KR20110094113A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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KR20110094113A
KR20110094113A KR1020117015408A KR20117015408A KR20110094113A KR 20110094113 A KR20110094113 A KR 20110094113A KR 1020117015408 A KR1020117015408 A KR 1020117015408A KR 20117015408 A KR20117015408 A KR 20117015408A KR 20110094113 A KR20110094113 A KR 20110094113A
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사다츠구 와카마츠
고지 가메사키
마사시 기쿠치
요스케 짐보
겐지 에토
신 아사리
히로토 우치다
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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

플라즈마 처리 장치는 측벽(34)을 가진 챔버(2)와, 전극 플랜지(4)와, 상기 챔버(2) 및 상기 전극 플랜지(4)에 의해 끼워진 절연 플랜지(81)로 구성되고 반응실(2a)을 가진 처리실(101)과, 상기 반응실(2a) 안에 수용되어 처리면(10a)을 가진 기판(10)이 재치되는 지지부(15)와, 상기 챔버(2)의 상기 측벽(34)에 설치된 반출입부(36)와, 상기 전극 플랜지(4)에 접속되어 고주파 전압을 인가하는 RF 전원(9)과, 상기 반출입부(36)에 설치되어 상기 반출입부(36)를 개폐하는 제1 도어 밸브(55)와, 상기 챔버(2)와 전기적으로 접속되고 상기 챔버(2)의 내측면(33)과 동일 평면상에 위치하는 면부(56a)를 가진 제2 도어 밸브(56)를 포함한다.The plasma processing apparatus is composed of a chamber 2 having sidewalls 34, an electrode flange 4, and an insulating flange 81 sandwiched by the chamber 2 and the electrode flange 4 and the reaction chamber 2a. ) To the processing chamber 101, the support part 15 accommodated in the reaction chamber 2a, and the substrate 10 having the processing surface 10a, and the side wall 34 of the chamber 2. A first door for opening / closing the carry-on / out portion 36, an RF power source 9 connected to the electrode flange 4 to apply a high frequency voltage, and an opening / closing portion 36 of the carry-out portion 36; A second door valve 56 having a valve 55 and a face portion 56a electrically connected to the chamber 2 and located coplanar with an inner surface 33 of the chamber 2. .

Figure P1020117015408
Figure P1020117015408

Description

플라즈마 처리 장치{Plasma processing apparatus}Plasma processing apparatus

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus.

본 출원은 2009년 1월 9일에 출원된 일본 특허 출원 2009-004025호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-004025 for which it applied on January 9, 2009, and uses the content here.

종래부터 플라즈마를 사용하여 원료 가스를 분해하여, 예를 들면 기판의 피성막면에 박막을 형성하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 예를 들면 도 7에 도시한 것처럼 성막 공간(반응실)(305)을 갖도록 챔버(303)와, 전극 플랜지(304)와, 챔버(303) 및 전극 플랜지(304)에 의해 끼워진 절연 플랜지(302)에 의해 처리실(301)이 구성되어 있다. 처리실(301)안에는 전극 플랜지에 접속되어 복수의 분출구를 가진 샤워 플레이트(306)와, 기판(307)이 배치되는 히터(308)가 설치되어 있다. 샤워 플레이트(306)와 전극 플랜지(304) 사이에 형성되는 공간(309)은 원료 가스가 도입되는 가스 도입 공간이다. 즉, 샤워 플레이트(306)는 처리실(301) 안을, 기판(307)에 막이 형성되는 성막 공간(305)과 가스 도입 공간(공간(309))으로 구획하였다.Background Art Conventionally, plasma processing apparatuses are known in which a source gas is decomposed using plasma to form a thin film on, for example, a film to be formed on a substrate. In this plasma processing apparatus, for example, the chamber 303, the electrode flange 304, the chamber 303, and the electrode flange 304 have a film forming space (reaction chamber) 305 as shown in FIG. The process chamber 301 is comprised by the insulation flange 302 fitted in by this. In the processing chamber 301, a shower plate 306 connected to the electrode flange and having a plurality of jet ports and a heater 308 on which the substrate 307 is disposed are provided. The space 309 formed between the shower plate 306 and the electrode flange 304 is a gas introduction space into which the source gas is introduced. That is, the shower plate 306 partitioned the process chamber 301 into the film-forming space 305 in which the film | membrane is formed in the board | substrate 307, and the gas introduction space (space 309).

히터(308)에는 어스 플레이트(310)의 일단이 접속되어 있다. 어스 플레이트(310)의 타단은 챔버(303)의 내저면 근방에 전기적으로 접속되어 있다. 챔버(303)는 접지 전위에 접속되어 있다. 이로써 히터(308)는 애노드 전극으로서 기능한다. 한편 전극 플랜지(304)에는 고주파 전원(311)이 접속되어 있다. 전극 플랜지(304) 및 샤워 플레이트(306)는 캐소드 전극으로서 기능한다. 전극 플랜지(304)의 주위에는, 예를 들면 전극 플랜지(304)를 덮도록 형성되고, 또한 챔버(303)에 접속된 실드 커버(312) 등이 설치되어 있다.One end of the earth plate 310 is connected to the heater 308. The other end of the earth plate 310 is electrically connected to the inner bottom of the chamber 303. The chamber 303 is connected to the ground potential. As a result, the heater 308 functions as an anode electrode. On the other hand, a high frequency power supply 311 is connected to the electrode flange 304. The electrode flange 304 and the shower plate 306 function as cathode electrodes. In the periphery of the electrode flange 304, the shield cover 312 etc. which are formed so that the electrode flange 304 is covered and connected to the chamber 303, for example are provided.

이와 같은 구성에서 가스 도입 공간에 도입된 가스는 샤워 플레이트(306)의 각 분출구로부터 성막 공간에 균일하게 분출된다. 이 때 고주파 전원을 기동하여 전극 플랜지(304)에 고주파 전압을 인가하고 성막 공간내에 플라즈마를 발생시킨다. 그리고 플라즈마에 의해 분해된 원료 가스가 기판의 피성막면에 도달함으로써 원하는 막이 형성된다.In such a configuration, the gas introduced into the gas introduction space is uniformly blown into the film formation space from each of the blowing holes of the shower plate 306. At this time, a high frequency power supply is started to apply a high frequency voltage to the electrode flange 304 to generate a plasma in the film formation space. The desired film is formed by the source gas decomposed by the plasma reaching the film formation surface of the substrate.

전극 플랜지(304)에 고주파 전압을 인가하여 플라즈마를 발생시킬 때 플라즈마의 발생에 따라 흐르는 전류는, 도 7의 화살표로 나타낸 것처럼 샤워 플레이트(306), 히터(308) 및 어스 플레이트(310)의 순서대로 전달된다. 또 이 전류는 챔버(303)의 내측면 및 실드 커버(312)에 전달되어 전극 플랜지(304)에 리턴된다. 플라즈마의 발생에 따른 전류는 이와 같은 전류 경로를 통해 흐른다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).When the plasma is generated by applying a high frequency voltage to the electrode flange 304, the current flowing in accordance with the generation of the plasma is in the order of the shower plate 306, the heater 308, and the earth plate 310, as indicated by the arrows in FIG. 7. As it is delivered. This current is also transmitted to the inner surface of the chamber 303 and the shield cover 312 and returned to the electrode flange 304. The current resulting from the plasma flows through such a current path (see Patent Document 1, for example).

특허문헌 1: 일본특개2008-244079호 공보Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-244079

그런데 도 8에 도시한 것처럼 챔버(303)의 측벽에는, 기판(307)을 챔버(303)안에 반출 또는 반입하기 위해 사용되는 반출입부(313)가 설치되고, 이것을 개폐하는 도어 밸브(314)가 설치되어 있는 경우가 많다.However, as shown in FIG. 8, the sidewall of the chamber 303 is provided with a carrying in / out portion 313 which is used to carry the substrate 307 into or out of the chamber 303, and the door valve 314 for opening and closing this is provided. It is often installed.

이와 같은 경우 반출입부(313)가 형성되어 있는 챔버(303)의 내측면을 흐르는 고주파 전류의 경로는 반출입부(313)가 형성되지 않은 챔버(303)의 내측면을 흐르는 고주파 전류의 경로보다도 길어진다. 이로써 반출입부(313)가 형성되어 있는 내측면을 흐르는 고주파 전류의 경로에서 인덕턴스가 커진다.In this case, the path of the high frequency current flowing through the inner surface of the chamber 303 in which the carry-out part 313 is formed is longer than the path of the high frequency current flowing in the inner surface of the chamber 303 in which the carry-in part 313 is not formed. Lose. As a result, the inductance increases in the path of the high frequency current flowing through the inner surface where the carry-in and out portions 313 are formed.

특히 기판(307)의 사이즈가 대형화되면 고주파 전압을 크게 할 필요가 있기 때문에 반출입부(313) 근방에서 이상 방전이 발생할 우려가 있다.In particular, when the size of the substrate 307 is increased, it is necessary to increase the high frequency voltage, which may cause abnormal discharge in the vicinity of the carry-in and out portions 313.

따라서 이상 방전에 기인하는 임피던스의 부정합이 생겨 전극 플랜지(304)에 인가 가능한 고주파 전압이 저하된다는 과제가 있다.Therefore, there exists a subject that the high frequency voltage which can be applied to the electrode flange 304 will fall, because an impedance mismatch resulting from abnormal discharge will arise.

그래서 이 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 반출입부에서의 이상 방전을 방지하여 인가 가능한 고주파 전압을 크게 할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.Therefore, this invention is made in view of the above-mentioned situation, and provides the plasma processing apparatus which can enlarge the high frequency voltage which can be applied by preventing abnormal discharge in a carry-out / out part.

상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 측벽을 가진 챔버와, 전극 플랜지와, 상기 챔버 및 상기 전극 플랜지에 의해 끼워진 절연 플랜지로 구성되며 반응실을 가진 처리실과, 상기 반응실 내에 수용되며 처리면을 가진 기판이 재치(載置)되고 상기 기판의 온도를 제어하는 지지부와, 상기 챔버의 상기 측벽에 설치되어 상기 반응실에 상기 기판을 반출 또는 반입하기 위해 사용되는 반출입부와, 상기 전극 플랜지에 접속되어 고주파 전압을 인가하는 RF 전원과, 상기 반출입부에 설치되어 상기 반출입부를 개폐하는 제1 도어 밸브와, 상기 챔버와 전기적으로 접속되고 상기 챔버의 내측면과 동일 평면상에 위치하는 면부를 가진 제2 도어 밸브를 포함한다.In order to solve the above problems, the plasma processing apparatus of the present invention comprises a chamber having a side wall, an electrode flange, an processing flange having an reaction flange sandwiched by the chamber and the electrode flange, and housed in the reaction chamber. A support portion for placing a substrate having a processing surface and controlling the temperature of the substrate, a carry-out portion provided on the sidewall of the chamber and used to carry or unload the substrate into the reaction chamber, An RF power supply connected to an electrode flange to apply a high frequency voltage, a first door valve provided at the carrying in and out part to open and close the carrying in and out parts, and electrically connected to the chamber and located on the same plane as the inner surface of the chamber. And a second door valve having a face portion.

이와 같은 구성에서는 반출입부에서의 리턴 전류의 경로로서 제2 도어 밸브의 면부 상에 전류를 흘려보낼 수 있다. 따라서 반출입부 근방에서의 인덕턴스를 저하시킬 수 있다. 또 제2 도어 밸브를 설치함으로써 제1 도어 밸브와 반출입부에 의해 둘러싸인 방전 공간을 폐색할 수 있다. 따라서 플라즈마를 발생시킬 때 반출입부 내의 이상 방전을 방지할 수 있어 전극 플랜지에 인가 가능한 고주파 전압을 크게 할 수 있다.In such a configuration, a current can flow on the face of the second door valve as a path of the return current at the carry-in and out portions. Therefore, the inductance in the carry-out part vicinity can be reduced. Moreover, by providing the second door valve, the discharge space surrounded by the first door valve and the carry-out / out part can be closed. Therefore, when generating plasma, abnormal discharge in the carry-out part can be prevented, and the high frequency voltage which can be applied to an electrode flange can be enlarged.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 제2 도어 밸브는 도전성을 가진 탄성 부재가 설치되는 단부를 갖는 것이 바람직하다.In the plasma processing apparatus of this invention, it is preferable that the said 2nd door valve has the edge part in which the electroconductive elastic member is provided.

이와 같은 구성에서는, 제2 도어 밸브와 챔버가 전기적으로 접속되어 리턴 전류의 경로로서 제2 도어 밸브와 챔버 사이에 전류를 흘려보낼 수 있다. 또 제2 도어 밸브를 닫을 때에 단부와 반출입부가 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 제2 도어 밸브 또는 챔버의 손상을 방지할 수 있어 부품 수명을 길게 할 수 있다.In such a configuration, the second door valve and the chamber are electrically connected to allow a current to flow between the second door valve and the chamber as a path of the return current. In addition, it is possible to prevent the end portion and the carrying in / out portion from colliding when closing the second door valve. Therefore, damage to the second door valve or the chamber can be prevented and the component life can be extended.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 제2 도어 밸브와 상기 챔버 사이에 간격이 설치되어 상기 제2 도어 밸브와 상기 챔버가 전기적으로 접속되는 것이 바람직하다.In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable that a gap is provided between the second door valve and the chamber so that the second door valve and the chamber are electrically connected.

이 구성에서는, 예를 들면 제2 도어 밸브와 챔버 사이에 1㎜ 이하의 극소 간격이 마련된다. 또 고주파 전압이 인가되어 있을 때에 리턴 전류의 경로로서, 단부는 용량 결합을 통해 반출입부에 전기적으로 접속된다.In this configuration, for example, a minimum gap of 1 mm or less is provided between the second door valve and the chamber. In addition, as a path of the return current when the high frequency voltage is applied, the end portion is electrically connected to the carry-out / out portion through capacitive coupling.

이와 같은 구성에서는, 제2 도어 밸브의 단부와 반출입부가 접촉하지 않기 때문에 먼지 등이 단부와 반출입부 사이에 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.In such a configuration, since the end of the second door valve and the carry-in / out part do not contact, dust and the like can be prevented from being deposited between the end and the carry-in / out part.

본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 반응실내에 수용되어 상기 처리면에 대향하도록 배치되고 상기 기판을 향해 프로세스 가스를 공급하는 샤워 플레이트를 포함하는 것이 바람직하다.In the plasma processing apparatus of the present invention, it is preferable to include a shower plate accommodated in the reaction chamber and disposed to face the processing surface and supplying a process gas toward the substrate.

이 구성에서는, 샤워 플레이트가 프로세스 가스를 공급하고 RF 전원이 고주파 전압을 공급함으로써 플라즈마 상태의 프로세스 가스를 얻을 수 있으며, 기판의 처리면 상에서 기상 성장 반응이 일어나 박막을 처리면 상에 성막할 수 있다.In this configuration, the shower plate supplies the process gas and the RF power supplies the high frequency voltage to obtain the process gas in the plasma state, and a gas phase growth reaction occurs on the processing surface of the substrate to form a thin film on the processing surface. .

본 발명에 따르면, 반출입부에서의 리턴 전류의 경로로서, 제2 도어 밸브의 면부 상에 전류를 흘려보낼 수 있다. 따라서 반출입부 근방에서의 인덕턴스를 저하시킬 수 있다. 또 제2 도어 밸브를 설치함으로써 제1 도어 밸브와 반출입부에 의해 둘러싸인 방전 공간을 폐색할 수 있다. 따라서 플라즈마를 발생시킬 때 반출입부 안의 이상 방전을 방지할 수 있어 전극 플랜지에 인가 가능한 고주파 전압을 크게 할 수 있다.According to the present invention, a current can flow on the face of the second door valve as a path of the return current at the carry-in and out portions. Therefore, the inductance in the carry-out part vicinity can be reduced. Moreover, by providing the second door valve, the discharge space surrounded by the first door valve and the carry-out / out part can be closed. Therefore, when generating plasma, abnormal discharge in the carry-out part can be prevented, and the high frequency voltage which can be applied to an electrode flange can be enlarged.

도 1은, 본 발명의 실시형태에서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시형태에서의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도로서, 도 1에서 부호 A로 표시된 부분 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시형태에서의 제1 도어 밸브 및 제2 도어 밸브의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 가동 조건을 도시한 도면이다.
도 5는, 인가 가능한 고주파 전압의 크기에 관한 것으로서, 본 발명의 실시예에서의 플라즈마 처리 장치와 종래의 플라즈마 처리 장치의 비교 결과를 도시한 도면이다.
도 6은, 본 발명의 실시형태의 변형예에서의 제2 도어 밸브의 구성을 도시한 개략 단면도이다.
도 7은, 종래의 플라즈마 처리 장치의 구성을 도시한 개략 단면도이다.
도 8은, 종래의 플라즈마 처리 장치에서 리턴 전류의 흐름을 도시한 도면이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus in the embodiment of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view showing a partial portion indicated by the symbol A in FIG. 1.
3 is a view for explaining the operation of the first door valve and the second door valve in the embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing operating conditions of the plasma processing apparatus in the embodiment of the present invention.
Fig. 5 relates to the magnitude of the applicable high frequency voltage, and shows a comparison result between the plasma processing apparatus and the conventional plasma processing apparatus in the embodiment of the present invention.
6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a second door valve in a modification of the embodiment of the present invention.
7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a conventional plasma processing apparatus.
8 is a diagram showing the flow of return current in the conventional plasma processing apparatus.

이하, 본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치의 실시형태를 도면에 기초하여 설명하기로 한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention is described based on drawing.

또 이하의 설명에 사용하는 각 도면에서는, 각 구성 요소를 도면상에서 인식할 수 있을 정도의 크기로 하기 위해 각 구성 요소의 치수 및 비율을 실제와는 적절히 다르게 하였다.In addition, in each drawing used for the following description, in order to make each component into the magnitude | size which can be recognized on drawing, the dimension and ratio of each component were changed suitably from the fact.

또 본 실시형태에서는 플라즈마 CVD법을 사용한 성막장치를 설명하기로 한다.In this embodiment, a film forming apparatus using the plasma CVD method will be described.

도 1은, 본 실시형태에서의 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 도시한 개략 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment.

도 1에 도시한 것처럼 플라즈마 CVD법을 실시하는 플라즈마 처리 장치(1)는 반응실인 성막 공간(2a)을 가진 처리실(101)을 포함한다. 처리실(101)은 진공 챔버(2)(챔버)와, 전극 플랜지(4)와, 진공 챔버(2) 및 전극 플랜지(4)에 협지(挾持)된 절연 플랜지(81)로 구성되어 있다.As shown in Fig. 1, the plasma processing apparatus 1 which performs the plasma CVD method includes a processing chamber 101 having a film forming space 2a which is a reaction chamber. The processing chamber 101 is composed of a vacuum chamber 2 (chamber), an electrode flange 4, and an insulating flange 81 sandwiched between the vacuum chamber 2 and the electrode flange 4.

진공 챔버(2)의 저부(11)(내저면)에는 개구부가 형성되어 있다. 이 개구부에는 지주(25)가 삽입 통과되고 지주(25)는 진공 챔버(2)의 하부에 배치되어 있다. 지주(25)의 끝단(진공 챔버(2) 내)에는 판형의 히터(15)(지지부)가 접속되어 있다. 또 진공 챔버(2)에는 배기관(27)이 접속되어 있다. 배기관(27)의 끝단에는 진공 펌프(28)가 설치되어 있다. 진공 펌프(28)는 진공 챔버(2)안이 진공 상태가 되도록 감압한다.An opening is formed in the bottom 11 (inner bottom) of the vacuum chamber 2. The strut 25 is inserted through this opening, and the strut 25 is disposed under the vacuum chamber 2. The plate-shaped heater 15 (support part) is connected to the end (in the vacuum chamber 2) of the support | pillar 25. As shown in FIG. In addition, an exhaust pipe 27 is connected to the vacuum chamber 2. At the end of the exhaust pipe 27, a vacuum pump 28 is provided. The vacuum pump 28 depressurizes the inside of the vacuum chamber 2 to a vacuum state.

또 지주(25)는 진공 챔버(2)의 외부에 설치된 승강 기구(미도시)에 접속되어 있으며 기판(10)의 연직 방향에서 상하로 이동 가능하다. 즉, 지주(25)의 끝단에 접속되어 있는 히터(15)는 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되어 있다. 또 진공 챔버(2)의 외부에서는 지주(25)의 외주를 덮도록 벨로우즈(미도시)가 설치되어 있다.Moreover, the support | pillar 25 is connected to the lifting mechanism (not shown) provided in the exterior of the vacuum chamber 2, and can move up and down in the perpendicular direction of the board | substrate 10. Moreover, as shown in FIG. That is, the heater 15 connected to the end of the strut 25 is comprised so that raising / lowering is possible in the up-down direction. In addition, a bellows (not shown) is provided outside the vacuum chamber 2 so as to cover the outer circumference of the strut 25.

전극 플랜지(4)는 상벽(上壁, 41)과 주벽(周壁, 43)을 가진다. 전극 플랜지(4)는 전극 플랜지(4)의 개구부가 기판(10)의 연직 방향에서 아래쪽에 위치하도록 배치되어 있다. 또 전극 플랜지(4)의 개구부에는 샤워 플레이트(5)가 설치되어 있다. 이로써 전극 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5) 사이에 공간(24)이 형성되어 있다. 또 전극 플랜지(4)의 상벽(41)은 샤워 플레이트(5)에 대향한다. 상벽(41)에는 가스 도입구(42)가 설치되어 있다.The electrode flange 4 has an upper wall 41 and a circumferential wall 43. The electrode flange 4 is arrange | positioned so that the opening part of the electrode flange 4 may be located below in the perpendicular direction of the board | substrate 10. FIG. Moreover, the shower plate 5 is provided in the opening part of the electrode flange 4. As a result, a space 24 is formed between the electrode flange 4 and the shower plate 5. The upper wall 41 of the electrode flange 4 faces the shower plate 5. The gas inlet 42 is provided in the upper wall 41.

또 처리실(101)의 외부에 설치된 프로세스 가스 공급부(21)와 가스 도입구(42) 사이에는 가스 도입관(7)이 설치되어 있다. 가스 도입관(7)의 일단은 가스 도입구(42)에 접속되고, 타단은 프로세스 가스 공급부(21)에 접속되어 있다. 또 가스 도입관(7)은 후술하는 실드 커버(13)를 관통하고 있다. 또 가스 도입관(7)을 통해 프로세스 가스 공급부(21)로부터 공간(24)에 프로세스 가스가 공급된다. 즉, 공간(24)은 프로세스 가스가 도입되는 가스 도입 공간으로서 기능하고 있다.In addition, a gas introduction pipe 7 is provided between the process gas supply unit 21 and the gas introduction port 42 provided outside the processing chamber 101. One end of the gas introduction pipe 7 is connected to the gas introduction port 42, and the other end is connected to the process gas supply unit 21. In addition, the gas introduction pipe 7 penetrates the shield cover 13 described later. In addition, the process gas is supplied from the process gas supply part 21 to the space 24 via the gas introduction pipe 7. In other words, the space 24 functions as a gas introduction space into which the process gas is introduced.

전극 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5)는 각각 도전재로 구성되어 있다.The electrode flange 4 and the shower plate 5 are each made of a conductive material.

전극 플랜지(4)의 주위에는 전극 플랜지(4)를 덮도록 실드 커버(13)가 설치되어 있다. 실드 커버(13)는 전극 플랜지(4)와 비접촉이고, 또한 진공 챔버(2)의 개구 주연부(14)에 연설(連設)되도록 배치되어 있다. 또 전극 플랜지(4)에는 진공 챔버(2)의 외부에 설치된 RF 전원(9)(고주파 전원)이 매칭 박스(12)를 통해 접속되어 있다. 매칭 박스(12)는 실드 커버(13)에 장착되어 있다.A shield cover 13 is provided around the electrode flange 4 to cover the electrode flange 4. The shield cover 13 is arranged to be in contact with the electrode flange 4 in a non-contact manner and to be opened to the opening peripheral portion 14 of the vacuum chamber 2. In addition, an RF power supply 9 (high frequency power supply) provided outside the vacuum chamber 2 is connected to the electrode flange 4 via a matching box 12. The matching box 12 is attached to the shield cover 13.

즉, 진공 챔버(2)는 실드 커버(13)를 통해 접지되어 있다.That is, the vacuum chamber 2 is grounded through the shield cover 13.

한편 전극 플랜지(4) 및 샤워 플레이트(5)는 캐소드 전극(71)으로서 구성되어 있다. 샤워 플레이트(5)에는 복수의 가스 분출구(6)가 형성되어 있다. 공간(24)안에 도입된 프로세스 가스는 가스 분출구(6)에서 진공 챔버(2)안의 성막 공간(2a)으로 분출된다.On the other hand, the electrode flange 4 and the shower plate 5 are configured as the cathode electrode 71. A plurality of gas ejection openings 6 are formed in the shower plate 5. The process gas introduced into the space 24 is ejected from the gas ejection opening 6 into the film formation space 2a in the vacuum chamber 2.

또 진공 챔버(2)의 성막 공간(2a)에는 가스 도입관(7)과는 다른 가스 도입관(8)이 접속되어 있다.In addition, a gas introduction tube 8 different from the gas introduction tube 7 is connected to the film formation space 2a of the vacuum chamber 2.

가스 도입관(8)에는 불소 가스 공급부(22)와 래디컬원(23)이 설치되어 있다. 래디컬원(23)은 불소 가스 공급부(22)에서 공급된 불소 가스를 분해한다. 가스 도입관(8)은 불소 가스가 분해되어 얻어진 불소 래디컬을 진공 챔버(2)안의 성막 공간(2a)에 공급한다.The gas introduction pipe 8 is provided with a fluorine gas supply section 22 and a radical source 23. The radical source 23 decomposes the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply part 22. The gas introduction pipe 8 supplies the fluorine radicals obtained by decomposing fluorine gas to the film forming space 2a in the vacuum chamber 2.

히터(15)는 표면이 평탄하게 형성된 판형의 부재이다. 히터(15)의 표면에는 기판(10)이 재치된다. 히터(15)는 접지 전극, 즉 애노드 전극(72)으로서 기능한다. 따라서 히터(15)는 도전성을 가진, 예를 들면 알루미늄 합금으로 형성되어 있다. 기판(10)이 히터(15) 위에 배치되면 기판(10)과 샤워 플레이트(5)는 서로 근접하여 평행하게 위치된다. 보다 구체적으로는 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5)간의 거리(갭) G1은 3㎜이상 10㎜이하의 내로우 갭으로 설정되어 있다.The heater 15 is a plate-shaped member having a flat surface. The substrate 10 is placed on the surface of the heater 15. The heater 15 functions as a ground electrode, that is, an anode electrode 72. Therefore, the heater 15 is formed of electroconductive, for example, aluminum alloy. When the substrate 10 is disposed above the heater 15, the substrate 10 and the shower plate 5 are positioned in parallel and in close proximity to each other. More specifically, the distance (gap) G1 between the processing surface 10a of the board | substrate 10 and the shower plate 5 is set to the narrow gap of 3 mm or more and 10 mm or less.

아울러 거리 G1이 3㎜보다도 작은 경우 샤워 플레이트(5)에 형성되어 있는 가스 분출구(6)의 최소(한계) 공경(孔徑)이 0.3㎜로 설정되어 있을 때 기판(10)의 처리면(10a)에 형성되는 막의 품질이 샤워 플레이트(5)의 가스 분출구(6)의 공경의 영향을 받을 우려가 있다. 또 거리 G1이 10㎜보다도 큰 경우 성막시에 파우더가 생길 우려가 있다.In addition, when the distance G1 is smaller than 3 mm, the process surface 10a of the board | substrate 10 when the minimum (limit) pore diameter of the gas ejection opening 6 formed in the shower plate 5 is set to 0.3 mm. There is a possibility that the quality of the film formed on the surface may be affected by the pore diameter of the gas jet port 6 of the shower plate 5. Moreover, when distance G1 is larger than 10 mm, there exists a possibility that powder may arise at the time of film-forming.

히터(15) 위에 기판(10)이 배치된 상태에서 가스 분출구(6)로부터 프로세스 가스를 분출시키면 프로세스 가스는 기판(10)의 처리면(10a) 상의 공간에 공급된다.When the process gas is ejected from the gas ejection opening 6 in a state where the substrate 10 is disposed on the heater 15, the process gas is supplied to the space on the processing surface 10a of the substrate 10.

또 히터(15)의 내부에는 히터선(16)이 설치되어 있다. 히터선(16)에 의해 히터(15)의 온도가 소정의 온도로 조정된다. 히터선(16)은 히터(15)의 연직 방향에서 본 히터(15)의 대략 중앙부의 이면(17)으로부터 돌출되어 있다. 히터선(16)은 히터(15)의 대략 중앙부에 형성된 관통공(18) 및 지주(25)의 내부에 삽입 통과되어 진공 챔버(2)의 외부로 유도된다. 히터선(16)은 진공 챔버(2)의 외부에서 전원(미도시)에 접속되고, 이 전원으로부터 공급되는 전력에 따라 히터(15)의 온도를 조절한다.In addition, a heater wire 16 is provided inside the heater 15. The temperature of the heater 15 is adjusted to predetermined temperature by the heater wire 16. The heater wire 16 protrudes from the back surface 17 of the substantially center portion of the heater 15 as seen in the vertical direction of the heater 15. The heater wire 16 is inserted through the inside of the through hole 18 and the support 25 formed in the substantially center portion of the heater 15 to be guided out of the vacuum chamber 2. The heater wire 16 is connected to a power source (not shown) outside the vacuum chamber 2 and adjusts the temperature of the heater 15 in accordance with the power supplied from this power source.

도 1, 도 2에 도시한 것처럼 히터(15)의 외주연에는 가요성을 가진 어스 플레이트(30)(플레이트 부재)의 제1 단(일단)이 설치 부재(30a)를 통해 복수개 접속되어 있다. 어스 플레이트(30)는 히터(15)의 외주연을 따라 대략 등간격으로 배치되어 있다. 어스 플레이트(30)는 히터(15)와 진공 챔버(2)를 전기적으로 접속한다. 어스 플레이트(30)의 제2 단(타단)은 진공 챔버(2)의 저부(11)에 전기적으로 접속되어 있다. 이로써 히터(15)는 애노드 전극(72)으로서 기능한다. 어스 플레이트(30)는, 예를 들면 니켈계 합금 또는 알루미늄 합금 등으로 형성되어 있다.As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of first ends (one end) of the flexible earth plate 30 (plate member) are connected to the outer circumferential edge of the heater 15 via the mounting member 30a. The earth plate 30 is disposed at substantially equal intervals along the outer circumference of the heater 15. The earth plate 30 electrically connects the heater 15 and the vacuum chamber 2. The second end (the other end) of the earth plate 30 is electrically connected to the bottom 11 of the vacuum chamber 2. As a result, the heater 15 functions as the anode electrode 72. The earth plate 30 is made of, for example, a nickel-based alloy or an aluminum alloy.

도 1∼도 3에 도시한 것처럼 진공 챔버(2)의 측벽(34)에는 기판(10)을 반출 또는 반입하기 위해 사용되는 반출입부(36)(반출입구)가 형성되어 있다.As shown in FIGS. 1-3, the carry-out part 36 (carry-out / out port) used for carrying out or carrying in the board | substrate 10 is formed in the side wall 34 of the vacuum chamber 2. As shown in FIG.

진공 챔버(2)의 측벽(34)을 구성하는 외측면(35)에는 반출입부(36)를 개폐하는 제1 도어 밸브(55)가 설치되어 있다. 제1 도어 밸브(55)는 상하 방향으로 슬라이드 가능하다.The outer side surface 35 which comprises the side wall 34 of the vacuum chamber 2 is provided with the 1st door valve 55 which opens and closes the carry-out / out part 36. As shown in FIG. The first door valve 55 is slidable in the vertical direction.

제1 도어 밸브(55)가 아래쪽(진공 챔버(2)의 저부(11)를 향한 방향)으로 슬라이드 이동했을 때에는 반출입부(36)가 개구되어 기판(10)을 반출 또는 반입할 수 있다(도 3 참조).When the first door valve 55 slides downward (in the direction toward the bottom 11 of the vacuum chamber 2), the carry-in / out portion 36 is opened so that the substrate 10 can be carried in or out (see FIG. 3).

한편 제1 도어 밸브(55)가 윗쪽(전극 플랜지(4)를 향한 방향)으로 슬라이드 이동했을 때에는 반출입부(36)가 폐구(閉口)되어 기판(10)의 처리(성막 처리)를 행할 수 있다(도 2 참조).On the other hand, when the 1st door valve 55 slides upward (direction toward the electrode flange 4), the carrying-out / out part 36 is closed and the board | substrate 10 can be processed (film-forming process). (See Figure 2).

또 진공 챔버(2)의 측벽(34)을 구성하는 내측면(33)에는 반출입부(36)를 개폐하는 제2 도어 밸브(56)가 설치되어 있다. 제2 도어 밸브(56)는 상하 방향으로 슬라이드 가능하다. 제2 도어 밸브(56)는 면부(56a)와 단부(56b)를 가진다. 면부(56a) 및 진공 챔버(2)의 내측면(33)은 동일 평면상에 있다. 제2 도어 밸브(56)는 제1 도어 밸브(55)의 동작에 동기하여 반출입부(36)를 개폐한다. 즉, 제1 도어 밸브(55)가 아래쪽으로 슬라이드 이동하면 제2 도어 밸브(56)도 아래쪽으로 슬라이드 이동한다(도 3 참조). 반면 제1 도어 밸브(55)가 윗쪽으로 슬라이드 이동하면 제2 도어 밸브(56)도 윗쪽으로 슬라이드 이동한다(도 2 참조).Moreover, the 2nd door valve 56 which opens and closes the carrying-in / out part 36 is provided in the inner side surface 33 which comprises the side wall 34 of the vacuum chamber 2. The second door valve 56 is slidable in the vertical direction. The second door valve 56 has a face portion 56a and an end 56b. The surface portion 56a and the inner surface 33 of the vacuum chamber 2 are on the same plane. The second door valve 56 opens and closes the carrying in / out portion 36 in synchronization with the operation of the first door valve 55. That is, when the first door valve 55 slides downward, the second door valve 56 also slides downward (see FIG. 3). On the other hand, when the first door valve 55 slides upward, the second door valve 56 also slides upward (see FIG. 2).

또 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)에는 전체에 도전성을 가진 코일 스프링(57)(탄성 부재)이 설치되어 있다. 즉, 제2 도어 밸브(56)의 닫힘 동작시 단부(56b)는 반출입부(36)의 내주면에 접촉하지 않고 코일 스프링(57)과 반출입부(36)의 내주면이 접촉한다. 제2 도어 밸브(56)의 닫힘 상태에서는, 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)와 진공 챔버(2)는 코일 스프링(57)을 통해 전기적으로 접속된다.Moreover, the coil spring 57 (elastic member) which is electroconductive in the whole is provided in the edge part 56b of the 2nd door valve 56. As shown in FIG. That is, in the closing operation of the second door valve 56, the end 56b does not contact the inner circumferential surface of the carry-in / out part 36, but the coil spring 57 and the inner circumferential surface of the carry-in / out part 36 contact. In the closed state of the second door valve 56, the end 56b of the second door valve 56 and the vacuum chamber 2 are electrically connected through the coil spring 57.

다음으로 도 1∼도 3에 기초하여 플라즈마 처리 장치(1)를 사용하여 기판(10)의 처리면(10a)에 막을 형성하는 경우의 작용에 대해서 설명하기로 한다.Next, the operation | movement at the time of forming a film in the processing surface 10a of the board | substrate 10 using the plasma processing apparatus 1 based on FIGS. 1-3 is demonstrated.

우선, 진공 펌프(28)를 사용하여 진공 챔버(2) 내를 감압한다. 진공 챔버(2) 안이 진공으로 유지된 상태에서 제1 도어 밸브(55) 및 제2 도어 밸브(56)가 열리고(도 3 참조), 진공 챔버(2)의 반출입부(36)를 통해 진공 챔버(2)의 외부에서 성막 공간(2a)을 향해 기판(10)이 반입된다. 기판(10)은 히터(15)위에 재치된다. 기판(10)을 반입한 후 도 2에 도시한 것처럼 제1 도어 밸브(55) 및 제2 도어 밸브(56)가 닫힌다(닫힘 동작).First, the inside of the vacuum chamber 2 is reduced in pressure using the vacuum pump 28. The first door valve 55 and the second door valve 56 are opened (see FIG. 3) while the inside of the vacuum chamber 2 is maintained in a vacuum state, and the vacuum chamber 2 is carried out through the entry / exit 36 of the vacuum chamber 2. The substrate 10 is loaded into the film formation space 2a from outside of (2). The substrate 10 is placed on the heater 15. After carrying in the board | substrate 10, as shown in FIG. 2, the 1st door valve 55 and the 2nd door valve 56 are closed (close operation | movement).

기판(10)을 재치하기 전에는 히터(15)는 진공 챔버(2) 안의 아래쪽에 위치하고 있다. 즉, 히터(15)와 샤워 플레이트(5)와의 간격이 넓어졌기 때문에 로봇 아암(미도시)을 사용하여 기판(10)을 히터(15) 위에 용이하게 재치할 수 있다.Before mounting the substrate 10, the heater 15 is located below the vacuum chamber 2. That is, since the space | interval of the heater 15 and the shower plate 5 became wide, the board | substrate 10 can be easily mounted on the heater 15 using a robot arm (not shown).

또 어스 플레이트(30)는 가요성을 가지고 있기 때문에 히터(15)가 진공 챔버(2) 안의 아래쪽에 위치하고 있을 때에도 어스 플레이트(30)의 제2 단은 진공 챔버(2) 저부(11)에 접촉되어 있다(도 3 참조).In addition, since the earth plate 30 is flexible, the second end of the earth plate 30 contacts the bottom 11 of the vacuum chamber 2 even when the heater 15 is located below the inside of the vacuum chamber 2. (See FIG. 3).

기판(10)이 히터(15) 위에 재치된 후에는 승강 기구(미도시)가 기동하여 지주(25)가 윗쪽으로 밀어 올려지고 히터(15) 위에 재치된 기판(10)도 윗쪽으로 이동한다. 이로써 적절하게 성막을 행하기 위해 필요한 간격이 되도록 샤워 플레이트(5)와 기판(10)의 간격이 원하는 대로 결정되고 이 간격이 유지된다.After the board | substrate 10 is mounted on the heater 15, a lifting mechanism (not shown) is started, the support | pillar 25 is pushed up and the board | substrate 10 mounted on the heater 15 also moves upwards. Thereby, the space | interval of the shower plate 5 and the board | substrate 10 is determined as desired, and this space | interval is maintained so that it may become the space | interval required for film-forming appropriately.

구체적으로는 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5)간의 거리 G1은 3㎜이상, 10㎜이하로서, 즉 내로우 갭으로 설정된다.Specifically, the distance G1 between the processing surface 10a of the board | substrate 10 and the shower plate 5 is set to 3 mm or more and 10 mm or less, ie, narrow gap.

그 후 프로세스 가스 공급부(21)로부터 가스 도입관(7) 및 가스 도입구(42)를 통해 공간(24)에 프로세스 가스가 도입된다. 그리고 샤워 플레이트(5)의 가스 분출구(6)로부터 성막 공간(2a) 안으로 프로세스 가스가 분출된다.Thereafter, the process gas is introduced into the space 24 from the process gas supply part 21 through the gas introduction pipe 7 and the gas introduction port 42. Then, the process gas is jetted into the film formation space 2a from the gas jet port 6 of the shower plate 5.

다음으로 RF 전원(9)을 기동하여 전극 플랜지(4)에 고주파 전력을 인가한다.Next, the RF power supply 9 is started to apply high frequency power to the electrode flange 4.

그러면 전극 플랜지(4)의 표면에서 샤워 플레이트(5)의 표면을 따라 고주파 전류가 흘러 샤워 플레이트(5)와 히터(15) 사이에 방전이 생긴다. 그리고 샤워 플레이트(5)와 기판(10)의 처리면(10a) 사이에 플라즈마가 발생한다.Then, a high frequency current flows from the surface of the electrode flange 4 along the surface of the shower plate 5 to generate a discharge between the shower plate 5 and the heater 15. The plasma is generated between the shower plate 5 and the processing surface 10a of the substrate 10.

이렇게 해서 발생한 플라즈마 내에서 프로세스 가스가 분해되고, 플라즈마 상태의 프로세스 가스가 얻어져 기판(10)의 처리면(10a)에 기상 성장 반응이 생기고 박막이 처리면(10a) 상에 성막된다.In this way, process gas is decomposed | disassembled in the plasma which generate | occur | produced, the process gas of a plasma state is obtained, a gaseous-phase growth reaction occurs in the processing surface 10a of the board | substrate 10, and a thin film is formed on the processing surface 10a.

히터(15)에 전달된 고주파 전류는 어스 플레이트(30)를 통해 진공 챔버(2) 저부(11)의 내면에 흐른다. 그리고 고주파 전류는 실드 커버(13)를 따라 리턴된다(리턴 전류).The high frequency current transmitted to the heater 15 flows through the earth plate 30 to the inner surface of the bottom 11 of the vacuum chamber 2. The high frequency current is returned along with the shield cover 13 (return current).

이 때 진공 챔버(2)의 반출입부(36)가 형성되지 않은 부분에서 리턴 전류는 진공 챔버(2)의 저부(11)에서 측벽(34)의 내측면(33)을 따라 실드 커버(13)로 전달된다(도 1의 우측 참조).At this time, the return current in the portion where the carry-in / out part 36 of the vacuum chamber 2 is not formed is along the inner surface 33 of the side wall 34 at the bottom 11 of the vacuum chamber 2. (See right side of FIG. 1).

한편 진공 챔버(2)의 반출입부(36)가 형성되어 있는 부분에서는 리턴 전류는 진공 챔버(2)의 저부(11)로부터, 제2 도어 밸브(56)의 면부(56a) 및 단부(56b)에 형성된 코일 스프링(57)을 따라 실드 커버(13)로 전달된다(도 1의 좌측 및 도 2 참조). 따라서 반출입부(36)의 내면에 고주파 전류가 흐르는 것이 방지된다.On the other hand, in the part where the carry-in / out part 36 of the vacuum chamber 2 is formed, return current is from the bottom part 11 of the vacuum chamber 2, and the surface part 56a and the edge part 56b of the 2nd door valve 56 are shown. It is transmitted to the shield cover 13 along the coil spring 57 formed in the (see left and FIG. 1 of FIG. 1). Therefore, the high frequency current is prevented from flowing to the inner surface of the carrying in / out part 36.

제2 도어 밸브(56)의 면부(56a)와 진공 챔버(2)의 내측면(33)은 동일 평면상에 있다. 따라서 고주파 전류가 제2 도어 밸브(56)의 면부(56a)를 흐르는 경우의 리턴 경로의 거리와, 진공 챔버(2)의 내측면(33)을 흐르는 경우의 리턴 경로의 거리는 동일해진다.The surface portion 56a of the second door valve 56 and the inner surface 33 of the vacuum chamber 2 are on the same plane. Therefore, the distance of the return path when the high frequency current flows through the surface portion 56a of the second door valve 56 and the distance of the return path when the inner surface 33 of the vacuum chamber 2 flows are the same.

따라서 리턴 전류의 경로에서, 즉 진공 챔버(2)의 내측면(33) 전체 둘레에서 반출입부(36)의 유무와 관계 없이 인덕턴스가 동일하게 설정되어 있다.Therefore, the inductance is set to be the same regardless of the presence or absence of the carry-out / out part 36 in the path of the return current, that is, around the entire inner surface 33 of the vacuum chamber 2.

또 상기와 같은 성막 공정이 여러 번 반복되면 진공 챔버(2)의 내측면(33) 등에 성막 재료가 부착되기 때문에 진공 챔버(2) 안은 정기적으로 클리닝된다. 클리닝 공정에서는 불소 가스 공급부(22)에서 공급된 불소 가스가 래디컬원(23)에 의해 분해되어 불소 래디컬이 생기고, 불소 래디컬이 진공 챔버(2)에 접속된 가스 도입관(8)을 통해 진공 챔버(2) 안으로 공급된다. 이와 같이 진공 챔버(2) 안의 성막 공간(2a)에 불소 래디컬을 공급함으로써 화학 반응이 생겨 성막 공간(2a)의 주위에 배치된 부재 또는 진공 챔버(2)의 내벽면에 부착된 부착물이 제거된다.In addition, since the film formation material is attached to the inner surface 33 of the vacuum chamber 2 or the like when the film formation process is repeated several times, the inside of the vacuum chamber 2 is regularly cleaned. In the cleaning process, the fluorine gas supplied from the fluorine gas supply unit 22 is decomposed by the radical source 23 to generate fluorine radicals, and the fluorine radicals are connected to the vacuum chamber 2 through the gas introduction pipe 8 connected to the vacuum chamber. (2) supplied in. By supplying fluorine radicals to the film formation space 2a in the vacuum chamber 2 as described above, a chemical reaction occurs to remove the members disposed around the film formation space 2a or deposits attached to the inner wall surface of the vacuum chamber 2. .

다음으로 도 1, 도 4, 도 5에 기초하여 본 발명의 실시예를 구체적으로 도시하여 설명하기로 한다. 아울러 본 발명은 이하에 기재된 실시예로 한정되지 않는다.Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1, 4, and 5. In addition, this invention is not limited to the Example described below.

도 4는, 플라즈마 처리 장치(1)를 구성하는 부품의 사이즈 및 가동 조건을 도시한 표이다. 도 5는, 종래의 플라즈마 처리 장치와 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 비교한 표로서, 도 4에 도시한 조건에 기초하여 전극 플랜지(4)에 인가(투입) 가능한 고주파 전압 Pf(Kw)의 크기를 도시한다.4 is a table showing sizes and operating conditions of components constituting the plasma processing apparatus 1. FIG. 5 is a table comparing the conventional plasma processing apparatus with the plasma processing apparatus of the present invention, and the magnitude of the high frequency voltage Pf (Kw) that can be applied (injected) to the electrode flange 4 based on the conditions shown in FIG. 4. Shows.

도 1, 도 4에 도시한 것처럼 전극 사이즈의 면적, 즉, 기판(10)에 대향하는 샤워 플레이트(5) 영역의 길이 방향의 길이 L1이 1,600㎜로 설정되고, 또한 짧은 방향의 길이가 1,300㎜로 설정되어 있다. 또 서셉터 사이즈, 즉, 애노드 전극(72)인 히터(15)에 기판(10)이 재치되어 있는 영역의 길이 방향의 길이 L2가 1,700㎜로 설정되고, 또한 짧은 방향의 길이가 1,400㎜로 설정되어 있다. 또한 RF 전원(9)의 RF 주파수가 27.12MHz로 설정되어 있다. 그리고 프로세스 가스 공급부(21)에서 공간(24)에 도입되는 프로세스 가스의 종류 및 유량으로서는 1(slm)의 SiH4(모노실란) 및 25(slm)의 H2(수소)가 사용되고 있다.As shown in Figs. 1 and 4, the length L1 in the longitudinal direction of the area of the electrode size, that is, the area of the shower plate 5 facing the substrate 10 is set to 1,600 mm, and the length in the short direction is 1,300 mm. Is set to. Moreover, the length L2 of the longitudinal direction of the area | region where the board | substrate 10 is mounted in the susceptor size, ie, the heater 15 which is the anode electrode 72, is set to 1,700 mm, and the length of a short direction is set to 1,400 mm. It is. In addition, the RF frequency of the RF power supply 9 is set to 27.12 MHz. In addition, 1 (slm) of SiH 4 (monosilane) and 25 (slm) of H 2 (hydrogen) are used as the type and flow rate of the process gas introduced into the space 24 in the process gas supply unit 21.

이와 같은 조건하에서 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5) 간의 거리 G1을 4㎜∼10㎜의 범위로 변화시키고 성막 공간(2a)의 압력을 700Pa∼2000Pa의 범위로 변화시켰다. 이와 같은 조건 및 범위에서 전극 플랜지(4)에 인가 가능한 고주파 전압 Pf(Kw)의 크기를 측정하여 종래와 본 발명을 비교하였다. 또 이와 같은 조건하에서 기판(10)의 처리면(10a)에 μc-Si막을 형성하였다.Under such conditions, the distance G1 between the processing surface 10a of the substrate 10 and the shower plate 5 was changed in the range of 4 mm to 10 mm, and the pressure in the film formation space 2a was changed in the range of 700 Pa to 2000 Pa. . The magnitude | size of the high frequency voltage Pf (Kw) which can be applied to the electrode flange 4 in such conditions and range was measured, and the prior art and this invention were compared. Further, under these conditions, a µc-Si film was formed on the processing surface 10a of the substrate 10.

도 5에 도시한 것처럼 모든 거리 G1의 조건(ES) 및 모든 압력 조건에서 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)는 종래보다도 전극 플랜지(4)에 인가 가능한 고주파 전력이 커진다는 결과를 얻었다.As shown in Fig. 5, the plasma processing apparatus 1 of the present invention has obtained a result that the high frequency power that can be applied to the electrode flange 4 becomes larger than before under the conditions ES and all pressure conditions at all distances G1.

따라서 상술한 실시형태에 의하면, 진공 챔버(2)의 반출입부(36)에서의 리턴 전류의 경로로서, 제2 도어 밸브(56)의 면부(56a)상에 고주파 전류를 흘려보낼 수 있다. 따라서 제1 도어 밸브(55)에 리턴 전류가 흐르는 경우와 비교하여 반출입부(36) 근방에서의 인덕턴스를 저하시킬 수 있다. 즉, 리턴 전류의 경로상 진공 챔버(2)의 내측면(33)의 전체 둘레에서 반출입부(36)의 유무와 관계 없이 인덕턴스가 동일하게 설정되어 있다.Therefore, according to the above-mentioned embodiment, a high frequency current can flow through the surface part 56a of the 2nd door valve 56 as a path of the return current in the carrying-in / out part 36 of the vacuum chamber 2. Therefore, compared with the case where return current flows through the 1st door valve 55, the inductance in the vicinity of the carrying-out part 36 can be reduced. That is, the inductance is set to be the same regardless of the presence / absence of the carry-in / out part 36 around the inner periphery 33 of the vacuum chamber 2 on the path of the return current.

또 제2 도어 밸브(56)를 설치함으로써 제1 도어 밸브(55)와 반출입부에 의해 둘러싸인 방전 공간(도 1에서의 공간K)을 폐색할 수 있다. 따라서 플라즈마를 발생시킬 때 반출입부(36)안의 이상 방전을 방지할 수 있어 전극 플랜지(4)에 인가 가능한 고주파 전압을 크게 할 수 있다.In addition, by providing the second door valve 56, the discharge space (space K in FIG. 1) surrounded by the first door valve 55 and the carry-out / out part can be closed. Therefore, when generating plasma, abnormal discharge in the carrying-out part 36 can be prevented, and the high frequency voltage which can be applied to the electrode flange 4 can be enlarged.

또 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)에 도전성을 가진 코일 스프링(57)이 설치되어 있기 때문에 제2 도어 밸브(56)와 진공 챔버(2)의 전기적 접속을 유지하면서 제2 도어 밸브(56)를 닫을 때의 단부(56b)와 반출입부(36)의 충돌을 방지할 수 있다. 따라서 제2 도어 밸브(56) 또는 진공 챔버(2)의 손상을 방지할 수 있어 부품 수명을 길게 할 수 있다.In addition, since the conductive coil spring 57 is provided at the end 56b of the second door valve 56, the second door valve is maintained while maintaining the electrical connection between the second door valve 56 and the vacuum chamber 2. The collision of the edge part 56b and the carrying in / out part 36 at the time of closing 56 can be prevented. Therefore, the damage of the 2nd door valve 56 or the vacuum chamber 2 can be prevented, and a component life can be extended.

아울러 본 발명의 기술 범위는 상기 실시형태로 한정되지 않으며 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경을 추가할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서 설명한 구체적인 재료 또는 구성 등은 본 발명의 일례로서 적절히 변경할 수 있다.In addition, the technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment and various changes can be added without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific material, structure, etc. which were demonstrated in this embodiment can be suitably changed as an example of this invention.

상술한 실시형태에서 제1 도어 밸브(55) 및 제2 도어 밸브(56)가 상하 방향으로 슬라이드하도록 설치되어 도어 밸브(55),(56)가 윗쪽으로 슬라이드 이동했을 때 반출입부(36)가 폐구되고, 도어 밸브(55),(56)가 아래쪽으로 슬라이드 이동했을 때 반출입부(36)가 개구되는 구조에 대해서 설명하였다. 그러나 이와 같은 구조로 한정되지 않으며 각 도어 밸브(55),(56)가 기판(10)을 반출·반입 가능하게 배출입구를 개폐하는 구조라면 다른 구조가 채용되어도 좋다. 예를 들면 도어 밸브(55),(56)가 윗쪽으로 슬라이드 이동했을 때 반출입부(36)를 개구하고, 도어 밸브(55),(56)가 아래쪽으로 슬라이드 이동했을 때 반출입부(36)를 폐구하는 구조가 채용되어도 좋다. 또 각 도어 밸브(55),(56)의 구조로서 도어 밸브가 회전축을 중심으로 소정 각도로 회전함으로써 반출입부(36)가 개폐되는 구조가 채용되어도 좋다.In the above-described embodiment, the first door valve 55 and the second door valve 56 are installed to slide in the vertical direction so that the carry-on / out part 36 is moved when the door valves 55 and 56 slide upward. The structure in which the carry-out / out part 36 is opened when it is closed and the door valve 55, 56 slides down was demonstrated. However, the present invention is not limited to such a structure, and other structures may be employed as long as the door valves 55 and 56 open and close the discharge inlet to allow the substrate 10 to be carried in and out. For example, when the door valves 55 and 56 slide upward, the carry-out part 36 is opened, and when the door valves 55 and 56 slide downward, the carry-out part 36 is opened. A closed structure may be employed. In addition, as the structure of each door valve 55 and 56, the structure which opens and closes the carry-out / out part 36 by rotating a door valve at a predetermined angle about a rotating shaft may be employ | adopted.

또한 상술한 실시형태에서는 전체적으로 도전성을 가진 코일 스프링(57)이 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)에 설치된 구조에 대해서 설명하였다. 그러나 이와 같은 구조로 한정되지 않으며 코일 스프링(57)을 단부(56b)의 전체에 설치하지 않아도 좋다.In addition, in the above-described embodiment, the structure in which the electrically conductive coil spring 57 is provided at the end 56b of the second door valve 56 has been described. However, it is not limited to such a structure, and the coil spring 57 does not need to be provided in the whole edge part 56b.

또 도 6에 도시한 것처럼 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)에 코일 스프링(57)을 설치하지 않고 단부(56b)와 반출입부(36) 사이에 1㎜이하의 극소 간격 G2가 설치된 구조를 채용해도 좋다. 이 구조에서는, 간격 G2의 크기는 단부(56b)와 반출입부(36) 사이에서 통전 가능하게 설정되어 있다. 즉, 고주파 전압이 인가되어 있을 때에 리턴 전류의 경로로서 단부(56b)는 용량 결합을 통해 반출입부(36)에 전기적으로 접속된다.In addition, as shown in FIG. 6, the micro-gap G2 of 1 mm or less is provided between the edge part 56b and the carry-out / out part 36, without providing the coil spring 57 in the edge part 56b of the 2nd door valve 56. As shown in FIG. You may employ | adopt a structure. In this structure, the magnitude | size of the space | interval G2 is set so that electricity may be supplied between the edge part 56b and the carrying-in / out part 36. FIG. That is, when the high frequency voltage is applied, the end portion 56b is electrically connected to the carry-in and out portion 36 through capacitive coupling as a path of the return current.

이와 같은 구조에서는 제2 도어 밸브(56)의 단부(56b)와 반출입부(36)가 접촉하지 않기 때문에, 예를 들면 먼지 등이 단부(56b)와 반출입부(36) 사이에 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.In such a structure, since the end part 56b of the second door valve 56 and the carrying in / out portion 36 do not contact each other, for example, dust or the like is prevented from being deposited between the end portion 56b and the carrying in / out portion 36. can do.

또한 상술한 실시예에서는, 플라즈마 처리 장치(1)에 프로세스 가스로서 SiH4와 H2의 혼합 가스를 사용하여 기판(10)의 처리면(10a)에 μc-Si막을 형성한 경우에 대해서 설명하였다. 그러나 이와 같은 막 종류에 한정되지 않으며 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 a-Si(아몰퍼스 실리콘), SiO2(산화막), SiN(질화막), 및 SiC(탄화막)을 형성하는 것이 가능하다. 또 기판(10)에 원하는 막을 형성하는 성막 처리 대신에 식각 처리를 하는 플라즈마 처리 장치에 상술한 플라즈마 처리 장치(1)를 적용해도 좋다. 이 경우 각각의 처리 조건에 따라 프로세스 가스의 종류 또는 유량이 적절하게 변경된다.In the above-described embodiment, as the process gas in the plasma processing apparatus 1 has been described for the case where a μc-Si film is formed on a processing surface (10a) of the substrate 10 by using a mixed gas of SiH 4 and H 2 . However, it is not limited to this kind of film, but it is possible to form a-Si (amorphous silicon), SiO 2 (oxide film), SiN (nitride film), and SiC (carbon film) using the plasma processing apparatus 1. Alternatively, the above-described plasma processing apparatus 1 may be applied to a plasma processing apparatus that performs an etching process instead of a film forming process for forming a desired film on the substrate 10. In this case, the type or flow rate of the process gas is appropriately changed depending on the respective processing conditions.

이상 상술한 것처럼 본 발명은 반출입부에서의 이상 방전을 방지하여 인가 가능한 고주파 전압을 크게 할 수 있는 플라즈마 처리 장치에 유용하다.As described above, the present invention is useful for a plasma processing apparatus capable of preventing an abnormal discharge at a carry-in and out part to increase an applicable high frequency voltage.

1…플라즈마 처리 장치 2…진공 챔버(챔버) 2a…성막 공간(반응실) 4…전극 플랜지 5…샤워 플레이트 9…RF 전원(전압 인가부) 10…기판 10a…처리면 15…히터(지지부) 30…어스 플레이트(플레이트 부재) 33…내측면 34…측벽 35… 외측면 36…반출입부 55…제1 도어 밸브 56…제2 도어 밸브 56a…면부 56b…단부 57…코일 스프링(탄성 부재) 81…절연 플랜지 101…처리실 G2…간격.One… Plasma processing apparatus 2... Vacuum chamber (chamber) 2a... Film formation space (reaction chamber) 4... Electrode flange 5. Shower plate 9... RF power supply (voltage applying section) 10.. Substrate 10a... Processing surface 15... Heater 30. Ground plate (plate member) 33.. Inner surface 34... Sidewall 35. .Outer surface 36... Carrying in and out 55. First door valve 56... Second door valve 56a... Face 56b... End 57.. Coil spring (elastic member) 81... Insulation flange 101... Processing chamber G2... interval.

Claims (4)

플라즈마 처리 장치로서,
측벽을 가진 챔버와, 전극 플랜지와, 상기 챔버 및 상기 전극 플랜지에 의해 끼워진 절연 플랜지로 구성되고, 반응실을 가진 처리실;
상기 반응실 내에 수용되어 처리면을 가진 기판이 재치되고, 상기 기판의 온도를 제어하는 지지부;
상기 챔버의 상기 측벽에 설치되어 상기 반응실에 상기 기판을 반출 또는 반입하기 위해 사용되는 반출입부;
상기 전극 플랜지에 접속되고, 고주파 전압을 인가하는 RF 전원;
상기 반출입부에 설치되고, 상기 반출입부를 개폐하는 제1 도어 밸브;
상기 챔버와 전기적으로 접속되고, 상기 챔버의 내측면에 동일 평면 상에 위치하는 면부를 가진 제2 도어 밸브;
를 포함한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.As a plasma processing apparatus,
A processing chamber comprising a chamber having side walls, an electrode flange, and an insulating flange sandwiched by the chamber and the electrode flange;
A support unit accommodated in the reaction chamber and having a processing surface on which a substrate is placed, and which controls a temperature of the substrate;
A carrying-out unit which is installed on the sidewall of the chamber and is used to carry or unload the substrate into the reaction chamber;
An RF power supply connected to the electrode flange and applying a high frequency voltage;
A first door valve installed at the carrying-out part and opening and closing the carrying-in part;
A second door valve electrically connected to the chamber, the second door valve having a face portion located on the same plane on an inner side surface of the chamber;
Plasma processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서,
상기 제2 도어 밸브는 도전성을 가진 탄성 부재가 설치되는 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
And the second door valve has an end portion at which a conductive elastic member is provided. 제1항에 있어서,
상기 제2 도어 밸브와 상기 챔버 사이에 간격이 설치되고, 상기 제2 도어 밸브와 상기 챔버가 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
A gap is provided between the second door valve and the chamber, and the second door valve and the chamber are electrically connected. 제1항에 있어서,
상기 반응실 내에 수용되어 상기 처리면에 대향하도록 배치되고 상기 기판을 향해 프로세스 가스를 공급하는 샤워 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
And a shower plate accommodated in the reaction chamber and disposed to face the processing surface and supplying a process gas toward the substrate.
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