(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバ本体と、
チャンバ本体に連結され、かつ処理領域を囲むバッキングプレートと、
処理領域の外側に配置され、かつバッキングプレートの中央領域に連結されたフレーム構造であって、フレーム構造は、
バッキングプレートの幅を跨ぎ、中央領域を有するブリッジ部であって、ブリッジ部が跨ぐのは、バッキングプレートの長さよりも短い長さであるブリッジ部と、
ブリッジ部の縁部から延びる複数の脚部と、
バッキングプレートに連結された支持要素であって、支持要素は、１つ以上の第１固締機構によってブリッジ部の中央領域から懸吊され、１つ以上の第１固締機構は、１つ以上のブリッジ部に連結するための第１螺刻端部と、支持要素に連結するための第２螺刻端部を有する支持要素と、
１つ以上の第１固締機構の各々の第１端部に螺合された第２固締機構を更に含むフレーム構造と、
支持要素とバッキングプレートの中央領域を螺合によって連結するための１つ以上の第３固締機構を含むプラズマ化学気相蒸着装置。
【請求項２】
蓋体を更に含み、
複数の脚部は、蓋体及びチャンバ本体の少なくとも１つに連結され、かつそこから延びている請求項１記載の装置。
【請求項３】
少なくとも１つの第３固締機構が、
支持リング及びバッキングプレートを貫通して延びる複数のボルトを更に含み、複数のボルトのそれぞれがバッキングプレートから電気的に絶縁されている請求項２記載の装置。
【請求項４】
各々のボルトをバッキングプレートから電気的に絶縁する絶縁座金と、
各々のボルトに螺合された絶縁ナットと、
絶縁ナットと絶縁座金の間を延びる絶縁スリーブとを更に含む請求項３記載の装置。
【請求項５】
絶縁座金、絶縁スリーブ及び絶縁ナットがセラミック材料を含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
絶縁座金、絶縁スリーブ及び絶縁ナットが絶縁材料の一体部品を含む請求項４記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１つの第１固締具の各々が、
支持要素とブリッジ部の中央領域との間に延びる複数のアンカーボルトを更に含む請求項２記載の装置。
【請求項８】
各々のアンカーボルトがブリッジ部の中央領域を貫通し、かつ調節可能にブリッジ部の中央領域に連結されている請求項７記載の装置。
【請求項９】
複数の脚部が、蓋体及びチャンバ本体の１つ以上の第１部から延びる１本以上の第１脚部と、第１部の反対側に配置された、蓋体及びチャンバ本体の１つ以上の第２部から延びる１本以上の第２脚部とを含み、ブリッジ部がバッキングプレートを跨ぎ、かつ１本以上の第１脚部及び１本以上の第２脚部の両方に連結されている請求項２記載の装置。
【請求項１０】
バッキングプレートの中央部を、バッキングプレート上方に配置されたフレームアセンブリから延びる支持要素で支持し、
フレームアセンブリから支持要素を延ばす距離を調節してバッキングプレートの形状を制御することを含む、請求項１記載の装置内でのバッキングプレートの形状の制御方法。
【請求項１１】
装置内において、プラズマ化学気相蒸着により基板上に材料層を堆積し、
装置はガス分散シャワーヘッドに連結されたバッキングプレートと、バッキングプレートに連結され、かつバッキングプレートのガス分散シャワーヘッドとは反対の側に配置されたバッキングプレート支持体とを含み、
堆積時の測定パラメータに応じて装置内でバッキングプレートの形状を調節することを含む、請求項１記載の装置を用いたプラズマ化学気相蒸着法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
（技術分野）
本発明の実施形態は、概して、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）装置上のバッキングプレートを強化するための装置に関する。
【０００２】
（関連技術の説明）
大面積基板は、フラットパネルディスプレイ、太陽電池パネル等の世間で使用される数々の品物の製造に使用される。大面積基板の表面積は２平方メートルを越えることがある。これらの大面積基板を処理するために、チャンバのサイズも大きくなる。大面積基板の処理に使用し得る適切な装置の１つが、図７に図示されるようなＰＥＣＶＤ装置７００である。基板７０４は、処理チャンバ内でガス分散シャワーヘッド７０２の反対側に配置される。バッキングプレート７０６はシャワーヘッド７０２の背後に配置されるため、シャワーヘッド７０２とバッキングプレート７０６との間には、シャワーヘッド７０２の背後で処理ガスを分散させるためのプレナム７０８が形成される。ＰＥＣＶＤチャンバの場合、バッキングプレート７０６は、少なくとも大面積基板７０４と同じぐらいの大きさになり得る。このため、大面積基板を処理するためのＰＥＣＶＤ装置において、バッキングプレートの表面積が２平方メートルを越える場合がある。処理チャンバの規模を大きくし、その表面積を広くしただけでは、バッキングプレート７０６の厚さが小さいチャンバと同じままの場合、バッキングプレートのサイズ及び重量により、いずれはその中央部分が図７に図示されるように沈み込んでしまう。従って、大面積基板の処理を可能にする、十分なサイズ及び機械的強度のバッキングプレートが当該分野において求められている。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、概して、プラズマ化学気相蒸着装置で使用するためのバッキングプレート強化装置に関する。大面積基板を処理する場合、チャンバ全体に拡がるバッキングプレートもまた、かなりの大きさとなり得る。フレーム構造でバッキングプレートの中央領域を支持することにより、バッキングプレートを実質的な平面に維持する。あるいは、必要に応じて、バッキングプレートの外形を処理の特定のニーズに合うように調節する。
【０００４】
一実施形態において、プラズマ化学気相蒸着装置を開示する。この装置は、チャンバ本体と、チャンバ本体に連結され、かつ処理領域を囲むバッキングプレートと、処理領域の外側に配置され、かつバッキングプレートの中央領域に連結されたフレーム構造とを備える。
【０００５】
別の実施形態において、バッキングプレート強化装置を開示する。この装置は、ブリッジ部と、ブリッジ部の縁部から延びる複数の脚部と、ブリッジ部の中央部下に懸吊された支持要素とを備え、支持要素は、ブリッジ部の中央部を貫通して延び、かつブリッジ部の上面に固締されている１つ以上のアンカー要素によって懸吊されている。支持要素は、要素を貫通して延びる１つ以上の固締具と、各固締具に連結された電気絶縁要素とを備える。
【０００６】
更に別の実施形態において、バッキングプレートの形状の制御方法を開示する。この方法は、バッキングプレートの中央部を、バッキングプレート上方に配置されたフレームアセンブリから延びる支持要素で支持し、フレームアセンブリから支持リングを延ばす距離を調節してバッキングプレートの形状を制御することを含む。
【０００７】
更に別の実施形態において、プラズマ化学気相蒸着法を開示する。この方法は、装置内において、プラズマ化学気相蒸着により基板上に材料層を堆積し、装置はガス分散シャワーヘッドに連結されたバッキングプレートと、バッキングプレートに連結され、かつバッキングプレートのガス分散シャワーヘッドとは反対の側に配置されたバッキングプレート支持体とを備えており、堆積時の測定パラメータに応じて装置内でバッキングプレートの形状を調節することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の上記構成が詳細に理解されるように、上記で簡単に要約した本発明のより具体的な説明を実施形態を参照して行う。実施形態の一部は添付図面に図示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態しか図示しておらず、本発明はその他の同等に効果的な実施形態も含み得ることから、本発明の範囲を限定すると解釈されないことに留意すべきである。
【図１】本発明の一実施形態によるＰＥＣＶＤ装置の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるバッキングプレートフレーム構造の上面斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態によるＰＥＣＶＤ装置の上部の断面図である。
【図４】本発明の一実施形態による支持リングの上面図である。
【図５】図４の支持リングに取り付けられたアンカーボルトの切欠図である。
【図６】図４のバッキングプレート及び支持リングを通るボルトの切欠図である。
【図７】バッキングプレートが沈み込んだＰＥＣＶＤ装置７００を示す図である。
【０００９】
円滑な理解のために、可能な限り、図面で共通する同一要素は同一参照番号を用いて表した。一実施形態で開示の要素は、特に記載することなく、他の実施形態で便宜上利用可能である。
【詳細な説明】
【００１０】
本発明の実施形態は、概して、処理チャンバにおいてバッキングプレートを支持するための装置及び方法である。一実施形態において、バッキングプレートの中央領域は、バッキングプレートを実質的な平面方向に維持する支持リングに連結される。処置対象の基板は、半導体基板、フラットパネルディスプレイ基板、ソーラーパネル基板その他等のいずれの適切な基板であってもよいことを理解されたい。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態によるＰＥＣＶＤ装置の部分断面図である。この装置はチャンバ１００を含み、チャンバ内では１枚以上の膜が基板１４０上に堆積される。使用し得る適切なＰＥＣＶＤ装置の１つが、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社の子会社であるＡＫＴ社から入手可能である。以下ではＰＥＣＶＤ装置に関連させて説明するが、本発明が、その他の製造業者によるものを含め、その他の処理チャンバにも同じように応用可能であることを理解すべきである。
【００１２】
チャンバ１００は、一般に、処理容積１０６を規定する壁部１０２、底部１０４、シャワーヘッド１１０、基板支持体１３０を含む。処理容積１０６にはバルブ１０８を介してアクセスし、基板１４０をチャンバ１００内外に搬送することができる。基板支持体１３０は、基板１４０を支持するための基板受け面１３２を含む。１つ以上の軸部１３４を昇降システム１３６に連結して、基板支持体１３０を上昇及び下降させることができる。任意で、シャドーリング１３３を基板１４０の周縁部上に載置してもよい。昇降ピン１３８は基板支持体１３０内で動けるように配置されており、基板受け面１３２に基板１４０を近づけたり離したりする。基板支持体１３０は、基板支持体１３０を所望の温度に維持するための加熱及び／又は冷却素子１３９も含み得る。基板支持体１３０は、基板支持体１３０の周縁部でＲＦ接地を行うための接地ストラップ１３１も含んでいてよい。
【００１３】
シャワーヘッド１１０をバッキングプレート１１２に、その周縁部にてサスペンション１１４によって連結することができる。また、シャワーヘッド１１０を、１つ以上の連結支持体１６０によってバッキングプレート１１２に連結して、シャワーヘッド１１０の沈み込みの防止及び／又は真直度／湾曲度の制御に役立ててもよい。一実施形態においては、１２個の連結支持体１６０を使用して、シャワーヘッド１１０をバッキングプレート１１２に連結する。連結支持体１６０は、ナット・ボルトアセンブリ等の固締機構を含み得る。一実施形態において、ナット・ボルトアセンブリは、電気絶縁材料で作成される。別の実施形態においては、ボルトを金属で作成し、電気絶縁材料で被覆する。更に別の実施形態においては、シャワーヘッド１１０に螺刻して、ボルトを嵌められるようにする。更に別の実施形態においては、ナットを電気絶縁材料から作成する。電気絶縁材料は、連結支持体１６０が、チャンバ内に存在し得るプラズマと電気的に結合するのを防止するのに役立つ。これに加え及び／又は代案として、バッキングプレート１１２とシャワーヘッド１１０とを連結する中央連結機構が存在してもよい。中央連結機構はリング１４８（以下で説明）を取り囲み、ブリッジアセンブリから懸吊することができる。更に別の実施形態において、連結支持体１６０は、シャワーヘッド１１０に螺入させる固締具を備えていてもよい。固締具は、バッキングプレート１１２に連結させるロッドを受けるための溝付きの開口部を有していてよい。ロッドは、真空シールでバッキングプレート１１２に連結してもよい。
【００１４】
ガス供給源１２０がバッキングプレート１１２に連結されており、ガスをバッキングプレート１１２のガス排出口１４２及びシャワーヘッド１１０内のガス流路１１１を介して基板受け面１３２に供給する。真空ポンプ１０９がチャンバ１００に連結され、処理容積１０６を所望の圧力に制御する。ＲＦ電源１２２をバッキングプレート１１２及び／又はシャワーヘッド１１０に連結して、ＲＦ電力をシャワーヘッド１１０に供給する。ＲＦ電力により、シャワーヘッド１１２と基板支持体１３０との間に電場が形成され、シャワーヘッド１１０と基板支持体１３０との間でガスからプラズマが発生する。周波数約０．３ＭＨｚ〜約２００ＭＨｚ等の様々な周波数を使用することができる。一実施形態において、ＲＦ電源は、周波数１３．５６ＭＨｚで提供される。
【００１５】
誘導結合遠隔プラズマ供給源等の遠隔プラズマ供給源１２４も、ガス供給源１２０とバッキングプレート１１２との間に連結することができる。次の基板を処理する前に、洗浄ガスを遠隔プラズマ供給源１２４に供給して遠隔プラズマを発生させ、チャンバ部品の洗浄に用いてもよい。洗浄ガスを、シャワーヘッドに供給されたＲＦ電源１２２によって更に励起させてもよい。適切な洗浄ガスにはＮＦ３、Ｆ２及びＳＦ６が含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
基板受け面１３２上に載置された基板１４０の上面とシャワーヘッド１１０との間隔は、約４００ミリ〜約１２００ミリであってよい。一実施形態において、間隔は約４００ミリ〜約８００ミリである。バッキングプレート１１２とシャワーヘッド１１０との間隔は調節することができる。
【００１７】
バッキングプレート１１２は、ブリッジアセンブリ１４４によって支持することができる。１本以上のアンカーボルト１４６をブリッジアセンブリ１４４から下に支持リング１４８へと延ばすことができる。支持リング１４８を、１本以上のボルト１５０によりバッキングプレート１１２に連結することができる。支持リング１４８を、実質的にバッキングプレート１１２の中央でバッキングプレート１１２に連結することができる。バッキングプレート１１２の中央は、支持リング１４８がないとバッキングプレート１１２の中で最も支えが少ない領域である。従って、バッキングプレート１１２の中央領域を支持することにより、バッキングプレートの沈み込みを軽減する及び／又は防止することができる。
【００１８】
一実施形態においては、支持リング１４８を、バッキングプレート１１２の形状を制御するアクチュエータに連結して、バッキングプレート１１２の中央をバッキングプレート１１２の縁部に対して上昇又は下降させる。バッキングプレートの中央領域を上昇させることにより渦様の流れを生じさせ、大面積基板上への原子層の堆積処理を行うことが考えられる。バッキングプレート１１２は、処理中に得られる数値に応じて移動させることができる。一実施形態において、この数値とは、堆積させる層の厚さである。バッキングプレート１１２の移動は、処理と同時に行うことができる。
【００１９】
支持リング１４８は、シャワーヘッド１１０の支持機構と一体であっても分離していてもよい。一実施形態においては、１つ以上の支持要素によりシャワーヘッド１１０をバッキングプレート１１２に様々な位置で連結し、支持リング１４８をバッキングプレート１１２の中央領域に連結する。別の実施形態においては、中央に設置された連結機構を使用してバッキングプレート１１２をシャワーヘッド１１０に連結し、支持リング１４８をバッキングプレート１１２の中央領域に連結する。バッキングプレート１１２の支持リング１４８に加えてシャワーヘッド１１０を中央で支持する場合、バッキングプレート１１２の支持リング１４８を、シャワーヘッド１１０用の中央支持体内に配置してもよい。
【００２０】
ブリッジアセンブリ１４４とバッキングプレート１１２との距離は、望み通りに調節することができる。一実施形態において、ブリッジアセンブリ１４４とバッキングプレート１１２との距離は、処理条件の測定値に応じて調節する。加えて、ブリッジアセンブリ１４４とバッキングプレート１１２との距離を調節する場合、シャワーヘッド１１０がバッキングプレート１１２に連結されているなら、シャワーヘッド１１０と基板との距離も調節される。
【００２１】
図２は、本発明の一実施形態によるバッキングプレートフレーム構造２００の上面斜視図である。複数の連結機構２２４が描かれており、これらの連結機構が、シャワーヘッドをバッキングプレートに連結し、シャワーヘッドの沈み込みを防止する。一実施形態においては、１２個の連結機構２２４が存在する。バッキングプレート２０２の縁部は蓋体２０４上に載置される。しかしながら、バッキングプレートの中央部２２２を、ブリッジアセンブリ２０６の中央領域２１８から懸吊された支持リング２０８により中央で支持することができる。ブリッジアセンブリ２０６のブリッジ部２２０は、バッキングプレート２０２の幅に及ぶものであってよい。ブリッジ部２２０の縁部は、蓋体２０４に連結された１本以上の脚部２１６によって支持することができる。
【００２２】
支持リング２０８は、１本以上のアンカーボルト２１２によってブリッジ部２２０の中央領域２１８から懸吊することができる。アンカーボルトの素材は、大面積のバッキングプレート２０２を支持するに十分な強度のいずれの周知の材料であってもよい。一実施形態において、アンカーボルト２１２は、ステンレススチールを含む。支持リング２０８を、１本以上のボルト２１０によってバッキングプレート２０２に連結することができる。ボルト２１０を、絶縁体２１４によりバッキングプレート２０２から電気的に絶縁してもよい。絶縁体２１４は、いずれの周知の電気絶縁材料から形成してもよい。一実施形態において、絶縁体２１４はセラミックである。ボルト２１０、２１２を、支持リング２０８をバッキングプレート２０２に連結するためのもの及び支持リング２０８をブリッジ部２２０の中央領域２１８に連結するためのものと説明したが、要素を連結可能ないずれの固締機構も想定されると理解すべきである。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施形態によるＰＥＣＶＤ装置３００の上部の部分断面図である。バッキングプレート３０２に連結された支持リング３０６は、１本以上のアンカーボルト３０８によってブリッジアセンブリ３０４から懸吊することができる。支持リング３０６及びブリッジアセンブリ３０４に連結させるために、アンカーボルト３０８の各端部３１０に螺刻を施してもよい。ブリッジアセンブリ３０４では、ナット等の固締機構３１２を、アンカーボルト３０８の螺刻端部３１０に螺合させることができる。
【００２４】
支持リング３０６では、アンカーボルト３０８を支持リング３０６に螺合させることができる。支持リング３０６は、アンカーボルト３０８の螺刻端部３１０を受けるための螺合部を有していてよい。アンカーボルト３０８を支持リング３０６に螺合させることにより、支持リング３０６の下面ではナット等の固締機構が不要となる。支持リング３０６の下面のナットにより、バッキングプレート３０２がブリッジアセンブリ３０４に電気的に結合されてしまうことがあり、望ましくない。しかしながら、一実施形態においては、ナットを支持リング３０６の下面に配置し、アンカーボルト３０８と連結させる。一実施形態においては、絶縁固締機構を使用して、支持リング３０６をアンカーボルト３０８に連結する。絶縁ナットを使用してアンカーボルト３０８を支持リング３０６に連結するなら、支持リング３０６にアンカーボルト３０８を受けるための螺刻をしてもしなくてもよい。螺刻した支持リング３０６とナットの両方を使用すると、アンカーボルト３０８が支持リング３０６によりしっかりと固定される。ナットだけを使用してアンカーボルト３０８を支持リング３０６に連結する場合、支持リング３０６のアンカーボルト３０８を通す部分は、実質的に平らな面となる。
【００２５】
図４は、本発明の一実施形態による、バッキングプレート４０６に連結された支持リング４００の上面図である。アンカーボルト４０２及びボルト４０４も図示している。１本以上のアンカーボルト４０２が存在し得るが、６本のアンカーボルト４０２を図示している。使用するアンカーボルト４０２はこれより多くても少なくてもよいことを理解されたい。加えて、支持リング４００をバッキングプレート４０６に連結する８本のボルト４０４を図示しているが、使用するボルト４０４はこれより多くても少なくてもよいと理解すべきである。
【００２６】
図５は、図４の支持リング４００に取り付けられたアンカーボルト４０２の切開図である。アンカーボルト４０２は、支持リング４００の螺嵌部５０２に連結される螺刻端部５０４を有していてよい。上述したように、螺刻端部５０４は、螺嵌部５０２に加えて又はその代わりに固締機構を更に有していても有していなくてもよい。一実施形態においては、アンカーボルト４０２の螺刻端部５０４を電気絶縁材料で被覆して、バッキングプレート４０６とアンカーボルト４０２との電気的な結合を軽減する。
【００２７】
図６は、図４のバッキングプレート４０６及び支持リング４００を通るボルト４０４の切開図である。支持リング４００とバッキングプレート４０６との間で、ボルト４０４を絶縁座金６０２により電気的に絶縁することができる。一実施形態においては、絶縁座金６０２をバッキングプレート４０６内の皿穴に沈める。
【００２８】
ボルト４０４の端部は、バッキングプレート４０６の下面で螺刻した絶縁ナット６０６に螺合させることができる。絶縁ナット６０６は、バッキングプレート４０６の皿穴に沈めてもよい。ボルト４０４の螺刻端部は、絶縁ナット６０６を貫通しなくてもよい。ボルト４０４の螺刻端部が絶縁ナット６０６を貫通して延びる場合、ボルト４０４はバッキングプレート４０６の開口部６０８を介して供給されるプラズマに曝露される。ボルト４０４をプラズマに曝露することにより、ボルト４０４はバッキングプレート４０６から電気的に絶縁されなくなり、接地経路となる。すなわち、絶縁ナット６０６は、ボルト４０４の絶縁キャップとして機能する。
【００２９】
バッキングプレート４０６において、ボルト４０４を、絶縁ナット６０６と絶縁座金６０２との間に延びる絶縁スリーブ６０４によってバッキングプレート４０６から電気的に絶縁してもよい。一実施形態において、絶縁座金６０２、絶縁スリーブ６０４、絶縁ナット６０６のそれぞれの絶縁材料はセラミック材料を含む。いずれの周知の電気絶縁材料を絶縁座金６０２、絶縁スリーブ６０４、絶縁ナット６０６のそれぞれに使用することも考えられる。一実施形態において、絶縁座金６０２、絶縁スリーブ６０４、絶縁ナット６０６は、絶縁材料から成る一体部品を含む。
【００３０】
上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態はその基本的な範囲から逸脱することなく創作することができ、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。
【図１】
0005631007.tif 000002
【図２】
0005631007.tif 000003
【図３】
0005631007.tif 000004
【図４】
0005631007.tif 000005
【図５】
0005631007.tif 000006
【図６】
0005631007.tif 000007
【図７】
0005631007.tif 000008