JP2003524301A - 真空内でプラズマを使用して基板に表面処理を施すための装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、真空内でプラズマを使用して基板に表面処理を施すための装置および方法に関する。本課題は、基板表面に均質で異物のない層を形成し、真空コーティング装置内部に所望でないコーティングが発生するのを低コストで阻止することである。同様に、基板処理のためのエッチング過程またはプラズマ化学反応洗浄のためのエッチング過程を、真空室内でエッチング生成物を腐食させないように、または沈殿させないように実行しなければならない。この問題を解決するため、反応室が真空室内に設けられている。この反応室内で本来の表面処理が実行される。反応室は付加的に洗浄室によって包囲されている。この洗浄室によって、接続部を介して洗浄ガスが供給および排出される。この洗浄室は反応室を完全に包囲することができるが、反応室の密閉面にのみ配置するだけでも十分である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、プラズマを使用して真空内で基板の表面処理を行うための装置およ
び方法に関する。これは、公知のＣＶＤ方法に依存して実行される。このような
表面処理は有利には、例えば、とりわけ半導体技術において必要とされているよ
うに、高純度で異物のないコーティングが行われるべきである場合に使用される
。

【０００２】 基板表面をコーティングするために、種々の反応性プロセスガスないしは攻撃
性プロセスガスが使用されるため、とりわけ残留ガス量についての問題が浮上す
る。この残留ガス量は、洗浄したり集中的に真空状態にしても真空装置から完全
に除去することができない。この残留ガスによってデポジットされた層が汚染さ
れることになり、この層の特性に望ましくない影響が及ぼされる可能性がある。

【０００３】 また、所望でない層形成が真空室内部に生じる可能性もある。

【０００４】 他の不都合は例えば、基板の洗浄および表面を準備するためにドライエッチン
グを行う際に、または真空装置の容器の内部表面を洗浄する際にも生じる。エッ
チングするために使用されるプロセスガスは、化学的反応（例えばエッチングガ
スラジカルの形成）に従って内壁に直接、または真空室内部の付属装置に直接層
を形成して沈殿する。このような層形成は、例えば出来具合またはコーティング
パラメータに悪影響が及ぼされるため、好ましくない。この層の除去は莫大なコ
ストに繋がる。

【０００５】 さらに真空装置の一部は、攻撃性ガスまたは反応生成物によって攻撃され、破
壊されることさえある。その結果、システム内に漏洩が発生することもある。

【０００６】 シリコン合金の基板の表面にコーティングを形成する際に、しばしばモノシラ
ンがシリコン源として使用される。所望でない層形成はとりわけ高温を帯びた部
分で促進されるため、プロセスガスの組成に応じて２５０〜４５０℃の温度で開
始される、モノシランのシリコンへの熱分解は好ましくない。この寄生的にデポ
ジットされた層は、例えばグラスまたは窓の光透過性およびセラミックスの絶縁
特性に影響を及ぼす。

【０００７】 前述した問題は、真空室の寸法が大きいほど重大になる。

【０００８】 この作用に対抗するため、ＵＳ４７９８７３９には、付加的な真空室内に反応
室を配置して使用することが記載されている。この場合、真空室および反応室内
では、ガス交換を妨げる所定の圧力比が守られるべきである。

【０００９】 しかし、この反応室はハーメチックシールすることができず、付加的なコスト
にもかかわらず残留ガスが反応室を出入りする可能性があるため、この効果を十
分に発揮させることはできない。

【００１０】 したがって本発明の課題は、基板の表面処理を真空内で行うための手段を提供
し、それによって、真空コーティング設備内で均質で異物のない層を構成し、低
コストで所望でないコーティングを防止することである。

【００１１】 本発明では前記課題は、装置のためには請求項１の特徴によって、方法のため
には請求項４の特徴によって解決される。

【００１２】 本発明の有利な実施形態および発展形態は、従属項に記載されている特徴によ
って達成される。

【００１３】 本発明の装置は真空室を有し、この真空室内部には付加的に反応室が配置され
ている。両室は本発明の解決手段では、必ずしも１００％密閉されている必要は
ない。真空室のために、比較的大きい漏洩率を有する、ゴム密閉が施された従来
の室部を使用することもできる。

【００１４】 反応室内部には少なくとも１つの電極が、プラズマをグロー放電によって発生
させるために配置され、また（１つまたは複数の）基板を有する１つの基板担体
が配置されている。また、少なくとも１つの供給部がプロセスガスのために設け
られている。前記真空室および反応室は、別個の真空ポンプと接続されている。

【００１５】 反応室は、付加的に洗浄室によって包囲されている。この洗浄室によって、接
続部を介して、各プロセスガスに対して不活性なガスが供給され、また排出され
る。前記洗浄室は、反応室を完全に包囲することができる。しかし、洗浄室が反
応室の密閉面に配置されているだけでも十分である。

【００１６】 前記反応室は、いずれにせよ種々の基板を交換するために、少なくとも２つの
部分で構成されなければならないため、基板担体もまた反応室の一部として使用
することもできる。この場合、基板担体の寸法は十分に大きく計算されており、
密閉素子が設けられているため、基板担体は反応室の壁の取り外し可能な一部を
構成することもできる。

【００１７】 有利には、このプロセスガスを逐一１つの場所でのみ反応室内部へ供給するわ
けではないので、プロセスガス供給部は、プロセスガスが可能な限り均等に配分
されて反応室内部へ流れていくように構成され、寸法が計算される。

【００１８】 洗浄ガスは、反応室内の内部圧力を少なくとも超えない圧力でもって、洗浄室
内に案内されるべきである。すると、場合によって反応室から流出するプロセス
ガスが、またはガス状の反応生成物が、洗浄ガスとともに洗浄ガス排出部を介し
て排出され、真空室内部の所望でないコーティングまたはエッチングが阻止され
る。

【００１９】 さらに中間接続された洗浄室は、基板の表面処理が実行されている間、残留ガ
スが真空室から発生して反応ガスへ流出するのも阻止する。

【００２０】 反応室内部では、基板表面がコーティングされ、またはその表面がドライエッ
チングによって洗浄され、または修繕されることができる。それに応じて、異な
るプロセスガスが使用される。コーティングするためには、例えば Si_４、H_２、
O_２、N_２、He、Co_２ またはそれらの混合物が使用される。エッチングガスとし
てTiCl_４、SiCl_４、NF_３、SF_６、CF_４、CCl_４ が使用される。もちろん、反応室
内部の洗浄もドライエッチングによって、基板なしで実行されることもできる。

【００２１】 洗浄室によって案内されることができる適した不活性ガスの例は、H_２、He、A
r または N_２ である。可能な限り不活性な洗浄ガスは高純度の状態で使用され
るべきであり、不純物の量は最高でも、プロセスガス内の不純物最高濃度を下回
っているべきである。

【００２２】 本発明によって、種々の基板表面処理を真空内で実施することができる。この
場合、反応室および真空室の連結を解くことにより、過程に影響を与えることな
く反応室内部のプロセスガスの汚染が阻止され、プロセスガスおよびその反応生
成物が真空室内に流出することが回避される。この場合洗浄ガスは、少なくとも
表面処理の実行中に、可能な限り表面処理の実行時間を超えて、洗浄室によって
案内されるべきである。

【００２３】 さらに、個々のエレメントの密閉を要求すること、正確な製造および温度によ
って制限される遅滞による影響は、従来の解決法に対して大幅に縮小される。

【００２４】 以下に、本発明を実施例に基づいて、より詳しく説明する。

【００２５】 ここで図１は、本発明の装置の実施例の構成を略図的に示している。

【００２６】 図１には、本発明の装置の実施例が略図的に示されている。この場合、反応室
１は真空室３内に配置され、真空室３には真空ポンプへの接続部９が設けられて
いる。

【００２７】 前記反応室１は２つの部分１' および１" から成り、この両部分は相互に分離
することができ、ここ反応室１内に配置された基板担体４を新たに備え付けるこ
とができる。

【００２８】 プロセスガス供給部５によって、各過程に適したプロセスガスは調量されて供
給されることができる。

【００２９】 プラズマをグロー放電によって発生させるために、反応室１内に、ここには図
示されていない高周波電圧供給部および直流電圧供給部に接続されている電極１
０が配置されている。この電極１０は、基板担体４に対して電位差を有する。

【００３０】 さらに反応室１には、接続部８が真空ポンプ（図示されていない）のために設
けられている。

【００３１】 反応室１の周囲には、密閉面領域内に（密閉部は簡単に図示されている）洗浄
室２が配置されている。洗浄室２内へは、プロセスガスに対して不活性なガスが
洗浄ガスとして、供給部６を介して調量されて到達する。この不活性ガスは、接
続部７を介して再び排出される。洗浄ガス圧は反応室１内の内部圧力より低く維
持されなければならない。少なくとも、反応室１内の内部圧力を超えるべきでは
ない。

【００３２】 真空室３には、この実施例の場合付加的な接続部１１が、洗浄ガスを真空室内
へ供給するために接続されている。

【００３３】 図示されていない実施形態では、基板担体４を反応室１の下部１' の代わりに
使用することもできる。

【００３４】 反応室１の上部１' は、電極１０のための遮蔽体を形成することができる。反
応室１の下部１" も同様に、基板担体４も電位に位置し電極として接続されてい
る場合は、遮蔽体として構成されることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の装置の実施例の構成を略図的に示している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クラウス ヴェーバー ドイツ連邦共和国 ドレスデン ヴィルヘ ルム−フランケ−シュトラーセ 48 (72)発明者 ゼーレン レーレッケ ドイツ連邦共和国 ドレスデン ゴストリ ッツァー シュトラーセ 91アー (72)発明者 オラフ シュタインケ ドイツ連邦共和国 リーガウ−アウグスト ゥスバート ランゲブリュッカー シュト ラーセ 16 (72)発明者 クラウス シャーデ ドイツ連邦共和国 モーリッツブルク ア ム シュトルヒヒューベル 13 Ｆターム(参考） 4K030 DA06 JA09 KA28 5F045 AA08 BB14 DP01 EB02 EB06

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空内でプラズマを使用して基板に表面処理を施すための装
   置であって、 少なくとも１つの反応室が真空室内に収容されており、 前記反応室に、プロセスガスの供給部および排出部のための接続部が設けられ
   ており、 前記反応室内に、高周波電圧供給部または直流電圧供給部に接続された電極が
   少なくとも１つ配置されている形式のものにおいて、 前記反応室（１）は少なくとも密閉面領域で、真空室（３）内部の洗浄室（２
   ）によって包囲されており、 前記洗浄室（２）に、洗浄ガスの供給部（６）および排出部（７）のための接
   続部が設けられていることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 基板担体（４）は反応室（１）の内壁の一部を形成する、請
   求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記反応室（１）は分割されており、反応室の部分（１'、
   １"、４）は、反応室（１）が閉鎖されている場合には相互に対して密閉されて
   いる、請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 真空内でプラズマを使用して基板に表面処理を施すための方
   法であって、 少なくとも１つの基板を、真空室によって包囲されている反応室内に配置し、 反応室内部で、プロセスガスを供給する際にガス放電を発生させ、 基板表面をガス放電を使用して処理する形式のものにおいて、 洗浄室（２）は少なくとも反応室の密閉面領域を包囲し、前記洗浄室（２）に
   よって洗浄ガスを案内することを特徴とする方法。
5. 【請求項５】 プロセスガスに対して不活性ガスを使用する、請求項４記載
   の方法。
6. 【請求項６】 基板表面をプロセスガスの反応生成物によってコーティング
   する、請求項４または５記載の方法。
7. 【請求項７】 基板表面をプロセスガスでもって、プラズマエッチングを行
   うことによって処理する、請求項４から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 【請求項８】 洗浄ガスを、前記反応室（１）内の内部圧力以下の圧力でも
   って、洗浄室（２）によって案内する、請求項４から７までのいずれか１項記載
   の方法。
9. 【請求項９】 洗浄ガスとして Ar、H_２、N_２、CO_２ または He を使用する
   、請求項４から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 【請求項１０】 前記洗浄ガスを、最大でもプロセスガスの不純物以下の不
    純物濃度を有する高純度の状態で使用する、請求項９記載の方法。
11. 【請求項１１】 プロセスガスを反応室（１）のプラズマ洗浄のために使用
    する、請求項５から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 【請求項１２】 プロセスガスとして SiH_４、H_２、O_２、N_２O、CO_２、He、
    TiCl_４、SiCl_４、NF_３、SF_６、CF_４、CCl_４ またはそれらの混合物を使用する、
    請求項５から１１までのいずれか１項記載の方法。