KR20150040757A

KR20150040757A - 플라즈마 cvd 장치

Info

Publication number: KR20150040757A
Application number: KR20140133113A
Authority: KR
Inventors: 노리타카 요네야마; 아츠시 오사와; 다쿠미 사카모토; 나오토 나카시마
Original assignee: 가부시키가이샤 스크린 홀딩스
Priority date: 2013-10-07
Filing date: 2014-10-02
Publication date: 2015-04-15
Also published as: TW201523778A; JP2015074792A; TWI576946B; CN105018899A

Abstract

[과제] 유도 결합 방식의 플라즈마 CVD 장치의 스루풋을 향상시킨다.
[해결 수단] 플라즈마 CVD 장치는, 챔버와, 챔버 내에 있어서, 처리 대상이 되는 기판을 유지하고 반송 경로를 따라 상대적으로 반송하는 유지 반송부와, 반송 경로에 대향하여 챔버 내에 설치된, 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나와, 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와, 챔버 내에 정해진 가스를 도입하는 가스 도입부를 구비한다. 그리고, 플라즈마 CVD장치는, 가스 도입부로부터 챔버 내에 정해진 가스가 도입된 상태로, 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 고주파 전력 공급부로부터 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키고, 유지 반송부에 의해 기판을 반송 경로를 따라 반송한다.

Description

플라즈마 CVD 장치{PLASMA CVD APPARATUS}

본 발명은, 플라즈마 CVD(plasma-enhanced chemical vapor deposition)에 의해, 막 부착된 대상물에 박막을 형성하는 플라즈마 CVD 장치에 관한 것이다.

이러한 플라즈마 처리 장치로서, 특허 문헌 1에는, 주회하지 않고 종단하여, 고주파의 1/4 파장의 길이보다 짧은 선형상 또는 판형상의 도체로 이루어지는 안테나에, 고주파 전력을 공급하여 고주파 전계를 발생시키고, 그 전계에 의해 플라즈마를 발생시키며, 기판면에 박막 형성 등의 표면 처리를 행하는 유도 결합 방식의 장치가 개시되어 있다. 이 장치는, 평면형상이 직사각형인 진공 용기의 네 변의 각각에, 복수 개의 안테나를 설치하고, 네 변에 설치된 복수 개의 안테나에 고주파 전력을 병렬로 공급함으로써, 큰 면적의 기판에 대한 처리를 행한다.

일본국 특허 제3751909호 공보

그러나, 특허 문헌 1의 플라즈마 처리 장치에는, 처리 대상의 기판을 진공 용기 내로 반입하는 공정과 진공 용기로부터 처리된 기판을 반출하는 공정에 있어서, 기판이 처리되지 않기 때문에, 스루풋이 저하된다고 하는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 플라즈마 CVD 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해, 제1 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 챔버와, 상기 챔버 내에 있어서, 처리 대상이 되는 기판을 유지하고 반송 경로를 따라 상대적으로 반송하는 유지 반송부와, 상기 반송 경로에 대향하여 상기 챔버 내에 설치된, 권수(卷數)가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나와, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와, 상기 챔버 내에 정해진 가스를 도입하는 가스 도입부를 구비하고, 상기 가스 도입부로부터 상기 챔버 내에 상기 정해진 가스가 도입됨과 더불어, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 상기 고주파 전력 공급부로부터 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨 상태로, 상기 유지 반송부에 의해 상기 기판을 상기 반송 경로를 따라 반송한다.

제2 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제1 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향을 따라 상기 챔버 내에 배치된 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 대해 반송 경로의 상류측과 하류측에, 상기 챔버 내의 처리 공간을 상기 반송 경로의 상류측의 공간과 하류측의 공간으로 나누는 칸막이 부재를 각각 구비한다.

제3 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제1 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 복수의 유도 결합형 안테나를 구비하고, 상기 복수의 유도 결합형 안테나의 각각의 양단부를 잇는 선분의 중심점이 상기 가상축 상에 배치됨으로써, 상기 복수의 유도 결합형 안테나가 상기 가상축을 따라 일렬로 배열되어 있다.

제4 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제3 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 가상축을 따라 배치된 복수의 유도 결합형 안테나의 각각의 양단부가, 상기 가상축 상에 배치되어 있다.

제5 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제1 내지 제4 중 어느 한 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 챔버 내의 처리 공간에 자장을 발생시키는 적어도 하나의 자장 발생부를 더 구비한다.

제6 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제5 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어, 상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고, 상기 적어도 일부의 공간은, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나의 양단부 중 다른 유도 결합형 안테나와 이웃하지 않는 한쪽 단부에 대해 다른쪽 단부와 반대측의 공간을 포함하는 공간이다.

제7 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제5 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 반송 경로에 대향하여 상기 챔버 내에 설치된, 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어, 상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고, 상기 적어도 일부의 공간은, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나의 양단 부분 사이의 공간을 포함하는 공간이다.

제8 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제5 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 복수의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어, 상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고, 상기 적어도 일부의 공간은, 상기 복수의 유도 결합형 안테나 중 이웃하는 유도 결합형 안테나 사이의 공간을 포함하는 공간이다.

제9 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치는, 제5 양태에 따른 플라즈마 CVD 장치로서, 상기 적어도 하나의 자장 발생부는 전자석이며, 상기 적어도 하나의 자장 발생부의 코일에 전류를 변경 가능하도록 공급하는 전류 공급부와, 상기 전류 공급부가 공급하는 전류를 제어하는 제어부를 더 구비한다.

본 발명에 의하면, 챔버 내에 설치된 권수가 일주 미만인 유도 결합형 안테나에 고주파 전력을 공급하여 고밀도이고 플라즈마 전위가 낮은 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로, 기판을 고속으로 반송하면서, 플라즈마를 이용한 처리를 행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 챔버의 반송 경로를 따른 양단부에, 진공 배기 가능한 로드락실과 언로드락실을 게이트를 통해 접속하는 것 등에 의해, 챔버 내를 대기 해방하는 일 없이, 기판의 반입, 반출을 가능하게 하면, 기판의 반입, 플라즈마를 이용한 처리, 및 반출로 이루어지는 일련의 처리를, 복수의 기판에 대해, 연속적으로 고속으로 행할 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 CVD 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 도이다.
도 2는 가상축을 따라 배열된 유도 결합형 안테나와 자장 발생부의 배치의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 도 2의 자장 발생부의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 도이다.
도 4는 도 2의 자장 발생부에 공급되는 전류의 제어계를 설명하기 위한 도이다.
도 5는 자장과 플라즈마의 강도 분포의 관계를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 가상축을 따라 배열된 유도 결합형 안테나와 자장 발생부의 배치의 다른 예를 설명하기 위한 도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 의거하여 설명한다. 도면에서는 동일한 구성 및 기능을 가지는 부분에 같은 부호를 붙이고, 하기의 설명에서는 중복 설명이 생략된다. 또, 각 도면은 모식적으로 도시된 것이며, 이해의 용이를 위해, 각부의 치수나 수가 과장 또는 간략화하여 도시되어 있는 경우가 있다. 또, 일부의 도면에는, 방향을 설명하기 위해 XYZ 직교 좌표축이 적당히 첨부되어 있다. 이 좌표축에 있어서의 Z축의 방향은, 연직선의 방향을 나타내고, XY평면은 수평면이다. 또, X축 및 Y축의 각각은, 처리 챔버(1)의 측벽과 평행한 축이다.

<1. 플라즈마 CVD 장치(100)의 전체 구성>

도 1은, 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치(100)의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 도이다. 플라즈마 CVD 장치(100)는, 플라즈마 CVD(plasma－enhanced chemical vapor deposition)에 의해, 막 부착된 대상물(여기에서는, 예를 들어 기판(9))에 박막을 형성하는 장치이다.

플라즈마 CVD 장치(100)는, 내부에 처리 공간(V)을 형성하는 처리 챔버(1)와, 기판(9)(구체적으로는, 캐리어(90)에 배치된 기판(9))을 유지하고 반송하는 유지 반송부(2)와, 기판(9)을 가열하는 가열부(3)와, 처리 공간(V)에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생부(4)와, 칸막이 부재(5)를 구비한다. 또, 플라즈마 CVD 장치(100)는, 플라즈마 발생부(4)에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부(45)와, 처리 공간(V) 내에 자장을 발생시키는 자장 발생부(31)를 구비한다. 또한, 플라즈마 CVD 장치(100)가 자장 발생부(31)를 구비하지 않는다고 하더라도 본 발명의 유용성을 해치는 것은 아니다.

또, 플라즈마 CVD 장치(100)는, 정해진 가스를 챔버(1) 내의 처리 공간(V)에 도입하는 가스 도입부(61)와, 가스 도입부(61)에 가스를 공급하는 가스 공급부(6)와, 처리 공간(V)의 가스를 처리 공간(V)으로부터 배기하는 배기부(7)를 구비한다. 또, 플라즈마 CVD 장치(100)는, 상기의 각 구성 요소를 제어하는 제어부(8)를 구비한다.

<처리 챔버(1)>

처리 챔버(1)는, 직방체 형상의 외형을 나타내는 중공 부재이며, 내부에 처리 공간(V)을 형성한다. 처리 챔버(1)의 천판(11)은, 그 하면(111)이 수평 자세가 되도록 배치되어 있으며, 상기 하면(111)으로부터 처리 공간(V)을 향해, 유도 결합형 안테나(41) 및 칸막이 부재(5)가 돌출하여 설치되어 있다. 또, 처리 챔버(1)의 바닥판 부근에는, 가열부(3)가 배치되어 있다. 또, 가열부(3)의 상측에는, 유지 반송부(2)에 의한 기판(9)의 반송 경로(Y1)가 규정되어 있다. 반송 경로(Y1)의 연장 방향은, Y축 방향이며, 반송 경로(Y1)에 있어서의 기판(9)의 반송 방향은, ＋Y방향이다. 반송 경로(Y1)를 따른 챔버(1)의 양단부 중 반송 방향 상류측의 단부에는, 기판(9)을 챔버(1) 내로 반입하기 위한 반입구(121)가 설치되고, 반송 방향 하류측의 단부에는, 기판(9)을 챔버(1) 밖으로 반출하기 위한 반출구(122)가 설치되어 있다. 상류측의 반입구(121)에는 게이트(「반입 게이트」)(123)가 설치되고, 하류측의 반출구(122)에는, 게이트(「반출 게이트」)(124)가 설치되어 있다. 게이트(123, 124)는, 열림 상태와 닫힘 상태 사이에서 전환 가능하도록 되어 있다. 또, 반입구(121), 반출구(122)는, 로드락 챔버나, 언로드락 챔버 등의 다른 챔버의 개구부가 기밀을 유지한 형태로 접속 가능하도록 구성되어 있다.

<유지 반송부(2)>

여기에서는, 막 부착된 대상물인 기판(9)은, 판형상의 캐리어(90)의 상면에 배치된 상태로 되어 있다. 유지 반송부(2)는, 처리 챔버(1)의 반입구(121)를 통해 처리 공간(V)에 도입된 캐리어(90)(즉, 기판(9)이 배치된 캐리어(90))를 수평 자세로 유지하고, 이것을, 처리 공간(V) 내에 규정되어 있는 수평인(즉, 천판(11)의 하면(111)과 평행인) 반송 경로(Y1)를 따라 상대적으로 반송한다.

유지 반송부(2)는, 구체적으로는, 예를 들어, 반송 경로(Y1)를 사이에 두고 대향 배치된 한 쌍의 반송 롤러(21)와, 이들을 동기시켜 회전 구동하는 구동부(도시 생략)를 포함하여 구성된다. 한 쌍의 반송 롤러(21)는, 반송 경로(Y1)의 연장 방향(도시의 예에서는 Y방향)을 따라 예를 들어 복수 쌍 설치된다. 이 구성에 있어서, 각 반송 롤러(21)가 캐리어(90)의 하면에 맞닿으면서 회전함으로써, 캐리어(90)가 처리 공간(V) 내의 반송 경로(Y1)를 따라 반송된다. 즉, 캐리어(90)에 유지되어 있는 기판(9)이, 유도 결합형 안테나(41)에 대해 상대 이동된다.

＜가열부(3)>

가열부(3)는, 유지 반송부(2)에 의해 유지 반송되는 기판(9)을 가열하는 부재이며, 유지 반송부(2)의 하방(즉, 기판(9)의 반송 경로의 하방)에 배치된다. 가열부(3)는, 예를 들어, 세라믹 히터에 의해 구성할 수 있다. 또한, 플라즈마 CVD 장치(100)에는, 유지 반송부(2)에 유지되어 있는 기판(9) 등을 냉각하는 기구가 더 설치되어도 된다.

＜플라즈마 발생부(4)>

플라즈마 발생부(4)는, 처리 공간(V)에 플라즈마를 발생시킨다. 플라즈마 발생부(4)는, 유도 결합 타입의 고주파 안테나인 유도 결합형 안테나(「고주파 안테나」라고도 칭한다)(41)를 복수 구비한다. 각 유도 결합형 안테나(41)는, 예를 들어, 금속제의 파이프형상 도체를 U자형으로 굽힌 것이며, 「U」자 상태로 처리 공간(V)의 내부에 돌출하여 설치되어 있다. 유도 결합형 안테나(41)의 상기 돌출 부분은, 석영 등으로 이루어지는 유전체의 보호 파이프(42)에 의해 덮여 있다. 유도 결합형 안테나(41)의 상단부, 즉 유도 결합형 안테나(41)의 양단부는, 챔버(1)의 천판(11)을 관통하여 상방으로 돌출되어 있다. 또, 유도 결합형 안테나(41)는, 내부에 냉각수를 순환시키는 등 하여, 적당히, 냉각되어 있다.

복수의 유도 결합형 안테나(41)는, 정해진 방향을 따라, 간격을 두고(바람직하게는 같은 간격으로) 배열되고, 천판(11)에 대해 고정된다. 구체적으로는, 복수의 유도 결합형 안테나(41)는, 반송 경로(Y1)의 방향과, 후술하는 가상축(K)을 따라, 반송 경로(Y1)에 대향하도록 챔버(1) 내에 4×3의 매트릭스형상(가상축(K)을 따라 4개의 유도 결합형 안테나(41)가 1열로 배열된 열이, 반송 경로(Y1)의 방향을 따라 3열)으로 배치되어 있다.

또한, 챔버(1) 내에는, 가상축(K)을 따라 복수의 유도 결합형 안테나(41)가 1열로 배열된 열이, 반송 경로(Y1)의 방향을 따라 1열만 설치되어도 되고, 또, 반송 경로(Y1)의 방향을 따라 복수의 유도 결합형 안테나(41)가 1열로 배열된 열이, 가상축(K)을 따라 1열만 설치되어도 된다. 또, 챔버(1) 내에 유도 결합형 안테나(41)가 하나만 설치되어도 된다. 즉, 챔버(1) 내에는, 반송 경로(Y1)에 대향하여, 적어도 하나의 유도 결합형 안테나(41)가 설치된다.

도 2는, 플라즈마 CVD 장치(100)에 있어서, 가상축(K)을 따라 배열된 유도 결합형 안테나(41)와 자장 발생부의 배치의 일례를 설명하기 위한 도이다. 도 2에 있어서는, 천판(11)의 표시는, 생략되어 있다. 상기 서술한 바와 같이, 챔버(1) 내에는, 가상축(K)을 따라 복수(도 2의 예에서는 4개)의 유도 결합형 안테나(41)가 1열로 배열된 열이 반송 경로(Y1)의 방향을 따라 복수(도 1의 예에서는 3열이며, 가상축(K)이 3개 설정된다) 설치되어도 되고, 도 2에는, 그 복수 열 중 하나의 열이 도시되어 있다.

구체적으로는, 도 2에 도시되는 바와 같이, 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 각각의 양단부를 잇는 선분(L)의 중심점(C)이 정해진 가상축(K) 상에 배치됨으로써, 복수의 유도 결합형 안테나(41)가 상기 가상축(K)을 따라 1열로 배열되어 있다. 단, 이 가상축(K)은, 기판(9)의 반송 방향(Y방향)과 교차하는 방향(바람직하게는, 기판(9)의 주면과 평행한 면 내에서 기판(9)의 반송 방향과 교차하는 방향, 특히 바람직하게는, 도시되는 바와 같이, 기판(9)의 주면과 평행한 면 내에서 기판(9)의 반송 방향과 직교하는 방향(X방향))으로 연장되는 축인 것이 바람직하고, 처리 챔버(1)의 ±Y측의 측벽과 평행하게 연장되는 축인 것이 바람직하다.

또, 도 2의 예에서는, 가상축(K)을 따라 유도 결합형 안테나(41)가 4개 설치되어 있는데, 가상축(K)을 따라 배열되는 유도 결합형 안테나(41)의 개수는 반드시 4개일 필요는 없고, 처리 챔버(1)의 치수 등에 따라, 적당히 그 개수를 선택할 수 있다. 마찬가지로, 도 1의 예에서는, 가상축(K)을 따라 배열된 4개의 유도 결합형 안테나(41)의 열이 반송 경로(Y1) 방향을 따라 3열 설치되어 있는데, 반드시 3열 설치될 필요는 없다. 또, 유도 결합형 안테나(41)는, 예를 들어, 지그재그형상으로 배열되어도 된다.

<고주파 전력 공급부(45)>

고주파 전력 공급부(45)는, 예를 들어, 각 유도 결합형 안테나(41)에 대해 설치된 각 고주파 전원(44)을 구비하여 구성되고, 각 유도 결합형 안테나(41)에 고주파 전력을 공급한다.

각 유도 결합형 안테나(41)의 일단은, 매칭 박스(43)를 통해, 고주파 전원(44)에 접속되어 있다. 또, 각 유도 결합형 안테나(41)의 타단은 접지되어 있다. 이 구성에 있어서, 고주파 전원(44)으로부터 각 유도 결합형 안테나(41)에 고주파 전류(구체적으로는, 예를 들어, 13.56MHz의 고주파 전류)가 흐르면, 유도 결합형 안테나(41)의 주위의 전계(고주파 유도 전계)에 의해 전자가 가속되어, 플라즈마(유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled plasma：ICP))가 발생한다.

상기 서술했던 대로, 유도 결합형 안테나(41)는, U자형상을 나타내고 있다. 이러한 U자형상의 유도 결합형 안테나(41)는, 권수가 1회 미만인 유도 결합형 안테나에 상당하고, 권수가 1회 이상인 유도 결합형 안테나보다 인덕턴스가 낮기 때문에, 유도 결합형 안테나(41)의 양단에 발생하는 고주파 전압이 저감되고, 생성되는 플라즈마로의 정전 결합에 수반하는 플라즈마 전위의 고주파 요동이 억제된다. 이로 인해, 대지 전위로의 플라즈마 전위 요동에 수반하는 과잉인 전자 손실이 저감되고, 플라즈마 전위가 특히 낮게 억제된다. 또한, 이러한 유도 결합 타입의 고주파 안테나는, 일본국 특허 제3836636호 공보, 일본국 특허 제3836866호 공보, 일본국 특허 제4451392호 공보, 일본국 특허 제4852140호 공보에 개시되어 있다.

<자장 발생부(31)>

상기 서술한 바와 같이, 도 2에는, 가상축(K)을 따라 배열된 복수(도시 4개)의 유도 결합형 안테나(41)가 도시되어 있다. 그리고, 유도 결합형 안테나(41)의 단부는, 가상축(K)을 따라 8개 줄지어 있다. 이 8개의 단부에 대해, 9개의 자장 발생부(31)가 유도 결합형 안테나(41)의 각 단부와 교호로 가상축(K)을 따라 설치되어 있다.

도 3은, 자장 발생부(31)의 개략 구성을 모식적으로 도시하는 도이다. 도 3에서는, 유도 결합형 안테나(41)의 양단부 사이에 설치된 자장 발생부(31)가, 유도 결합형 안테나(41)와 더불어 가상축(K)을 포함하는 연직면(XZ평면)에서 절단된 단면이 도시되어 있다.

도 3에 도시되는 바와 같이, 자장 발생부(31)는, 천판(11)의 상방에 설치되어 있다. 자장 발생부(31)는, 투자강 등에 의해 구성된 요크(35)와, 코일(36)을 구비하는 전자석이다. 요크(35)는, 원반형상의 베이스부(32)와, 베이스부(32)의 하면의 중앙 부분으로부터 천판(11)을 향해 하측에 돌출하여 설치된 원기둥부(33)와, 베이스부(32)의 하면의 둘레 가장자리부로부터 천판(11)을 향해 돌출하여 설치된 원통부(34)를 구비하고 있다. 코일(36)은, 원기둥부(33)의 주위에 권취되어 있다.

천판(11)은, 예를 들어, 알루미늄에 의해 구성되어 있고, 요크(35) 중 천판(11)측의 부분에는, 베이스부(32)와 원기둥부(33)로 둘러싸인 개구가 형성되어 있다. 전류 공급부(83)(도 4)로부터 코일(36)에 전류를 공급함으로써, 예를 들어, 원기둥부(33)를 N극, 원통부(34)를 S극으로 하는 방사형상의 자장(37)이 처리 공간(V)에 형성된다. 이 자장은, 도 3에 도시되는 바와 같이, 챔버(1) 내의 처리 공간(V)에 이른다.

처리 공간(V)에 자장이 형성되면, 처리 공간(V)에 발생되어 있는 플라즈마는, 상기 자장에 의해 끌어당겨진다. 따라서, 예를 들어, 자장 발생부(31)를, 천판(11) 중 처리 공간(V)의 플라즈마 밀도가 낮은 부분에 대향하는 부분의 상면측에 설치하고, 자장을 발생시킴으로써, 처리 공간(V)의 플라즈마를 균일화할 수 있다. 챔버(1)의 천판(11)을 움푹 패이게 하여, 그 부분에 자장 발생부(31)를 배치해도 된다. 이 경우에는, 자장 발생부(31)가 발생시키는 자장이, 챔버(1) 내로 보다 들어가기 쉬워지므로, 플라즈마를 보다 끌어당기기 쉬워진다. 자장 발생부(31)의 배치 등에 대해서는, 후술한다.

<칸막이 부재(5)>

칸막이 부재(5)는, 반송 경로(Y1)의 방향을 따라 챔버(1) 내에 배치된 적어도 하나의 유도 결합형 안테나(41)에 대해 반송 경로(Y1)의 상류측과 하류측에 각각 설치되어 있다. 칸막이 부재(5)는, 챔버(1) 내의 처리 공간(V)(보다 상세하게는, 처리 공간(V) 중 챔버(1)의 천판(11)측의 일부의 공간)을, 칸막이 부재(5)에 대해 반송 경로(Y1)의 상류측의 공간과 하류측의 공간으로 나누는 부재이다.

칸막이 부재(5)는, 챔버(1)의 천판(11)으로부터 하측 방향(-Z방향)에 돌출하여 설치되고, 반송 경로(Y1)와 교차하는 면, 보다 바람직하게는, 반송 경로(Y1)와 직교하는 면을 따라 편평한 형상의 부재이다. 칸막이 부재(5), 유전체에 의해 구성되어 있다. 캐리어(90)의 상면과 칸막이 부재(5)의 하단 사이에는, 기판(9)이 통과할 수 있는 간극이 설치되어 있다.

처리 공간(V)에 발생한 플라즈마는, 처리 공간(V) 중 유도 결합형 안테나(41)의 상류측과 하류측에 서로 대향하여 설치된 한 쌍의 칸막이 부재(5)에 의해 규정되는 공간에 체류하여, 상기 공간의 플라즈마 밀도가 높아진다. 또한, 유도 결합형 안테나(41)가 가상축(K)을 따라 복수 설치되어 있는 경우에는, 각 유도 결합형 안테나(41)에 대응하는 각 칸막이 부재(5)를 설치해도 되는데, 각 유도 결합형 안테나(41)의 각각에 대해 가상축(K)의 방향으로 연장되는 하나의 칸막이 부재(5)가 설치되어도 된다. 이 경우에는, 처리 공간(V)이 보다 확실히 나누어지므로, 플라즈마 밀도가 보다 높아진다.

<가스 공급부(6) 및 가스 도입부(61)>

가스 공급부(6)는, 플라즈마 CVD 장치(100)가 목적에 따라 정해진 가스, 예를 들어 처리 가스로서의 원료 가스(구체적으로는, 예를 들어 실란(SiH₄), 암모니아(NH₃))와, 예를 들어 첨가 가스(구체적으로는, 예를 들어 아르곤(Ar), 산소(0₂), 수소(H₂) 혹은 이들의 혼합 가스)를, 가스 도입부(61)를 통해 처리 공간(V)에 공급한다. 가스 공급부(6)는, 구체적으로는, 예를 들어, 가스 공급원(611)과, 일단이 가스 공급원(611)과 접속된 도입 배관(612)을 구비한다.

처리 공간(V)에는, 반송 경로(Y1) 방향을 따라 유도 결합형 안테나(41)를 사이에 두고 서로 대향하는 칸막이 부재(5)에 의해 규정되는 공간이 형성되어 있고, 각 공간에는, 파이프형상의 가스 도입 부재(62)가, 도입 배관(612)과 처리 공간(V)을 연통하여 설치되어 있다. 각 가스 도입 부재(62)는, 가스 도입부(61)를 이루고 있다.

가스 공급부(6)의 도입 배관(612)의 타단은, 경로 도중에서 분기하고, 가스 도입부(61)의 각 가스 도입 부재(62)와 접속되어 있다. 또, 도입 배관(612)의 경로 도중에는, 공급 밸브(613)가 삽입되어 있다. 공급 밸브(613)는, 도입 배관(612)을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브인 것이 바람직하고, 구체적으로는, 예를 들어, 매스 플로우 컨트롤러 등을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 이 구성에 있어서, 공급 밸브(613)가 개방되면, 가스 공급원(611)으로부터 공급되는 가스가, 가스 도입부(61)에 공급되고, 가스 도입부(61)의 각 가스 도입 부재(62)로부터 처리 공간(V)에 도입된다.

가스 도입부(61)로부터, 어떤 종류의 가스를, 어느 정도의 유량으로 도입시킬지는, 예를 들어, 기판(9)에 형성해야 할 박막의 종류, 처리 조건, 처리 내용 등에 따라 적당히 선택된다. 즉, 공급 밸브(613)는, 제어부(8)와 전기적으로 접속되어 있으며, 제어부(8)가, 오퍼레이터로부터 지정된 값 등에 의거하여 이들을 제어하고, 오퍼레이터가 원하는 종류의 가스를, 오퍼레이터가 원하는 유량으로, 가스 도입부(61)로부터 처리 공간(V)에 도입시킨다.

<배기부(7)>

다시 도 1을 참조한다. 배기부(7)는, 고진공 배기계이며, 구체적으로는, 예를 들어, 각각 도시 생략한 진공 펌프와, 배기 배관과, 배기 밸브를 구비한다. 배기 배관은, 일단이 진공 펌프에 접속되고, 타단이 처리 공간(V)에 연통 접속된다. 또, 배기 밸브는, 배기 배관의 경로 도중에 설치된다. 배기 밸브는, 구체적으로는, 배기 배관을 흐르는 가스의 유량을 자동 조정할 수 있는 밸브이다. 이 구성에 있어서, 진공 펌프가 작동된 상태에서, 배기 밸브가 개방되면, 처리 공간(V)이 배기되고, 매스 플로우 컨트롤러와 협동하여 처리 공간(V)을 소정의 프로세스압으로 유지하도록 제어된다.

<제어부(8)>

제어부(8)는, 플라즈마 CVD 장치(100)가 구비하는 각 구성 요소와 전기적으로 접속되어, 이들 각 요소를 제어한다. 제어부(8)는, 구체적으로는, 예를 들어, 각종 연산 처리를 행하는 CPU, 프로그램 등을 기억하는 ROM, 연산 처리의 작업 영역이 되는 RAM, 프로그램이나 각종 데이터 파일 등을 기억하는 하드디스크, LAN 등을 통한 데이터 통신 기능을 가지는 데이터 통신부 등이 버스 등에 의해 서로 접속된, 일반적인 FA컴퓨터에 의해 구성된다. 또, 제어부(8)는, 각종 표시를 행하는 디스플레이, 키보드 및 마우스 등으로 구성되는 입력부 등과 접속되어 있다. 플라즈마 CVD 장치(100)에 있어서는, 제어부(8)의 제어하에서, 기판(9)에 대해 정해진 처리가 실행된다.

<2.자장 발생부(31)에 공급되는 전류의 제어에 대해>

도 4는, 도 2의 자장 발생부(31)에 공급되는 전류의 제어계를 설명하기 위한 도이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 플라즈마 CVD 장치(100)는, 각 자장 발생부(31)의 코일(36)에 전류를 공급하는 전류 공급부(83)를 구비하고 있다. 전류 공급부(83)는, 각 자장 발생부(31)에 대해 독립적으로 설치되어 있는 각 DC앰프(82)와, 각 DC앰프(82)와 전기적으로 접속된 각 D/A변환 회로(81)를 구비하고 있다. 또, 제어부(8)는, 전류 공급부(83) 중 각 D/A변환 회로(81)와 각각 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 각 DC앰프(82)와, 대응하는 각 자장 발생부(31)를 전기적으로 접속하는 신호선 중, 3개의 선만이 도시되어 있다.

제어부(8)는, 각 자장 발생부(31)의 코일(36)에 공급되는 전류를 제어하기 위한 제어값 신호를, 각 D/A변환 회로(81)에 공급한다. 각 D/A변환 회로(81)는, 제어부(8)로부터 공급된 제어값 신호를 아날로그 제어 신호로 변환하여, 대응하는 각 DC앰프(82)에 공급한다. 각 DC앰프(82)는, 공급된 아날로그 제어 신호를 제어 전류로 변환하여, 대응하는 각 자장 발생부(31)의 각 코일(36)에 공급한다. 이 구성에 의해, 제어부(8)는, 각 자장 발생부(31)가 발생시키는 자장을, 각 자장 발생부(31)마다 독립적으로 제어할 수 있다.

또, 도 4에 도시되는 바와 같이, 각 유도 결합형 안테나(41)의 일단은, 각 매칭 박스(43)를 통해, 각 고주파 전원(44)에 접속되어 있다. 고주파 전원(44) 및 매칭 박스(43)의 각각의 개수는, 유도 결합형 안테나(41)의 개수와 동수이다. 즉, 각 유도 결합형 안테나(41)마다 각 고주파 전원(44)과 각 매칭 박스(43)가 설치되어 있다. 도 4에서는, 시인성을 높이기 위해, 각 매칭 박스(43), 각 고주파 전원(44) 중 하나의 매칭 박스(43), 고주파 전원(44)만을 표시하고 있다.

<3.자장과 플라즈마의 강도 분포의 관계에 대해>

도 5는, 자장과 플라즈마의 강도 분포의 관계를, 도 2의 각 자장 발생부(31)를, 예로서, 설명하기 위한 도이다. 도 5에는, 도 2에 도시된 복수(4개)의 유도 결합형 안테나(41)와 복수(9개)의 자장 발생부(31)의 어레이를, 상기 어레이의 배열 방향, 즉 가상축(K)을 통과하는 연직면(XZ평면)에서 절단한 단면도가 도시되어 있다. 또, 도 5에는 처리 공간(V) 중 가상축(K)(도 2)의 하방 부분에 있어서의 플라즈마의 강도 분포가, 가상축(K) 상의 각 위치와, 처리 공간(V) 중 상기 각 위치의 하방 부분의 플라즈마의 강도의 관계를 나타내는 그래프 G1, G2에 의해 도시되어 있다. 그래프 G1은, 자장 발생부(31)가 처리 공간(V)에 자장을 형성하고 있지 않을 때의 그래프이며, 그래프 G2는, 자장 발생부(31)의 코일(36)에 전류가 공급되고, 도 3에 도시되는 바와 같이, 처리 공간(V) 내에 이르는 자장이 발생하고 있을 때의 그래프이다. 각 그래프의 가로축은, 가상축(K) 방향의 위치이며, 세로축은, 플라즈마의 강도이다. 단면도의 가상축(K) 방향의 스케일과, 각 그래프의 가로축의 스케일은 같다.

일례로서, 유도 결합형 안테나(41)의 간격이 10Pa의 Ar에 대해 최적화되어 있는 경우, 다른 조건, 예를 들어, 5Pa의 N₂가 처리 공간(V)에 도입되고 있는 경우에는, 일렬로 배열된 복수의 유도 결합형 안테나(41)에 의해 처리 공간(V)에 생성된 플라즈마는, 그래프 G1에 도시되는 바와 같이, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41) 사이의 공간에 있어서, 강도가 저하한다. 이것은, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)의 간격이 이 프로세스 조건에서는 넓은 것이 원인으로 되어 있다. 또, 처리 공간(V) 중, 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 양단(＋X측의 단과, -X측의 단)의 유도 결합형 안테나(41)의 더욱 외측(＋X측과, -X측)의 공간에 있어서도, 플라즈마 강도가 저하되고 있다. 보다 상세하게는, 상기 공간의 플라즈마 강도는, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41) 사이의 공간의 플라즈마 강도보다 크게 저하되어 있다.

또한, 검토 결과, 특히, 고가스압 조건에서, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)간의 플라즈마 강도가 그래프 G1의 경우는, 반대로, 튀어오르는 현상도 확인되어 있다. 이 현상은, 고정밀도 성막의 애로로 되어 있는데, 서로 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)간에서 고주파 전력의 위상을 바꾸어도 해소되지 않는다. 또한, 실험 결과, 위상차 O°, 180°인 경우보다, 위상차가 90°, 270°인 경우가, 플라즈마 강도 분포가 변동하는 현상이 현저하게 나타난다. 이 현상은, 전자파, 자계 기인에 의한 것이 아니라, 플라즈마 자체의 거동에 기인하는 현상이라고 추측된다.

그래프 G1에 도시되는 바와 같이, 플라즈마 강도 분포가 불균일한 상태로, 각 자장 발생부(31)의 코일(36)에 통전하면, 자장 발생부(31)가 자장을 발생시키고, 이 자장은, 처리 공간(V)에 이른다(들어간다). 발생한 자장에 의해, 처리 공간(V)의 플라즈마가 끌어당겨지는 결과, 자장의 발생 전에 플라즈마 강도가 작았던 공간의 플라즈마 강도가 커진다. 이에 의해, 그래프 G2에 도시되는 바와 같이, 처리 공간(V)의 플라즈마의 강도 분포는, 자장이 형성되지 않는 경우에 비해 균일화된다. 또한, 챔버(1)의 천판(11)은 냉각계(도시 생략)에 의해, 80℃ 이하로 유지되어 있으므로, 각 자장 발생부(31)는, 현저하게 고온이 되는 일은 없고, 자성을 잃어버리는 일이 없다. 또한, 자장 발생부(31)로서, 영구 자석이 채용되었다고 하더라도, 예를 들어, 가장 처리 빈도가 높은 프로세스 조건에 따른 자장을 형성하는 자석을 이용함으로써, 플라즈마 밀도를 균일화할 수 있으므로, 본 발명의 기능을 해치는 것은 아니다. 자장 발생부(31)로서 전자석이 이용되면, 프로세스 조건이 변경되는 경우에, 영구 자석이 채용되는 경우에 비해, 프로세스 조건에 대응하여 미리 최적화되고 제어부(8)에 기억된 전자석의 제어 전류값을 불러내 이용함으로써, 신속하게 플라즈마 강도 분포를 보다 균일하게 조정할 수 있고, 이에 의해 자장 발생부(31)로서, 보다 바람직하게는, 전자석이 채용된다.

<4.자장 발생부(31)의 배치에 대해>

도 2에 도시되는 바와 같이, 가상축(K)을 따라 챔버(1) 내에 일렬로 배열된 4개의 유도 결합형 안테나(41) 중, 가상축(K)을 따라 양단 부분에 있는 2개의 유도 결합형 안테나(41)에 대해, 가상축(K)을 따라 외측의 2개의 부분에 자장 발생부(31)가 각각 설치되어 있다. 바꾸어 말하면, 각 유도 결합형 안테나(41)의 각각의 양단부 중 다른 유도 결합형 안테나와 이웃하지 않는 한쪽 단부에 대해 다른쪽 단부와 반대측에 자장 발생부(31)가 각각 설치되어 있다. 그리고, 자장 발생부(31)는, 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시킨다. 상기 적어도 일부의 공간은, 가상축(K)을 따라 배치된 적어도 하나의 유도 결합형 안테나(41)의 양단부 중 다른 유도 결합형 안테나(41)와 이웃하지 않는 한쪽 단부에 대해 다른쪽 단부와 반대측의 공간을 포함하는 공간이다. 상기 공간, 즉 처리 공간(V) 중 가상축(K)을 따라 배열된 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 양단의 유도 결합형 안테나(41)의 외측의 부분은, 상기 서술한 바와 같이, 플라즈마 강도가 저하하는데, 천판(11) 중 상기 부분에 대향하는 부분의 상면측에 자장 발생부(31)를 배치해 자장을 생성시키면, 상기 부분의 플라즈마 강도를 높이고, 챔버(1) 내의 플라즈마를 균일화할 수 있다. 또한, 반송 경로(L)를 따라, 배열된 유도 결합형 안테나(41)가 하나인 경우는, 가상축(K)을 따라 유도 결합형 안테나(41)의 양단부의 외측에, 자장 발생부(31)를 각각 설치하면 된다.

또, 도 2에 도시되는 바와 같이, 가상축(K)을 따라 배열된 각 유도 결합형 안테나(41)의 양단부 사이, 보다 정확하게는, 천판(11) 중 상기 양단부 사이의 부분에 대향하는 부분의 상면에도 자장 발생부(31)가 설치되어 있다. 유도 결합형 안테나(41)가 하나인 경우도 자장 발생부(31)와 마찬가지로 설치된다. 자장 발생부(31)는, 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시킨다. 상기 적어도 일부의 공간은, 가상축(K)을 따라 배치된 적어도 하나의 유도 결합형 안테나의 양단 부분 사이의 공간을 포함하는 공간이다. 예를 들어, 유도 결합형 안테나(41)의 양단부의 외측에 자장 발생부(31)가 설치되어 있는 경우에 있어서, 양단부 사이에 자장 발생부(31)를 설치하면, 처리 공간(V) 중 상기 양단부의 외측 뿐만이 아니라, 상기 사이의 공간에도 플라즈마를 끌어당길 수 있으므로, 플라즈마 강도를 보다 균일화할 수 있다.

또, 도 2에 도시되는 바와 같이, 가상축(K)을 따라 배열된 복수의 유도 결합형 안테나(41) 중 서로 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)들의 사이에, 자장 발생부(31)가 설치되어도 된다. 자장 발생부(31)는, 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시킨다. 상기 적어도 일부의 공간은, 가상축(K)을 따라 배치된 복수의 유도 결합형 안테나(41) 중 이웃하는 유도 결합형 안테나(41) 사이의 공간을 포함하는 공간이다. 상기 공간, 즉, 처리 공간(V) 중 상기 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)들 사이의 부분에 대응한 부분은, 플라즈마 강도가 크게 저하하지만, 상기 사이의 부분에 자장 발생부(31)가 설치되면, 플라즈마 강도를 강하게 할 수 있다.

또한, 도 2의 예에서는, 유도 결합형 안테나(41)의 양단부를 잇는 선분(L)과 가상축(K)이 평행하게 되어 있는(즉, 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 각각이, 그 배열 방향과 평행한 자세로 배치되어 있는) 경우가 예시되어 있는데, 선분(L)과 가상축(K)은 반드시 평행이 아니어도 된다.

도 6은, 가상축을 따라 배열된 유도 결합형 안테나와 자장 발생부의 배치의 다른 예를 설명하기 위한 도이다. 도 6의 예에서는, 선분(L)이 가상축(K)에 대해 경사져 있도록, 각 유도 결합형 안테나(41)가 배치되어 있다. 이에 의해, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)들의 간격이 넓어지므로, 보다 큰 반경의 자장 발생부(31)를 설치할 수 있다. 따라서, 챔버(1) 내의 플라즈마를 보다 균일화할 수 있다.

또, 선분(L)과 가상축(K)이 이루는 각도는, 0° 이상이어도 된다. 예를 들어, 선분(L)과 가상축(K)은, 직교하고 있어도 된다. 이 경우, 각 유도 결합형 안테나(41)가, 그 배열 방향과 직교하는 자세로 배치되게 된다.

이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 챔버(1) 내에 설치된 권수가 일주 미만인 유도 결합형 안테나(41)에 고주파 전력을 공급하여 고밀도로 플라즈마 전위가 낮은 플라즈마를 발생시킬 수 있으므로, 기판(9)을 고속으로 반송하면서, 플라즈마를 이용한 처리를 행할 수 있다. 따라서, 예를 들어, 챔버(1)의 반송 경로(Y1)를 따른 양단부에, 진공 배기 가능한 로드락실과 언로드락실을 게이트를 통해 접속하는 것 등에 의해, 챔버(1) 내를 대기 해방하는 일 없이, 기판(9)의 반입, 반출을 가능하게 하면, 기판(9)의 반입, 플라즈마를 이용한 처리, 및 반출로 이루어지는 일련의 처리를, 복수의 기판(9)에 대해, 연속적으로 고속으로 행할 수 있다. 이에 의해, 플라즈마 CVD 장치의 스루풋을 향상시킬 수 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 반송 경로(Y1)를 따라 챔버(1) 내에 배치된 유도 결합형 안테나(41)에 대해 반송 경로(Y1)의 상류측과 하류측에, 챔버(1) 내의 처리 공간(V)을 반송 경로(Y1)의 상류측의 공간과 하류측의 공간으로 나누는 칸막이 부재(5)를 각각 구비한다. 발생한 플라즈마는, 유도 결합형 안테나(41)의 상류측과 하류측에 서로 대향하여 설치된 한 쌍의 칸막이 부재(5)에 의해 규정되는 처리 공간에 체류하여, 상기 공간의 플라즈마 밀도가 높아진다. 따라서, 플라즈마를 이용한 기판의 처리 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 각각의 양단부를 잇는 선분(L)의 중심점(C)이 반송 경로(Y1)의 방향과 교차하는 정해진 가상축(K) 상에 배치됨으로써, 복수의 유도 결합형 안테나(41)가 가상축(K)을 따라 일렬로 배열되어 있다. 각 유도 결합형 안테나(41)가 발생시킨 플라즈마가 겹치는 것에 의해, 가상축(K) 방향으로 길고, 고밀도의 플라즈마를 생성할 수 있으므로, 가상축(K) 방향으로 긴 기판이어도 처리 효율을 향상시킬 수 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 가상축(K)을 따라 배치된 복수의 유도 결합형 안테나(41)의 각각의 양단부가, 가상축(K) 상에 배치되어 있다. 이에 의해, 양단부가 가상축(K) 상에 배치되지 않는 경우에 비해, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)들의 간격이 좁아지므로, 서로 겹침 의해 플라즈마가 보다 고밀도화 된다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 챔버(1) 내의 처리 공간(V)에 자장을 발생시키는 적어도 하나의 자장 발생부(31)를 더 구비한다. 플라즈마는, 자장에 의해 끌어당길 수 있으므로, 처리 공간(V) 중 플라즈마 밀도가 낮은 부분에 자장이 발생하도록 자장 발생부(31)를 설치함으로써, 챔버(1) 내의 플라즈마를 균일화할 수 있다. 이에 의해, 예를 들어, 성막되는 막두께의 제어 등을 고정밀화할 수 있는 등, 처리 정밀도를 높일 수 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 챔버(1) 내의 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고 있다. 상기 적어도 일부의 공간은, 가상축(K)을 따라 챔버(1) 내에 일렬로 배열된 적어도 하나의 유도 결합형 안테나(41)의 양단부 중 다른 유도 결합형 안테나(41)와 이웃하지 않는 한쪽 단부에 대해 다른쪽 단부와 반대측의 공간을 포함하는 공간이다. 이 공간은 플라즈마 강도가 약한 공간이지만, 이 공간에 자장이 발생하여 플라즈마를 끌어당길 수 있으므로, 이 공간의 플라즈마 강도를 높이고, 챔버(1) 내의 플라즈마를 균일화할 수 있다. 또, 유도 결합형 안테나의 기본 설계와 크게 상이한 프로세스 조건에서는, 자장 제어를 수반하지 않는 경우, 이 공간은, 플라즈마 강도 분포의 변동이 커져, 성막 균일성이 높은 처리에 이용하는 것이 어려운 경우도 있으나, 자장 제어를 수반하면 플라즈마 강도 분포를 균일하게 보정하여 여러 가지의 프로세스 조건에 있어서도 균일한 성막 처리를 실현하는 것이 가능해진다. 따라서, 보다 적은 수의 유도 결합형 안테나로 큰 기판을 성막할 수 있어, 플라즈마 CVD 장치의 소형화나, 적은 전력으로 대형 기판을 성막하는 에너지 절약화를 진행할 수도 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 챔버(1) 내의 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고 있다. 상기 적어도 일부의 공간은, 유도 결합형 안테나의 양단부 사이의 공간을 포함하는 공간이다. 따라서, 처리 공간(V) 중 유도 결합형 안테나(41)의 양단부의 외측의 공간에 자장이 형성되어 있는 경우여도, 유도 결합형 안테나의 양단부 사이의 공간에 자장을 더 발생시킴으로써 챔버(1) 내의 플라즈마를 균일화할 수 있다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 챔버(1) 내의 처리 공간(V) 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고 있다. 상기 적어도 일부의 공간은, 가상축(K)을 따라 챔버(1) 내에 일렬로 배열된 복수의 유도 결합형 안테나(41) 중 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)의 사이의 공간을 포함하는 공간이다. 이 공간은 플라즈마 강도가 약한 공간이지만, 이 공간에 자장이 발생하여 플라즈마를 끌어당길 수 있으므로, 이 공간의 플라즈마 강도를 높이고, 챔버(1) 내의 플라즈마를 균일화할 수 있다. 또한, 이 공간에 자장을 형성하면, 자장이 형성되지 않는 경우에 비해, 이웃하는 유도 결합형 안테나(41)의 간격을 보다 넓게 설정할 수 있으므로, 보다 적은 개수의 유도 결합형 안테나(41)를 채용할 수 있어, 장치의 에너지 절약화에 유용하다.

또, 이상과 같은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 CVD 장치에 의하면, 자장 발생부(31)는 전자석이며, 자장 발생부(31)의 코일에 전류를 변경 가능하도록 공급하는 전류 공급부(83)와, 전류 공급부(83)가 공급하는 전류를 제어하는 제어부(8)를 더 구비한다. 이에 의해, 자장 발생부(31)가 설치되는 장소의 플라즈마 강도에 따라, 자장을 조정할 수 있으므로, 챔버(1) 내의 플라즈마를 보다 균일화할 수 있다. 또한, 가스 종류, 분압 등의 프로세스 조건이 변경되어, 플라즈마 강도 분포가 변동한 경우에서도, 자장을 조정함으로써 플라즈마 강도 분포가 낮은 부분에 적당한 강도로 플라즈마를 끌어당길 수 있다. 이에 의해, 다양한 프로세스에 대해, 유연하고 또한, 신속하게 균일한 플라즈마 강도 분포를 실현하는 것이 가능해진다.

본 발명은 상세하게 기술되었으나, 상기의 기술은 모든 양태에 있어서 예시로서 한정적인 것은 아니다. 따라서, 본 발명은, 그 발명의 범위 내에 있어서, 실시 형태를 적당히 변형, 생략하는 것이 가능하다.

100 플라즈마 CVD 장치
1 챔버
2 유지 반송부
41 유도 결합형 안테나
44 고주파 전원
45 고주파 전력 공급부
61 가스 도입부
62 가스 도입 부재
K 가상축

Claims

챔버와,
상기 챔버 내에 있어서, 처리 대상이 되는 기판을 유지하고 반송 경로를 따라 상대적으로 반송하는 유지 반송부와,
상기 반송 경로에 대향하여 상기 챔버 내에 설치된, 권수(卷數)가 일주(一周) 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나와,
상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전력 공급부와,
상기 챔버 내에 정해진 가스를 도입하는 가스 도입부를 구비하고,
상기 가스 도입부로부터 상기 챔버 내에 상기 정해진 가스가 도입됨과 더불어, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 상기 고주파 전력 공급부로부터 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시킨 상태로, 상기 유지 반송부에 의해 상기 기판을 상기 반송 경로를 따라 반송하는, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향을 따라 상기 챔버 내에 배치된 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어,
상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나에 대해 반송 경로의 상류측과 하류측에, 상기 챔버 내의 처리 공간을 상기 반송 경로의 상류측의 공간과 하류측의 공간으로 나누는 칸막이 부재를 각각 구비하는, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 복수의 유도 결합형 안테나를 구비하고,
상기 복수의 유도 결합형 안테나의 각각의 양단부를 잇는 선분의 중심점이 상기 가상축 상에 배치됨으로써, 상기 복수의 유도 결합형 안테나가 상기 가상축을 따라 일렬로 배열되어 있는, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가상축을 따라 배치된 복수의 유도 결합형 안테나의 각각의 양단부가, 상기 가상축 상에 배치되어 있는, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버 내의 처리 공간에 자장을 발생시키는 적어도 하나의 자장 발생부를 더 구비하는, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어,
상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고,
상기 적어도 일부의 공간은, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나의 양단부 중 다른 유도 결합형 안테나와 이웃하지 않는 한쪽 단부에 대해 다른쪽 단부와 반대측의 공간을 포함하는 공간인, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 반송 경로에 대향하여 상기 챔버 내에 설치된, 권수가 일주 미만인 적어도 하나의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어,
상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고,
상기 적어도 일부의 공간은, 상기 적어도 하나의 유도 결합형 안테나의 양단 부분 사이의 공간을 포함하는 공간인, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 반송 경로에 대향함과 더불어, 상기 반송 경로의 방향과 교차하는 정해진 가상축을 따라 상기 챔버 내에 일렬로 배열된 권수가 일주 미만인 복수의 유도 결합형 안테나를 구비함과 더불어,
상기 챔버 내의 처리 공간 중 적어도 일부의 공간에 자장을 발생시키는 자장 발생부를 구비하고,
상기 적어도 일부의 공간은, 상기 복수의 유도 결합형 안테나 중 이웃하는 유도 결합형 안테나 사이의 공간을 포함하는 공간인, 플라즈마 CVD 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 적어도 하나의 자장 발생부는 전자석이며,
상기 적어도 하나의 자장 발생부의 코일에 전류를 변경 가능하도록 공급하는 전류 공급부와,
상기 전류 공급부가 공급하는 전류를 제어하는 제어부를 더 구비하는, 플라즈마 CVD 장치.