KR20060103341A

KR20060103341A - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20060103341A
Application number: KR1020067012570A
Authority: KR
Inventors: 유우이찌 가와노; 다다시 시마즈; 도시히꼬 니시모리; 가즈또 요시다
Original assignee: 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2004-12-07
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2024-12-07
Also published as: EP1699077B1; KR100774781B1; JP2005191023A; EP1699077A4; CN100479111C; WO2005062362A1; US20070107843A1; CN1898783A; TW200532050A; DE602004025739D1; TWI288186B; JP3962722B2; EP1699077A1

Abstract

파티클 발생을 억제하는 동시에, 클리닝 처리의 부담을 경감시킨 박막 제작 장치를 제공한다. 그로 인해, 진공 챔버(1)의 내부에 가스 노즐(14)로부터 가스(13)를 공급하는 동시에, 고주파 안테나(7)에 급전하여 상기 가스(13)를 플라즈마화하여 기판(6)에 박막(15)을 성막하는 박막 제작 장치에 있어서, 박막 성분이 진공 챔버(1)의 내벽면에 부착하도록 세라믹제의 내통(20)을 진공 챔버(1)와의 접촉 면적이 작아지도록 하여 설치한다.

진공 챔버, 가스 노즐, 고주파 안테나, 내통, 플라즈마

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 처리시의 파티클의 발생을 억제한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

현재, 반도체 장치 등의 제조에서는 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치, 플라즈마 에칭 장치 등을 이용한 플라즈마 처리 방법이 알려져 있다. 도7은 종래의 플라즈마 처리 장치의 일예인, 박막 제작 장치(플라즈마 CVD 장치)의 개략 투시측 단면도이다.

도7에 도시한 바와 같이 플라즈마 CVD 장치라 함은, 진공 챔버(1) 내에 도입한 박막의 재료로 이루어지는 유기 금속 착체 등의 가스(원료 가스)(13)를 고주파 안테나(7)로부터 입사하는 고주파에 의해 플라즈마 상태(10)로 하고, 플라즈마(10) 중의 활성인 여기 원자에 의해 기판(6) 표면의 화학적인 반응을 촉진하여 금속 박막(15) 등을 성막하는 장치이다.

상기 플라즈마 CVD 장치 및 성막 방법에 있어서는, 본래 기판에 성막될 금속 박막 등(이하, 박막 성분이라 함)이 성막 공정의 반복에 수반하여 챔버 내벽 등에도 부착ㆍ퇴적되는 경우가 있다. 챔버 내벽 등에 퇴적된 박막 성분은 성막 공정 중에 박리되어 파티클원으로서 기판을 오염시키는 요인으로 되어 있다.

한편, 챔버 내에 있어서의 가스의 분포나 흐름의 균일성을 향상시키는 것을 목적으로 하여, 결과적으로 균일한 박막을 제작 가능한 성막 장치가 제안되어 있다(하기, 특허 문헌 1 참조). 이 성막 장치는 후술하는 본원 발명에 관한 박막 제작 장치와 비슷한 구조를 갖지만, 상기 성막 장치에 있어서의「환형 돌출부(부호 19)」등의 박막 성분이 부착되기 쉬운 부분에는, 상기 박막 성분의 부착ㆍ퇴적에 대한 대책은 취해지고 있지 않다. 즉, 박막 성분의 부착ㆍ퇴적이라는 문제에 대해서는, 환형 돌출부는 챔버에 용접 등에 의해 고정되어 있는 등의 이유로부터, 환형 돌출부 등은 챔버의 내벽면과 전혀 다른 점이 없다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2003-17477호 공보

따라서, 종래의 플라즈마 CVD 장치를 이용하여 성막하는 경우에는, 챔버 내부를 정기적으로 클리닝 처리하여 부착ㆍ퇴적한 박막 성분을 제거할 필요가 있었다. 또한, 클리닝 처리를 빈번하게 행하는 경우에는, 상기 처리는 박막의 생산성을 저하시키는 원인으로 되어 있었다.

또한, 챔버 내를 에칭 등에 의해 클리닝하기 위해서는, 클리닝하는 부위를 가열하여 에칭 속도(클리닝 속도)를 높이는 것이 바람직하다. 그러나, 플라즈마에 의한 가열만으로는 챔버는 충분히 가열하는 것이 어렵고, 클리닝 속도를 높이기 위해서는 별도 가열 장치 등을 설치할 필요가 있었다. 이는 에칭 반응에 의해 반응 생성물이 생기는 플라즈마 에칭 장치에 있어서도 공통의 과제로 되어 있다.

본 발명은 상기 상황에 비추어 이루어진 것으로, 기판 오염의 원인이 되는 파티클의 발생을 억제하여 챔버 내의 클리닝 처리의 필요성을 배제하거나, 또는 그 빈도를 적게 하거나, 또는 그 작업 부담을 경감시킨 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치는,

챔버의 내부에 반응 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 챔버의 내압을 제어하는 압력 제어 수단과,

상기 챔버의 내부에 상기 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,

상기 챔버 내의 하방에 설치되어, 처리 대상이 되는 기판을 지지하는 지지대를 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 챔버의 내부에 설치되어, 플라즈마 처리에 의한 생성물의 상기 챔버의 내벽면으로의 부착을 방지하는 벽면 보호 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

벽면 보호 부재가 대신 오염되도록 함으로써 챔버 내벽면에의 플라즈마 처리에 의한 생성물의 부착ㆍ퇴적을 방지하는 동시에, 벽면 보호 부재를 챔버로부터 제거 가능하게 함으로써 챔버 내의 클리닝 처리를 불필요로 한다. 또한, 벽면 보호 부재를 복수 준비하여, 벽면 보호 부재의 클리닝 처리 대기에 의한 처리 공정의 중단을 배제하여 반도체 장치의 생산 효율을 향상시킨다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 있어서의 상기 지지대보다도 상방의 내벽면을 덮는 내통인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

파티클원의 대부분이 지지대(기판)보다도 상방의 챔버 내벽면에 부착된 플라즈마 처리에 의한 생성물에 기인하므로, 벽면 보호 부재로서 상기 부위를 챔버 내 일주에 걸쳐서 덮는 내통으로 함으로써 효과적으로 파티클의 발생을 억제한다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 점 접촉으로 지지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

「점 접촉으로 지지된다」라 함은, 예를 들어 챔버의 내벽면 또는 벽면 보호 부재에 마련된 복수의 작은 돌기부를 거쳐서 벽면 보호 부재가 챔버에 설치되는, 즉 벽면 보호 부재와 챔버와의 접촉 면적이 작은 상태로 설치되는 것을 말한다.

벽면 보호 부재와 챔버와의 접촉 면적을 가능한 한 작게(벽면 보호 부재를 지지 가능한 최소의 면적) 함으로써, 플라즈마에 의해 가열된 벽면 보호 부재로부터의 열이동을 억제한다. 벽면 보호 부재를 고온으로 보유 지지함으로써, 벽면 보호 부재에 부착되는 플라즈마 처리에 의한 생성물을 높은 균일성ㆍ부착력으로 부착(박리가 적어짐)시킨다. 플라즈마에 의한 가열이 불량일 때에는, 벽면 보호 부재에 히터를 설치하여 온도 제어를 해도 좋다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 세라믹제인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

벽면 보호 부재의 재료를 세라믹으로 함으로써, 플라즈마 내성을 향상시켜 장기 수명화시키는 동시에, 챔버의 측벽면의 외측 주위에 권취한 코일 형상의 안테나를 플라즈마 발생 수단으로 한 타입의 플라즈마 처리 장치에 대응한다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 금속제인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

벽면 보호 부재의 재료를 알루미늄으로 함으로써, 부재의 내구성을 향상시키는 동시에, 경량화하여, 교환 작업의 부담을 경감시킨다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 표면이 산화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

벽면 보호 부재의 표면을 산화 처리함으로써, 내식성, 내마모성을 향상시킨다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 표면이 조면화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

조면화 처리로서는, 예를 들어 블라스트 처리를 들 수 있고, 상기 처리를 행함으로써 부착되는 생성물의 부착성을 향상시켜, 부착된 생성물이 박리되어 기판을 오염시키지 않도록 한다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 가스 공급 수단은 상기 벽면 보호 부재에 마련된 구멍을 관통하여 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

반응 가스가 도입되는 부근, 즉 가스 공급 수단(가스 노즐)의 노즐 선단부 부근은 파티클원이 되는 플라즈마 처리에 의한 생성물이 특히 부착되므로, 가스 노즐의 배관이 성막실 내에 노출되어 있으면, 상기 노출 부분에 플라즈마 처리에 의한 생성물이 부착되어 파티클원이 되거나, 별도 클리닝 처리가 필요해진다. 그래서, 벽면 보호 부재에 마련한 관통 구멍을 통과시켜 가스 노즐을 배치함으로써, 플라즈마 처리실 내에 노출되는 가스 배관을 짧게 하여 이 문제를 해결한다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재와 상기 챔버 사이에 단열재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

벽면 보호 부재와 진공 챔버 사이에 단열재를 설치함으로써, 플라즈마에 의해 가열된 벽면 보호 부재의 열손실을 억제하는 동시에, 단열재에 의해 벽면 보호 부재를 진공 챔버 내벽면에 지지함으로써 직접 접촉에 의한 열이동을 배제한다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 챔버의 벽면을 가열하는 가열 수단이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 가열 수단은 상기 챔버의 벽면을 100 ℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.

챔버 자체를 100 ℃ 이상으로 가열함으로써, 벽면 보호 부재의 온도를 안정화시킨다.

상기 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치에 따르면,

상기 챔버의 내압을 제어하는 압력 제어 수단과,

상기 챔버의 내부에 설치되어, 플라즈마 처리에 의한 생성물의 상기 챔버의 내벽면에의 부착을 방지하는 벽면 보호 부재를 갖는 것으로 하였으므로,

챔버 내벽면에의 플라즈마 처리에 의한 생성물의 부착ㆍ퇴적을 방지할 수 있다. 또한, 벽면 보호 부재를 챔버로부터 제거 가능하게 함으로써, 챔버 내의 클리닝 처리를 불필요로 할 수 있다. 또한, 벽면 보호 부재를 복수 준비하여, 벽면 보호 부재의 클리닝 처리 대기에 의한 처리 공정의 중단을 배제하여 반도체 장치의 생산 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 있어서의 상기 지지대보다도 상방의 내벽면을 덮는 내통인 것으로 하였으므로,

파티클원의 대부분이 지지대(기판)보다도 상방의 챔버 내벽면에 부착된 플라즈마 처리에 의한 생성물에 기인하는 것에 비추어, 효과적으로 파티클의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 점 접촉으로 지지되는 것으로 하였으므로,

벽면 보호 부재와 챔버와의 접촉 면적이 작아져, 플라즈마에 의해 가열된 벽면 보호 부재로부터의 열이동을 억제할 수 있다. 즉, 벽면 보호 부재를 고온으로 보유 지지함으로써, 벽면 보호 부재에 부착되는 플라즈마 처리에 의한 생성물을 높은 균일성ㆍ부착력으로 부착(박리가 적어짐)시킬 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 세라믹제인 것으로 하였으므로,

플라즈마 내성을 향상시켜 장기 수명화시키는 동시에, 챔버의 측벽면의 외측 주위에 권취한 코일 형상의 안테나를 플라즈마 발생 수단으로 한 타입의 플라즈마 처리 장치에 대응할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 금속제, 특히 알루미늄제인 것으로 하였으므로,

부재의 내구성을 향상시키는 동시에, 경량화하여, 교환 작업의 부담을 경감시킬 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 표면이 산화 처리되어 있는 것으로 하였으므로, 내식성, 내마모성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재는 표면이 조면화 처리되어 있는 것으로 하였으므로,

부착되는 플라즈마 처리에 의한 생성물의 부착성을 향상시켜, 부착된 생성물이 박리되어 기판을 오염시키지 않도록 할 수 있다. 이 결과, 클리닝 처리의 빈도를 적게 할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 가스 공급 수단은 상기 벽면 보호 부재에 마련된 구멍을 관통하여 마련되어 있는 것으로 하였으므로,

성막실 내에 노출되는 가스 배관을 배제할 수 있고, 노출된 배관 부분에 플라즈마 처리에 의한 생성물이 부착되어 파티클원이 되거나, 별도 클리닝 처리가 필요해지는 등의 종래의 문제를 해결할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 벽면 보호 부재와 상기 챔버 사이에 단열재가 설치되어 있는 것으로 하였으므로,

플라즈마에 의해 가열된 벽면 보호 부재의 열손실을 억제할 수 있다. 또한, 단열재에 의해 벽면 보호 부재를 진공 챔버 내벽면에 지지함으로써, 직접 접촉에 의한 열이동을 배제할 수 있다.

또한, 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 챔버의 벽면을 가열하는 가열 수단, 특히 100 ℃ 이상으로 가열하는 가열 수단이 마련되어 있는 것으로 하였으므로, 벽면 보호 부재의 온도를 안정화시킬 수 있다.

도1은 제1 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 개략 투시측 단면도이다.

도2의 (a)는 도1에 있어서의 A부의 확대도이다.

도2의 (b)는 내통의 일부를 진공 챔버의 내부로부터 본 개략 개관도이다.

도3은 제2 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통 부분의 단면 확대도이다.

도4는 제3 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통 부분의 단면 확대도이다.

도5는 제4 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통 부분의 단면 확대도이다.

도6은 제5 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통 부분의 단면 확대도이다.

도7은 종래의 박막 제작 장치의 일예의 개략 투시측 단면도이다.

[부호의 설명]

1 : 진공 챔버

2 : 성막실

3 : 천정판

4 : 지지대

6 : 기판

7 : 고주파 안테나

8 : 정합기

9 : 고주파 전원

10 : 플라즈마

13 : 가스

14 : 가스 노즐

14a : 챔버벽 내 가스관

15 : 박막

20 : 내통

20a : 내통 본체

20b : 돌기부

20c : 돌기부

20d : 구멍부

21 : 챔버 단차부

22 : 공간

23 : 단열재

24 : 가스 노즐

24a : 노즐 선단부

24b : 챔버벽 내 가스관

25 : 가스 노즐

25a : 노즐 선단부

25b : 챔버벽 내 가스관

26 : 가스 노즐

26a : 노즐 선단부

26b : 챔버벽 내 가스관

<제1 실시 형태>

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 기초로 하여 예시적으로 설명한다. 도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 개략 투시측 단면도이다.

도1에 도시한 바와 같이, 원통 형상의 진공 챔버(1) 내에는 성막실(2)이 형성되고, 진공 챔버(1)의 상부에는 원형의 천정판(3)이 설치되어 있다. 성막실(2)의 중심에는 기판(6)을 지지하는 지지대(4)가 구비되고, 예를 들어 정전 척 등에 의해 반도체의 기판(6)이 지지대(4)의 상면에 정전적으로 흡착 보유 지지되도록 되어 있다.

천정판(3) 상에는, 예를 들어 원형 링 형상의 고주파 안테나(7)가 배치되고, 고주파 안테나(7)에는 정합기(8)를 거쳐서 고주파 전원(9)이 접속되어 있다. 고주파 안테나(7)에 전력을 공급함으로써 전자파가 진공 챔버(1)의 성막실(2)에 입사된다(플라즈마 발생 수단).

한편, 성막실(2) 내에 있어서의 천정판(3)보다 낮고, 지지대(4)보다 높은 위치에 가스(13)가 도입되도록 가스 공급 수단인 가스 노즐(14)이 마련되어 있다. 가스 노즐(14)은 진공 챔버(1)의 외측 주위의 자유도를 높이기 위해, 진공 챔버(1)의 측벽 부분에 있어서의 하방으로 고정되고, 성막실(2) 내에서 상방으로 배관됨으로써, 노즐 선단부(가스 분사구)의 위치를 천정판(3)보다 낮고 지지대(4)보다 높은 위치로 하고 있다.

성막실(2) 내에 도입된 가스(13)는 성막실(2)에 입사된 전자파에 의해 이온화되어 플라즈마 상태가 된다. 가스(13)는 박막(15)의 재료가 되는 원소 성분을 포함하는 가스, 예를 들어 유기 금속 착체의 가스 등이고, 플라즈마 상태가 된 후, 기판(6)에 흡착 등 함으로써 박막(15)을 형성한다. 예를 들어, 유기 금속 착체의 가스로부터는 금속 박막이 형성되고, 암모니아 가스와 디보란 가스와의 조합으로부터는 질화붕소막이 형성되고, 가스종을 변경함으로써 다양한 박막(15)을 성막할 수 있다.

상세한 장치 제어로서는, 압력 제어 수단으로서의 진공 펌프(도시하지 않음) 등에 의해 성막실(2) 내를 소정의 압력으로 조정하는 동시에, 가스 노즐(14)로부터 가스(13)를 소정 유량으로 도입한다. 고주파 전원(9)으로부터 고주파 안테나(7)에 정합기(8)를 거쳐서 고주파 전력(1 ㎒ 내지 100 ㎒, 1 ㎾ 내지 10 ㎾)를 인가함으로써, 성막실(2) 내에서 가스(13)가 여기되어 플라즈마 상태가 되고, 기판(6) 상에 박막(15)이 성막된다. 이 때, 기판(6)의 온도는 온도 제어 수단으로서의 히터(도시하지 않음) 등에 의해 200 ℃ 내지 450 ℃로 설정된다.

이 때, 박막 성분이 진공 챔버(1)의 내벽면에 부착하지 않도록, 본 실시 형태에서는 벽면 보호 부재인 세라믹제의 내통(20)이 설치되어 있다. 내통(20)은 진공 챔버(1)에 있어서의 지지대(4)보다도 상방의 내벽면을 덮는 원통 형상의 부재이다.

도2의 (a)는 도1에 있어서의 A부의 확대도이고, 진공 챔버(1) 내에 설치된 내통(20)을 상세히 설명하기 위한 도면이다. 상기 도면에 도시한 바와 같이 내통(20)은 내통 본체(20a)와, 돌기부(20b, 20c)로 이루어지고, 내통 본체(20a)는 원통 형상의 진공 챔버(1)의 내부에 장착 가능한 진공 챔버(1)보다도 작은 직경의 원통 형상을 하고 있다.

진공 챔버(1)에는 내통(20)을 원주 일주에 걸쳐서 하부로부터 지지 가능한 챔버 단차부(21)가 설치되어 있다. 내통(20)의 하단부에 마련된 돌기부(20b)가 챔버 단차부(21)에 의해 하방으로부터 지지됨으로써, 내통(20)의 진공 챔버(1) 내에 있어서의 하측으로의 이동이 제한되어 있다. 또한, 내통(20)의 외벽면에 마련된 돌기부(20c)가 진공 챔버(1)의 내벽면에 접촉함으로써, 내통(20)의 진공 챔버(1) 내에 있어서의 횡방향의 어긋남이 방지되어 있다.

도2의 (b)는 내통(20)의 일부를 진공 챔버(1)의 내부로부터 본 개략 개관도이다. 상기 도면에 도시한 바와 같이, 돌기부(20b)는 통 형상의 내통 본체(20a)의 하단부에 있어서 원주를 따라 단속적으로 돌출되어 마련되고, 그 개수는 챔버 단차부(21) 상에 내통 본체(20a)를 지지 가능한 개수 이상이면 된다. 또한, 돌기부(20c)는 내통 본체(20a)의 외벽면에 있어서, 돌기부(20b)와 마찬가지로 통의 원 주를 따라 단속적으로 돌출되어 마련되고, 그 개수는 2, 3개 이상이면 된다. 또, 하기에 상세하게 설명하는 내통(20)의 유지열의 관점으로부터는, 돌기부(20b, 20c)의 개수는 적을수록 좋다.

또한, 가스 노즐(14)은 진공 챔버(1)에 있어서의 내통(20)보다 하방에 있어서 챔버의 외부로부터 내부로 직선 형상으로 마련된 챔버벽 내 가스관(14a)을 거쳐서 진공 챔버(1)의 내부에 있어선 상방으로 연장되어 성막실(2) 내로 수평 방향으로 가스(13)를 공급하도록 배치되어 있다. 성막 공정에 있어서의 박막 성분의 챔버 내벽에의 부착은 가스(13)가 공급되는 높이, 즉 가스 노즐(14)의 노즐 선단부의 높이에 있어서 특히 일어나기 쉬우므로, 도2에 도시한 바와 같이 진공 챔버(1)의 내벽면과 가스 노즐(14)의 노즐 선단부를 충분히 차단하는 높이가 되도록 내통(20)을 설치한다.

내통(20)을 설치함으로써, 내통(20)의 내벽면이 박막 성분에 의해 오염되므로, 진공 챔버(1)의 내벽면을 오염시키지 않고 성막 공정을 행할 수 있다. 이 결과, 챔버 내부를 클리닝할 때에는, 내통(20)을 진공 챔버(1)로부터 제거하여 클리닝하면 되고, 클리닝 처리가 간단해지는 동시에, 복수의 내통(20)을 준비해 둠으로써 생산성을 저하시키는 일 없이 연속적으로 박막을 제작하는 것이 가능해진다.

또한, 성막 공정에 있어서, 성막실(2) 내에 발생하는 플라즈마(10)에 의해 내통(20)은 약 200 ℃ 내지 400 ℃로 가열된다. 이 결과, 내통(20)의 벽면에 부착되는 박막 성분은 막질이 향상된 부착성이 높은 박막 성분이고, 퇴적해도 박리 등이 일어나기 어렵게 된다. 따라서, 내통(20)에 부착된 박막 성분은 종래의 진공 챔버에 부착되는 박막 성분에 비해 기판(6)을 오염시키는 파티클원이 되기 어려워진다.

이는 내통(20)의 두께(약 3 내지 5 ㎜로 얇음), 재질 등의 이유에 의해 진공 챔버(1)에 비해 내통(20)이 가열되기 쉬운 것, 및 내통(20)이 진공 챔버(1)에 돌기부(20b, 20c)에 의해 지지되어 있는, 말하자면 점 접촉에 의해 지지되어 있으므로, 내통(20)으로부터 진공 챔버(1)로 전도되는 열로서는, 양 부재의 접촉에 의한 전도열은 적고, 대략 공간(22)을 거쳐서 전도되는 복사열로만 억제할 수 있는 것이 이유이다.

이와 같이 본 실시 형태에서는 내통(20)의 온도를 고온으로 유지하는 것도 중요하므로, 내통(20)의 온도가 불안정한 경우에는, 내통(20)의 온도를 안정화시키기 위해 진공 챔버(1)의 측벽 부분을 가열하는 히터 등의 가열 수단을 마련하는 것이 바람직하다. 가열 온도로는 100 ℃ 이상이 바람직하다.

내통(20)의 벽면에 부착되는 박막 성분을 박리하기 어려운 것으로 할 수 있는 결과, 한번에 성막할 수 있는 막 두께를 증가(종래는 약 1 ㎛, 본 실시 형태에서는 약 10 ㎛)시킬 수 있는 동시에, 내통(20)에 부착된 박막 성분의 클리닝 빈도를 적게 할 수 있다.

또한, 내통(20)의 온도를 플라즈마에 의한 가열로 200 ℃ 내지 400 ℃라는 고온으로 할 수 있으므로, 내통(20)을 챔버 내에 설치한 상태에서 클리닝 처리(플라즈마를 이용한 에칭에 의한 클리닝)한 경우에는, 에칭 속도, 즉 클리닝 속도를 빠르게 하는 것이 가능해진다. 이는 종래의 진공 챔버(1)의 내벽면을 클리닝 처리 할 때에는, 진공 챔버(1)가 가열되기 어려우므로 플라즈마에만 의한 가열로는 충분하지 않아 클리닝 속도가 느리다는 문제를 해결하는 것이다. 또한, 클리닝 속도를 높이기 위해서는, 챔버 온도를 올리기 위한 가열 장치 등을 별도 설치할 필요가 있었다는 문제를 해결하는 것이다.

이하, 제1 실시 형태의 변형예로서, 제2 내지 제5 실시 형태를 설명한다.

<제2 실시 형태>

도3은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통의 부분(도1의 A부에 상당)의 단면 확대도이다. 상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 내통(20)과 진공 챔버(1) 사이[도2에 있어서의 공간(22)에 상당]에 단열재(23)를 끼워 넣었다. 끼워 넣어진 단열재(23)는 압축되어 있고, 내통(20)을 진공 챔버(1)에 지지하는 역할도 하고 있다.

이로 인해, 본 실시 형태에 있어서의 내통(20)에는 제1 실시 형태에 있어서의 돌기부(20b, 20c)를 마련할 필요가 없고, 점 접촉에 의한 내통(20)으로부터 진공 챔버(1)로의 열전도를 완전히 배제하는 것이 가능해진다. 또, 단열재(23)를 설치함으로써 내통(20)의 열손실을 억제할 수 있다.

단열재로서는, 테프론(등록상표), 폴리이미드 등을 들 수 있다.

<제3 실시 형태>

도4는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 박막 제작 장치의 내통의 부분(도1의 A부에 상당)의 단면 확대도이다. 상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 내통(20)에 가스 노즐(24)이 관통하기 위한 구멍부(20d)가 마련되어 있다. 또한, 가스 노즐(24)은 진공 챔버(1)에 있어서의 내통(20)보다 하방 외부로부터 진공 챔버(1)의 벽 내에 있어서 상방으로 연장되어 수평 방향으로 진공 챔버(1)의 내부[성막실(2)]로 이어지도록 설치된 챔버벽 내 가스관(24b)을 거쳐서, 진공 챔버(1)의 내부의 노즐 선단부를 구성하는 동시에 구멍부(20d)를 관통하여 설치되는 노즐 선단부(24a)로부터 성막실(2) 내로 수평 방향으로 가스(13)를 공급하도록 배치되어 있다.

제1 실시 형태에서는, 가스 노즐이 진공 챔버 내에 있어서 내통보다도 더욱 내측에 배치(챔버 내에 있어서 상방으로 연장되어 가는 부분)된, 즉 챔버 내에 노출되는 가스 배관이 존재하고 있었으므로, 박막 성분이 상기 배관 부분에 부착되어 별도의 클리닝이 필요하게 되었다. 이에 대해, 제3 실시 형태에서는, 가스 노즐(24)에 있어서 성막실(2) 내에 노출되는 부분을 최소한의 노즐 선단부(24a)만으로서, 별도의 클리닝을 불필요로 하였다.

또, 노즐 선단부(24a)는 가스 노즐 본체로부터 제거 가능하게 되어 있으므로, 내통(20)을 진공 챔버(1)로부터 제거할 때에는 노즐 선단부(24a)를 횡방향으로 제거한 후에 내통(20)을 상방으로 제거한다.

<제4 실시 형태>

도5는 상기 제3 실시 형태를 변형한 제4 실시 형태이고, 도4에 있어서의 챔버벽 내 가스관(24b)에 상당하는 배관 부분을 내통(20)과 진공 챔버(1) 사이의 공간(22), 즉 챔버벽의 외부에 배치하는 동시에, 진공 챔버(1)의 벽 내에 형성하는 배관 부분을 챔버벽 내 가스관(25b)으로만 한 것이다.

본 실시 형태의 경우, 진공 챔버(1)에 형성하는 배관은 직선 형상의 챔버벽 내 가스관(25b)만으로 좋기 때문에, 도4에 도시하는 챔버벽 내 가스관(24b)에 비해 단순한 것으로 할 수 있다. 또한, 챔버 내에 노출된 배관 부분은 도4에 도시하는 제3 실시 형태와 마찬가지로 노즐 선단부(25a)뿐이므로, 별도의 클리닝을 불필요로 하는 것에 다름이 없다.

<제5 실시 형태>

도6은 상기 제3 실시 형태(도4 참조)를 변형한 제5 실시 형태이고, 도4에 있어서의 챔버벽 내 가스관(24b)에 상당하는 배관 부분을 직선 형상의 챔버벽 내 가스관(26b)으로 한 것이다.

본 실시 형태의 경우, 진공 챔버(1)의 외부에 있어서의 가스(13)를 공급하는 높이를 챔버 내에 있어서 가스(13)를 도입하는 높이와 대략 동일한 높이로 하고 있고, 가스 공급 수단이 마련되는 만큼, 진공 챔버(1)의 측벽 외주위의 자유도가 작아지게 된다. 그러나, 예를 들어 플라즈마 발생 수단으로서 챔버 주위에 코일 형상 안테나를 설치하지 않는 타입의 장치 등과 같이, 진공 챔버(1)의 측벽 외주위에 설치하는 부품이 적은 경우에는, 도6에 도시하는 가스 노즐 구조로 함으로써, 보다 단순한 가스 노즐로 할 수 있다.

또, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않고, 예를 들어 내통의 재질로서는 세라믹 외에 알루미늄 등을 들 수 있다. 또한 알루미늄제의 내통인 경우에는, 표면을 산화 처리함으로써 부식성, 마모성을 높일 수 있다. 또한, 재질에 관계없이 내통의 표면을 블라스트 처리 등의 조면화 처리를 실시함으로써, 박막 성분 의 부착성을 높일 수 있다. 또한, 내통(20)에 마련한 돌기부(20b, 20c)는 진공 챔버(1)측에 마련해도 좋다.

본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치는 챔버 내의 클리닝 처리의 필요성을 배제하거나, 또는 그 빈도를 적게 하거나, 또는 그 작업 부담을 경감시킨 장치이므로, 높은 생산성이 요구되는 성막 작업에도 적용할 수 있다.

Claims

챔버의 내부에 반응 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 챔버의 내압을 제어하는 압력 제어 수단과,

상기 챔버의 내부에 상기 가스의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,

상기 챔버 내의 하방에 설치되어, 처리 대상이 되는 기판을 지지하는 지지대를 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서,

상기 챔버의 내부에 설치되어, 플라즈마 처리에 의한 생성물의 상기 챔버의 내벽면으로의 부착을 방지하는 벽면 보호 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 있어서의 상기 지지대보다도 상방의 내벽면을 덮는 내통인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 상기 챔버에 점 접촉으로 지지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 세라믹제인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 금속제인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제5항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 표면이 산화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재는 표면이 조면화 처리되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 상기 벽면 보호 부재에 마련된 구멍을 관통하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 벽면 보호 부재와 상기 챔버 사이에 단열재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 챔버의 벽면을 가열하는 가열 수단이 더 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제11항에 있어서, 상기 가열 수단은 상기 챔버의 벽면을 100 ℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.