KR101719423B1

KR101719423B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

Info

Publication number: KR101719423B1
Application number: KR1020150117382A
Authority: KR
Inventors: 아츠시 오사와; 사토시 야마모토
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-03-23
Also published as: CN105470088B; TW201614087A; CN105470088A; JP2016069687A; TWI613306B; KR20160038727A; JP6373708B2

Abstract

(과제) 헌팅 등의 문제를 해결 가능한 가스 공급 기술을 제공한다.
(해결 수단) 2개의 제1 공급부(21a)가, 개구부(22a)로부터 챔버(11) 내에 일정한 제1 공급량으로 반응성 가스를 공급한다. 제2 공급부(21b)가, 개구부(22b)로부터 챔버(11) 내에 가변의 제2 공급량으로 반응성 가스를 공급한다. 플라즈마 처리 중에는, PEM법에 의한 피드백 제어로 제2 공급량이 조정된다. 이와 같이, 스퍼터링 장치(10)가 제2 공급량의 피드백 제어를 행하는 1개의 제2 공급부(21b)를 가지므로, 복수의 피드백 제어가 존재하는 것에 기인하는 헌팅의 문제가 해소된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 발명은, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.

챔버 내에 반응성 가스를 공급하면서, 스퍼터링 성막 처리를 행하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1). 반응성 가스의 도입량의 제어 방법으로서, 플라즈마 중에 있어서의 반응성 가스나 타겟 재료의 원소의 발광 강도를 측정(모니터)하고, 측정 결과에 의거해 반응성 가스의 도입량을 제어하는 방법이 알려져 있다. 이러한 제어 방법은, PEM(플라즈마 이미션 모니터)법, 혹은 PEM 제어라고도 칭해진다.

이와 같은 종류의 스퍼터 성막 처리로 반송되는 기재의 주면에 균질의 성막을 행하기 위해서는, 챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포가 기재의 폭방향을 따라서 균일한 것이 바람직하다.

일본국 특허 제4809613호 공보

챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 폭방향을 따라서 균일하게 하는 양태로서, PEM 제어되는 복수의 가스 공급부를 폭방향을 따라서 연속 배치하는 양태를 생각할 수 있다. 이에 의해, 폭방향에 대해서 소정 간격으로 가상적으로 분할된 각 구간에 있어서 반응성 가스의 공급량이 피드백 제어되어, 챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포가 폭방향을 따라서 균일하게 되는 것이 기대되기 때문이다. 그러나, 이 양태에서는, 이웃하는 가스 공급부에서 피드백 제어에 있어서의 간섭이 발생해, 이상적인 가스 공급량의 전후를 실제의 가스 공급량이 진동하는 현상(헌팅)이 일어나, 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것이 곤란해진다.

또, 헌팅을 해소하면서, 챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 폭방향을 따라서 균일하게 하는 양태로서, PEM 제어되는 하나의 가스 공급부에 의해서만 챔버 내에 반응성 가스를 공급하는 양태를 생각할 수 있다. 이 양태는, 챔버가 충분히 작고, 또한, 챔버 내의 각 부의 구성이 폭방향 일방측과 타방측에서 대칭 배치로 되어 있는 경우에는, 유효하다. 그러나, 챔버가 큰 경우, 또는, 챔버 내의 각 부의 구성이 폭방향 일방측과 타방측에서 비대칭 배치로 되어 있는 경우에는, 하나의 가스 공급부에서 챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것이 곤란해진다. 특히, 근년, 기판의 대형화에 따라 챔버가 대형화되고 있는 것을 고려하면, 하나의 가스 공급부로만 챔버 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것은 특히 곤란해진다. 이와 같은 과제는, 스퍼터 성막 처리에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD 처리 등, 다양한 플라즈마 처리에 공통적인 과제이다.

이러한 과제를 감안하여, 본 발명은, 헌팅 등의 문제를 해결 가능한 가스 공급 기술을 갖는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제1의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마가 생성되는 처리 공간에 가스를 공급하면서, 상기 처리 공간 내를 반송 방향을 따라서 반송되는 기재에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 처리 공간 내에서 상기 반송 방향을 따라서 상기 기재를 반송하는 반송부와, 미리 설정된 일정한 제1 공급량으로 적어도 1개의 제1 개구부로부터 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 적어도 1개의 제1 공급부와, 제2 공급량으로 적어도 1개의 제2 개구부로부터 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 적어도 1개의 제2 공급부와, 상기 처리 공간 중 중앙측에 존재하는 상기 가스의 양을 측정하고, 그 측정 결과에 따른 피드백 제어를 행하여, 상기 플라즈마 처리 중에 있어서의 상기 제2 공급량을 조정하는 조정부와, 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 구비하고, 상기 처리 공간 중 상기 기재의 주면에 평행한 면 내에서 상기 반송 방향과 직교하는 폭방향을 따라서, 상기 적어도 1개 상기 제1 개구부와 상기 적어도 1개의 제2 개구부가 교호로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 본 발명의 제1의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제1 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되지 않는 비처리 영역을 향해 개구하고, 상기 제2 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되는 처리 영역을 향해 개구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 본 발명의 제1의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치로서, 상기 기재는 직사각형 형상이며, 상기 기재의 상기 폭방향의 길이가 700mm(밀리미터) 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제4의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 본 발명의 제1의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치로서, 상기 가스는 산소이며, 상기 플라즈마 처리에서는, 상기 처리 공간 내에서 알루미늄 타겟을 스퍼터하고, 상기 알루미늄 타겟에 대향하는 상기 기재 상에 산화 알루미늄을 성막하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제5의 양태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 본 발명의 제1의 양태내지 제4의 양태 중 어느 한 양태에 따른 플라즈마 처리 장치로서, 상기 조정부는, 상기 제2 공급량을 플라즈마 이미션 모니터(PEM)법에 의해 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제6의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 플라즈마가 생성되는 처리 공간에 가스를 공급하면서, 상기 처리 공간 내를 반송 방향을 따라서 반송되는 기재에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 방법으로서, 적어도 1개의 제1 개구부로부터 상기 처리 공간에 상기 가스를 공급할 때의 제1 공급량을 설정하는 설정 공정과, 상기 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 공정을 구비하고, 상기 플라즈마 처리 공정은, 적어도 1개의 제1 공급부가 상기 적어도 1개의 제1 개구부로부터 일정한 상기 제1 공급량으로 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 제1 공급 공정과, 적어도 1개의 제2 공급부가 적어도 1개의 제2 개구부로부터 제2 공급량으로 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 제2 공급 공정과, 상기 처리 공간 중 중앙측에 존재하는 상기 가스의 양을 측정하고, 그 측정 결과에 따른 피드백 제어를 행하여 상기 제2 공급량을 조정하는 조정 공정과, 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 공정과, 상기 처리 공간 내에서 상기 반송 방향을 따라서 상기 기재를 반송하는 반송 공정을 갖고, 상기 처리 공간 중 상기 기재의 주면에 평행한 면 내에서 상기 반송 방향과 직교하는 폭방향을 따라서, 상기 적어도 1개의 제1 개구부와 상기 적어도 1개의 제2 개구부가 교호로 배치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제7의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 본 발명의 제6의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 제1 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되지 않는 비처리 영역을 향해 개구하고, 상기 제2 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되는 처리 영역을 향해 개구하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제8의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 본 발명의 제6의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 기재는 직사각형 형상이며, 상기 기재의 상기 폭방향의 길이가 700mm(밀리미터) 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제9의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 본 발명의 제6의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 가스는 산소이며, 상기 플라즈마 처리 공정에서는, 상기 처리 공간 내에서 알루미늄 타겟을 스퍼터하고, 상기 알루미늄 타겟에 대향하는 상기 기재 상에 산화 알루미늄을 성막하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제10의 양태에 따른 플라즈마 처리 방법은, 본 발명의 제6의 양태내지 제9의 양태 중 어느 한 양태에 따른 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 조정 공정에서는, 상기 제2 공급량을 플라즈마 이미션 모니터(PEM)법에 의해 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제1의 양태 내지 제10의 양태에서는, 처리 공간 중 폭방향을 따라서, 적어도 1개의 제1 개구부와 적어도 1개의 제2 개구부가 교호로 배치된다. 그리고, 플라즈마 처리 중에는, 적어도 1개의 제2 개구부로부터 피드백 제어에 따른 제2 공급량으로 가스가 공급된다.

본 발명에서는, 피드백 제어된 제2 공급량으로 처리 공간 내에 가스를 공급하는 제2 개구부가 인접하는 일이 없기 때문에, 제2 개구부가 인접함에 따르는 헌팅의 문제가 해소된다.

또, 본 발명에서는, 제1 개구부로부터 일정한 제1 공급량으로 처리 공간에 가스가 공급되므로, 이 제1 공급량을 적절하게 설정함으로써, 챔버가 큰 경우나 챔버 내의 각 부의 구성이 폭방향 일방측과 타방측에서 비대칭 배치로 되어 있는 경우에 있어서도, 챔버 내에 있어서의 가스의 분포를 균일하게 할 수 있다.

도 1은 스퍼터링 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 2는 고주파 안테나의 예를 나타내는 측면도이다.
도 3은 스퍼터링 장치의 개략 구성을 나타내는 상면도이다.
도 4는 처리의 흐름을 나타내는 플로우도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도면에서는 동일한 구성 및 기능을 갖는 부분에 동일한 부호가 부여되고, 하기 설명에서는 중복 설명이 생략된다. 또한, 이하의 실시형태는, 본 발명을 구체화한 일례이며, 본 발명의 기술적 범위를 한정하는 사례는 아니다. 또, 도면에 있어서는, 용이한 이해를 위해서, 각 부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다. 또, 도면에는, 방향을 설명하기 위해서 XYZ 직교좌표축이 부여되어 있다. 상기 좌표축에 있어서의 +Z방향은 연직 상방향을 나타내고, XY평면은 수평면이다.

<1 실시형태>

<1.1 스퍼터링 장치의 구성>

도 1은, 실시형태에 따른 스퍼터링 장치(10)의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 도 2는, 고주파 안테나(80)의 예를 나타내는 측면도이다. 이하에, 도 1, 도 2를 참조하면서, 스퍼터링 장치(10)의 구성에 대해서 설명한다.

스퍼터링 장치(10)는, 판형상의 단(單)금속의 알루미늄 등의 타겟(60)을 이온에 의해 스퍼터하고, 직사각형 형상의 기판(74)(기재)의 일방측 주면에 소정의 박막을 형성하는 장치이다.

스퍼터링 장치(10)는, 진공 펌프(도시하지 않음)에 의해 내부를 진공으로 하는 것이 가능한 챔버(11)와, 진공 배기된 챔버(11) 내에 플라즈마 생성 가스를 도입하는 스퍼터 가스 공급부(19) 및 반응성 가스 공급부(21)와, 챔버(11) 내에 설치되고 타겟(60)을 유지하는 타겟 유지부(24)와, 성막 대상의 복수의 기판(74)(보다 상세하게는, 기판(74)이 각각 유지하는 복수의 캐리어(75))를 소정의 반송 경로를 따라서 반송 방향(X1)으로 반송하는 반송부(77)와, 기판(74)의 상방에 설치된 스테이지(15)와, 스퍼터용 전원(162)을 구비한다.

또, 스퍼터링 장치(10)는, 컴퓨터, 혹은 하드웨어 회로 등을 구비하여 스퍼터링 장치(10)의 각 부의 동작을 통괄 제어하는 제어부(200)와, 광섬유의 프로브에 입사하는 광의 분광 강도를 측정 가능한 분광기(111)를 더 구비한다. 제어부(200)는, 스퍼터링 장치(10)의 각 부와 전기적으로 접속되어 있다.

반송부(77)는, 타겟 유지부(24)에 유지된 타겟(60)의 표면(+Z측의 면)과, 복수의 기판(74)의 표면(-Z측의 면)이 소정의 거리를 두고 대향하도록, 판형상의 복수의 캐리어(75)를 지지하고, 각 캐리어(75)를 타겟(60)에 대향하는 반송 경로를 따라서 직렬로 배열하여 반송한다. 반송부(77)는, 각각 자전 가능한 복수의 롤러를 구비하여 구성되어 있다. 캐리어(75)의 하면 중, 측면에서 봤을 때 기판(74)의 반송 방향(X1)과 직교하는 방향(Y방향)의 양단 부분은, 기판(74)이 배치되어 있지 않은 부분이다. 반송부(77)가 구비하는 복수의 롤러는, 상기 양단 부분을 하방으로부터 지지하고 있다. 각 롤러가 소정의 회전 방향으로 자전함으로써, 복수의 캐리어(75)는, 반송 경로를 따라서 반송 방향(X1)으로 반송된다.

보다 상세하게는, 반송부(77)는, 반송 경로를 따라서 배열된 복수의 캐리어(75)의 서로 대향하는 각 쌍의 단부(76)가, 반송 경로 중 타겟(60)에 대향하는 부분을 소정의 시간 간격으로 순차적으로 통과하도록 복수의 캐리어(75)를 반송한다. 이에 의해, 챔버(11) 내의 플라즈마의 발광 스펙트럼이 주기적으로 변동한다.

기판(74)의 직하(-Z측의 바로 근방)에는, 개폐 가능한 도시 생략한 성막 셔터가 적어도 기판(74)의 전역에 걸쳐서 설치되어 있다. 또, 스퍼터용 전원(162)은, 베이스판(14)(캐소드)에, 음전압의 직류의 스퍼터 전압, 또는, 음전압과 양전압으로 이루어지는 펄스형상의 스퍼터 전압을 인가함으로써, 타겟(60)과 스테이지(15)의 하면측에 유지된 기판(74) 사이에 마그네트론 플라즈마용 전계를 생성한다. 스퍼터용 전원(162)은, 바람직하게는, 전압 일정 모드로 구동된다. 또, 스테이지(15)는, 도시 생략한 히터 혹은 냉각 기구를 구비해, 기판(74)의 온도를 제어한다.

또, 스퍼터링 장치(10)는, 챔버(11) 내에 도입된 스퍼터 가스 및 반응성 가스의 고주파 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 생성부(90)를 더 구비한다. 스테이지(15)는, 챔버(11)의 상부의 내벽에, 부착 부재를 통해 설치되어 있다.

또, 플라즈마 생성부(90)는, 타겟(60)의 측면에 접촉하지 않고 상기 측면을 따라서 배치된 선형의 고주파 안테나(80)를 구비한다. 고주파 안테나(80)는, 금속제 파이프형상 도체로 구성된다. 그리고, 플라즈마 생성부(90)는, 고주파 안테나(80)에 의해서, 스퍼터 가스와 반응성 가스의 각각의 고주파 유도 결합 플라즈마를 발생시킨다. 또, 석영이나 세라믹 등의 유전체제의 보호 파이프에 의해서, 도체는 플라즈마, 스퍼터 가스, 및 반응성 가스에는 직접 접촉하지 않도록 되어 있다.

그리고, 스퍼터링 장치(10)는, 후술하는 마그네트론 스퍼터용 자석(12)이 형성하는 정자기장에 의해서 타겟(60)의 표면 부분에 발생하는 플라즈마 생성 가스의 마그네트론 플라즈마와, 플라즈마 생성부(90)가 발생시킨 플라즈마 생성 가스의 고주파 유도 결합 플라즈마의 혼합 플라즈마에 의한 타겟(60)의 스퍼터링에 의해서 기판(74) 상의 2차원 영역(처리 영역)에 성막을 행한다.

챔버(11)의 측면에는, 개폐 가능한 게이트(351, 352)가 설치되어 있다. 게이트(351, 352)는, 열림 상태와 닫힘 상태 사이에서 전환 가능하게 있다. 또, 게이트(351, 352)는, 도시하지 않은 로드 락 챔버, 혹은 언로드 락 챔버 등의 다른 챔버의 개구부가 기밀을 유지한 형태로 접속 가능하게 구성되어 있다. 성막 대상의 기판(74)은 캐리어(75)에 유지된 상태로, 게이트(351)로부터 챔버(11) 내에 반입되어, 스퍼터링에 의한 성막이 실시되고, 게이트(352)로부터 챔버(11)의 외부로 반출된다. 기판(74)을 유지하는 캐리어(75)가 게이트(351(352))로부터 챔버(11) 내에 반입(챔버(11)로부터 반출)될 때에는, 로드 락 챔버(언로드 락 챔버)는, 진공 상태로 유지된다. 외부로부터 로드 락 챔버에 기판(74)이 반입될 때는, 게이트(351)는 닫히고, 언로드 락 챔버로부터 기판(74)이 외부로 반출될 때는, 게이트(352)가 닫힌다. 기판(74)이 성막될 때에는, 게이트(351, 352)가 폐쇄되어 챔버(11) 내의 기밀이 유지된다. 성막 처리가 개시되기 전에 챔버(11) 내의 기밀이 유지된 상태로, 도시하지 않은 진공 펌프에 의해서 챔버(11)의 내부 공간인 처리실(113)이 진공 배기된다.

스퍼터 가스 공급부(19)는, 저류한 스퍼터 가스를 공급하는 스퍼터 가스 공급원(191)과, 스퍼터 가스 공급원(191)으로부터 공급된 스퍼터 가스를 챔버(11) 내로 송급하는 배관과, 배관을 통해 스퍼터 가스의 유량을 컨트롤하는 유량 컨트롤러(192)를 갖는다. 배관을 통해서 송급된 스퍼터 가스는 개구부(20)로부터 챔버(11) 내에 공급된다. 개구부(20)는, 예를 들면, 고주파 안테나(80)와 타겟(60) 사이의 부분 등에 형성된다. 플라즈마 생성부(90)가 복수의 고주파 안테나(80)를 구비하는 경우에는, 개구부(20)는, 예를 들면, 각 고주파 안테나(80)에 대응하는 위치에 각각 설치된다. 스퍼터 가스로는, 예를 들면, 불활성 가스인 아르곤(Ar) 가스 등이 이용된다.

도 3은, 챔버(11) 내에 있어서의 각 부(특히, 반응성 가스 공급부(21))의 배치를 나타내는 개략적인 상면도이다.

반응성 가스 공급부(21)는, 챔버(11) 내(처리 공간 내) 중 기판(74)의 폭방향(Y방향)의 양단측에 개구하는 개구부(22a)(제1 개구부)로부터 미리 설정된 일정한 제1 공급량으로 반응성 가스를 공급하는 제1 공급부(21a)와, 챔버(11) 내 중 기판(74)의 폭방향(Y방향)의 중앙측에 개구하는 개구부(22b)(제2 개구부)로부터 후술하는 제2 공급량으로 반응성 가스를 공급하는 제2 공급부(21b)를 갖는다.

제1 공급부(21a)는, 저류한 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급원(190a)과, 반응성 가스 공급원(190a)으로부터 공급된 반응성 가스를 챔버(11) 내로 송급하는 배관과, 배관에 삽입되어 관로의 개폐를 조정하는 스톱 밸브(194a)와, 배관에 끼워져 반응성 가스의 유량을 조정하는 니들 밸브(195a)를 갖는다. 배관을 통해서 송급된 반응성 가스는 개구부(22a)로부터 챔버(11) 내에 공급된다. 반응성 가스로는, 예를 들면, 산소(O₂) 가스 등이 이용된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에서는, Y방향 양단에 각각 배치되는 2개의 제1 공급부(21a)가 독립적으로 반응성 가스의 공급을 행하는 양태에 대해서 설명한다.

제2 공급부(21b)는, 저류한 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급원(190b)과, 반응성 가스 공급원(190b)으로부터 공급된 반응성 가스를 챔버(11) 내로 송급하는 배관과, 배관을 통해 반응성 가스의 유량을 컨트롤하는 유량 컨트롤러(193)를 갖는다. 배관을 통해서 송급된 반응성 가스는 개구부(22b)로부터 챔버(11) 내에 공급된다. 반응성 가스로는, 예를 들면, 산소(O₂) 가스 등이 이용된다.

이와 같이, 반응성 가스 공급부(21)가 제1 공급부(21a)와 제2 공급부(21b)를 구비하는 것의 이점에 대해서는, 후술하는 <1.3 스퍼터링 장치(10)의 효과>에서 상세하게 설명한다.

그리고, 게이트(351, 352)가 닫혀 처리실(113)이 진공 배기된 상태로, 스퍼터 가스 공급부(19)로부터 스퍼터 가스가 챔버(11) 내에 공급됨과 더불어, 반응성 가스 공급부(21)로부터 반응성 가스가 챔버(11) 내에 공급됨으로써, 처리실(113)은, 일정 압력하, 일정한 가스 분압하로 유지된다.

또, 챔버(11)의 측벽 중 Y방향 중앙측의 일부에는, 챔버(11) 내를 밀폐함과 더불어 챔버(11) 내의 플라즈마 발광을 투과 가능한 창부(17)가 설치되어 있고, 창부의 근방에는 플라즈마 발광이 입사 가능하도록 분광기(111)의 프로브(112)가 설치되어 있다.

분광기(111)는 창부(17)를 통해 프로브(112)에 입사하는 챔버(11) 내의 플라즈마의 발광을 분광하여, 반응성 가스의 플라즈마 발광의 휘선의 파장을 갖는 광의 강도(스펙트럼)를 반복해서 검출 가능하게 구성되어 있다. 분광기(111)는, 검출한 발광 스펙트럼을 A/D 변환하여, 제어부(200)에 공급한다. 즉, 분광기(111)는, 플라즈마의 발광 스펙트럼에 포함되는 반응성 가스의 발광 스펙트럼을, 반복해서 측정하고, 측정 결과를 제어부(200)에 공급한다. 산소의 발광 스펙트럼을 측정하는 경우에는, 777.19nm의 파장의 광이 측정된다.

분광기(111)가 행하는 측정의 측정 간격은, 플라즈마의 발광 스펙트럼의 변동 주기(발광 스펙트럼이 복수의 변동 주기로 동시 병행적으로 변동하는 경우에는, 최단의 변동 주기)보다도 짧은 시간 간격으로 설정되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 측정 간격은, 발광 스펙트럼의 변동 파형을 재현 가능한 시간 간격이다. 구체적으로는, 분광기(111)는, 예를 들면, 발광 스펙트럼 신호의 최대 주파수의 2배 이상의 샘플링 주파수로 측정을 행한다. 또, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)의 주기적인 요동 등의 이미 알려진 원인에 기인하는 플라즈마의 발광 스펙트럼의 변동은, 원인으로 되고 있는 현상의 주기가 반영되고, 동일 주기로 반복해서 재현한다.

제어부(200)는, 분광기(111)가 측정한 챔버(11) 내의 반응성 가스의 발광 스펙트럼에 의거해, 플라즈마 이미션 모니터(PEM)법에 의해 유량 컨트롤러(193)를 제어한다. 이에 의해, 반응성 가스 공급원(190b)으로부터 챔버(11) 내에 공급되는 반응성 가스의 제2 공급량이 제어된다. 이와 같이, 분광기(111), 유량 컨트롤러(193), 및, 제어부(200)는, 챔버(11) 내 중 Y방향 중앙측에 존재하는 반응성 가스의 양을 측정해 그 측정 결과에 따른 피드백 제어를 행하여 플라즈마 처리 중에 있어서의 제2 공급량을 조정하는 조정부로서 기능한다. 이 피드백 제어로는, 예를 들면, PID 제어를 채용할 수 있다.

챔버(11)의 바닥부에는, 개구부가 설치됨과 더불어, 그 개구부를 하측으로부터 막도록, 상술한 베이스판(14) 및 마그네트론 스퍼터용 자석(12)(아울러 마그네트론 캐소드라고 한다), 및 고주파 안테나(80)를 수용하기 위한 타겟·안테나 배치부(18)가 부착되어 있다. 타겟·안테나 배치부(18)와 챔버(11)의 바닥부의 접속부는 시일재에 의해 기밀성이 확보되고 있다. 따라서, 타겟·안테나 배치부(18)의 벽은 챔버(11)의 벽의 일부로서의 역할을 갖는다. 타겟·안테나 배치부(18)에는, 스테이지(15)의 직하의 위치에 타겟 배치 블록(타겟 배치부)(181)가 설치되어 있다. 그와 더불어, 타겟·안테나 배치부(18)의 벽 내(즉 챔버(11)의 벽 내)이며 타겟 배치 블록(181)의 측방에, 타겟 배치 블록(181)을 사이에 끼도록 1쌍의 안테나 고정 블록(182)이 설치되어 있다. 마그네트론 캐소드는, 타겟(60)의 표면 근방에 정자기장을 형성한다.

타겟 배치 블록(181)의 상부에는 챔버(11)의 처리실(113)이 있다. 타겟 배치 블록(181) 내에는 마그네트론 스퍼터용 자석(12)과, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)을 지지하고, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)을 타겟(60)에 대해 주기적으로 반송 방향(X2)으로 이동시키는 이동부(13)가 올려놓아져 있다. 보다 상세하게는, 이동부(13)는, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)을 반송 방향(X2)을 따라서 주기적으로 요동시킨다. 마그네트론 스퍼터용 자석(12)의 상면에는 베이스판(14)이 설치됨과 더불어, 베이스판(14)에 대향하는 스테이지(15)가 챔버(11)의 상측 내벽에 설치된다. 스테이지(15)는, 어스되어 있다. 또한, 스테이지(15)는, 어스되어 있지 않은 플로팅 상태여도 된다. 마그네트론 스퍼터용 자석(12)의 상하 방향의 위치는, 그 상면에 설치된 베이스판(14)에 올려놓아지는 타겟(60)의 상면이 타겟·안테나 배치부(18)의 상단 부근(상단과 동일한 위치일 필요는 없다)에 배치되도록 조정되고 있다. 또, 타겟(60)은, 베이스판(14)과, 타겟 유지부(24)에 의해서 베이스판(14)의 상면(+Z측의 면)에 유지되고 있다. 이와 같이 마그네트론 스퍼터용 자석(12) 및 베이스판(14)(아울러, 마그네트론 캐소드)이 설치됨으로써, 타겟(60)은 챔버(11)의 처리실(113)과 면한 공간 내에 배치된다.

마그네트론 스퍼터용 자석(12)은, 타겟 유지부(24)에 유지된 타겟(60)의 표면을 포함하는 영역에 정자기장(마그네트론 자기장)을 형성하여, 타겟(60)의 표면 부분에 플라즈마를 형성할 수 있도록 한다. 타겟(60)의 표면 부분에 있어서의 플라즈마의 확산 방식은, 챔버(11)에 도입된 플라즈마 생성 가스의 분압이나, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)이 발생시키는 마그네트론 자기장이나 타겟에 부여하는 전압의 강도 등에 의해서 변동한다. 또, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)이 이동부(13)에 의해서 주기적으로 이동됨으로써, 챔버(11) 내의 플라즈마의 발광 스펙트럼이 주기적으로 변동한다.

또, 타겟 배치 블록(181) 상단과 챔버(11)의 처리실(113)의 경계에는, 타겟 배치 블록(181)의 측벽으로부터 내측을 향해 연장되고, 타겟(60)의 가장자리 부근(가장자리를 포함하는 부분)에 대해 일정한 거리를 유지하도록 애노드(189)가 설치되어 있다.

안테나 고정 블록(182) 내에는 고주파 안테나(80)가 삽입되어 있다. 또, 스퍼터링 장치(10)는, 고주파 안테나(80)에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원(161)을 구비하고 있다. 고주파 전원(161)은 정합 회로(163)를 통해 고주파 안테나(80)에 접속되어 있다.

고주파 안테나(80)는, 마그네트론 캐소드 스퍼터에 의한 플라즈마 발생을 지원하기 위한 것이며, 예를 들면, 도 2에 나타난 바와 같이, 금속제의 파이프형상 도체를 U자형으로 굽힌 것이며, 2개의 안테나 고정 블록(182) 내에 1개씩, 「U」의 글자를 상하 역방향으로 한 상태로 세워져 설치되어 있다. 또한, 고주파 안테나(80)의 배치 양태는, 다양하게 변경 가능하다. 고주파 안테나(80)의 형상으로서, 예를 들면, 원호형상의 형상이 채용되어도 된다. 또, 고주파 안테나(80)의 권수는, 1주(一周) 미만이다. 정재파의 발생을 방지하기 위해서, 고주파 안테나(80)의 길이는, 바람직하게는, 고주파 전원(161)이 공급하는 전력의 파장의 1/4 이하의 길이로 설정된다. 고주파 안테나의 일단으로부터 고주파 전력이 공급되고, 타단은 접지된다. 이에 의해 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이러한 고주파 안테나(80)가 채용되면, 코일형상(소용돌이형상)의 안테나를 이용하여 유도 결합 플라즈마를 발생시키는 수법에 비해, 안테나의 인덕턴스가 낮기 때문에 안테나의 전압을 내릴 수 있으므로, 플라즈마 데미지를 억제할 수 있다. 또, 안테나 길이를, 고주파의 파장의 1/4 이하로 짧게 함으로써, 정재파의 영향에 의한 플라즈마의 불균일에 기인한 스퍼터 불균일(불균일)을 억제할 수 있다. 또, 안테나를 챔버 내에 수용할 수 있으므로 플라즈마 생성 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 성막 대상의 기판 사이즈에 따라, 고주파 안테나(80)의 개수를 증가시킴과 더불어, 타겟의 사이즈를 크게 함으로써 기판 사이즈가 큰 경우에도, 스퍼터링 속도의 향상을 도모할 수 있다.

U자형의 고주파 안테나는 권수가 1주 미만인 유도 결합 안테나에 상당하고, 권수가 1주 이상인 유도 결합 안테나보다도 인덕턴스가 낮기 때문에, 고주파 안테나의 양단에 발생하는 고주파 전압이 저감되어, 생성하는 플라즈마로의 용량 결합에 수반하는 플라즈마 전위의 고주파 요동이 억제된다. 이 때문에, 대지전위로의 플라즈마 전위 요동에 수반하는 과잉의 전자 손실이 저감되어, 플라즈마 전위가 저감된다. 이에 의해, 기판 상에서의 저이온 데미지의 박막 형성 프로세스가 가능해진다. 고주파 안테나(80)를 구성하는 금속제 파이프형상 도체는, 스퍼터링 장치(10)의 사용시에 물 등의 냉매(151)을 그 내부에 통과시킴으로써 고주파 안테나(80)를 냉각하는 기능을 갖는다. 고주파 안테나(80)의 높이 방향의 위치는, 타겟(60)의 표면 근방의 플라즈마 밀도가 보다 높아지도록, 「U」의 글자의 바닥부가 타겟(60)의 상면이 동일한 정도의 높이보다도 수 센치 정도 높아지도록 조정되고 있다. 또한, 타겟(60) 및 베이스판(14) 등도 매우 고온이 되기 때문에, 바람직하게는, 고주파 안테나(80)와 마찬가지로, 냉매(151)에 의해서 냉각된다.

고주파 안테나(80)의 상단측의 일부는, 안테나 고정 블록(182)을 관통하여, 챔버(11)의 내부측으로 돌출 설치되어 있다. 고주파 안테나(80)의 상기 돌출 설치 부분은, 석영 등으로 이루어지는 유전체의 보호 파이프(411)에 의해 덮여 있다.

또한, 마그네트론 스퍼터용 자석(12)에 의한 타겟(60) 표면의 수평 자속 밀도의 최대치는, 20 내지 50mT(밀리테슬라)이며, 고주파 유도 결합 안테나의 지원이 없는 경우의 자속 밀도(60 내지 100mT)보다도 낮은 자속 밀도로도 충분한 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 고주파 유도 결합 안테나에 의한 플라즈마 발생의 지원이 이루어지지 않는다고 해도 본 발명의 유용성을 해치는 것은 아니다. 또, 고주파 유도 결합 안테나에 의한 플라즈마 발생의 지원이 이루어지는 경우에 있어서, 권수가 1주 이상인 고주파 유도 결합 안테나가 사용되어도 된다. 또, 고주파 유도 결합 안테나가 챔버(11) 내가 아니라 외부에 설치되어도 된다. 또, 도 1에 나타내는 스퍼터링 장치(10)의 구성예에서는, 타겟(60), 마그네트론 캐소드, 및 고주파 안테나(80)에 대해 기판(74)(캐리어(75))이 상방에 설치되어 있지만, 하방에 설치된 구성이 채용되어도 된다.

스테이지(15)는, 스테이지(15)의 하면에 설치된 도시 생략한 클로 형상 부재 등에 의해서 기판(74)을 유지할 수 있다. 캐리어(75)는, 판형상의 트레이 등에 의해서 구성되어 있고, 기판(74)을 착탈 가능하게 유지한다. 기판(74)은, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 등에 의해 구성된다.

상기와 같이 구성된 스퍼터링 장치(10)는, 챔버(11)에, 스퍼터 가스를 도입함과 더불어, 제1 공급부(21a)로부터 정량의 제1 공급량으로 반응성 가스를 도입하고, 또한, 제2 공급부(21b)로부터 PEM법에 의해 조정되는 제2 공급량으로 반응성 가스를 도입한다. 그리고, 스퍼터링 장치(10)는, 이 분위기하에서, 타겟(60)을 스퍼터하고, 상기 타겟(60)에 대향하는 기판(74) 상에 타겟의 재료와 반응성 가스의 화합물을 성막한다.

<1.2 처리예>

도 4는, 본 실시형태에 있어서의 처리의 일례를 나타내는 플로우도이다. 이하에서는, 도 4를 참조하면서, 처리의 흐름에 대해서 설명한다. 특히, 단계 ST1은 성막 처리의 전단층에 행해지는 설정 공정에 상당하고, 단계 ST2~ST4는 플라즈마 처리 공정에 상당한다.

우선, 제1 공급부(21a)가 챔버(11) 내 중 Y방향의 양단측에 개구하는 개구부(22a)로부터 챔버(11) 내에 반응성 가스를 공급할 때의 제1 공급량을 설정한다(단계 ST1:설정 공정). 여기서, Y방향 양단에 각각 배치되는 2개의 제1 공급부(21a)에 있어서, 각각의 제1 공급량은 동일해도 되고, 상이해도 된다.

제1 공급부(21a)에 있어서의 1번째의 역할은, 제2 공급부(21b)에 의해서만 반응성 가스를 공급하는 경우에, Y방향 중앙측과 Y방향 양단측 사이에서 발생하는 반응성 가스의 밀도차를 캔슬하는 것이다. 제1 공급부(21a)에 있어서의 2번째의 역할은, 챔버(11) 내의 각 구성의 배치가 Y방향 일방측과 타방측에서 비대칭인 경우에, Y방향 일방측과 타방측 사이에서 발생하는 반응성 가스의 밀도차를 캔슬하는 것이다. 이 때문에, 상기 2번째의 역할을 달성하는 목적으로, 2개의 제1 공급부(21a)에 있어서의 각각의 제1 공급량을 상이한 값으로 하여 설정하는 경우가 있다. 제2 공급부(21b) 및 스퍼터 가스 공급부(19)에 있어서도, 기준이 되는 가스 공급량이 설정된다.

스퍼터 가스 공급부(19)가, 개구부(20)로부터 챔버(11) 내에 소정의 유량으로 스퍼터 가스를 공급한다. 2개의 제1 공급부(21a)가, 개구부(22a)로부터 챔버(11) 내에 제1 공급량으로 반응성 가스를 공급한다(제1 공급 공정). 제2 공급부(21b)가, 개구부(22b)로부터 챔버(11) 내에 제2 공급량으로 반응성 가스를 공급한다(제2 공급 공정). 또, 제2 공급 공정시에는, 상기한 피드백 제어로 제2 공급량이 조정된다(조정 공정). 이에 의해, 챔버(11) 내에는, 스퍼터 성막 처리에 적절한 분위기가 형성된다(단계 ST2).

고주파 전원(161)이 각 고주파 안테나(80)에 고주파 전력을 공급하고, 챔버(11) 내에 유도 결합 플라즈마가 생성된다. 이에 의해, 챔버(11) 내에 유입된 스퍼터 가스 및 반응성 가스가 플라즈마화된다(단계 ST3:플라즈마 생성 공정). 또, 스퍼터용 전원(162)이, 베이스판(14)에 스퍼터 전압을 인가한다. 이에 의해, 타겟(60)과 반송되는 기판(74) 사이에 마그네트론 플라즈마용 전계가 생성된다.

미처리된 기판(74)이 게이트(351)를 통해 챔버(11) 내에 반입되면, 반송부(77)는 상기 기판(74)을 수평 자세로 유지하면서 챔버(11) 내를 반송 방향(X1)을 따라서 +X방향으로 반송한다(단계 ST4:반송 공정). 그리고, 스퍼터 가스 및 반응성 가스가 플라즈마화한 상태에 있어서, 기판(74)이 타겟(60)과 대향하면서 챔버(11) 내를 통과한다. 이에 의해, 기판(74)의 주면 중 타겟(60)과 대향한 영역(처리 영역)에 있어서의 스퍼터 성막 처리가 진행된다. 스퍼터 성막 처리가 실시된 기판(74)은, 게이트(352)를 통해 챔버(11)로부터 반출된다. 이에 의해, 1장의 기판(74)에 대해서 스퍼터링 장치(10)에서의 처리가 완료된다.

<1.3 스퍼터링 장치(10)의 효과>

스퍼터 성막 처리로 기판(74)의 주면에 균질의 성막을 행하기 위해서는, 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포가 기판(74)의 폭방향(Y방향)을 따라서 균일한 것이 바람직하다.

챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 Y방향을 따라서 균일하게 하는 양태로서, 복수의 제2 공급부(21b)를 Y방향을 따라서 연속으로 배치하는 양태(제1의 비교예)를 생각할 수 있다. 이에 의해, Y방향에 대해서 소정 간격으로 가상적으로 분할된 각 구간에 있어서 반응성 가스의 공급량이 피드백 제어되고, 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포가 Y방향을 따라서 균일하게 되는 것이 기대되기 때문이다. 그러나, 이 양태에서는, 이웃하는 제2 공급부(21b)에서 간섭이 발생해, 이상적인 가스 공급량의 전후를 실제의 가스 공급량이 진동하는 현상(헌팅)이 일어나, 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것이 곤란해진다.

본 실시형태의 양태에서는, 제1의 비교예의 양태과 달리, 스퍼터링 장치(10)가 제2 공급량의 피드백 제어를 행하는 1개의 제2 공급부(21b)를 갖는다. 이 때문에, 본 실시형태의 양태에서는, 복수의 피드백 제어가 존재하는 것에 기인하는 헌팅의 문제가 해소된다.

또, 헌팅을 해소하면서, 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 Y방향을 따라서 균일하게 하는 양태로서, 하나의 제2 공급부(21b)에 의해서만 챔버(11) 내에 반응성 가스를 공급하는 양태(제2의 비교예)를 생각할 수 있다. 이 양태는, 챔버(11)가 충분히 작고, 또한, 챔버(11) 내의 각 부의 구성이 Y방향 일방측과 타방측에서 대칭 배치로 되어 있는 경우에는, 유효하다. 그러나, 챔버(11)가 큰 경우, 또는, 챔버(11) 내의 각 부의 구성이 Y방향 일방측과 타방측에서 비대칭 배치로 되어 있는 경우에는, 하나의 제2 공급부(21b)로 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것이 곤란해진다. 특히, 근년, 기판(74)의 대형화에 따라 챔버(11)가 대형화되고 있는 것을 고려하면, 하나의 제2 공급부(21b)로만 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 균일하게 하는 것은 특히 곤란하게 되었다. 여기서, 기판(74)이 대형이라는 것은, 기판(74)의 폭방향 길이가 700mm(밀리미터) 이상인 것을 의미한다.

본 실시형태의 양태에서는, 제2의 비교예의 양태와 달리, 스퍼터링 장치(10)가, 제2 공급량의 피드백 제어를 행하는 1개의 제2 공급부(21b)에 추가해, 일정한 제1 공급량으로 반응성 가스를 공급하는 2개의 제1 공급부(21a)를 갖는다. 이 때문에, 본 실시형태의 양태에서는, 제1 공급량을 장치 구성 등에 따라 적절하게 설정함으로써, 챔버(11)가 큰 경우나 챔버(11) 내의 각 부의 구성이 Y방향 일방측과 타방측에서 비대칭 배치로 되어 있는 경우에 있어서도, 챔버(11) 내에 있어서의 반응성 가스의 분포를 균일하게 할 수 있다.

또, 반응성 가스로서 산소를 공급하면서 알루미늄 타겟을 스퍼터하여 기판 상에 산화 알루미늄을 성막하는 경우에는, 타겟 표면의 산화가 급격하게 진행되는 것 등의 영향에 의해 막질을 안정화시키는 것이 특히 곤란하다. 이와 같이, 반응성 가스의 공급량의 조정이 보다 고정밀도로 요구되는 경우에는, 제2 공급량을 피드백 제어하는 본 실시형태의 양태는 특히 유효하다.

<2 변형예>

이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했는데, 이 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한 상술한 것 이외에 다양한 변경을 행하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에서는, 반응성 스퍼터에 의해 알루미나 성막을 행하는 처리를 행하는 양태에 대해서 설명했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 플라즈마가 생성되는 처리 공간에 가스를 공급하면서 처리 공간 내를 반송 방향을 따라서 반송되는 기재에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 다양한 양태에 적용 가능하다. 예를 들면, 챔버(11) 내(처리 공간 내)에 가스를 공급하면서 상기 챔버(11) 내가 반송되는 기판에 대해 플라즈마 CVD 처리를 행하는 양태에도 본 발명을 적용 가능하다.

또, 상기 실시형태에서는, 개구부(22a), 개구부(22b), 및, 개구부(22a)가, 챔버(11) 내 중 기판(74)의 폭방향(Y방향)을 따라서 순서대로 배치되는 양태에 대해서 설명했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 개구부(22b), 개구부(22a), 및, 개구부(22b)가, 챔버(11) 내 중 기판(74)의 폭방향(Y방향)을 따라서 순서대로 배치되어도 된다. 또 다른 예로서, 개구부(22a), 개구부(22b), 개구부(22a), 개구부(22b), 및, 개구부(22a)가, 챔버(11) 내 중 기판(74)의 폭방향(Y방향)을 따라서 순서대로 배치되어도 된다. 이와 같이, 폭방향을 따라서 개구부(22a)와 개구부(22b)가 교호로 배치되는 양태이면, 복수의 개구부(22b)가 이웃하지 않고, 헌팅을 유효하게 방지할 수 있다. 또, 스퍼터링 장치(10)가 복수의 제2 공급부(21b)를 구비하는 경우에는, 스퍼터링 장치(10)가 각 제2 공급부(21b)에 대응하는 복수의 분광기(111)를 구비하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 제2 공급부(21b)에서 보다 정밀하게 피드백 제어를 행하는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시형태에서는, 1개의 개구부(22a)가 1개의 개구에 의해서 구성되고, 1개의 개구부(22b)가 1개의 개구에 의해서 구성되는 양태에 대해서 설명했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 1개의 개구부(22a)가 복수의 개구에 의해서 구성되는 양태나, 1개의 개구부(22b)가 복수의 개구에 의해서 구성되는 양태여도 된다. 이 경우, 유량이 조정된 가스가 그 공급 경로의 도중에 분기되어 복수의 개구로부터 공급되게 된다.

또, 상기 실시형태에서는, XY 평면에서 봤을 때, 2개의 개구부(22a)가 기판(74)의 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되지 않는 비처리 영역을 향해 개구하고, 개구부(22b)가 기판(74)의 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되는 처리 영역을 향해 개구하는 양태에 대해서 설명했는데, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 2개의 개구부(22a)가 기판(74)의 주면 중 처리 영역을 향해 개구하는 양태여도 상관없다. 단, 피드백 제어되는 제2 공급량으로 가스를 도입하는 개구부(22b)만이 처리 영역을 향해 개구하는 상기 실시형태의 양태에서는, 실시간으로 조정되는 유량으로 처리 영역을 향해 가스를 공급할 수 있어, 바람직하다.

이상, 실시형태 및 그 변형예에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 대해서 설명했는데, 이들은 본 발명에 바람직한 실시형태의 예이며, 본 발명의 실시범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 각 실시형태의 자유로운 조합 혹은 각 실시형태의 임의의 구성 요소의 변형, 혹은 각 실시형태에 있어서 임의의 구성 요소의 생략이 가능하다.

10:스퍼터링 장치
19 :스퍼터 가스 공급부
20, 22a, 22b:개구부
21:반응성 가스 공급부
21a:제1 공급부
21b:제2 공급부
74:기판
111:분광기
190a, 190b:반응성 가스 공급원
191:스퍼터 가스 공급원
192:유량 컨트롤러
193:유량 컨트롤러
200:제어부

Claims

플라즈마가 생성되는 처리 공간에 가스를 공급하면서, 상기 처리 공간 내를 반송 방향을 따라서 반송되는 기재에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 처리 공간 내에서 상기 반송 방향을 따라서 상기 기재를 반송하는 반송부와,
미리 설정된 일정한 제1 공급량으로 적어도 1개의 제1 개구부로부터 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 적어도 1개의 제1 공급부와,
제2 공급량으로 적어도 1개의 제2 개구부로부터 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 적어도 1개의 제2 공급부와,
상기 처리 공간 중 중앙측에 존재하는 상기 가스의 양을 측정하고, 그 측정 결과에 따른 피드백 제어를 행하여, 상기 플라즈마 처리 중에 있어서의 상기 제2 공급량을 조정하는 조정부와,
상기 처리 공간 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성부를 구비하고,
상기 처리 공간 중 상기 기재의 주면에 평행한 면 내에서 상기 반송 방향과 직교하는 폭방향을 따라서, 상기 적어도 1개 상기 제1 개구부와 상기 적어도 1개의 제2 개구부가 교호로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되지 않는 비처리 영역을 향해 개구하고, 상기 제2 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되는 처리 영역을 향해 개구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 기재는 직사각형 형상이며, 상기 기재의 상기 폭방향의 길이가 700mm(밀리미터) 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스는 산소이며,
상기 플라즈마 처리에서는, 상기 처리 공간 내에서 알루미늄 타겟을 스퍼터하고, 상기 알루미늄 타겟에 대향하는 상기 기재 상에 산화 알루미늄을 성막하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정부는, 상기 제2 공급량을 플라즈마 이미션 모니터(PEM)법에 의해 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
플라즈마가 생성되는 처리 공간에 가스를 공급하면서, 상기 처리 공간 내를 반송 방향을 따라서 반송되는 기재에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 방법으로서,
적어도 1개의 제1 개구부로부터 상기 처리 공간에 상기 가스를 공급할 때의 제1 공급량을 설정하는 설정 공정과,
상기 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 공정을 구비하고,
상기 플라즈마 처리 공정은,
적어도 1개의 제1 공급부가 상기 적어도 1개의 제1 개구부로부터 일정한 상기 제1 공급량으로 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 제1 공급 공정과,
적어도 1개의 제2 공급부가 적어도 1개의 제2 개구부로부터 제2 공급량으로 상기 처리 공간 내에 상기 가스를 공급하는 제2 공급 공정과,
상기 처리 공간 중 중앙측에 존재하는 상기 가스의 양을 측정하고, 그 측정 결과에 따른 피드백 제어를 행하여 상기 제2 공급량을 조정하는 조정 공정과,
상기 처리 공간 내에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 공정과,
상기 처리 공간 내에서 상기 반송 방향을 따라서 상기 기재를 반송하는 반송 공정을 갖고,
상기 처리 공간 중 상기 기재의 주면에 평행한 면 내에서 상기 반송 방향과 직교하는 폭방향을 따라서, 상기 적어도 1개의 제1 개구부와 상기 적어도 1개의 제2 개구부가 교호로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 제1 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되지 않는 비처리 영역을 향해 개구하고, 상기 제2 개구부는 상기 기재의 상기 주면 중 플라즈마 처리의 대상이 되는 처리 영역을 향해 개구하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 기재는 직사각형 형상이며, 상기 기재의 상기 폭방향의 길이가 700mm(밀리미터) 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 가스는 산소이며,
상기 플라즈마 처리 공정에서는, 상기 처리 공간 내에서 알루미늄 타겟을 스퍼터하고, 상기 알루미늄 타겟에 대향하는 상기 기재 상에 산화 알루미늄을 성막하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.
청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조정 공정에서는, 상기 제2 공급량을 플라즈마 이미션 모니터(PEM)법에 의해 조정하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.