KR20000077207A - 박막형성장치의 클리닝방법 및 박막형성장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 성막원료가스를 플라즈마화하여 그 플라즈마를 기초로 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 박막형성시에 성막원료가스플라즈마생성영역에 면하는 반응생성물이 퇴적하기 쉬운 부분을 장치부품의 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일없이 신속하게 클리닝할 수있는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 성막실(1)내의 기판홀더(2)에 기판(피성막물품) (S)을 설치하고, 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 성막원료가스를 도입함과 동시에 성막실(1)내 기압을 배기장치(VC)로 소정의 성막압력으로 유지하고, 도입한 성막원료가스를 성막실(1)내에 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극(3)에 고주파 전원장치(5)로부터 고주파전력을 인가하여 플라즈마화하고, 이 플라즈마를 기초로 기판(S)에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 클리닝에 있어서 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 성막실(1)내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 이 클리닝용 가스를 고주파전극(3)에 고주파전원장치(5)로부터 고주파전력을 인가하여 플라즈마화함과 동시에 고주파전극 (3)에 그것 자신의 클리닝을 위한 직류전력을 직류전원장치(6)로부터 인가하는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치.
Description
본 발명은 성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치에 관한 것이다.
성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치는 반도체디바이스의 제작 등에 널리 이용되고 있다.
이와 같은 박막형성장치에 있어서는 피성막물품에 목적으로 하는 박막을 형성할 때, 장치에 있어서의 성막실내의 피성막물품 이외의 플라즈마에 노출되는 각부에도 반응생성물이 막형상으로 퇴적되어 간다.
이와 같이 퇴적되어 가는 반응생성물을 방치하여 두면 그 퇴적량이 점차로 증가하여 벗겨져 떨어지기 쉬워진다. 벗겨져 떨어진 반응생성물이 소위 파티클이 되어 피성막물품상에 부착되면, 피성막물품상에 형성되는 막에 각종 결함이 생긴다.
따라서 이와 같은 피성막물품밖으로의 반응생성물의 부착퇴적증가를 방지하기 위하여 이와 같은 반응생성물을 에칭하는 에칭가스의 플라즈마를 성막실내에 발생시키고, 이 에칭가스 플라즈마에 의해 퇴적반응생성물을 제거하는 드라이클리닝이 행하여지고 있다.
예를 들어 박막형성장치의 대표예인 평행평판형 전극을 사용하는 장치에서는 서로 대향하는 평행평판형 전극사이에 도입한 에칭용가스를 상기 전극에 대한 고주파 전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에 상기 전극, 그외에 부착된 반응생성물의 에칭을 행하고 있다.
그러나 이와 같이 에칭가스 플라즈마에 의해 불필요한 반응생성물을 드라이클리닝함에 있어서 클리닝속도를 올리고자 하여 가스플라즈마화를 위하여 인가하는 고주파전력을 증대시키면 상기 전력이 인가되는 고주파전극에 발생하는 자기바이어스전압도 증가한다. 그 때문에 상기 고주파전극이 집중적으로 에칭되고, 상기 전극이 현저한 손상을 초래하고 상기 전극을 빈번하게 교환하지 않으면 안되게 된다
고주파의 주파수를 높여 가스의 분해를 높이고, 그것에 의하여 클리닝속도를 빠르게 하고자 하면, 이번은 주파수의 증가에 따라 고주파전극에 있어서의 자기바이어스전압이 저하하여 고주파전극의 클리닝속도를 높일 수 없게 된다. 또 플라즈마는 고주파전극 부근에 형성되기 때문에 전극과 전극 근방에 존재하는 부품, 예를 들어 피성막물품을 설치하는 홀더의 클리닝은 행하여진다 하더라도 전극으로부터 먼 위치에 있는 성막실벽 등의 클리닝은 곤란하다. 이와 같이 전극으로부터 먼 위치에 있는 성막실벽 등에 관해서도 클리닝하기 위해서는 클리닝시간을 길게 하면 좋으나, 그렇게 하면 전극이나 전극 근방의 부품이 지나치게 에칭되어 손상이 커지고 빈번하게 교환하지 않으면 안되게 된다.
따라서 본 발명은 성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역에 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분을 장치부품의 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
또 본 발명은 성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에 피성막물품에 대한 이온조사를 병용하여 이 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역에 면한 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분을 장치부품의 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
도 1은 본 발명에 관한 박막형성장치의 일 예의 개략구성을 나타내는 도,
도 2는 본 발명에 관한 박막형성장치의 다른예의 개략구성을 나타내는 도,
도 3은 본 발명에 관한 박막형성장치의 또 다른예의 개략구성을 나타내는 도,
도 4는 본 발명에 관한 박막형성장치의 또 다른예의 개략구성을 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 관한 박막형성장치의 또 다른예의 개략구성을 나타내는 도,
도 6은 도 1의 박막형성장치 등에 의한 클리닝속도(에칭속도)를 조사한 실험결과를 나타내는 도,
도 7은 도 2의 박막형성장치의 변형예 등에 의한 클리닝속도(에칭속도)를 조사한 실험결과를 나타내는 도이다.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 성막실 2 : 기판홀더
21 : 히터 3 : 가스플라즈마화용 고주파전극
30 : 유도코일전극 4, 40 : 가스공급장치
5 : 고주파전원장치 51, 50 : 고주파전원
52 : 매칭박스 6 : 직류전원장치
61 : 직류전원 62 : 고주파블록킹용 필터회로
7 : 전원장치 71 : 고주파전원장치부분
711 : 고주파전원 712 : 매칭박스
72 : 직류전원장치부분 721 : 직류전원
722 : 고주파블록킹용 필터회로 VC : 배기장치
IS : 전기절연성부재 S : 피성막기판
8, 80 : 방착판겸 전극 10 : 이온원
101 : 플라즈마용기
101a : 용기(101)의 옆둘레벽을 구성하는 고주파전극
101b : 용기(101)의 상벽을 구성하는 고주파전극
102 : 매칭박스 103 : 고주파전원
104 : 양전원 105 : 음전원
E : 이온인출 전극계 e1 : 제 1 전극
e2 : 제 2 전극 e3 : 제 3 전극(접지용 전극)
SW : 스위칭장치
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 다음 제 1∼제 3 타입의 박막형성장치의 클리닝방법 및 제 1∼제 3 타입의 박막형성장치를 제공한다.
(1) 박막형성장치의 클리닝방법
① 제 1 타입의 클리닝방법
성막실내에 피성막물품을 설치하고, 이 성막실내에 성막원료가스를 도입함과 동시에, 이 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 이 성막원료가스를 상기 성막실내에 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 이 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 이 고주파전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류전압도 인가하는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
상기 박막형성장치는 소위 플라즈마 CVD 장치이다.
상기 가스플라즈마화용 고주파전극으로서는, 원통형 등의 통형의 전극이어도 좋고, 피성막물품을 설치하는 홀더에 대향배치되는 평판형의 전극이어도 좋으며, 특별한 제한은 없다. 피성막물품을 설치하는 홀더에 대향배치되는 평판형의 전극을 채용하는 경우, 상기 박막형성장치의 대표예는 평행평판전극형 플라즈마 CVD 장치이다.
이 클리닝방법에 의하면 피성막물품에 대한 박막형성시에 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 가스플라즈마화용 고주파전극에 퇴적한 반응생성물을 비성막시에 클리닝제거할 수 있다. 상기 고주파전극 근방의 성막실 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물도 클리닝할 수 있다.
클리닝에 있어서는 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 이 성막실내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 이 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 이 고주파전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류바이어스전압도 인가한다.
가스플라즈마화용 고주파전극이나 성막실 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물은 상기 클리닝용 가스플라즈마하에서 에칭되고 클리닝된다. 특히 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 가스플라즈마화용 고주파전극에는 그 자신의 클리닝을 위한 직류바이어스전압도 인가된다. 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중 에칭에 기여하는 이온이 상기 고주파전극으로 끌어당겨지고, 이 고주파전극의 현저한 손상을 초래하는 큰 고주파전력인가나 장시간의 고주파전력인가를 필요로 하는 일 없이 직류전압인가에 의한 클리닝속도 제한하에서 신속하게 상기 고주파전극을 플라즈마에칭에 의해 클리닝할 수 있다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역에 면한 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 가스플라즈마화용 고주파전극을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다. 고주파전극 근방의 성막실 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물도 클리닝할 수 있다.
성막실 내벽면에 대한 반응생성물의 퇴적을 충분히 억제하기 위하여 상기 성막실내에서의 상기 플라즈마의 생성영역에 면하고, 또한 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 상기 가스플라즈마화용 고주파전극으로부터 독립한 방착판겸 전극를 설치하여 두고, 클리닝에 있어서 다시 상기 방착판겸 전극에 상기 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키도록 하여도 좋다.
이와 같은 클리닝용 전계를 발생시킴으로써 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 방착판겸 전극으로 끌어당겨지고, 상기 방착판겸 전극은 클리닝용 전계에 의한 클리닝속도 제한하에서 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다.
이와 같은 클리닝용 전계로서 고주파전계 및(또는) 직류전계를 채용할 수 있다. 방착판겸 전극에 부착되는 물질이 절연성 물질일 때는 상기 방착판겸 전극에 전하가 포화되는 것을 방지하기 위하여 고주파전계 및 직류전계 중 적어도 고주파 전계를 발생시키도록 하면 좋다. 방착판겸 전극에 부착되는 물질이 도전성물질일 때는 직류전계를 발생시키는 것 만으로도 좋다.
② 제 2 타입의 클리닝방법
성막실내에 피성막물품을 설치하고, 이 성막실내에 성막원료가스를 도입함 과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 이 성막원료가스를 상기 성막실에 대하여 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 상기 성막실내에서의 상기 플라즈마의 생성영역에 면하고, 또한 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 상기 성막원료가스 플라즈마화용 고주파전극으로부터 독립된 방착판겸 전극를 설치하여 두고, 클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 이 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 이 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 방착판겸 전극에 그 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
상기 박막형성장치는 소위 플라즈마 CVD 장치이다.
이 클리닝방법에 의하면 방착판겸 전극으로 성막원료가스 플라즈마 생성영역으로부터 차단된 성막실 내벽면부분에 대한 반응생성물의 퇴적이 억제된다. 피성막물품에 대한 박막형성시에 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 방착판겸 전극에 퇴적된 반응생성물을 비성막시에 클리닝제거할 수 있다.
클리닝에 있어서는 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 이 클리닝용 가스를 상기 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화한다. 또 방착판겸 전극에는 그 자신을 클리닝하기 위하여 클리닝용 전계를 발생시킨다.
방착판겸 전극에 퇴적된 반응생성물은 상기 클리닝용 가스플라즈마하에 에칭된다. 그때 방착판겸 전극에는 클리닝용 전계를 발생시키고 있기 때문에 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 방착판겸 전극으로 끌어당겨지기 쉬워지고, 그것에 의하여 상기 방착판겸 전극은 클리닝용 전계에 의한 클리닝속도제한하에 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다. 이와 같은 클리닝용 전계로서는 앞서 설명한 경우와 마찬가지로 고주파전계 및(또는) 직류전계를 채용할 수 있다.
성막실내에 대하여 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극은 성막실의 바깥 둘레를 따라 배치되는 유도코일전극, 성막실내에 설치되는 전극중 어느 것이어도 좋다.
유도코일전극을 채용하는 경우, 상기 박막형성장치는 소위 유도코일형 플라즈마 CVD 장치이다. 상기 가스플라즈마화용 고주파전극으로서 성막실내에 설치되는 전극을 채용하는 경우, 그것은 원통형 등의 통형의 전극이어도 좋고, 피성막물품을 설치하는 홀더에 대향배치되는 평판형의 전극이어도 좋으며 특별한 제한은 없다. 피성막물품을 설치하는 홀더에 대향배치되는 평판형의 전극을 채용하는 경우, 상기 박막형성장치의 대표예는 평행평판전극형 플라즈마 CVD 장치이다. 가스플라즈마화용 고주파전극이 성막실내에 설치된 전극일 때는 이 전극에도 반응생성물이 퇴적되기 쉬우나, 클리닝용 가스의 플라즈마화를 위해 이 전극에 고주파전력이 인가됨으로써 자기바이어스전압이 발생하고, 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 전극에 끌어당겨지기 쉽고, 이 전극도 클리닝된다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역에 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 방착판겸 전극, 또한 성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다.
성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극에 관해서는 이것을 더욱 신속하게 클리닝하기 위하여 상기 전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류바이어스전압을 더욱 인가하여도 좋다.
③ 제 3 타입의 클리닝방법
이온원을 구비한 성막실내에 피성막물품을 설치하고, 상기 성막실내에 성막원료가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 상기 성막원료가스를 상기 성막실에 대하여 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 상기 플라즈마하에서 상기 이온원으로부터 피성막물품에 대한 이온조사를 병용하여 상기 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 상기 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극에 이 접지용전극의 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
상기 박막형성장치는 소위 플라즈마 CVD 장치이다.
이 클리닝방법에 의하면 피성막물품에 대한 박막형성시에 성막원료 가스생성영역을 면하여 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극에 퇴적된 반응생성물을 비성막시에 클리닝제거할 수 있다.
클리닝에 있어서는 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 상기 클리닝용 가스를 상기 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화한다. 또 상기 접지용 전극에는 그것을 클리닝하기 위하여 클리닝용 전계를 발생시킨다.
접지용 전극에 퇴적된 반응생성물은 상기 클리닝용 가스플라즈마하에 에칭된다. 그때 접지용 전극에는 클리닝용 전계를 발생시키고 있기 때문에 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 접지용 전극으로 끌어당겨지기 쉽게 되고, 그것에 의하여 상기 접지용 전극은 클리닝용 전계에 의한 클리닝속도 제한하에 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다. 이와 같은 클리닝용 전계로서는 앞서 설명한 경우와 마찬가지로 고주파전계 및(또는) 직류전계를 채용할 수 있다.
성막실내에 대하여 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극은 성막실의 바깥둘레를 따라 배치되는 유도코일전극, 성막실내에 설치되는 전극중의 어느 것이어도 좋다.
유도코일전극을 채용하는 경우, 상기 박막형성장치는 소위 유도코일형 플라즈마 CVD 장치이다. 상기 가스플라즈마화용 고주파전극으로서 성막실내에 설치되는 전극을 채용하는 경우, 대표예로서 원통형 등의 통형의 전극을 들 수 있다.
가스플라즈마화용 고주파전극이 성막실내에 설치된 전극일 때는 이 전극에도 반응생성물이 퇴적되기 쉬우나, 클리닝용 가스의 플라즈마화를 위해 이 전극에 고주파전력이 인가됨으로써 자기바이어스전압이 발생하고, 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 전극에 끌어당겨지기 쉽고, 이 전극도 클리닝된다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 이온인출 전극계의 접지용 전극, 또한 성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다.
성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극에 대해서는 이것을 보다 신속하게 클리닝하기 위하여 상기 전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류바이어스전압도 인가할 수 있다.
(2)박막형성장치
① 제 1 타입의 박막형성장치
성막실과,
성막실내에 설치된 피성막물품홀더와,
성막실내에 있어서 상기 홀더에 대향설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과,
성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,
성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,
성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,
상기 고주파전극에 고주파전력을 인가하기 위한 고주파전원장치와,
상기 고주파전극에 상기 고주파전원장치로부터의 고주파전력인가와 동시에 상기 고주파전극 클리닝용 직류전압을 인가할 수 있는 직류전원장치를 구비하여, 성막실내 클리닝을 가능하게 한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
이 박막형성장치에 의하면 상기 (1)에 기재된 제 1 타입의 클리닝방법을 실시할 수 있다.
이 박막형성장치는 플라즈마 CVD 장치로서 대표적으로는 평행평판전극형의 플라즈마 CVD 장치이다.
이 박막형성장치에 있어서는 상기 피성막물품 홀더와 상기 고주파전극 사이의 영역을 면하고, 또한 상기 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 방착판겸 전극과,
상기 방착판겸 전극에 이 방착판겸 전극클리닝용 전계를 발생시키기 위한 전원장치를 더욱 구비하고 있어도 좋다.
② 제 2 타입의 박막형성장치
성막실과,
성막실내에 설치된 피성막물품 홀더와,
성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과,
성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,
성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,
성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,
상기고주파전극에 고주파 전력을 인가하기 위한 제1의 고주파 전원장치와,
상기 성막실내의 플라즈마 생성영역을 면하고, 또한 상기 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 방착판겸 전극과,
상기 방착판겸 전극에 이 방착판겸 전극 클리닝용 전계를 발생시키기 위한 제 2 전원장치를 구비하여, 성막실내 클리닝이 가능한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
이 박막형성장치에 의하면 상기 (l)에 기재된 제 2 타입의 클리닝방법을 실시할 수 있다.
이 박막형성장치도 플라즈마 CVD 장치이다. 성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극은 성막실의 바깥 둘레를 따라 배치되는 유도코일전극, 성막실내에 설치되는 전극중 어느 것이어도 좋다. 성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극은 원통형 등의 통형전극, 피성막물품 홀더에 대향 설치되는 평판형전극 등 어느 것이어도 좋다. 피성막물품 홀더에 대향 설치되는 평판형 전극을 채용하는 경우, 이 박막형성장치의 대표예는 평행평판전극형 플라즈마 CVD 장치이다.
③ 제 3 타입 박막형성장치
성막실과,
성막실내에 설치된 피성막물품 홀더와,
박막형성시에 상기 홀더에 설치되는 피성막물품에 이온을 조사하기 위한 이온원과,
성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과, 성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,
성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,
성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,
상기 고주파전극에 고주파전력을 인가하기 위한 제 1 고주파전원장치와,
상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극에 이 접지용 전극 클리닝용 전계를 발생시키기 위한 제 2 전원장치와,
상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극을 접지시키고, 또는 상기 제 2 전원장치에 접속하기 위한 스위칭장치를 구비하여 성막실내 클리닝이 가능하게 한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
이 박막형성장치에 의하면, 상기 (1)에 기재된 제 3 타입의 클리닝방법을 실시할 수 있다.
이 박막형성장치도 기본적으로는 플라즈마 CVD 장치이다. 성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극은 성막실의 바깥 둘레를 따라 배치되는 유도 코일전극, 성막실내에 설치되는 전극중 어느 것이어도 좋다. 성막실내에 설치되는 가스플라즈마화용 고주파전극은 대표예로서 원통형 등의 통형 전극을 들 수 있다.
이 박막형성장치에 있어서는,
상기 가스플라즈마화용 고주파전극이 상기 성막실내에 설치되어 있고, 이 고주파전극에 상기 제 1 고주파전원장치로부터의 고주파전력인가와 동시에 이 고주파전극 클리닝용 직류전압을 인가할 수 있는 직류전원장치를 더욱 구비하고 있어도 좋다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 박막형성장치의 일 예의 개략구성을 나타내고 있다.
도 1에 나타내는 박막형성장치는 평행평판전극형 플라즈마 CVD 장치로서, 성막실(1), 상기 실내에 설치된 평판형 기판홀더(2), 상기 실내에 있어서 기판홀더 (2)의 위쪽에 설치된 평판형 가스플라즈마화용 고주파전극(3), 성막실(1)내에 성막원료가스 또는 클리닝용 가스를 공급하기 위한 가스공급장치(4), 전극(3)에 접속된 고주파전원장치(5) 및 직류전원장치(6), 성막실(1)내로부터 배기하기 위하여 성막실(1)에 접속된 배기장치(VC)를 구비하고 있다.
기판홀더(2)는 그 위에 설치되며 여기서의 피성막물품인 기판(S)을 박막형성함에 있어서 필요에 따라 소정온도로 가열할 수 있는 히터(21)를 내장하고 있다.
가스공급장치(4)는 성막원료 가스공급장치부분과 클리닝용 가스공급장치부분을 포함하고 있고, 성막실(1)내로 박막형성시에는 성막원료가스를, 비성막시의 성막실내 클리닝시에는 클리닝용 가스를 각각 공급할 수 있다.
고주파전원장치(5)는 성막실내에 공급되는 가스를 플라즈마화함에 있어서, 고주파전극(3)에 매칭박스(52)를 거쳐 고주파전원(51)으로부터 소정의 가스플라즈마화용 고주파전력을 공급할 수 있다.
직류전원장치(6)는 고주파전력 블록킹용 필터회로(62)를 거쳐 전압가변의 직류전원(61)을 접속한 것으로, 성막실내 클리닝시에 전극(3)에 그 자신의 클리닝을 위한 소정의 직류바이어스전압을 인가하는 것이다.
도 1에 있어서, IS는 전기절연성 부재를 나타내고 있다. 또한 후기하는 각 박막형성장치에 있어서도 IS로 나타내는 부재는 전기절연성 부재이다.
이 박막형성장치에 있어서 박막을 형성할 때는 다음과 같이 한다. 즉, 성막실(1)내의 기판홀더(2)상에 피성막기판(S)를 설치하고, 필요에 따라 상기 기판을 히터(21)로 가열한다. 또 성막실(1)내에서 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 성막압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 성막원료가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원장치(5)로부터 고주파전극(3)에 소정의 고주파 전력을 공급(인가)한다. 이로써 성막원료가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 기판(S)에 목적으로 하는 박막을 형성한다.
성막실내의 클리닝은 비성막시에 행한다. 클리닝에 있어서는 성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 클리닝용 가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원장치(5)로부터 고주파전극(3)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)한다. 이로써 클리닝용 가스를 플라즈마화하는 동시에 직류전원장치(6)로부터 고주파전극 (3)에 소정의 직류 바이어스전압도 인가한다.
이와 같이 하여 기판(S)에 대한 박막형성시에 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 가스플라즈마화용 고주파전극(3)에 퇴적된 반응생성물을 클리닝제거할 수 있다. 상기 고주파전극 근방의 성막실 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물도 클리닝할 수 있다.
가스플라즈마화용 고주파전극(3)이나 성막실(1)의 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물은 클리닝용 가스플라즈마하에서 에칭되고, 클리닝된다. 특히 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 가스플라즈마화용 고주파전극(3)에는 그 자신의 클리닝을 위한 직류전압도 인가된다. 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 고주파전극(3)으로 끌어당겨져서, 고주파전극(3)이 현저한 손상을 초래하는 큰 고주파전력인가나 장시간의 고주파전력인가를 필요로 하는 일 없이 신속하게 고주파전극(3)을 플라즈마에칭에 의해 클리닝할 수 있다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 가스플라즈마화용 고주파전극(3)을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 바와 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다. 고주파전극 근방의 성막실 내벽면 등에 퇴적된 반응생성물도 클리닝할 수 있다.
도 1에 나타내는 박막형성장치를 사용하여 다음 클리닝실험(실험예 1)을 행하였다. 또 도 1의 장치에 있어서 고주파전극(3)에는 직류전원장치(6)를 접속하지 않고, 고주파전원장치(5)만 접속하여 다음 클리닝실험(비교 실험예 1)도 행하였다.
어느 실험에 있어서도 박막형성시에 성막원료가스로서 모노실란가스와 수소가스를 사용하여 기판(S)상에 실리콘막을 형성할 때, 반응생성물로서 고주파전극 (3)이나 성막실(1)에 있어서의 고주파전극(3)과 홀더(2) 사이의 플라즈마 생성영역을 면하는 성막실내벽의 부분에 실리콘막이 형성되는 것을 상정하고, 미리 고주파전극(3)의 플라즈마 생성영역을 면하는 표면 및 고주파전극(3)과 홀더(2) 사이의 플라즈마 생성영역을 면하는 성막실내벽의 부분을 실리콘웨이퍼로 피복하고, 그 실리콘웨이퍼의 에칭을 행하기로 하였다.
。실험예 1
클리닝용 가스(에칭가스) : NF350ccm
성막실내 가스압 : 100mTorr
고주파전극(3) : 40MHz 200W의 고주파전력인가와 동시에
-10OV의 직류전압을 인가
전극(3)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 900Å/min
성막실(1)내벽에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 300Å/min
또한, 고주파전극(3)에의 인가 직류전압만, 또한 -200V, -300V로 변화시켜, 다른 조건을 동일하게 하였을 때의 에칭속도도 조사하였다.
。비교 실험예 1
클리닝용 가스(에칭가스) : NF350ccm
성막실내 가스압 : 100mTorr
고주파전극(3) : 40MHz 200W의 고주파전력인가
전극(3)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 700Å/min
성막실(1)내벽에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 300Å/min
상기 실험결과중 고주파전극에 있어서의 에칭에 관하여 도 6에 나타낸다.
이들 실험으로부터 고주파전극(3)에 직류바이어스전압을 인가하여 고주파전극(3)에서의 에칭속도를 제어할 수 있고, 이 제어에 의해 신속하게 에칭할 수 있음을 알 수 있다.
또한 클리닝시에 고주파전극(3)에 인가하는 고주파전력의 주파수는 40MHz로 한정되는 것이 아니라, 예를 들어 27MHz, 60MHz 등도 채용할 수 있다.
도 2는 본 발명에 관한 박막형성장치의 다른예를 나타내고 있다.
도 2의 박막형성장치는 도 1의 박막형성장치에 있어서 성막실(1)내에 방착판겸 전극(8)을 설치하고, 이 방착판겸 전극(8)에 이 방착판겸 전극의 클리닝을 위한 클리닝전계를 발생시키는 전원장치(7)를 접속하고, 가스플라즈마화용 고주파전극 (3)에는 고주파전원장치(5)만을 접속한 것이다. 그 밖의 점은 도 1에 나타내는 박막형성장치와 마찬가지이며, 같은 부품에는 동일 참조부호를 붙이고 있다. 방착판겸 전극(8)은 성막실(1)내에 있어서의 플라즈마의 생성영역에 성막실(1) 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하고 있고, 상기 가스플라즈마화용 고주파전극(3)으로부터 독립되어 있는 통형(여기서는 원통형)의 부재이다. 대략 홀더(2)로부터 고주파전극(3)에 걸쳐 연장되어 있다.
전원장치(7)는 방착판겸 전극(8)에 고주파전계를 발생시키기 위한 고주파전원장치부분(71)과, 방착판겸 전극(8)에 직류전계를 발생시키기 위한 직류전원장치부분(72)을 포함하고 있다. 성막실내의 클리닝에 있어서 방착판겸 전극(8)에 고주파전원장치부분(71)은 고주파전원(711)으로부터 매칭박스(712)를 거쳐 소정의 고주파전력을 인가할 수 있고, 직류전원장치부분(72)은 전압가변의 직류전원(721)으로부터 고주파블록킹용 필터회로(722)를 거쳐 소정의 직류전압을 인가할 수 있다.
이 박막형성장치에 있어서 박막을 형성할 때는 성막실(l)내의 기판홀더(2)상에 피성막기판(S)을 설치하고 필요에 따라 상기 기판을 히터(21)로 가열한다. 또 성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 성막압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 성막원료가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원장치(5)로부터 고주파전극(3)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)한다. 이로써 성막원료가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 기판(S)에 목적으로 하는 박막을 형성한다. 이 박막형성시, 방착판겸 전극(8)으로 성막원료가스 플라즈마 생성영역으로부터 차단된 성막실(1)의 내벽면부분에 대한 반응생성물의 퇴적이 억제된다.
성막실(1)내의 클리닝은 비성막시에 행한다. 클리닝에 있어서는 성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 클리닝용 가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원장치(5)로부터 고주파전극(3)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)한다. 이로써 클리닝용 가스를 플라즈마화한다. 또 이것과 동시적으로 방착판겸 전극(8)에 전원장치(7)에 있어서의 고주파전원장치부분(71)으로부터 소정의 고주파 전력을 인가함과 동시에 직류전원장치부분(72)으로부터 소정의 직류전압을 인가한다. 이와 같이 하여 방착판겸 전극(8)에 이 전극(8)을 클리닝하기 위한 고주파전계 및 직류전계를 발생시킨다.
이와 같이 하여 박막형성시에 방착판겸 전극(8)에 퇴적된 반응생성물은 클리닝용 가스플라즈마하에서 에칭된다. 그때 방착판겸 전극(8)에는 클리닝용 전계를 발생시키고 있기 때문에 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 방착판겸 전극(8)으로 끌어당겨지기 쉽게 되고, 그것에 의하여 이 방착판겸 전극(8)은 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다.
또 가스플라즈마화용 고주파전극(3)에 퇴적된 반응생성물은 클리닝용 가스의 플라즈마화를 위해 이 전극에 고주파전력이 인가됨으로써, 자기바이어스전압이 발생하고, 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 전극으로 끌어당겨지기 쉽고 상기 전극도 클리닝된다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 방착판겸 전극(8) 및 가스플라즈마화용 고주파전극(3)을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 것 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다.
가스플라즈마화용 고주파전극(3)의 클리닝속도를 한층 크게 하기 위하여 도 2에 나타내는 박막형성장치중의 방착판겸 전극(8)과 이 전극(8)에 접속된 전원장치 (7)를 도 1의 장치에 적용한 박막형성장치를 제공할 수도 있다. 이와 같은 박막형성장치는 도 3에 나타내는 장치이다.
도 2, 도 3에 각각 나타내는 박막형성장치에 있어서 전원장치(7)는 고주파 전원장치부분(71)과 직류전원장치부분(72)의 양쪽을 포함하고 있으나, 이들 전원장치부분중의 어느 한쪽을 구비하는 것 만으로도 좋다. 단 방착판겸 전극에 부착되는 물질이 절연성물질일 때는 이 방착판겸 전극(8)에 전하가 포화되는 것을 방지하기 위하여 적어도 고주파전원장치부분(71)이 채용된다. 방착판겸 전극(8)에 부착되는 물질이 도전성물질일 때는 직류전원장치부분(72)을 채용하는 것만으로도 좋다.
도 2에 나타내는 박막형성장치에 있어서, 방착판겸 전극(8)에는 직류전압을 인가하지 않고, 고주파전원장치부분(71)으로부터 고주파전력만을 인가하도록 한 박막형성장치를 사용하여 다음 클리닝실험(실험예 2, 3 및 비교 실험예 2)을 행하였다. 어느쪽의 실험에 있어서도 고주파전극(3)의 플라즈마생성영역을 면하는 표면 및 방착판겸 전극(8)의 플라즈마생성영역을 면하는 내면을 실리콘웨이퍼로 피복하여 그 실리콘웨이퍼의 에칭을 행하기로 하였다.
。실험예 2
클리닝용 가스(에칭가스) : NF350ccm
성막실내 가스압 : 100mTorr
고주파전극(3) : 40MHz 200W의 고주파전력인가
방착판겸 전극(8) : 40MHz 20W의 고주파전력인가
전극(3)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 800Å/min
방착판겸 전극(8)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 480Å/min
。실험예 3
클리닝용 가스(에칭가스) : NF350ccm
성막실내 가스압 : 100mTorr
고주파전극(3) : 40MHz 200W의 고주파전력인가
방착판겸 전극(8): 40MHz 50W의 고주파전력인가
전극(3)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 840Å/min
방착판겸 전극(8)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 800Å/min
。비교 실험예 2
클리닝용 가스(에칭가스) : NF350ccm
성막실내 가스압 : 100mTorr
고주파전극(3) : 40MHz 200W의 고주파전력인가
방착판겸 전극(8): 고주파전력인가 없음
전극(3)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 700Å/min
방착판겸 전극(8)에서의 실리콘웨이퍼의 에칭속도 : 290Å/min
상기 실험결과를 도 7에 나타낸다.
이 실험으로부터 방착판겸 전극(8)에 대한 인가고주파전력을 가감하여 상기 전극(8)에서의 에칭속도를 제어할 수 있고, 그 제어에 의하여 방착판겸 전극(8)상의 박막형성시의 반응생성물을 신속하게 에칭할 수 있음을 알 수 있다.
도 4는 본 발명에 관한 박막형성장치의 또 다른예를 나타내고 있다.
도 4도의 박막형성장치는 유도코일형 플라즈마 CVD 장치이다.
도 4에 나타내는 박막형성장치는 도 1에 나타내는 박막형성장치에 있어서, 가스플라즈마화용 고주파전극(3)이 있었던 부위, 즉 성막실내의 기판홀더(2)에 대향하는 위치에 방착판겸 전극(80)을 설치하고, 이 전극(80)에 도 2중에 나타내는 클리닝용 전계형성을 위한 전원장치(7)를 접속하고, 또 고주파전극(3)을 대신하여 성막실(1)의 바깥둘레를 둘러싸는 유도코일전극(30)을 설치하고, 이 전극(30)에 고주파전원(50)을 접속한 것이다.
방착판겸 전극(80)은 성막실(1)내에 있어서의 플라즈마의 생성영역을 면하고 있고, 또한 성막실(1) 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하고 있다.
그외의 점은 도 1에 나타내는 장치와 마찬가지이며, 동일부품에는 동일참조부호를 붙이고 있다.
이 박막형성장치에 있어서 박막을 형성할 때는, 성막실(1)내의 기판홀더(2)상에 피성막기판(S)을 설치하고, 필요에 따라 이 기판을 히터(21)로 가열한다. 또성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 성막압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 성막원료가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원(50)으로부터 유도코일전극(30)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)한다.
이에 의하여 성막원료가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 기판(S)에 목적으로 하는 박막을 형성한다. 이 박막형성시, 방착판겸 전극(80)으로 성막원료가스 플라즈마 생성영역으로부터 차단된 성막실(1)의 내벽면 부분에 대한 반응생성물의 퇴적이 억제된다.
성막실(1)내의 클리닝은 비성막시에 행한다. 클리닝에 있어서는 성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하면서 상기 성막실(1)내에 가스공급장치(4)로부터 클리닝용 가스를 소정량 공급한다. 그리고 고주파전원(50)으로부터 유도코일전극(30)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)한다. 이로써 클리닝용 가스를 플라즈마화한다. 또 이것과 동시적으로 방착판겸 전극(80)에 전원장치(7)에 있어서의 고주파전원장치부분(71)으로부터 소정의 고주파전력을 인가함과 동시에, 직류전원장치부분(72)으로부터 소정의 직류전압을 인가한다. 이와 같이 하여 방착판겸 전극(80)에 이 전극(80)을 클리닝하기 위한 고주파전계 및 직류전계를 발생시킨다.
이와 같이 하여 박막형성시에 방착판겸 전극(80)에 퇴적된 반응생성물은 클리닝용 가스플라즈마하에서 에칭된다. 그때 방착판겸 전극(80)에는 클리닝용 전계를 발생시키고 있기 때문에 방착판겸 전극(80)은 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다.
또 홀더(2)와 방착판겸 전극(80) 사이에서 클리닝용 가스플라즈마를 면하는 성막실(1)의 내벽면 부분도 플라즈마클리닝된다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 방착판겸 전극(80)을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 것 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다.
도 4에 나타내는 장치에 있어서도 전원장치(7)는 고주파전원장치부분(71)과 직류전원장치부분(72)중의 어느 한쪽을 구비하는 것만으로도 좋다. 단, 방착판겸 전극(80)에 부착되는 물질이 절연성물질일 때는 적어도 고주파전원장치부분(71)이 채용된다. 방착판겸 전극(80)에 부착되는 물질이 도전성물질일 때는 직류전원장치부분(72)을 채용하는 것만으로도 좋다.
도 5는 본 발명에 관한 박막형성장치의 또 다른예를 나타내고 있다.
도 5의 박막형성장치는 기본적으로는 플라즈마 CVD 장치이나, 성막실(1)의 상단에 이온원(10)을 연달아 설치하고 있다.
성막실(1)내에는 평판형의 기판홀더(2)가 설치되어 있고, 그 위쪽에 통형(여기서는 원통형)의 가스플라즈마화용 고주파전극(300)이 설치되어 있다. 또 성막실 (1)에는 성막실(1)내로부터 배기하기 위한 배기장치(VC)가 접속되어 있고, 상기한 고주파전극(300)에는 고주파전원(51)과 매칭박스(52)로 이루어지는 고주파전원장치 (5)가 접속되어 있다. 즉, 도 1중에 나타내는 것과 동일한 고주파전원장치(5)가 접속되어 있다. 기판홀더(2)는 그 위에 설치되는 피성막기판(S)을 박막형성에 있어서 필요에 따라 가열하는 히터(21)를 내장하고 있다.
이온원(10)은 플라즈마용기(101)를 포함하고 있고, 용기(101)는 옆둘레벽을 구성하는 고주파전극(1Ola) 및 상벽을 구성하는 고주파전극(1Olb)으로 이루어진다. 전극(1Ola, 1Olb)은 부재(IS)에 의해 전기적으로 절연되어 있고, 양전극(1Ola, 10lb)에는 매칭박스(102)를 거쳐 고주파전원(103)이 접속되어 있다. 또 양전극 (1Ola, 1Olb)에는 양전압을 인가할 수 있는 전압가변의 직류전원(104)이 접속되어 있다. 또한 플라즈마용기(101)에는 가스공급장치(40)도 접속되어 있다. 플라즈마용기(101)의 성막실(1)을 면하는 이온빔인출구에는 3매 전극으로 이루어지는 이온인출전극계(E)가 설치되어 있고, 전극계(E)는 플라즈마용기(101)로부터 성막실(1)을 향하여 차례로 배치된 제 1 전극(e1), 제 2 전극(e2), 제 3 전극(e3)으로 이루어진다. 이들 전극은 이온의 통과를 허용하도록 다공 및(또는) 슬릿을 가지는 전극이다. 제 1 전극(e1)은 양전원(104)이 접속된 플라즈마용기(101)와 도통되어 있고, 제 2 전극(e2)은 음전압을 인가할 수 있는 전압가변의 음전원(105)이 접속되어 있다.
제 3 전극(e3)은 접지용 전극으로 박막형성시에는 스위치장치(SW)를 거쳐 접지되나, 후기하는 클리닝시에는 스위치장치(SW)에 의한 전환조작에 의해 고주파전원장치(71)에 접속된다.
가스공급장치(40)는 성막원료 가스공급장치부분과 클리닝용 가스공급장치부분을 포함하고 있고, 박막형성시에는 성막원료가스를 플라즈마용기(101)를 거쳐 성막실(1)내에 공급하며, 후기하는 클리닝시에는 클리닝용 가스를 플라즈마용기(101)를 거쳐 성막실(1)내에 공급한다. 이와 같이 공급되는 성막원료가스의 일부는 플라즈마용기(101)에 있어서 플라즈마화되고 이온조사에 이용된다. 클리닝시에는 이온원(10)은 작동시키지 않고, 클리닝용 가스는 그대로 성막실(1)내로 유입된다.
또한 이와 같은 가스공급장치(40)는 성막실(1)에 접속할 수도 있다. 또 이온원용 가스로서 성막원료가스나 클리닝용 가스와는 다른 종류의 가스를 사용할 때는 원료가스공급장치나 클리닝용 가스공급장치는 성막실(1)에 접속되고, 이온원용가스의 공급장치는 플라즈마용기(101)에 접속할 수도 있다. 각 가스의 공급장치의 접속개소는 박막형성이나 클리닝에 지장이 없는 것이면 임의이다.
이 박막형성장치에 있어서 박막을 형성할 때는 이온원(10)의 이온인출 전극계(E)의 접지용 전극(e3)을 접지시켜 두고, 성막실(1)내의 기판홀더(2)상에 피성막기판(S)을 설치하고 필요에 따라 상기 기판을 히터(21)로 가열한다. 또한 성막실 (1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실(1)내를 소정의 성막압력으로 유지함과 동시에 플라즈마용기(101)내를 소정의 압력으로 유지하면서 가스공급장치(40)로부터 성막원료가스를 플라즈마용기(101)를 거쳐 성막실(1)내에 소정량 공급한다.
그리고 이온원용 고주파전원(103)으로부터 매칭박스(102)를 거쳐 플라즈마용기(101)에 소정의 고주파전력을 인가하고, 그것에 의하여 플라즈마용기(101)에 있어서의 성막원료가스의 일부를 플라즈마화한다. 또 성막실(1)내에 유입된 성막원료가스를 고주파전원장치(5)로부터 가스플라즈마화용 고주파전극(300)에 대한 고주파전력의 인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 상기 이온원(10)으로부터의 홀더(2)상 기판(S)에 대한 이온조사를 병용하여 상기 기판상에 목적으로 하는 박막을 형성한다. 또한 이온원(10)으로부터의 이온빔 인출전극계(E)에 의한 제어하에 이루어진다.
성막실(1)내의 클리닝은 비성막시에 행한다. 클리닝에 있어서는 성막실(1)내로부터 배기장치(VC)로 배기하여 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하면서 가스공급장치(40)로부터 플라즈마용기(101)를 거쳐 성막실(1)내에 소정량의 클리닝용 가스를 공급한다. 그리고 고주파전원장치(5)로부터 성막실내의 고주파전극 (300)에 소정의 고주파전력을 공급(인가)하고, 그것에 의하여 성막실내에 클리닝용 가스플라즈마를 생성한다. 또 이온원(10)에 있어서 그 이온조사는 정지한 그대로 하여 두나, 이온인출 전극계(E)의 접지용 전극(e3)에 고주파전원장치(71)로부터 고주파전력을 인가하고, 그것에 의하여 전극(e3)에 그것을 클리닝하기 위한 고주파 전계를 발생시킨다.
이와 같이 하여 피성막기판(S)에 대한 박막형성시에 성막원료가스 생성영역을 면하여 반응생성물이 퇴적되어 있는 이온인출 전극계(E)에 있어서의 접지용 전극(e3)을 플라즈마클리닝할 수 있다.
접지용 전극(e3)에 퇴적된 반응생성물은 상기 클리닝용 가스플라즈마하에 에칭된다. 그때 접지용 전극(e3)에는 클리닝용 고주파전계를 발생시키고 있기 때문에 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 접지용 전극(e3)에 끌어당겨지기 쉽게 되고, 그것에 의하여 접지용 전극(e3)은 신속하게 플라즈마에칭에 의해 클리닝된다.
성막실(1)내의 가스플라즈마화용 고주파전극(300)에는 클리닝용 가스의 플라즈마화를 위해 고주파전원장치(5)로부터 고주파전력이 인가되어 있고, 자기바이어스전압이 발생하여 그것에 의하여 클리닝용 가스플라즈마중의 에칭에 기여하는 이온이 상기 전극에 끌어당겨지기 쉽고, 상기 전극(300)도 클리닝된다.
이와 같이 하여 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분, 특히 이온인출 전극계(E)의 접지용 전극(e3) 및 성막실(1)내의 가스플라즈마화용 고주파전극(300)을 그 빈번한 교환을 필요로 하는 것 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있다.
또한 가스플라즈마화용 고주파전극(300)에 관해서는 이것을 더욱 신속하게 클리닝하기 위하여 상기 전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류전압도 인가할 수 있도록 도 5에 쇄선으로 나타내는 바와 같이 직류전원장치(6)를 접속하여도 좋다. 직류전원장치(6)는 도 1에 나타내는 것과 마찬가지로 직류전원(61)으로부터 고주파블록킹용 필터회로(62)를 거쳐 전극(300)에 직류전압을 인가할 수 있는 것으로 좋다.
또 이온인출 전극계(E)의 접지용 전극(e3)에는 도 5에 쇄선으로 나타내는 바와 같이 상기 전극(e3)에 클리닝용 직류전계를 형성하는 직류전원장치(72)[직류전원(721)으로부터 필터회로(722)를 거쳐 전극(e3)에 직류전압을 인가할 수 있는 것] 을 접속하여 고주파전원장치(71)와 함께 사용하여도 좋다.
단, 접지용 전극(e3)에 부착되는 물질이 절연성물질일 때는, 적어도 고주파 전원장치(71)를 채용한다. 접지용 전극(e3)에 부착되는 물질이 도전성물질일 때는 직류전원장치(72)를 채용하는 것만으로도 좋다.
가스플라즈마화용 고주파전극에 있어서는 도 5에 나타내는 전극(300)을 대신하여 도 4에 나타내는 유도코일전극(30)을 채용하고, 이것에 고주파전원(50)을 접속하여 사용하는 것도 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에서 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기쉬운 부분을 장치부품의 빈번한 교환을 필요로 하는 것 같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치를 제공할 수 있다.
또 본 발명에 의하면 성막원료가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마하에서 피성막물품에 대한 이온조사를 병용하여 상기 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서, 박막형성시에 성막원료가스 플라즈마 생성영역을 면하는 반응생성물이 퇴적되기 쉬운 부분을 장치부품의 빈번한 교환을 필요로 하는 것같은 현저한 손상을 초래하는 일 없이 신속하게 클리닝할 수 있는 박막형성장치의 클리닝방법 및 이 클리닝방법을 실시할 수 있는 박막형성장치를 제공할 수 있다.
Claims (10)
- 성막실내에 피성막물품을 설치하고, 이 성막실내에 성막원료가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 상기 성막원료가스를 상기 성막실내에 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서,클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함 과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 상기 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 고주파전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류전압도 인가하는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
- 제 1항에 있어서,상기 성막실내에서의 상기 플라즈마의 생성영역을 면하고, 또한 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 상기 가스플라즈마화용 고주파전극으로부터 독립된 방착판겸 전극를 설치하여 두고, 클리닝에 있어서 다시 상기 방착판겸 전극에 그 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
- 성막실내에 피성막물품을 설치하고, 이 성막실내에 성막원료가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 상기 성막원료가스를 상기 성막실에 대하여 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서,상기 성막실내에서의 상기 플라즈마의 생성영역을 면하고, 또한 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 상기 성막원료가스 플라즈마화용 고주파전극으로부터 독립된 방착판겸 전극를 설치하여 두고, 클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 상기 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 방착판겸 전극에 그 자신의 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
- 이온원을 구비한 성막실내에 피성막물품을 설치하고, 이 성막실내에 성막원료가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내 기압을 소정의 성막압력으로 유지하고, 상기 성막원료가스를 상기 성막실에 대하여 설치한 가스플라즈마화용 고주파전극에대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화하고, 이 플라즈마하에서 상기 이온원으로부터 피성막물품에 대한 이온조사를 병용하여 이 피성막물품에 박막을 형성하는 박막형성장치의 클리닝방법으로서,클리닝에 있어서 상기 성막실내에 클리닝용 가스를 도입함과 동시에 상기 성막실내를 소정의 클리닝압력으로 유지하고, 상기 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파 전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극에 이 접지용 전극의 클리닝을 위한 클리닝용 전계를 발생시키는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
- 제 4항에 있어서,상기 가스플라즈마화용 고주파전극을 상기 성막실내에 설치하고, 클리닝에 있어서 상기 클리닝용 가스를 상기 고주파전극에 대한 고주파전력인가에 의해 플라즈마화함과 동시에 상기 고주파전극에 그 자신의 클리닝을 위한 직류전압도 인가하는 것을 특징으로 하는 박막형성장치의 클리닝방법.
- 성막실과,성막실내에 설치된 피성막물품 홀더와,성막실내에 있어서 상기 홀더에 대향설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과,성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,상기 고주파전극에 고주파전력을 인가하기 위한 고주파전원장치와,상기 고주파전극에 상기 고주파전원장치로부터의 고주파전력인가와 동시에 상기 고주파전극 클리닝용 직류전압을 인가할 수 있는 직류전원장치를 구비하여 성막실내 클리닝이 가능한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
- 제 6항에 있어서,상기 피성막물품 홀더와 상기 고주파전극 사이의 영역에 면하고, 또한 상기성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 방착판겸 전극과,상기 방착판겸 전극에 이 방착판겸 전극 클리닝용 전계를 발생시키기 위한 전원장치를 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
- 성막실과,성막실내에 설치된 피성막물품 홀더와,성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과,성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,상기 고주파전극에 고주파전력을 인가하기 위한 제 1 고주파전원장치와,상기 성막실내의 플라즈마생성영역에 면하고, 또한 상기 성막실 내벽면보다 안쪽에 위치하여 면하는 방착판겸 전극과,상기 방착판겸 전극에 이 방착판겸 전극 클리닝용 전계를 발생시키기 위한 제 2 전원장치를 구비하여 성막실내 클리닝이 가능한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
- 성막실과,성막실내에 설치된 피성막물품 홀더와,박막형성시에 상기 홀더에 설치되는 피성막물품에 이온을 조사하기 위한 이온원과,성막실에 대하여 설치된 가스플라즈마화용 고주파전극과,성막실내를 소정압력으로 설정하기 위한 배기장치와,성막실내에 성막원료가스를 공급하기 위한 성막원료 가스공급장치와,성막실내에 클리닝용 가스를 공급하기 위한 클리닝용 가스공급장치와,상기 고주파전극에 고주파전력을 인가하기 위한 제 1 고주파전원장치와,상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극에 이 접지용 전극 클리닝용 전계를 발생시키기 위한 제 2 전원장치와,상기 이온원의 이온인출 전극계에 있어서의 접지용 전극을 접지시키고, 또는 상기 제 2 전원장치에 접속하기 위한 스위치장치를 구비하여 성막실내 클리닝이 가능한 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
- 제 9항에 있어서,상기 가스플라즈마화용 고주파전극이 상기 성막실내에 설치되어 있고, 이 고주파전극에 상기 제 1 고주파전원장치로부터의 고주파전력인가와 동시에 상기 고주파전극 클리닝용 직류전압을 인가할 수 있는 직류전원장치를 더욱 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 박막형성장치.
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