JP3609448B2 - プラズマ処理装置とそれを駆動する方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は請求項１に記載の工作物を真空プラズマ処理する処理装置と請求項１１に記載のその駆動方法並びに請求項１７に記載のこの種の装置をＰＥＣＶＤコーティング方法に使用することに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
次の従来技術があることを明らかにしておく。ＤＥ−Ｕ−９１１３８６０、ＥＰ−Ａ−０３８１３３８（ＪＰ−Ａ−２２９７９２５、ＵＳ−Ａ−５１１２６４１およびＵＳ−Ａ−５２１７３４０に対応）、並びにＤＡＴＡＢＡＳＥ ＷＰＩ，Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｌｔｄ．， Ｌｏｎｄｏｎ，ＧＢ； ＡＮ９０−２６５１６１Ｃ３５およびＪＰ−Ａ−２１８６６２８。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、できるだけ短い時間で、かつできるだけわずかな処理コストでできるだけ大きい装入量を得ることができるようにするために、多数の工作物を並行して加工することができ、かつ必要な操作サイクルの数を最小にすることのできるプラズマ処理装置を提供することである。その場合に処理コストの最小化はこの種の装置の構造のコストと制御のコストに向けられる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による装置は、請求項１の特徴部分に記載されている。
その際に並行加工の原理は一貫して本来の工作物加工にのみ使用されるだけでなく、工作物処理、特に並列に配置されたプラズマチャンバへの工作物の搬入ないしそれからの搬出にも使用される。これは、上述の回転移動する移送装置が設けられているプラズマチャンバを同時に操作することによって行われる。プラズマチャンバに関してはＥＰ−Ａ−０２２１８１２および０３１２４４７を参照することができる。
【０００５】
さらに工作物を一貫して水平に取り扱って加工することによって、必要な構造的なコストは垂直の取扱および加工に比較して著しく減少され、工作物の取扱が水平方向と垂直方向間で交互に行われる混合形式に比較しても減少される。
基本構成においては、スタックチャンバの操作開口部が連通する共通のチャンバ空間を請求項２の文言に示すロックチャンバとして形成して、従って移送装置をこのロックチャンバ内に設けることはもとより可能であるが、請求項３の文言に示す装置の好ましい最小構成においては、操作開口部が連通する共通のチャンバ空間は移送空間として形成され、それに接してチャンバスタックに加えて少なくとも１つのロックチャンバが配置され、かつそこで装置を拡大する場合には上述の移送装置を用いて１つ以上のチャンバスタックを並行して操作することができる。
【０００６】
請求項４の文言によれば、その際にロックチャンバ内にマガジン区画を有するマガジンが設けられ、その数は装置に設けられている１つあるいは複数のスタックの全部の操作開口部に等しく、それによってマガジンに外側からそれぞれ必要な数の工作物を装填することができ、かつそれを移送装置によって積み重ねられているスタックへ供給することができる。
【０００７】
好ましい実施形態においてマガジン区画の数が設けられているプラズマチャンバの数の２倍に等しく設計される場合には、マガジンに同時に加工済みの工作物とこれから加工する工作物を装填することが可能である。
本発明による装置の好ましい実施例が請求項５から１０に詳細に記載されている。
【０００８】
駆動方法の好ましい実施例はさらに請求項１２から１６に詳細に記載されている。
【０００９】
【実施例】
以下、本発明を図面を用いて説明する。
本明細書において「プラズマチャンバ」という表現は排気された空間領域を意味し、その中で自動的なプラズマ放電が維持され、それがＤＣ放電、ＡＣ放電、ＡＣとＤＣの混合プラズマ放電であろうと、また高周波放電であろうと、連続的に維持され、あるいは少なくともときどき脈動される。これについてはＥＰ−Ａ−０２２１８１２並びにＥＰ−Ａ−０３１２４４７を参照することができ、これらは本明細書に統合された構成部分であることを明示する。その場合にプラズマチャンバを好ましくは少なくとも部分的に隔壁で仕切ることができる。典型的にはプラズマチャンバ内には１０−２ｍｂａｒから１０ｍｂａｒ、好ましくは１０−１ｍｂａｒから１ｍｂａｒの圧力が維持される。
【００１０】
図１には例としてかつ好ましい実施例としてプラズマチャンバ１の縦断面が概略図示されている。チャンバの上方の領域には平坦に延びる電極３が設けられており、電極にはＤＣ、ＡＣあるいはＡＣとＤＣの混合が給電され、その場合にＡＣの中には特にまたＨＦが含まれ、かつＡＣ＋ＤＣ混合供給の中には特にまた脈動するＤＣないし脈動するＨＦ給電も含まれるものとする。ＨＦの中には１から１００ＭＨｚの周波数領域が含まれるものとする。図示の実施例においては平坦な電極３は平坦に分配された流出開口部５を有し、この流出開口部を通して少なくとも反応ガス成分を有するガスＧがプラズマ放電空間ＰＬへ供給される。プラズマチャンバ１の床７内には好ましい実施例においては、基板を載置するための駆動装置１１を有する昇降機構９が設けられている。昇降機構には例えば駆動装置１１と共に上下動する３つのタペット１３が設けられ、これらは概略図示するように、駆動装置１１と同期して駆動され、かつ、例えば、ばねベローズ１５によって周囲に対して密封されている。また、タペット１３を、沈み込んで自動シールするように形成することもできる。 例示する好ましい種類のプラズマチャンバは以下に説明する装置の基本要素であって、装置は必ずしもそうである必要はないが、しかし好ましくはプラズマ支援で工作物を化学的に蒸発分離コーティングする、ＰＥＣＶＤの略称で知られた装置であり、その場合に特に高周波プラズマによって支援される。
【００１１】
図２には装置の最小構造が概略図示されている。装置は、すでに述べたように最小構造において、互いに重なり合ったプラズマチャンバ１のスタック（積み重ね）２０を有する。プラズマチャンバは図２（ａ）から（ｄ）に概略図示されており、かつ図１を用いて説明したように構成されている。
プラズマチャンバ１の側方にはそれぞれ操作開口部１７が設けられており、従って操作開口部は操作開口部の積み重ねを形成し、かつすべて共通の真空室２３に連通している。プラズマチャンバ１の外側にある真空室２３は移送空間２３Ｔ を形成する。その中に移送装置２５が設けられており、移送装置は好ましくはフォーク状支持体として形成された多数の水平の支持体２７を有する。設けられている水平な支持体２７の数は、スタック２０に設けられているプラズマチャンバ１の数に等しい。支持体２７は、矢印Ｈで示すように、好ましくは同期して、水平に移動し、図示のように例えば、好ましくは水平方向Ｈに駆動されて双方向に移動する共通の支持体ツリー２９に取り付けられることによって、水平に移動する。この水平の前進ないし後退によって好ましくは平坦な工作物３１がプラズマチャンバ１の操作開口部１７を通して、図２（ｂ）から（ｄ）に示すように、プラズマチャンバ内へ挿入され、ないしはプラズマチャンバから取り出される。
【００１２】
スタック２０のすべてのプラズマチャンバ１へ工作物を搬入するために、図２（ａ）においては移送装置２５は右へ移動され、図２（ｂ）に示す位置へ達する。その後図１を用いて示したタペット１３を有する昇降機構９が持ち上げられて、かつすべてのプラズマチャンバ１，１内で同時に工作物３１を支持体２７から下ろす。これが図２（ｂ）において矢印Ｖで概略図示されている。
【００１３】
図１に示すタペット１３を有する昇降機構９によって工作物３１を下ろして、図２（ｃ）に示す相対位置へ達した後に、支持体２７を有する移送装置２５が図２（ｃ）に示す方向へ水平に復帰され、その後図２（ｄ）に示すように工作物３１は図１に示す昇降装置９が下降することによってその処理位置へ下降する。
上述のように工作物３１を支持体２７に関して垂直に相対移動させることは、すべての支持体２７がチャンバ１内で同期して下降され、ないしは工作物を回収するために持ち上げられ、かつ工作物がプラズマ室内の固定の載置台上に加工のために載置されることによっても実現できることは言うまでもない。
【００１４】
処理装置の最小構成においては、すでに説明したように、処理装置はプラズマチャンバのスタック２０を有する真空空間領域を有し、さらに、内部に移送装置２５が設けられ、かつ内部で移動する移送空間部分２３Ｔ を有し、さらに図２（ａ）に示すようにロックチャンバ３０を有し、ロックチャンバは概略図示するように移送空間部分２３Ｔ に対して第１のロック弁３２を有し、かつ装置周囲に対して他のロック弁３４を有する。ロックチャンバ内にはこれから処理する工作物および／またはすでに処理された工作物を一時貯蔵するマガジン３６が設けられている。
【００１５】
プラズマチャンバ１のスタック２０と共にロックチャンバ３０内のマガジン３６を操作するために、移送装置２５は水平方向Ｈないし−Ｈに移動できるだけでなく、さらにωで示すように垂直軸を中心に駆動されて回転することができ、それによって支持体２７をロックチャンバ３０に関する操作位置へ回転移動させることができる。
【００１６】
すでに説明したように、スタック２０のプラズマチャンバ１は好ましくはＰＥＣＶＤ処理チャンバである。それぞれ実施しようとする処理プロセスに従って、プラズマチャンバ１の操作開口部１７は工作物処理の間移送空間２３Ｔ に対して閉鎖されず、あるいは単にプラズマチャンバ１の内部と移送空間２３Ｔ 間の圧力段差だけが調節され、あるいはプラズマチャンバ１は工作物処理の間真空密に閉鎖される。最後のものは特にＰＥＣＶＤ処理に当てはまる。
【００１７】
図３には、工作物処理の間上述の操作開口部１７を真空密に、あるいは単に移送空間２３Ｔ に対して圧力段差を設けて閉鎖するための実施例が概略図示されている。そのために±Ｖ方向に駆動されて垂直移動可能なブラインドスライダ３８が設けられており、このブラインドスライダにはスタック２０に設けられた操作開口部１７に対応して格子状に形成されたハッチ開口部３９が設けられており、ハッチ開口部は図３（ｂ）に示すようにブラインドスライダが開放された状態においてはプラズマチャンバ１の操作開口部１７と整合する。支持体２７はこの位置においてスタック２０のチャンバ１を操作することができる。
【００１８】
ブラインドスライダ３８にはさらに水平方向に駆動されて移動する閉鎖プレート４１と蛇腹でカプセル化されたタペットと駆動装置４３が設けられている。
チャンバ１内の操作空間を閉鎖するために、ブラインドスライダ３８は図３（ａ）に示す位置へ垂直に移動され、その後閉鎖プレート４１が右へ移動されて、プラズマチャンバ１の操作開口部１７が真空密に閉鎖され、あるいは移動空間２３Ｔ と前述のチャンバ１内の操作空間間に圧力段差が形成される。
【００１９】
図４には、図２を用いて示した最小構成に基づいて、２つのプラズマチャンバスタック２０ａと２０ｂ、移送空間領域２３Ｔ およびロックチャンバ３０を有する他の構成の装置が概略図示されている。図４（ａ）から（ｅ）に示すシーケンスを用いてこの種の装置の好ましい駆動を特にＰＥＣＶＤ処理プロセスに関して説明する。
【００２０】
図４（ａ）に示す駆動相において２つのプラズマチャンバスタック２０ａと２０ｂ内の工作物がＰＥＣＶＤ処理され、そのために、図３を用いて説明したように、プラズマチャンバ１の処理空間と移送空間２３Ｔ 間に少なくとも圧力段差が形成されている。図２（ａ）に示すロック弁３２は開放しており、ロック弁３４は周囲に対して閉鎖されている。
【００２１】
図４（ｂ）に示すように、処理プロセスの終了後に図２（ａ）に示す移送装置２５によってスタック２０ａ、２０ｂから工作物が好ましくは順次搬出され、処理された工作物はロックチャンバ３０内のマガジン３６内へ載置される。後述するように、マガジン３６は好ましくは装置において全体として処理できる工作物と同じマガジン区画を有し、すなわち図４に示すように２つのプラズマチャンバスタックが設けられている場合には、２つのスタックに全体として設けられているプラズマチャンバ１と同じマガジン区画が設けられる。
【００２２】
図４（ｃ）に示すように、ロック弁３２は移送空間２３Ｔ に対して閉鎖され、ロック弁３４は開放されており、マガジン３６内の処理された工作物は処理すべき工作物と入れ替えられる。このマガジンの積み替え期間の間スタックのプラズマチャンバ１は、洗浄エッチングされ、好ましくはＨＦプラズマエッチングされる。その際に、洗浄ガスおよび洗浄ガスとエッチングされた層との反応生成物が洗浄エッチングされたプラズマチャンバ１から移送空間２３Ｔ 内へ進入するのを防止するために、好ましくは、図３を用いて説明したような装置を用いてプラズマチャンバ１と移送空間２３Ｔ 間に圧力段差が形成され、移送空間２３Ｔ 内へ例えば窒素などの中性ガスが、移送空間２３Ｔ からプラズマチャンバ１へ圧力勾配が発生するように装入される。それによって、洗浄ガスが移送空間２３Ｔ 内へ進入するのが防止される。チャンバ１自体は洗浄エッチングの間にポンピング排気される。
【００２３】
この期間の間にマガジン３６に加工すべき工作物が装填される。これが、図４（ｄ）に示すように、次のステップにおいて洗浄されたスタックのプラズマチャンバへ分配される。
洗浄エッチングステップによってプラズマチャンバ１の壁と電極面はかなり激しく加熱される。この熱は好ましくはステップ４（ｅ）に示すように、プラズマチャンバ１内に新しく装填された工作物を予熱するために用いられる。位相４（ｄ）に示すように工作物の分配は真空内で行われるので、プラズマチャンバ１の上述の洗浄エッチングの際に加熱された部分の熱の逃げは比較的わずかである。新しく加工すべき工作物がプラズマチャンバ１内に装填され、図３に関する説明に従って少なくとも圧力段差を介して移送空間２３Ｔ から分離された後に、熱伝導ガス、例えば水素またはヘリウムがプラズマチャンバ１内へ、前述の暖められたチャンバ部分と今度チャンバ内に装入された工作物間にかなりの熱伝導が生じるような圧力の下で装入される。
【００２４】
工作物をこのように予熱した後に（工作物が加工開始前に標準大気にさらされていた場合には予熱によって脱ガスされる）、工作物は位相４（ａ）に示すようコーティング、特にＰＥＣＶＤコーティングされる。
図示の装置において好ましい実施例では、すべてのプラズマチャンバ１は別々に、特に洗浄エッチングのため、および工作物の加熱脱ガスのためにポンピングされる。
【００２５】
図５に概略図示するように、反応性の処理プロセスのために、特に好ましいＰＥＣＶＤ方法のために図５（ａ）に示すように、少なくとも１つのスタックのすべてのプラズマチャンバ１には中央の反応ガス供給装置から供給され、その際にスタックのすべてのチャンバ１が均一に反応ガスを供給されることが保証される。このことは、例えば比較的大体積の圧力分配室５０からすべてのチャンバ１へ同一のガス流距離５１が設けられることによって行われる。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、同期して駆動されるので、少なくとも１つのスタックのすべてのチャンバ１も中央のポンプ装置によって同期してポンピングされる。
少なくとも１つのスタックのすべてのプラズマチャンバにおいて維持されるプラズマ放電の電気的な供給も経済的な理由から中央のジェネレータユニットから行われ、図５（ｃ）に示すように高周波プラズマが維持される好ましい場合には中央の適応ネットワークと場合によってはチャンバ固有の等化ネットワーク（チャンバ固有の誘導性によって示される）を有する中央のＨＦジェネレータから行われ、それによってチャンバに関する異なる高周波出力比を等化することができる。 上述の装置においてプラズマチャンバ１内のプロセスが監視され、開ループ制御あるいは閉ループ制御される場合には、これも好ましくは中央のユニットを介して行われ、誘導ユニットは必要に応じて個々のチャンバに、それがマルチプレクスシステムであろうと、固定の順序であろうと、あるいは変化する順序であろうと、それぞれスタックチャンバにおける要請に応じて接続される。
【００２７】
このことが図５（ｄ）に、中央のプラズマ放出モニタを用いてプラズマ放電を監視する例を用いて図示されている。
図６には図２（ａ）に示すマガジンチャンバ３０内のマガジン３６の好ましい実施例が概略的に図示されている。マガジン３６は多数のマガジン載置部３７を有し、マガジン載置部は同期して処理される工作物の数に少なくとも相当し、好ましくは工作物の通過を容易にするために２倍に相当する高さを有する。図２（ａ）を用いて示したように、工作物用の載置面と支持体２７間で次のことによって相対移動が行われる。すなわち、プラズマチャンバ１に図１を用いて説明したような昇降装置９が設けられて、それによって支持体２７が垂直に工作物を搬入ないし搬出するための動作を行わず、それによって図６に示すようにマガジン３６は好ましくは全体として双方向矢印±Ｖで示すように垂直に移動され、それによってそれぞれ支持体２７から工作物を収容し、ないしは工作物を支持体２７へ引き渡すことができる。
【００２８】
ここまでは新しい種類の装置構造とその駆動について、特に高周波ＰＥＣＶＤコーティングに関して説明して来た。
次に、特に上述の装置に関連して、装置固有の手段と共に使用することができ、それによってプラズマコーティングプロセスのコーティング率とその品質が著しく改良される方法について説明する。これから説明する方法ないしそれに対応する装置の特徴は原則的にプラズマコーティングプロセスに適しており、それは冒頭で定義した種類のＤＣ、ＡＣあるいはＡＣとＤＣの混合プラズマプロセスであってもよい。しかし次の実施例は、特にＨＦ−ＰＥＣＶＤ方法のような反応性の高周波プラズマ支援のコーティングプロセスに適している。しかしまた例えばＨＦイオンプレーティングプロセスについても当てはまる。すでに説明したように、ＨＦというのは好ましくは１から１００ＭＨｚまでの周波数領域と考えられる。
【００２９】
もちろん、以下においてこの種のＨＦプラズマ支援の反応性プロセスを詳しく説明する場合には、上述の方法はこの種のプロセスに限定して考えられるものではない。
図７の上方部分（Ａ）には、例えば図１、２で説明した種類のプラズマチャンバが概略図示されている。平坦なＨＦ電極６０は同時に少なくとも反応ガスＧ用の平坦に分配されたガスノズル装置を形成し、反応ガスはプラズマ放電空間ＰＬへノズルを通じて供給される。ＲＦ電極６０に対向して工作物支持体電極６２が公知のように配置されている。ＤＣ電位関係については、チャンバハウジング６３および／または工作物支持体電極６２を通常のように基準電位、例えばアース電位に接続できることはもちろんである。当業者はこれについてのあらゆる変形例を知っている。
【００３０】
工作物支持体電極６２において工作物を反応性プラズマコーティングする場合に、プラズマ放電内に塵が形成され、その密度がρｓで表される。プラズマ放電内の塵は非常に多数の源からもたらされ、主としてコーティングプロセス自体からもたらされるが、チャンバへ工作物を搬入およびそれから搬出する間の機械的な摩耗などによってももたらされる。しかし原則的に塵密度ρｓは反応性コーティングプロセスの間に増加する。このことが図７の下方部分（Ｂ）に例えばほぼ連続的に上昇する塵密度（ａ）で図示されている。
【００３１】
適当な対抗処置をとらないと塵は時間が経つにつれてプラズマから脱落して反応空間に落下する。それによって層が塵の粒子で汚染される（層欠陥）。
さらに反応容器の特性が変化し、それによってプロセスのドリフトがもたらされる。従って塵を伴うプロセスを有する現在の生産装置は要請される層の欠陥のなさに達せず、要請される洗浄時間と生産時間との小さい比（生産有効性、ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｖａｉｌａｂｉｌｉｔｙ）にも達しない。
【００３２】
現在まで、塵の発生は完全には阻止できないので、それを出来る限り少なくし、発生した塵をコーティング空間からできるだけ完全に除去する努力がなされて来ている。それによってもちろん層品質の損失は覚悟しなければならない。
プラズマ放電内と特に高周波放電内に存在する塵が電気エネルギ及び特に高周波エネルギの結合を著しく増大させること、および原則的に「塵の多い」プラズマ、特にＨＦプラズマ内でコーティング率、特に反応性コーティングプロセスのコーティング率が著しく増大することが知られている。それによって上述の方法において率に関する損失も覚悟される。これはもちろん、プラズマ放電内の塵密度が限界値を越えない間だけである。塵密度が上述の限界値を越えると、塵粒子がより大きな塵小片となること、ないしはそれが生成しつつある層上に堆積することを考慮しなければならない。このことは大体において阻止しなければならず、特に半導体製造および平坦でアクティブなディスプレイスクリーンを形成する場合には阻止しなければならない。
【００３３】
従って新しい種類の認識は、プラズマ放電空間内、特に高周波プラズマ放電空間内の塵を、特に反応性のプラズマ支援コーティングプロセスのために排除せず、その密度を所定のレベルρｍａｘに、ないしはそれ以下に抑えることに基づいている。従って単位体積当りの塵粒子の数および／またはその大きさとそれに伴って塵密度とその分布が制御されて調節される。これは予め行った調査によってそれぞれの処理プロセスについて最適であることが発見された比に基づいて行われる。これが図７の下方（Ｂ）にカーブ（ｂ）で概略的に図示されている。
【００３４】
これは図７（Ａ）に示すように原則的に、プラズマ放電によって粒子の横の流れＷρが制御して発生され、横力の場を形成することによって、それに伴って余剰粒子がプラズマ放電のコーティング上有効な領域から移送されて、さらに必要に応じて除去されることによって実現される。
図７（Ａ）に示すように、この種の力の場を発生させる好ましい実施例は、横のガスの流れによって横の粒子の流れを発生させることにある。これは横方向の圧力勾配を実現させることによって得られる。概略図示するように、そのために側方においてガスが装入され、かつガスが装入と対向して吸引される。横方向の圧力勾配を形成することに加えて、あるいはその代わりに静電的な勾配および／または熱的な勾配を使用して、コーティング上有効なプラズマ放電空間内の塵密度を所定の値を越えて上昇しないようにすることができる。
【００３５】
図７の下方（Ｂ）には、装入されたガス量ｍＧ ’ がどのように駆動されるかが特性（ｃ）として質的に示されている。
放電空間内の塵密度を上述のように制御するために、前実験によっていつ並びにどの位の大きさの力の場を発生させるべきかを定めることは元より可能ではあるが、好ましくは実施例においては、例えば図７（Ａ）に概略図示する検出器６５を用いて光の反射あるいは吸収を測定することによってプラズマ内の現在の塵密度を求めて、求めた値を目標値Ｆρと比較して、力の場（図７によれば圧力勾配）を閉ループ制御で調節して、塵密度を所望のレベルに調節することができる。塵密度はプラズマインピーダンスに著しい影響を与えるので、この種の閉ループ制御をこのインピーダンスの測定を介して行うこともできる。
【００３６】
横方向のガスの流れを利用する場合に、好ましくは単位時間当り噴射されるガス量を、図７（Ａ）の操作ユニット６７で示すように、操作することによって調節が行われる。
もちろん、余剰塵粒子をコーティング領域から移動させるために用いられる力の場を間欠的に印加することも可能である。すなわち図７の場合には横方向の流れＷをもたらす、以下で洗浄ガスと称されるガスＧｓを脈動するように装入することができる。
【００３７】
すでに説明したように、この方法は特に反応性ＨＦプラズマコーティングプロセスの場合に優れていることが明らかにされている。それはこの種のプロセスにおいて、また特に反応プロセスにおいてプラズマ放電内でプロセス内在の粉末ないし塵の形成が行われるからである。図７（Ａ）に示すように洗浄ガスＧｓを用いて横の流れＷが形成される場合には、好ましくは洗浄ガスとして中性のプラズマ作業ガス、例えばアルゴンまたはＨｅなど、あるいは層構造に必要でないガス、例えばＨ２ が使用される。層構造に著しく関与するガスを洗浄ガスとして使用することは、層分布に望ましくない影響を与える可能性がある。
【００３８】
重要なことは、塵ないし粉末はプラズマ放電が燃焼している間プラズマ放電内に捕捉されて留まることを認識することである。従ってプラズマ処理プロセスあるいは一般的にプラズマ放電が停止された場合に、放電内に残留している塵が処理チャンバ内に堆積するのを阻止しようとする場合には、好ましくは次のように行われる。
【００３９】
−反応ガスの代わりに中性のガスが装入され、それによって、層形成プロセスを所定の時間に停止しようとする場合には、それに以降の層形成が阻止される。中性のプラズマをさらに駆動することによって塵はプラズマ放電内になおも捕捉されて、「洗浄される」。その場合に中性のプラズマ内では層形成は劇的に減少する。
【００４０】
−維持される反応ガスプラズマ放電内あるいは上述の中性の放電内で横の力の場が増大され、「洗浄ガス流」が好ましい場合には洗浄ガス流は装入されるガス量の増大および／または吸引出力の増大によって増強される。
−プラズマ強度を連続的に減少させることができ、その場合に放電が中断することはない。それによって塵の落下として作用するプラズマ放電の効果がだんだんと減少され、それによって上述の力の場による塵粒子の去る方向への移動が容易になる。
【００４１】
同時に放電強度を減少させ、かつ横方向のポンプ出力および／または装入される洗浄ガス量を増大させることによって、図７（Ａ）に示す電極６２上方のコーティングゾーンからの塵粒子の最大の去る方向への流動が得られる。
原則的に本発明により使用される力の場はプラズマ放電を脈動するように駆動することによって支援することができる。それによってプラズマの塵落下作用が減少され、余剰の塵を所望に搬出することが容易になる。このことはコーティングプロセスが停止している場合だけでなく、コーティングプロセス自体の間にも当てはまる。
【００４２】
重要なことは、プロセスが停止されている場合にその中で集められた塵が除去されるまで、プラズマ放電を維持することである。
この認識によって、さらに好ましい駆動方法が得られ、それによればプラズマチャンバ内のプラズマ放電は、例えば工作物が搬入され、ないしは処理された工作物が搬出される場合にも維持される。
【００４３】
反応性コーティングプロセスに関して有効でない、従ってこれに関して中性のガス内のプラズマ放電はそのままで、それが未コーティングの工作物であろうと、コーティング済みであろうとあるいはプラズマチャンバにおいてであろうと、例えば水素プラズマを維持することによって、エッチング洗浄を行うために使用することができる。その場合に、基板上に堆積した粒子がプラズマ放電によって捕捉されて「洗浄排除」できることが重要である。
【００４４】
従って例えば処理プロセスの最終相において、例えば放電とプラズマチャンバの新しい装填の間、Ｈ２ 洗浄プラズマを維持することができる。エッチングの際にプラズマチャンバ内の塵はじゃまになるので、その場合には形成された横の力の場が最大に調節される。
反応性のコーティングプロセスの高周波プラズマ放電内で上述の方法を、反応容器内で塵の堆積なしで欠陥のないαー Ｓｉー 層を形成するために使用することによって、コーティング率は係数２．５だけ増大され、同時に層応力は係数２．５だけ減少し、その場合にコーティング率の増大によって層純度は係数で約２だけ増大した。これは、同一のプラズマチャンバにおいて冒頭で説明した、塵密度を最小にする公知の技術を用いて、すなわち低い圧力と小さい出力におけるプロセス作業点を選択することによってもたらされたコーティングと比較したものである。すなわち上述の公知の技術（塵の形成を最小にする）を使用した場合には、コーティング率はαー Ｓｉー 層で≦４オングストローム／ｓｅｃ、層応力は＞５・１０９ ｄｙｎ／ｃｍ２ であり、それに対して本発明によれば率は１０オングストローム／ｓｅｃで層応力は＜２・１０９ ｄｙｎ／ｃｍ２ である。
【００４５】
すでに説明したように、横の力の場の好ましい実現形態は、図７（Ａ）に示すように、プラズマ放電を通して横方向のガスの流れを実現することにある。
図８には、吸引側で上述の力の場ないしは上述の圧力勾配を形成するための多数の変形例（ａ）から（ｅ）が図示されている。
図８（ａ）によれば、処理空間ないしは放電空間からのガスの吸引は、電気的に定義された電位、例えばアース電位に接続されたプラズマチャンバ１の壁に形成された狭いスリット６９を通して行われる。スリットの幅は、プラズマがスリットを通して流出しないような寸法にされ、好ましくは２から４ｍｍである。好ましくは図７（Ａ）を用いて説明した横の流れが同図に記載されたガスの横装入によってさらに著しく支援され、それは図８（ｂ）から（ｅ）の実施例においても効果的に行われる。
【００４６】
図８（ｂ）によれば、吸引スリット７１は電極６０の端縁の領域に設けられている。これは他の好ましい原理に基づくものである。プラズマ放電にエネルギを供給する電気的な場が最大となるところで塵密度が最大になることが知られている。このことは端縁および尖端などの電位を供給される面の場合にそうであることが知られている。従って図８（ｂ）に示すように電極６０の端縁領域の、従って電場の強さが増大することによって増大した塵密度が存在する領域にあるスリットを用いて吸引を行うことが提案されている。
【００４７】
この方法が図８（ｃ）に示すように、電極６０と相手側電極６２の端縁領域で両側に吸引スリット７１ａと７１ｂが設けられることによって、さらに徹底して行われる。
図８（ｄ）に示す実施例の場合には横方向のガス速度は、延長されたプラズマ放電領域に円錐状にだんだんと狭くなるスリット７３が形成されることによって増大され、それによって横の流れの効果が増大する。
【００４８】
図８（ｅ）によれば、吸引スリット７７が設けられているプラズマチャンバ１の壁領域７５は電気的に浮動電位で駆動される。それによって、塵の粒子を放電から引き出す場合に塵粒子が克服すべきポテンシャルバリヤが減少される。というのは浮動的に駆動される壁部分の電位は電極６０と６２の電位間の中間電位に調節されるからである。
【００４９】
他の自明の方法は、吸引スリットにふるいを設けることであって、それによってプラズマがスリットから流出することなく、スリット開口部とそれに伴ってポンプ断面を増大させることができる。
さらに、図示のガス吸引の特徴を組み合わせることが可能であることも自明である。
図９には、例えば上述のプラズマ反応容器スタックを有する新しい種類の装置構造を振り返って、上述の認識を考慮してプラズマチャンバ１への工作物の搬入とそれからの搬出をどのように好ましく行うかが図示されている。
【００５０】
図９（ａ）によれば、工作物３１（図２ａ）はタペット１３を有する昇降機構９上に載置される。
図９（ｂ）によれば、図３に示す移送空間２３Ｔ に関して好ましくは閉鎖プレート４１を用いて少なくとも圧力段差が形成された後に、続いて（圧力段差が形成されたらすぐに）、プラズマチャンバ１内で中性のプラズマが点火される。その際に非反応性のガス、たとえばアルゴンおよび／または図示のように水素が装入される。その際にすでに説明したように、工作物は特に脱ガスのために加熱もされる。吸引Ａは開始されている。
【００５１】
例えば図９（ｃ）に示すように工作物が機械的に下降される際に形成された塵はさらに維持されている中性のプラズマ内に捕捉されて、Ａで示す中性ガスの横の流れによって吸引される。図９（ｄ）に示すように工作物が下降されている場合には、反応ガスの装入は好ましくはガスシャワーを形成するＨＦ電極６２によっても、図示のように側方の洗浄ガス装入によっても開始される。続くコーティングプロセスの間に、図７を用いて説明したように、プラズマ放電内の塵密度は消滅されるのではなく、所定の程度を越えないように制御される。
【００５２】
コーティングプロセスの終了後に図９（ｅ）に示すように、反応ガスあるいは中性のガスの横の流れが増大され、あるいはすでに説明したように、中性のプラズマ放電（図示せず）へ移行する。重要なことは図９（ｆ）に示すように、コーティングされた工作物を持ち上げる間も塵を捕捉したプラズマ放電が維持されることであり、それは中性のプラズマ放電としてであっても、あるいはコーティングプロセスを所定の時点で終了させない場合には、さらに反応プラズマ放電としてであってもよい。
【００５３】
図９（ｇ）に示すように、その後工作物３１はプラズマチャンバ１から除去され、その際にこの駆動相においては、場合によっては図９（ａ）および図９（ｂ）に示す駆動相の場合と同様に、好ましくはプラズマ放電が点線で示すように維持され、これは反応性のプラズマ放電ではなく、中性のプラズマ放電であって、特に塵粒子をさらに捕捉するためと、チャンバを洗浄エッチングするために、特に水素のプラズマ放電が維持される。
【００５４】
その後、図９（ａ）と９（ｇ）に記載されているように、その後水素が一方で装入されて、他方で吸引されるので、プラズマ内に捕捉された塵はこの相においてできる限り完全に除去される。 横の流れを形成する上述のガス吸引に加えて、例えば電極６０において反応ガス装入開口部と同様に分配して、さらに吸引を行うことができる。分配されたガスの装入および／または吸引を所望に設計することによって、必要に応じて処理の均一性を最適にすることができる。
【００５５】
上述の装置と上述の方法は特に平坦でアクティブなディスプレイスクリーンを形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましくは本発明装置に使用されるような、プラズマチャンバの第１の好ましい実施例の概略縦断面図である。
【図２】（ａ）は本発明による装置の好ましい最小構成の概略的な縦断面図であって、（ｂ）から（ｄ）は（ａ）の図示に基づいて（ａ）に示す本発明装置のプラズマチャンバへ工作物を搬入およびそれから搬出するサイクルを示すものである。
【図３】（ａ），（ｂ）とも好ましくは図２に示す本発明装置に設けられた、プラズマチャンバ内の処理空間とその前段に設けられた空間の間に少なくとも１つの圧力段差を形成するための手段を状態別に示す概略的な縦断面図である。
【図４】（ａ）から（ｅ）は２つのプラズマチャンバスタックと１つのロックチャンバを有する本発明装置の概略的な上面図を用いて、工作物の好ましい通過サイクルを示すものである。
【図５】（ａ）から（ｄ）は図２に示す本発明による装置の積み重ねられたプラズマチャンバにおいて、ガス（ａ）、ポンプ（ｂ）、電気エネルギ（ｃ）による中央の共通の操作と、プラズマ放出モニタによる中央監視の例を用いて閉ループ制御の測定、制御および／または操作信号に関して説明するものである。
【図６】図２に示す装置におけるロックチャンバマガジンの好ましい実施例の概略的な縦断面図である。
【図７】（Ａ）は本発明により装置に積み重ねられる、図１を用いて図示したチャンバの好ましい実施例の概略的な縦断面図であり、（Ｂ）は本発明装置において好ましく使用されるプラズマ処理のための所望の塵利用を説明する線図である。
【図８】（ａ）から（ｅ）は図７を用いて説明した方法を効果的に実現するための、図２に示す装置に設けられた積み重なったプラズマチャンバにおける吸引の好ましい変形例を示すものである。
【図９】（ａ）から（ｇ）は本発明により装置に積み重ねられたチャンバの１つを用いて、図７を用いて説明したような方法を利用して、プラズマ放電内の塵の形成を制御し、かつ処理率、特にコーティング率を高めるためにそれを所望に利用するための好ましい操作シーケンスを順次に示すものである。
【符号の説明】
１…プラズマチャンバ
３…電極
５…流出開口部
９…昇降機構
１１…駆動機構
１３…タペット
２０…スタック
２３…真空室
２３Ｔ …移送空間部分
２５…移送装置
２７…フォーク式支持体
３０…ロックチャンバ
３１…工作物
３２，３４…ロック弁
３６…マガジン
３７…マガジン載置部
４１…閉鎖プレート
４３…駆動装置
５０…圧力分配室
６０…ＨＦ電極
６２…工作物支持体電極
６５…検出器
６７…操作ユニット
６９，７１，７３，７７…吸引スリット
ＰＬ…プラズマ放電空間
Ｇ…ガス
Ｗρ…粒子の横の流れ

Claims (18)

  1. 真空プラズマ処理用の装置において、
    互いに積み重ねられてチャンバスタックを形成する多数のプラズマチャンバが設けられ、各プラズマチャンバは、
    −分配された流出開口部配置を有する水平の平坦な電極を有し、流出開口部は少なくとも反応ガスを有するガス貯蔵容器と接続されており、
    −電極の下方に対向して、少なくとも１つの工作物を保持する工作物ホルダを有し、かつ
    −側方の操作開口部を有し、
    その場合に複数の側方の操作開口部が互いに垂直に重なって整合され、かつ共通のチャンバ空間に連通しており、その中に、
    −スタックの複数の操作開口部を通して行う工作物の搬入または搬出を同時に操作するために水平に延びる複数の工作物収容部を有し、チャンバスタックの操作開口部に沿って垂直に延び、垂直軸を中心に回転可能な移送装置が設けられており、その場合に工作物収容部が水平に線形に移動可能であるところの、
    真空プラズマ処理用の装置。
  2. 共通のチャンバ空間がロックチャンバであることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。
  3. 共通のチャンバ空間が移送空間であって、それに接して少なくとも１つのロックチャンバが配置されており、かつ好ましくはその中に１つより多いチャンバスタックが移送装置によって操作可能に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  4. ロックチャンバに対して周囲と連通するロック開口部を通して装入可能な、それぞれ工作物用の多数の水平のマガジン区画を有する工作物マガジンが設けられており、
    マガジン区画の数が好ましくはスタックの操作開口部の数に相当し、あるいはこの数の整数倍、好ましくは倍に相当することを特徴とする請求項３に記載の装置。
  5. チャンバ空間が移送空間であって、操作開口部が閉鎖機構によって真空密に、あるいは圧力段差を形成するように閉鎖可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の装置。
  6. チャンバ空間が移送空間であって、
    スタックのチャンバが移送空間に接続するポンプを介して共通に排気されることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
  7. スタックのチャンバが中央のガスタンクおよび／または中央の電気的供給ユニットおよび／または中央のポンプステーションによって操作されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の装置。
  8. 少なくともチャンバスタックに設けられた操作開口部の数に相当する数の工作物収容部が、このスタックの操作開口部を操作するために、共通に水平に線形移動可能であって、それらが好ましくはこの動作を実施するために機械的に結合されていることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
  9. 工作物収容部に水平のフォーク状部材が設けられ、
    スタックのチャンバ内の工作物ホルダとフォーク状部材が、フォーク状部材によってチャンバ内の工作物を載置しあるいは収容するために、互いに垂直に相対移動するように形成されており、
    共通のチャンバ空間がロックチャンバとマガジンを有する移送空間として形成されている場合に、フォーク状部材とマガジン区画内の載置面との間で同様の垂直の相対移動が可能であることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の装置。
  10. チャンバがプラズマ支援の化学的蒸発分離用の工作物処理チャンバであることを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の装置。
  11. 請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置を駆動する方法において、
    少なくともスタックのチャンバが同期して駆動されることを特徴とする請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置を駆動する方法。
  12. 少なくともスタックのチャンバが装置への工作物の搬入およびそれからの搬出の間プラズマ洗浄され、好ましくは反応的にプラズマエッチングされることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
  13. プラズマ洗浄処理の後にスタックのチャンバに工作物が装填され、ＨｅあるいはＨ２ などのガスが、ガスの熱出力によって工作物を加熱するために、熱伝導ガスとしてチャンバに装入されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
  14. 工作物の加熱がプラズマ支援され、プラズマが好ましくは洗浄エッチングプラズマとして使用され、その場合に好ましくはプラズマが使用されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 少なくとも洗浄の間共通のチャンバ空間からスタックのチャンバへ圧力勾配が形成されることを特徴とする請求項１３あるいは１４に記載の方法。
  16. 閉ループ制御技術における測定信号、制御信号あるいは操作信号が少なくとも１つのスタックのチャンバからの、および／またはチャンバへのマルチプレクス駆動において中央ユニットにより受信され、および／または発生されることを特徴とする請求項１１から１５までのいずれか１項に記載の方法。
  17. 請求項１から１０に記載の装置をＰＥＣＶＤコーティングに使用する装置の使用方法。
  18. 平坦でアクティブなディスプレイスクリーンを形成する場合に、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の装置ないし請求項１１から１６までのいずれか１項に記載の方法を使用する方法。
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