JP2023147584A - プラズマを用いた基板処理装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマの均一性を極大化させる基板処理装置および方法を提供する。
【解決手段】基板を処理するためのプラズマ生成モジュールは、第１方向Ｘに互いに並んで配置された多数の第１電極ＴＥ１、ＴＥ２と、第１方向と異なる第２方向Ｙに互いに並んで配置された多数の第２電極ＢＥ１、ＢＥ２と、多数の第１電極と多数の第２電極と連結された多数のマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４を含むアレイを含む。方法は、多数のマイクロプラズマセルに工程ガスを提供し、処理空間に反応ガスを提供し、多数のマイクロプラズマセルのうち第１マイクロプラズマセルには第１大きさの第１エネルギを提供し、第２マイクロプラズマセルには第１大きさと異なる第２大きさの第２エネルギを提供し、第１マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量と、第２マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量が異なるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明はプラズマを用いた基板処理装置および方法に関する。

半導体装置またはディスプレイ装置を製造する際には、プラズマを用いた多様な工程（例えば、エッチング、アッシング、イオン注入、洗浄など）が用いられる。プラズマを用いた基板処理装置は、プラズマ発生方式によってＣＣＰ（Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）タイプとＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）タイプに区分できる。ＣＣＰタイプはチャンバ内に二つの電極が互いに向かい合うように配置され、二つの電極のいずれか一つまたは両方にＲＦ信号を印加してチャンバ内に電場を形成することによってプラズマを生成する。これに対して、ＩＣＰタイプはチャンバに一つまたはそれ以上のコイルが設けられ、コイルにＲＦ信号を印加してチャンバ内に電磁場を誘導することによってプラズマを生成する。

一方、従来のプラズマを用いた基板処理装置（例えば、ＲＤＣ（Ｒａｄｉｃａｌ Ｄｒｙ Ｃｌｅａｎ）装備）の場合、ガス流量、比率、圧力、ＲＦ電力の周波数および大きさのような工程パラメータを調節してプラズマの均一性（ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）を向上させようとする。それにもかかわらず、生成されたプラズマは非対称（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ）形状であり得るため、チャック内にマルチゾーン（ｍｕｌｔｉ－ｚｏｎｅ）温度制御装置を追加したり、ラジカルや反応ガスの拡散のためのバッファ空間を確保したりもする。そのため、プラズマを用いた基板処理装置は構造が複雑になり、かつ体積が増加する。

本発明が解決しようとする課題は、プラズマの均一性を極大化させ得る基板処理装置を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の課題は、プラズマの均一性を極大化させ得る基板処理方法を提供することにある。

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されていない他の課題は以下の記載から当業者に明確に理解されることができる。

前記課題を達成するための本発明の基板処理装置の一面（ａｓｐｅｃｔ）は、基板が配置される処理空間；および前記基板を処理するためのプラズマを生成する、プラズマ生成モジュールを含み、前記プラズマ生成モジュールは、第１方向に、互いに並んで配置された多数の第１電極と、前記第１方向と異なる第２方向に、互いに並んで配置された多数の第２電極と、多数のマイクロプラズマセルを含むアレイであって、各マイクロプラズマセルは対応する第１電極および第２電極に連結され、前記対応する第１電極に印加される第１電圧および前記対応する第２電極に印加される第２電圧に応じてプラズマを生成するアレイを含む。

前記課題を達成するための本発明の基板処理装置の他の面は、プラズマ形成空間と、前記プラズマ形成空間の上側に配置され、前記プラズマ形成空間内に工程ガスを引込するための引込口が形成された第１プレートと、前記プラズマ形成空間の下側に配置され、前記プラズマ形成空間で形成されたプラズマの一部成分をフィルタリングするための排出口が形成される第２プレートと、前記第１プレートに設けられ、第１方向に長く延びた第１電極と、前記第２プレートに設けられ、前記第１方向と異なる第２方向に長く延びた第２電極と、前記プラズマ形成空間を貫通して前記第１プレートと前記第２プレートを連結し、励起されていない反応ガスを伝達するバイパスラインを含む。

前記他の課題を達成するための本発明の基板処理方法の一面は、基板を処理するための処理空間と、前記基板を処理するためのプラズマを生成するプラズマ生成モジュールを含み、前記プラズマ生成モジュールは第１方向に互いに並んで配置された多数の第１電極と、前記第１方向と異なる第２方向に互いに並んで配置された多数の第２電極と、前記多数の第１電極と前記多数の第２電極と連結された多数のマイクロプラズマセルを含むアレイを含む基板処理装置を提供し、前記多数のマイクロプラズマセルに工程ガスを提供し、前記処理空間に反応ガスを提供し、前記多数のマイクロプラズマセルのうち第１マイクロプラズマセルには第１大きさの第１エネルギを提供し、第２マイクロプラズマセルには前記第１大きさと異なる第２大きさの第２エネルギを提供し、前記第１マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量と、前記第２マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量を異なるようにする。

その他実施形態の具体的な内容は詳細な説明および図面に含まれている。

本発明の第１実施形態による基板処理装置を説明するための断面図である。 図１のプラズマ生成モジュールを説明するための平面図である。 図２の領域Ａを拡大して示す平面図である。 図３のマイクロプラズマセルＭＰＣ１を説明するための斜視図である。 本発明の第２実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。 本発明の第３実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。 本発明の第４実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。 本発明の第５実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。 本発明の第１実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の第２実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の第３実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の第４実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の第５実施形態による基板処理方法を説明するための図である。 本発明の第６実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

以下、添付する図面を参照して本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。本発明の利点および特徴、並びにこれらを達成する方法は添付する図面と共に詳細に後述する実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は以下に開示される実施形態に限定されるものではなく互いに異なる多様な形態で実現でき、本実施形態は単に本発明の開示を完全にし、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供するものであり、本発明は請求項の範疇によってのみ定義される。明細書全体にわたって同一参照符号は同一構成要素を指すものとする。

空間的に相対的な用語である「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下部（ｌｏｗｅｒ）」、「上（ａｂｏｖｅ）」、上部（ｕｐｐｅｒ）」などは図面に示されているように一つの素子または構成要素と他の素子または構成要素との相関関係を容易に記述するために使用される。空間的に相対的な用語は図面に示されている方向に加えて使用時または動作時の素子の互いに異なる方向を含む用語として理解されなければならない。例えば、図面に示されている素子をひっくり返す場合、他の素子の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」と記述された素子は他の素子の「上（ａｂｏｖｅ）」に置かれられ得る。したがって、例示的な用語の「下」は下と上の方向をすべて含むことができる。素子は他の方向に配向されてもよく、そのため空間的に相対的な用語は配向によって解釈されることができる。

第１、第２などが多様な素子、構成要素および／またはセクションを記述するために使われるが、これらの素子、構成要素および／またはセクションはこれらの用語によって制限されないのはもちろんである。これらの用語は単に一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションと区別するために使用する。したがって、以下で言及される第１素子、第１構成要素または第１セクションは本発明の技術的思想内で第２素子、第２構成要素または第２セクションであり得るのはもちろんである。

図１は本発明の第１実施形態による基板処理装置を説明するための断面図である。図２は図１のプラズマ生成モジュールを説明するための平面図である。図３は図２の領域Ａを拡大して示す平面図である。図４は図３のマイクロプラズマセルＭＰＣ１を説明するための斜視図である。

まず、図１を参照すると、本発明の第１実施形態による基板処理装置１は、工程チャンバ１００、支持モジュール２００、プラズマ生成モジュール３００、ガス供給モジュール５００などを含む。

工程チャンバ１００は内部に基板Ｗが処理される処理空間１０１を提供する。工程チャンバ１００は円形の筒形状であり得る。工程チャンバ１００は金属材質で提供される。例えば、工程チャンバ１００はアルミニウム材質で提供される。工程チャンバ１００の一側壁には開口１３０が形成される。開口１３０は基板Ｗが搬出入できる出入口として用いられる。出入口はドアによって開閉できる。工程チャンバ１００の底面には排気ポート１０２が設けられる。排気ポート１０２は処理空間１０１に発生した副産物が工程チャンバ１００の外部に排出される排出口の役割をする。排気ポート１０２は排気ライン１３１と連結される。ポンプによって排気動作が行われる。

支持モジュール２００は処理空間１０１内に設けられ、基板Ｗを支持する。支持モジュール２００は静電気力を用いて基板Ｗを支持する静電チャックであり得るが、これに限定されない。静電チャックは、上面に基板Ｗが置かれる誘電板、誘電板内に設けられて基板Ｗが誘電板に吸着するように静電気力を提供する電極、誘電板内に設けられて基板Ｗの温度制御のために基板Ｗを加熱するヒーターなどを含む。

ガス供給モジュール５００はプラズマ生成モジュール３００および／または処理空間１０１に基板処理のために必要なガスを供給する。

具体的には、第１ガス供給モジュール５１０は多数のマイクロプラズマセルＭＰＣに工程ガス（ｐｒｏｃｅｓｓ ｇａｓ）を提供する。工程ガスは例えば、Ａｒ、Ｈｅなどのような不活性ガス（ｉｎｅｒｔ ｇａｓ）と、Ｃ、Ｎ、Ｆの少なくとも一つを含む化合物からなるガス（Ｃ_ｘＦｙ、Ｎ_ｘＦ_ｙなど）を含み得る。

第２ガス供給モジュール５２０は処理空間１０１に反応ガス（ｒｅａｃｔｉｏｎ ｇａｓ）を提供する。反応ガスはマイクロプラズマセルＭＰＣを迂回し、プラズマで励起されていない状態で処理空間１０１に直接提供され得る。このような反応ガスは例えば、Ｈ、Ｎの少なくとも一つを含む化合物からなるガス（Ｈ_２、ＮＨ_３など）を含み得る。

プラズマ生成モジュール３００は工程ガスを用いてプラズマを生成し、基板Ｗを処理するためのプラズマの少なくとも一部成分（例えば、ラジカル）を処理空間１０１に提供する。

ここで図１および図２を参照してプラズマ生成モジュールについて具体的に説明する。説明の便宜上図２では、マイクロプラズマセルＭＰＣを図示せず、多数の第１電極ＴＥと多数の第２電極ＢＥの配置を中心に図示した。

プラズマ生成モジュール３００は多数の第１電極ＴＥ、多数の第２電極ＢＥ、多数のマイクロプラズマセルＭＰＣを含むアレイを含む。

多数の第１電極ＴＥは第１方向Ｘに互いに並んで配置される。各第１電極ＴＥは第２方向Ｙに長く延びて配置される。多数の第１電極ＴＥは第１電源３１０と第１スイッチングボックス３１２を介して連結される。

多数の第２電極ＢＥは第２方向Ｙに互いに並んで配置される。各第２電極ＢＥは第１方向Ｘに長く延びて配置される。多数の第１電極ＴＥは第２電源３２０と第２スイッチングボックス３２２を介して連結される。

図２に例示的に示すように、第１スイッチングボックス３１２は多数の第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１９を含み、各第１スイッチＳＷ１１～ＳＷ１９は対応する第１電極ＴＥと連結される。第２スイッチングボックス３２２は多数の第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２９を含み、各第２スイッチＳＷ２１～ＳＷ２９は対応する第２電極ＢＥと連結される。

多数のマイクロプラズマセルＭＰＣは第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにアレイをなして配置され、各マイクロプラズマセルＭＰＣは対応する第１電極ＴＥおよび第２電極ＢＥに連結される。図２には示していないが、第１電極ＴＥと第２電極ＢＥが交差する領域にマイクロプラズマセルＭＰＣが位置される。例えば、各マイクロプラズマセルＭＰＣの一側（例えば、上側）には対応する第１電極ＴＥが連結され、他側（例えば、下側）には対応する第２電極ＢＥが連結され得る。

第１スイッチングボックス３１２は第１選択信号ＣＳ１の提供を受け、第２スイッチングボックス３２２は第２選択信号ＣＳ２の提供を受ける。例えば、第１選択信号ＣＳ１が第１スイッチＳＷ１４を選択する信号（すなわち、第１スイッチＳＷ１４をターンオンする信号）であり、第２選択信号ＣＳ２が第２スイッチＳＷ２３を選択する信号（すなわち、第２スイッチＳＷ２３をターンオンする信号）の場合、第１スイッチＳＷ１４と連結された第１電極ＴＥと、第２スイッチＳＷ２３と連結された第２電極ＢＥが交差するマイクロプラズマセルＭＰＣが選択される。第１スイッチＳＷ１４がターンオンされたので第１電源３１０から第１電圧が、選択されたマイクロプラズマセルＭＰＣに提供され、第２スイッチＳＷ２３がターンオンされたので第２電源３２０から第２電圧が、選択されたマイクロプラズマセルＭＰＣに提供され、選択されたマイクロプラズマセルＭＰＣは工程ガスを用いてプラズマを生成する。

なお、図２ではマイクロプラズマセルＭＰＣが円形に配列されることを説明したが、これに限定されない。すなわち、マイクロプラズマセルＭＰＣは方形（ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ）に配列されることもできる。

ここで図３および図４を参照して、マイクロプラズマセルＭＰＣの具体的な形状を説明する。

図３に示すように、多数の第１電極ＴＥ１，ＴＥ２が第１方向Ｘに互いに並んで配置され、多数の第２電極ＢＥ１，ＢＥ２が第２方向Ｙに互いに並んで配置される。

第１電極ＴＥ１と第２電極ＢＥ１が交差する領域に第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１が配置され、第１電極ＴＥ１と第２電極ＢＥ２が交差する領域に第２マイクロプラズマセルＭＰＣ２が配置され、第１電極ＴＥ２と第２電極ＢＥ１が交差する領域に第３マイクロプラズマセルＭＰＣ３が配置され、第１電極ＴＥ２と第２電極ＢＥ２が交差する領域に第４マイクロプラズマセルＭＰＣ４が配置される。

図４に示すように、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１はプラズマ形成空間１６、第１プレート１２、第２プレート１３などを含む。

第１プレート１２はプラズマ形成空間１６の一側に配置される。第１プレート１２は不導体特性を有する誘電体（例えば、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３）からなる。

また、第１プレート１２には第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１に対応する第１電極ＴＥ１が設けられ、プラズマ形成空間１６内に工程ガスを引込するための引込口３１が形成され得る。

第１電極ＴＥ１は第１プレート１２の内側に設けられてもよく、第１プレート１２の一面（例えば、上面）に設けられてもよい。図示するように、第１電極ＴＥ１はプラズマ形成空間１６の中心を通過するように配置されるが、これに限定されない。すなわち、プラズマ形成空間１６の片寄って配置されることもできる。

図４に示すように、第１電極ＴＥ１は２個のバス電極ＴＥ_ｘ，ＴＥ_ｙを含む。２個のバス電極ＴＥ_ｘ，ＴＥ_ｙは第１方向Ｘに互いに並んで配置される。ただし、第１電極ＴＥ１の形状および／または構成は、電圧印加方式によって変わり得る。

第２プレート１３はプラズマ形成空間１６の他側に配置される。第２プレート１３は不導体特性を有する誘電体（例えば、Ｙ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３）からなる。

また、第２プレート１３には第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１に対応する第２電極ＢＥ１が設けられ、プラズマ形成空間１６で形成されたプラズマの一部成分をフィルタリングする排出口５１が形成される。排出口５１は形成されたプラズマのイオン成分はブロッキングし、プラズマのラジカルは通過させる。形成されるプラズマのシース（ｓｈｅａｔｈ）の厚さを考慮して排出口５１のサイズを決めることによって、プラズマのイオン成分をブロッキングできる。例えば、排出口５１が円形の場合、排出口５１の半径をシースの厚さより小さく決めると、プラズマのイオン成分が排出口５１を通過できないこともある。

第２電極ＢＥ１は第２プレート１３の内側に設けられてもよく、第２プレート１３の他面（例えば、下面）に設けられてもよい。図示するように、第２電極ＢＥ１はプラズマ形成空間１６の中心を通過するように配置されるが、これに限定されない。すなわち、プラズマ形成空間１６の片寄って配置されることもできる。

また、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１にはバイパスライン４１がさらに設けられてもよい。バイパスライン４１はプラズマ形成空間１６を貫通して第１プレート１２と第２プレート１３を連結する。反応ガスはバイパスライン４１を介して、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１をバイパスして処理空間（図１の１０１参照）に提供される。バイパスライン４１が第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１を貫通するように設けることによって、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１と関係なくバイパスラインを別に設けることより空間を減らすことができる。

図３を再び参照すると、引込口３１，３２は第１電極ＴＥ１を中心に第１電極ＴＥ１の両側に配置される。引込口３３，３４は第１電極ＴＥ２を中心に、第１電極ＴＥ２の両側に配置される。同様に、バイパスライン４１，４２は第１電極ＴＥ１を中心に第１電極ＴＥ１の両側に配置される。バイパスライン４３，４４は第１電極ＴＥ２を中心に第１電極ＴＥ２の両側に配置される。

また、引込口３１，３３は第２電極ＢＥ１を中心に第２電極ＢＥ１の両側に配置される。引込口３２，３４は第２電極ＢＥ２を中心に第２電極ＢＥ２の両側に配置される。同様に、バイパスライン４１，４３は第２電極ＢＥ１を中心に第２電極ＢＥ１の両側に配置される。バイパスライン４２，４４は第２電極ＢＥ２を中心に第２電極ＢＥ２の両側に配置される。

したがって、各マイクロプラズマセル（例えば、ＭＰＣ１）で、２個の引込口３１が対角線方向に位置し、２個のバイパスライン４１が対角線方向に位置する。このように配置されることによってプラズマ形成空間１６内で均一にプラズマを形成させることができ、プラズマのラジカル成分が処理空間（図１の１０１参照）に均一に転写され、安定した基板処理動作が行われる。

図４を再び参照してマイクロプラズマセルＭＰＣ１の動作過程を説明すると、第１電極ＴＥのうちバス電極ＴＥ_ｙに既に設定された電圧が印加され、第２電極ＢＥに既に設定された電圧が印加されると、第１プレート１２および第２プレート１３の周辺に電荷が形成される。次に、バス電極ＴＥ_ｘとバス電極ＴＥ_ｙに既に設定された電圧を交互に電圧を印加すると、プラズマ形成空間１６で放電が起きて工程ガスを励起させてプラズマを形成する。

形成されたプラズマのうちイオン成分は排出口５１でフィルタリングされて排出口５１を通過できず、ラジカル成分（例えば、Ｆラジカル）は排出口５１を通過して処理空間（図１の１０１）に提供され得る。なお、反応ガスはマイクロプラズマセルＭＰＣ１を貫通して処理空間１０１に提供される。処理空間１０１でラジカル成分と反応ガスが化学的に反応してエッチャント（例えば、ＮＨ_４Ｆ^＊．ＨＦ^＊，ＮＨ_４Ｆ^＊）を作って、エッチャントによって基板処理が行われる。

整理すると、本発明の第１実施形態による基板処理装置１において、アレイ形態で配列された多数のマイクロプラズマセルＭＰＣが用いられる。したがって、各マイクロプラズマセルＭＰＣ別に提供される電圧および／または工程ガスを制御することによって、各マイクロプラズマセルＭＰＣで生成されるプラズマの大きさ、密度などを制御することができる。そのため処理空間１０１に伝達されるプラズマのラジカルの量および密度なども制御することができる。また、マイクロプラズマセルＭＰＣを貫通して反応ガスが提供されるので、ラジカルと反応ガスの化学反応により生成されるエッチャントの量も均一に制御することができる。また、基板処理装置１はマイクロプラズマセルＭＰＣを貫通するバイパスライン４１を有するので、基板処理装置１の全体的な体積を減らすことができる。

図５は本発明の第２実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。説明の便宜上図１ないし図４を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図５を参照すると、本発明の第２実施形態による基板処理装置２において、引込口３１，３２は第１電極ＴＥ１を中心に第１電極ＴＥ１の一側に配置される。引込口３３，３４は第１電極ＴＥ２を中心に第１電極ＴＥ２の一側に配置される。同様に、バイパスライン４１，４２は第１電極ＴＥ１を中心に第１電極ＴＥ１の一側に配置される。バイパスライン４３，４４は第１電極ＴＥ２を中心に第１電極ＴＥ２の一側に配置される。

また、引込口３１，３３は第２電極ＢＥ１を中心に第２電極ＢＥ１の一側に配置される。引込口３２，３４は第２電極ＢＥ２を中心に第２電極ＢＥ２の一側に配置される。同様に、バイパスライン４１，４３も第２電極ＢＥ１を中心に第２電極ＢＥ１の一側に配置される。バイパスライン４２，４４は第２電極ＢＥ２を中心に第２電極ＢＥ２の一側に配置される。

すなわち、各マイクロプラズマセル（例えば、ＭＰＣ１）において、第１電極ＴＥ１と第２電極ＢＥ１はプラズマ形成空間を片寄って配置され、プラズマ形成空間の残りの空間に引込口３１およびバイパスライン４１が配置される。マイクロプラズマセルＭＰＣ１のサイズが小さくなると、図３のようにマイクロプラズマセルＭＰＣ１内に２個の引込口３１および２個のバイパスライン４１を設置することが難しい。このような場合、引込口３１をマイクロプラズマセルＭＰＣ１の中心に配置し、バイパスライン４１を引込口３１の周辺に配置し得る。このように配置することによってプラズマ形成空間１６内で均一にプラズマを形成させることができ、プラズマのラジカル成分が処理空間（図１の１０１参照）に均一に転写し、安定した基板処理動作が行われる。

図６は本発明の第３実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。説明の便宜上図１ないし図５を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図６を参照すると、本発明の第３実施形態による基板処理装置３において、各マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４内には引込口３１～３４が配置され、バイパスライン４５は配置されない。

バイパスライン４５はマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４を互いに分離するための領域に設けられてもよい。例えば、隣接するマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４の間には側壁が形成されるが、バイパスライン４５は側壁を貫通して配置される。ここで、側壁はマイクロプラズマセル（例えば、ＭＰＣ１）内でのプラズマ形成空間（例えば、図４の１６参照）を定義するために、プラズマ形成空間１６を囲む壁を意味する。

特に図示するように、隣接するマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４のエッジ空間にバイパスライン４５を設けることによって、バイパスライン４５を設けるための空間を最小化することができる。

図７は本発明の第４実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。説明の便宜上図１ないし図６を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図７を参照すると、本発明の第４実施形態による基板処理装置４において、第１電極ＴＥ１，ＴＥ２，ＴＥ３は第１方向Ｘに互いに並んで配置され、第２電極ＢＥ１，ＢＥ２，ＢＥ３は第２方向Ｙに互いに並んで配置される。反面、マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙでない他の方向にアレイをなす。例えば、図７ではマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４は方向Ｘ’および方向Ｙ’にアレイをなしている。例えば、方向Ｘ’は第１方向Ｘに対して４５°傾き、方向Ｙ’は第２方向Ｙに対して４５°傾く。

引込口３１、バイパスライン４１は第１電極ＴＥ１を中心に第１電極ＴＥ１の両側に配置される。引込口３２，３３、バイパスライン４２，４３は第１電極ＴＥ２を中心に第１電極ＴＥ２の両側に配置される。引込口３４、バイパスライン４４は第１電極ＴＥ３を中心に第１電極ＴＥ３の両側に配置される。

また、引込口３３、バイパスライン４３は第２電極ＢＥ１を中心に第２電極ＢＥ１の両側に配置される。引込口３１，３４、バイパスライン４１，４４は第２電極ＢＥ２を中心に第２電極ＢＥ２の両側に配置される。引込口３２、バイパスライン４２は第２電極ＢＥ３を中心に第２電極ＢＥ３の両側に配置される。

図８は本発明の第５実施形態による基板処理装置を説明するための平面図である。説明の便宜上図１ないし図７を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明し、図８では第１電極および第２電極を図示しない。

図８を参照すると、本発明の第１ないし第４実施形態による基板処理装置１～４において、反応ガスはマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４を貫通するバイパスライン４１～４４を介して供給される。

反面、本発明の第５実施形態による基板処理装置５において、マイクロプラズマセルＭＰＣ５，ＭＰＣ６はバイパスラインを備えない。マイクロプラズマセルＭＰＣ５，ＭＰＣ６の第１プレート（すなわち、上部プレート，１２ａ）には工程ガスが提供される引込口３５，３６が設けられ、第２プレート（すなわち、下部プレート，１３ａ）には形成されたプラズマの一部成分（例えば、イオン成分）をブロッキングしてラジカルを通過させる排出口５５，５６が設けられる。

第２プレート１３ａには反応ガスラインおよび供給孔４５，４６が設けられてもよい。反応ガスは反応ガスラインに沿って移動し、供給孔４５，４６を介して処理空間１０１に提供される。

以下、図９ないし図１４を用いて、本発明のいくつかの実施形態による基板処理方法を説明する。

図９は本発明の第１実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

図３、図４および図９を参照すると、時間ｔ０で、工程ガスが引込口３１～３４を介してマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４のプラズマ形成空間１６に供給し始める。反応ガスはバイパスライン４１～４４を介して処理空間１０１に供給し始める。したがって、プラズマ形成空間１６および処理空間１０１の圧力は高まり始める。工程ガスはフッ素含有ガス（例えば、三フッ化窒素）であり、反応ガスは窒素および水素含有ガス（例えば、アンモニア）であり得る。

時間ｔ１で、プラズマ形成空間１６および処理空間１０１の圧力が既に設定された値に達する。第１電極ＴＥ１，ＴＥ２および第２電極ＢＥ１，ＢＥ２に既に設定された電圧を印加する。例えば、第１電極ＴＥ１，ＴＥ２には適切な高周波電圧を印加し得る。第１電極ＴＥ１，ＴＥ２のバス電極ＴＥｘとバス電極ＴＥｙに既に設定された電圧を交互に印加し得る。第２電極ＢＥ１，ＢＥ２には接地電圧を印加し得る。時間ｔ１から時間ｔ２までプラズマが形成され、処理空間１０１で基板に対する処理が行われる。

時間ｔ２で、第１電極ＴＥ１，ＴＥ２および第２電極ＢＥ１，ＢＥ２への電圧印加を中止する。そして、プラズマ形成空間１６および処理空間１０１を排気し始める。

図９ではプラズマ形成空間１６および処理空間１０１の圧力が同じ時点（すなわち、時間ｔ１）で既に設定された値に達することで説明したが、これに限定されない。すなわち、互いに異なる時点でプラズマ形成空間１６および処理空間１０１の圧力が既に設定された値に達することができる。このような場合、プラズマ形成空間１６および処理空間１０１の圧力がいずれも既に設定された値に達した後に、第１電極ＴＥ１，ＴＥ２および第２電極ＢＥ１，ＢＥ２に既に設定された電圧を印加する。

図１０は本発明の第２実施形態による基板処理方法を説明するための図である。説明の便宜上図９を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図９ではすべてのマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４に同じ時点（すなわち、時間ｔ１）で電圧印加を始めて同じ時点（すなわち、時間ｔ２）で電圧印加を中止した。

反面、図１０では各マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４に電圧印加する区間を異なるように調節することができる。例えば、マイクロプラズマセルＭＰＣ１には第１時間の間（すなわち、時間ｔ１～時間ｔ２１）電圧を印加してプラズマを形成する。反面、マイクロプラズマセルＭＰＣ４には第１時間と異なる第２時間の間（すなわち、時間ｔ１～時間ｔ２２）電圧を印加してプラズマを形成することができる。

図１０ではマイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ４に電圧を印加する開始時点（時間ｔ１）は同一であることを図示したが、これに限定されない。

本発明の第２実施形態による基板処理方法によれば、各マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４がプラズマを生成する時間を調節することができる。例えば、基板Ｗの一部分が他の部分に比べてプラズマ洗浄がよく行われない場合、前記一部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ４は相対的に長い時間の間プラズマを生成し、他の部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ１は相対的に短い時間の間プラズマを生成する。このようにすることで、基板Ｗ全体における基板処理結果を均一にすることができる。

図１１は本発明の第３実施形態による基板処理方法を説明するための図である。説明の便宜上図９および図１０を用いて説明した内容と異なる点を中心に説明する。

図１１では、各マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４に印加する電圧（すなわち、エネルギ）の大きさを異なるように調節することができる。例えば、マイクロプラズマセルＭＰＣ１には第１大きさｈ１の電圧（または第１大きさｈ１のエネルギ）を印加し、マイクロプラズマセルＭＰＣ４には第１大きさｈ１と異なる第２大きさｈ２の電圧（または第２大きさｈ２のエネルギ）を印加する。このようにすることで、マイクロプラズマセルＭＰＣ１とマイクロプラズマセルＭＰＣ４で生成されるプラズマの量を異なるようにすることができる。これにより、マイクロプラズマセルＭＰＣ１で生成されるプラズマのラジカル量と、マイクロプラズマセルＭＰＣ４で生成されるプラズマのラジカル量を異なるように調節することができる。

例えば、基板Ｗの一部分が他の部分に比べてプラズマ洗浄がよく行われない場合、前記一部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ４には相対的に大きい電圧を印加してプラズマを生成し、他の部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ１には相対的に小さい電圧を印加してプラズマを生成する。このようにすることで、基板Ｗ全体における基板処理結果を均一にすることができる。

別に図示していないが、図１０と図１１を用いて説明した方式を組み合わせることもできる。すなわち、マイクロプラズマセルＭＰＣ４内でプラズマを生成するために提供されるエネルギの大きさおよび提供時間を、マイクロプラズマセルＭＰＣ１内でプラズマを生成するために提供されるエネルギの大きさおよび提供時間と異なるように調節することもできる。

図１２は本発明の第４実施形態による基板処理方法を説明するための図である。図１３は本発明の第５実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

図１２および図１３を参照すると、基板Ｗ全体に対して基板処理結果を均一にするために、区間Ｐ１，Ｐ２によってプラズマを生成するマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４を異なるようにすることができる。

図面で「ＯＮ」と表示されたものは、対応するマイクロプラズマセル（例えば、ＭＰＣ１）に適切な電圧が印加されてプラズマが生成されることを意味する。図面で「ＯＦＦ」と表示されたものは、対応するマイクロプラズマセル（例えば、ＭＰＣ１）がプラズマを生成しないことを意味する。

図１２に図示するように、第１区間Ｐ１で第１および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ４はプラズマを生成し、第２および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３はプラズマを生成しない。

第２区間Ｐ２で第１および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ４はプラズマを生成せず、第２および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３はプラズマを生成する。

第１区間Ｐ１と第２区間Ｐ２は交互に繰り返して行われ得る。

図１３に示すように、第１区間Ｐ１で第１および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ３はプラズマを生成し、第２および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ４はプラズマを生成しない。

第２区間Ｐ２で第１および第２マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ２はプラズマを生成し、第３および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ３，ＭＰＣ４はプラズマを生成しない。

第１区間Ｐ１と第２区間Ｐ２は交互に繰り返して行われ得る。

ここで、区間Ｐ１，Ｐ２に関係なく、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１はプラズマを生成する。これに対して、第２および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３は区間Ｐ１，Ｐ２によって選択的にプラズマを生成する。

例えば、基板Ｗの一部分が他の部分に比べてプラズマ洗浄がよく行われない場合、前記一部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ１は区間Ｐ１，Ｐ２に関係なくプラズマを生成するようにし、他の部分に対応するマイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３は区間Ｐ１，Ｐ２によって選択的にプラズマを生成するようにする。このようにすることで、基板Ｗ全体における基板処理結果を均一にすることができる。

図９ないし図１３を用いて説明した方法を互いに組み合わせることもできる。例えば、図１１の方法と図１２の方法を組み合わせることもできる。すなわち、第１区間Ｐ１で第１および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ４はプラズマを生成するものの、第１マイクロプラズマセルＭＰＣ１に提供する電圧（エネルギ）と第４マイクロプラズマセルＭＰＣ４に提供する電圧（エネルギ）を異なるようにする。第２および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３はプラズマを生成しない。

第２区間Ｐ２で第１および第４マイクロプラズマセルＭＰＣ１，ＭＰＣ４はプラズマを生成せず、第２および第３マイクロプラズマセルＭＰＣ２，ＭＰＣ３はプラズマを生成する。ここで第２マイクロプラズマセルＭＰＣ２に提供する電圧（エネルギ）と第３マイクロプラズマセルＭＰＣ３に提供する電圧（エネルギ）を異なるようにする。

図１４は本発明の第６実施形態による基板処理方法を説明するための図である。

図１４を参照すると、第１セッティングデータに基づいて第１基板を処理する（Ｓ５１０）。

具体的には、「セッティングデータ」は多数のマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４を運用するためのデータであって、各マイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４の電圧大きさ、電圧印加時間、ガス流量、比率などを意味する。

例えば、第１セッティングデータはすべてのマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４に同じ大きさの電圧を同じ時間の間供給してプラズマを生成するものであり得る。

次に、第１基板の処理結果（例えば、洗浄結果）を分析する（Ｓ５２０）。

分析結果、基板Ｗの一部分が他の部分に比べて基板処理（例えば、プラズマ洗浄）がよく行われないと判断される。

次に、第１セッティングデータを第２セッティングデータに変更して第２基板を処理する（Ｓ５３０）。

具体的には、基板Ｗ全体における基板処理結果を均一にできるように、前記分析結果を反映して多数のマイクロプラズマセルＭＰＣ１～ＭＰＣ４の駆動方法を変更することができる。前述したように、電圧の印加時間を調節したり（図１０を参照）、電圧の大きさを調節したり（図１１を参照）、プラズマを生成する区間を分けて動作させる方式（図１２および図１３を参照）で第２セッティングデータを生成することができる。新しく変更された第２セッティングデータを用いて第２基板を処理する。

Ｓ５２０およびＳ５３０段階は繰り返され得る。すなわち、第２セッティングデータを用いて第２基板を処理した後に再分析した結果、まだ基板処理結果が満足でない場合、第２セッティングデータを第３セッティングデータに変更することができる。

以上、添付する図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者は本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態で実施できることを理解することができる。したがって、上記一実施形態はすべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。

Claims (20)

1. 基板が配置される処理空間；および
   前記基板を処理するためのプラズマを生成する、プラズマ生成モジュールを含み、
   前記プラズマ生成モジュールは、
   第１方向に、互いに並んで配置された多数の第１電極と、
   前記第１方向と異なる第２方向に、互いに並んで配置された多数の第２電極と、
   多数のマイクロプラズマセルを含むアレイであって、各マイクロプラズマセルは対応する第１電極および第２電極に連結され、前記対応する第１電極に印加される第１電圧および前記対応する第２電極に印加される第２電圧に応じてプラズマを生成するアレイを含む、基板処理装置。
2. 前記マイクロプラズマセルは、
   プラズマ形成空間と、
   前記プラズマ形成空間の一側に配置され、前記対応する第１電極が設けられ、前記プラズマ形成空間内に工程ガスを引込するための引込口が形成された第１プレートと、
   前記プラズマ形成空間の他側に配置され、前記対応する第２電極が設けられ、前記プラズマ形成空間で形成されたプラズマの一部成分をフィルタリングする排出口が形成された第２プレートを含む、請求項１に記載の基板処理装置。
3. 前記排出口は、前記プラズマのイオン成分はブロッキングし、前記プラズマのラジカルは通過させる、請求項２に記載の基板処理装置。
4. 前記マイクロプラズマセルは、前記プラズマ形成空間を貫通して前記第１プレートと前記第２プレートを連結し、反応ガスを前記処理空間に伝達するためのバイパスラインをさらに含む、請求項２に記載の基板処理装置。
5. 前記マイクロプラズマセルは、前記プラズマ形成空間を定義する少なくとも一つの側壁を含み、前記側壁を貫通して反応ガスを前記処理空間に伝達するためのバイパスラインをさらに含む、請求項２に記載の基板処理装置。
6. 前記第２プレートには、励起されていない反応ガスを前記処理空間に提供するための反応ガスラインおよび供給孔がさらに形成される、請求項２に記載の基板処理装置。
7. 前記第１電極は互いに並んで配置された２個のバス電極を含む、請求項１に記載の基板処理装置。
8. 前記第１電圧または第２電圧の大きさを調節し、前記生成されるプラズマの生成量を調節する、請求項１に記載の基板処理装置。
9. 前記アレイは互いに異なる第１マイクロプラズマセルと第２マイクロプラズマセルを含み、
   前記第１マイクロプラズマセルは、第１時間の間プラズマを生成し、
   前記第２マイクロプラズマセルは、前記第１時間と異なる第２時間の間プラズマを生成する、請求項１に記載の基板処理装置。
10. 前記アレイは互いに異なる第１，第２および第３マイクロプラズマセルを含み、
    第１区間の間、前記第１および第２マイクロプラズマセルはプラズマを生成し、前記第３マイクロプラズマセルはプラズマを生成せず、前記第１区間に連続した第２区間の間、前記第１および第３マイクロプラズマセルはプラズマを生成し、前記第２マイクロプラズマセルはプラズマを生成しない、請求項１に記載の基板処理装置。
11. 前記第１区間および前記第２区間は交互に繰り返して行われる、請求項１０に記載の基板処理装置。
12. 前記アレイは交互に配置された多数の第１マイクロプラズマセルと多数の第２マイクロプラズマセルを含み、
    第１区間の間、前記多数の第１マイクロプラズマセルはプラズマを生成し、前記多数の第２マイクロプラズマセルはプラズマを生成せず、
    前記第１区間に連続した第２区間の間、前記多数の第２マイクロプラズマセルはプラズマを生成し、前記多数の第１マイクロプラズマセルはプラズマを生成しない、請求項１に記載の基板処理装置。
13. プラズマ形成空間と、
    前記プラズマ形成空間の上側に配置され、前記プラズマ形成空間内に工程ガスを引込するための引込口が形成された第１プレートと、
    前記プラズマ形成空間の下側に配置され、前記プラズマ形成空間で形成されたプラズマの一部成分をフィルタリングするための排出口が形成される第２プレートと、
    前記第１プレートに設けられ、第１方向に長く延びた第１電極と、
    前記第２プレートに設けられ、前記第１方向と異なる第２方向に長く延びた第２電極と、
    前記プラズマ形成空間を貫通して前記第１プレートと前記第２プレートを連結し、励起されていない反応ガスを伝達するバイパスラインを含む、基板処理装置。
14. 前記第１プレートおよび前記第２プレートは誘電体を含み、前記第１電極は前記第１プレート内に配置され、前記第２電極は前記第２プレート内に配置される、請求項１３に記載の基板処理装置。
15. 前記第１プレートには多数の引込口が形成され、前記多数の引込口は前記第１電極の両側に配置され、前記バイパスラインは多数であり、前記多数のバイパスラインは前記第１電極の両側に配置される、請求項１４に記載の基板処理装置。
16. 前記工程ガスは不活性ガスと、Ｃ、Ｎ、Ｆの少なくとも一つを含む化合物からなるガスを含み、前記反応ガスはＨ、Ｎの少なくとも一つを含む化合物からなるガスを含む、請求項１３に記載の基板処理装置。
17. 基板を処理するための処理空間と、前記基板を処理するためのプラズマを生成するプラズマ生成モジュールを含み、前記プラズマ生成モジュールは第１方向に互いに並んで配置された多数の第１電極と、前記第１方向と異なる第２方向に互いに並んで配置された多数の第２電極と、前記多数の第１電極と前記多数の第２電極と連結された多数のマイクロプラズマセルを含むアレイを含む基板処理装置を提供し、
    前記多数のマイクロプラズマセルに工程ガスを提供し、前記処理空間に反応ガスを提供し、
    前記多数のマイクロプラズマセルのうち第１マイクロプラズマセルには第１大きさの第１エネルギを提供し、第２マイクロプラズマセルには前記第１大きさと異なる第２大きさの第２エネルギを提供し、前記第１マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量と、前記第２マイクロプラズマセルで生成されるプラズマのラジカル量を異なるようにする、基板処理方法。
18. 前記マイクロプラズマセルは前記第１プレートと前記第２プレートを連結し、前記反応ガスを励起させず前記処理空間に伝達するためのバイパスラインをさらに含む、請求項１７に記載の基板処理方法。
19. 前記第１マイクロプラズマセルに第１エネルギを提供する第１時間と、前記第２マイクロプラズマセルに第２エネルギを提供する第２時間が互いに異なる、請求項１７に記載の基板処理方法。
20. 前記多数のマイクロプラズマセルは第３マイクロプラズマセルを含み、前記第１および第２マイクロプラズマセルがプラズマを生成する間、前記第３マイクロプラズマセルはプラズマを生成しない、請求項１７に記載の基板処理方法。