２の外側から内側へガスが流れるときに気体は半径方向の速度成分だけではなく周方向の速度成分も持つので、ガスの流路長が大きくなり圧力損失を大きくすることができる。図９に示す歯車状溝６２や図１１に示す波状溝６３、図１２に示す矩形状溝６４についても同様に気体に周方向の速度成分を持たせでガス流路長が大きくすることで、圧力損失を大きくする。また、図１０は図９の歯車状溝６２のピッチをずらした構造であり、これによって外側の歯車状溝６２の半径方向の溝を通過した気体が、内側の周方向の溝により周方向の速度成分を持つことができる。

局所ガス吸排気機構４と基板１６で形成される空間で真空度が一番高いのはガス吸い込み口４４近傍である。局所ガス吸排気機構４と基板１６との隙間が小さくなると、コンダクタンスが小さくなり圧力損失が増大するので、ガス吸い込み口４４近傍の真空度が上昇する。真空度が上昇すると、局所ガス吸排気機構４の基板１６に対する吸引圧力が大きくなり、基板１６が局所ガス吸排気機構に吸着される。吸着を防止するには、内壁４３の高さを外壁４２の高さより大きくすれば良い。図１３に局所ガス吸排気機構４の断面を側方から見た図を示す。内壁４３の方が外壁４２よりも高い構造となっているので、基板１６と内壁４３との隙間が外壁４２との隙間よりも小さい。一方、内壁４３の高さが大きい構造にすると、外壁４２と基板１６との隙間が広がり外気が取り込まれ易くなるので、吸引圧力の上昇を低減し基板１６が局所ガス吸排気機構４に吸着することを防止できる。図１３の構造に関しては、以降に述べる実施例２もしくは実施例３にも適用できる。

本実施例ではマイクロプラズマ５を発生させて原料ガスを反応させる局所成膜装置２０について説明しているが、局所的にガスの流れを制御して成膜する装置（例えばレーザＣＶＤ装置）や基板表面処理装置にも適用可能である。

本実施例によって、隙間変動によるガス流量変動を低減でき、均一性の高い成膜や均一な表面処理が可能となるため、不良発生を防止し、コスト低減を図ることができる。

図１４に別の実施例を示す。局所成膜装置２０はＸ、Ｙ、Ｚそれぞれの方向へ動くＸステージ１２０ａとＹステージ１２０ｂとＺステージ１２０ｃがあり、Ｚステージ１２０ｃに局所成膜装置２０のヘッド部２１がある。ヘッド部２１はプラズマ生成室１と局所ガス吸排気機構４から成る。本実施例のプラズマ生成室１と局所ガス吸排気機構４の構造としては、前述の実施例１または後述の実施例３、４と同様な構造を用いることができる。

次に局所成膜装置２０の各構成部について図１５を用いて説明する。局所成膜装置２０と反応条件記憶手段１０１と反応位置情報記憶手段１０２から成る記憶部１００と、電力印加手段１１１と電力制御手段１１２と反応ガス流量制御手段１１３とアルゴンガス流量制御手段１１４と吸引ポンプ作動手段１１５から成るプラズマ発生部１１０と、高さ測定手段１２１と高さ調整手段１２２とＸＹ位置測定手段１２３とＸＹ位置調整手段１２４から成るＸＹＺステージ１２０で構成されている。また図１６に示すように記憶部１００に圧力条件記憶手段１０３と圧力測定結果判定手段１０４を加え、局所ガス吸排気機構４に圧力測定手段１３１を加えて、反応室５２の圧力測定結果に基づいて基板１６との高さを調整できる装置でもよい。

図１６の装置構成での高さ調整方法について図１７を用いて説明する。実施例ではマイクロプラズマ５を発生させて原料ガスを反応させる局所成膜装置２０について説明しているが、局所的にガスの流れを制御して成膜する装置（例えばレーザＣＶＤ装置）や基板表面処理装置にも適用可能である。

図１７は局所ガス吸排気機構４を下降してから成膜して局所ガス吸排気機構４を退避するまでのフローを示す。まず、局所ガス吸排気機構４をＸステージ、Ｙステージで成膜領域上まで移動させる。そしてＺステージにより局所ガス吸排気機構４を基板１６に近づける。次にガス吸引ポンプ１７を作動させて吸引を開始する。マイクロプラズマ５は発生させずに、プラズマガス用の不活性ガスを反応室５２に導入して、空気を追い出して不活性ガス雰囲気に反応室５２を置換する。置換されたら、不活性ガスの流量が成膜時と同じになるようにマスフローコントローラー１２で制御してから反応室５２内の圧力を測定する。この測定結果を予め設定していた最適な圧力と比較して異なる場合は、同じとなるようにＺステージで局所ガス吸排気機構４の高さを微調整する。反応室５２の圧力が最適な圧力より高い場合は局所ガス吸排気機構４を基板１６から離し、低い場合には基板１６に近づけると、最適条件と一致させることができる。高さ調整後、原料ガスを反応室５２に導入しマイクロプラズマ５を発生させる。このときマイクロプラズマ５よって、原料ガスが反応し基板１６に成膜される。成膜後、マイクロプラズマ５の発生を停止し原料ガスの導入を停止する。プラズマガスで反応室５２内が置換されたら、プラズマガスの供給を停止して吸引ポンプ１７の作動を停止する。最後に局所ガス吸排気機構４を退避させる。

本実施例によって隙間の変動に寄らず反応室５２内の圧力を一定に保つことができる。また、必ず原料ガスを導入する前に基板１６との高さを調整するので、基板１６との隙間が大きくなって原料ガス漏れ出すことを防ぐことができる。

以下、本発明の実施例３について図１８、１９を用いて説明する。本実施例ではマイクロプラズマ５を発生させて原料ガスを反応させる局所成膜装置２０について説明しているが、局所的にガスの流れを制御して成膜する装置（例えばレーザＣＶＤ装置）や基板表面処理装置にも適用可能である。

図１８に実施例３の局所成膜装置２０の構成を示す。プラズマ生成室１には絶縁体である石英管２と石英管２の周囲に巻きつけられたコイル３と石英管２の上部に接続されたプラズマ点火用のイグナイタ９がある。コイル３の一方には高周波電源７と高周波マッチングボックス８が接続され、もう一方は接地されている。石英管２の下部は局所ガス吸排気機構４の貫通穴を通り反応室５２に突き出している。原料ガスとプラズマガスはそれぞれ原料ガス容器１０とプラズマガス容器１１から供給され、配管部には途中にガスの流量を制御するためのマスフローコントローラー１２が取り付けられている。プラズマガス容器１１からはもう一つ局所ガス吸排気機構４へプラズマガスを供給するためのプラズマガス供給用管が配管されている。原料ガスについては石英管２の手前で配管が分岐しており、マイクロプラズマ５の近傍でノズル６から吹き出すことも可能である。プラズマガスを供給すると、石英管２の先端部からマイクロプラズマ５が発生し、このマイクロプラズマ５に原料ガスを反応させると、基板１６に成膜することができる。

図１９に実施例の局所ガス吸排気機構４の構造を示す。図１９（ａ）は局所ガス吸排気機構４の断面を横から見た図である。局所ガス吸排気機構４は上ぶた４１と外側から順に、外壁４２、中壁４８、内壁４３と径の異なる３つの壁から成る。外壁４２、中壁４８、内壁４３の各上面は上ぶた４１底面に接合され、ガスが漏れないようにシールされている。上ぶた４１の中心には石英管２を通すための貫通穴が形成されていて、貫通穴と石英管２との隙間からガスが漏れるのを防ぐためシールされている。石英管２は内壁４３内部に形成された反応室５２に突き出しており、先端部からマイクロプラズマ５が噴出する。中壁４８と内壁４３の間の上ぶた４１には、ガスを排気するためのガス吸い込み口４４が形成されている。プラズマガスおよび原料ガスは反応室５２から内壁４３と基板１６との隙間を通ってガス吸い込み口４４へと流れる。また外壁４２と中壁４８の間の上ぶた４１には不活性ガスを供給するためのガス吹き出し口４９が形成されている。不活性ガスは中壁４８と基板１６との隙間を通ってガス吸い込み口に排気されるか外壁４２を通って、局所ガス吸排気機構４の周囲に排出される。ガス吹き出し口４９を設けることで、外気の取り込み防止と原料ガスの周囲への漏れの効果が向上する。ガス吸い込み口４４およびガス吹き出し口４９はそれぞれ石英管２の中心軸に対して対称となるように配置するのが望ましい。図１９ではガス吸い込み口４４とガス吹き出し口４９が共に偶数の場合を図示したが図２０のようにガス吸い込み口４４とガス吹き出し口４９が奇数でそれぞれの位置が正多角形を形成するように配置しても良い。

図１９（ｂ）にガス吸排気機構４を基板１６側から見た図を示す。中壁４８と内壁４３の底面をラビリンス構造４５としている。外壁４２は不活性ガスを積極的に周囲に排出して外気が取り込まれないようにするためにラビリンス構造としない方がよい。本実施例によって、隙間変動による外気の取り込み量変動を低減し、反応室５２圧力変動を低減できる。

前述の実施例２の局所成膜装置において本実施例の局所ガス吸排気機構４を用いる場合は、ガス吹き出し口４９から吹き出すガスについても圧力条件の記憶や圧力の測定や圧力測定結果の判定等を行うようにしてもよい。

以下、本発明の実施例４について図２１を用いて説明する。実施例ではマイクロプラズマ５を発生させて原料ガスを反応させる局所成膜装置２０について説明しているが、局所的にガスの流れを制御して成膜する装置（例えばレーザＣＶＤ装置）や基板表面処理装置にも適用可能である。

図２０に実施例の局所ガス吸排気機構４の構造を示す。図２０（ａ）は局所ガス吸排気機構４の断面を横から見た図で、反応室５２の断面積をＡ、反応室５２内のゲージ圧力をＰ_ａとし、排気室５０の断面積をＢ、排気室５０内のゲージ圧力をＰ_ｂとすると、

〔数１〕
Ｐ_ａＡ＋Ｐ_ｂＢ＞０
であれば基板１６に対して上向きの力が働かないので基板１６の吸着を防止できる。

また、本実施例を、図１９に示す局所ガス排気機構４（実施例３）に適用する場合は、中壁４８と外壁４２の間の空間の断面積をＣ、その空間のゲージ圧力をＰ_ｃとすると、

〔数２〕
Ｐ_ａＡ＋Ｐ_ｂＢ＋Ｐ_ｃＣ＞０
であれば基板１６に対して上向きの力が働かないので基板１６の吸着を防止できる。

本実施例によって、基板１６が局所ガス吸排気機構４に吸着することを防止できる。

本発明は、成膜領域のガスの流れを制御する必要があるプラズマ発生装置やレーザＣＶＤ装置に利用することができる。

本発明の実施例１の局所成膜装置の説明図 本発明の実施例１の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例１の別の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例１の別の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例１の別の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例１のラビリンス構造の説明図 隙間と流量の関係を示した説明図 本発明の実施例１の別のラビリンス構造の説明図 本発明の実施例１の別のラビリンス構造の説明図 本発明の実施例１の別のラビリンス構造の説明図 本発明の実施例１の別のラビリンス構造の説明図 本発明の実施例１の別のラビリンス構造の説明図 本発明の実施例１の別の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例２の局所成膜装置の説明図 本発明の実施例２の装置構成の説明図 本発明の実施例２の別の装置構成の説明図 本発明の実施例２の高さ調整手順の説明図 本発明の実施例３の局所成膜装置の説明図 本発明の実施例３の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例３の別の局所ガス吸排気機構の説明図 本発明の実施例４の局所ガス吸排気機構の説明図

符号の説明

１…プラズマ生成室、２…石英管、３…コイル、４…局所ガス吸排気機構、５…マイクロプラズマ、６…ノズル、７…高周波電源、８…マッチングボックス、９…イグナイタ、１０…原料ガス容器、１１…プラズマガス容器、１２…マスフローコントローラー、１４…ガス排気用管、１５…吸引バルブ、１６…基板、１７…吸引ポンプ、２１…ヘッド部、４１…上ぶた、４２…外壁、４３…内壁、４４…ガス吸い込み口、４５…ラビリンス構造、４６…円状溝、４７…絞り片、４８…中壁、４９…ガス吹き出し口、５０…排気室、５１…バッファ領域、５２…反応室、６１…渦巻状溝、６２…歯車状溝、６３…波状溝、６４…矩形状溝、１００…記憶部、１０１…反応条件記憶手段、１０２…反応位置情報記憶手段、１０３…圧力条件記憶手段、１０４…圧力測定結果判定手段、１１０…プラズマ発生部、１１１…電力印加手段、１１２…電力制御手段、１１３…反応ガス流量制御手段、１１４…アルゴンガス流量制御手段、１１５…吸引ポンプ作動手段、１２０…ＸＹＺステージ、１２１…高さ測定手段、１２２…高さ調整手段、１２３…ＸＹ位置測定手段、１２４…ＸＹ位置調整手段

Claims (16)

1. 局所ガス吸排気機構を有する成膜または表面処理装置において、
   前記局所ガス吸排気機構は、
   上ぶたと、前記上ぶたの底面から成膜または表面処理を行う基板の方向に設けられた前記上ぶたの中心を囲む内壁と、前記上ぶたの底面から前記基板の方向に設けられた前記内壁を囲む外壁と、を有し、
   前記内壁の内側の第一の空間へガスを導入し、前記内壁と前記外壁の間の第二の空間からガスを排気する構造であり、
   前記内壁または前記外壁の開放側の面の少なくとも一方がラビリンス構造であることを特徴とする成膜または表面処理装置。
2. 局所ガス吸排気機構を有する成膜または表面処理装置において、
   前記局所ガス吸排気機構は、
   上ぶたと、前記上ぶたの底面から成膜または表面処理を行う基板の方向に設けられた前記上ぶたの中心を囲む内壁と、前記上ぶたの底面から前記基板の方向に設けられた前記内壁を囲む中壁と、前記上ぶたの底面から前記基板の方向に設けられた前記中壁を囲む外壁と、を有し、
   前記内壁の内側の第一の空間へガスを導入し、前記内壁と前記中壁の間の第二の空間からガスを排気し、前記中壁と前記外壁の間の第三の空間へガスを導入する構造であり、
   前記内壁または前記中壁または前記外壁の開放側の面の少なくとも一つがラビリンス構造であることを特徴とする成膜または表面処理装置。
3. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置において、
   ガスを導入する前記第一の空間内の圧力を測定する計測部と前記圧力の測定値に基づいて前記局所ガス吸排気機構と基板との隙間を調整する高さ調整部を備えたことを特徴とする成膜または表面処理装置。
4. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置において、
   ガスを導入する空間の圧力を測定する圧力測定部と、圧力条件記憶部と、圧力測定結果判定部と、反応条件記憶部と、反応位置情報記憶部と、電力印加部と、電力制御部と、反応ガス流量制御部と、アルゴンガス流量制御部と、吸引ポンプ作動部と、高さ測定部と、高さ調整部と、ＸＹ位置測定部と、ＸＹ位置調整部を有することを特徴とした成膜または表面処理装置。
5. 請求項１に記載の成膜または表面処理装置において、
   前記第一の空間の断面積と前記第一の空間内のゲージ圧力との積と、前記第二の空間の断面積と前記第二の空間のゲージ圧力との積の和が０より大きいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
6. 請求項２に記載の成膜または表面処理装置において、
   前記第一の空間の断面積と前記第一の空間内のゲージ圧力との積と、前記第二の空間の断面積と前記第二の空間内のゲージ圧力との積と、前記第三の空間の断面積と前記第三の空間内のゲージ圧力との積の和が０より大きいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
7. 請求項１に記載の成膜または表面処理装置において、
   前記内壁および前記外壁はそれぞれ肉厚が一様であることを特徴とする成膜または表面処理装置。
8. 請求項２に記載の成膜または表面処理装置において、
   前記内壁および前記中壁および前記外壁はそれぞれ肉厚が一様であることを特徴とする成膜または表面処理装置。
9. 請求項１に記載の成膜または表面処理装置において、
   前記第二の空間からガスを排気するためのガス吸い込み口が、前記第一の空間へガスを導入するためのガス導入口の中心から同じ距離にあり、円周方向に均等に配置されていることを特徴とする成膜または表面処理装置。
10. 請求項２に記載の成膜または表面処理装置において、
    前記第二の空間からガスを排気するためのガス吸い込み口および前記第三の空間へガスを導入するためのガス導入口が、前記第一の空間へガスを導入するためのガス導入口の中心からそれぞれ同じ距離にあり、それぞれ円周方向に均等に配置されていて、前記第二の空間からガスを排気するためのガス吸い込み口と前記第一の空間へガスを導入するためのガス導入口との距離が、前記第三の空間へガスを導入するためのガス導入口と前記第一の空間へガスを導入するためのガス導入口との距離に対して小さいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
11. 請求項１に記載の成膜または表面処理装置において、
    前記内壁の高さが前記外壁の高さより大きいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
12. 請求項２に記載の成膜または表面処理装置において、
    前記内壁の高さが前記中壁と前記外壁いずれの高さよりも大きいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
13. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置において、
    前記局所ガス吸排気機構の材料が、金属またはセラミックまたは石英いずれかであることを特徴とする成膜または表面処理装置。
14. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置において、
    前記第二の空間からガスを排気するためのガス吸い込み口が複数形成され、前記ガス吸い込み口は各々管により同一の吸引バルブへと接続されていて、前記管のコンダクタンスがすべて等しいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
15. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置において、前記第二の空間からガスを排気するためのガス吸い込み口と前記第二の空間との間にバッファ領域が形成され、前記バッファ領域は前記第二の空間よりも体積が大きいことを特徴とする成膜または表面処理装置。
16. 請求項１または２に記載の成膜または表面処理装置を用いた成膜または表面処理方法であって、
    前記局所ガス吸排気機構を所定の位置まで下降させる第一の工程と、
    ガスを排気するためのガス吸引ポンプを作動させる第二の工程と、
    ガスで前記第一の空間内の外気を置換する工程と、
    前記第一の空間内の圧力を測定する工程と、
    前記圧力が所定の圧力となるように前記局所ガス吸排気機構の高さを調整する工程と、
    を含むことを特徴とする成膜または表面処理方法。

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