KR20040031599A - 발열체 ｃｖｄ장치 및, 발열체 ｃｖｄ장치에 있어서의발열체와 전력공급 기구와의 사이의 접속 구조 - Google Patents
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Abstract
발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 도모하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 기판 홀더에 대향시켜서 지지하는 접속단자 홀더가 한개, 또는 복수개, 처리용기내에 설치되어 있는 발열체 CVD장치.
발열체가 비접촉으로 통과하는 발열체 통과구멍과, 가스 통과용의 복수의 관통구멍을 구비하고 있는 쉴드판을, 발열체 통과구멍을 통하여 처리용기 내측에 연장되어 있는 발열체 부분과, 접속단자 홀더의 처리용기내를 향하는 측의 면과의 사이에 배비한다. 발열체의 단부에 발열체보다 큰 직경의 접속용 핀을 배비하고, 당해 접속용 핀의 직경보다 작은 내경의 작은 구멍을 갖는 동시에, 당해 작은 구멍을 형성하는 둘레벽에 축방향으로 뻗는 슬릿을 구비하고 있는 접속단자의 핀 받이의 당해 작은 구멍에 상기 접속용 핀을 끼워 삽입한다.
Description
본 발명은, 진공실(처리용기)내에 소정의 온도로 유지되는 발열체를 설치하고, 원료가스를 상기 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화시켜, 진공실(처리용기)내에 배치되어 있는 기판상에 박막을 퇴적시키는 발열체 CVD장치 및, 이와 같은 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조에 관한 것이다.
LSI(대규모 집적회로)을 비롯한 각종 반도체 디바이스나 LCD(액정 모니터) 등의 제작에서는, 기판상에 소정의 박막을 형성하는 프로세스중 하나로서 화학기상퇴적(CVD: Chemical Vapor Deposition)법이 널리 사용되고 있다.
CVD 법에는, 방전 플라즈마중에서 원료가스를 분해 및/또는 활성화시켜서 성막을 행하는 플라즈마 CVD법이나, 기판을 가열해서 그 열에 의해 화학반응을 생기게 해서 성막을 행하는 열 CVD법 등이 있다. 이 그 외에도, 소정의 고온으로 유지한 발열체에 의해 원료가스를 분해 및/또는 활성화시켜서 성막을 행하는 방식의 CVD법(이하, 발열체 CVD법이라고 부름)이 있다.
발열체 CVD법을 행하는 성막처리 장치(발열체 CVD장치)는, 진공배기가능한처리실내에 설치된 텅스텐 등의 고융점금속으로 이루어지는 발열체를 1000∼2000℃ 정도의 고온으로 유지하면서 원료가스를 도입하도록 구성되어 있다. 도입된 원료가스는, 우선, 발열체의 표면을 통과할 때에 분해나 활성화된다. 그 다음에, 이 분해나 활성화된 원료가스가 기판에 도달함으로써, 최종적인 목적물인 재료의 박막이 기판의 표면에 퇴적된다. 또한, 이와 같은 발열체 CVD법 중, 와이어 형상의 발열체를 사용하는 것에 대해서는 핫 와이어(Hot Wire) CVD법이라고 부르고 있다. 또, 발열체에 의한 원료가스의 분해 혹은 활성화에서 발열체의 촉매반응을 이용하고 있는 것에 대해서는 촉매 CVD(또는 Cat-CVD: Catalytic-CVD)법이라고 부르고 있다.
발열체 CVD법에서는 원료가스의 분해나 활성화는, 발열체의 표면을 통과할 때에 일어나기 때문에, 기판의 열에 의해서만 반응을 생기게 하는 열 CVD법에 비해 기판의 온도를 낮게 할 수 있다는 장점이 있다. 또, 플라즈마 CVD법과 같이 플라즈마를 형성하는 일이 없으므로, 플라즈마에 의한 기판에의 데미지와 같은 문제로부터도 관련되지 않는다. 이와 같은 점에서, 발열체 CVD법은, 고집적화나 고기능화가 점점 진행하는 차세대의 반도체 디바이스나 표시 디바이스 등의 성막법으로서 유망하게 보여지고 있다.
도 7에 종래의 발열체 CVD장치의 개념도를 도시한다. 처리용기(1)의 내부에서는 기판(도시하지 않음)에 대해 박막형성이라는 소정의 처리가 행해진다. 이 처리용기(1)에는, 당해 처리용기(1)내를 진공으로 배기하는 배기계(11)와, 당해 처리용기(1)내에 박막형성을 위한 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계(21)가접속되어 있다. 처리용기(1)내에는, 처리용기(1)내에 공급된 원료가스가 표면을 통과하도록 발열체(3)가 배치되어 있다. 당해 발열체(3)에는, 이것을 발열체 CVD법에 요구되는 소정의 온도(1600∼2000℃ 정도의 고온)로 가열, 유지하도록, 전력을 주는 전력공급 기구(30)가 접속되어 있다. 또, 처리용기(1)내에서는, 가스공급기(2)가 발열체(3)에 대향하여 배치되어 있다.
처리용기(1)내에서는, 상기 소정의 고온으로 유지되어 있는 발열체(3)에 의해 분해 및/또는 활성화된 원료가스에 의해 기판(도시하지 않음)에 소정의 박막이 형성된다. 이 때문에, 처리용기(1)내에는, 상기 기판(도시하지 않음)을 유지하는 기판 홀더(4)가 구비되어 있다.
도 7중, 부호 5로 표시되어 있는 것은, 기판을 처리용기(1)내에 반출 반입하기 위한 게이트 밸브이다. 또, 기판 홀더(4)에는, 종래 공지와 같이, 기판을 가열하기 위한 가열 기구가 구비되어 있는데, 본 발명에서는 중요하지 않으므로, 그 도시 및 설명은 생략하고 있다.
또한, 도 7에 도시된 형태에서는, 원료가스 공급계(21)은, 도시하지 않은 원료가스가 충전된 봄베, 공급압 조정기, 유량 조정기, 공급/정지 전환 밸브 등으로 구성되어 있다. 원료가스는, 이 원료가스 공급계(21)로부터 처리용기(1)내의 가스공급기(2)를 통하여 처리용기(1)내에 공급되고 있다.
2종류 이상의 원료가스를 사용하는 프로세스에서는, 원료가스 공급계(21)는 사용되는 가스 종의 수만큼 가스공급기(2)에 병렬로 접속되게 된다.
가스공급기(2)는 상기와 같이, 처리용기(1)에서 발열체(3)에 대향하여 배치되어 있다. 또, 가스공급기(2)는 중공구조로 되어 있어, 기판 홀더(4)와 대향하는 면에 다수의 가스 분출 구멍(210)이 형성되어 있다.
한편, 배기계(11)는, 배기속도 조정기능을 갖는 메인 밸브(12)를 통하여 처리용기(1)와 접속되어 있다. 이 배기 속도조정 기능에 의해 처리용기(1)내의 압력이 제어된다.
발열체 CVD법에서는, 기판(도시하지 않음)은 박막형성이라는 소정의 처리가 시행되는 피처리물이 된다. 이 기판(도시하지 않음)은, 게이트 밸브(5)를 통하여 처리용기(1)내에 반출/반입된다.
상기 발열체(3)는, 일반적으로 선 형상의 부재로 이루어지는 것이며, 톱니 형상으로 절곡되고, 적어도 표면이 절연체인 지지체(31)에 의해 유지되어 있다. 또, 발열체(3)는, 전력공급 기구(30)로부터의 전력공급선(32)과 접속단자(33)에 의해 접속되어 있다. 발열체(3)는, 이곳을 통하여 전력을 공급받고, 발열체 CVD법에 요구되는 소정 온도로의 가열, 소정 온도에서의 유지가 도모되어 있다.
전력공급 기구(30)에는, 통상, 직류전원 또는 교류 전원이 사용된다. 발열체(3)는, 전원으로부터 전력이 공급되어, 통전 가열에 의해 소정 온도에 설정되게 되어 있다. 이 발열체(3)를 고온 가열함으로써, 원료가스를 분해 및/또는 활성화하여 성막을 효율적으로 행할 수 있다.
통상, 발열체(3)는 통전 가열에 의해 소정의 온도(통상, 성막시는, 1600∼2000℃ 정도라는 고온)으로 가열된다. 이 때문에, 재료로서는 고융점 금속이 사용되고, 일반적으로는 텅스텐이 사용된다.
도 7에 도시하는 발열체 CVD장치에 의한 박막형성에 대하여, 실리콘 막을 제작하는 경우와 질화실리콘 막을 제작하는 경우를 예로 들어서 설명한다.
먼저, 실리콘 막을 제작하는 경우에는, 원료가스로서 실란(SiH4)과 수소(H2)의 혼합 가스가 사용된다. 질화실리콘 막을 제작하는 경우에는 실란과 암모니아(NH3)의 혼합 가스가 사용된다. 처리용기(1)내의 압력은 0.l∼100Pa 정도이다. 어느 막에 있어서도 발열체(3)는 소정의 온도(통상, 성막시는, 1600∼2000℃ 정도라는 고온)로 되어 있다. 또, 기판 홀더(4)에 유지되어 있는 기판(도시하지 않음)의 온도는, 기판 홀더(4)내의 가열 기구(도시하지 않음)에 의해 200∼500℃ 정도로 되어 있다.
상술한 종래형의 발열체 CVD장치를 사용하여 소정의 성막조건에 의해, 실리콘 막이나 질화실리콘 막을 형성하는 경우에는 다음과 같은 현상이 생긴다. 발열체에 사용되어 있는 고융점 금속, 예를 들면, 상술한 텅스텐 선 등이 실란 가스와 반응해버려, 실리콘 화합물을 생성해버리는 일이 있다(실리사이드화).
이와 같은 실리사이드화는, 전력공급 기구(30)로부터의 전력공급의 접속부인 접속단자(33) 근방(즉, 발열체(3)의 접속부 영역)부터 진행한다. 이 발열체(3)의 접속부 영역은, 발열체의 온도가 성막시에 1600℃ 정도보다 낮아지는 부분이다. 또, 이 발열체(3)의 접속부 영역은, 원료가스와 발열체(3)의 반응 속도가, 발열체(3)의 열에 의한 원료가스 또는 그 분해종의 증발 속도보다도 빨라져 버리는 부분이기도 하다.
이 실리사이드화에 의해, 발열체의 조성 및 직경이 변화되어버려, 저항값이 내려간다. 그 결과, 발열량이 감소하고, 최종적으로는 발열체 전체의 열화가 야기되어, 발열체의 사용 시간이 길어짐에 따라서 성막속도가 저하된다. 또, 이들 실리사이드 등의 반응물은, 일반적으로 증기압이 높으므로, 퇴적된 막의 오염의 원인도 된다. 더욱이, 이 발열체의 열화에 따라 성막되는 실리콘 막이나 질화실리콘 막의 막질도 열화된다.
그래서, 소정의 처리 매수를 행한 어느 시점에서, 처리용기(1)내의 진공을 대기 개방하고, 발열체(3)의 교환을 행할 필요가 생기고 있었다. 이 발열체(3)의 교환은, 생산성에 있어서 문제였다.
도 8은, 종래예의 지지체(31) 부분을 설명하는 것이다. 이 종래예의 지지체(31) 부분에서는, 발열체(3)를 선재(34)(통상 몰리브덴이 사용됨)에 의해 지지체(31)에 유지시켜서 접촉 면적을 저감하여, 열전도를 저감시키고 있다. 도 8에 도시된 종래예는, 이것에 의해 발열체(3)가 약간 온도가 낮아지는 부분부터 진행하는 실리사이드화의 방지를 도모하고자 한 것이다.
그러나, 이 방법에서도 선재(34)와 접촉한 점의 발열체(3)의 온도는 몹시 저하해 버려, 실리콘 막형성 등에서 실란 가스의 압력이 높은 등, 성막조건에 따라서는 그 점부터 실리사이드화를 발생시켜 버린다.
또, 이 방법에서도 전력공급선(32)과의 접속은 생략할 수 없다. 이 때문에, 접속단자(33) 부분에서는 도 7의 경우와 같이 결국 실리사이드화를 발생시켜 버린다. 따라서, 도 8에 도시된 구성을 채용한 발열체 CVD장치에서도, 소정의 처리 매수를 행한 어느 시점에서, 처리용기(1)내의 진공을 대기 개방하고, 발열체(3)의 교환을 행할 필요가 생기고 있었다. 이 발열체(3)의 교환은, 생산성에 있어서 문제였다.
한편, 발열체 CVD장치에서 성막을 반복하여 행하면, 처리용기 내부에도 막이 부착되고, 이윽고 박리하여 띠끌의 원인이 된다. 본 발명자는, 이 띠끌의 원인이 되는 처리용기 내부의 부착막을 효율적으로 제거할 수 있는 제거 방법, 게다가, 발열체 CVD장치의 in situ 클리닝법을 제안하고 있다(일본국특허출원 공개2001-49436).
이 발명은, 도 7에 도시하는 바와 같은 종래의 발열체 CVD장치에서의 가스공급기(2)에, 원료가스 공급계(21)와 동일한 구성의 클리닝 가스 공급계를 배열 설치하고, 클리닝시에는, 성막시의 원료가스 대신에 가스공급기(2)를 통하여 처리용기(1)에 클리닝 가스를 도입하는 것이다. 즉, 처리용기(1)내를 배기한 후, 내부에 배열 설치되어 있는 발열체(3)를 2000℃ 이상으로 가열 유지하고, 이 상태에서 발열체(3)에 의해 분해 및/또는 활성화되어서 생성되는 활성종이, 부착막과 반응하여 이것을 기체상태 물질로 변환시킬 수 있는 클리닝 가스를 처리용기(1)에 도입하고, 생성된 기체상태 물질을 배기함으로써 부착막을 제거하는 것을 특징으로 하는 발명이다. 이 발명은, 발열체를 2000℃ 이상으로 유지함으로써 발열체(3) 자신이 클리닝 가스와 반응을 일으키지 않아 안정하다는 지견에 기초한 것이다.
그러나, 그 발명후, 발열체(3)을 2000℃ 이상으로 유지하려고 해도, 역시 전력공급 기구(30)로부터의 전력공급의 접속부인 접속단자(33)근방과 같은 부분은 온도가 낮아, 부착막의 제거를 행함에 따라서, 그 부분이 클리닝 가스와의 반응에 의해 에칭되어서 서서히 가늘어져버려, 이윽고 끊어져버리는 것이 밝혀졌다. 따라서, 어떤 시점에서 발열체의 교환을 행할 필요가 있어, 양산성에 있어서 문제로 되었다.
또, 도 7, 도 8에 도시하는 발열체 CVD장치를 사용해서, 1m을 넘는 대면적 기판에 성막을 행할 경우, 성막되는 박막의 막두께 균일성에 관해서 개선해야 할 점이 존재하는 것을 알았다.
구체적으로는 Cat-CVD법에서, 상술한 도 7, 도 8에 도시하는 발열체 CVD장치를 사용하여, 대면적 기판에의 성막을 행하기 위해, 톱니 형상의 발열체(3)를 기판의 크기와 동등 정도의 크기로 되는 대형의 지지틀로 유지시키는 종래의 형태를 사용한 경우, 열팽창에 의해 발열체(3)가 수하(垂下)한다는 문제가 생긴다. 즉, 톱니 형상의 발열체(3)는 1800℃의 가열에서 약 1% 열팽창하므로, 대면적의 기판에 성막하기 위해, 1m 길이의 발열체(3)를 사용하면, 1%의 열팽창으로, 최대 70mm 발열체(3)가 수하해버린다. 최악의 경우에는, 통상 50mm 정도로 되어 있는 기판과 발열체(3) 사이의 거리 이상으로 발열체(3)가 수하하는 것조차 예상된다. 발명자들의 연구에 의하면, 성막시에 발열하고 있는 발열체(3)와 성막처리가 시행되는 기판과의 간격(거리)은, 막두께의 균일성에 크게 반영되는 것이 확인되고 있다.
현재, 차세대의 유리 기판의 사이즈는 1m 초과 사이즈가 될 것이 예상되고 있다. 예를 들면, LCD에서는 1100mm×1250mm, 또, 태양 전지에서는 900mm×455mm라는 대형 기판을 사용하는 것이 예정되어 있다.
이와 같은 대면적 기판에의 성막을 행함에 있어서, 상술한 열팽창에 의한 발열체(3)의 수하의 문제를 경감하고, 대면적 기판에 성막된 박막의 막두께 균일성을 확보하기 위해, 본원 출원인은 개량된 발열체 CVD장치를 이미 제안하고 있는 바이다(국제출원 공개 WO02/25712=미국특허 6, 593, 548 B2).
이 개량된 발열체 CVD장치에 의해, 처리용기(진공실)내에 도입된 원료가스를 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화시켜, 처리용기(진공실)내에 배치되어 있는 기판상에 박막을 퇴적시키는 발열체 CVD장치에 있어서, 발열체의 전력공급 기구에의 접속부 영역에서의, 원료가스에 의한 발열체의 열화를 방지하는 동시에, 상기 발열체 CVD장치에서, 발열체의 전력공급 기구에의 접속부 영역에서의, 처리용기 내부의 부착막을 제거하는 클리닝 시의, 발열체와 클리닝 가스와의 반응을 방지하는 것이 가능하게 되었다. 그리고, 이것에 의해, 발열체의 장수명화와, 성막환경의 안정화를 실현할 수 있는 양산성이 좋은 발열체 CVD장치를 제공할 수 있었다.
더욱이, 1m를 초과하는 대면적 기판에의 성막에 대응 할 수 있고, 게다가, 이와 같은 대면적 기판에의 성막을 행하는 경우이더라도, 막두께의 균일성을 확보할 수 있는 발열체 CVD장치를 제공하는 것이 가능하게 되었다.
본원의 발명자는, 상술한 앞에서 제안한 발열체 CVD장치에 대하여 더욱 검토를 가하고, 막 특성의 더한층의 향상을 도모하는 동시에, 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조에 개량을 가하여, 발열체 CVD장치의 더한층의 안정성 향상을 도모하는 것을 목적으로 하여 본 발명을 완성시킨 것이다.
도 1은 본 발명의 발열체 CVD장치의 바람직한 실시형태에서의 발열체와, 전력공급 기구와의 접속부의 단면구조를 도시하는 도면,
도 2는 본 발명의 발열체 CVD장치의 다른 바람직한 실시형태에서의 발열체와, 전력공급 기구와의 접속부의 단면구조를 나타내는 도면,
도 3은 (a) 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 본 발명에 의한 접속 구조를 도시하는 도면이고, 도 2의 A부에 상당하는 부분의 확대 단면도, (b) 핀 받이를 도 3(a)중 하측에서 본 도면, (c) 접속용 핀이 핀 받이에 끼워 삽입되는 상태를 설명하는 일부를 생략한 측면도.
도 4는 발열체가 열팽창하여 횡방향으로 뻗은 경우에 생길 가능성이 있는 사태를 확대하여 도시한 도면,
도 5는 (a) 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 본 발명에 의한 타른 접속 구조를 도시하는 도면이며, 도 3(a)에 상당하는 도면, (b) 도 5(a)의 일부를 확대하여 도시한 도면,
도 6은 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 본 발명에 의한 또 다른 접속 구조를 도시하는 도면,
도 7은 종래의 발열체 CVD장치의 구성예를 도시하는 개념도,
도 8은 종래의 발열체 CVD장치의 다른 구성예의 발열체 부분의 구성을 도시하는 개념도이다.
(부호의 설명)
1: 처리용기2: 가스공급기
3: 발열체4: 기판 홀더
5: 게이트 밸브6, 8: 접속단자 홀더
11: 배기계12: 메인 밸브
21: 원료가스 공급계23: 제 2 내부공간
30: 전력공급 기구31: 지지체
32: 전력공급선33: 접속단자
34: 선재46: 내부공간 관통구멍
47: 접속단자 홀더(8)내의 내부공간
53, 54: 전력공급판62: 제 1 내부공간
71a: 접속단자 내부공간71b: 가스 통과구멍
210: 가스 분출 구멍212: 가스 분출 구멍
311: 접속단자313: 너트
317, 318: 절연체319: 가스 유로
330: 코일 스프링500: 쉴드판
501: 발열체 통과구멍502: 관통구멍
503: 접속용 핀504: 핀 받이
505: 작은 구멍506: 슬릿
508: 스페이서509: 절연재
이 발명이 적용되는 발열체 CVD장치는, 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 것이다. 그리고, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 도모하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 상기 기판 홀더에 대향시켜서 지지하는 접속단자 홀더가 한개, 또는 복수개, 처리용기내에 설치되어 있는 형태의 발열체 CVD장치이다.
본 발명의 발열체 CVD장치는, 상술한 형태에서, 발열체가 비접촉으로 통과하는 발열체 통과구멍과, 가스 통과용의 복수의 관통구멍을 구비하고 있는 쉴드판이, 당해 발열체 통과구멍을 통하여 처리용기 내측으로 연장되어 있는 발열체 부분과, 접속단자 홀더의 처리용기내를 향하는 측의 면 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
다음에 본 발명이 제안하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구사이의 접속 구조는, 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되고, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구를 접속단자를 통하여 전기적으로 접속하는 동시에, 상기 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속부의 구조에 적용되는 것이다.
본 발명이 제안하는 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조는, 상기의 형태에서, 상기 발열체의 단부에는 접속용 핀이 구비되어 있고, 상기 접속단자는 상기 발열체 단부의 접속용 핀이 삽입 이탈되는 작은 구멍을 갖는 핀 받이를 구비하고 있어, 당해 핀 받이의 작은 구멍의 내경이 상기 접속용 핀의 직경보다 작고, 당해 작은 구멍을 형성하는 핀 받이의 둘레벽에 상기 접속용 핀이 삽입 이탈되는 방향으로 뻗는 슬릿이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.
이 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조에서, 접속단자는, 처리용기내를 향하는 측에 설치되어 있고, 상기 핀 받이에 발열체 삽입 통과구멍을 통하여 연달아 통하는 접속단자 내부공간을 갖고 있는 동시에, 처리용기내에 면하는 부분에 당해 접속단자 내부공간과 처리용기내를 연달아 통하는 가스 통과구멍을 갖고, 당해 접속단자에 접속되는 상기 발열체가 비접촉 상태에서 당해 가스 통과구멍을 삽입 통과함으로써, 당해 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 구조를 갖고, 상기 발열체 삽입 통과구멍의 접속단자 내부공간에 면하는 개구부측에, 상기 발열체 삽입 통과구멍의 내주벽과, 발열체 단부의 접속용 핀 사이에 개재되는 스페이서가 배비되어 있는 형태로 할 수 있다.
또한, 상술한 어느 본 발명이 제안하는 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조에서도, 처리용기내에 설치되어 있는 한개, 또는 복수개의 접속단자 홀더가, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 도모하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 기판 홀더에 대향시켜서 지지하는 형태로 되어 있도록 할 수 있다.
본 발명이 제안하는 또 다른 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조는, 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되고, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조이며, 이하의 구조를 구비하고 있는 것이다.
처리용기내에 설치되어 있는 한개, 또는 복수개의 접속단자 홀더가, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를 전기적으로 절연을 도모하면서 미리 정해져 있는 위치에 유지함으로써, 당해 복수개의 접속단자에 각각 접속되는 발열체를 기판 홀더에 대향시켜서 지지하고 있다. 상기 각 접속단자 홀더는, 가스를 도입하는 가스 도입계가 접속되어 있는 제 1 내부공간을 갖고, 당해 각 접속단자 홀더의 미리 정해져 있는 위치에 전기적으로 절연되어서 유지되어 있는 상기 복수의 접속단자는 각각의 처리용기 내측을 향하는 측에 접속단자 내부공간을 구비하고 있는 동시에, 처리용기내에 면하는 측에 당해 접속단자 내부공간과 처리용기내를 연달아 통하고, 당해 접속단자에 접속되는 상기 발열체가 비접촉 상태로 그곳을 삽입 통과하는 가스 통과구멍을 구비하고 있음으로써, 당해 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 구조를 갖고 있다.
상기 접속단자 내부공간과 상기 접속단자 홀더의 제 1 내부공간이 연달아 통해져 있고, 접속단자와 전력공급 기구와의 접속부 또는, 접속단자와 전력공급 기구와의 접속부 및 접속단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 부분이 상기 제 1 내부공간에 배치되어 있다.
그리고, 당해 접속부 및 배선 부분의 상기 제 1 내부공간에 면하는 부분을 덮도록 절연재를 배열 설치하고, 및/또는, 접속단자 홀더의 상기 제 1 내부공간에 면하는 면을 절연재로 피복하고 있는 것이다.
(발명의 실시형태)
이하에, 본 발명의 적합한 실시형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다. 도 1, 도 2는, 본 발명에 관계되는 발열체 CVD장치의 바람직한 실시형태에서의 발열체와, 전력공급 기구와의 접속부의 단면구조를 도시하는 것이다.
본 발명의 발열체 CVD장치에서의 처리용기(1)나 기판 홀더(4), 및 배기계(11) 등의 구조에 대해서는, 상기한 도 7에 도시하는 종래의 발열체 CVD장치외 동일하기 때문에 도시를 생략하고 있다. 또, 도 7에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일 부호를 붙이고 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서는, 접속단자(311)가, 절연체(317, 318)에 의해 전기적으로 절연되면서, 내부에 제 1 내부공간(62)을 갖고 있는 접속단자 홀더(6)에 의해 유지되어 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서는, 접속단자(311)가, 절연체(317, 318)에 의해 전기적으로 절연되면서, 내부에 제 1 내부공간(62)을 갖고 있는 접속단자 홀더(8)에 의해 유지되어 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서는, 전력공급 기구(30)로부터의 전력공급선(32)이 전력공급판(53)에 접속되고, 이 전력공급판(53)이, 너트(313)와 접속단자(311) 사이에 끼워 지지되어 있다. 한편, 발열체(3)의 단부는, 코일 스프링(330)에 의해 접속단자(311)에 세게 눌려지고, 접속단자(311)에 접속되어 있다.
이와 같이 하여, 전력공급 기구(30)로부터의 전력공급선(32)의 단부와, 발열체(3)의 단부가 접속단자(311)를 통하여 접속되어 있다.
접속단자 홀더(6(도 1), 8(도 2))는, 발열체(3)를 기판 홀더(4)에 대향시켜서 지지하고 있는 것이며, 처리용기(1)와는 독립된 구조체로 되어 있다. 이 접속단자 홀더(6, 8)는, 전력공급 기구(30), 원료가스 공급계(21), 가스 도입계(61)에 접속되어 있다.
접속단자(311)는, 처리용기(1) 내측(도 1, 도 2에서는 하측)에 접속단자 내부공간(71a)을 구비하고 있는 동시에, 처리용기(1)에 면하는 부분에, 접속단자 내부공간(71a)과 처리용기(1)내를 연달아 통하는 가스 통과구멍(71b)을 구비하고 있다.
발열체(3)는, 가스 통과구멍(71b), 접속단자 내부공간(71a) 부분에서는 접속단자(311)에 대해 접촉하지 않는 상태에서, 이들 가스 통과구멍(71b), 접속단자 내부공간(71a)을 통과하여, 접속단자(311)에 접속된다.
이와 같이 해서 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속부 영역이 처리용기(1)내의 공간에 노출되어 있지 않은 구조로 되어 있다. 이것에 의해, 성막시에 실란 가스 등의 원료가스가 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속부 영역(발열체(3)의 약간 온도가 낮은 부분)에 접촉하는 것을 방지할 수 있고, 또, 부착막 제거(클리닝)시에, 클리닝 가스가 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속부 영역(발열체(3)의 약간 온도가 낮은 부분)에 접촉하는 것을 억제할 수 있다.
접속단자 내부공간(71a)과, 접속단자 홀더(6) 내부의 제 1 내부공간(62) 사이는, 가스 유로(319)에 의해 기체가 도통 가능하게 되어 있다. 또, 접속단자 홀더(6) 내부의 제 1 내부공간(62)에 가스를 도입하기 위한 가스 도입계(61)가 구비되어 있다.
도 1에 도시된 실시형태에서는, 가스 유로(319)는, 발열체(3)가 접속단자(311)에 접속되는 개소의 옆에 그려져 있는데, 가스 유로(319)를 발열체(3)가 접속단자(311)에 접속되는 개소 그 자체에 면하게 하는 것도 가능하다.
가스 도입계(61)는, 수소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 질소, 암모늄중 어느 하나의 가스, 또는 이들중 2종 이상으로 이루어지는 혼합 가스를 도입하기 위한 가스 공급계이다. 이 가스 공급계는, 도 7에 도시하는 원료가스 도입계(21)와 동일한 구성의 가스 공급계이다.
이와 같이, 도 1에 도시된 실시형태에서는, 가스 도입계(61)로부터 도입된 가스(퍼지 가스)가, 제 1 내부공간(62), 가스 유로(319), 접속단자 내부공간(71a) 및 가스 통과구멍(71b)으로부터 처리용기(1)내에 도입된다.
그래서, 성막시에 실란 가스 등의 원료가스가 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속부 영역(발열체(3)의 약간 온도가 낮은 부분)에 접촉하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 부착막 제거(클리닝)시에, 클리닝 가스가 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속부 영역(발열체(3)의 약간 온도가 낮은 부분)에 접촉하는 것을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
더욱이, 도 1, 도 2에 도시된 실시형태에서는, 접속단자 홀더(6, 8)에, 제 2 내부공간(23)이 구비되어 있고, 이 제 2 내부공간(23)에는, 원료가스 공급계(21)가 접속되어 있다. 또, 제 2 내부공간(23)은, 기판 홀더(4)에 대향하는 측의 면에 복수의 가스 분출 구멍(212)을 구비하고 있다. 제 2 내부공간(23)은, 당해 가스 분출 구멍(212)을 통해서만 처리용기(1)내의 공간에 연달아 통해 있다. 즉, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 내부공간(62)과 제 2 내부공간(23)은 격리되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 본 실시형태에서는, 1개의 발열체(3)만을 도시하고 있는데, 발열체의 수는 임의대로이다. 또 접속단자 홀더(6)에는 발열체(3)의 수에 따른 접속단자(311)가 배열 설치되어 있는 것은 말할 필요도 없다.
도 1에 도시된 실시형태에서는, 원료가스는 제 2 내부공간(23)으로부터 가스 분출 구멍(212)을 통해 처리용기(1)내에 공급된다. 따라서, 처리 대상인 기판이 대면적으로 되어도, 접속단자 홀더(6)를 크게 하는 동시에 발열체(3)의 수를 늘리면, 원료가스가 기판 전면에 공급할 수 있기 때문에, 균일한 성막이 가능하다. 즉 본 실시형태는, 대면적 기판에의 대응이 용이하다.
수소 가스는 가스 도입계(61)로부터 접속단자 홀더(6)의 제 1 내부공간(62), 가스 유로(319), 접속단자 내부공간(71a), 가스 통과구멍(71b)통하여, 화살표(72)와 같이 처리용기(1)내에 도입할 수 있다.
이 수소 가스의 흐름에 의해, 원료가스공급기(22)로부터 처리용기(1)내에 도입된 실란 가스나 발열체(3)의 표면에서 분해 및/또는 활성화된 실란 가스 기원의 활성종이, 가스 통과구멍(71b)을 통하여 접속단자 내부공간(71a)내에 침입해 오는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 실란 가스나 실란 가스 기원의 활성종이, 발열체(3)의 접속단자(311)에 접촉하여, 온도가 약간 낮아지는 부분이 실리사이드화하여, 열화해버리는 것을 방지할 수 있다.
상기 본 발명의 실시형태에서, 처리용기(1) 내부에 부착된 막의 제거(클리닝)을 행할 때는, 이하와 같이 각 가스가 공급된다.
도 1에 도시된 실시형태의 경우에는, 클리닝 가스를 원료가스 공급계(21)와 동일한 구성의 클리닝 가스 공급계(도시하지 않음)로부터, 제 2 내부공간(23), 가스 분출 구멍(212)을 통해 처리용기(1)내에 도입하는 동시에, 수소, 아르곤, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논, 질소, 암모니아중 어느 하나, 또는 이들중 2종 이상으로 이루어지는 혼합 가스를 가스 공급계(61)로부터, 접속단자 홀더(6)의 제 1 내부공간(62), 가스 유로(319), 접속단자 내부공간(71a), 가스 통과구멍(71b)을 통하여, 화살표(72)와 같이 처리용기(1)내에 도입한다.
이것에 의해 클리닝 가스 그 자체나, 발열체(3)의 표면에서 분해 및/또는 활성화된 클리닝 가스 기원의 활성종이 접속단자 내부공간(71a)내에 침입해 오는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 발열체(3)의 약간 온도가 낮은 부분(접속단자(311)와의 접속부 영역)이 에칭되어서 열화해버리는 것을 방지할 수 있다.
도 2, 도 3은, 도 1에서 설명한 접속단자 홀더(6)가 처리용기(1)내에 복수개 설치되어 있는 다른 실시형태에서의 발열체와, 전력공급 기구와의 접속부의 단면구조를 나타내는 것이다.
이 도 2에 도시된 부분은, 도 1에 도시된 부분에 상당하는 부분이다. 도 3(a)는 도 2의 A부의 상세를 나타내는 것이다. 도 1의 경우와 동일하게, 처리용기(1)나 기판 홀더(4), 및 배기계 등의 구조에는, 상기한 도 7, 도 8에 도시하는 종래의 발열체 CVD장치와 동일하다. 따라서, 도시 및 그 설명을 생략한다.
도 2에 도시된 실시형태에서는, 너트(313)가, 접속단자(311)를 접속단자 홀더(8)에 고정하는 동시에, 접속단자(311)와 전력공급판(53, 54)을 접속할 목적을 겸하고 있다.
도 2에 도시된 실시형태에서의 기본적인 구조, 형태는, 도 1에 도시된 실시형태의 것과 동일하다. 따라서, 도 2중, 도 1에 도시한 부재와 동일한 부재에는 동일한 부호를 붙여서 그 설명을 생략하고 있다.
도 1∼도 3의 실시형태에서는, 발열체(3)의 접속단자(311)에의 접속 및 유지를 코일 스프링(330)으로 행하도록 하고 있다. 이와 같이 하면, 원터치로 발열체(3)의 착탈이 가능하게 된다.
도 2에 도시하는 실시형태는, 2개의 접속단자 홀더(8)가 처리용기(1)내에 설치되어 있는 동시에, 접속단자와 전력공급 기구와의 접속부 및, 접속단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 부분이 접속단자 홀더(8)에 내장되어 있는 점에서, 도 1에 도시된 실시형태의 경우와 상위하다. 그래서, 이들 도 1에 도시된 실시형태의 경우와 상위한 구조에 대하여, 이하, 구체적으로 설명한다.
도 2, 도 3에 도시된 실시형태에서는, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부는, 제 1 내부공간(62)에 의해 덮어져 있다. 이것에 의해, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부가 처리용기(1)내의 공간에 노출하지 않게 되어 있다. 또, 접속단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 부분인 전력공급판(54)(접속단자간)도 제 1 내부공간(62)에 의해 덮혀, 처리용기(1)내의공간에 노출되지 않게 되어 있다.
또한, 도 2, 도 3에 도시된 실시형태에서는, 접속단자(311)에는, 접속단자 홀더(8)내의 내부공간(47)과 접속단자 내부공간(71a)을 연결하는 가스 유로(319)가 설치되어 있다. 그래서, 가스 도입계(61)로부터 도입된 가스는, 제 1 내부공간(62)을 채우고, 다음 내부공간(47)에 내부공간 관통구멍(46)을 통과하여 인도된다. 이 가스는, 또한 접속단자(311)의 접속단자 내부공간(71a)에 가스 유로(319)을 통과하여 흘러 들어간다. 그리고, 발열체(3)와 코일 스프링(330) 근방을 통과하고, 접속단자(311)에 접속해 있는 발열체(3)와 접속단자 홀더(8) 사이의 비접촉부로 흘러 간다. 즉, 가스는, 가스 통과구멍(71b)으로부터, 화살표(72)와 같이 처리용기(1)내의 공간으로 흘러 간다.
본 발명의 발열체 CVD장치는, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 접속단자 홀더(6(도 1), 8(도 2))의 처리용기(1)내를 향하는 측(도 1, 도 2중, 하측)에 쉴드판(500)이 배비되어 있는 점에 특징을 갖는 것이다.
쉴드판(500)은, 발열체(3)가 비접촉으로 통과하는 발열체 통과구멍(501)과, 가스 통과용의 복수의 관통구멍(502)을 구비하고 있다.
도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 발열체 통과구멍(501)을 통하여 처리용기(1) 내측으로 발열체(3)가 연장되어 있으므로, 쉴드판(500)은, 발열체 통과구멍(501)을 통하여 처리용기(1) 내측으로 연장되어 있는 발열체(3) 부분과, 접속단자 홀더(6, 8)의 처리용기(1)내를 향하는 측의 면 사이에 배비되게 된다.
본 발명의 발열체 CVD장치에서는, 예를 들면, 접속단자 홀더(6, 8)에서의 제1 내부공간(62)과 제 2 내부공간(23)을 완전히 분리하고, 이들 공간을 처리용기(1)내의 공간과도 완전히 분리하기 위해서나, 접속단자(311)와 같은 구조체를 접속단자 홀더(8)의 내부공간(47)에 배치하는 경우 등에, 0-링 등의 실링 재(도시하지 않음)를 사용할 필요가 있다.
그런데, 접속단자 홀더(6, 8)는, 발열체(3)의 복사열에 의해 가열되므로, 그 온도가 O링 등의 실링재의 내열온도(바이톤에서 150℃、최고 칼레츠에서 280℃)를 훨씬 넘어버리는 일이 있다. 이 경우, 접속단자 홀더(6, 8)를, 예를 들면, 냉각 기구(도시하지 않음)에 의해, O링 등의 실링재의 내열온도 이하로 냉각할 필요가 생긴다.
한편, Cat-CVD에서 재료 가스에 SiH4나 SiH4+H2를 사용하여 Si막을 성막하는 경우, H라디칼이 막 특성에 크게 영향을 준다. 따라서, 상기와 같이, 접속단자 홀더(6, 8)를 O링 등의 실링재의 내열온도 이하로 냉각하게 하면, 발열체(3)와의 접촉 분해에 의해 생성된 H라디칼과 접속단자 홀더(6, 8) 표면에 부착된 막이 반응해버린다. 이 결과, 처리용기(1)내의 H라디칼량이 감소하여, 막 특성이 열화될 우려가 있다. 또, 상기의 H라디칼과 접속단자 홀더(6, 8) 표면에 부착된 막의 반응에 의한 생성물이 발열체(3)에 의해 분해 활성화된 것도 포함하여 기판 홀더(4)상에 배치되어 있는 기판에 형성되는 막중에 받아들여져, 이것에 의해 막 특성이 열화될 우려가 있다.
본 발명의 발열체 CVD장치에 의하면, 도 1, 도 2, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 쉴드판(500)의 발열체 통과구멍(501)을 통하여 처리용기(1) 내측으로 연장되어 있는 발열체(3) 부분과, 접속단자 홀더(6, 8)의 처리용기(1)내를 향하는 측의 면 사이에 쉴드판(500)이 배비되어 있으므로, 접속단자 홀더(6, 8)가, 발열체(3)의 복사열에 의해 가열되는 일이 없다.
이 결과, 접속단자 홀더(6, 8)의 온도가 O링 등의 실링재의 내열온도를 넘지 않도록 할 수 있다.
게다가, 막의 부착은 발열체(3)의 복사열에 의해 가열되는 쉴드판(500)상에 일어나고, 이 때, 쉴드판(500)은 가열되어 있으므로, H라디칼과 부착막과의 반응은 생기지 않아, 처리용기(1)내의 공간에서의 H라디칼량이 감소하는 일도 없어져, 막 특성의 열화를 미연에 방지할 수 있다.
또한, 쉴드판(500)을 도시되지 않은 온도조절 기구에 접속하고, 소정의 온도(250℃∼500℃)에 유지하도록 할 수도 있다.
다음에, 본 발명의 발열체 CVD장치에 특징적인 발열체(3)와 전력공급 기구(30) 사이의 접속 구조에 대하여 설명한다.
도 3(a)에 도시된 바와 같이, 발열체(3)의 단부에는 접속용 핀(503)이 구비되어 있다. 한편, 접속단자(311)는, 이 접속용 핀(503)이 삽입 이탈되는 작은 구멍(505)을 갖는 핀 받이(504)를 구비하고 있다. 작은 구멍(505)의 내경은, 도 3(c)에 도시하는 바와 같이, 접속용 핀(503)의 직경보다 작고, 작은 구멍(505)을 형성하는 핀 받이(504)의 둘레벽에는, 도 3(b), (c)에 도시된 바와 같이, 접속용 핀(503)이 삽입 이탈되는 방향으로 뻗는 슬릿(506)이 설치되어 있다. 또한, 도3(b)은, 핀 받이(504)를 접속용 핀(503)의 삽입 이탈방향(도 3(a)중, 하측)에서 본 도면이며, 도 3(c)는, 접속용 핀(503)이 핀 받이(504)에 끼워 삽입되는 상태를 설명하는 일부를 생략한 측면도이다.
발열체(3)에는 통상 직경 0.5mm 정도의 와이어 형상의 재료가 사용되고 있으므로, 발열체(3)의 단부에 접속용 핀(503)을 구비하고, 이 접속용 핀(503)을 접속단자(311)에 구비되어 있는 핀 받이(504)의 작은 구멍(505)에 삽입 이탈하는 접속 구조에 의해 발열체(3)와 접속단자(311)의 접속을 행함으로써, 접속용 핀(503)이 구비되어 있지 않은 발열체(3)의 단부와 접속단자(311) 사이에서 접속을 도모하는 경우보다도 접속부의 직경을 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 전기적인 접촉 면적을 크게 할 수 있다.
상기와 같이 통상 작은 직경으로 되어 있는 발열체(3)의 단부에서 접속단자(311) 사이의 접속을 도모하는 경우, 접촉 면적이 작으므로, 접촉저항에 의한 가열이 생겨버린다. 이 발생딘 열 때문에, 발열체(3)에의 전기적인 접촉을 유지하고, 발열체(3)를 유지하는 코일 스프링(330)의 스프링성이 열화될 우려가 있다.
그러나, 발열체(3)의 단부에 구비되어 있는 접속용 핀(503)을 통하여 접속을 도모함으로써, 상기와 같이, 전기적인 접촉 면적이 커져, 접촉저항을 억제하여, 접촉저항에 의한 발열을 억제할 수 있다.
더욱이, 발열체(3)의 단부에 구비되어 있는 접속용 핀(503)이 장착되는 접속단자(311)의 핀 받이(504)에 설치되어져 있는 작은 구멍(505)은, 그 내경이 접속용핀(503)의 직경보다 작고, 작은 구멍(505)을 형성하는 핀 받이(504)의 둘레벽에 접속용 핀(503)이 삽입 이탈되는 방향으로 뻗는 슬릿(506)이 설치되어 있으므로, 스프링성을 구비한 핀 받이로 되어 있다.
그래서, 접속용 핀(503)을 도 3(c)중의 화살표로 도시하는 방향에서 핀 받이(504)의 작은 구멍(505)에 장착하면, 상기의 스프링성에 의해, 접속단자(311)와 접속용 핀(503)의 양호한 열접촉이 얻어져, 통전 가열되는 발열체(3)로부터의 열을 접속단자(311)로 빠져나가게 하여, 접속용 핀(503)의 가열이 억제된다. 이것에 의해, 발열체(3)에의 전기적인 접촉을 유지하여, 발열체(3)를 유지하는 코일 스프링(330)의 스프링성의 열화가 일어날 가능성을 더한층 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기와 같은 스프링성을 갖는 핀 받이(504)의 작은 구멍(505)에 발열체(3)의 단부에 구비되어 있는 접속용 핀(503)이 장착됨으로써, 양호한 열접촉이 도모되는 동시에, 보다 양호한 전기적 접속도 도모되므로, 접촉저항이 더욱 억제되어, 접촉저항에 의한 발열을 억제할 수 있다.
도 5(a), (b)는, 발열체(3)와 전력공급 기구(30) 사이의 다른 접속 구조를 도시하는 것이다.
코일 스프링(330)에 의해 발열체(3)를 지지하고 있는 경우, 발열체(3)의, 도 4중, 부호 507로 나타내는 방향으로의 열팽창에 의한 신장이 커지면, 발열체(3)가 가스 통과구멍(71b)부에서 절연재(318)에 접촉할 우려가 있다. 이와 같이 접촉해버리면 접촉부의 발열체(3)의 온도가 저하되어, 성막시에는 실리사이드화, 클리닝시에는 에칭이라는 문제가 생겨버린다.
도 5(a), (b)에 도시된 발열체(3)와 전력공급 기구(30) 시이의 접속 구조는, 도 3을 사용하여 설명한 접속 구조에 추가하여, 접속단자 내부공간(71a)과 핀 받이(504)를 연달아 통하는 발열체 삽입 통과구멍(509)의 접속단자 내부공간(71a)에 면하는 측의 개구부측에, 발열체 삽입 통과구멍(509)의 내주벽과, 접속용 핀(503) 사이에 개재되는 스페이서(508)가 배비되어 있도록 한 것이다.
이것에 의해, 발열체(3)는 핀 받이(504)와 스페이서(508)라는 적어도 2개소에서 고정되기 때문에, 화살표(507)방향의 열팽창에 의한 경사(α)를 작게 할 수 있다. 그래서, 발열체(3)의 도 4중 부호(507)로 나타내는 방법에의 열팽창에 의한 신장이 커진 경우이더라도, 발열체(3)가 가스 통과구멍(71b)부에서 절연재(318)에 접촉하는 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
도 6은, 발열체(3)와 전력공급 기구(30) 사이의 또 다른 접속 구조를 도시하는 것이다.
도 2에 도시된 실시형태에서는, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부는, 제 1 내부공간(62)에 의해 덮혀 있다. 이것에 의해, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부가 처리용기(1)내의 공간에 노출되지 않게 되어 있다. 또, 접속단자와 접속단자 시이를 전기적으로 접속하는 배선 부분인 전력공급판(54)(접속단자간)도 제 1 내부공간(62)에 의해 덮혀, 처리용기(1)내의 공간에 노출되지 않게 되어 있다.
이 접속단자 홀더(8)에서의 제 1 내부공간(62) 및 내부공간(47)은, 퍼지용의가스가 도입됨으로써 압력이 높아져, 접속단자(311)와 접속단자 홀더(8)의 내벽면 사이, 접속단자(311) 사이, 전력공급판(53, 54)과 접속단자 홀더(8)의 내벽면 사이등에서 방전이 생길 우려가 있다. 이 방전이 생기면, 발열체(3)에 적절한 전력이 투입되지 않는다는 문제가 생겨버린다.
도 6에 도시된 접속 구조는, 이와 같은 방전의 발생을 미연에 방지하기 위해, 접속단자(311), 전력공급판(53, 54) 등, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부 및 배선 부분의 제 1 내부공간(62)에 면하는 부분을 덮도록 절연재(509)를 배열 설치한 것이다. 또한, 도시하고 있지 않지만, 접속단자 홀더(8)의 제 1 내부공간(62)에 면하는 면을 절연재로 피복하는 것도 상술한 방전의 발생을 방지하는 점에서 효과적이다. 더욱이, 도 6에 도시된 바와 같이, 접속단자(311)와 전력공급 기구(30)의 접속부 및 배선 부분의 제 1 내부공간(62)에 면하는 부분을 덮도록 절연재(509)를 배열 설치한 후에, 접속단자 홀더(8)의 제 1 내부공간(62)에 면하는 면을 절연재로 피복하는 것도 상술한 방전의 발생을 방지하는 점에서 효과적이다. 이와 같이 함으로써, 제 1 내부공간(62) 및 내부공간(47)에의 퍼지용 가스의 도입에 의해 압력이 높아져도 방전이 생길 위험성을 미연에 배제할 수 있다.
또한, 도 6에서는, 도 3(a)에 도시된 실시형태에서 절연재(509)가 채용되어 있는 접속 구조를 설명하고 있는데, 도 5(a)에 도시된 바와 같이 스페이서(508가 채용되어 있는 실시형태에서, 도 6에 되시된 바와 같은 절연재(509)가 채용되어 있는 접속 구조로 하는 것도 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명했는데, 본발명은 이와 같은 실시형태에 한정되지 않고, 특허청구범위의 기재로부터 파악되는 기술적 범위에서 여러 형태로 변경가능하다.
본 발명에 의하면, 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있어서 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치로서, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 도모하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 상기 기판 홀더에 대향시켜서 지지하는 접속단자 홀더가 한개, 또는 복수개, 처리용기내에 설치되어 있는 발열체 CVD장치에서, 발열체가 비접촉으로 통과하는 발열체 통과구멍과, 가스 통과용의 복수의 관통구멍을 구비하고 있는 쉴드판이, 발열체 통과구멍을 통하여 처리용기 내측에 연장되어 있는 발열체 부분과, 접속단자 홀더의 처리용기내를 향하는 측의 면 사이에 배비되어 있으므로, 접속단자 홀더가, 발열체의 복사열에 의해 가열되는 일이 없다.
그래서, 접속단자 홀더내에 O링 등의 실링재가 사용되고 있는 경우이더라도,접속단자 홀더의 온도가 이들 실링재의 내열온도를 넘는 일이 없도록 하여 발열체 CVD장치의 안정성의 향상을 도모할 수 있다. 더욱이, 접속단자 홀더의 온도가 상기 실링재의 내열온도를 넘는 일이 없도록, 예를 들면, 냉각 기구에 의해 접속단자 홀더를 냉각하는 경우이더라도, 막의 부착은 발열체의 복사열에 의해 가열되는 쉴드판상에 일어나고, 이 때, 쉴드판은 가열되어 있으므로, H라디칼과 부착막과의 반응은 생기지 않고, 처리용기내의 공간에서의 H라디칼량이 감소하는 일도 없어져, 막특성의 열화를 미연에 방지할 수 있다.
또, 상기 발열체 CVD장치에서, 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조를 개량함으로써, 안정성의 향상을 도모할 수 있다.
Claims (6)
- 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치로서,상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 도모하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 상기 기판 홀더에 대향시켜서 지지하는 접속단자 홀더가 한개, 또는 복수개, 처리용기내에 설치되어 있는 동시에상기 발열체가 비접촉으로 통과하는 발열체 통과구멍과, 가스 통과용의 복수의 관통구멍을 구비하고 있는 쉴드판이, 당해 발열체 통과구멍을 통하여 처리용기 내측으로 연장되어 있는 발열체 부분과, 접속단자 홀더의 처리용기내를 향하는 측의 면 사이에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치.
- 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 동시에, 상기 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속부의 구조로서,상기 발열체의 단부에는 접속용 핀이 구비되어 있고,상기 접속단자는 상기 발열체 단부의 접속용 핀이 삽입 이탈되는 작은 구멍을 갖는 핀 받이를 구비하고 있고, 당해 핀 받이의 작은 구멍의 내경이 상기 접속용 핀의 직경보다 작고, 당해 작은 구멍을 형성하는 핀 받이의 둘레벽에 상기 접속용 핀이 삽입 이탈 방향으로 뻗는 슬릿이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조.
- 제 2 항에 있어서, 접속단자는, 처리용기내를 향하는 측에 설치되어 있고, 상기 핀 받이에 발열체 삽입 통과구멍을 통하여 연달아 통하는 접속단자 내부공간을 갖고 있는 동시에, 처리용기내에 면하는 부분에 당해 접속단자 내부공간과 처리용기내를 연달아 통하는 가스 통과구멍을 갖고, 당해 접속단자에 접속되는 상기 발열체가 비접촉 상태에서 당해 가스 통과구멍을 삽입 통과함으로써, 당해 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 구조를 갖고,상기 발열체 삽입 통과구멍의 접속단자 내부공간에 면하는 개구부측에, 상기 발열체 삽입 통과구멍의 내주벽과, 발열체 단부의 접속용 핀 사이에 개재되는 스페이서가 배비되어 있는 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조.
- 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 행해지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조로서,처리용기내에 설치되어 있는 한개, 또는 복수개의 접속단자 홀더가, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를, 전기적으로 절연을 꾀하면서, 미리 정해져 있는 위치에 유지하고, 당해 접속단자에 접속되는 발열체를, 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역이 처리용기내의 공간에 노출되지 않도록 하여 기판 홀더에 대향시켜서 지지하고,상기 발열체의 단부에는 접속용 핀이 구비되어 있고,상기 접속단자는 상기 발열체 단부의 접속용 핀이 삽입 이탈되는 작은 구멍을 갖는 핀 받이를 구비하고 있고, 당해 핀 받이의 작은 구멍의 내경이 상기 접속용 핀의 직경보다 작고, 당해 작은 구멍을 형성하는 핀 받이의 둘레벽에 상기 접속용 핀이 삽입 이탈되는 방향으로 뻗는 슬릿이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조.
- 제 4 항에 있어서, 접속단자는, 처리용기내를 향하는 측에 설치되어 있고, 상기 핀 받이에 발열체 삽입 통과구멍을 통하여 연달아 통하는 접속단자 내부공간을 가지고 있는 동시에, 처리용기내에 면하는 부분에 당해 접속단자 내부공간과 처리용기내를 연달아 통하는 가스 통과구멍을 갖고, 당해 접속단자에 접속되는 상기 발열체가 비접촉 상태로 당해 가스 통과구멍을 삽입 통과함으로써, 당해 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지 않는 구조를 갖고,상기 발열체 삽입 통과구멍의 접속단자 내부공간에 면하는 개구부측에, 상기 발열체 삽입 통과구멍의 내주벽과, 발열체 단부의 접속용 핀 사이에 개재되는 스페이서가 배비되어 있는 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조.
- 내부에 구비되어 있는 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 대해 소정의 처리가 이루어지는 처리용기와, 당해 처리용기에 접속되어 있고 처리용기내를 진공으로 배기하는 배기계 및, 처리용기내에 소정의 원료가스를 공급하는 원료가스 공급계와, 당해 처리용기내에 배치되어 있고 전력공급 기구로부터의 전력공급을 받아서 고온으로 되는 발열체를 구비하고, 상기 원료가스 공급계로부터 처리용기내에 도입된 원료가스가 고온으로 유지된 발열체에 의해 분해 및/또는 활성화되어, 상기 기판 홀더에 유지되어 있는 기판에 박막이 형성되는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조로서,처리용기내에 설치되어 있는 한개, 또는 복수개의 접속단자 홀더가, 상기 발열체와 전력공급 기구를 전기적으로 접속하는 복수개의 접속단자를 전기적으로 절연을 도모하면서 미리 정해져 있는 위치에 유지함으로써, 당해 복수개의 접속단자에 각각 접속되는 발열체를 기판 홀더에 대향시켜서 지지하고,상기 각 접속단자 홀더는, 가스를 도입하는 가스 도입계가 접속되어 있는 제 1 내부공간을 갖고,당해 각 접속단자 홀더의 미리 정해져 있는 위치에 전기적으로 절연되어 유지되고 있는 상기 복수의 접속단자는 각각의 처리용기 내측을 향하는 측에 접속단자 내부공간을 구비하고 있는 동시에, 처리용기내에 면하는 측에 당해 접속단자 내부공간과 처리용기내를 연달아 통하고, 당해 접속단자에 접속되는 상기 발열체가 비접촉 상태에서 그곳을 삽입 통과하는 가스 통과구멍을 구비하고 있음으로써, 당해 접속단자에 접속되는 발열체의 접속부 영역을 처리용기내의 공간에 노출시키지않는 구조를 갖고,상기 접속단자 내부공간과 상기 접속단자 홀더의 제 1 내부공간이 연달아 통해 있고,접속단자와 전력공급 기구의 접속부 또는, 접속단자와 전력공급 기구와의 접속부 및 접속단자와 접속단자 사이를 전기적으로 접속하는 배선 부분이 상기 제 1 내부공간에 배치되고,당해 접속부 및 배선 부분의 상기 제 1 내부공간에 면하는 부분을 덮도록 절연재를 배열 설치하고, 및/또는, 접속단자 홀더의 상기 제 1 내부공간에 면하는 면을 절연재로 피복한 것을 특징으로 하는 발열체 CVD장치에서의 발열체와 전력공급 기구 사이의 접속 구조.
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