(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャワープレート容器本体を備え、該シャワープレート容器本体内部にはガス貯留室が設けられ、前記シャワープレート容器本体に、前記ガス貯留室に連通する孔が形成されてなるシャワープレートと、
ミキシング容器本体を備え、該ミキシング容器本体内部には混合室が設けられ、該混合室に一端が接続され、他端が前記ミキシング容器本体に設けられた開口となる気体流路が前記ミキシング容器本体内部に設けられたミキシングタンクとを有し、
前記シャワープレート容器本体には前記ガス貯留室に通じ、前記ミキシング容器本体の開口と接続される貫通孔が設けられ、
前記混合室内で混合されたガスが、前記気体流路を通って前記貫通孔から前記ガス貯留室に導入された後、前記孔から吹き出されるように構成されたガス噴出装置であって、
前記貫通孔と、前記気体流路の開口とが直結され、
前記気体流路の長さは、３００mm以下であるように構成されたことを特徴とするガス噴出装置。
【請求項２】
真空排気可能な真空槽を有し、
前記真空槽には、前記シャワープレートの前記孔が前記真空槽内に面するように請求項１記載のガス噴出装置が設けられ、前記孔から、前記混合室内で混合されたガスが前記真空槽内に吹き出されるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項３】
請求項２記載の真空処理装置であって、前記ミキシングタンクの外部にはマスフロコントローラが設けられており、該マスフロコントローラを介して、前記混合室内に原料ガスが導入できるように構成されたことを特徴とする真空処理装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記シャワープレートには電圧を印加することができ、前記シャワープレートに電圧を印加すると放電が生じ、該放電によって前記真空槽内に配置された基板と前記シャワープレートとの間にプラズマが生じ、該プラズマで前記孔から吹き出されるガスを分解させることにより、前記基板表面に薄膜を成膜するように構成されたことを特徴とする真空処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガス噴出装置及び真空処理装置に関し、特に、液晶表示装置の製造工程において、ガラス基板上に絶縁膜を成膜するプラズマＣＶＤ装置と、そのプラズマＣＶＤ装置に用いられるガス噴出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶表示パネルの技術分野では、表示速度と表示品質を向上させるために薄膜トランジスタを用いたアクティブマトリクス駆動方式が多く用いられている。この方式では、ガラス基板上に多数の薄膜トランジスタを形成するため、大面積のガラス基板上に、膜質の良好なSiO2絶縁膜を形成する必要がある。
【０００３】
大面積のガラス基板に、低温で膜質の良好なSiO2膜を成膜する方法として、ＴＥＯＳ(テトラエトキシシラン)／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法が用いられている。
図３の符号１０１に、ＴＥＯＳ／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置を示す。この成膜装置１０１は真空槽１０２を有している。真空槽１０２は真空排気系１０８に接続され、その内部が真空排気できるように構成されている。
【０００４】
真空槽１０２内部の天井側には、ガス噴出装置１９０が設けられている。このガス噴出装置１９０は、真空槽１０２内部に面して配置されたシャワープレート１６０と、真空槽１０２の外部に設けられた配管１４５と、ミキシングタンク１３０とを有している。
【０００５】
このうちシャワープレート１６０は、容器状に形成された電極１０４と、該電極１０４を蓋するように配置された板１０５とを有しており、板１０５と電極１０４との間には、ガス貯留室１２４が形成されている。電極１０４には、ガス貯留室１２４内に通じるガス導入口１５０が設けられており、配管１４５の一端に接続されている。
【０００６】
配管１４５の他端は、ミキシングタンク１３０に設けられた排出口１４０に接続されている。ミキシングタンク１３０は二本のガス導入管１３１、１３２に接続されており、ガス導入管１３１、１３２はマスフロコントローラ１２２、１２７を介してそれぞれガス供給源１２１とガスボンベ１２６とに接続されている。
【０００７】
ガス供給源１２１からは、ＴＥＯＳガスを放出することができるように構成され、ガスボンベ１２６には、Ｏ2ガスが充填されており、ガス供給源１２１とガスボンベ１２６内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとが、それぞれマスフロコントローラ１２２、１２７で流量調整されたのちにガス導入管１３１、１３２に導入され、ミキシングタンク１３０内部に導入されて混合された後に、排出口１４０から配管１４５に導入され、ガス導入口１５０からガス貯留室１２４内に導入されるように構成されている。
【０００８】
板１０５には多数の孔１０６が設けられており、ガス導入口１５０から混合ガスをガス貯留室１２４内に導入すると、孔１０６から真空槽１０２内へとガスを噴出できるように構成されている。
【０００９】
真空槽１０２の内部底面側には、板１０５と平行になるように下部電極１０３が配置されており、孔１０６から噴出されたガスは、下部電極１０３へ向けて吹き付けられる。
【００１０】
下部電極１０３は接地され、電極１０４は真空槽１０２外に設けられた高周波電源１０９に接続されており、高周波電源１０９から高周波電力を供給すると、下部電極１０３と電極１０４との間に放電を生じさせ、プラズマを発生させることができるように構成されている。
【００１１】
上述の成膜装置１０１を用いて、ＴＥＯＳ／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法で、ガラス基板の表面にSiO2膜を成膜するには、まず、真空槽１０２の内部を真空排気系１０８で所定の真空度まで真空排気し、その真空度を維持した状態で予め所定温度まで昇温された未処理の基板１１０を真空槽１０２内に搬入し、下部電極１０３上に載置させる。
【００１２】
次いで、ガス供給源１２１とガスボンベ１２６内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとを、それぞれマスフロコントローラ１２２、１２７で流量調整した後に各ガス導入管１３１、１３２を介してミキシングタンク１３０内に導入させると、ＴＥＯＳガスとＯ2ガスとがミキシングタンク１３０内で混合され、排出口１４０から配管１４５へと導入される。この混合ガスはガス導入口１５０からガス貯留室１２４内に導入され、孔１０６から、下部電極１０３上に載置された基板１１０の表面へと吹き付けられる。
【００１３】
この状態で、高周波電源１０９から電極１０４に高周波電力を供給し、電極１０３、１０４間に放電を生じさせ、プラズマを発生させると、プラズマで原料ガスが分解されて基板１１０の表面で気相成長し、基板１１０の表面にSiO2膜が成膜される。
【００１４】
所定膜厚のSiO2膜が基板１１０の表面に成膜されたら、原料ガスの導入及びプラズマの生成を停止させ、基板１１０を真空槽１０２外へと搬出する。上述の工程を経て、基板１１０の表面にSiO2膜を成膜することができる。
【００１５】
上述した成膜装置１０１では、膜質の良いSiO2膜を成膜するためにＴＥＯＳガスのみをミキシングタンク１３０に導入しており、一般に多用されているように、ＴＥＯＳガスとキャリアガスとの混合ガスを用いてはいない。
【００１６】
このため、ＴＥＯＳガスの流量を制御するマスフロコントローラ１２２の両端の圧力差、すなわちガス供給源１２１側の圧力と、ミキシングタンク１３０側の圧力との圧力差が所定量(１．３３×１０3Ｐａ(１０Torr))以下になると、マスフロコントローラ１２２に、流量が安定した状態でＴＥＯＳガスを流すことができなくなってしまう。
【００１７】
従来では、ミキシングタンク１３０とシャワープレート１６０とを接続する配管１４５が比較的長かったため、配管１４５の両端で圧力損失が生じることにより、ミキシングタンク１３０内の圧力がその分だけ上昇していた。
【００１８】
このため、マスフロコントローラ１２２の両端の圧力差を十分に確保することができず、流量が安定した状態でＴＥＯＳガスをガス貯留室１２４内に供給することができなくなってしまう。特に、Ｏ2ガスの流量が比較的大きいときには、ＴＥＯＳガスが全く流れなくなってしまう。
その結果として、成膜された薄膜の膜厚が均一でなくなったり、膜厚の再現性が低くなってしまうなどという問題が生じていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板に絶縁膜を成膜する際に、膜厚の再現性が高くなる技術を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、シャワープレート容器本体を備え、該シャワープレート容器本体内部にはガス貯留室が設けられ、前記シャワープレート容器本体に、前記ガス貯留室に連通する孔が形成されてなるシャワープレートと、ミキシング容器本体を備え、該ミキシング容器本体内部には混合室が設けられ、該混合室に一端が接続され、他端が前記ミキシング容器本体に設けられた開口となる気体流路が前記ミキシング容器本体内部に設けられたミキシングタンクとを有し、前記シャワープレート容器本体には前記ガス貯留室に通じ、前記ミキシング容器本体の開口と接続される貫通孔が設けられ、前記混合室内で混合されたガスが、前記気体流路を通って前記貫通孔から前記ガス貯留室に導入された後、前記孔から吹き出されるように構成されたガス噴出装置であって、前記貫通孔と、前記気体流路の開口とが直結され、前記気体流路の長さは、３００mm以下であるように構成されたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、真空処理装置であって、真空排気可能な真空槽を有し、前記真空槽には、前記シャワープレートの前記孔が前記真空槽内に面するように請求項１記載のガス噴出装置が設けられ、前記孔から、前記混合室内で混合されたガスが前記真空槽内に吹き出されるように構成されたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載の真空処理装置であって、前記ミキシングタンクの外部にはマスフロコントローラが設けられており、該マスフロコントローラを介して、前記混合室内に原料ガスが導入できるように構成されたことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項２又は請求項３のいずれか１項記載の真空処理装置であって、前記シャワープレートには電圧を印加することができ、前記シャワープレートに電圧を印加すると放電が生じ、該放電によって前記真空槽内に配置された基板と前記シャワープレートとの間にプラズマが生じ、該プラズマで前記孔から吹き出されるガスを分解させることにより、前記基板表面に薄膜を成膜するように構成されたことを特徴とする。
【００２１】
本発明のガス噴出装置によれば、ミキシングタンクの気体流路とシャワープレートの貫通孔とが直結され、従来ミキシングタンクとシャワープレートを接続していた配管がないので、ミキシングタンクの気体流路とシャワープレートの貫通孔との間における圧力損失がほとんどない。
【００２２】
このため、かかる圧力損失分だけミキシングタンクの内部圧力が上昇してしまうという支障はないため、ミキシングタンクの各導入側気体流路にマスフロコントローラを介してＴＥＯＳガスと、Ｏ2ガスを導入するような場合には、ミキシングタンクに接続され、ＴＥＯＳガスの流量を調整するマスフロコントローラの両端の圧力差を、十分に確保することができる。
【００２３】
従って、ＴＥＯＳガスが安定した状態でマスフロコントローラを流れ、ガス貯留室内に供給されるので、ガス貯留室内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとの混合ガスの状態が、従来に比して均一になり、均一な状態でかかる混合ガスを噴出させることができる。
【００２４】
また、本発明の真空処理装置によれば、本発明のガス噴出装置が真空槽の一壁面に設けられているので、例えば真空槽内でＴＥＯＳガスとＯ2ガスとの混合ガスを原料ガスとして用い、プラズマＣＶＤ法によって基板表面に薄膜を成膜する場合には、ガス貯留室内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとの混合ガスの状態が、従来に比して均一な状態になるので、成膜された薄膜の膜厚が従来に比して均一になり、膜厚の再現性が従来に比して高くなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下で図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。図１の符号１は本発明の真空処理装置の一例であり、ＴＥＯＳ／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法を実施する成膜装置を示している。
【００２６】
この成膜装置１は、真空槽２を有している。真空槽２には、図示しない真空排気系に接続された排気口８が設けられており、内部が真空排気できるように構成されている。
【００２７】
真空槽２内部の天井側には、ガス噴出装置９０が設けられている。このガス噴出装置９０は、シャワープレート６０と、真空槽２の外部に設けられたミキシングタンク３０とを有している。
【００２８】
ミキシングタンク３０の平面図を図２(ａ)に示し、図２(ａ)のＸ−Ｘ線断面図を図２(ｂ)に示す。ミキシングタンク３０は、ミキシング容器本体８５を有しており、ミキシング容器本体８５の内部には、１個の混合室８０と、複数の導入側気体流路５１、５２と、気体流路４２、４３とが設けられている。ここでは、導入側気体流路５１、５２と気体流路４２、４３とがそれぞれ２本ずつ設けられている。
【００２９】
各導入側気体流路５１、５２と各気体流路４２、４３とは、それぞれの一端が、ミキシング容器本体８５の外部壁面に設けられた接続口３３、３４、接続口４０、４１となり、それぞれの他端が開口６３、６４、開口６１、６２となっており、ともに混合室８０の内部と、ミキシング容器本体８５の外部とを接続している。
【００３０】
このうち、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１は、後述するシャワープレート６０の貫通孔５０に直結されている。
シャワープレート６０は、開口を有する容器状に形成され、開口が鉛直下方を向くように真空槽２の天井側壁面に取り付けられた電極３と、該電極３の開口を蓋するように真空槽２の内部側に配置された板５とを有しており、板５と電極３との間には、ガス貯留室２４が形成されている。板５には複数の孔６が設けられており、ガス貯留室２４の内部は、これらの孔６を介して真空槽２内に通じている。
【００３１】
電極３は、本発明のシャワープレート容器本体の一例を構成しており、その上部には、ガス貯留室２４に通じる貫通孔５０が設けられ、上述したミキシングタンク３０の気体流路４２、４３側の接続口４０、４１と直結されている。このため、混合室８０の開口６１、６２と貫通孔５０との距離は気体流路４２、４３の長さと一致している。ここでは気体流路４２、４３の長さを８０mmとしている。
他方、導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４は、後述するガス導入管３１、３２の一端に接続されている。
【００３２】
真空槽２の外部には、ガス導入管３１、３２、マスフロコントローラ２２、２７、配管３６、３７、ガス供給源２１及びガスボンベ２６が設けられており、ミキシングタンク３０の導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４は、ガス導入管３１、３２の一端に接続されており、各ガス導入管３１、３２の他端はマスフロコントローラ２２、２７の一端にそれぞれ接続されている。マスフロコントローラ２２、２７の他端は配管３６、３７の一端にそれぞれ接続されており、配管３６、３７の他端はそれぞれガス供給源２１とガスボンベ２６とに接続されている。ガス供給源２１は、その内部で液状のＴＥＯＳを気化した後に、気化されたＴＥＯＳガスのみを外部に供給することができるように構成されている。他方、ガスボンベ２６には、Ｏ2ガスが充填されている。
【００３３】
真空槽２の内部底面側には、板５と平行になるように下部電極３が配置されている。下部電極３は接地され、電極４は真空槽２外に設けられた高周波電源９に接続されており、高周波電源９から高周波電力を供給すると、下部電極３と電極４との間に放電を生じさせ、プラズマを発生させることができるように構成されている。
【００３４】
上述の成膜装置１を用いて、ＴＥＯＳ／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法で、複数のガラス基板の表面にSiO2膜を成膜するには、まず、真空槽２の内部を真空排気系８で所定真空度まで真空排気し、その所定真空度を維持した状態で、予め所定温度まで昇温された未処理の基板１０を真空槽２内に搬入し、下部電極３上に載置させる。
【００３５】
ガス供給源２１、ガスボンベ２６にそれぞれ接続された配管３６、３７には、それぞれ図示しないバルブが設けられており、基板１０が下部電極３上に載置された状態で、各バルブを開くと、ガス供給源２１とガスボンベ２６内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとが配管３６、３７に供給され、マスフロコントローラ２２、２７でそれぞれの流量が調整されながら各ガス導入管３１、３２に供給される。
【００３６】
各ガス導入管３１、３２に供給されたＴＥＯＳガスとＯ2ガスとは、ミキシングタンク３０の各導入側気体流路５１、５２側の接続口３３、３４から、導入側気体流路５１、５２を介して混合室８０内に導入される。
【００３７】
ＴＥＯＳガスとＯ2ガスとは混合室８０内で混合され、それらの混合ガスは開口６１、６２から気体流路４２、４３へと供給された後、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１を介して貫通孔５０へと導入される。
【００３８】
このとき、貫通孔５０と、気体流路４２、４３側の接続口４０、４１とは直結されているので、混合ガスは、この間での圧力損失がほとんど無い状態で、貫通孔５０からガス貯留室２４内へと導入される。
【００３９】
ガス貯留室２４内に導入されたＴＥＯＳガスとＯ2ガスとの混合ガスは、板５に設けられた孔６から真空槽２内へと噴出され、板５の鉛直下方に配置され、下部電極３上に載置された基板１０の表面へと吹き付けられる。
【００４０】
この状態で、基板１０を加熱して所定温度を維持させながら、高周波電源９から電極４に高周波電力を供給し、電極３、４間に放電を生じさせ、プラズマを発生させると、プラズマで原料ガスが分解されて基板１０の表面で気相成長し、基板１０の表面にSiO2膜が成膜される。このSiO2膜は、ＴＥＯＳガスとキャリアガスとを混合していないため、その膜質が良好になっている。
【００４１】
本実施形態の成膜装置１では、上述したように気体流路４２、４３側の接続口４０、４１と、電極４の貫通孔５０とが直結されているので、ミキシングタンク３０の気体流路４２とシャワープレート６０の貫通孔５０との間における圧力損失がほとんどない。
【００４２】
このため、かかる圧力損失分だけミキシングタンク３０の混合室８０の内部圧力が上昇することがないので、ＴＥＯＳガスの流量を調整するマスフロコントローラ２２の両端の圧力差を、十分に高くすることができる。
【００４３】
従って、ＴＥＯＳガスは、流量が安定した状態でマスフロコントローラ２２からガス貯留室内２４に供給されるので、ガス貯留室２４内のＴＥＯＳガスとＯ2ガスとの混合ガスの状態は従来に比して安定になり、その結果、成膜されたSiO2膜の膜厚が従来に比して均一になり、膜厚の再現性が従来に比して高くなる。
【００４４】
なお、本実施形態では、原料ガスとして、ＴＥＯＳガスとＯ2ガスの混合ガスを用いたが、本発明はこれに限らず、ＴＥＯＳガスに代えてＴＲＩＥＳ(トリエトキシシラン)ガスを用いてもよいし、Ｏ2ガスに代えて亜酸化窒素ガスを用いてもよい。
【００４５】
また、本実施形態では、気体流路４２、４３の長さを８０mm程度としているが、本発明はこれに限らず、例えば３００mm以下の範囲であればよい。
さらに、本実施形態では、導入側気体流路５１、５２と気体流路４２、４３をそれぞれ２本ずつ設けているが、本発明はこれに限らず、導入側気体流路は複数本設けられていればよく、例えば３本以上設けられていてもよい。他方、気体流路は１本だけ設けられていてもよく、あるいは３本以上設けられていてもよい。
【００４６】
また、本実施形態では、ＴＥＯＳ／Ｏ2系プラズマＣＶＤ法を用いる成膜装置について説明しているが、本発明はこれに限らず、二種類以上の原料ガスをミキシングタンク３０で混合した後にシャワープレート６０から真空槽２内に噴出させるプラズマＣＶＤ法を実施することも可能である。
【００４７】
さらに、本実施形態では、シャワープレート容器本体として高周波電圧が印加可能な電極４を用いているが、本発明はこれに限られるものではなく、シャワープレート容器本体に電圧が印加されない構成としてもよい。
また、本実施形態では、真空処理装置としてプラズマＣＶＤ装置について説明しているが、本発明の真空処理装置はこれに限られるものではない。
【００４８】
【発明の効果】
薄膜の膜厚のばらつきが少なくなり、膜厚の再現性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の真空処理装置を説明する断面図
【図２】(ａ)：本発明の一実施形態のミキシングタンクを説明する平面図
(ｂ)：本発明の一実施形態のミキシングタンクを説明する断面図
【図３】従来の真空処理装置を説明する断面図
【符号の説明】
１……成膜装置(真空処理装置)    ２……真空槽    ４……電極(シャワープレート容器本体)  ６……孔    ２２、２７……マスフロコントローラ    ２４……ガス貯留室    ４２、４３……気体流路    ５０……貫通孔    ６０……シャワープレート    ８０……混合室    ８５……ミキシング容器本体    ９０……ガス噴出装置
【図１】
0004570732.tif 000002
【図２】
0004570732.tif 000003
【図３】
0004570732.tif 000004