KR102242988B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents

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타카히로 야지마
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요시노부 우에
슈이치 오카노
사토히로 오카야마
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Abstract

리턴 전류 경로의 단축화와 대칭성의 확보를 도모할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공한다. 본 발명에 1형태에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버 본체와, 스테이지와, 고주파 전극과, 복수의 접지부재와, 가동유닛을 구비한다. 상기 챔버 본체는 기판이 통과 가능한 개구부를 일부에 포함하는 측벽을 갖는다. 상기 복수의 접지부재는 상기 스테이지의 주위에 배치되고, 상기 측벽과 상기 스테이지 사이를 전기적으로 접속한다. 상기 가동유닛은 상기 복수의 접지부재 일부인 제1 접지부재를 지지하는 지지체를 갖다. 상기 가동유닛은 상기 제1 접지부재가 상기 개구부를 사이에 두고 상기 개구부의 내주면에 대향하는 제1 위치와, 상기 제1 접지부재가 상기 내주면에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 것이 가능하도록 구성된다.

Description

플라즈마 처리장치
본 발명은 플라즈마 CVD 장치 등의 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마 CVD 장치는 고주파 전극(캐소드)과 스테이지(애노드) 사이의 막 형성 공간(반응실)에 막 형성 가스의 플라즈마를 발생시킴으로써, 그 반응 생성물을 스테이지 상의 기판에 퇴적시킨다. 스테이지의 주위에는 진공 챔버와 전기적으로 접속되는 복수의 접지부재가 설치된다. 이들 접지부재는 스테이지로부터 진공 챔버를 통해서 전원으로 고주파 전류를 회귀시키는 리턴 전류 경로를 형성한다.
여기에서, 리턴 전류 경로가 최적화되어 있지 않으면, 캐소드ㆍ애노드 간 이외의 장소에서 의도하지 않은 방전이 발생하는 경우가 있다. 예를 들면, 리턴 전류 경로가 비등방적으로 소밀 치우쳐서 형성되고 있으면, 빽빽한 경로에 리턴 전류가 집중하고, 막 형성 공간 이외의 경로 부근에서의 전계 분포ㆍ전기장 구배가 발생한다. 이것에 의해 국소방전이 발생하고, 막 두께 등의 면내 균일성이 저하되는 경우가 있다.
그 때문에, 기존의 플라즈마 CVD 장치에서는 각 접지부재의 길이를 단축해서 리턴 전류 경로의 전기저항을 작게 억제하는, 부품끼리의 접촉 저항을 작게 하는, 리턴 전류 경로를 공간적으로 치우치지 않도록 하는 전계 강도분포를 최적화해서 불필요한 전기장 구배를 만들지 않는 등의 대책이 강구되고 있다.
한편, 챔버의 일부 측벽에는 기판을 진공 챔버 내로 반입하는 또는 진공 챔버 바깥으로 반출하기 위한 개구부가 설치되어 있다. 개구부의 측벽 외면측은 도어밸브에 의해 개폐되고, 개구부의 측벽 내면측은 항상 개방되고 있는 것이 통상이다. 이러한 개구부가 형성되어 있는 측벽부를 경유하는 리턴 전류 경로는 개구부의 주위를 우회하거나, 개구부의 안쪽 도어밸브를 통과할 필요가 있다. 이 때문에, 당해 개구부가 형성된 측벽부를 경유하는 리턴 전류 경로는 다른 측벽부를 경유하는 리턴 전류 경로보다도 전류경로가 길어지고, 불필요한 전계 분포ㆍ전기장 구배가 발생하는 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해서, 예를 들면 특허문헌 1에는 챔버의 측벽에 형성된 기판 반출입부를 챔버의 내측으로부터 개폐하는 제2 도어밸브를 리턴 전류 경로의 일부로 해서 구성한 플라즈마 처리장치가 개시되어 있다. 또 특허문헌 2에는 기판 서포트의 주위에 설치된 복수의 접촉부재를 기판 서포트와 함께 상승시키며, 또, 기판 반송포트의 상부에 설치된 복수의 플레이트에 각각 접촉시킴으로써, 리턴 전류 경로를 구성하는 플라스마 처리 시스템이 개시되어 있다.
WO2010/079756호 일본 특허 제5883652호
그렇지만, 특허문헌 1에서는 히터(스테이지)의 외주연으로부터 연장된 접지 플레이트가 애당초 진공 챔버의 바닥부에 접속되어 있기 때문에, 리턴 전류 경로가 길어진다는 문제가 있다. 또 특허문헌 2에서는 기판 서포트(스테이지)의 상승과 연동해서 각 접촉부재가 각 플레이트에 접속하는 구성이기 때문에, 예를 들면 스테이지가 큰 경우에서는 각 접촉부재를 각 플레이트에 균등한 압력으로 접촉시키는 것이 곤란하게 되고, 리턴 전류 경로의 균일화 혹은 대칭성의 확보를 도모할 수 없게 된다.
이상과 같은 사정을 감안해서, 본 발명의 목적은 리턴 전류 경로의 단축화와 대칭성의 확보를 도모할 수 있는 플라즈마 처리장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 1형태에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버 본체와, 스테이지와, 고주파 전극과, 복수의 접지부재와, 가동유닛을 구비한다.
상기 챔버 본체는 기판이 통과 가능한 개구부를 일부에 포함하는 측벽을 갖는다.
상기 스테이지는 상기 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지고, 상기 챔버 본체의 내부에 설치된다.
상기 고주파 전극은 상기 지지면과 대향해서 배치되고, 프로세스 가스의 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하게 구성된다.
상기 복수의 접지부재는 상기 스테이지의 주위에 배치되고, 상기 측벽과 상기 스테이지 사이를 전기적으로 접속한다.
상기 가동유닛은 상기 복수의 접지부재 일부인 제1 접지부재를 지지하는 지지체를 갖는다. 상기 가동유닛은 상기 제1 접지부재가 상기 개구부를 사이에 두고 상기 개구부의 내주면에 대향하는 제1 위치와, 상기 제1 접지부재가 상기 내주면에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서, 상기 지지체를 상기 지지면과 직교하는 축 방향으로 이동시키는 것이 가능하게 구성된다.
상기 플라즈마 처리장치에서, 복수의 접지부재는 스테이지의 주위와 챔버 본체의 측벽(주벽) 사이에 접속된다. 따라서 스테이지와 챔버 본체의 바닥부에 접지부재가 접속되는 구성과 비교해서 리턴 전류 경로를 짧게 할 수 있다.
한편, 챔버 본체의 측벽 일부에는 기판의 반출입을 위한 개구부가 설치된다. 이 개구부가 형성된 측벽부에 접속되는 접지부재(제1 접지부재)는 개구부의 내부를 상기 축 방향으로 이동 가능한 지지체에 지지된다. 지지체는 개구부를 기판이 통과할 때는 제1 위치에 대기하고, 플라즈마의 발생시에는 제2 위치로 이동해서 제1 접지부재를 개구부의 내주면에 전기적으로 접속한다. 이것에 의해, 개구부를 우회하지 않는 리턴 전류 경로가 구축되기 때문에 측벽부의 둘레전체에서 리턴 전류 경로의 대칭성을 확보할 수 있다.
상기 지지체는 상기 제2 위치에서 상기 내주면에 접촉하는 도전성의 접촉부를 가지고, 상기 접촉부는 상기 축 방향으로 탄성 변형 가능하도록 구성될 수도 있다.
이것에 의해, 지지체와 개구부 내주면 사이의 안정된 전기적 접속이 확보된다.
이 경우, 상기 지지체는 상기 접촉부의 주위에 배치된 실링을 추가로 가질 수 있다. 상기 실링은 상기 제2 위치에서 상기 내주면과 탄성적으로 접촉한다.
이것에 의해, 챔버 본체 내로 도입된 프로세스 가스나 그 반응 생성물이 접촉부에 접촉하는 것을 회피할 수 있기 때문에 접촉부의 내구성을 높일 수 있다.
상기 지지체는 금속제의 블록으로 구성될 수도 있다.
이것에 의해 제1 접지부재를 지지체를 통해서 챔버 본체의 측벽에 전기적으로 접속할 수 있다.
상기 제2 위치는 전형적으로는, 상기 복수의 접지부재의 다른 일부인 제2 접지부재의 상기 측벽과의 접속위치에서의 상기 챔버 본체의 바닥부로부터의 높이와, 실질적으로 동일한 높이로 설정된다.
이것에 의해, 리턴 전류 경로의 대칭성을 확보할 수 있다.
상기 스테이지는 상기 축 방향을 따라서 이동 가능하게 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 복수의 접지부재는 상기 측벽에 접속되는 제1 단부와 상기 스테이지에 접속되는 제2 단부를 각각 가지는 복수의 가요성 금속판으로 구성된다.
상기 지지체는 상기 개구부의 길이방향을 따라서 연장되는 직육면체 형상을 가지고, 상기 제1 접지부재는 상기 길이방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 도체부를 포함할 수도 있다.
이것에 의해, 개구부가 비교적 폭이 넓은 경우라 해도, 적절한 리턴 전류 경로를 확보할 수 있다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 1형태에 따른 플라즈마 처리장치는 챔버 본체와, 스테이지와, 고주파 전극과, 복수의 접지부재와, 가동유닛과, 포집부재를 구비한다.
상기 챔버 본체는 측벽을 가지고, 상기 측벽은 기판이 통과 가능하고 제1 내주면과 상기 제1 내주면에 대향하는 제2 내주면을 가지는 개구부를 일부에 포함한다.
상기 스테이지는 상기 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지고, 상기 챔버 본체의 내부에 설치된다.
상기 고주파 전극은 상기 지지면과 대향해서 배치되고, 프로세스 가스의 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하도록 구성된다.
상기 복수의 접지부재는 상기 스테이지의 주위에 배치되고, 상기 측벽과 상기 스테이지 사이를 전기적으로 접속한다.
상기 가동유닛은 상기 복수의 접지부재 일부인 제1 접지부재를 지지하는 지지체를 갖는다. 상기 가동유닛은 상기 지지체가 상기 제1 내주면에 연속해 있는 상기 측벽의 제1 내벽에 대향하는 제1 위치와 상기 지지체가 상기 제2 내주면에 연속해 있는 상기 측벽의 제2 내벽에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 것이 가능하게 구성된다.
상기 포집부재는 상기 지지체가 상기 제2 내벽에 접하는 부분의 바로 아래에 배치된다.
상기 플라즈마 처리장치에서, 복수의 접지부재는 스테이지의 주위와 챔버 본체의 측벽(주벽) 사이에 접속된다. 따라서 스테이지와 챔버 본체의 바닥부에 접지부재가 접속되는 구성과 비교해서 리턴 전류 경로를 짧게 할 수 있다.
한편, 챔버 본체의 측벽 일부에는, 기판의 반출입을 위한 개구부가 설치된다. 이 개구부가 형성된 측벽부에 접속되는 접지부재(제1 접지부재)는 제1 내주면에 연속해 있는 측벽의 제1 내벽에 대향하는 제1 위치와, 제2 내주면에 연속해 있는 상기 측벽의 제2 내벽에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서 이동 가능한 지지체에 지지된다. 지지체는 개구부를 기판이 통과할 때는 제1 위치에 대기하고, 플라즈마의 발생시에는 제2 위치로 이동해서 제1 접지부재를 개구부의 내주면에 전기적으로 접속한다. 이것에 의해, 개구부를 우회하지 않는 리턴 전류 경로가 구축되기 때문에 측벽부의 둘레 전체에서 리턴 전류 경로의 대칭성을 확보할 수 있다.
또, 지지체가 제2 내벽에 접하는 부분의 바로 아래에는 포집부재가 배치된다. 이것에 의해, 지지체가 제2 내벽에 접해서 더스트를 발생시켜도 포집부재가 더스트를 포집한다.
상기 가동유닛은 상기 제2 내벽에 대향하는 제3 위치와 상기 제1 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 제1 구동부와, 상기 제3 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 제2 구동부를 가질 수 있다.
이것에 의해, 지지체는 제1 위치와 제2 위치 사이에서 이동할 때, 제2 위치로부터 떨어진 제3 위치를 경유한다. 이 결과, 포집부재는 지지체와 접촉하지 않고, 포집부재와 지지체의 접촉에 의한 더스트는 발생하지 않는다.
상기 측벽의 내벽에는 상기 개구부에 연통하는 오목부가 형성되고, 상기 제1 내벽 및 상기 제2 내벽은 상기 오목부의 바닥부의 일부일 수도 있다.
이것에 의해, 지지체를 측벽에 설치된 오목부에 격납할 수 있고, 지지체와 스테이지 사이의 스페이스가 확보된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 리턴 전류 경로의 단축화와 대칭성의 확보를 도모할 수 있다. 이것에 의해, 의도하지 않는 국소 방전의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 1실시형태에 따른 플라즈마 처리장치를 나타내는 개략 측단면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리장치에서의 기판 반출입 공정을 나타내는 개략 측단면도이다.
도 3은 상기 플라즈마 처리장치의 요부의 내부 평면 구조를 나타내는 개략 단면도이다.
도 4는 상기 플라즈마 처리장치에서의 접지부재의 1구성예를 나타내는 모식도이다.
도 5는 상기 플라즈마 처리장치에서의 지지체의 부분 파단 사시도이다.
도 6은 상기 지지체와 챔버 본체의 개구부의 관계를 나타내는 요부의 개략 단면도이다.
도 7은 상기 플라즈마 처리장치에서의 막 형성 시(플라즈마 발생 시)의 전류경로를 설명하는 개략도이다.
도 8은 비교예에 따른 플라즈마 처리장치의 전류경로를 설명하는 개략도이다.
도 9는 상기 지지체의 구성 변형예를 나타내는 개략적인 사시도이다.
도 10은 상기 플라즈마 처리장치에서의 지지체를 구동하는 구동계의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 11은 상기 플라즈마 처리장치에서의 지지체를 구동하는 구동계의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 12는 상기 플라즈마 처리장치에서의 지지체를 구동하는 구동계의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 13은 상기 구동계의 변형예에서 사용되는 지지체의 부분 파단 사시도이다.
도 14는 상기 포집부재의 부분 파단 사시도이다.
도 15는 상기 포집부재의 변형예 부분 파단 사시도이다.
도 16은 상기 변형예의 구동계를 구비하는 플라즈마 처리장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 17은 상기 변형예의 구동계를 구비하는 플라즈마 처리장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 18은 상기 변형예의 구동계를 구비하는 플라즈마 처리장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태를 설명한다. 본 실시형태에서는 플라즈마 처리장치로서 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치를 예로 들어서 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 실시형태에 따른 플라즈마 CVD 장치의 구성을 나타내는 개략 측단면도이고, 도 1은 막 형성 시, 도 2는 기판 반출입 시를 각각 나타내고 있다.
또, 각 도면에 있어서 X축, Y축 및 Z축은 서로 직교하는 3축 방향을 나타내고 있고, X축 및 Y축은 수평방향에 상당하고, Z축은 높이 방향에 상당한다.
[전체 구성]
플라즈마 CVD 장치(100)는 진공 챔버(10)를 갖는다. 진공 챔버(10)는 내부에 막 형성실(11)을 갖는다. 진공 챔버(10)는 도면에 나타내지 않은 진공펌프에 접속되고 있고, 막 형성실(11)을 소정의 감압분위기로 배기하고, 유지하는 것이 가능하게 구성된다.
진공 챔버(10)는 챔버 본체(12)와, 고주파 전극(13)과, 절연부재(14)를 갖는다.
챔버 본체(12)는 스테인리스강이나 알루미늄 합금 등의 금속재료로 구성된다. 챔버 본체(12)는 바닥부(121)와, 바닥부(121) 주위에 세워서 설치된 4개의 측벽부로 이루어지는 측벽(주벽)(122)을 가지는 직육면체 형상으로 형성된다.
측벽(122)은 X축 방향으로 기판(W)이 통과 가능한 개구부(123)를 일부에 포함하는 측벽부(122a)를 갖는다. 개구부(123)는 막 형성실(11)에 기판(W)을 반입 또는 막 형성실(11)로부터 기판(W)을 반출하기 위한 반출입구로서 구성된다. 개구부(123)는 기판 및 도면에 나타내지 않은 기판 반송장치가 통과 가능한 폭 및 높이를 갖는다. 측벽부(122a)의 외측에는 개구부(123)를 개폐 가능한 도어밸브(51)가 설치되고 있다.
기판(W)으로서는 전형적으로는, 직사각형의 유리기판을 사용할 수 있다. 기판(W)의 사이즈는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면, G5 이상(1변의 길이가 1000mm 이상)의 기판을 사용할 수 있고, 본 실시형태에서는 예를 들면 G6 기판(1850mm×1500mm)을 사용할 수 있다.
챔버 본체(12)의 내부에는 스테이지(20)가 설치된다. 스테이지(20)는 기판(W)을 지지하는 지지면(21)을 갖는다. 지지면(21)은 기판(W)보다도 대면적의 직사각형의 평면으로 구성된다. 스테이지(20)는 지지면(21)의 전역을 소정의 온도로 가열 가능한 가열원을 내장한다. 가열원은 특별하게 한정되지 않고, 전형적으로는 히터, 온매 순환 통로 등으로 구성된다. 스테이지(20)는 정전 척이나 메커니컬 척 등, 지지면(21) 상으로 기판(W)을 홀딩하는 적절한 척킹 기구(도시 생략)를 갖는다.
스테이지(20)는 승강축(22)을 가지고, 챔버 본체(12)의 바닥부(121) 외방에 설치된 구동원(23)에 의해 Z축 방향으로 승강 이동 가능하게 구성된다. 승강축(22)은 스테이지(20)의 바닥부 중심에 고정되고, 챔버 본체(12)의 바닥부(121)를 기밀적으로 관통한다. 스테이지(20)는 도 1에 나타내는 상승위치와, 도 2에 나타내는 하강 위치 사이를 승강시킬 수 있도록 구성된다. 스테이지(20)의 승강 동작은 컨트롤러(90)에 의해 제어된다.
고주파 전극(13)은 스테이지(20)의 지지면(21)과 Z축 방향으로 소정의 간격을 두고 대향하도록, 챔버 본체(12)의 상부에 절연부재(14)를 통해서(챔버 본체(12)와 전기적으로 접속되지 않는 상태에서) 설치된다. 고주파 전극(13)은 금속재료로 구성되고, 전극 플랜지(31)와, 샤워 플레이트(32)를 갖는다.
전극 플랜지(31)는 매칭 박스(41)를 통해서 고주파 전원(42)에 전기적으로 접속된다. 전극 플랜지(31)는 가스 공급 라인(43)과 접속되는 동시에, 이 가스 공급 라인(43)을 통해서 공급되는 프로세스 가스(막형성 가스)가 도입되는 공간부(311)를 갖는다. 샤워 플레이트(32)는 전극 플랜지(31)의 하단부에 고정되고, 공간부(311)로 도입된 프로세스 가스를 스테이지(20) 상의 기판(W)의 전역에 걸쳐서 공급하는 복수의 구멍을 갖는다. 고주파 전극(13)은 고주파 전원(42)으로부터 고주파 전압이 인가됨으로써, 샤워 플레이트(32)와 스테이지(20) 사이의 막 형성실(11)에 프로세스 가스의 플라즈마(P)(도 1 참조)를 발생시킨다.
고주파 전원(42)의 주파수는 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면 10∼100MHz 사이에서 적당하게 선택되고, 본 실시형태에서는 27.12MHz이다.
프로세스 가스의 종류는 특별하게 한정되지 않고, 막 형성해야 할 재료의 종류에 따라서 적당하게 설정 가능하다. 프로세스 가스는 원료 가스 외에, 헬륨, 아르곤, 질소 등의 캐리어 가스가 포함될 수 있다. 본 실시형태에서 플라즈마 CVD 장치(100)는 아모퍼스 실리콘, 질화 실리콘, 산화 실리콘 등의 실리콘 화합물 박막을 기판(W) 상에 막 형성한다.
절연부재(14)는 챔버 본체(12)와 고주파 전극(13) 사이에 배치된다. 절연부재(14)는 고주파 전극(13)(전극 플랜지(31))의 하단 주변 모서리부를 지지 가능하게 환상으로 형성된 세라믹스 등의 전기 절연성 재료로 구성된다. 절연부재(14)는 도면에 나타내지 않은 실링 등의 밀봉 부재를 통해서 챔버 본체(12) 및 고주파 전극(13)에 각각 고정된다.
고주파 전극(13)은 실드커버(15)에 의해 피복되어 있다. 실드커버(15)는 챔버 본체(12)의 상부에 배치되고, 전극 플랜지(31)와는 비접촉이고 고주파 전극(13)을 피복한다. 실드커버(15)와 전극 플랜지(31) 사이는 대기압으로 유지된다. 실드커버(15)는 금속재료로 구성되고, 챔버 본체(12) 및 접지 전위에 전기적으로 접속된다.
본 실시형태의 플라즈마 처리장치(100)는 복수의 접지부재(60)를 추가로 갖는다. 복수의 접지부재(60)는 스테이지(20)의 주위에 배치되고, 진공 챔버(10)의 측벽(122)과 스테이지(20) 사이를 전기적으로 접속한다.
도 3은 챔버 본체(12)의 내부 평면 구조를 나타내는 개략 단면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이 복수의 접지부재(60)는 복수의 제1 접지판(61)와, 복수의 제2 접지판(62)을 포함한다.
제1 접지판(61)(제1 접지부재)은 개구부(123)를 가지는 측벽부(122a)와, 이것에 대향하는 스테이지(20)에 1 주변 모서리부 사이에 배치된다. 제2 접지판(62)(제2 접지부재)은 측벽부(122a) 이외의 다른 3개의 측벽부(122b, 122c, 122d)와 이것들에 대향하는 스테이지(20)의 다른 주변 모서리부 사이에 각각 배치된다. 접지판(61, 62)은 스테이지(20)의 각 변을 따라서 거의 동일한 간격으로 배치된다.
각 접지판(61, 62)은 전형적으로는 동일한 구성을 가지고, 본 실시형태에서는 측벽(122)에 접속되는 제1 단부(601)와 스테이지(20)에 접속되는 제2 단부(602)를 각각 가지는 가요성(플렉서블성) 금속판으로 구성되고, 스테이지(20)의 승강 동작에 추종 가능하도록 상하방향으로 만곡하고 있다(도 1, 2 참조). 각 접지판(61, 62)은 두께가 약 0.1mm, 폭이 약 10mm의 니켈기 합금이나 알루미늄 합금 등으로 구성되지만, 이것에 한정되지 않고, 전기 전도성이 있으면 재질이나 형상은 특별하게 한정되지 않는다.
각 접지판(61, 62)은 각각 독립적으로 구성될 수도 있고, 복수의 접지판 연결체로 구성될 수 도 있다. 도 4는 제2 접지판(62)의 연결구조를 나타내는 모식도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이 1장의 직사각형 가요성 금속판(600)의 면내에 복수의 슬롯(개구)(60s)를 병렬적으로 형성함으로써, 도면에 있어서 상단부 및 하단부가 서로 연결된 복수의 제2 접지판(62)의 연결체가 구성된다. 이 구성에 의하면, 금속판(600)의 상하 각 단부를 각각 제1 및 제2 단부(601, 602)로 해서 각 접지판(62)을 일괄적으로 측벽(122) 및 스테이지(20)에 접속할 수 있다. 접속 방법은 특별하게 한정되지 않고, 전형적으로는 복수의 나사 등의 고정구가 사용된다.
여기에서, 개구부(123)가 없는 측벽부(122b∼122d)에 접속되는 제2 접지판(62)의 단부(601)는 측벽부(122b∼122d)에 직접적으로 접속된다. 한편, 개구부(123)가 있는 측벽부(122a)에 접속되는 제1 접지판(61)의 단부(601)는 가동유닛(70)의 지지체(71)를 통해서 측벽부(122a)에 접속된다.
가동유닛(70)은 제1 접지판(61)의 단부(601)를 지지하는 지지체(71)와, 지지체(71)를 Z축 방향을 따라서 이동시키는 구동원(72)을 갖는다. 가동유닛(70)은 제1 접지판(61)이 개구부(123)를 사이에 두고 개구부(123)의 내주면에 대향하는 제1 위치와, 제1 접지판(61)이 상기 내주면에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서, 지지체(71)를 Z축 방향으로 이동(승강)시키는 것이 가능하도록 구성된다.
또, 지지체(71)의 형상은 제2 위치에서, 제1 접지판(61)이 개구부(123)의 내주면에 전기적으로 접속되는 형상이라면 특별하게 한정되지 않는다.
계속해서, 도 5 및 도 6을 참조해서 지지체(71)의 구성의 1예에 대해서 설명한다. 도 5는 지지체(71)의 부분 파단 사시도, 도 6은 지지체(71)와 개구부(123)의 관계를 나타내는 요부의 개략 단면도이다.
지지체(71)는 개구부(123)의 측벽부(122a) 내면측의 단부에 배치된다. 지지체(71)는 Y축 방향으로 배열된 각 접지판(61)의 제1 단부(601)를 지지한 상태에서, 도 6에 나타내는 바와 같이 개구부(123)의 하부 내주면(123a)에 설치된 퇴피부(V)에 퇴피하는 하강 위치(제1 위치)와, 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 접촉하는 상승위치(제2 위치) 사이를 이동하는 것이 가능하게 구성된다.
퇴피부(V)는 지지체(71)를 수용하는 것이 가능한 크기로 형성된다. 퇴피부(V)에서 지지체(71)는 개구부(123)를 통해서 개구부(123)의 상부 내주면(123b)과 대향한다. 상기 하강 위치에서의 지지체(71)와 개구부(123)의 상부 내주면(123b)과의 간극은 특별하게 한정되지 않고, 적어도 기판(W)이 개구부(123)를 통과할 수 있는 크기로 설정된다.
구동원(72)은 챔버 본체(12)의 바닥부(121) 외방으로 설치되고, 전형적으로는, 에어 실린더, 유압실린더 등의 유체압 실린더로 구성되지만, 볼 나사기구가 채용될 수도 있다. 구동원(72)은 챔버 본체(12)의 바닥부(121)를 기밀적으로 관통해서 지지체(71)의 바닥부에 연결된 구동축(73)을 가지고, 지지체(71)를 상기 제1 위치와 제2 위치 사이에서 Z축 방향으로 승강시키는 것이 가능하게 구성된다.
본 실시형태에서 지지체(71)는 Y축 방향으로 긴 변을 가지는(개구부(123)의 길이방향을 따라서 연장된다) 직육면체 형상의 금속 블록(710)으로 구성된다. 이것에 의해, 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 대한 접촉면적이 커지고, 지지체(71)와 측벽부(122a) 사이에서 Y축 방향(개구부(123)의 폭 방향)으로 대채로 균일한 접촉을 도모할 수 있다. 또 지지체(71)는 개구부(123)의 폭 방향으로 복수로 분할되고, 각각이 개별적으로 또는 공통적으로 승강 이동 가능하도록 구성될 수도 있다.
금속 블록(710)은 예를 들면, 스테인리스강이나 알루미늄 합금 등으로 구성된다. 금속 블록(710)의 일측면(스테이지(20)의 주변 모서리부에 대향하는 측면)은 각 접지판(61)의 단부(601)를 공통적으로 지지하는 지지면(711)이 되고, 금속 블록(710)의 상면은 개구부(123)의 내벽면과 대향하는 대향면(712)이 된다.
각 접지판(61)의 단부(601)는 지지면(711)에 면 접촉이 되도록 고정된다. 이것에 의해 각 접지판(61)와 지지체(71) 사이의 접촉 저항 저감을 꾀할 수 있다. 고정방법은 특별하게 한정되지 않고, 복수의 나사를 사용한 기계적 고정, 용접 등이 채용 가능하다.
대향면(712)에는 탄성부재(713)를 통해서 도전성 시트(714)가 고정되어 있다. 탄성부재(713)는 대향면(712)으로부터 소정의 높이만큼 상방으로 돌출하도록, 대향면(712)의 중심부에 배치된다. 탄성부재(713)는 Y축 방향으로 긴 판상 또는 축상 부재로 구성되고, 그 축 직방향의 단면형상(XZ 평면에 평행한 단면형상)은 직사각 형상 혹은 상방으로 볼록한 돔 형상으로 형성된다. 탄성부재(713)의 구성재료는 특별하게 한정되지 않고, 전형적으로는 고무 또는 엘라스토머로 구성된다.
도전성 시트(714)는 탄성부재(713)를 피복하도록 대향면(712)의 중심부에 고정된 Y축 방향으로 긴 금속제 시트로 구성된다. 도전성 시트(714)는 플렉서블성을 가지는 금속판으로 구성되고, 그 주변 모서리부가 대향면(712)에 복수의 나사 등의 고정구를 통해서 고정된다. 도전성 시트(714)가 탄성부재(713)를 피복하는 영역은 상기 제2 위치에서 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 접촉하는 접촉부(71A)를 구성한다. 접촉부(71A)는 탄성부재(713)를 통해서 Z축 방향으로 탄성 변형 가능하게 구성된다.
지지체(71)는 접촉부(71A)의 주위에 배치된 실링(715)을 추가로 구비한다. 실링(715)은 도전성 시트(714)를 둘러쌓도록 대향면(712)에 설치된다. 실링(715)은 상기 제2 위치에서 개구부(123)의 상부 내주면(123b)과 탄성적으로 접촉함으로써, 접촉부(71A)를 반응실(11)로부터 차단한다. 이것에 의해 프로세스 가스나 그 반응 생성물의 접촉부(71A)로의 부착이 방지된다.
가동유닛(70)의 구동원(72)은 컨트롤러(90)에 의해 제어된다. 컨트롤러(90)는 CPU나 메모리를 가지는 컴퓨터로 구성된다. 컨트롤러(90)는 도 1에 나타내는 막 형성 공정에서는, 스테이지(20)를 상승 위치로, 지지체(71)를 제2 위치로 각각 이동시킨다. 한편, 컨트롤러(90)는 도 2에 나타내는 기판 반출입 공정에서는 스테이지(20)를 하강 위치로, 지지체(71)를 제1 위치로 각각 이동시킨다. 또 컨트롤러(90)는 스테이지(20)의 승강 동작, 가동유닛(70)의 구동제어 외에, 가스 공급 라인(43), 고주파 전극(13)에 대한 고주파 전압의 인가 등, 플라즈마 CVD 장치(100)의 동작 전체를 제어 가능하도록 구성될 수도 있다.
[동작]
계속해서, 본 실시형태의 플라즈마 CVD 장치의 전형적인 동작에 대해서 설명한다.
도 1에 나타내는 막 형성 공정에서, 막 형성실(11)은 소정의 압력으로 감압되고, 기판(W)은 상승 위치에 있는 스테이지(20) 상에서 소정의 온도로 가열된다. 고주파 전극(13)은 가스도입 라인(43)을 통해서 도입되는 프로세스 가스를, 공간부(311) 및 샤워 플레이트(32)를 통해서 막 형성실(11)로 공급한다. 고주파 전극(13)은 고주파 전원(42)(매칭 박스(41))으로부터 고주파 전력이 인가되고, 스테이지(20)와의 사이에 프로세스 가스의 플라즈마(P)를 발생시킨다. 이것에 의해, 프로세스 가스 중의 원료가가스가 분해되고, 그 분해 생성물이 기판(W) 상에 퇴적됨으로써, 막 형성이 이루어진다.
도 7은 막 형성 시(플라즈마 발생 시)에서의 플라즈마 처리장치(100)의 전류경로(도면 중의 파선 화살표 참조)를 설명하는 개략도이다. 가동유닛(70)에서의 지지체(71)는 개구부(123)의 상부 내주면(123b)과 접촉하는 제2 위치에 있고, 스테이지(20)는 제1 및 제2 접지판(61, 62)을 통해서 챔버 본체(12)의 측벽(122)(122a∼122d)에 전기적으로 접속된다. 접지부재(60) 및 측벽(122)은 스테이지(20)로부터 챔버 본체(12) 및 실드커버(15)를 통해서 매칭 박스(41)로 전류를 회귀시키는 리턴 전류 경로를 형성한다.
막 형성 후, 고주파 전극(13)으로의 가스 공급 및 전력공급이 정지하고, 스테이지(20)가 도 2에 나타내는 하강 위치로 이동을 개시한다. 한편, 가동유닛(70)에서의 지지체(71)도 또한, 도 2 및 도 6에 나타내는 대피 위치(제1 위치)로 하강한다. 이어서, 도어밸브(51)가 개방되고, 도면에 나타내지 않은 기판 반송장치에 의해, 개구부(123)를 통해서 스테이지(20) 상으로부터 막 형성된 기판(W)이 진공 챔버(10)의 외부로 반출되어, 막 형성되지 않은 기판(W)이 진공 챔버(10)의 내부로 반입된다. 그 후에 도어밸브(51)가 폐색하고, 스테이지(20) 및 지지체(71)가 각각 상승하고, 상기와 동일한 막 형성 처리가 실시된다.
그런데 막 형성 시에서의 고주파 전류의 리턴 전류 경로가 최적화되어 있지 않으면, 캐소드(고주파 전극(13))와 애노드(스테이지(20)) 사이 이외의 장소에서 의도하지 않는 방전이 발생하는 경우가 있다. 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같이 개구부(123)의 직하 측벽부 내면에 접지판(61)이 접속되는 경우, 당해 측벽부를 경유하는 리턴 전류 경로는 개구부(123)의 주위를 우회하거나, 개구부(123)의 안쪽 도어밸브(51)을 통과하기 때문에 리턴 전류 경로가 긴, 혹은 비등방적으로 소밀 치우쳐서 형성되게 된다. 이 때문에, 국소 방전의 발생 원인이 되고, 막질 혹은 막 두께의 면내 균일성이 저하되는 경우가 있다.
본 실시형태에서는 접지부재(60) 중, 제1 접지판(61)은 지지체(71)를 통해서 측벽부(122a)에 접속되고, 제2 접지판(62)은 측벽부(122b∼122d)에 직접적으로 접속된다. 따라서 스테이지와 챔버의 바닥부 사이에 접지부재가 접속되는 구성과 비교해서 리턴 전류 경로를 짧게 할 수 있다.
한편, 개구부(123)가 형성된 측벽부(122a)에 접속되는 제1 접지판(61)은 개구부(123)의 내부를 Z축 방향으로 승강시킬 수 있는 지지체(71)에 지지된다. 지지체(71)는 개구부(123)를 기판이 통과할 때는 제1 위치에 대기하고(도 2), 플라즈마의 발생 시는 제2 위치로 이동해서 제1 접지판(61)을 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 전기적으로 접속한다(도 1). 이것에 의해, 개구부(123)를 우회하지 않는 리턴 전류 경로가 구축되기 때문에 측벽(122)의 둘레 전체에서 리턴 전류 경로의 대칭성이 확보되고, 기판 상의 막질이나 막 두께의 균일성을 높일 수 있다.
리턴 전류 경로의 균일화 혹은 대칭성의 향상을 꾀하기 위해서, 각 리턴 전류 경로 길이는 동일한 것이 바람직하다. 또, 예를 들면 각 접지판(60, 61)과 측벽(122)과의 접속 위치는 챔버 본체(12)의 바닥부(121)를 기준으로 해서, 각각 대채로 동일한 높이가 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 이 경우, 지지체(71)의 제2 위치는 제2 접지판(62)의 측벽부(122b∼122d)와의 접속 위치에서의 진공 챔버(10)의 바닥부(121)로부터의 높이와, 대채로 동일한 높이로 설정될 수도 있다(도 2 참조).
또 본 실시형태에 의하면, 지지체(71)의 대향면(712)에 Z축 방향으로 탄성 변형 가능한 접촉부(71A)가 설치되고 있기 때문에, 제2 위치에서 적절한 압력으로 지지체(71)를 개구부(123)의 상부 내주면(123b)으로 안정되게 접촉시킬 수 있다.
또, 지지체(71)의 대향면(712)에 접촉부(71A)를 둘러쌓도록 배치된 실링(715)이 설치되어 있기 때문에, 막 형성 프로세스에서 접촉부(71A)가 막 형성실(11)에 폭로되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해 프로세스 가스나 그 플라스마 반응 생성물이 접촉부(71A)에 접촉하는 것이 방지되어, 부식성이 높은 가스가 사용되는 경우에도 접촉부(71A)를 그 부식으로부터 보호해서 내구성을 높일 수 있다. 또, 접촉부(71A)와 개구부(123)의 접촉에 의해 더스트가 발생한 경우에도, 당해 더스트가 막 형성실(11)로 누출하는 것이 회피된다. 이것에 의해 고품질의 막 형성 처리를 안정되게 실시할 수 있다.
또 본 실시형태에서는 지지체(71)를 승강시키는 구동원(72)이 스테이지(20)를 승강시키는 구동원(23)과는 별도로 구성되어 있다. 이 때문에, 막 형성 처리의 사양에 따라서 스테이지(20)의 승강 이동량이 변화되는 경우에도, 지지체(71)의 상승위치(제2 위치)의 위치결정 정밀도를 확보할 수 있다. 또, 스테이지(20)와 지지체(71)의 승강 이동은 서로 동기해서 제어될 수도 있다.
[정리]
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 개구부(123)를 가지는 측벽부(122a)를 경유하는 리턴 전류 경로와 그 이외의 측벽부(122b∼122d)를 경유하는 리턴 전류 경로를 동일 또는 거의 동일한 경로 길이로 구성할 수 있기 때문에, 리턴 전류 경로의 단축화, 균일화 혹은 대칭성이 확보된다. 이것에 의해, 국소적인 이상 방전의 발생이 방지되고, 막 두께 및 막질의 균일성이 우수한 막 형성 처리를 실시할 수 있다.
특히, 본 실시형태에서는 고주파 전원(42)으로 27.12MHz라는 VHF대역의 고주파 전원이 채용된다. 이 때문에, 플라즈마의 고밀도화에 의해, 13.56MHz의 고주파 전원에서는 달성할 수 없는 고 막형성 레이트, 막의 치밀화를 실현시키는 것이 가능해진다.
한편, VHF대역 전원의 채용에 의한 플라스마 밀도가 높기 때문에, 리턴 전류가 커지고, 리턴 전류 경로가 최적화되어 있지 있으면 방전 안정성이 악화된다는 불안이 남는다. 리턴 전류 경로의 불균일성에 기인하는 국소 방전(방전 누설)은 주파수의 코사인(cos)의 자승에 비례해서 이온 플럭스가 커지기 때문에, 리턴 전류 경로 길이가 약간의 차이에서 큰 전기장 구배가 발생하고, 13.56MHz에서는 방전 누설을 일으키지 않는 경로 길이에서도, 27.12MHz에서는 방전 누설을 일으키는 경우가 있다.
본 실시형태에 의하면, 기판 반출입용 개구부(123)를 가지는 측벽부(122a)를 경유하는 리턴 전류 경로와, 그 이외의 측벽부(122b∼122d)를 경유하는 리턴 전류 경로의 불균일성을 해소할 수 있기 때문에, 27.12MHz의 고주파 전원이 채용된 경우에도, 국소 방전을 발생시키 않아 안정된 막 형성을 실현할 수 있다. 또 본 실시형태에 의하면, 개구부(123)에 접속되는 접지판(61)이 개구부(123)의 내부에서 이동 가능하게 구성되어 있기 때문에, 개구부(123)를 경유하는 기판의 반출입 동작을 저해하지 않고, 상술한 작용효과를 용이하게 실현할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에만 한정되는 것은 아니고, 여러 가지로 변경을 가할 수 있음은 물론이다.
예를 들면 이상의 실시예에서는 지지체(71)로서 금속 블록(710)의 대향면(712)에, Z축 방향으로 탄성 변형 가능한 접촉부(71A)나 실링(715)을 설치한 예를 설명했지만, 이것에 제한하지 않는다. 예를 들면 도9A에 나타내는 바와 같이 상기 접촉부나 실링을 구비하지 않고 있는 금속 블록(710)만으로 구성된 지지체(171)가 채용될 수도 있다. 이러한 구성에 의해서도, 대향면(712)을 직접, 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 접촉시킴으로써, 제1 접지판(61)와 측벽부(122a)와의 전기적 접속을 도모할 수 있다.
또 이상의 실시예에서는 제1 접지판(61)을 지지하는 지지체(71)가 금속 블록(710)로 구성되는 예를 설명했지만, 세라믹스 등의 절연재료로 구성될 수도 있다. 이 경우, 도 9B에 나타내는 바와 같이 각 접지판(61)의 단부(601)를 지지체(271)의 대향면(712)으로 지지하고, 이것들 접지판(61)의 단부를 직접, 혹은 도전성 시트(714)를 통해서 개구부(123)의 상부 주면부(123b)에 접촉시키는 방식이 채용가능하다.
또 이상의 실시예에서는 진공 챔버(10)의 4개의 측벽부 가운데 1개의 측벽부(122a)에 개구부(123)가 설치되었지만, 이것에 한정되지 않고, 다른 측벽부(122b∼122d)의 적어도 중 어느 하나에도 동일한 개구부가 설치될 수도 있다. 예를 들면, 서로 대향하는 2개의 측벽부에 기판 반출입용의 개구부를 가지는 인라인식의 플라즈마 처리장치에도 본 발명은 적용가능하다. 이 경우, 각 개구부에 상기 구성의 가동유닛(70)을 설치함으로써, 상기와 동일한 작용효과를 얻을 수 있다.
도 10∼도 12는 상기 플라즈마 처리장치에서의 지지체를 구동하는 구동계의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 10은 기판 반출입 시의 상태, 도 11은 기판반입으로부터 막 형성 전의 상태, 도 12는 막 형성 시의 상태를 각각 나타내고 있다.
도 10에 나타내는 바와 같이 본 실시형태에서도, 측벽(122)에 설치된 개구부(123)는 하부 내주면(123a)(제1 내주면)과, 하부 내주면(123a)에 대향하는 상부 내주면(123b)(제2 내주면)을 포함한다. 또, 본 실시형태에서는 측벽(122)의 내벽(125)에 있어서, 개구부(123) 근방으로 하부 내주면(123a)에 연속해 있는 부분을 하부 내벽(125a), 개구부(123) 근방으로 상부 내주면(123b)에 연속해 있는 부분을 상부 내벽(125b)으로 한다.
지지체(81)는 복수의 제1 접지판(61)을 지지한다. 본 실시형태에서는 지지체(81)는 지지봉(83)에 지지되고 있다. 지지봉(83)은 지지체(81)의 바닥부를 지지한다.
지지체(81)는 퇴피부(V)에서 하부 내주면(123a)에 연속해 있는 하부 내벽(125a)(제1 내벽)에 대향한다. 본 실시형태에서는 지지체(81)가 하부 내벽(125a)에 대향하고 있을 때의 지지체(81)의 위치를 제1 위치로 한다. 지지체(81)가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 지지체(81)는 하부 내벽(125a)과 비접촉 상태에 있다. 지지체(81)가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 예를 들면, 스테이지(20)는 하강 위치에 위치하고 있다.
지지체(81)를 구동하는 가동유닛(80)은 제1 구동부(85)와, 제2 구동부(86)와, L형의 암(87)과, 고정부재(88a, 89a)와, 축부(88b, 89b)를 갖는다. 제1 구동부(85) 및 제2 구동부(86)는 컨트롤러(90)에 의해 제어되고 있다.
제1 구동부(85)는 구동원(85a)과, 구동축(85b)을 포함한다. 제1 구동부(85)는 챔버 본체(12)의 바닥부(121) 외방(예를 들면, 하방)에 설치된다. 제1 구동부(85)는 전형적으로는, 에어 실린터, 유압실린더 등의 유체압 실린더로 구성되지만, 볼 나사기구가 채용될 수도 있다.
구동원(85a)에는 축부(89b)가 고정부재(89a)에 의해 고정되어 있다. 축부(89b)는 Y축 방향으로 연장된다. 구동축(85b)은 구동원(85a)에 의해, 예를 들면, 지지봉(83)이 연장되는 방향으로 신축할 수 있다. 구동축(85b)의 선단은 지지봉(83)의 하단에 접속되고 있다. 구동축(85b)의 중심축은 지지봉(83)의 중심축과 일치하고 있다.
암(87)은 암부(87a)와, 암부(87b)를 포함한다. 암부(87a)는 예를 들면, 암부(87b)에 직교하고 있다. 암부(87b)의 단은 축부(88b)에 회전 가능하게 지지되고 있다. 이것에 의해, 암(87) 전체는 축부(88b)를 중심으로 회전 가능하게 된다. 축부(88b)는 고정부재(88a)에 의해 바닥부(121)에 고정되어 있다. 축부(88b)는 예를 들면, Y축 방향으로 연장된다. 암부(87b)에 연결된 암부(87a)는 축부(89b)와는 반대측의 구동원(85a)에 고정되어 있다. 이것에 의해, 제1 구동부(85)는 축부(88b)를 중심으로 회전 가능하게 된다.
지지체(81)가 제1 위치에 위치할 때, 암부(87b)와 바닥부(121) 사이의 틈새는 암부(87b)가 축부(88b)로부터 떨어짐에 따라서 서서히 넓어지게 된다. 즉, 지지체(81)가 제1 위치에 위치할 때, 암부(87b)가 연장되는 방향은 수평방향에 대해서 교차한다. 이것에 의해, 지지체(81)가 제1 위치에 위치할 때에는, 암부(87a)에 고정된 구동원(85a)은 높이 방향(Z축 방향)에 대해서 비스듬하게 배치된다. 이 결과, 구동원(85a)에 연결한 구동축(85b)도 높이 방향에 대해서 비스듬하게 배치된다.
지지봉(83)은 바닥부(121)에 설치된 개구부(124)를 관통한다. 지지봉(83)은 높이 방향에 대해서 비스듬하게 경사지고 있다. 지지봉(83)은 구동축(85b)의 중심 축 방향으로 연장된다. 개구부(124)의 개구 폭은 특별하게 한정되지 않고, 개구부(124)의 내주면이 지지봉(83)에 접촉하지 않도록 설정된다. 예를 들면, 개구부(124)의 내주면의 일부는 지지봉(83)의 경사 각도에 따라서 테이퍼상으로 구성되어 있다.
지지봉(83)의 주위에는, 튜브(84)가 설치되어 있다. 예를 들면, 튜브(84)는 바닥부(121) 외방에서 지지봉(83)을 둘러싼다. 튜브(84)는 진공 벨로즈, 플렉서블 튜브 등의 튜브로, 구동축(85b)이 신축하는 방향으로 신축하거나, 또는, 왜곡하거나 한다. 튜브(84)는 개구부(124)에 연결되는 동시에, 구동축(85b)의 선단에 접속되어 있다. 막 형성실(11)이 진공 배기되면, 튜브(84) 내가 감압상태가 된다.
제2 구동부(86)는 구동원(86a)과, 구동축(86b)을 포함한다. 제2 구동부(86)는 챔버 본체(12)의 바닥부(121) 외방(예를 들면, 제1 구동부(85)의 횡)에 설치되고, 전형적으로는, 에어 실린더, 유압실린더 등의 유체압 실린더로 구성되지만, 볼 나사기구가 채용될 수도 있다.
구동축(86b)은 구동원(86a)에 의해, 축부(89b)가 연장하는 방향과 직교하는 방향(X축 방향)으로 신축할 수 있다. 구동축(86b)의 선단은 축부(89b)에 회전 가능하게 지지되고 있다. 구동축(86b)이 X축 방향으로 신축하면, 축부(89b)가 X축 방향으로 이동한다. 이것에 의해, 축부(89b)를 고정하고 있는 제1구동부(85)가 암(87)을 통해서 축부(88b)를 중심으로 회전한다.
또, 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에는 포집부재(127)가 배치되어 있다. 포집부재(127)는 개구부(123)로부터 막 형성실(11)을 향해서 돌출하고 있다. 포집부재(127)는 개구부(123)의 상부 내주면(123b)에 연속해 있는 상부 내벽(125b)(제2 내벽)의 바로 아래에 위치한다. 예를 들면, 포집부재(127)의 바로 위에서 더스트가 발생되었을 경우, 더스트에 의해 발생한 이물이 포집부재(127) 상에 포집된다.
도 11에는 지지체(81)가 제1 위치로부터 상부 내벽(125b)에 대향하는 위치로 이동한 후의 상태가 나타나 있다. 즉, 구동축(85b)이 구동원(85a)으로부터 성장하는 것에　의해, 지지체(81)가 제1 위치로부터 상부 내벽(125b)에 대향하는 위치로 이동한다. 본 실시형태에서는 지지체(81)가 상부 내벽(125b)에 대향하고 있을 때의 지지체(81)의 위치를 제3 위치로 한다. 지지체(81)가 제3 위치에 위치하고 있을 때, 지지체(81)는 상부 내벽(125b)과 비접촉 상태에 있다. 또, 지지체(81)가 제3 위치에 위치하고 있을 때, 예를 들면, 스테이지(20)는 상승위치에 위치하고 있다.
본 실시형태에서는 지지체(81)가 제1 구동부(85)에 의해 제1 위치와 제3 위치 사이에서 승강할 때, 지지체(81)가 포집부재(127)에 접촉하지 않도록 지지봉(83)의 경사 각도, 포집부재(127)의 막 형성실(11)에 돌출하는 길이, 지지체(81)의 사이즈 등이 조정되고 있다.
도 12에는 지지체(81)가 제3 위치로부터 상부 내벽(125b)에 접촉하는 위치까지 이동한 후의 상태가 나타나 있다. 이것에 의해, 지지체(81)에 지지된 제1 접지판(61)은 상부 내벽(125b)에 전기적으로 접속된다. 예를 들면, 제2 구동부(86)의 구동축(86b)이 구동원(86a)으로부터 연장되는 것에　의해, 구동축(86b)에 의해 X축 방향으로 밀린 제1 구동부(85)가 암(87)을 통해서 축부(88b)를 중심으로 회전한다. 이것에 의해, 구동축(85b)에 지지된 지지봉(83)이 제1 구동부(85)가 구동축(86b)에 의해 밀리는 방향과는 반대측으로 기울고, 지지체(81)가 상부 내벽(125b)에 접촉한다. 지지봉(83)은 높이 방향과 실질적으로 평행하게 되거나, 평행에 가까운 상태가 된다. 본 실시형태에서는 지지체(81)가 상부 내벽(125b)에 전기적으로 접속될 때의 지지체(81)의 위치를 제2 위치로 한다.
이렇게, 가동유닛(80)은 제1 위치와 제3 위치 사이에서 지지체(81)를 이동시킬 수 있고, 제3 위치와 제2 위치 사이에서 지지체(81)를 이동시킬 수 있다. 이것에 의해, 가동유닛(80)은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 지지체(81)를 이동시킬 수 있다.
또, 제1 구동부(85)에 의한 구동과, 제2 구동부(86)에 의한 구동은 동시에 실시될 수 있다. 이 경우, 지지체(81)는 제1 위치로부터 제2 위치 사이에서, 완만한 곡선을 그리듯이 이동한다. 단, 지지체(81)는 이동 중에 포집부재(127)에 접촉하지 않도록, 지지체(81)의 궤도가 제어된다.
도 13은 상기 구동계의 변형예에서 사용되는 지지체의 부분 파단 사시도이다.
본 실시형태에서 지지체(81)는 Y축 방향으로 긴 변을 가지는 직육면체 형상의 금속 블록(810)으로 구성된다. 이것에 의해, 상부 내벽(125b)에 대한 접촉면적이 커지고, 지지체(81)와 측벽(122) 사이에서 Y축 방향으로 대채로 균일한 접촉을 도모할 수 있다. 도 13의 예에서는 금속 블록(810)이 1개의 지지봉(83)에 지지되고 있지만, 이 예에 제한되지 않는다. 금속 블록(810)은 복수의 지지봉(83)에 지지될 수도 있다. 또, 지지체(81)는 개구부(123)의 폭 방향으로 복수로 분할되고, 각각이 개별적으로 또는 공통적으로 승강 이동 가능하게 구성될 수 있다.
금속 블록(810)은 예를 들면, 스테인리스강이나 알루미늄 합금 등으로 구성된다. 금속 블록(810)의 일측면(스테이지(20)의 주변 모서리부에 대향하는 측면)은 각 접지판(61)의 단부(601)를 공통적으로 지지하는 지지면(811)이 되고, 지지면(811)과 반대측의 금속 블록(810)의 측면은 상부 내벽(125b)과 대향하는 대향면(812)이 된다.
각 접지판(61)의 단부(601)는 지지면(811)에 면 접촉이 되도록 고정된다. 이것에 의해 각 접지판(61)과 지지체(81) 사이의 접촉 저항 저감이 도모된다. 고정방법은 특별하게 한정되지 않고, 복수의 나사를 사용한 기계적 고정, 용접 등이 채용가능하다.
대향면(812)에는 탄성부재(813)를 통해서 도전성 시트(814)가 고정되어 있다. 탄성부재(813)는 대향면(812)으로부터 소정의 높이만큼 도전성 시트(814) 측에 돌출되도록, 대향면(812)의 중심부에 배치된다. 탄성부재(813)는 Y축 방향으로 긴 판상 또는 축상부재로 구성되고, 그 단면 형상(XZ 평면에 평행한 단면 형상)은 직사각 형상 혹은 상방으로 볼록한 돔 형상으로 형성된다. 탄성부재(813)의 구성재료는 특별하게 한정되지 않고, 전형적으로는 고무 또는 엘라스토머로 구성된다.
도전성 시트(814)는 탄성부재(813)를 피복하도록 대향면(812)의 중심부에 고정된 Y축 방향으로 긴 금속제 시트로 구성된다. 도전성 시트(814)는 플렉서블성을 가지는 금속판으로 구성되고, 그 주변 모서리부가 대향면(812)에 복수의 나사 등의 고정구를 통해서 고정된다. 도전성 시트(814)가 탄성부재(813)를 피복하는 영역은, 제2 위치에서 상부 내벽(125b)에 접촉하는 접촉부(81A)를 구성한다. 접촉부(81A)는 탄성부재(813)를 통해서 X축 방향으로 탄성 변형 가능하게 구성된다.
지지체(81)는 접촉부(81A)의 주위에 배치된 실링(815)을 추가로 구비한다. 실링(815)은 도전성 시트(814)을 둘러쌓도록 대향면(812)에 설치된다. 실링(815)은 제2 위치에서 상부 내벽(125b)과 탄성적으로 접촉함으로써, 접촉부(81A)를 막 형성실(11)로부터 차단한다. 이것에 의해 프로세스 가스나 그 반응 생성물의 접촉부(81A)로의 부착이 방지된다.
도 14는 상기 포집부재의 부분 파단 사시도이다.
포집부재(127)는 Y축 방향을 긴 변을 가지는 직육면체 형상의 금속 블록으로 구성된다. 지지체(81)가 제2 위치에 있을 때, 지지체(81)는 포집부재(127)의 포집면(127a)의 바로 위에 위치한다. 이것에 의해, 지지체(81)가 상부 내벽(125b)을 접했을 때에 발생하는 이물이 효율적으로 포집면(127a)에 포집된다.
포집부재(127)는 예를 들면, 스테인리스강이나 알루미늄 합금 등으로 구성된다. 포집부재(127)의 고정방법은 특별하게 한정되지 않고, 예를 들면, 복수의 나사를 사용한 기계적 고정이 채용가능하다. 또, 도 13의 예에서는 포집부재(127)는 상부 내주면(123b)에 설치되어 있지만, 이 예에 제한되지 않는다. 예를 들면, 포집부재(127)는 상부 내벽(125b)에 장착될 수도 있다.
도 15는 상기 포집부재의 변형예 부분 파단 사시도이다.
또, 포집부재(127)의 상면측에는 오목부(127c)가 형성될 수 있다. 이러한 구성이라면 이물은 오목부(127c)에 더욱 효율적으로 포집된다.
이상의 구성이라면, 리턴 전류 경로가 짧아지는 것 이외에, 지지체(81)가 제1 위치로부터 제3 위치를 경유해서 제2 위치로 이동한다. 이것에 의해, 지지체(81)는 포집부재(127)와는 접촉하지 않고, 해당 접촉을 기인으로 하는 더스트는 발생하지 않는다. 또, 도전성 시트(814)의 접촉부(81A)가 상부 내벽(125b)에 접촉하고, 더스트가 발생했다고 하더라도 지지체(81)가 상부 내벽(125b)을 접하는 부분의 바로 아래에 배치된 포집부재(127)에 의해, 이물(예를 들면, 더스트)이 포집부재(127) 상에 포집된다. 이것에 의해, 기판(W)에는 이물이 부착되기 더욱 어려워진다.
도 16∼도 18은 상기 변형예의 구동계를 구비하는 플라즈마 처리장치의 변형예를 나타내는 개략 단면도이다. 도 16은 기판 반출입 시의 상태, 도 17은 기판반입으로부터 막 형성 전의 상태, 도 18은 막 형성 시의 상태를 각각 나타내고 있다.
도 16에 나타내는 바와 같이 가동유닛(80)을 구비하는 플라즈마 처리장치에서는 측벽(122)의 내벽(125)에 오목부(125c)가 형성되어 있다. 오목부(125c)는 개구부(123)에 연통한다. 내벽(125)과 하부 내벽(125a)에는 단차가 형성되고, 내벽(125)과 상부 내벽(125b)에는 단차가 형성된다. 즉, 하부 내벽(125a) 및 상부 내벽(125b)는 오목부(125c)의 바닥부의 일부가 되어 있다.
지지체(81)의 적어도 일부는 오목부(125c)에 수납된다. 지지체(81)는 퇴피부(V)에서 하부 내벽(125a)에 대향한다. 이 위치를 제1 위치로 한다. 지지체(81)가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 지지체(81)는 하부 내벽(125a)과 비접촉 상태에 있다. 지지체(81)가 제1 위치에 위치하고 있을 때, 예를 들면, 스테이지(20)는 하강 위치에 위치하고 있다.
도 17에는 지지체(81)가 제1 위치로부터 상부 내벽(125b)에 대향하는 위치로 이동한 후의 상태가 나타나 있다. 즉, 구동축(85b)이 구동원(85a)으로부터 성장하는 것에　의해, 지지체(81)가 제1 위치로부터 상부 내벽(125b)에 대향하는 위치로 이동한다. 이 지지체(81)의 위치를 제3 위치로 한다. 지지체(81)가 제3 위치에 위치하고 있을 때, 지지체(81)는 상부 내벽(125b)과 비접촉 상태에 있다. 또, 지지체(81)가 제3 위치에 위치하고 있을 때, 예를 들면, 스테이지(20)는 상승 위치에 위치하고 있다.
도 18에는 지지체(81)가 제3 위치로부터 상부 내벽(125b)에 접촉하는 위치까지 이동한 후의 상태가 나타나 있다. 지지체(81)에 지지된 제1 접지판(61)은 상부 내벽(125b)에 전기적으로 접속된다. 예를 들면, 제2 구동부(86)의 구동축(86b)이 구동원(86a)으로부터 연장되는 것에　의해, 구동축(86b)에 의해 X축 방향으로 밀린 제1 구동부(85)가 암(87)을 통해서 축부(88b)를 중심으로 회전한다. 이것에 의해, 구동축(85b)에 지지된 지지봉(83)이 제1 구동부(85)가 구동축(86b)에 의해 밀리는 방향과는 반대측으로 기울고, 지지체(81)가 상부 내벽(125b)에 접촉한다. 지지체(81)의 적어도 일부는 오목부(125c)에 수납된다. 이 지지체(81)의 위치를 제2 위치로 한다.
이러한 구성이라면, 지지체(81)와 스테이지(20) 사이의 거리 및 지지봉(83)과 스테이지(20) 사이의 거리가 더욱 길어지고, 지지체(81), 지지봉(83), 및 스테이지(20)의 각각의 배치의 자유도가 증가한다. 또, 지지체(81)와 스테이지(20) 사이, 또는 지지봉(83)과 스테이지(20) 사이에 다른 부재를 배치하기 쉬워진다.
또, 이상의 실시예에서는 플라즈마 처리장치로서 플라즈마 CVD 장치를 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 플라즈마 에칭장치나 플라즈마 도핑 장치 등의 다른 플라즈마 처리장치에도 본 발명은 적용 가능하다.
10: 진공 챔버 11: 막 형성실
12: 챔버 본체 13: 고주파 전극
14: 절연부재 15: 실드커버
20: 스테이지 21: 지지면
22: 승강축 23: 구동원
30: 고주파 전극 31: 전극 플랜지
32: 샤워 플레이트 41: 매칭 박스
42: 고주파 전원 43: 가스도입 라인
51: 도어밸브 60: 접지부재
61: 제1 접지판 62: 제2 접지판
70: 가동유닛 71, 171, 271: 지지체
71A: 접촉부 72: 구동원
73: 구동축 80: 가동유닛
81: 지지체 81A: 접촉부
83: 지지봉 84: 튜브
85: 제1 구동부 85a: 구동원
85b: 구동축 86: 제2 구동부
86a: 구동원 86b: 구동축
87: 암 87a: 암부
87b: 암부 88a, 89a: 고정부재
88b, 89b: 축부 90: 컨트롤러
121: 바닥부 122: 측벽
122a: 측벽부 122b: 측벽부
123, 124: 개구부 123a: 하부 내주면
123b: 상부 내주면 125: 내벽
125a: 하부 내벽 125b: 상부 내벽
125c: 오목부 127: 포집부재
127a: 포집면 127c: 오목부
171: 지지체 271: 지지체
311: 공간부 600: 가요성 금속판
601: 단부 602: 단부
710, 810: 금속 블록 711, 811: 지지면
712, 812: 대향면 713, 813: 탄성부재
714, 814: 도전성 시트 715, 815: 실링
100: 플라즈마 처리장치

Claims (10)

  1. 기판이 통과 가능한 개구부를 일부에 포함하는 측벽을 가지는 챔버 본체와,
    상기 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지고, 상기 챔버 본체의 내부에 설치된 스테이지와,
    상기 지지면과 대향해서 배치되고, 프로세스 가스의 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 고주파 전극과,
    상기 스테이지의 주위에 배치되고, 상기 측벽과 상기 스테이지 사이를 전기적으로 접속하되, 상기 개구부를 갖는 측벽에 연결되는 제1 접지부재와 상기 개구부를 갖지 않는 측벽에 연결되는 제2 접지부재를 포함하는 복수의 접지부재와,
    상기 제1 접지부재를 지지하는 지지체를 가지고, 상기 제1 접지부재가 상기 개구부를 사이에 두고 상기 개구부의 내주면에 대향하는 제1 위치와 상기 제1 접지부재가 상기 내주면에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 상기 지지면과 직교하는 축 방향으로 이동시키는 것이 가능하며, 상기 스테이지를 승강시키는 구동원과는 별도로 구성된 구동원을 갖는 가동유닛을 구비하는 플라즈마 처리장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 지지체는 상기 제2 위치에 있어서 상기 내주면에 접촉하는 도전성의 접촉부를 가지고, 상기 접촉부는 상기 축 방향으로 탄성 변형 가능하게 구성되는 플라즈마 처리장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 지지체는 상기 접촉부의 주위에 배치되어 상기 제2 위치에 있어서 상기 내주면과 탄성적으로 접촉하는 실링을 추가로 가지는 플라즈마 처리장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체는 금속제의 블록으로 구성되는 플라즈마 처리장치.
  5. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 위치는 상기 복수의 접지부재의 다른 일부인 제2 접지부재의 상기 측벽과의 접속 위치에서의 상기 챔버 본체의 바닥부로부터의 높이와, 실질적으로 동일한 높이로 설정되는 플라즈마 처리장치.
  6. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테이지는 상기 축 방향을 따라서 이동 가능하게 구성되고, 상기 복수의 접지부재는 상기 측벽에 접속되는 제1 단부와 상기 스테이지에 접속되는 제2 단부를 각각 가지는 복수의 가요성 금속판으로 구성되는 플라즈마 처리장치.
  7. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지체는 상기 개구부의 길이방향을 따라서 연장되는 직육면체 형상을 가지고,
    상기 제1 접지부재는 상기 길이방향으로 간격을 두고 배열된 복수의 도체부를 포함하는 플라즈마 처리장치.
  8. 기판이 통과 가능하고 제1 내주면과 상기 제1 내주면에 대향하는 제2 내주면을 가지는 개구부를 일부에 포함하는 측벽을 가지는 챔버 본체와,
    상기 기판을 지지할 수 있는 지지면을 가지고, 상기 챔버 본체의 내부에 설치된 스테이지와,
    상기 지지면과 대향해서 배치되고, 프로세스 가스의 플라즈마를 발생시키는 것이 가능한 고주파 전극과,
    상기 스테이지의 주위에 배치되고, 상기 측벽과 상기 스테이지 사이를 전기적으로 접속하되, 상기 개구부를 갖는 측벽에 연결되는 제1 접지부재와 상기 개구부를 갖지 않는 측벽에 연결되는 제2 접지부재를 포함하는 복수의 접지부재와,
    상기 제1 접지부재를 지지하는 지지체를 가지고, 상기 지지체가 상기 제1 내주면에 연속해 있는 상기 측벽의 제1 내벽에 대향하는 제1 위치와 상기 지지체가 상기 제2 내주면에 연속해 있는 상기 측벽의 제2 내벽에 전기적으로 접속되는 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 것이 가능하며, 상기 스테이지를 승강시키는 구동원과는 별도로 구성된 구동원을 갖는 가동유닛과,
    상기 지지체가 상기 제2 내벽에 접하는 부분의 바로 아래에 배치된 포집부재를 구비하는 플라즈마 처리장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 가동유닛은 상기 제2 내벽에 대향하는 제3 위치와 상기 제1 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 제1 구동부와, 상기 제3 위치와 상기 제2 위치 사이에서 상기 지지체를 이동시키는 제2 구동부를 가지는 플라즈마 처리장치.
  10. 제8 항 또는 제9 항에 있어서, 상기 측벽의 내벽에는 상기 개구부에 연통하는 오목부가 형성되고,
    상기 제1 내벽 및 상기 제2 내벽은 상기 오목부의 바닥부의 일부인 플라즈마 처리장치.
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