KR101183486B1

KR101183486B1 - 진공처리 장치

Info

Publication number: KR101183486B1
Application number: KR1020050021314A
Authority: KR
Inventors: 게이지 이시바시; 마사히코 다나카; 아키라 구마가이; 마나부 이케모토; 가츠히사 유다
Original assignee: 캐논 아네르바 가부시키가이샤
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2012-09-20
Also published as: US7981216B2; CN1670920A; CN1670920B; CN101812675B; JP2005268396A; TW200535962A; JP4451684B2; EP1577420A1; CN101812675A; SG115765A1; KR20060043636A; TWI349951B; US20050217576A1

Abstract

진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라즈마 방전 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라즈마 방전 공간에서 발생시킨 래디컬을 격벽판의 상기 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 장치에 있어서, 격벽판 전체의 교환에 따르는 장치의 러닝코스트의 개선을 도모한다.

복수의 관통 구멍을 구비하고 있는 격벽 본체와, 당해 격벽 본체의 플라즈마 생성 공간측에 배치되고, 격벽 본체에 구비되어 있는 상기 관통 구멍에 대응하는 위치에 래디컬 통과구멍을 갖는 제어판으로 격벽판을 형성하여 과제를 해결했다.

진공 반응실, 래디컬, 플라스마, 제어판, 격벽판, 진공처리 장치.

Description

진공처리 장치{VACUUM TREATMENT APPARATUS}

도 1은 본 발명 형태의 진공처리 장치의 진공 반응실내를 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 2분하는 격벽판의 종래 채용되고 있던 형태의 하나의 실시예를 도시하는 단면도,

도 2는 도 1중, 관통 구멍의 부분을 확대하여 도시한 단면도,

도 3은 도 1에 도시된 격벽판의 내부구조를 설명하는 도 1중, X-X선 방향에서 본 일부 평면도,

도 4는 본 발명의 진공처리 장치의 진공 반응실내를 플라스마 생성 공간과 성막처리 공간으로 2분하는 격벽판의 하나의 실시예를 도시하는 일부 단면도,

도 5는 도 4중, 관통 구멍의 부분을 확대하여 도시한 단면도,

도 6(a)는 본 발명의 진공처리 장치의 진공 반응실내를 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 2분하는 격벽판의 다른 실시예의 관통 구멍의 부분을 확대하여 도시한 일부 단면도,

도 6(b)는 도 6(a)에 도시된 형태의 격벽판의 관통 구멍 부분의 다른 실시형태를 확대하여 도시한 일부 단면도,

도 6(c)는 도 6(a)에 도시된 형태의 격벽판의 관통 구멍 부분의 또 다른 실시형태를 확대하여 도시한 일부 단면도,

도 7은 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고 있는 경우의 1예를 도시하는 단면도,

도 8은 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고 있는 경우의 다른 예를 도시하는 단면도이다.

(부호의 설명)

1 격벽 본체 2, 3 제어판

4 볼록부 5 관통 구멍

11 기판 12 진공 반응실

12a 상부 용기 12b 하부 용기

12b-1 배기 포트 13 배기 기구

14 격벽판 15 플라스마 생성 공간

16 기판처리 공간 17 기판 유지기구

18 히터 19 플라즈마

20 전극 21a, 21b 절연 부재

22 도전재 고정부 23a 산소 가스 도입 파이프

23b 클리닝 가스 도입 파이프 24 성막가스 확산 공간

25 관통 구멍 25a 래디컬 통과구멍

25b 래디컬의 이스케이프 구멍 28a 성막가스 도입 파이프

28b 성막가스 도입구 29 전력 도입봉

31 절연물 41 접지 전위

본 발명은 진공처리 장치의 진공용기내에서 플라즈마를 생성하여 전기적으로 중성인 여기활성종(본 명세서에 있어서 「래디컬」이라고 나타냄)을 발생시키고, 당해 진공용기내에 배치되어 있는 기판에 대한 처리, 예를 들면, 기판상에 박막을 형성하는 처리나, 기판상에 형성되어 있는 박막의 표면 처리 등을 행하는 진공처리 장치에 관한 것이다.

진공처리 장치의 진공용기내에서 플라즈마를 형성함으로써 래디컬을 생성하여 당해 진공용기내에 배치되어 있는 기판에 대한 처리, 예를 들면 기판상에 박막을 형성하는 처리나, 기판상에 형성되어 있는 박막의 막의 질을 개선하기 위한 표면 처리 등을 행하는 진공처리 장치는 여러 용도에 사용되고 있다.

예를 들면, 저온에서 폴리 실리콘형 TFT를 이용하는 액정 디스플레이의 제작에서, 저온에서 게이트 절연막으로서 적당한 실리콘 산화막을 성막하는 진공처리 장치로서, 현재 시점에서, 플라즈마 CVD가 사용되고 있다.

예를 들면, 이전의 특허 출원인 일본 특개 2000-345349호에 있어서, 진공처리 장치의 진공용기내에서 플라즈마를 생성하여 래디컬을 발생시키고, 당해 진공용기내에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 CVD 장치(본 명세서에서, 이 이전의 특허 출원에 관계되는 CVD 장치를 통상의 플라즈마 CVD 장치와 구별하기 위해서, 래디컬 샤워 CVD 장치로서 「RS-CVD 장치」라고 부름)를 제안하고 있다.

일본 특개 2000-345349호에 있어서는, 이 RS-CVD 장치는, 진공용기내에서 플라즈마를 생성하여 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬과 성막가스로 기판에 성막처리를 행하는 것으로서 제안되었다.

즉, 일본 특개 2000-345349호에 있어서 제안된 RS-CVD 장치의 사용방법은 이하와 같은 것이었다.

우선, 진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 성막처리 공간(이 성막처리 공간이 기판처리 공간에 상당함)으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬을 상기의 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 성막처리 공간에 도입한다. 그리고 성막처리 공간에 있어서, 여기에 직접 도입된 성막가스와, 상기한 바와 같이 격벽판의 복수의 관통 구멍을 통하여 도입되어 온 래디컬을 반응시키고, 성막처리 공간에 배치되어 있는 기판상(예를 들면, 370mm×470mm의 유리기판상)에 성막처리를 행하는 것이다.

또한, 본 명세서에 있어서, 기판처리 공간, 예를 들면 성막처리 공간에 「직접 도입된 성막가스」란, 플라즈마나 래디컬에 접촉하지 않고, 진공 반응실의 외부로부터, 직접, 기판처리 공간, 예를 들면 성막처리 공간에 도입된 성막가스를 말한다.

도 1에 RS-CVD 장치가, 일본 특개 2000-345349호에서 제안되어 있는 바와 같이, 기판상에 박막형성을 행하는 것으로서 사용되는 경우에 종래 채용되고 있던 격벽판의 일반적인 구조를 나타낸다.

격벽판(14)은 성막가스를 확산하기 위하여 성막가스 확산 공간(24)을 내부에 복수개 구비하고 있다. 서로 연이어 통해져 있는 각각의 성막가스 확산 공간(24)은, 도 1중, 상측에 존재하는 플라스마 생성 공간(15)으로부터 격리되고 또한, 도 1중, 하측에 존재하는 성막처리 공간(16)과 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 통해져 있다. 성막가스 도입 파이프에 연결되는 성막가스 도입구(28b)를 통하여 복수의 성막가스 확산 공간(24)내에 도입된 성막가스는, 이 속에서 확산되어, 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 성막처리 공간(16)의 전역에, 균일하게 공급된다.

격벽판(14)은 또한 성막가스 확산 공간(24)이 배비되어 있지 않은 개소를 일측면측에서 타측면측을 향하여 관통하는(도 1에서는 상하 방향으로 관통하는) 관통 구멍(25)을 복수개 구비하고 있다. 이 관통 구멍(25)은, 도 2에 확대하여 도시한 바와 같이, 래디컬 통과구멍(25a)과, 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)으로 이루어진다. 도 3은 도 1의 X-X선 방향으로 본 격벽판(14)의 내부의 일부 평면도를 도시하는 것이다.

이와 같은 구조의 격벽판(14)에 의해, 진공 반응실내가 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 분리되어 있음으로써, 플라스마 생성 공간(15)에서 발생한 래디컬은 관통 구멍(25)만을 통하여 성막처리 공간(16)에 도입되고, 한편, 진공 반응실의 외부로부터 성막가스 확산 공간(24)내에 도입된 성막가스는 플라즈마나 래디컬에 접촉하지 않고, 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 성막처리 공간(16)에 직접 도입되는 것이다.

(특허문헌 1) 일본 특개 2000-345349호 공보

일본 특개 2000-345349호에서 기판상에 박막형성을 행하는 경우에 대한 제안이 행해지고 있는 RS-CVD 장치와 같이, 진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시켜, 이 래디컬을 상기 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 당해 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 진공처리 장치에는, 이하에 기술하는 바와 같은 개선의 여지가 있었다.

이러한 진공처리 장치에 채용되고 있던 도 1 ~ 도 3에 도시된 종래의 격벽판에서는, 격벽판(14)의 플라스마 생성 공간측 표면이 플라즈마 방전으로 공격받으므로, 표면이 열화되는 것을 피할 수 없었다. 그리고 표면이 열화된 경우에는, 내부에 복수의 성막가스 확산 공간(24)을 구비하고 있는 격벽판(14) 전체를 교환할 필요가 있었다.

또, 기판처리 공간에 배치된 기판의 처리조건에 맞추어 플라스마 생성 공간내의 방전 조건 등을 변경하자고 할 때에 래디컬 통과구멍(25a)의 크기를 변경함으로써 이 방전 조건 등의 변경을 행하고자 하면, 마찬가지로, 격벽판(14) 전체를 교환할 필요가 있었다.

상기한 바와 같이 플라스마 생성 공간측 표면의 열화만의 이유에 의해 격벽판 전체를 교환하는 것은 진공처리 장치의 러닝코스트의 상승으로 이어지지 않을 수 없다.

또한, 전술의 RS-CVD 장치에서는, 진공 반응실의 외부로부터 성막처리 공간(16)에 성막가스를 직접 도입하기 위해서, 도 1 ~ 도 3에 도시한 바와 같이, 플라스마 생성 공간(15)으로부터 격리되고, 성막처리 공간(16)과 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 통해 있는 성막가스 확산 공간(24)을 내부에 복수 구비하고 있는 형태의 격벽판(14)을 채용하는 경우, 복수매의 판체를 적층하여 격벽판(14)이 형성되어 있으므로, 래디컬이 각각의 적층판 사이의 간극으로부터 성막가스 확산 공간(24)에 들어가, 격벽판(14) 내부에서 성막가스와 접촉하여 반응을 일으켜버릴 우려가 있었다.

본 발명의 목적은 진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬을 상기 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 당해 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 진공처리 장치에 존재하고 있는 상기의 문제점을 해결하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명이 제안하는 진공처리 장치는, 진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬을 상기의 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 당해 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 장치에 있어서, 상기 격벽판이 다음과 같이 하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

즉, 상기 기판 처리 공간과 성막 가스 확산 구멍에 의해 통해 있지만 상기 플라스마 생성 공간으로는 닫혀져 있는 성막 가스 확산 공간을 내부에 구비하고 있음과 아울러, 당해 성막 가스 확산 공간이 구비되어 있지 않은 개소에 복수의 관통 구멍을 구비하고 있는 격벽 본체와, 당해 격벽 본체의 플라스마 생성 공간측에 배치되고, 당해 격벽 본체에 구비되어 있는 상기 관통 구멍에 대응하는 위치에 래디컬 통과구멍을 갖고, 당해 격벽 본체로부터 분리하여 교환 가능하게 구성되어 있는 제어판으로 상기 격벽판이 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 본 발명의 진공처리 장치에 있어서, 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 행해지는 처리로서는, 예를 들면 기판상에 박막을 형성하는 처리나, 기판상에 형성되어 있는 박막의 막질을 개선하기 위한 표면 처리 등이 있다.

기판상에 박막을 형성하는 처리를 행하는 경우에는, 예를 들면 전술한 RS-CVD 장치의 경우와 동일하게, 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간(RS-CVD 장치의 경우에는 성막처리 공간으로 됨)에 도입된 래디컬과, 이 기판처리 공간에 직접 도입된 성막가스를 반응시켜서 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판상에 성막처리를 행하게 된다.

상기 본 발명의 진공처리 장치에 있어서, 격벽판을 격벽 본체와 함께 형성하는 제어판은, 래디컬 통과구멍을 갖는 볼록부를 상기 격벽 본체에 구비되어 있는 관통 구멍에 대응하는 위치에 구비하고 있는 것과 같이 할 수도 있다.

상기 어느 형태의 격벽판이라도, 격벽판은 관통 구멍을 복수개 구비하고 있는 격벽 본체와, 그 플라스마 생성 공간측에 배치되는 제어판에 의해 형성되어 있으므로, 플라스마 생성 공간에 배치되어 있는 제어판의 플라스마 생성 공간측 표면 이 플라즈마 방전으로 공격받아, 표면이 열화된 경우라도, 격벽판 전체가 아니라, 제어판만을 교환하는 것만으로 충분하다.

따라서, 본 발명의 진공처리 장치가 전술한 RS-CVD 장치로서 구성되어 있는 경우, RS-CVD 장치의 러닝코스트의 저하를 도모하는 것이 가능하게 되고, 또, 래디컬 통과구멍의 크기를 변경함으로써 방전 조건 등을 변경하고자 하는 경우도, 마찬가지로, 격벽판 전체가 아니라, 제어판만을 교환하는 것만으로 충분하다.

이 결과, RS-CVD 장치에 있어서, 외부로부터 공급되는 성막가스 도입 파이프와 접속하는 격벽 본체의 교환을 행할 필요가 없으므로, 기판의 처리내용이나 처리조건에 맞추어, 관통 구멍을 통과하는 래디컬량의 조정이나 플라스마 생성 공간에 도입되는 산소 가스의 유량의 변경 등을 용이하게 행할 수 있다. 이것에 의해, 프로세스 마진을 확대하는 것이나 프로세스 조건을 최적화하는 것이 가능하게 된다.

또, 상기에 있어서의 후자의 형태의 격벽판(즉, 제어판이 래디컬 통과구멍을 갖는 볼록부를, 격벽 본체의 관통 구멍에 대응하는 위치에, 구비하고 있는 형태의 격벽판)을 채용하면, 격벽 본체가 내부에 복수의 성막가스 확산 공간을 구비하고 있는 것으로서, 이 격벽 본체의 플라스마 생성 공간측에 제어판을 배치하여 격벽판을 형성할 때라도, 제어판의 래디컬 통과구멍을 구비하고 있는 볼록부가, 플라스마 생성 공간측으로부터, 격벽 본체에 구비되어 있는 관통 구멍에 삽입되므로, 제어판과 격벽판 사이의 간극으로부터 래디컬이 성막가스 확산 공간에 들어가, 격벽판 내부에서 반응을 일으켜버릴 우려를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 이러한 작용?효과를 보다 유효하게 발휘시키기 위해서, 제어판에 제 공되어 있는 볼록부는 격벽 본체에 구비되어 있는 관통 구멍에 긴밀하게 삽입되는 형태, 예를 들면 격벽 본체에 구비되어 있는 관통 구멍이 원기둥 형상의 형태일 경우에는, 제어판에 구비되어 있는 볼록부를 당해 원기둥 형상 관통 구멍의 내경에 대응하는 외경을 갖는 원기둥체로 하여 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 본 발명의 기판처리 장치에 있어서, 격벽 본체와, 격벽 본체의 플라스마 생성 공간측에 배치되는 제어판은, 예를 들면 격벽 본체, 제어판의 둘레 가장자리에서, 나사 등의 고정수단을 사용하여 양자를 결합함으로써 고정한다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

이하에, 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치의 형태로써 실시되고, 게다가, 이 RS-CVD 장치가, 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 행하는 처리로서, 당해 기판상에 박막을 형성하는 경우의 바람직한 실시형태를 첨부된 도면에 기초하여 설명한다.

도 7을 참조하여 본 발명의 진공처리 장치인 RS-CVD 장치의 바람직한 실시형태를 설명한다.

이 진공처리 장치에서는, 바람직하게는 실란을 성막가스로서 사용하고, 통상의 TFT용 유리 기판(11)의 상면에 실리콘 산화막을 게이트 절연막으로서 성막한다.

진공처리 장치의 진공 반응실(12)은, 성막처리를 행할 때, 배기 기구(13)에 의해 그 내부가 원하는 진공상태로 유지되는 진공용기이다. 배기 기구(13)는 진공 반응실(12)에 형성된 배기 포트(12b-1)에 접속되어 있다.

진공 반응실(12)의 내부에는, 수평한 상태이고 도전성 부재로 만들어진 격벽판(14)이 설치되어 있고, 평면형상이 예를 들면 원형의 격벽판(14)은 그 둘레 가장자리부가 환형상의 도전재 고정부재(22)의 하면에 세게 눌려진 밀폐상태를 형성하도록 배치되어 있다.

이렇게 하여, 진공 반응실(12)의 내부는 격벽판(14)에 의해 상하 2개의 실로 격리되어, 상측의 실은 플라스마 생성 공간(15)을 형성하고, 하측의 실은 기판처리 공간에 상당하는 성막처리 공간(16)을 형성한다.

격벽판(14)은 원하는 특정한 두께를 갖고, 또한 전체적으로 평판 형상의 형태를 갖고, 또한 진공 반응실(12)의 수평단면 형상에 유사한 평면형상을 갖는다. 격벽판(14)의 내부에는 성막가스 확산 공간(24)이 형성되어 있다.

유리 기판(11)은 성막처리 공간(16)에 설치된 기판 유지기구(17)상에 배치되어 있다. 유리 기판(11)은 격벽판(14)에 실질적으로 평행하고, 그 성막면(상면)이 격벽판(14)의 하면에 대향하도록 배치되어 있다.

기판 유지기구(17)의 전위는 진공 반응실(12)과 동일한 전위인 접지 전위(41)로 유지된다. 또한 기판 유지기구(17)의 내부에는 히터(18)가 설치되어 있다. 이 히터(18)에 의해 유리 기판(11)의 온도는 소정의 온도로 유지된다.

진공 반응실(12)의 구조를 설명한다. 진공 반응실(12)은, 그 조립성을 양호하게 하는 관점에서, 플라스마 생성 공간(15)을 형성하는 상부 용기(12a)와, 성막처리 공간(16)을 형성하는 하부 용기(12b)로 구성된다. 상부 용기(12a)와 하부 용기(12b)를 조합하여 진공 반응실(12)을 만들 때, 양자 사이의 위치에 격벽판(14)이 설치된다.

격벽판(14)은, 그 둘레 가장자리부를 하면으로 세게 누르고 있는 도전재 고정부재(22)의 둘레 가장자리부 상면이, 후술하는 바와 같이 전극(20)을 설치할 때에 상부 용기(12a)와의 사이에 설치되는 환형상 절연 부재(21a, 21b)중 하측의 환형상 절연 부재(21b)에 접촉하도록 하여 부착된다. 이것에 의해, 격벽판(14)의 상측과 하측에, 격리된 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)이 형성된다.

도 7은 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고 있는 경우의 제 1 실시형태를 도시하는 것이다. 이 진공처리 장치(RS-CVD 장치)에서는, 플라스마 생성 공간(15)에서 플라즈마(19)가 생성되어 있는 영역은, 격벽판(14)과 상부 용기(12a) 및 이것들의 거의 중앙위치에 배치되는 판 형상의 전극(고주파 전극)(20)으로 형성되어 있다. 전극(20)에는 복수의 구멍(20a)이 형성되어 있다. 전극(20)은 상부 용기(12a)의 측부 내면을 따라 설치된 2개의 환형상 절연 부재(21a, 21b)에 의해 지지되고, 고정된다.

환형상 절연 부재(21a)에는, 외부로부터 플라스마 생성 공간(15)으로 산소 가스를 도입하는 산소 가스 도입 파이프(23a)가 설치되어 있다. 또, 도시된 바와 같이, 불화 가스 등의 클리닝 가스를 도입하는 클리닝 가스 도입 파이프(23b)도 설치되어 있는 구성이 가능하다. 이들 도입 파이프에는 유량제어를 행하는 매스 플로우 콘트롤러(도시 생략)를 통하여, 산소 가스 공급원(도시 생략), 클리닝 가스 공급원(도시 생략)이 각각 접속된다.

상부 용기(12a)의 천장부에는 전극(20)에 접속된 전력 도입봉(29)이 설치되 어 있다. 전력 도입봉(29)에 의해 전극(20)에 방전용 고주파 전력이 급전된다. 전극(20)은 고주파 전극으로서 기능한다. 전력 도입봉(29)은 절연물(31)로 피복되어 있고, 다른 금속부분과의 절연이 도모되어 있다.

격벽판(14)은 도전재 고정부재(22)를 통하여 접지 전위(41)로 되어 있다.

진공 반응실(12)의 내부는, 격벽판(14)에 의해 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 격리되지만, 격벽판(14)에는 복수의 관통 구멍(25)이, 성막가스 확산 공간(24)이 존재하지 않는 위치의 격벽판(14)을 관통하는 상태로 분포하여 형성되어 있고, 이들 관통 구멍(25)을 통해서만 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)은 연결되어 있다.

격벽판(14)내에 형성되어 있는 성막가스 확산 공간(24)은, 격벽판(14)에 외부로부터 도입된 성막가스를 분산시켜서 균일하게 성막처리 공간(16)에 공급하기 위한 공간이다. 이 성막가스 확산 공간(24)은 복수의 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 성막처리 공간(16)에 연이어 통해 있다.

성막가스 확산 공간(24)에는, 성막가스 도입구(28b)를 통하여, 성막가스를 외부로부터 도입하기 위한 성막가스 도입 파이프(28a)가 접속되어 있다. 성막가스 도입 파이프(28a)는 측방으로부터 성막가스 도입구(28b)에 접속되도록 배치되어 있다.

성막가스 도입 파이프(28a), 성막가스 도입구(28b)로부터 격벽판(14)의 성막가스 확산 공간(24)에 도입되는 성막가스는, 성막가스 확산 공간(24)내에서 확산되고, 또한 성막가스 확산구멍(26)을 통과하여 성막처리 공간(16)에 직접, 즉, 래디 컬이나 플라즈마에 접촉하지 않고, 공급된다.

이상의 구조에 기초하여 성막처리 공간(16) 전체에 걸쳐 성막가스를 균일하게 공급할 수 있어, 막의 분포, 막의 질을 개선할 수 있다.

또한, 상기에 있어서, 관통 구멍(25), 성막가스 확산구멍(26)에 적용되어 있는 크기?구조는, 상기의 이전의 특허 출원인 일본 특개 2000-345349호에서 제안하고 있는 uL/D>1의 조건을 충족시키는 것이다. 이 조건이 적용되면, 예를 들면, 관통 구멍(25)의 경우에는, 성막처리 공간(16)에 도입된 성막가스가 플라스마 생성 공간(15)측으로 역확산 되는 것을 방지할 수 있다.

여기에서, u는 관통 구멍(25)내, 성막가스 확산구멍(26)내에서의 가스 유속, 즉, 플라스마 생성 공간(15)에 도입되어, 래디컬을 생성하여 성막에 기여하는 가스, 예를 들면, 산소 가스의 관통 구멍(25)내에서의 유속, 또는 성막가스 확산 공간(24)에 도입되고 확산되어, 성막처리 공간(16)에 공급되어 가는 성막가스의 성막가스 확산구멍(26)내에서의 유속을 나타내는 것이다. 또, L은 관통 구멍(25), 성막가스 확산구멍(26)의 실질적인 길이를 나타내는 것이고, 예를 들면, 도 2에 도시하고 있는 관통 구멍(25)의 경우에는 래디컬 통과구멍(25a)의 길이를 나타내는 것이다. 또한, D는 2종의 가스의 상호 가스 확산계수를 나타내는 것이다. 예를 들면, 실란 가스 등의 성막가스와, 플라스마 생성 공간(15)에 도입되고, 래디컬을 생성하여 성막에 기여하는 주된 가스, 예를 들면 산소 가스의 상호 가스 확산계수를 나타내는 것이다.

도 8은 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고 있는 경우의 제 2 실시형태를 나타내는 것이다. 도 8에 도시된 실시형태의 특징적 구성은, 상부 용기(12a)의 천장부의 내측에 절연 부재(21a)를 설치하고, 또한 그 하측에 전극(20)을 배치하도록 한 점에 있다. 전극(20)에는 도 7에 도시된 실시형태의 경우와 같은 구멍(20a)은 형성되지 않고, 한장의 판 형상의 형태를 갖는다. 전극(20)과 격벽판(14)에 의해 평행 평판형 전극 구조에 의한 플라스마 생성 공간(15)을 형성한다. 그 밖의 구성은 도 7에 도시한 실시형태의 구성과 실질적으로 동일하다. 그래서, 도 8에 있어서, 도 7에서 설명한 요소와 실질적으로 동일한 각각의 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 여기에서 상세한 설명을 반복하는 것은 생략한다.

도 4는 이상에서 설명한 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고, 이 RS-CVD 장치가, 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 행하는 처리로서, 당해 기판상에 박막을 형성하는 경우에 채용되고, 진공 반응실(12)내를 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 2분하는 격벽판(14)을 설명하는 일부를 생략한 단면도이다. 도 5는 관통 구멍(25)의 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다. 도 7을 사용하여 설명한 본 발명의 진공처리 장치에서의 구조 부분 및, 도 1 ~ 도 3을 사용하여 설명한 RS-CVD 장치에 종래 채용되고 있던 격벽판에 있어서의 구조 부분과 동일한 구조 부분에 대해서는, 도 4, 도 5에서도 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략한다.

격벽판(14)은, 격벽 본체(1)의 플라스마 생성 공간측(도 4중, 상측)에 제어판(2)을 배치해서 형성되어 있다. 격벽 본체(1)의 상측에 제어판(2)을 배치하여 격벽판(14)을 형성하는 형태로서는, 예를 들면, 격벽 본체(1)와 제어판(2)을, 각각 의 둘레 가장자리부에 있어서, 도시되어 있지 않지만, 나사고정하는 등 하여, 양자를 밀착 배치하는 형태를 채용할 수 있다.

격벽 본체(1)는, 성막처리 공간(16)(도 4중, 하측)과 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 통해 있는 성막가스 확산 공간(24)을 내부에 구비하고 있다. 또, 격벽 본체(1)의 성막가스 확산 공간(24)이 배비되어 있지 않은 개소에는, 일측면측으로부터 타측면측을 향하여(도 4의 실시예에서는 상하로) 관통하고, 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)으로서의 기능을 다하는 관통 구멍이 복수 형성되어 있다.

제어판(2)은 격벽 본체(1)에 구비되어 있는 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)으로서의 기능을 수행하는 관통 구멍에 대응하는 위치에 래디컬 통과구멍(25a)을 구비하고 있다.

그래서, 도 4에 도시된 바와 같이, 격벽 본체(1)와 제어판(2)을 밀착시켜서 적층하고, 진공 반응실(12)내를 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 2분하는 격벽판(14)을 형성하면, 래디컬 통과구멍(25a)과 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)이 연이어 통해지고, 이것으로, 종래 채용되고 있던 도 1에 도시된 격벽판(14)에서 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)을 연결한 관통 구멍(25)이 형성된다.

즉, 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고, 이 RS-CVD 장치에 있어서, 진공 반응실(12)내를 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 2분하는 격벽판(14)으로서 도 4에 도시한 형태의 것이 채용되는 경우, 플라스마 생성 공간(15)에서 생성된 래디컬은 제어판(2)의 래디컬 통과구멍(25a)과, 격벽 본체 (1)의 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)을 통하여 성막처리 공간(16)내에 도입되어 간다.

도 6(a) ~ (c)는 도 7, 도 8을 사용하여 설명한 RS-CVD 장치에 채용되어, 진공 반응실(12)내를 플라스마 생성 공간(15)과 성막처리 공간(16)으로 2분하는 다른 격벽판(14)을 설명하는 일부를 생략한 단면도이다.

격벽판(14)이 격벽 본체(1)의 플라스마 생성 공간측(도 6(a)중, 상측)에 제어판(3)을 배치하여 형성되어 있는 형태에 관해서는, 전술한 도 4, 도 5에 도시된 격벽판(14)의 경우와 동일하다.

또, 격벽 본체(1)가 성막처리 공간(16)(도 4중, 하측)과 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 통해 있는 성막가스 확산 공간(24)을 내부에 구비하고 있는 점, 격벽 본체(1)의 성막가스 확산 공간(24)이 배치되어 있지 않은 개소에는, 일측면측으로부터 타측면측을 향하여(도 6(a) ~ (c)의 실시예에서는 상하로) 관통하는 관통 구멍(5)이 복수 형성되어 있는 점도, 전술한 도 4, 도 5에 도시된 격벽판(14)의 경우와 동일하다.

도 6(a)에 도시된 격벽판(14)에서는, 제어판(3)은, 격벽 본체(1)에 구비되어 있는 관통 구멍(5)에 대응하는 위치에, 이 관통 구멍(5)에 삽입되는 볼록부(4)를 구비하고 있다. 이 볼록부(4)는 래디컬 통과구멍(25a)과 래디컬의 이스케이프 구멍(25b) 모두를 구비하고 있다.

도 6(a)에 도시된 격벽판(14)은, 격벽 본체(1)와 제어판(3)을 각각의 둘레 가장자리부에서, 도시하지 않지만, 나사 고정하여 양자를 밀착 배치하고, 제어판 (3)의 볼록부(4)를 격벽 본체(1)의 관통 구멍(5)에 삽입하여 형성된다.

제어판(3)에 설치되어 있는 볼록부(4)의 높이(길이)는, 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 격벽 본체(1)의 관통 구멍(5)의 높이(깊이)에 대응하는 크기로 할 수도 있고, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 격벽 본체(1)의 관통 구멍(5)의 높이(깊이)보다 작은(짧은) 크기로 할 수도 있다.

도 6(c)에 도시된 형태는, 제어판(3)에 설치되어 있는 볼록부(4)에 래디컬 통과구멍(25a)만이 설치되어 있어, 격벽 본체(1)의 관통 구멍(5)이 래디컬의 이스케이프 구멍으로서의 기능을 수행하는 것이다.

제어판(3)은 격벽 본체(1)와 동일하게, SUS나 알루미늄으로 형성할 수 있다. 이 플라스마 생성 공간측의 표면이 플라즈마 방전으로 공격받아서, 표면이 열화되었을 때나, 방전 조건 등으로 래디컬 통과구멍(25a)의 크기를 변경하고자 할 때에는, 제어판(2, 3)을 다른 제어판으로 교환한다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 진공처리 장치(RS-CVD 장치)를 사용한 박막형성 방법(실리콘 산화막의 형성)의 일례를 이하에 설명한다.

도시하지 않은 반송 로봇에 의해 유리 기판(11)이 진공 반응실(12)의 내부에 반입되고, 기판 유지기구(17)상에 배치된다. 진공 반응실(12)의 내부는, 배기 기구(13)에 의해 배기되고, 감압되어서 소정의 진공상태로 유지된다.

다음에, 산소 가스 도입 파이프(23a)를 통하여 산소 가스가 진공 반응실(12)의 플라스마 생성 공간(15)에 도입된다.

한편, 성막가스인, 예를 들면 실란이 성막가스 도입 파이프(28a), 성막가스 도입구(28b)를 통과하여 격벽판(14)의 성막가스 확산 공간(24)에 도입된다. 실란은 성막가스 확산 공간(24)내에서 확산되고, 성막가스 확산구멍(26)을 통하여 성막처리 공간(16)에 직접적으로, 즉 래디컬이나 플라즈마에 접촉하지 않고 도입된다.

성막처리 공간(16)에 설치된 기판 유지기구(17)는 히터(18)에 통전이 행해져 있기 때문에, 미리 소정 온도로 유지되어 있다.

상기의 상태에서, 전극(20)에 대해 전력 도입봉(29)을 통하여 고주파 전력이 공급된다. 이 고주파 전력에 의해 방전이 일어나고, 플라스마 생성 공간(15)내에서 전극(20)의 주위에 산소 플라즈마(19)가 생성된다. 산소 플라즈마(19)를 생성함으로써, 중성의 여기종인 래디컬(여기활성종)이 생성된다. 생성된 래디컬은, 도 4, 도 6(a)에 도시된 형태의 격벽판이 채용되어 있는 경우에는, 래디컬 통과구멍(25a), 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)을 통과하여, 도 6(b)에 도시된 형태의 격벽판이 채용되어 있는 경우에는, 래디컬 통과구멍(25a), 래디컬의 이스케이프 구멍(25b), 관통 구멍(5)을 통과하여, 도 6(c)에 도시된 형태의 격벽판이 채용되어 있는 경우에는, 래디컬 통과구멍(25a), 관통 구멍(5)을 통과하여, 성막처리 공간(16)에 도입된다. 그 반면, 성막가스인 실란이 격벽판(14) 내부의 성막가스 확산 공간(24), 성막가스 확산구멍(26)을 통과하여 성막처리 공간(16)에 도입된다. 그 결과, 성막처리 공간(16)내에서 당해 래디컬과 실란이 비로소 접촉하여, 화학반응을 일으키고, 유리 기판(11)의 표면상에 실리콘 산화막이 퇴적하여, 박막이 형성된다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했지만, 본 발명은 이러한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구범위의 기재로부터 파악되는 기술적 범위에서 여러 형태로 변경 가능하다.

예를 들면, 상기에서는, 본 발명의 진공처리 장치가 RS-CVD 장치로서 실시되고, 이 RS-CVD 장치가, 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 행하는 처리로서, 당해 기판상에 박막을 형성하는 경우의 바람직한 실시형태를 설명했는데, 본 발명의 진공처리 장치는 이외의 형태로 실시하는 것도 가능하다. 예를 들면, 플라스마 생성 공간(15)에서 생성된 산소 래디컬이 기판처리 공간에 상당하는 성막처리 공간(16)에, 래디컬 통과구멍(25a), 래디컬의 이스케이프 구멍(25b)을 통과하는 등의 형태로 도입되고, 성막처리 공간(16)에 배치되어 있는 기판상의 박막에 대한 산화처리가 이루어지는 등의 실시형태로 하는 것이 가능하다.

본 발명의 진공처리 장치에 의하면, 진공 반응실내를 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 2분하는 격벽판이, 관통 구멍을 복수개 구비하고 있는 격벽 본체와, 그 플라스마 생성 공간측에 배치되는 제어판에 의해 형성되어 있으므로, 플라스마 생성 공간측에 배치되어 있는 제어판의 플라스마 생성 공간측 표면이 플라즈마 방전으로 공격받아서 표면이 열화된 경우라도, 격벽판 전체가 아니라, 제어판만을 교환하는 것만으로 충분하다. 또, 래디컬 통과구멍의 크기를 변경함으로써 방전 조건 등을 변경하려고 하는 경우도, 마찬가지로, 외부로부터 공급되는 성막가스 도입 파이프와 접속하는 격벽 본체의 교환을 행할 필요는 없고, 제어판만을 교환하는 것만으로 충분하다.

이 결과, 진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽 판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬을 상기 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 당해 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 진공처리 장치의 러닝코스트의 개선이 도모된다. 그리고, 이 진공처리 장치에 있어서, 외부로부터 공급되는 성막가스 도입 파이프와 접속하는 격벽 본체의 교환을 행할 필요가 없으므로, 기판의 처리내용이나 처리조건에 맞추어, 관통 구멍을 통과하는 래디컬량의 조정이나 플라스마 생성 공간에 도입되는 산소 가스의 유량의 변경 등을 용이하게 행할 수 있다. 이것에 의해, 프로세스 마진을 확대하는 것이나 프로세스 조건을 최적화하는 것이 가능하게 된다.

또, 제어판의 래디컬 통과구멍을 구비하고 있는 볼록부가, 격벽 본체에 구비되어 있는 플라스마 생성 공간측의 관통 구멍에 삽입되는 형태의 격벽판을 채용하는 경우에는, 격벽 본체가 내부에 복수의 성막가스 확산 공간을 구비하고 있는 형태에서, 이 플라스마 생성 공간측에 제어판을 배치하여 격벽판을 형성할 때라도, 양자간의 간극으로부터 래디컬이 성막가스 확산 공간에 들어가, 격벽판 내부에서 반응을 일으켜버릴 우려를 미연에 방지할 수 있다.

Claims

진공 반응실내를 래디컬이 통과하는 복수의 관통 구멍을 갖는 격벽판을 사용하여 플라스마 생성 공간과 기판처리 공간으로 분리하고, 플라스마 생성 공간에 가스를 도입하여 플라즈마에 의해 래디컬을 발생시키고, 이 래디컬을 상기 격벽판에 있는 복수의 관통 구멍을 통하여 기판처리 공간에 도입하여, 당해 기판처리 공간에 배치되어 있는 기판에 처리를 행하는 장치에 있어서,

상기 기판 처리 공간과 성막 가스 확산 구멍에 의해 통해 있지만 상기 플라스마 생성 공간으로는 닫혀져 있는 성막 가스 확산 공간을 내부에 구비하고 있음과 아울러, 당해 성막 가스 확산 공간이 구비되어 있지 않은 개소에 복수의 관통 구멍을 구비하고 있는 격벽 본체와,

당해 격벽 본체의 플라스마 생성 공간측에 배치되고, 당해 격벽 본체에 구비되어 있는 상기 관통 구멍에 대응하는 위치에 래디컬 통과 구멍을 갖고, 당해 격벽 본체로부터 분리하여 교환 가능하게 구성되어 있는 제어판으로 상기 격벽판이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공처리 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어판은 래디컬 통과구멍을 갖는 볼록부를 상기 격벽 본체에 구비되어 있는 관통 구멍에 대응하는 위치에 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 진공처리 장치.