KR100307998B1 - 프라즈마 처리방법 - Google Patents

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KR100307998B1
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테루.엔지니아링구가부시끼가이샤
히가시 데쓰로
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Abstract

처리용기내에서 설치된 피처리체에 대하여 플라즈마 막형성처리등의 플라즈마처리를 행하는 플라즈마 처리방법이 개시된다. 이 방법은, 처리용기내로 불활성가스를 도입하는 제 1 의 공정과, 처리용기내로 불활성가스의 플라즈마를 발생시키는 제 2 의 공정과, 계속하여 처리용기내로 피처리체를 처리하는 처리가스를 도입하는 제 3 의 공정과, 처리용기내로 처리가스의 플라즈마를 발생시켜서 피처리체를 처리하는 제 4 의 공정을 구비한다.

Description

플라즈마 처리방법
제1도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법을 실시하기 위한 플라즈마 처리장치의 일실시예를 나타내는 단면도,
제2도는, 제1도의 플라즈마 처리장치에 이용되는 가스도입용의 샤워헤드를 나타내는 저면도,
제3도 및 제4도는, 제1도의 플라즈마 처리장치에 이용되는 유도부재의 예를 나타내는 도면,
제5도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법의 일실시예를 나타내는 플로우챠트,
제6도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법을 실시할 때의 처리용기내의 압력변화의 일예를 나타내는 도면,
제7도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법의 다른 실시예를 나타내는 프로우챠트,
제8도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법을 실시하는 플라즈마 처리장치를 조립한 클러스터 툴형 처리유니트를 나타내는 모식도,
제9도는, 본 발명의 다른 실시예에 관한 플라즈마 발생장치를 적용한 막형성 장치를 모식적으로 나타내는 도면,
제10도는, 제9도 장치의 작용을 설명하기 위한 도면,
제11a도는, 제9도의 장치에서 생성된 플라즈마의 상태를 나타내는 도면,
제11b도는, 제9도의 장치에서, 플라즈마를 생성한 때에 있어서의 처리용기내의 전자밀도 분포를 나타내는 도면,
제12a도는, 종래의 플라즈마 막형성 장치에서 생성된 플라즈마의 상태를 나타내는 도면,
제12b도는, 종래의 플라즈마 막형성장치에서, 플라즈마를 생성한 때에 있어서의 처리용기내의 전자밀도분포를 나타내는 도면,
제13도는, 제9도의 장치에 이용되는 유도부재의 다른 예를 나타내는 도면,
제14 및 제15도는, 제9도의 장치에 있어서의 오목부의 형상의 다른 예를 나타내는 도면,
제16a도는, 처리용기 또는 반송실에 이용되는 다각형 내압용기의 예를 나타내는 평면도,
제16b도는, 처리용기 또는 반송실에 이용되는 다각형 내압용기의 예를 나타내는 측면도,
제17a도는, 상기 다각형 내압용기에 이용된 둘레측판을 형성하기 위한 금속제 띠판재를 나타내는 측면도,
제17b도는, 상기 다각형 내압용기에 이용된 둘레측판을 형성하기 위한 금속제 띠판재를 나타내는 평면도,
제17c도는, 제17a도의 A 부를 확대하여 나타낸 도면,
제17d도는, 상기 A 부의 절곡상태를 나타낸 확대도,
제18도는, 상기 다각형 내압용기의 조립전의 각 부분의 분해상태를 나타낸 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 처리용기 2 : 얹어놓는대
3 : 정전척 3a : 동박
3b : 절연막 5 : 배선
7 : 스위치 8 : 직류전원
10 : 매칭회로 11 : 고주파전원
12 : 온도조정기구 13 : 절연대
14 : 포커스 링 15 : 관통구멍
16 : 공급관 18 : 게이트 밸브
20 : 유도수단 21 : 유도부재
22 : 매칭회로 23 : 고주파 전원
24 : 배관 25 : 유전체 부재
30 : 가스공급기구 31 : 배관
31b : 공통배관 32 : 밸브
34 : 처리가스 공급원 35 : 불활성가스 공급원
36 : 샤워 헤드 37 : 분출구멍
40 : 배기기구 42 : 배기관
43 : 밸브 44 : 배기장치
51 : 압력검출장치 52 : 콘트롤러
100 : 공통반송실 102, 103, 104 : 게이트 밸브
105, 106, 107 : 처리용기 108, 109, 110 : 유도부재
111, 113, 118, 119 : 게이트 밸브 112 : 예비전공실
114 : 제 2 의 반송실 116 : 카세트실
117 : 카세트 201 : 처리용기
202 : 웨이퍼 얹어놓는대 203 : 히이터
206 : 유도부재 211 : 오목부
212 : 가스공급관 213 : 배기관
214, 215 : 게이트 밸브 241 : 고주파 전원
271 : 고주파 전원 272 : 매칭회로
305 : 반송아암 306 : 어라이먼트 기구
322, 323, 324 : 장착구 320 : 다각형 내압용기
325 : 바닥판 327 : 둘레측판
327a 내지 327g : 측판부 328 : 천정판
330a 내지 330f : 절결홈 331a 내지 331f : 얇은 부분
332 : 접합부 333 : 접합부
334, 336 : 납땜재
본 발명은, 플라즈마 처리방법과 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 발생장치에 관한 것이다.
반도체웨이퍼 또는 액정디스플레이용의 박막 트랜지스터 (TFT: Thin Film Transistor)를 형성하는 기판에 플라즈마에 의한 처리를 행하여 막형성 또는 에칭을 행하는 기술이 일반적으로 이용되고 있다.
종래로부터, 이러한 종류의 플라즈마를 발생시키는 대표적인 장치로서, 평행평판형 플라즈마 처리장치가 알려져 있으나, 이 장치에서는, 플라즈마가 발생하고 있을 때의 장치내 압력이 100 mTorr ~ 1 Torr 로서, 이러한 높은 압력에서는 이온의 평균자유행정이 작기 때문에, 미세가공이 곤란하거나, 또는 넓은 면적에서 플라즈마 분포가 높은 균일성을 확보할 수 없다고 하는 문제가 있기 때문에, 최근에 이 장치에 대신하여 고주파 유도방식에 의하여 플라즈마를 발생시키는 방법이 검토되어 오고 있다.
이 고주파 유도방식에 의하여 플라즈마를 발생시키는 방법은, 예를 들면 유럽 특허공개 명세서 제 379828 호, 일본국 특개평 2-235332 호 공보, 동 특개평 3-79025 호 공보, 동 특개평 4-290428 호 공보, 동 특개평 5-206072 호 공보에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 얹어놓는대에 대향하는 챔버의 윗면을 석영유리등의 유전체에 의하여 구성함과 동시에, 이 유전체의 바깥쪽에 평면형상의 코일을 형성하고, 이 코일에 고주파 전류를 흘려서 챔버내로 전자장을 형성하고, 이 전자장내에 흐르는 전자를 처리가스의 중성입자에 충돌시켜서, 가스를 전리시키고, 플라즈마를 생성하는 것이다.
이 방법에 의하면, 코일의 형상에 따라서 동심원 형상의 전계를 유도하고, 플라즈마를 가두는 효과가 있기 때문에, 평행평판형 플라즈마 처리장치의 경우에 비하여 상당히 낮은 압력으로 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하며, 이론적으로는 10-6Torr 까지의 저진공까지의 범위에서 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하다. 따라서 발생한 플라즈마중의 이온의 평균자유행정이 크고, 고밀도로 균일한 플라즈마가 얻어진다.
그러나 실제로는, 이들 유도수단에 고주파 전압을 인가하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리장치에서는, 1 × 10-3Torr 로부터 수 Torr 의 압력 영역에서는 용이하게 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하지만, 이 압력영역 보다 낮은 압력에서는, 양호하게 플라즈마를 발생하는 것이 곤란하다.
이 때문에, 피처리체를 처리하는 처리가스를 처리용기내로 도입할 때에, 한번 처리용기내의 압력을 예를 들면 10-2Torr 급의 비교적 높은 압력으로 설정하여 플라즈마를 발생시키고, 그 후에 진공배기에 의하여 보다 낮은 압력, 예를 들면 10-3Torr 급으로 압력을 내리고 그 압력하에서 피처리체의 플라즈마 처리를 행하는 방법이 채용되고 있다.
그러나, 이 방법은, 처리가스를 도입하여 플라즈마 생성을 안정시키기 까지의 사이에, 처리가스의 플라즈마를 발생시킨 상태에서 처리용기내의 압력을 변동시키기 때문에, 피처리체의 플라즈마 처리결과에 악영향을 부여하고, 피처리체 자체에 처리결과가 불안하여, 재현성이 결여되어 있다고 하는 결점이 있다. 즉, 피처리체를 처리하는 처리가스를 플라즈마화한 상승시의 플라즈마의 안정화가, 피처리체의 처리결과에 큰 영향을 주고, 불안정한 처리가스의 플라즈마 상승기간이 길어지면, 피처리체에 처리결과가 달라진다고 하는 문제 또는 동일의 피처리체내의 면내균일성이 상실된다고 하는 문제가 발생한다.
최근, 반도체 웨이퍼에 형성되는 반도체소자의 고집적화가 진행되고, 예를 들면 메모리칩이 16 MDRAM 으로부터 64 MDRAM, 256 MDRAM 으로 되고, 디자인룰이 0.5 μ 로부터 0.25 μ 로 미세화되고 있으며, 이 때문에 보다 낮은 압력, 예를 들면 1 × 10-2Torr 내지 1 × 10-6Torr 조건하에서 플라즈마 처리를 행하고, 미세한 가공을 실시하는 것이 강하게 요구되고 있으며, 이러한 저압에서 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 방법 및 장치의 개발이 기다려지고 있다.
즉, 진공압력을 보다 저압으로 함으로써, 전자의 평균자유행정을 늘리고, 피처리체에 인입되는 플라즈마중의 이온 또는 활성종의 피처리체에 대한 수직방향의 성분을 보다 유효하게 이용하는 것으로서, 예를 들면 에칭처리를 이용하여 콘택트홀을 형성할 때의 콘택트홀의 입구에서 웨이퍼표면으로 수평한 방향의 에칭처리보다 깊은 방향의 에칭처리의 속도를 빠른 플라즈마 처리를 가능하게 하는 플라즈마 처리방법 및 플라즈마 처리장치가 요구되어 오고 있다.
한편, 패턴이 초미세화됨과 동시에, 웨이퍼의 규격이 8 인치로부터 다시 12 인치로 대구경화하고 있는 현실에서는, 넓은 면적에 걸쳐서 균일하게 패턴의 매립등의 처리를 행하는 것이 요구되나, 여기에는 챔버내의 플라즈마의 생성밀도분포를 보다 한층 균일하게 할 필요가 있다. 상기와 같은 고주파 유도방식을 이용하는 플라즈마 처리장치로는, 코일 바로 아래의 챔버내 공간에서 플라즈마가 생성되나, 이 플라즈마의 생성밀도는 각 위치에서의 전계강도가 대략 비례하고, 중심위치에서 약간 낮게 되는 것이며 중간부에서는 대략 균일하다.
그러나 바깥둘레 부근에서는 밖으로 향할수록 상당히 큰 구배로 플라즈마 밀도가 낮아지게 된다. 이것은 코일의 측방에서는 처리가스의 플라즈마가 생성하지 않기 때문이며, 따라서, 이러한 종류의 플라즈마 처리장치에 있어서는, 웨이퍼의 중앙부 부근의 플라즈마 밀도가 웨이퍼의 바깥둘레부 부근의 플라즈마 밀도보다 높게 되는 경향이 있으며, 플라즈마 처리의 균일성을 높이는 것이 곤란하다.
여기서 코일을 대형화하여, 웨이퍼 상부의 플라즈마 밀도의 균일화를 도모하는 것도 생각할 수 있으나, 코일의 대형화에 수반하여, 코일에 공급하는 전력이 크게 됨과 동시에, 챔버의 윗면에 배설되는 석영유리도 대형화하므로, 코스트가 높게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 같은 장치를 이용하여 LCD 기판을 처리하는 것도 생각하면, LCD 기판은 600 ㎜ × 600 ㎜ 로 크므로, 다시 장치가 대형화하여 코스트가 높아진다고 하는 문제가 있어서, 코일의 대형화는 실용성이 없다.
본 발명은 이러한 상황에서 이루어진 것으로서, 그 목적은, 플라즈마의 상승이 안정되고, 저압 플라즈마 처리가 가능한 플라즈마 처리방법 및 플라즈마 처리장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 넓은 영역에서 균일한 플라즈마를 생성하는 것이 가능한 플라즈마 발생장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피처리체에 대하여 면내 균일성을 가지고 플라즈마 처리, 예를 들면 막제조 처리를 행하는 것이 가능한 플라즈마 처리장치를 제공함에 있다.
본 발명의 제 1 의 관점에 의하면, 처리용기내에 형성된 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리방법으로서, 상기 처리용기내로 불활성 가스를 도입하는 제 1 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 불활성 가스의 플라즈마를 발생시키는 제 2 의 공정과; 상기 불활성가스의 플라즈마를 정지하는 제 3 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 피처리체를 처리하는 처리가스를 도입하는 제 4 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 처리가스의 플라즈마를 발생시켜서 상기 피처리체를 처리하는 제 5 의 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법이 제공된다.
본 발명의 제 2 의 관점에 의하면, 처리용기내에 형성된 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리방법으로서, 상기 처리용기내로 불활성 가스를 도입하는 제 1 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 불활성 가스의 플라즈마를 발생시키는 제 2 의 공정과; 상기 불활성가스의 도입및 플라즈마의 생성을 계속하면서 상기 처리용기내로 상기 피처리체를 처리하는 처리가스를 도입하여 처리가스의 플라즈마를 발생시켜서, 상기 피처리체를 처리하는 제 3 의 공정과; 상기 처리가스의 플라즈마가 발생한 후, 상기 불활성가스의 도입을 정지하는 제 4 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법이 제공된다.
[실시예]
이하, 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
제 1 도는, 본 발명의 플라즈마 처리방법을 실시하기 위한 플라즈마 처리장치의 일실시예를 나타낸 단면도이다.
이 장치는, 처리용기(1)와, 처리용기(1)내에서 피처리체를 얹어놓는 얹어놓는대(2)와, 처리용기(1)의 위쪽에 설치된 유도수단(20)과, 처리용기(1)내로 불활성가스 및 처리가스를 공급하는 가스공급기구(30)와, 처리용기(1)내를 배기하는 배기기구(40)를 가지고 있다.
처리용기(1)는 공기밀폐구조를 가지고 있으며, 예를 들면 알루미늄과 같은 유전체에 의하여 형성되고, 실드효과를 가지기 위하여, 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 이 알루미늄의 안벽면은, 절연막인 산화막이 형성되어 있다.
상기 처리용기(1)내의 중앙부에는 피처리체(S)를 얹어놓기 위한 얹어놓는대(2)가 배치되어 있다. 얹어놓는대(2)는, 유전체, 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있으며, 그 표면에는 절연체인 산화막이 형성되어 있다. 이 얹어놓는대(2)와 처리용기(1)의 바닥벽의 사이에는 예를 들면 세라믹판으로 이루어지는 절연대(13)가 설치되며, 이것이 전기적으로 절연되어 있다.
얹어놓는대(2) 상에는, 피처리체(S)를 정전흡착하기 위한 정전척(3)이 설치되어 있다. 이 정전척(3)은, 동박(3a)을 폴리이미드의 절연막(3b)에 의하여 샌드위치된 구조를 가지고 있으며, 동박(3a)에는 배선(5)을 통하여 직류전원(8)이 접속되어 있다. 이 직류전원(8)으로부터 예를 들면 2kV 의 직류전압을 상기 정전척(3)에 인가함으로써 피처리체(S)가 플라즈마 처리중 흡착유지된다. 또한, 배선(5)은 절연체(6)에 의하여 둘러싸여 있으며, 배선(5)의 도중에는 스위치(7)가 설치되어 있다.
피처리체(S)로서는, 예를 들면 8 인치 또는 12 인치 지름의 반도체웨이퍼, 및 액정표시장치를 구성하는 박막형 트랜지스터를 형성하기 위한 예를 들면 600 × 650 ㎜ 사각의 글래스기판이 이용되고 있다. 그리고, 이 피처리체(S)는 도시되어 있지 않은 반송장치에 의하여 처리용기(1)내로 반입되고, 얹어놓는대(2)상에 얹어놓인다.
또한, 처리용기(1)의 측벽에는, 개폐가능한 게이트 밸브(18)가 설치되어 있으며, 상기 피처리체(S)는, 이 게이트 밸브(18)를 연 상태에서 처리용기(1)로 반입되며, 또한 처리용기(1)로부터 반출된다.
상기 얹어놓는대(2)에는 배선(9)에 의하여 매칭회로(10)를 통하여 고주파 전원(11)이 접속되어 있다. 이 고주파 전원(11)으로부터 공급되는 예를 들면 수백 KHz 의 고주파에 의하여, 후술하는 유도수단에 의하여 형성된 플라즈마중의 이온 또는 활성종을 피처리체(S)에 대하여 수직방향으로 넣는기능을 가지며, 이것에 의하여 플라즈마처리속도가 높아진다.
상기 얹어놓는대(2)에는, 플라즈마 처리중에 피처리체(S)를 소정의 온도로 유지하기 위하여, 상기 얹어놓는대(2)의 내부의 통로(12a)에 온도조절된 매체를 순환시키는 것으로 온도제어하는 온도조정기구(12)가 설치되어 있다. 이 온도조정기구(12)에 이용되는 매체로서는, 온도가 0℃ ~ 상온의 경우에는 온도조절된 물, 부동액등이 이용되며, 온도가 - 180℃ ~ +10℃ 의 저온에 있어서는, 온도조절된 액체질소가 이용된다. 또한, 온도조절의 정밀도를 높이기 위하여, 가열체로서의 세라믹 히터(4)가 얹어놓는대(2)내로 매설되어 있다. 온도조절은, 얹어놓는대(2)의 얹어놓는면 근방에 매설된 열전쌍(도시않됨)에 의한 검출신호를 피드백하여 상기 온도조정기구(12) 및 히터(4)가 콘트롤함으로써 행한다.
얹어놓는대(2)에는 수직방향으로 상하운동 가능한 3 개의 풋셔핀(도시않됨)이 설치되며, 정전척(3)을 관통하여 상승한 상태로 이 풋셔핀이 피처리체(S)를 받아들이고, 그것이 하강함으로써 피처리체(S)가 정전척(3)의 소정위치에 얹어놓인다.
얹어놓는대(2)의 중앙부를 수직으로 관통하도록 백크리닝 가스공급관(16)이 설치되어 있으며, 이 공급관(16)에 연속하도록 정전척(3)에 관통구멍(15)이 형성되어 있다. 그리고 정전척(3) 상에 피처리체(S)를 얹어놓은 상태에서, 도시하지 않은 백크리닝 가스공급원으로부터 백 크리닝가스로서 예를 들면 He 가스가 공급관(16) 및 관통구멍(15)을 통하여 피처리체(S)와 정전척(3)의 사이의 극히 근소한 공간으로 공급되고, 이것에 의하여 얹어놓는대(2)로부터 진공분위기중에서 플라즈마 처리되어 있는 피처리체(S)로 유효하게 열이 전달된다. 이 백크리닝 가스에 의한 열전달의 정도는, 주로 백크리닝가스의 가스압에 의하여 결정되므로, 이 가스압이 적절하게 조절되도록 조정기구가 설치되어 있다(도시않됨).
정전척(3)상에는, 피처리체 얹어놓는 영역을 둘러싸도록 도너츠형상의 포커스 링(14)이 설치되어 있다. 이 포커스링(14)은 피처리체의 두께보다 높은 높이를 가지고 있고, 유전체, 예를 들면 석영으로 형성되어 있다. 이 포커스링(14)은, 플라즈마를 피처리체의 표면에 집중되어, 플라즈마 처리의 효율을 높이는 기능을 가진다.
배기기구(40)는, 처리용기(1)의 저면에 형성된 배기구(41)에 접속된 배기관(42)과, 이 배기관(42)에 접속된 배기장치(44)를 구비하고 있으며, 이 배기장치(44)를 작동시키는 것에 의하여, 처리용기(1)내가 배기되고, 그 내부가 소정의 진공압, 예를 들면 수 Torr 내지 1 × 10-8Torr로 설정된다. 이 때의 배기의 ON/OFF 및 배기량의 조정은 배기관(42)의 도중에 설치된 밸브(43)에 의하여 행해진다. 배기장치(44)는 드라이 펌프및 터보분자 펌프에 의하여 구성되고, 먼저 드라이 펌프에 의하여 배기되고, 미리 정해진 값보다 압력이 저하한 시점에서 터보분자 펌프로 전환하여 배기한다.
가스공급기구(30)는, 처리가스 공급원(34)과, 불활성가스 공급원(35)과, 상기 얹어놓는대(2)의 바로 위에 설치된 샤워 헤드(36)와, 가스공급원(34),(35) 및 샤워헤드(36)를 접속하는 배관(31)을 가지고 있다.
샤워헤드(36)는, 후술하는 유도수단에 의하여 형성되는 전자장에 대하여 장해를 주지 않도록, 유전체, 예를 들면 석영으로 형성되어 있으며, 얹어놓는대(2)상에 얹어놓인 피처리체(S)에 대향하도록 설치되어 있다. 샤워헤드(36)의 피처리체(S)에 대향하는 면에는, 제 2 도에 나타낸 바와 같이, 다수의 분출구멍(37)이 설치되어 있으며, 처리가스 공급원(34) 또는 불활성가스 공급원(35)으로부터 처리가스 또는 불활성가스가 배관(31)을 통하여 샤워헤드(36)로 공급되고, 분출구멍(37)으로부터 피처리체(S)로 향하여 분출된다. 샤워헤드(36)의 분출구멍(37)이 형성된 면은, 피처리체(S)의 피처리면보다 넓은 면적을 가지고 있다. 그리고 분출구멍(37)은 직경이 예를 들면 0.5 ~ 2 ㎜ 이며, 인접한 분출구멍의 간격이 예를 들면 2 ~ 10 ㎜ 간격으로 되도록 형성되어 있다. 이와 같은 구성의 샤워헤드(36)를 이용함으로써, 처리가스및 불활성가스가 피처리체(S)의 피처리면에 대하여 균일하게 공급된다.
가스공급원(34),(35)과 샤워헤드(36)의 사이의 배관(31)은, 각 가스공급원에 접속된 개별 배관(31a)과, 이들이 연결된 공통배관(31b)으로 이루어지며, 2개의 개별배관(31a)에는 각각 매스플로우 콘트롤러(33)가 설치되며, 공통배관(31b)에는 밸브(32)가 설치되어 있다.
또한, 불활성가스 공급원(35)에서 공급되는 불활성가스로서는, 예를 들면 Ar(아르곤), Xe(크세논), N2(질소), He(헬륨)이 있다. 또한, 처리가스 공급원(34)으로부터는, 피처리체(S)의 플라즈마 처리내용에 대응한 단독 또는 복수의 처리가스가 공급된다. 플라즈마 처리가 플라즈마 에칭인 경우에는, 예를 들면 CHF3가스가 공급된다. 플라즈마 처리가 플라즈마 막형성인 경우에는, 예를 들면 SiH4가스가 공급된다.
예를 들면, 256 KDRAM 으로부터 1 MDRAM 에 있어서는, 게이트전극 및 비트선 배선에 CVD 에 의한 WSiX막이 많이 사용되고 있으며, 4MDRAM 이후에는 낮은 저항의 고융점 금속 실리사이드인 이 WSiX막이 사용되고 있다. 이 경우에, 처리가스로서 SiH4가스를 사용한 저온 WSiX막이나, SiH2Cl2가스를 사용한 고온 WSiX막등, 각각의 목적에 따라서, 적절한 처리가스를 선택하는 것 또는 조합시키는 것이 가능하다.
또한, 상기 예에서는 불활성가스 공급원(35)으로부터의 불활성 가스와 처리가스 공급원(34)으로부터의 처리가스를 공통배관(31b)을 통하여 샤워헤드(36)로 공급하도록 하였으나, 샤워헤드(36)까지 각각 독립한 배관을 통하여 공급하도록 하는 것도 가능하다.
처리용기(1)의 얹어놓는대(2)에 대향하는 윗벽부분은 절연체인 유전체 부재(25)로 구성되어 있다. 그리고, 처리용기(1) 외부의 유전체 부재(25)의 바로 위 위치에 유도수단(20)이 설치되어 있다.
유전체 부재(25)는, 유도수단(20)에 의하여 형성되는 전자장의 장해로 되지 않는 재질, 예를 들면 석영에 의하여 형성되며, 피처리체(S)의 피처리면에 의하여 10 ~ 100% 면적이 크고, 배치 피처리면의 대향영역에서, 피처리면을 커버하도록 설치되어 있다. 유전체 부재(25)는 필요하다면 전자장의 제어가 가능한 것이라도 좋다. 유도수단(20)에 의하여 형성되는 전자장은, 예를 들면 중앙부와 주변부에서 균일화되도록 제어되며, 또한, 발생된 플라즈마를 안정하여 유지하기에 충분한 형상을 가지고 있을 필요가 있다.
또한, 유전체 부재(25)는 처리용기(1)내가 감입된 때에 가장 가까운 압력에 따른 내압을 유지하기 위하여, 예를 들면 30 ~ 50 ㎜ 의 석영판을 사용한다. 유전체 부재(25)가 대기압과의 압력차에 견디지않으면, 유전체부재(25)의 양측에 각각 진공실을 설치하여 차압을 적게하는 기술을 이용하여도 좋다.
유도수단(20)은, 전자유도에 의하여 처리용기(1)내로 전계를 형성하는 것으로서, 예를 들면 코일형상의 유도부재(21)와, 유도부재(21)에 배관(24)을 통하여 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(23)과, 배관(24)의 도중에 설치된 매칭회로(22)를 가지고 있다.
유도부재(21)로서는, 제 3 도에 나타낸 바와 같이, 대략 평면형상의 소용돌이형 코일이 바람직하며, 그 감김수는 주파수에 따라서 적절히 설정하면 좋다. 대략 평면형상의 소용돌이형 코일로서는, 두께 1 ~ 5 ㎜ 의 동판, 또는 외경 3 ~ 5 ㎜, 내경 1 ~ 4 ㎜ 의 동파이프를 각각 소용돌이형으로 성형하여 얻어지는 것을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 유도부재(21)는, 제 4 도에 나타낸 바와 같이 링형상의 것이라도 좋다. 그 밖에, 나선형, 직선형등 여러가지의 형상을 채용하는 것이 가능하다.
그리고, 유도부재(21)에 고주파 전력이 공급됨으로써, 유도부재(21)의 돌기에 교번자계가 생기고, 이 교번자계에 의한 전자유도에 의하여 처리용기(1)내로 교번자계가 형성되고, 다시 처리용기(1)내로 플라즈마가 형성된다.
또한, 고주파 전원(23)으로서는, 1 ㎒ ~ 200 ㎒ 의 고주파 전력을 공급한 것이 이용되고 있으나, 플라즈마 처리의 내용에 따라서, 수백 KHz 의 상대적으로 저주파의 전력을 혼합하여 공급하는 것이 가능한 것을 이용하여도 좋다.
처리용기(1)에는 그 중의 압력을 검출하는 압력검출장치(51)가 설치되어 있으며, 이 압력검출장치(51)로부터의 검출신호는, 콘트롤러(52)로 입력된다. 이 콘트롤러(52)로부터, 배기장치(44)및 밸브(43)에 제어신호가 출력된다. 그리고 이들 압력검출장치(51) 및 콘트롤러(52)에 의하여, 처리용기(1)내의 압력이 제어된다.
다음에, 이상과 같이 구성되는 플라즈마 처리장치의 동작에 대하여 설명한다.
먼저, 피처리체(S)는, 처리용기(1)내로 반입되기에 앞서, 로드록실로 불리우는 진공예비실(도시않됨)로 반송되고, 그 내부가 소정압력의 진공분위기, 예를 들면 1 × 10-2Torr로 설정된다. 이 진공예비실과 처리용기(1)는 게이트 밸브(18)를 통하여 연통가능하게 되어 있다.
진공예비실과 연통하기에 앞서 게이트 벨브(18)가 닫힌 상태에서, 상기 처리용기(1)내가, 배기기구(40)에 의하여 소정의 압력, 예를 들면 10-2Torr 급(10-3Torr ＜ P ＜ 10-1Torr : P 는 압력)까지 진공배기한다.
다음에, 피처리체(S)가 진공예비실내에 설치된 반송장치, 예를 들면 반송로보트(도시않됨)에 의하여, 상기 처리용기(1)내로 반입되고, 정전척(3)의 바로 위까지 반송된다. 그리고, 정전척으로부터 3 개의 리프트핀(도시않됨)이 상승하고, 반송로보트에 의하여 이 리프트핀상에 피처리체(S)가 받아진다. 이 3 개의 리프트핀이 강하함으로써, 상기 정전척(3)의 위로 상기 피처리체(S)가 얹어놓는다. 이 상태에서, 스위치(7)가 ON 으로 되고, 정전척(3)에 직류전원(8)으로부터 예를 들면 2kV의 직류전압이 인가되고, 피처리체(S)가 정전흡착된다.
이 때에, 피처리체(S)에 대향하는 샤워헤드(36)로부터 처리용기(1)내로, 불활성가스 공급원(35)으로부터 공급된 불활성가스, 예를 들면 Ar(아르곤)가스가 도입된다. 이 때에, 처리용기(1)내의 압력은, 콘트롤러(52)에 의하여 배기장치(44)와 밸브(43)가 제어됨으로써, 소정의 진공압력, 예를 들면 1 × 10-2Torr 로 제어된다.
다음에, 유도부재(21)에 고주파전원(23)으로부터 예를 들면 13.56 MHz 의 고주파 전압이 인가되고, 그 때의 전자유도에 의하여 처리용기(1)내로 형성된 교번자계에 의하여, 처리용기(1)내로 불활성가스의 플라즈마가 발생된다. 이 불활성가스의 플라즈마는, 소정의 시간, 예를 들면 1 ~ 120 sec 동안 연속적으로 생성되고, 그 후, 불활성가스의 도입및 유도부재(21)에 대한 고주파 전압의 인가가 정지되며, 플라즈마의 생성이 정지된다. 처리가스의 플라즈마를 생성하기에 앞서, 이러한 불활성가스의 플라즈마를 단시간 생성시킴으로써, 처리가스의 플라즈마의 상승이 안정하고, 10-3Torr 급 내지 10-6Torr 급의 저압에서도 용이하게 처리가스의 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하게 된다. 본 발명자등의 실험에 의하면, 이 불활성가스에 의한 플라즈마를 발생시킨 후, 플라즈마를 정지한 상태로 처리장치를 30 분간 방치하여도, 그 후의 처리가스의 플라즈마 발생이 용이하게 되는 것이 확인되고 있다.
이러한 처리가스의 플라즈마가 발생하기 쉽게 되는 것은, 일단 불활성가스의 플라즈마를 발생시킴으로써, 피처리체(S)의 피처리면, 처리용기(1)의 내벽면, 얹어놓는대(2)의 노출표면, 포커스링(14)의 표면등의 전기적 조건이, 처리가스의 플라즈마의 발생에 맞추어서 정렬된다고 생각된다.
불활성가스의 플라즈마의 발생시간은 장기간은 바람직하지 않으며, 수초간, 예를 들면 1 내지 3 초간이 가장 바람직하다. 그렇지 않으면, 장시간 플라즈마를 발생시키면, 피처리체에 불필요한 처리를 행하는 것이 되기 때문이다.
이 불활성가스의 플라즈마를 발생시킬 때의 처리용기(1)내의 압력은 1 mTorr ~ 100 mTorr 인것이 바람직하다. 이 정도의 압력이라면 불활성가스의 플라즈마가 용이하게 형성된다.
이 불활성가스의 플라즈마를 정지한 후, 처리가스 공급원(34)으로부터 처리가스로서, 예를 들면 에칭가스인 CHF3가 샤워헤드(36)를 통하여 처리용기(1)내로 도입된다. 이 때에, 처리용기(1)내의 압력은, 콘트롤러(52)에 의하여 배기장치(44)와 밸브(43)가 제어됨으로써, 소정의 진공압력, 예를 들면 1 × 10-3Torr로 제어된다.
또한, 처리가스는, 에칭가스에 한정되지 않고, CVD 가스, 스퍼터링가스, 이온주입가스등 처리의 종류에 따라서 적절히 선택한다.
다음에, 유도부재(21)에 고주파전원(23)으로부터 예를 들면 13.56 MHz 의 고주파 전압이 인가되고, 그 때의 전자유도에 의하여 처리용기(1)내로 형성된 교번자계에 의하여, 처리용기(1)내로 처리가스의 플라즈마가 발생한다. 이 경우의 처리용기(1)내의 압력은 1 × 10-6Torr ~ 10 mTorr 인 것이 바람직하고, 5 × 10-4Torr ~ 10 mTorr 가 보다 바람직하다.
또한, 얹어놓는대(2)에는, 고주파전원(11)으로부터 100 KHz 내지 20 MHz 의 주파수대의 중에서 선택된 주파수의 고주파 전력, 예를 들면 400 KHz 의 고주파전력이 인가된다.
이 때에, 피처리체(S)의 뒷면쪽으로는, 열전달을 목적으로 한 백크리닝 가스, 예를 들면 He 가스가 가스공급관(16)및 구멍(15)을 통하여 공급되고, 이것에 의하여 얹어놓는대(2)의 열이 피처리체(S)로 유효하게 전달되고, 피처리체(S)의 온도가 소정의 프로세스 온도로 설정된다.
이와 같이 하여, 소정시간 처리가스의 플라즈마를 발생시키고, 피처리체(S)에 대하여 소정의 처리를 행한다.
피처리체(S)의 플라즈마 처리가 종료한 시점에서, 처리가스의 공급, 및 유도부재(21) 및 얹어놓는대(2)로의 고주파전압의 인가가 정지되고, 플라즈마가 정지된다.
또한 피처리체 뒷면으로의 백크리닝 가스의 공급이 정지되고, 또한 정전척(3)으로의 전압인가가 정지된다.
그 후, 피처리체(S)가 처리용기(1)로부터 반출된다. 이 때에는, 먼저, 배기장치(44)에 의하여 처리용기(1)내가 소정의 진공압력까지 배기된다. 이것에 의하여 처리용기(1)내의 처리가스및 반응생성물이 처리용기(1)로부터 배출된다. 그 후, 샤워헤드(36)로부터 불활성가스 예를 들면 N2(질소가스)가 공급되고, 진공예비실의 압력과 같거나, 약간 부압인 소정의 압력, 예를 들면 1×10-2Torr 로 설정된후, 게이트 밸브(18)가 열린다. 그리고, 도시하지 않은 리프트핀에 의하여 상승된 상기 피처리체(S)는, 도시하지 않은 반송장치에 의하여 유지되고, 상기 진공예비실로 반송된다.
이상의 일련의 공정에 의하여 플라즈마 처리가 종료한다.
이상의 설명에 있어서는, 불활성가스의 플라즈마를 완전하게 정지한 후, 처리가스를 도입하여 처리가스의 플라즈마를 발생하는 예에 대하여 설명하였다. 이 방법의 뛰어난 점은, 처리가스의 도입시의 진공압력을 불활성 가스도입시의 진공압력에 의존하는 일이 없이 끊어서, 처리가스의 플라즈마의 상승의 안정화가 용이한 점, 및 프로세스 가스압력이 변동하지 않기 때문에 처리결과가 피처리체마다 다르지 않고 안정하고 있는 점에 있다.
이것에 대하여, 처리가스의 플라즈마 상승의 한층 안정화를 고려하여, 불활성가스에 의한 플라즈마의 정지전에 처리가스를 도입하여 처리가스의 플라즈마를 발생시키고, 불활성가스의 플라즈마와 처리가스의 플라즈마가 겹쳐서 만나는 시간대를 형성하는 것도 가능하다. 즉, 도입가스의 비율을 불활성가스 100% 로부터 처리가스 100% 의 사이에 차례로 변화시켜서, 불활성가스의 플라즈마로부터 처리가스의 플라즈마로 이행시키는 것도 가능하다. 이것에 의하여 최종적으로 100 % 처리가스의 플라즈마화를 행하는 것이 가능하다. 이 경우도, 최초의 예와 마찬가지로, 10-3Torr 급 내지 10-6Torr 급의 저압영역에 있어서의 처리가스의 플라즈마의 상승이 용이하게 된다.
또한, 불활성가스의 플라즈마는, 처리용기내의 압력이 10-2Torr 급으로, 또한 그 생성시간의 수초간이라도, 충분하게 처리가스의 상승에 기여하는 것이 실험에 의하여 확인되고 있으며, 또한 10-2Torr 급의 진공하에서 불활성가스의 플라즈마화를 수초간 행한 후, 처리용기(1)로의 불활성가스의 도입을 정지하고, 계속하여 처리용기(1)내를 진공배기하여 소정의 압력, 예를 들면 10-3Torr 급의 압력을 유지한 상태로 약 30 분간 경과한 후에, 처리가스를 도입하여 플라즈마의 상승을 행한 실험에 있어서도, 충분히 용이하게 플라즈마를 발생가능한 것이 확인되고 있다.
다음에, 상기 최초에 나타낸 상태의 플라즈마 처리방법을 제 1 도의 장치를 이용하여 실시한 때의 구체적인 플로우에 대하여, 제 5 도의 플로우 챠트에 정리하여 나타낸다. 또한, 제 6 도는, 제 5 도의 플로우 챠트에 나타낸 프로세스를 실시한 때의 처리용기(1)내의 입력의 변화를 나타내는 그래프이다.
제 5 도에 있어서의 각 공정은 이하와 같다.
스텝 1 : 처리용기(1)내로 피처리체(S)를 반입하여 얹어놓는대(2)에 얹어놓는다.
스텝 2 : 게이트 밸브(18)를 닫고, 기밀이 유지된 처리용기(1)내를 소정압력, 예를 들면 1×10-6Torr 까지 배기장치(44)에 의하여 배기 한다.
스텝 3 : 불활성가스 공급원(35)으로부터 불활성가스, 예를 들면 Ar(아르곤)을 처리용기(1)내로 도입하고, 처리용기(1)를 소정의 압력, 예를 들면 1×10-2Torr 까지 진공배기한다.
스텝 4 : 고주파전원(23)으로부터 고주파 전압을 유도부재(21)로 인가하고, 수초간 불활성가스의 플라즈마를 발생한다.
스텝 5 : 불활성가스의 도입을 정지하고, 동시에 고주파 전압도 인가를 정지한다.
스텝 6 : 처리가스 공급원(34)으로부터 처리가스, 예를 들면 CHF3가스를 처리용기(1)내로 도입하고, 처리용기(1)내를 소정압력, 예를 들면 1 × 10-3Torr 로 설정한다.
스텝 7 : 고주파전압을 유도부재(21)로 인가하고, 처리용기(1)내로 처리가스의 플라즈마를 설정한다.
스텝 8 : 처리가스의 플라즈마에 의하여 피처리체(S)에 소정의 처리, 예를 들면 에칭처리를 행한다.
스텝 9 : 처리가스의 도입을 정지하고, 동시에 고주파 전압도 인가를 정지한다.
이상의 프로세스에서는, 스텝 4 에 있어서 불활성가스의 플라즈마가 수초간 발생되고, 그 플라즈마 생성을 정지한 후에, 스텝 7 에서 처리가스의 플라즈마가 발생되고, 스텝 8 에서 예를 들면 60 초 ~ 120 초간 플라즈마 처리가 실행된다.
이 플라즈마 처리방법의 뛰어난 점은, 상술한 바와 같이 첫째로, 처리가스의 플라즈마의 상승을 용이하게 행하는 것이 가능하고, 플라즈마의 생성을 안정시키는 것이 가능하다는 점에 있으며, 둘째로, 불활성가스에 의한 플라즈마 발생후, 불활성 가스의 도입이 정지되고 있으므로, 처리가스에 불활성가스가 혼입하여 처리가스의 희석이 행해지지 않으므로, 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능하다는 점에 있다.
다음에, 상기 두번째에 나타낸 실시예의 플라즈마 처리방법을 상세하게 설명한다.
상술한 바와 같이 유도수단을 이용한 플라즈마 처리장치는, 플라즈마를 생성하는 것이 가능한 진공압력범위가 수 Torr 로부터 1×10-6Torr 로 광범위하게 걸쳐 있으나, 1×10-3Torr 보다 낮은 압력에서, 처리가스를 도입하여 플라즈마의 상승을 행하는 것은 곤란하기 때문에, 본 발명에서는 불활성가스를 비교적 높은 압력, 예를 들면 수 Torr 내지 1×10-3Torr의 범위내의 소정압력으로 플라즈마화한 후에, 처리가스의 플라즈마를 형성한다. 이 경우에, 최초의 실시예와 같이, 불활성가스의 공급을 정지한 후에, 처리가스의 플라즈마를 도입하면, 불활성가스에 의하여 처리가스가 희석되지 않으므로, 보다 균일한 처리를 행하는 것이 가능하다.
그러나, 불활성가스에 의한 플라즈마를 생성한 상태로 처리가스를 도입하여, 차례로 처리용기(1)내의 분위기를 처리가스의 플라즈마로 치환하고, 동시에 처리용기(1)내의 압력을 소정의 처리압력, 예를 들면 1× 10-4Torr 로 설정하도록 하면, 처리가스가 불활성가스에 의하여 희석되었다고 하여도, 비교적 용이하게 처리가스의 플라즈마를 상승하여, 피처리체(2)의 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능하다.
이 실시예의 방법에 대한 플로우 챠트를 제 7 도에 나타낸다.
이 경우에도 플라즈마 장치로서 제 1 도에 나타낸 것을 이용하여 설명을 행한다.
제 5 도에 나타낸 최초의 실시예의 플로우 챠트와, 제 7 도에 나타낸 두번째의 실시예의 차이는, 전자에서는 불활성가스의 플라즈마를 발생한 후, 일단 그 플라즈마를 정지하고 있음에 대하여, 후자에서는 스텝 4 에서 고주파 전압을 인가하여 불활성 가스의 플라즈마를 발생한 후, 이 플라즈마를 유지하면서 스텝 6 에서 처리가스를 도입하는 점에 있다.
이 사이 스텝 5 에서, 불활성가스의 플라즈마를 유지하면서, 처리용기내의 압력은 처리가스에 의한 플라즈마 처리를 행하는 소정압력까지 배기되므로, 스텝 6에서, 처리가스가 도입되는 때에는, 미리 정해진 압력 예를 들면 1×10-3Torr 로 되고 있다.
이러한 스텝을 경유하는 것으로, 처리가스에 의한 플라즈마 처리의 개시시의 압력이 변동하는 일이 없이 플라즈마도 안정하여 발생가능하므로, 처리내용을 안정시키는 것이 가능하다. 그리고, 처리가스가 도입된 후, 스텝 7에서 불활성 가스의 도입이 정지되므로, 결과적으로 100% 처리가스의 플라즈마가 생성된다. 또한, 이 두번째의 실시예의 뛰어난 점은, 처리용기내에 발생한 플라즈마를 도중에 정지시키는 일이 없이, 처리가스에 의한 플라즈마로 전환되므로, 불활성가스에 의한 처리가스의 희석의 정도를 임의로 변화시켜서, 소망의 플라즈마 처리를 선택가능한 점에 있다.
이상의 플라즈마 처리 프로세스에 있어서는, 선행 플라즈마를 발생시키기 위한 불활성가스로서는, Ar(아르곤), Xe(크세논), Kr(크립톤), He(헬륨), N2(질소) 가스를, 처리가스의 종류에 따라서 적절히 선택하는 것이 가능하다.
또한, 플라즈마 처리로서는, 에칭처리, 막형성 처리, 애싱처리등이 있으며, 목적으로 하는 처리내용에 따라서 처리가스를 적절히 선택하는 것이 가능하다.
구체적인 플라즈마 처리와 처리가스에 대하여, 그 대표적인 예를 이하에 설명한다.
예를 들면, 박막형 트랜지스터(Thin Film Transistor)의 구동에 의하여, 화소전극과 대향전극의 사이에 봉입된 액정을 ON/OFF 하여 표시하는 액정표시장치를 제조하는 경우에, 글래스 기판상에 상기 박막형 트랜지스터 형성용의 막을 형성하지만, 그 때에 상기 본 발명의 플라즈마 처리방법을 이용하는 것이 가능하다. 그 때의 막의 종류 및 처리가스의 종류를 표 1 에 나타낸다.
또한, 상기 액정표시장치의 상기 박막형 트랜지스터의 제조공정에 있어서의 에칭처리의 에칭대상및 처리가스의 종류를 표 2 에 나타낸다.
이상의 어느 예에 있어서도, 처리가스의 플라즈마를 생성시키기에 앞서 사용되는 불활성가스로서는, Ar 가스를 바람직하게 이용하는 것이 가능하다.
이 경우의 불활성가스로서는, 처리가스의 종류와 플라즈마에 의하여 실행되는 처리내용에 따라서, 처리에 악영향을 미치지 않는 것을 선택하는 것이 바람직하다.
다음에 본 발명의 플라즈마 처리방법 및 처리장치를 클러스터 툴형 처리유니트에 적용한 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
제 8 도는, 클러스터 툴형 처리유니트의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
기밀한 공통반송실(100)내에는, 피처리체를 반송하는 반송장치(101)가 설치되어 있다.
상기 공통반송실(100)은 사각형을 하고 있으며, 그 3 개의 측벽에는, 각각 게이트 밸브(102),(103),(104)가 개폐가능하게 설치되어 있다. 게이트 밸브(102),(103),(104)가 설치된 측벽에는, 기밀한 처리용기(105),(106),(107)가 접속되고, 이들이 상기 공통반송실(100)의 주위에 방사형상으로 배치되어 있다. 그리고, 게이트 밸브(102),(103),(104)에 의하여 상기 공통반송실(100)과 상기 처리용기(105),(106),(107)가 선택적으로 연통가능하게 되어 있다.
이들의 처리용기(105),(106),(107)는, 상술한 유도수단을 가지고, 이들에 의하여 플라즈마를 발생하여 피처리체를 처리하는 것이다. 따라서, 처리용기(105),(106),(107)의 각각의 중앙부에는, 각각 예를 들면 평면형상의 소용돌이형 코일로 이루어지는 유도부재(108),(109),(110)가 설치되어 있다.
또한, 처리용기(105),(106),(107)의 전부에 유도수단이 설치되어 있을 필요가 없고, 다른 처리용기에 종래 많이 이용되고 있는 평행평판형 플라즈마 처리장치나, 열 CVD 장치, ECR 형 플라즈마 처리장치, 스퍼터링 장치, 애싱장치, 에칭장치등을 목적으로 하는 처리내용에 대응하여 조립하는 것이 가능한 것은 말할 것도 없다.
상기 처리용기(105),(106),(107)와 상기 공통반송실(100)의 연통은, 상술한 바와 같이 게이트 벨브(102),(103),(104)를 이용하여 행하지만, 이들의 개구는, 상호간의 처리가 다른 처리의 피처리체에 영향을 미치지 않도록 제어되고 있다.
또한, 처리용기(105),(106),(107)에서는, 복수의 피처리체에 대하여 같은 처리를 병행하여 행하여도 좋으며, 동일한 피처리체를 차례로, 예를 들면 처리용기(105),(106),(107)의 순으로 반입·반출을 행하고, 일련의 처리를 실시하는 것도 가능하다.
이러한 직렬처리의 구체적인 실시예로서는, 피처리체로서 코닝사 제품인 글래스제 기판상을 이용하여, 그 위에 a-Si 막(아몰포스·실리콘막), SiNx(질화 실리콘막), n+형 a-Si 막의 3 층을 형성하여 박막형 트랜지스터를 제조하는 경우를 들수 있다. 즉, 처리용기(105),(106),(107)에 각각 그들의 막형성을 행하기 위한 플라즈마 CVD 장치를 조립하여, 차례로 막형성처리를 행한다. 이 플라즈마 CVD 장치의 플라즈마원에 유도수단을 이용하는 것으로, 넓은 면적의 피처리체에 균일한 플라즈마 처리를 실시할 수 있다.
또한, 공통반송실(100)내의 압력이 처리용기(105),(106),(107)내의 진공압력보다 높게 설정하고, 이것에 의하여 각 처리용기내의 처리가스가 다른 처리용기나 반송장치에 악영향을 미치는 것을 방지하여 두는 것이 바람직하다.
공통반송실(100)의 남은 한쪽의 측벽에는 게이트 밸브(111)가 설치되어 있으며, 또한 이 게이트 밸브(111)를 통하여 예비진공실(112)이 설치되어 있다. 그리고, 이 게이트 밸브(111)가 개구됨으로써, 예비진공실(112)이 공통반송실(100)과 연이어 통하는 것이 가능하게 되어 있다.
이 예비진공실(112)은, 진공실(105),(106),(107)에서의 처리에 앞서 피처리체를 소정의 온도까지 가열하고, 처리시간을 단축하는 목적의 예비가열처리를 행하거나, 각 처리실에 있어서의 처리에 수반하여 가열된 피처리체를 카세트에 수납할 때 또는 소정장소에 얹어놓을 때에, 그 열로 접촉부를 상하지 않도록 소정온도까지 냉각하는 처리를 행한다.
예비진공실(112)내는, 처리실(105),(106),(107) 및 공통반송실(100)내보다 높은 압력, 예를 들면 10-3Torr 급 내지 10-2Torr 급의 압력으로 유지된다. 예비가열수단으로서는, 피처리체의 얹어놓는대에 설치된 전기저항체에 의한 발열을 이용하는 것이나, 램프에 의한 피처리체의 직접 가열등을 이용하는 것을 이용하는 것이 가능하다. 또한, 냉각수단으로서는, 피처리체의 얹어놓는대에 부동액이나, 액체질소등의 냉매를 순환시킴으로써 소정온도까지 냉각가능한 것을 이용하는 것이 가능하다. 또한 예비진공시로서, 이들 예비가열 및 냉각을 다층의 단으로 조립하여 복수매의 피처리체를 각각 소정온도로 처리하도록 한 것을 이용하는 것도 가능하다.
공통반송실(100)내에는 반송장치(101)가 설치되어 있으며, 이 반송장치(101)는 예비진공실(112)과 처리용기(105),(106),(107)의 사이에서 피처리체의 반송을 행한다.
예비진공실(112)의 게이트 밸브(111)와 반대측의 측벽에는, 게이트 밸브(113)가 게이트 밸브(111)와 대향하도록 배치되어 있다. 그리고 예비진공실(112)에는 이 게이트 밸브(113)를 통하여 기밀이 유지된 제 2 의 반송실(114)이 연이어 통하는 것이 가능하도록 설치되어 있다.
또한, 제 2 의 반송실(114)의 게이트 밸브(113)와 반대쪽의 측벽에는, 게이트 밸브(119)가 게이트 밸브(113)와 대향하도록 배치되어 있다. 그리고 제 2 의 반송실(114)에는 게이트 밸브(119)를 통하여 카세트실(116)이 연통가능하게 설치되어 있다.
제 2 의 반송실(114)내에는, 제 2 의 반송장치(115)가 설치되어 있으며, 제 2 의 반송장치(115)는 예비진공실(112)과 카세트실(116)의 사이에서 피처리체의 반송을 행한다.
카세트실(116)내에는, 복수, 예를 들면 25매의 피처리체를 수평상태로 수납가능한 카세트(117)를 적어도 한개 얹어놓는 얹어놓는대(도시않됨)가 설치되어 있다. 카세트실(116)의 게이트 밸브(119)와 반대쪽의 측벽에는 게이트 밸브(118)가 설치되며, 처리유니트 외부와 연이어 통하는 것이 가능하게 되어 있다.
이상과 같이 구성된 클러스터 툴형 처리유니트의 동작에 대하여 설명한다.
다른 처리유니트로부터 자동반송차(AGV)등의 자동반송 시스템에 의하여 카세트내로 수납된 피처리체가, 카세트마다 게이트 밸브(118)를 통하여 카세트실(116)내의 소정위치에 설치되어 있는 얹어놓는대상에 얹어놓는다.
계속하여, 게이트 밸브(118)가 닫히고, 카세트실(116)내가 불활성가스, 예를 들면 N2에 의하여 치환된다. 그 후 게이트 밸브(119)가 개구되고, 옆의 제 2 반송실(114)내의 제 2 의 반송장치(115)에 의하여, 카세트(117)내의 피처리체가 한매씩 수취된다. 그리고, 게이트 밸브(113)가 개구되고 반송장치(115)에 의하여 예비진공실(112)내의 예비가열수단의 장소까지 반송된다.
다음에, 게이트 밸브(113)가 닫히고, 예비진공실(112)내가 소정압력까지 배기되고, 피처리체의 예비가열이 행해지고, 그것이 완료한 시점에서 게이트 밸브(111)가 개구되고, 반송장치(101)가 예비진공실(112)내로 진입하여 오고 피처리체를 수취하여, 공통반송실(100)내로 반송하고, 게이트 밸브(111)가 닫힌다.
다음에 공통반송실(100)로부터, 피처리체가 반송장치(101)에 의하여 처리용기(105),(106),(107)의 중의 선택된 것의 내부로 반입되고, 소정의 처리가 실시된다. 직렬처리가 행해지는 경우에는, 미리 정해진 처리의 순서에 따라서 각 처리용기에서 처리가 실행된다.
미리 정해진 처리가 종료한 피처리체는 상기 진행순서의 반대 코스를 거쳐서, 카세트실(116)내의 소정의 카세트(117)내까지 반송되어 수납된다.
본원 발명의 처리방법을 이 클러스터 툴형 처리유니트에 적용하는 것으로, 생산효율을 대폭으로 향상시키는 것이 가능하다.
또한, 이상의 클러스터 처리방법은, 플라즈마 생성수단으로서 유도수단을 이용한 경우에 의하여 큰 효과를 발휘하고, 상술한 각 실시예에 있어서도 유도수단에 의하여 플라즈마를 생성하고 있으나, 이것에 한하지 않고, 다른 플라즈마 생성수단, 예를 들면 평행평판전극을 이용하여 그 사이에 고주파 전력을 인가하는 것이라도 적용가능하며, 이 경우에도 처리가스의 플라즈마를 안정화시키는 것이 가능하다.
다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.
제 9 도는 이 실시예에 관한 플라즈마 발생장치를 적용한 막형성장치의 일예를 모식적으로 나타낸 단면도이며, 도면중 참조부호(201)는 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 기밀구조의 처리용기이다. 이 처리용기(201)내의 저부 중앙에는 피처리체인 반도체웨이퍼(W)를 얹어놓기 위한 웨이퍼 얹어놓는대(202)가 배치되어 있으며, 이 웨이퍼 얹어놓는대(202)의 내부에는, 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열하기 위한 히이터(203)가 설치되어 있다. 또한 이 웨이퍼 얹어놓는대(202)에는, 매칭회로(242)를 통하여 바이어스 인가용의 고주파전원(241)의 한끝단이 접속되고, 당해 고주파 전원(241)의 다른 끝단은 접지되어 있다.
처리용기(201)의 웨이퍼 얹어놓는대(202)와 대향하는 윗벽 부분에는, 오목부(211)가 예를 들면 깊이 H1 가 5 ㎝, 그 저부와 웨이퍼 얹어놓는대(202)상에 얹어놓인 반도체웨이퍼(W)가 윗면과의 거리 H2 가 30 ~ 150 ㎜ 가 되도록 형성되어 있으며, 이 오목부(211)의 저면에는 예를 들면 코일형상의 유도부재(206)가 얹어놓여 있으며, 이 코일(206)의 양 단자 사이, 즉 바깥끝단과 안끝단에는, 플라즈마 생성용의 고주파 전원(271)이 매칭회로(272)를 통하여 접지되어 있다. 유도부재(206)로서는, 예를 들면 전술한 제 3 도 및 제 4 도에 나타낸 바와 같이 평면코일형상 또는 링형상의 것을 이용하는 것이 가능하다.
처리용기(201)의 측벽 상부에는, 그 중에 처리가스를 공급하기 위한 가스 공급관(212)이 접속됨과 동시에, 그 저부에는, 도시하지 않은 배기장치에 의하여 그 내부를 진공배기하기 위한 배기관(213)이 접속되어 있다. 또한 처리용기(201)의 측벽에는 도시하지 않은 로드록실과의 사이를 개폐하는 게이트 밸브(214),(215)가 설치되어 있다.
다음에 제 10 도를 참조하여, 본 실시예에 있어서의 플라즈마를 생성및 플라즈마 막형성처리의 동작에 대하여 설명한다.
먼저 도시하지 않은 로드록실로부터 게이트 밸브(214)를 통하여 피처리체 예를 들면 반도체웨이퍼(W)가 처리용기(201)내로 반입되고, 웨이퍼 얹어놓는대(202)상에 얹어놓인다. 계속하여 히이터(203)에 의하여 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열됨과 동시에, 가스공급관(212)으로부터 소정의 처리가스가 소정의 유량으로 처리용기(201)내로 공급되고, 도시하지 않은 배기장치로부터 배기관(213)을 통하여 처리용기(201)내가 소정의 진공도로 배기되고, 이 상태하에서, 유도부재(206)에 고주파전원(271)으로부터 예를 들면 13.56 ㎑, 500W 의 고주파전력이 공급된다.
이것에 의하여 유도부재(206)에 고주파전류가 흐르면, 제 10 도의 모식도에 나타낸 바와 같이 코일형상의 유도부재(206)의 둘레에 교번자계 B 가 발생하고, 그 자속의 다수는 코일형상의 유도부재(206)의 중심부를 종방향으로 통하여 폐루프를 형성한다. 여기서 유도부재(206)는 처리용기(201)의 윗벽 부분에 형성된 오목부(211)의 내로 설치되고, 이 오목부(211)의 측벽및 저벽은 자장을 투과하는 유전체로 형성되어 있는 것으로부터, 교번자계 B 는 코일형상의 유도부재(206)를 중심으로 하여 오목부(211)의 측부를 통하도록 발생한다. 이러한 교번자계에 의하여 처리용기(201)내에서는 유도부재(206)의 바로 아래영역에서 코일형상의 유도부재(206)와 개략 동심원 형상으로 원주방향의 교번자계 E 가 유기됨과 동시에, 유도부재(206)의 측부 영역에서도 유도부재(206)의 주위를 돌도록 교번자계 E 가 유기되고, 이 교번자계에 의하여 원주방향으로 가속된 전자가 처리가스의 중성입자에 충돌하는 것으로, 가스가 전리한다.
이 경우에, 유도부재(206)는, 처리용기(201)의 윗벽에 형성된 오목부(211)의 내부에 배치되어 있으므로, 유도부재(206)의 아래방향 영역에 더하여 그 바깥쪽 방향 영역도 진공분위기이므로, 당해 바깥쪽 영역에도 플라즈마 P 가 생성하고, 이 결과 고밀도로, 또한 횡방향으로 넓은 영역에 걸쳐서 균일한 플라즈마가 생성된다.
플라즈마 CVD 에서는, 플라즈마로 활성상태로 여기된 가스분자끼리가 반응하여 그 고체의 반응생성물이 웨이퍼 표면에 퇴적하여 막이 형성되나, 상술한 바와 같이 본 실시예의 장치에서는 반도체웨이퍼(W)의 표면전체에 플라즈마가 균일한 밀도로 작용하므로, 웨이퍼 표면상에 막이 균일하게 형성된다.
다음에 본 발명의 효과를 확인하기 위하여 행한 실험예에 대하여 설명한다. 상기의 플라즈마 처리장치에 있어서, 오목부의 깊이를 H1(제 9 도 참조)를 80 ㎜, 구경을 160 ㎜ø, 석영판의 두께를 8 ㎜, 유도부재로서의 코일의 외형을 110㎜ø 로 하고, 고주파전원으로부터 13.56 ㎑, 500 W 의 고주파전력을 인가하여 플라즈마를 생성시키고, 코일로부터 50 m 아래쪽의 처리용기의 중앙부 X1과, 이 중앙부로부터 바깥쪽으로 60 ㎜ 떨어진 지점 X2에 있어서의 각 전자밀도를 각각 측정하고, 이것으로부터 전자밀도의 면내균일성을 구하였다. 또한 오목부를 형성하지 않은 종래장치에 대해서도 마찬가지의 실험을 행하였다. 단 종래장치의 실험에 있어서는, 실제로는 챔버의 오목부 측벽을, 접지된 알루미늄박에 의하여 실드하여, 오목부의 측방에 전계가 발생하지 않도록 하여 종래의 플라즈마 처리장치를 가상적으로 구성하였다.
그 결과, 종래의 장치에서는, 중앙부의 전자밀도가 약 1×1010~1×1011㎝-3, 전자밀도의 면내균일성(X1의 전자밀도에 대한, X1과 X2의 전자밀도의 차의 비율)이 ± 7~8% 인 것에 대하여, 본 발명의 장치에서는, 중앙부의 전자밀도가 약 1×1012㎝-3, 전자밀도분포가 ± 3% 로서, 종래의 장치에 비하여, 중앙부의 전자밀도가 10~100 배로 되고, 전자밀도의 균일성이 대폭으로 향상하고 있는 것이 확인되었다.
이와 같이 본 실시예에 있어서 전자밀도가 높게되는 것은 이하와 같은 이유에 의한다.
즉, 상술한 바와 같이 종래의 장치에서는 코일의 바로 아래 부근의 교번전계만 플라즈마 형성에 유효하지 않았으나, 본 발명의 장치에서는 코일형상의 유도부재의 바깥쪽 영역도 진공분위기이므로 이 영역의 교번자계도 처리용기내의 전자밀도상승에 기여하기 때문이다.
또한 본 실시예에 있어서 전자밀도의 균일화가 도모되는 것은 이하의 이유에 의한다.
즉, 코일의 바로아래 부근에 유기된 교번자계에 대해서만 보면 둘레 가장자리부에 있어서 바깥쪽으로 향함에 따라서 그 강도가 낮아지게 되나, 본 실시예에서는 코일의 바깥쪽 영역의 교번자계에 의하여 둘레가장자리부의 전계강도가 보상되고, 그 결과 제 11a 도에 나타낸 바와 같이 플라즈마 P 는 오목부의 아래측및 측방측에 걸쳐서 생성되고, 고밀도로 면방향으로 균일한 것으로 된다. 따라서, 제 11b 도에 나타낸 바와 같이, 결과로서 전자밀도분포의 균일화가 도모된다.
한편 종래의 장치에서는, 유도부재의 바깥쪽 영역의 교번전계는 처리용기내의 전자밀도에 기여하지 않으므로, 제 12a 도에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 P 는 처리용기의 윗벽의 아래쪽만 형성되고, 전자밀도는 제 12b 도에 실선으로 나타낸 바와 같이, 유도부재의 중앙부에 대응하는 영역에서는 대략 균일하거나, 그 영역으로부터 바깥쪽으로 향하여 큰 구배로 낮게 되어 오고, 특히 교번전계가 유지되지 않는 유도부재의 바깥쪽 영역에서 한층 낮아지게 된다.
상술한 실험에 의하여, 본 실시예의 플라즈마 막형성장치에서는 전자밀도분포의 균일화가 도모됨과 동시에 전자밀도가 높게되는 것이 확인되었으나, 전자밀도와 플라즈마의 밀도는 비례관계에 있으므로, 결과적으로 플라즈마가 고밀도로 넓은 영역에 걸쳐서 균일하게 생성되는 것이 나타나는 것으로 된다. 실제로 TEOS 가스, O2가스 및 Ar 가스를 유량 2, 10 및 20 sccm 으로 처리용기내로 공급되고, 압력을 10 mTorr 로 유지하여 두께 10000 옹구스트롬의 박막을 형성한바 면내 균일성은 3 내지 4% 로 매우 높았다.
이와 같이 본 실시예의 막형성장치에서는, 플라즈마가 넓은 영역에 걸쳐서 균일하게 생성되므로, 반도체웨이퍼의 표면에 넓은 면적에 걸쳐서 균일하게 막형성처리를 행하는 것이 가능하고, 이 때문에 웨이퍼사이즈의 대구경화에 대응하는 것이 가능함과 동시에, 수율을 향상시키는 것도 가능하다. 또한 처리용기나 유도부재의 크기, 공급하는 전력량이 같아도 플라즈마의 생성밀도가 높으므로, 막형성 속도가 크게 되고, 수율을 높이는 것이 가능함과 동시에, 불순물이 적은 박막을 형성하는 것이 가능하다. 또한 박막의 면내균일성을 종래와 같은 정도로 하는 경우는, 코일을 소형화할 수 있고, 이것에 수반하여, 석영판이나 공급하는 전력량도 적게할 수 있으므로, 코스트다운을 도모하는 것이 가능하다.
여기서 유도부재는, 상술한 바와 같이 소용돌이형상으로 한정하지 않고 링형상이라도 좋으며, 또한 제 13 도에 나타낸 바와 같이 2중으로 감고 있는 코일(261)을 이용하여도 좋으며, 3 중이상으로 감은 코일을 이용하여도 좋다. 또한 처리용기에 설치되는 오목부(211)에 대하여는, 제 14 도에 나타낸 바와 같이 각부를 둥글게 형성하여도 좋으며, 혹은 제 15 도에 나타낸 바와 같이 링형상으로 형성하고, 그 중앙의 공간에 가스확산판(262)을 형성하고, 그 부분에 가스공급관(212)을 설치하며, 그곳으로부터 처리가스를 처리용기내로 공급하도록 하여도 좋다. 또한 오목부(211)의 일부를, 접지된 도체로 구성하고, 플라즈마 밀도의 균일성을 콘트롤 하도록 하여도 좋다.
그런데 처리용기내로 코일형상의 유도부재 코일을 형성하면 코일의 축부둘레영역도 진공분위기이므로, 이 영역에도 플라즈마가 생성되나, 이 경우에는 막형성 처리를 행하는 때에 코일에도 막이 부착하여 이것이 파티클 발생의 원인으로 되며, 또한 부식성의 처리가스로 막형성처리를 행하는 경우에는, 코일이 부식되는 것으로부터, 실제로 적용되는 것은 매우 곤란하다. 이것에 대하여 본 실시예와 같이 코일을 처리용기의 외부에 설치하면, 이러한 문제가 발생하지 않고, 메인티넌스도 행하기 쉽다고 하는 이점이 있다.
이상에서 본 실시예를 플라즈마 막형성처리에 적용한 경우에 대하여 나타내었으나, 이것에 한정하지 않고 예를 들면 플라즈마 에칭처리, 플라즈마 애싱처리등을 행하는 플라즈마 처리장치에 적용하여도 좋고, 또한 유도부재로서는 상술한 평면형상의 소용돌이형상 외에, 도체를 나선형이나 루프형, 각형, 원턴형, 직선형으로 각각 형성한 것을 사용하여도 좋다.
또한 본 실시예에 의하면, 오목부를 형성함에 의하여 플라즈마 발생영역을 피처리체에 대하여 가깝게 하는 것이 가능하므로, 플라즈마에 의한 처리속도를 높이는 것이 가능하다.
다음에, 이상 설명한 처리용기 또는 상술한 클러스터 툴형 처리유니트의 반송실등을 구성하는 내압용기에 대하여 설명한다.
이러한 내압용기는, 종래, 매우 두꺼운 알루미늄합금등의 금속성 두꺼운판을 절삭가공하여 용기를 깎아내는 방법과, 적당한 두께의 알루미늄 합금등의 금속성 판재를 재단하여 바닥판과 둘레판의 각면에 상당하는 복수의 측판을 준비하고, 이들 바닥판과 복수의 측판을 상호간에 차례로 용접하여 다각형 내압용기를 조립하는 방법이 채용되어 왔다.
그러나, 전자의 절삭가공에 의한 제조로는, 소형의 용기라면 좋으나, 대형의 용기의 경우, 재료비가 높고 또한 절삭가공이 어렵고, 또한 재료의 찌꺼기가 많이 나오고, 제조코스트가 매우 높게되어 버리는 문제가 있다.
그래서, 통상은 재료비등의 코스트의 면에서 비교적 유리한 후자의 부품의 용접조립에 의한 제법이 많이 채용되나, 이 경우는, 부품의 개수가 많고, 제작공수가 많이 걸림과 동시에, 용접부위가 많은 만큼, 그 용접부의 새는 곳의 발생확률이 많아지고, 용접작업시에 각 부품이 용접열에 의하여 고온으로 가열되어 찌그러짐을 발생하여 규격정밀도의 악화를 초래하는 것, 또한, 이러한 종류의 용기는 내부에 양호한 높은 진공상태를 형성하기 위하여, 각 파트의 내표면을 연마가공등에 의하여 거울면으로 하고 있으나, 이 가공면이 상기 용접열에 의하여 훼손되어 버리는등, 안정한 품질을 얻기 어려운 문제가 있었다.
그래서, 최근에는, 한매의 금속성 판재를 절곡하여 용기의 복수면부를 구성함으로써, 부품의 개수를 가능한한 적게 하고, 즉 용접부위가 적게 다각형 내압용기의 제안이 되어오고 있다. 그러나, 이 경우 소형용기라면 얇은 금속성 판재를 이용하는 것이 가능하므로 구부림 가공이 쉬우나, 대형용기의 경우에는, 상술한 바와 같이 진공내압강도상의 문제로 두꺼운 금속판재를 이용할 필요가 있고, 그 만큼 두꺼운 금속판재를 구부림 가공하는 것은 매우 어려우며, 또한 구부림위치를 정확하게 맞추는 것이 곤란하며, 큰 규격오차가 생기고, 복수장소에서 구부리는 경우에는 더욱 곤란하여 품질의 안정이 도모되지 않는다.
그 해결책으로서, 금속성 판재에 홈을 깎아서 구부리는 방법도 있으나, 그 홈 바닥부분에 구부림 응력이 집중하여 구부림 훼손이나 강도저하를 초래하는 문제가 있다.
그래서, 이하에 이러한 문제를 해결한 내압용기에 대하여, 제 16a 내지 제 18 도를 참조하여 설명한다. 또한, 여기에 예시하는 다각형 내압용기(320)는, 다수의 처리장치를 가지는 클러스터 툴형 처리유니트등의 멀티 처리용기 처리유니트의 다각형의 대형의 반송실에 이용되는 것이다.
이 다각형 내압용기(320)는, 제 16a, 제 16b 도에 나타낸 바와 같이, 반송아암(305)이나 어라이먼트 기구(306)나 진공배기 밸브등의 장착구(322),(323),(324)를 형성한 바닥판(325)과, 그 주위에 세워 설치하여 각 진공처리실 및 로우더실등과 각각 게이트 밸브(303)를 통하여 기밀하게 접속하는 접속구(326)가 개구된 둘레측판(327)으로 다각형으로 구성되어 있다. 이 다각형 내압용기(320)의 윗면에 제 16b 도에 나타낸 바와 같이 천정판(개폐뚜껑)(328)을 도시하지 않은 O 링을 통하여 체결구에 의하여 체결함으로써, 밀폐상태의 반송실이 구성된다.
이 다각형 내압용기(320)는 한편 길이가 1 m 이상도 있는 대형의 것으로, 이 대형화에 수반하여, 진공내압강도의 저하를 방지하기 위하여, 바닥판(325) 및 둘레측판(327)은 두꺼운 금속성 판재, 예를 들면 알루미늄 합금제 판재의 경우, 두께 T 가 20 내지 65 ㎜ 정도의 두께가 이용되고 있다. 또한 두께 10 ㎜ 정도의 스테인레스제 판재를 이용하여도 좋다.
이 바닥판(325)은, 제 18 도에 나타낸 바와 같이, 단순한 한장의 두꺼운 알루미늄 합금제등의 금속성 평판을 소망의 다각형상으로 재단함과 동시에 상술한 바와 같이 장착구(322),(323),(324)를 형성한 것이다. 이것에 대하여, 상기 둘레측판(327)은, 제 17a 도에 나타낸 바와 같이, 한장의 두꺼운 알루미늄 합금등의 금속성의 긴 띠형상 판재를 준비하고, 이것을 복수회 절곡하여 제 18 도에 나타낸 일련의 필요한 측판부(327a),(327b),(327c),(327d),(327e),(327f),(327g)를 가지는 다각형상으로한 것이다.
그 때, 둘레측판(327)에 이용한 금속성 길이가 긴 띠형판재가 예를 들면 상술한 바와 같이 알루미늄합금제로, 두께 T 가 20 내지 65 ㎜ 정도로 두꺼운 경우, 절곡이 매우 어려우므로, 제 17a, 17b 도에 나타낸 바와 같이 그 외면의 길이방향으로 상기 길이방향으로 상기 필요한 측판부(327a) 내지 (327g)를 확보하기에 필요한 간격을 가지고 복수의 절결홈(330a),(330b),(330c),(330d),(330e),(330f)을 형성하고, 이들 각 절결홈(330a) 내지 (330f)의 저면 얇은 부분(331a),(331b),(331c),(331d),(331e),(331f)을 각각 절곡하여 전체적으로 필요한 고리형상의 다각형상으로 하고 있다.
그 각 절결홈(330a) 내지 (330f)은, 제 17c, 17d 도에 나타낸 바와 같이, 절곡부의 절곡각도 θ 의 대소에 의하여 다르나, 가로폭 H 이 넓게 되고, 또한 그 홈내 바닥부 양끝단의 바닥면 얇은부분(331a) 내지 (331f)이 각각 원호형상으로 절곡되어, 그 절곡부의 구부림 응력의 집중에 의한 파손이나 강도저하를 가능한한 적게하도록 하고 있다.
그 홈폭 H 이 지나치게 넓으면 절곡의 시에 절곡위치가 일정하게 되지 않고 다각형의 규격정밀도의 저하를 초래하므로, 바닥면 얇은 부분(331a) 내지(331f)의 두께 t(홈 깊이)의 관계에서 적당한 정도로 설정한다. 예를 들면, 알루미늄 합금제의 긴 띠형 판재의 두께 T 가 20 내지 65 mm 정도로, 절곡 각도 θ 를 90 도로 하는 경우에는, 저면 얇은부분(331a) 내지(331f)의 두께 t는 1 내지 5 mm 정도로, 홈폭 H 은 5 내지 15 mm 정도로 한다. 즉, 절결홈의 바닥면 얇은 부분의 두께 t 와 홈폭 H 의 규격비를 1 대 5 내지 1 대 3의 범위내에서 설정하는 것이 좋다. 또한, 상기 각 절결홈(330a) 내지(330f)의 홈내 바닥부 양쪽의 R 은 반경이 0.5 내지 5 mm 정도로, 바닥면 얇은 부분(331a) 내지(331f)이 적어도 1 내지 10 mm 정도의 직선부(균등 얇은부분) h 를 가지는 구성으로, 이 h 의 부분을 원호형상으로 절곡하는 것으로, 바닥면 얇은 부분(331a) 내지(331f)의 양측 끝단부분으로의 구부림 응력의 집중에 의한 훼손이나 강도저하를 방지하고 있다.
알루미늄 긴띠 판재에 각 절결홈(330a) 내지(330f)을 형성할 때, 그들사이의 측판부(327b),(327c),(327d),(327f),(327g)중 필요한 것에, 상술한 각 진공처리실및 로우더실과 각각 게이트 밸브(3)를 통하여 기밀하게 접속하는 접속구(326)를 형성한다. 또한 그와 동시에, 내표면 전체를 연마가공등에 의하여 거울면으로 하고, 이러한 상태에서 각 절결홈(330a) 내지(330f)의 바닥면 얇은 부분(331a) 내지(331f)의 곳에서 각각 절곡하여 전체적으로 필요한 고리형상의 다각형상의 다각형 내압용기용의 둘레측판(327)으로 한다.
이러한 다각형의 둘레측판(327)을 상기 한장의 두꺼운 금속성의 바닥판(325)의 위에 접합하여, 그 둘레판(327)과 바닥판(325)의 접합부(332)및 이 둘레측판(327)의 양끝단 접합부(333)에, 제 16a, 16b 도에 나타낸 바와 같이 각각 전체길이에 걸쳐서, 알루미늄, 마그네슘, 실리콘으로 이루어지는 합금등으로 형성된 납땜재(334)를 끼워 통하여 기밀하게 납땜하는 것으로, 다각형 내압용기(320)가 제작된다.
또한, 그 다각형 둘레측판(327)의 보강을 위하여, 제 16a, 16b 및 제 18 도에 나타낸 바와 같이, 절결홈(330b),(330c),(330e),(330f)에, 예를 들면 둘레측판(327)과 같은 재질의 알루미늄 합금등으로 형성된 각봉형상의 금속성 보강재(335)를 마찬가지의 납땜재(336)를 통하여 끼워맞추고, 그대로 납땜질한다.
또한, 상술한 다각형 둘레측판(327)의 납땜, 및 다각형 둘레측판(327)과 바닥판(325)의 납땜은, 이들 접합부(332),(333)에 납땜재(334)를 사이에 두고 끼워 적절한 체결구(도시않됨)에 의하여 이 둘레측판(327)과 바닥판(325)을 유지하고, 이 상태에서 진공실내에서 비교적 저온(500 내지 600 ℃정도)으로 가열함으로써 행한다. 이 접합부의 납땜 작업시에, 상기 절결홈내(330b),(330c),(330e),(330f)에 각봉형상의 금속성 보강재(335)를 납땜재(336)를 사이에 두고 끼워맞춤하여 체결구(도시않됨)에 의하여 유지하고 있어서, 그 보강재(335)의 납땜도 동시에 행하는 것이 편리하다.
이와 같이 구성되는 다각형 내압용기(320)및 그 제조방법이라면, 다각형상으로 절곡한 둘레측판(327)과, 한장의 바닥판(325)과를, 상호간에 접합하고, 그 다각형 둘레측판(327)과 바닥판(325)의 접합부(332)및 이 둘레측판(327)의 양끝단 접합부(333)를 전체 길이에 걸쳐서 기밀하게 납땜하므로, 종래의 제법에 비하여 재료비가 대폭으로 싸고 또한 정밀한 절삭가공이 불필요하며 또한 부품의 갯수가 적으므로 조립접합작업등의 공정수가 적고 제작이 쉬워 코스트 절감이 도모됨과 동시에, 납땜접합장소가 적어 리이크 발생의 확률이 대폭으로 절감가능하게 된다.
또한, 비교적 저온처리가 가능한 납땜으로 둘레측판(327)과 바닥판(325)상호의 기밀접합을 행하므로, 종래의 용접작업이 불필요하고 열에 의한 둘레측판(327)과 바닥판(325)의 찌그러짐의 발생이 적게 된다. 또한, 대형의 다각형 내압용기(320)의 실현을 위하여, 한장의 두꺼운 금속성 띠형 판재를 절곡하여 다각형상의 둘레측판(327)을 얻으나, 그 때, 두꺼운 금속성 띠판재의 외면의 길이방향으로 간격을 둔 복수개소에 폭넓은 절결홈(330a) 내지(330f)을 형성하여, 이들 각 절결홈(330a) 내지(330f)의 저면 얇은부분(331a) 내지(331f)을 각각 원호형상으로 절곡하여 전체적으로 필요한 다각형상으로 하였으므로, 절곡위치가 일정하여 규격의 정밀도의 저하가 적게됨과 동시에, 절곡부의 구부림 응력의 집중에 의한 훼손이나 강도저하가 적고, 매우 안정한 고품질의 내압강도가 뛰어난 대형의 다각형 내압용기(320)가 실현가능하게 된다.
또한, 상술한 다각형 둘레측판(327)의 절곡에 의하여 넓게 열린 절결홈(330b),(330c),(330e),(330f)에 각봉 형상의 금속성 보강재(335)를 납땜재(336)를 통하여 끼워맞추어서, 그대로 납땜하고 있으므로, 그 둘레측판(327)의 절결 절곡부를 확실하게 보강할수 있으며, 한층 안정한 고품질의 내압강도가 우수한 대형의 다각형 내압용기(320)가 실현가능하게 된다.

Claims (14)

  1. 처리용기내에 형성된 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리방법으로서, 상기 처리용기내로 불활성 가스를 도입하는 제 1 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 불활성 가스의 플라즈마를 발생시키는 제 2 의 공정과; 상기 불활성가스의 플라즈마를 정지하는 제 3 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 피처리체를 처리하는 처리가스를 도입하는 제 4 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 처리가스의 플라즈마를 발생시켜서 상기 피처리체를 처리하는 제 5 의 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불활성가스및 상기 처리가스는, 상기 처리용기내에 설치되고, 상기 피처리체에 대향배치된 샤워헤드로부터 도입되는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제 1 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력보다, 상기 제 4 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력의 쪽이 저압으로 설정되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제 1 의 공정에서 상기 처리용기내의 압력은 1 ~100 mTorr 로 설정되고, 상기 제 4 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력은 10-6Torr~10mTorr 로 설정되는 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제 2 의 공정및 제 5 의 공정에서, 전자유도에 의하여 처리용기내로 전계를 형성하는 유도수단에 의하여 플라즈마가 형성되는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 유도수단은 코일형상의 유도부재와, 이 유도부재에 고주파를 인가하는 고주파전원을 가지는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 불활성가스는 Ar(아르곤), Xe(크세논), Kr(크립톤), He(헬륨) 및 N2(질소)로부터 선택되는 적어도 1 종인 방법.
  8. 처리용기내에 형성된 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리방법으로서, 상기 처리용기내로 불활성 가스를 도입하는 제 1 의 공정과; 상기 처리용기내로 상기 불활성 가스의 플라즈마를 발생시키는 제 2 의 공정과; 상기 불활성가스의 도입및 플라즈마의 생성을 계속하면서 상기 처리용기내로 상기 피처리체를 처리하는 처리가스를 도입하여 처리가스의 플라즈마를 발생시켜서, 상기 피처리체를 처리하는 제 3 의 공정; 상기 처리가스의 플라즈마가 발생한 후, 상기 불활성가스의 도입을 정지하는 제 4 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 불활성가스및 상기 처리가스는, 상기 처리용기내에 설치되고, 상기 피처리체에 대향배치된 샤워헤드로부터 도입되는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제 1 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력보다, 상기 제 3 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력의 쪽이 저압으로 설정되는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제 1 의 공정에서 상기 처리용기내의 압력은 1~100 mTorr 로 설정되고, 상기 제 3 의 공정에서의 상기 처리용기내의 압력은 10-6Torr~10 mTorr 로 설정되는 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제 2 의 공정및 제 3 의 공정에서, 전자유도에 의하여 처리용기내로 전계를 형성하는 유도수단에 의하여 플라즈마가 형성되는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 유도수단은 코일형상의 유도부재와, 이 유도부재에 고주파를 인가하는 고주파전원을 가지는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 불활성가스는 Ar(아르곤), Xe(크세논), Kr(크립톤), He(헬륨) 및 N2(질소)로부터 선택되는 적어도 1 종인 방법.
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