KR100854808B1

KR100854808B1 - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR100854808B1
Application number: KR1020070005795A
Authority: KR
Inventors: 신스케 오카
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2008-08-27
Also published as: JP2007194361A; TW200731357A; CN101423928A; CN101005031A; JP5324026B2; KR20070076545A; CN100454498C

Abstract

본 발명은 챔버의 내벽 표면을 보다 균일한 두께로 피막하는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.

본 발명에서는, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 챔버(10)는 서셉터(11) 및 배플판(18)에 의해 처리실(10u)과 배기실(10d)로 구획되어 있다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 기판 G로의 성막 처리 전에 챔버 내벽에 프리코트막을 형성한다. 이 때, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 서셉터(11)를 하강시켜 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에 극간 S를 마련한다. 이렇게 하여, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 압력차를 작게 하고, 저장 라디칼의 상태를 처리실(10u)과 배기실(10d)에서 거의 같은 상태로 하는 것에 의해, 처리실(10u)과 배기실(10d)의 성막 속도차를 작게 하고, 이에 따라, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 프리코트막의 막질이 균일하고 막 두께가 보다 균일한 막을 형성할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 제어 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CONTROLLING METHOD FOR PLASMA PROCESSING APPARATUS}

도 1은 일실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종단면도,

도 2는 일실시예에 따른 챔버 천정부를 나타낸 도면,

도 3은 실시예 1에 있어서의 각 공정과 서셉터의 위치의 관계를 설명하기 위한 도면,

도 4는 처리실의 압력 P1과 배기실의 압력 P2의 관계를 서셉터 및 배플판간의 극간에 따라 나타낸 그래프,

도 5는 급전용 도파관과 마이크로파의 위상을 반주기 어긋나게 하기 위해 필요한 유전체의 두께의 관계를 실시예 1의 변형예 1에 있어서의 각 공정과 서셉터의 위치의 관계를 설명하기 위한 도면,

도 6은 실시예 1의 변형예 2에 있어서의 각 공정과 서셉터의 위치의 관계를 설명하기 위한 도면,

도 7은 실시예 1의 변형예 2에 있어서의 배플판 근방의 확대도,

도 8은 실시예 2에 있어서의 각 공정과 서셉터의 위치의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 챔버 11 : 서셉터

18 : 배플판 18a, 18b : 받침 기구

31 : 처리 가스 공급원 35, 60 : 리모트 플라즈마

40 : 컨트롤러 100 : 마이크로파 플라즈마 처리 장치

10u : 처리실 10d : 배기실

본 발명은 피처리체를 플라즈마 처리하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 챔버 내벽의 피막의 형성에 관한 것이다.

종래로부터, 챔버 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 기판을 플라즈마 처리하는 여러 가지의 플라즈마 처리 장치가 개발되어 있다. 이 중, 마이크로파 플라즈마 CVD 장치는 마이크로파의 파워에 의해 처리 가스를 전리 및 해리시킴으로써 처리 가스를 플라즈마화시켜, 기판상에 막을 형성한다.

이 플라즈마화의 과정에서는, 예컨대, SiO₂ 등의 SiO_X막을 형성하는 경우, 일반적으로, SiH₄ 가스가 처리 가스로서 이용된다. 성막에 SiH₄ 가스를 이용한 경 우, 챔버의 내벽 등에는 SiO_X막이 부착된다. 이 SiO_X막은 기판의 성막시에 가열되고, 로드록실로/로부터 반송될 때에 냉각된다. 이렇게 하여 가열과 냉각이 반복되면, 챔버 내벽의 퇴적물과 챔버를 구성하는 부재의 열팽창율의 차 때문에 퇴적물과 챔버벽부의 사이에 왜곡이 발생한다. 이 결과, 퇴적물은 어느 정도의 두께가 되면 챔버벽부에서 박리되어, 파티클로서 기판상에 낙하하여, 성막중인 박막에 혼입하여 막질을 열화시킨다.

이러한 파티클의 발생을 억제하기 위해, 그 퇴적물이 소정의 두께가 되면 챔버를 세정하여, 챔버 내벽 등에 부착된 SiO_X막을 제거할 필요가 있다. 이 때문에, 마이크로파 플라즈마 CVD 장치는 세정시, 성막시의 처리 가스 대신에 세정 가스인 불소(F)계 가스(예컨대 CF₄)를 공급하여 플라즈마를 생성한다. 생성된 플라즈마 중의 F 라디칼은 챔버의 내벽에 부착된 SiO_X막을 공격한다. 이 결과, SiO_X막 중 Si는 SiF_X(SiF₁, SiF₂, SiF₃, SiF₄) 가스로 되어 챔버 밖으로 배출된다. SiO_X막 중 남겨진 O_X는, C와 반응하여 CO나 CO₂의 가스로서 챔버 밖으로 배출된다.

그런데, 이와 같이, 플라즈마 CVD 장치의 세정에는 F계 가스의 플라즈마가 이용되고 있고, 더구나 챔버 본체는 Al, 천정부는 Al₂O₃로 형성되어 있다. 이러한 상황에서, 챔버 내의 F이온이 Al₂O₃를 공격하면, Al-O간의 결합이 끊어져, 부분적으로 Al-F 등의 막이 생긴다. 여기서, Al-F의 결합 에너지는 159kcal/mol이며, Al-O 의 결합 에너지가 120kcal/mol인 Al₂O₃와 마찬가지로 결합 상태가 안정되어 있다. 이 결과, 세정시, 챔버 본체의 Al 및 천정부의 Al₂O₃가 불화되어, 챔버 내벽이나 천정부가 부분적으로 AlF로 되는 경우가 있다. 또한, 세정시에 생성된 SiF₄나 F₂는 결합 상태가 안정되어 있기 때문에, 그 일부가 챔버 밖으로 배출되지 않고, 챔버 내벽에 물리적으로 흡착되는 경우도 있다.

부분적으로 불화된 AlF는 성막시의 이온의 작용에 의해 Al-F 결합이 끊어지는 것에 의해 F로 되어, 챔버 내로 방출되는 경우가 있다. 또한, 챔버 내벽에 흡착된 SiF₄나 F₂는 흡착 에너지가 작기 때문에 탈리하기 쉽다. 이에 따라, 챔버 내에 존재하게 된 F계 잔류물이 탈리하여, 성막 중인 박막에 혼입한다고 하는 문제가 발생한다.

이에 부가하여, 통상, 성막시의 제품의 양품률을 높이고, 안정적으로 제품을 제조하기 위해서는, 처리실 내로의 라디칼의 공급, 처리실 내에서의 박막의 생성 및 처리실 밖으로의 가스의 배기라고 하는 일련의 순환을 피처리체를 성막하기 전에 정상 상태로 해놓을 필요가 있다. 즉, 성막 전부터 프로세스 조건을 성막시와 같은 조건으로 설정함으로써, 프로세스시에 발생하는 라디칼이 챔버 내벽 등에서 소모되는 일 없이, 안정한 성막을 행할 필요가 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 챔버 내벽에 존재하는 Al-F 등으로부터의 F의 탈리나 챔버 내벽으로부터의 SiF₄나 F₂의 탈리가 막질 저하의 발생 원인으로 된다고 하는 문제를 해소함과 아울러, 성막 전부터 프로세스 조건을 성막시와 같은 조건으로 설정한다고 하는 관점에서, 세정 후이고 성막 전(즉, 이른바, 프리코트막 형성시), 성막시에 공급되는 가스와 동일 가스를 플라즈마화시켜, 그 플라즈마에 의해 챔버 내벽 표면을 피막하는(즉, 이른바, 프리코트막을 형성하는) 기술이 종래로부터 널리 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).

(특허문헌 1) 일본 공개 특허 공보 평11-340149호

그런데, 플라즈마 처리 장치에는, 일반적으로, 챔버 내의 성막에 기여하는 라디칼(이하, 저장 라디칼이라고 함)의 흐름을 바람직한 상태로 준비하기 위해 배플판이 마련되어 있다. 이 배플판의 컨덕턴스는 성막시에 기판에 양호한 플라즈마 처리를 실시하기 위해, 작게(즉, 가스가 흐르기 어렵게) 설정되어 있다. 따라서, 성막시, 처리실과 배기실은 배플판에 의해 구획되어 있고, 각 실의 압력차는 크다(도 4의 (A)(극간 없음)를 참조). 이에 따라, 상술한 프리코트막 형성시에 있어서도, 처리실과 배기실의 압력차는 큰 채로 있게 된다.

한편, 챔버의 내벽에 형성되는 막의 성막 속도 DR(Deposition Rate)은 다음 수학식 1로 나타낼 수 있다.

여기서, k는 비례 정수, P는 압력이다.

도 4의 (A)에 따르면, 처리실의 압력 P1은 배기실의 압력 P2보다 높기 때문에, 처리실의 성막 속도 DR1은 배기실의 성막 속도 DR2보다 빠르게 된다. 이 결과, 처리실의 내벽 표면에 형성되는 프리코트막은 배기실의 내벽 표면에 형성되는 프리코트막보다 두껍게 된다.

또한, 실제로는, 가스는 처리실에 공급되고, 프리코트막을 형성하기 위해 처리실에서 우선적으로 사용되기 때문에, 배기실쪽으로 흐르는 가스(라디칼)의 잔류량은 적어진다. 이것을 고려하면, 처리실과 배기실의 프리코트막의 차는 수학식 1로부터 유도되는 이론값보다 더욱 커진다고 생각된다.

이 결과, 프리코트막이, 처리실의 내벽 표면에서 막질 저하의 원인으로 되는 F계 잔류물의 탈리가 발생하지 않는 정도의 두께까지 형성된 시점에서는, 배기실의 내벽 표면에 형성된 프리코트막은 아직 얇은 상태이기 때문에, 배기실의 내벽 표면에 존재하는 F계 잔류물의 탈리를 억제할 수 없다. 이 결과, 프로세스 처리 중에 배기실에서 탈리한 F계 잔류물이 처리실까지 상승하여, 막질을 저하시킨다고 하는 문제가 발생하고 있었다.

한편, 프리코트막이, 배기실의 내벽 표면에서 F계 잔류물이 탈리하지 않는 정도의 두께까지 형성된 시점에서는, 처리실의 내벽 표면의 프리코트막은 필요 이상으로 두꺼워져 버린다. 이 결과, 프로세스시에 챔버 내벽에 퇴적되는 퇴적물의 두께가, 막이 벗겨지는 두께에 일찍 도달하기 때문에, 챔버 내를 세정하는 사이클(간격)이 짧아져, 스루풋이 저하하여 생산성이 낮아진다고 하는 문제가 발생하고 있었다.

상기 과제를 해소하기 위해, 본 발명에서는, 챔버의 내벽을 보다 균일한 두께로 피막하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 장치의 제어 방법이 제공된다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한가지 관점에 따르면, 탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 탑재대 또는 상기 배플판의 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때에 상기 처리실의 압력과 상기 배기실의 압력이 가까워지도록 상기 탑재대 및 상기 챔버 측벽간의 개구율을 변화시키는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

이에 따르면, 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때에 상기 처리실의 압력과 상기 배기실의 압력이 근사하도록 상기 탑재대 또는 상기 배플판의 적어도 어느 하나가 제어된다. 처리실과 배기실의 압력차가 작아지면, 수학식 1로부터 구해지는 처리실의 성막 속도 DR1과 배기실의 성막 속도 DR2의 차는 작아진다. 이에 따라, 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 같은 상태로 할 수 있다. 이 결과, 처리실에서 형성되는 프리코트막의 막 두께와 배기실에서 형성되는 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다. 이에 따라, 프리코트막 형성 시간을 대폭 단축할 수 있을 뿐 아니라, 챔버 내를 세정하기까지의 사이클을 길게 할 수 있다. 이 결과, 스루풋을 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

이와 같이 처리실과 배기실의 압력차가 작아지도록 탑재대를 제어하는 일례로는, 배플판을 상기 챔버의 내벽에 고정하고, 프리코트막 형성시의 탑재대 및 챔버 측벽간의 개구율이, 프로세스시의 상기 개구율보다 커지도록 상기 탑재대를 승강하는 방법을 들 수 있다.

이에 따르면, 상기 탑재대와 상기 배플판의 간격은, 프리코트막 형성시와 프로세스시에서 서로 다르도록 조절된다. 즉, 프로세스시에는, 탑재대와 배플판의 간격이 작아지도록 탑재대를 승강시킨다. 이에 따라, 처리실은 프로세스 조건에 합치한 압력으로 유지된다. 이 결과, 저장 라디칼이 처리실 내에 갇히기 때문에, 성막 속도가 빠르고 균일성이 높은 성막을 피처리체에 실시할 수 있다. 한편, 프리코트막 형성시에는, 탑재대와 배플판의 사이에 간격을 두도록 탑재대를 승강시킨다. 이에 따라, 가스가 처리실에서 배기실로 흐르기 쉽게 되어, 처리실과 배기실의 압력차는 작아진다. 이 결과, 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 같은 상태로 할 수 있다. 이 결과, 처리실의 프리코트막 및 배기실의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다.

또한, 처리실과 배기실의 압력차가 작아지도록 탑재대를 제어하는 다른 일례로는, 배플판을 상기 챔버 또는 상기 탑재대 중 어느 하나에 착탈 가능하게 고정하고, 피처리체를 플라즈마 처리할 때에는 상기 탑재대를 승강하는 동안에 상기 배플판을 상기 탑재대에 고정하고, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때에는 상기 탑재대를 승강하는 동안에 상기 배플판을 상기 챔버에 고정함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 개구율이 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 개구율보다 커지도록 상기 탑재대와 상기 배플판의 간격을 조절하는 방법을 들 수 있다.

이에 따르면, 탑재대와 배플판의 위치 관계가 플라즈마 처리의 정밀도에 영향을 미치는 것을 고려하여, 프로세스시에는, 배플판을 탑재대측에 고정시켜 탑재대와 함께 상승시키는 것에 의해, 배플판을 프로세스 처리에 최적인 위치까지 이동시킬 수 있다. 즉, 배플판에 의해 라디칼을 처리실 내에 보다 유효하게 가두는 것에 의해, 피처리체로의 성막 속도를 빠르게 하고, 또한, 피처리체에 균일한 막을 형성할 수 있다. 한편, 프리코트막 형성시에는, 배플판을 챔버측에 고정시켜 탑재대와 배플판의 사이에 간격을 마련하는 것에 의해, 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 같은 상태로 함으로써, 처리실과 배기실의 성막 속도차를 작게 하고, 이에 따라, 처리실 및 배기실의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다.

또한, 처리실과 배기실의 압력차가 작아지도록 배플판을 제어하는 일례로는, 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍과 그 관통 구멍을 개폐하는 개폐 기구를 갖는 배플판으로서, 상기 프리코트막을 형성할 때의 상기 개구율이 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 개구율보다 커지도록, 배플판의 개폐 기구를 제어함으로써, 그 관통 구멍의 개방도를 조절하는 방법을 들 수 있다.

이에 따르면, 프로세스시에는, 배플판의 관통 구멍의 개방도가 작아지도록 개폐 기구가 제어된다. 이에 따라, 처리실을 프로세스 조건에 합치한 압력으로 유 지하고, 처리실 내에 저장 라디칼을 가두며, 이에 따라, 성막 속도가 빠르게, 또한, 균일한 막을 형성할 수 있다. 한편, 프리코트막 형성시에는, 배플판에 마련된 관통 구멍의 개방도가 커지도록 개폐 기구가 제어된다. 이에 따라, 처리실과 배기실의 압력차가 작아져, 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 같은 상태로 할 수 있다. 이 결과, 처리실과 배기실의 성막 속도차가 작아지고, 처리실 및 배기실의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 챔버를 세정한 후, 상기 챔버의 내벽 표면으로의 프리코트막의 형성을 촉진하는 라디칼(저장 라디칼)을 상기 배기실에 공급하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

일반적으로, 프리코트막을 형성하기 위한 가스는 처리실에 공급되고, 생성된 플라즈마 중의 저장 라디칼은 처리실에서 프리코트막을 형성하기 위해 우선적으로 사용된다. 이 결과, 배기실에 흐르는 가스(저장 라디칼) 잔류량은 적어진다. 그러나, 본 발명에서는, 세정 후, 별도로, 배기실에 저장 라디칼이 공급된다. 이에 따라, 배기실에서의 프리코트막의 형성이 촉진된다. 이 결과, 처리실 및 배기실의 프리코트막을 거의 동일한 막 두께로, 또한, 보다 균일한 막질로 성막할 수 있다.

이 때, 배기실에 공급되는 라디칼은 리모트 플라즈마에 의해 생성되어도 좋다. 또한, 상기 라디칼은 피처리체에 플라즈마 처리를 실시할 때에 공급되는 가스 와 동일한 가스를 리모트 플라즈마에 공급함으로써 생성되어도 좋다.

이에 따르면, 예컨대, 프로세스가 CVD(Chemical Vapor Deposition : 화학 증착 박막 성막법) 처리인 경우, 프리코트막 형성시에 공급되는 가스는 프로세스시에 공급되는 가스와 동일해진다. 이에 따라, 프리코트막은 기판상에 형성되는 막과 동일막으로 된다. 이에 따르면, 성막 전부터 프로세스 조건을 성막시와 같은 조건으로 설정할 수 있다. 이 결과, 프로세스시에 발생하는 라디칼이 챔버 내벽 등에서 소모되는 일이 없기 때문에, 보다 안정한 양질의 성막이 가능해진다.

상기 플라즈마 처리 장치는, 슬롯을 통하여 유전체를 투과한 마이크로파에 의해 챔버 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이어도 좋다.

또한, 그 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 유전체는 복수의 유전체 파츠(parts)로 구성되고, 각 유전체 파츠에는 하나 또는 둘 이상의 슬롯이 마련되며, 상기 하나 또는 둘 이상의 슬롯을 통하여 각 유전체 파츠를 각각 투과한 마이크로파에 의해 챔버 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하도록 하더라도 좋다.

이에 따르면, 각 유전체 파츠에 슬롯이 각각 마련되어 있고, 더구나 종래에 비해, 각 유전체 파츠의 면적은 현저히 작아지기 때문에, 마이크로파를 각 유전체 파츠에 투과시킴으로써 각 유전체 파츠의 표면에서 표면파를 균일하게 전파시킬 수 있다. 이 결과, 프로세스 윈도우를 넓힐 수 있는 동시에 플라즈마 처리를 정밀도 좋고 안정되게 행할 수 있다. 또한, 유전체 창을 소형화, 경량화된 각 유전체 파 츠에 의해 구성할 수 있으므로, 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 용이하게, 또한 저비용으로 제조할 수 있는 동시에 피처리체의 대면적화에 대하여 유연하게 대응할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서, 피처리체를 플라즈마 처리할 때, 정해진 위치까지 상기 탑재대를 승강하고, 챔버의 세정시 또는 세정 후, 상기 탑재대와 상기 배플판 사이에 간격을 마련하기 위해 정해진 위치까지 상기 탑재대를 승강하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법이 제공된다.

이에 따르면, 프로세스시에는, 탑재대를 소정의 위치까지 승강시킴으로써, 처리실을 프로세스 조건에 합치한 압력으로 유지하고, 처리실 내에 저장 라디칼을 가두며, 이에 따라, 성막 속도가 빠르고, 또한, 균일한 막을 형성할 수 있다. 한편, 챔버의 세정시 또는 세정 후에는, 탑재대를 승강함으로써 탑재대와 배플판 사이에 간격을 마련함으로써, 처리실과 배기실의 압력차를 작게 할 수 있다. 이에 따라, 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 동일한 상태로 하여, 처리실과 배기실의 성막 속도차를 작게함으로써, 처리실 및 배기실의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다. 이 결과, 프리코트막 형성 시간을 대폭 단축할 수 있을 뿐 아니라, 챔버 내를 세정하기까지의 사이클을 길게 할 수 있다. 이 결과, 스루풋을 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍 및 그 관통 구멍을 개폐하는 개폐 기구를 갖는 배플판과 탑재대에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서, 피처리체를 플라즈마 처리할 때, 정해진 위치까지 상기 개폐 기구를 슬라이드하고, 챔버의 세정시 또는 세정 후, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 관통 구멍의 개방도를 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 관통 구멍의 개방도보다 크게 하기 위해 정해진 위치까지 상기 개폐 기구를 슬라이드하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법이 제공된다.

이에 따르면, 프로세스시에는, 배플판의 관통 구멍의 개방도가 작아지도록 개폐 기구를 제어함으로써, 처리실을 프로세스 조건에 합치한 압력으로 유지하고, 처리실 내에 저장 라디칼을 가두며, 이에 따라, 성막 속도가 빠르고, 또한, 균일한 막을 형성할 수 있다. 한편, 프리코트막 형성시에는, 배플판에 마련된 관통 구멍의 개방도가 커지도록 개폐 기구를 제어함으로써, 처리실과 배기실의 압력차를 작게 하여 처리실 내의 저장 라디칼을 배기실 내의 저장 라디칼의 상태와 거의 같은 상태로 하고, 각 실의 성막 속도차를 작게함으로써, 처리실 및 배기실의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따르면, 탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서, 상기 챔버를 세정한 후, 상기 챔 버의 내벽 표면으로의 프리코트막의 형성을 촉진하는 라디칼을 공급하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법이 제공된다.

이에 따르면, 세정 후에 배기실에 공급된 라디칼에 의해, 배기실에서의 프리코트막의 형성이 촉진된다. 이에 따라, 처리실 및 배기실의 프리코트막을 보다 균일한 막질로 거의 동일한 두께로 형성할 수 있다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

또한, 본 명세서 중 1mTorr은 (10^-3×101325/760)Pa, 1sccm은 (10^-6/60)㎥/sec로 한다.

(실시예 1)

(마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성)

우선, 본 발명의 실시예 1에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성에 대하여, 본 장치를 세로 방향(y축에 수직인 방향)으로 절단한 단면도인 도 1, 및, 이 장치의 처리실의 천정면을 나타낸 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는, 본 실시예에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 이용한 게이트 산 화막 형성 프로세스를 예로 들어 설명한다.

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 챔버(10)와 덮개(20)로 이루어지는 하우징(housing)을 갖고 있다. 챔버(10)는 그 상부가 개구된 바닥이 있는 입방체 직방체 형상을 갖고 있으며, 접지되어 있다. 챔버(10)는, 예컨대, 알루미늄(Al) 등의 금속으로 형성되어 있다.

챔버(10)의 내부에는, 대략 중앙에, 기판 G 등의 피처리체를 탑재하는 서셉터(11)(탑재대)가 마련되어 있다. 서셉터(11)는, 예컨대, 질화알루미늄으로 형성되어 있다.

서셉터(11)의 내부에는, 급전부(11a) 및 히터(11b)가 마련되어 있다. 급전부(11a)에는, 정합기(12a)(예컨대, 콘덴서)를 거쳐 고주파 전원(12b)이 접속되어 있다. 또한, 급전부(11a)에는, 코일(13a)을 거쳐 고압 직류 전원(13b)이 접속되어 있다. 정합기(12a), 고주파 전원(12b), 코일(13a) 및 고압 직류 전원(13b)은 챔버(10)의 외부에 마련되어 있고, 고주파 전원(12b) 및 고압 직류 전원(13b)은 접지되어 있다.

급전부(11a)는 고주파 전원(12b)으로부터 출력된 고주파 전력에 의해 챔버(10)의 내부에 소정의 바이어스 전압을 인가하도록 되어 있다. 또한, 급전부(11a)는 고압 직류 전원(13b)으로부터 출력된 직류 전압에 의해 기판 G를 정전 흡착하도록 되어 있다.

히터(11b)에는, 챔버(10)의 외부에 마련된 교류 전원(14)이 접속되어 있고, 교류 전원(14)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 기판 G를 소정의 온도로 유지하도 록 되어 있다.

챔버(10)의 바닥면은 통 형상으로 개구되고, 개구된 바깥쪽 둘레 근방에서 벨로즈(bellows)(15)의 한쪽 끝이 챔버(10)의 외부 벽면에 장착되어 있다. 벨로즈(15)의 다른 쪽 끝에는, 승강 플레이트(16)가 고착되어 있다. 이렇게 하여, 챔버(10) 바닥면의 개구 부분은 벨로즈(15) 및 승강 플레이트(16)에 의해 밀폐되어 있다.

또한, 서셉터(11)는 승강 플레이트(16)상에 배치된 하우징(17)에 지지되어 있고, 전동 모터(16a)로부터 출력되는 구동력에 의해 승강 플레이트(16) 및 하우징(17)과 함께 일체적으로 승강한다. 이렇게 하여, 전동 모터(16a)는 서셉터(11)를 소망하는 높이로 조정하도록 되어 있다.

서셉터(11)의 주위에는, 챔버(10) 내의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(18)이 마련되어 있다. 챔버(10)의 내부는, 서셉터(11) 및 배플판(18)에 의해, 기판 G를 플라즈마 처리하는 처리실(10u)과 가스를 배기하는 배기실(10d)로 구획되어 있다. 또한, 챔버(10)의 내벽 측부에는, 대략 중앙에 서셉터(11)쪽으로 돌출한 받침 기구(18a)가 마련되어 있다. 배플판(18)은 그 하면 가장자리에서 받침 기구(18a)에 지지되는 것에 의해, 챔버(10)의 내벽 측부에 고정되어 있다.

챔버(10)에는, 배기 기구(19)로서, 드라이 펌프(19a), APC(자동 압력 조정기 : Automatic Pressure Control)(19b) 및 TMP(터보 몰레큘러 펌프 : Turbo Molecular Pump)(19c)가 마련되어 있다.

드라이 펌프(19a)는 소정의 밸브를 개폐시켜, 챔버(10) 안이 소정의 감압 상태가 될 때까지 가스를 뺀 후, 밸브의 개폐를 전환하여, TMP(19c)의 배압을 감소시키고 있다. APC(19b)에는, 배기실(10d)과 TMP(19c)의 연통 상태를 제어하는 밸브가 마련되어 있고, 처리실(10u) 내의 압력 P1의 변화에 따라 APC(19b)의 밸브를 슬라이드시킴으로써, 배기실(10d)과 TMP(19c)의 연통 부분을 소망하는 개방도로 하도록 되어 있다. 이에 따라, APC(19b)의 밸브의 개방도에 따라, 챔버(10) 내의 분위기가 소정의 진공도까지 감압된다.

덮개(20)는 챔버(10)의 위쪽을 밀폐하도록 배치되어 있다. 덮개(20)는 챔버(10)와 마찬가지로, 예컨대, 알루미늄(Al) 등의 비자성체인 금속으로 형성되어 있다. 덮개(20)에는, 덮개 본체(21), 도파관(22a)∼도파관(22f), 슬롯 안테나(23a)∼슬롯 안테나(23f), 유전체 파츠(24a)∼유전체 파츠(24f)로 구성되는 유전체, 및 빔(25)이 마련되어 있다.

챔버(10)와 덮개(20)는 덮개 본체(21)의 하면 가장자리와 챔버(10)의 상면 가장자리의 사이에 배치된 O링(26)에 의해 고정되고, 이에 따라, 챔버 내의 기밀성이 유지되어 있다.

덮개 본체(21)의 하면에 형성되어 있는 도파관(22a)∼도파관(22f)는 도 2에 나타낸 바와 같이, y축 방향으로 서로 평행하게 병렬하여 배치되어 있다. 도파관(22a) 및 도파관(22b), 도파관(22c) 및 도파관(22d), 도파관(22e) 및 도파관(22f)에는, 그 단부에 평면에서 보아 V자 형상인 분기 도파관(27a), 분기 도파관(27b), 분기 도파관(27c)이 각각 접속되어 있다. 각 분기 도파관(27)에는 마이 크로파 발생기(28)가 접속되어 있다.

각 도파관(22)은 각각의 축 방향에 수직인 단면이 직사각형 형상인 직사각형 도파관에 의해 형성되어 있다. 예컨대, TE10 모드(TE파 : transverse electric wave : 자계가 마이크로파의 진행 방향 성분을 갖는 파)인 경우, 각 도파관(22)의 축 방향에 수직인 단면의 장변 방향의 관벽은 자계에 평행한 H면으로 되고, 단변 방향의 관벽은 전계에 평행한 E면으로 된다. 각 도파관의 장변 방향과 단변 방향을 어떻게 배치할지는 모드(도파관 내의 전자계 분포)에 의해 변화된다. 각 도파관(22) 및 각 분기 도파관(27)의 내부는, 예컨대, 알루미나(산화알루미늄 : Al₂O₃), 석영, 불소 수지 등의 유전 부재에 의해 충전되어 있다. 그 유전 부재에 의해, λg₁=λc/(εε₁)^1/2의 식에 따라 각 도파관(22)의 관내 파장 λg₁이 제어된다. 여기서, λc는 자유 공간의 파장, ε₁은 유전 부재의 유전률이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 슬롯 안테나(23a)∼슬롯 안테나(23f)는 도파관(22a)∼도파관(22f)의 바닥면에 각각 마련되어 있다. 각 슬롯 안테나(23)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 13개의 슬롯(23a)이 투과 구멍으로서 각각 마련되어 있다.

각 슬롯 안테나(23)의 슬롯(23a)은, 예컨대, λg/2의 등간격으로 배치되어 있다. 이렇게 하여, 78개(=13×6)의 슬롯(23a)이 챔버(10)의 천정부에 배치된다.

슬롯 안테나(23)의 하면에는, 장방형의 평판 형상을 이루는 39장의 유전체 파츠(24)가 배치되어 있다. 각 유전체 파츠(24)는 마이크로파를 투과하도록, 예컨 대, 석영 유리, 질화알루미늄(AlN), 알루미나(산화알루미늄 : Al₂O₃), 사파이어, SiN, 세라믹 등으로 형성되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 빔(25)은 격자 형상으로 형성되고, 슬롯 안테나(23)의 하면에서 39장의 유전체 파츠(24)를 지지한다. 대들보(25)는 알루미늄 등의 비자성체인 금속으로 이루어지는 도체이며, 도 1에 나타낸 슬롯 안테나(23), 덮개 본체(21) 및 챔버(10)를 거쳐 접지되어 있다. 각 대들보(25)의 내부에는, 복수의 가스 도입관(29)이 관통하고 있고, 가스 도입관(29) 선단의 분사 구멍(30)(도 2 참조)으로부터 처리 가스가 분사된다.

도 1의 처리 가스 공급원(31)은 밸브(밸브(31a1), 밸브(31a3), 밸브(31b1), 밸브(31b3), 밸브(31b5), 밸브(31b7), 밸브(31c1), 밸브(31c3)), 매스 플로우 컨트롤러(매스 플로우 컨트롤러(31a2), 매스 플로우 컨트롤러(31b2), 매스 플로우 컨트롤러(31b6), 매스 플로우 컨트롤러(31c2)) 및 가스 공급원(O₂ 가스 공급원(31a4), SiH₄ 및 가스 공급원(31b4), Ar 가스 공급원(31b8), CF₄ 가스 공급원(31c4))으로 구성되어 있다.

처리 가스 공급원(31)은 각 밸브의 개폐를 제어함으로써, 각 처리 가스를 선택적으로 챔버(10) 내에 공급하도록 되어 있다. 또한, 각 매스 플로우 컨트롤러는 각각이 공급하는 처리 가스의 유량을 제어함으로써 처리 가스를 소망하는 농도로 조정하도록 되어 있다.

예컨대, 프로세스시에는, O₂ 가스가 O₂ 가스 공급원(31a4)으로부터 공급되 고, 가스 유로(32a)를 통해 처리실(10u)에 분사된다. 또한, SiH₄ 가스 및 Ar 가스가 SiH₄ 가스 공급원(31b4) 및 Ar 가스 공급원(31b8)으로부터 각각 공급되고, 가스 유로(32b)를 통해 처리실(10u)에 분사된다.

또한, 예컨대, 세정시에는, O₂ 가스 및 CF₄ 가스가 O₂ 가스 공급원(31a4) 및 CF₄ 가스 공급원(31c4)으로부터 각각 공급되고, 가스 유로(32a)를 통해 처리실(10u)에 분사된다.

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 외부에는, 리모트 플라즈마(35)가 설치되어 있다. 리모트 플라즈마(35)는 처리 용기(35a), 코일(35b), 고주파 전원(35c), 용량 C 및 반송관(35d)을 갖고 있고, 챔버(10) 내를 세정할 때에 이용된다.

처리 용기(35a)는, 안이 비어있는 관 형상 부재로 구성되고, 유전체에 의해 형성되어 있다. 처리 용기(35a)의 바깥둘레에는, 코일(35b)이 나선 형상으로 감겨져 있다. 코일(35b)에는, 그 한쪽 끝에 고주파 전원(35c)이 접속되어 있고, 다른 쪽 끝은 접지되어 있다. 고주파 전원(35c)에는, 직류 성분을 절연하기 위한 용량 C가 접속되어 있다.

처리 용기(35a)에는, 세정 가스로서, 예컨대, CF₄ 가스, O₂ 가스 및 Ar 가스가 처리 가스 공급원(31)으로부터 공급된다. 세정 가스의 다른 예로서, NF₃ 가스 및 Ar 가스가 공급되어도 좋다. 고주파 전원(35c)으로부터 출력된 고주파 전력이 코일(35b)에 인가되면, 코일(35b)의 주위에 고주파 자계가 발생한다. 이 자계의 시간적 변화에 의해 유도된 유도 전계에 의해 처리 용기(35a) 내에서 세정 가스가 플라즈마화된다. 이렇게 하여 생성된 유도 결합 플라즈마(ICP : Inductively coupled plasma) 중, 라디칼의 수명은 길다. 이 결과, 활성인 F 라디칼만이 반송관(35d)을 거쳐 처리실(10u)에 공급된다.

또한, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 외부에는, 냉각수 공급원(33)이 배치되어 있다. 냉각수 공급원(33)은 덮개 본체(21)의 내부에 마련된 수로(34)에 냉각수를 순환 공급함으로써, 덮개 본체(21)의 내부를 냉각하도록 되어 있다.

또한, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 외부에는, 컨트롤러(40)가 마련되어 있다. 컨트롤러(40)는 소정의 타이밍에 전동 모터(16a) 및 APC(19b)에 각각 구동 신호를 출력하도록 되어 있다. 컨트롤러(40)에 접속된 제 1 압력 센서(41)는 처리실(10u)에 마련되고, 처리실(10u)의 압력 P1을 검출한다. 마찬가지로, 컨트롤러(40)에 접속된 제 2 압력 센서(42)는 배기실(10d)에 마련되고, 배기실(10d)의 압력 P2를 검출하도록 되어 있다.

이러한 구성에 의해, 도 2에 나타낸 마이크로파 발생기(28)로부터 출력된 마이크로파는 각 도파관(22)을 전파하고, 각 슬롯을 통해 각 유전체 파츠(24)를 투과하여 처리실(10u) 내로 입사된다. 이렇게 하여 처리실(10u) 내로 입사된 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 처리 가스 공급원(31)으로부터 공급된 성막 가스가 플라즈마화되고, 기판 G에 게이트 산화막이 형성된다. 또한, 복수의 기판 G에 성막 처리가 실시되는 것에 의해, 챔버 내벽면에 퇴적된 반응 생성물이 미리 정해진 두께 가 되면, 처리 가스 공급원(31) 및 리모트 플라즈마(35)는 F계 가스를 세정 가스로서 공급하고, 세정 가스로부터 생성된 플라즈마 중의 F 라디칼의 작용에 의해 챔버 내벽이 세정된다. 세정 후, 다시 처리 가스 공급원(31)으로부터 성막 가스가 공급되고, 게이트 산화막과 동일한 프리코트막이 성막시와 같은 프로세스 조건에서 챔버 내벽에 형성된다. 프리코트막이 어느 정도의 두께가 되면, 다시 기판 G를 반입하여, 성막 처리가 재개된다.

(서셉터(11)의 승강 동작)

다음에, 이상에 설명한 (1) 성막(게이트 산화막 형성), (2) 세정, (3) F계 가스 저감막 형성(프리코트막 형성)시의 각 공정에 있어서의, 도 3에 나타낸 서셉터(11)의 승강 동작에 대하여, 발명자 등이 실제로 실험한 결과를 나타내면서 설명한다.

발명자 등이 실험시에 각 공정에서 설정한 프로세스 조건은 다음과 같다.

(1) 성막(게이트 산화막 형성)시의 프로세스 조건

이 때의 프로세스 조건은 처리실(10u)의 압력이 200mTorr, 마이크로파의 파워가 2.55㎾×3(3개의 마이크로파 발생기(28)를 사용)이었다. 또한, 가스 종류는 Ar 가스, SiH₄ 가스 및 O₂ 가스를 이용하고, 그 가스량은 Ar 가스 1500sccm, SiH₄ 가스 150sccm, O₂ 가스 950sccm이었다. 또한, 기판 G의 온도를 300℃로 했다. 또한, 기판 G와 유전체 파츠(24)의 거리는 166㎜이었다.

(2) 세정시의 프로세스 조건

상기 설명에서는, 세정 가스로서 CF₄ 가스, O₂ 가스 및 Ar 가스를 예로 들었지만, 실험시에는, F계 가스로서 NF₃ 가스 및 Ar 가스를 이용했다. 그 가스량은 Ar 가스 1000sccm, NF₃ 가스 1000sccm이었다. 또한, 처리실(10u)의 압력이 2Torr, 고주파 전원(35c)으로부터의 출력이 10.8㎾이었다. 또한, 기판 G와 유전체 파츠(24)간의 거리는 194㎜이었다.

(3) 프리코트막 형성시의 프로세스 조건은 성막시와 동일한 조건으로 했다.

(1) 성막

게이트 산화막을 형성하는 프로세스가 개시되기 전에, 컨트롤러(40)는 서셉터(11)를 프로세스 조건으로 정해진 소정의 높이로 승강시키기 위한 구동 신호를 전동 모터(16a)에 송신한다. 그 구동 신호에 대응하여 전동 모터(16a)로부터 출력된 동력에 의해, 서셉터(11)는 소정의 높이까지 상승한다(도 3의 위 부분).

이 상태에서, 컨트롤러(40)가 성막 가스를 공급시키기 위해 구동 신호를 처리 가스 공급원(31)에 송신함으로써, 처리 가스 공급원(31)은 Ar 가스, SiH₄ 가스 및 O₂ 가스를 처리실(10u) 내에 공급한다. 이들 성막 가스는 마이크로파에 의해 플라즈마화된다.

서셉터(11)가 소정의 높이까지 상승한 상태에서는, 서셉터(11)와 배플판(18)의 간격은 거의 없다. 또한, APC(19b)는 그 밸브를 열도록 제어되고 있다. 이에 따라, 처리실(10u)을 프로세스 조건에 합치한 압력(50mTorr∼500mTorr 정도)으로 유지할 수 있다. 이 결과, 성막 가스로부터 생성된 플라즈마 중의 저장 라디칼이 처리실(10u) 내에 가둬지는 것에 의해, 성막 속도가 빠르고, 균일성이 높은 성막을 기판 G에 실시할 수 있다.

(2) 세정

다수의 기판 G상에 게이트 산화막을 각각 형성하는 처리를 반복하는 것에 의해 챔버 내벽에 퇴적된 반응 생성물이 소정의 두께가 되면, 챔버 내는 세정된다. 그 때, 컨트롤러(40)는 서셉터(11)와 배플판(18) 사이에 간격을 마련하기 위한 구동 신호를 전동 모터(16a)에 송신한다. 그 구동 신호에 대응하여 전동 모터(16a)로부터 출력되는 동력에 의해, 서셉터(11)는 소정의 높이까지 하강한다(도 3의 아래 부분). 이 상태에서는, 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에 소정의 간격(극간 S)이 생긴다. 이 때문에, 가스는 처리실(10u)로부터 배기실(10d)로 흐르기 쉽게 되어, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차는 작아진다.

예컨대, 성막시, 도 4의 (A)선으로 나타낸 바와 같이, 처리실(10u)의 압력 P1이 500mTorr일 때, 배기실(10d)의 압력 P2는 250mTorr이며, 처리실(10u)의 압력 P1이 배기실(10d)의 압력 P2보다 높은 것을 알 수 있다.

한편, 세정시, 극간 S가 1㎝가 되도록 서셉터(11)를 강하시켰을 때, 도 4의 (B)선으로 나타낸 바와 같이, 처리실(10u)의 압력 P1이 500mTorr일 때, 배기실(10d)의 압력 P2는 480mTorr이며, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2는 매우 작아진 것을 알 수 있다.

이 상태에서, 컨트롤러(40)가 세정 가스를 공급시키기 위해 구동 신호를 처리 가스 공급원(31)에 송신함으로써, 처리 가스 공급원(31)은 NF₃ 가스 및 Ar 가스를 처리실(10u) 내에 공급한다. 이들 세정 가스는 마이크로파에 의해 플라즈마화된다.

또한, 상기 구동 신호에 의해, 처리 가스 공급원(31)은 NF₃ 가스 및 Ar 가스를 리모트 플라즈마(35)에 공급한다. 리모트 플라즈마(35)는 이들 세정 가스를 플라즈마화하고, 배기실(10d) 내에 F 라디칼을 공급시킨다. 구체적으로는, 세정 가스(NF₃, Ar)가 처리 용기(35a)에 공급되고, 고주파 전원(35c)의 고주파 전력이 코일(35b)에 인가된다. 이에 따라, 가스는 코일(35b)의 주위에 발생한 고주파의 자계로부터 유도되는 고주파의 전계에 의해 플라즈마화되고, 플라즈마 중의 F 라디칼만이 그 수명이 길기 때문에 최후까지 반송관(35d)을 통해 챔버 내에 공급된다. 공급된 F 라디칼은 챔버의 내벽에 부착된 SiO_X막을 공격하고, SiF_X(SiF₁, SiF₂, SiF₃, SiF₄) 가스로 되어 챔버 밖으로 배출된다. 또한, 남겨진 O_X는 처리실(10u)에 공급된 NF₃ 가스 중의 N과 반응하여, NO나 NO₂ 등의 가스로 되어 챔버 밖으로 배출된다.

상술한 바와 같이, 세정시에는, 서셉터(11)가 아래쪽에 위치함으로써, 가스가 처리실(10u)로부터 배기실(10d)로 흐르기 쉽게 되어, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차는 작아지고 있다. 상기 수학식 1에 따르면, 각 실의 압력차를 작게 하고, 처리실(10u)의 F 라디칼을 배기실(10d)의 F 라디칼과 거의 동일 상태로 하는 것에 의해, 각 실의 세정 속도의 차를 없앨 수 있다. 이에 따라, SiF_X 가스나 NO, NO₂ 등의 가스의 생성 속도는 처리실(10u)과 배기실(10d)에서 거의 같게 된다. 이 결과, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 내벽은 보다 균등하게 세정되는 동시에, 그 세정 시간을 대폭 단축할 수 있다.

그런데, 이와 같이, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 세정에는 F계 가스의 플라즈마가 이용되고 있고, 더구나 챔버 본체는 Al, 천정부는 Al₂O₃로 형성되어 있다. 이러한 상황에서, F 이온이 Al₂O₃를 공격하면, Al-O간의 결합이 끊어져, 부분적으로 Al-F 등의 막이 생긴다. 또한, Al-F의 결합 에너지는 159kcal/mol이며, Al-O의 결합 에너지가 120kcal/mol인 Al₂O₃와 마찬가지로 결합 상태가 안정되어 있다. 이 결과, 세정시, 챔버 본체의 Al 및 천정부의 Al₂O₃가 불화되어, 챔버 내벽이나 천정부가 부분적으로 AlF로 되는 경우가 있다.

또한, 세정시에 생성된 SiF₄나 F₂는 결합 상태가 안정되어 있기 때문에, 그 일부가 챔버의 밖으로 배출되지 않고, 챔버 내벽에 물리적으로 흡착되는 경우도 있다. 이렇게 하여 흡착된 SiF₄나 F₂는 흡착 에너지가 작기 때문에 탈리하기 쉽다. 또한, 상술한 바와 같이 챔버 내벽에서 부분적으로 불화된 AlF는 성막시의 이온에 의해 Al-F 결합이 끊어지는 것에 의해 F로 되어, 챔버 내로 방출된다. 이렇게 하여 챔버 내에 존재하는 것으로 된 F계 잔류물이 탈리하여, 성막 중인 박막에 혼입 한다고 하는 문제가 발생한다.

이것에 부가하여, 통상, 성막시의 제품의 양품률을 높여, 안정적으로 제품을 제조하기 위해, 피처리체를 성막하기 전에, 챔버(10) 내로의 라디칼의 공급, 챔버(10) 내에서의 박막의 생성 및 챔버(10) 밖으로의 가스의 배기라고 하는 일련의 순환을 정상 상태로 할 필요가 있다. 즉, 성막 전부터 챔버 내의 프로세스 조건을 성막시와 같은 조건으로 설정함으로써, 프로세스시에 발생하는 라디칼이 챔버 내벽 등에서 소모되는 일 없이, 안정한 성막을 행할 필요가 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 챔버 내벽에 존재하는 Al-F 등으로부터의 F의 탈리나 챔버 내벽으로부터의 SiF₄나 F₂의 탈리가 막질 저하의 발생 원인으로 된다고 하는 문제를 해소하는 동시에, 성막 전부터 프로세스 조건을 성막시와 같은 조건으로 설정한다고 하는 관점에서, 세정 후이고 성막 전(프리코트막 형성시)에, 성막시에 공급되는 가스와 같은 가스를 플라즈마화시켜, 그 플라즈마에 의해 챔버 내벽 표면을 피막한다(즉, 이른바, 프리코트막을 형성함). 이 프리코트막 형성시에 있어서의 서셉터(11)의 승강 동작에 대하여 다음에 설명한다.

(3) 프리코트막 형성

프리코트막 형성시, 챔버의 내벽 표면을 프로세스 처리시와 같은 SiO₂막(게이트 산화막)으로 피막한다. 이 때, 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에는 소정의 간격(극간 S)이 발생한 상태이다. 이 때문에, 챔버 내에서는, 가스가 처리실(10u)로부터 배기실(10d)로 흐르기 쉽게 되어 있는 상태가 유지되고 있고, 처리실(10u) 의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차는 작은 상태이다.

이 상태에서, 컨트롤러(40)가 프리코트막 형성을 위한 가스를 공급시키기 위해 구동 신호를 처리 가스 공급원(31)에 송신함으로써, 처리 가스 공급원(31)은 다시, 성막 가스와 같은 가스인 Ar 가스, SiH₄ 가스 및 O₂ 가스를 처리실(10u) 내에 공급한다. 이들 성막 가스는 마이크로파에 의해 플라즈마화된다.

상술한 바와 같이, 상기 수학식 1에 따르면, 각 실의 압력차를 작게 하고, 처리실(10u)의 저장 라디칼을 배기실(10d)의 저장 라디칼과 거의 같은 상태로 하는 것에 의해, 각 실의 성막 속도의 차를 없앨 수 있다. 이 결과, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있는 동시에, 그 프리코트막을 소정의 두께까지 형성하는 시간을 대폭 단축할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에서는, 세정시 및 프리코트막 형성시에는, 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에 극간 S가 마련된다. 이에 따라, 챔버 내벽을 보다 균등하게 세정할 수 있는 동시에, 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 형성할 수 있다. 이 결과, 세정 시간 및 프리코트막 형성 시간을 대폭 단축하여, 스루풋을 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

또한, 성막시에는, 배플판(18)과 서셉터(11)의 사이에 극간이 거의 생기지 않도록 배플판(18)을 상승시킨다. 이 결과, 처리실(10u)의 저장 라디칼의 분포를 균일하게 할 수 있기 때문에, 기판 G에 양질의 게이트 산화막을 형성할 수 있다.

(실시예 1의 변형예 1)

다음에, 실시예 1의 변형예 1에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성 및 동작에 대하여, 도 5를 참조하면서 설명한다. 이 장치에서는, 배플판(18)을 지지하는 받침 기구가 서셉터(11)의 측벽부에도 배치되어 있고, 배플판(18)이 챔버(10)의 내벽 측부 또는 서셉터의 측벽부 중 어느 하나에 착탈 가능하게 고정되는 점에서, 배플판(18)이 챔버(10)의 내벽 측부에 고정되는 실시예 1의 마이크로파 플라즈마 처리 장치와 상이하다. 따라서, 이 상위점을 중심으로 설명한다.

챔버(10)의 내벽 측부에는, 대략 중앙에서 서셉터(11)쪽으로 돌출한 받침 기구(18a)가 부착되어 있다. 또한, 서셉터(11)의 측면 대략 중앙에도 챔버(10)의 측벽측으로 돌출한 받침 기구(18b)가 부착되어 있다. 배플판(18)은 서셉터(11)의 높이에 따라 챔버(10) 또는 서셉터(11) 중 어느 하나에 착탈 가능하게 고정되도록 되어 있다.

다음에, 본 변형예의 경우에 있어서의 서셉터(11)의 승강 동작을 설명한다.

(1) 성막

성막시, 컨트롤러(40)는 전동 모터(16a)로 구동 신호를 송신하고, 이 구동 신호에 따라 전동 모터(16a)가 동작함으로써 서셉터(11)는 소정의 높이까지 상승한다. 상승하고 있는 동안에, 배플판(18)은 그 하면 안쪽 가장자리에서 받침 기구(18b)에 지지되는 것에 의해 서셉터(11)의 측벽에 고정되어, 서셉터(11)와 함께 소정의 높이까지 상승한다(도 5의 위 부분).

이 상태에서는, 서셉터(11)와 배플판(18)의 간격은 거의 없다. 따라서, 처 리실(10u)의 압력 P1은 프로세스 조건에 합치한 상태로 유지된다. 이 결과, 저장 라디칼이 처리실 내에 가둬지기 때문에, 성막 속도가 빠르고, 또한, 균일성이 높은 SiO₂막이 기판 G에 형성된다.

(2) 세정

챔버 내벽에 퇴적된 반응 생성물이 소정의 두께가 되면, 컨트롤러(40)는 전동 모터(16a)에 구동 신호를 송신하고, 전동 모터(16a)가 이 구동 신호에 따라 동작함으로써 서셉터(11)는 소정의 높이까지 하강한다(도 5의 아래 부분). 하강하고 있는 동안에, 서셉터(11)에 고정되어 있던 배플판(18)이 챔버(10)측의 받침 기구(18a)가 마련된 높이까지 하강하면, 배플판(18)은 그 하면 바깥쪽 가장자리에서 받침 기구(18a)에 계합(係合)한다. 그 후, 서셉터(11)가 더 하강하면, 배플판(18)은 서셉터(11)측의 받침 기구(18b)를 벗어나, 챔버(10)의 내벽 측부의 받침 기구(18a)에 고정되고, 서셉터(11)만이 소정의 높이까지 하강한다.

이 상태에서, 세정 가스가 공급되면, 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에 소정의 간격(극간 S)이 생겨 있기 때문에, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차는 작아지고, 처리실(10u)의 저장 라디칼을 배기실(10d)의 저장 라디칼과 거의 동일 상태로 하는 것에 의해, 각 실의 세정 속도의 차를 없앨 수 있다. 이에 따라, SiF_X 가스나 NO, NO₂ 등의 가스의 생성 속도는 처리실(10u)과 배기실(10d)에서 거의 같게 된다. 이 결과, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 내벽은 보다 균등하게 세정되는 동시에, 그 세정 시간을 대폭 단축할 수 있다.

(3) 프리코트막 형성

프리코트막 형성시, 서셉터(11)의 높이는 그대로인 상태이기 때문에, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차는 작은 상태이다. 이 상태에서, 실시예 1의 경우와 마찬가지로 프리코트막 형성을 위한 가스가 공급되면, 생성된 저장 라디칼은 처리실(10u)과 배기실(10d)에서 거의 같은 상태로 되고, 각 실의 성막 속도의 차는 거의 없게 된다. 이 결과, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있는 동시에, 그 프리코트막을 소정의 두께까지 형성하는 시간을 대폭 단축할 수 있다.

이와 같이, 본 변형예에서는, 세정시 및 프리코트막 형성시에는, 배플판(18)을 챔버 벽면측에 고정한다. 이렇게 하여, 서셉터(11)와 배플판(18)의 사이에 극간 S를 마련하고, 저장 라디칼의 상태를 거의 같게 함으로써, 챔버 내벽을 보다 균등하게 세정할 수 있는 동시에, 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 형성할 수 있다. 이 결과, 세정 시간 및 프리코트막 형성 시간을 대폭 단축할 수 있다. 이 결과, 스루풋을 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

한편, 본 변형예에서는, 성막시에는, 배플판(18)을 서셉터(11)측에 고정한다. 이에 따라, 배플판(18)을 서셉터(11)와 함께 상승시킬 수 있다. 기판 G가 탑재된 스테이지와 배플판(18)의 위치 관계는 SiO₂막의 막질에 크게 영향을 미친다. 따라서, 본 변형예와 같이, 배플판(18)을 서셉터(11)와 함께 최적의 위치까지 이동 시키는 것에 의해, 기판 G에 의해 양질의 게이트 산화막을 형성할 수 있다.

(실시예 1의 변형예 2)

다음에, 실시예 1의 변형예 2에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성 및 동작에 대하여 도 6을 참조하면서 설명한다. 본 변형예에 따른 배플판(18)에는, 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍과 그 관통 구멍을 개폐하는 개폐 기구가 마련되어 있고, 이 개폐 기구에 의해 관통 구멍의 개방도를 조절하는 점에서, 서셉터(11)를 승강시킴으로써 서셉터(11)와 배플판(18)의 극간 S를 조절하는 실시예 1의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)와 상이하다. 따라서, 이 상위점을 중심으로 설명한다.

도 6에 XP로 나타낸 부분의 확대도인 도 7에 나타낸 바와 같이, 배플판(18)은 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍(도면에서는 관통 구멍(18c1)만 표시)을 갖는 배플판 본체(18c)와 그 관통 구멍(18c1)을 개폐하는 개폐 기구(18d)를 갖고 있다.

배플판 본체(18c)는 서셉터(11)의 측면 대략 중앙에 부착된 받침 기구(18b)에 지지되는 것에 의해, 그 하면 안쪽 가장자리에서 서셉터(11)의 측벽 대략 중앙에 고정되어 있다. 개폐 기구(18d)는 배플판 본체(18c)와 동일 형상을 가지며, 배플판 본체(18c)의 관통 구멍과 동일 위치에 동일 형상의 관통 구멍을 갖고 있고, 배플판 본체(18c)의 상면에 밀착하여 마련되어 있다. 개폐 기구(18d)는 그 바깥쪽 둘레 부분 측벽에서 동력 전달 부재(50)에 나사골이 가공되어 있다. 동력 전달 부재(50)는 챔버(10)의 측벽을 관통하여 전동 모터(51)와 연결되어 있다. 챔버(10) 의 외벽으로서 동력 전달 부재(50)와의 경계는 O링(52)으로 밀봉되고, 이에 따라 챔버(10) 내의 기밀성이 유지되어 있다.

전동 모터(51)의 동력은 동력 전달 부재(50)를 거쳐 개폐 기구(18d)에 전달되고, 이에 따라 개폐 기구(18d)는 좌우 방향으로 슬라이드한다. 개폐 기구(18d)가 이와 같이 슬라이드하면, 배플판 본체(18c)의 관통 구멍(18c1)과 개폐 기구(18d)의 관통 구멍(18d1)의 위치가 어긋난다. 이렇게 하여, 극간(관통 구멍(18c1)과 관통 구멍(18d1)의 개구 면적 S)을 조절함으로써, 서셉터(11) 및 챔버(10)의 측벽간의 개구율이 제어된다.

다음에, 본 변형예에 따른 서셉터(11)의 승강 동작을 도 6을 참조하면서 설명한다.

(1) 성막

성막시, 컨트롤러(40)는 전동 모터(16a)에 구동 신호를 송신한다. 이 구동 신호에 대응하여 전동 모터(16a)로부터 출력되는 동력에 의해, 개폐 기구(18d)는 소정량만큼 슬라이드한다(도 6의 위 부분). 이에 따라, 배플판(18)을 관통하는 관통 구멍(18c1)과 관통 구멍(18d1)의 개구 면적 S는 작아진다. 이에 따라, 처리실(10u)의 압력 P1은 프로세스 조건에 합치한 값으로 유지된다. 이 결과, 저장 라디칼이 처리실 내에 가둬지기 때문에, 기판 G에, 성막 속도가 빠르고 균일성이 높은 성막을 실시할 수 있다.

(2) 세정

챔버 내벽에 퇴적된 반응 생성물이 소정의 두께가 되면, 컨트롤러(40)는 전 동 모터(16a)에 구동 신호를 송신한다. 이 구동 신호에 대응하여 전동 모터(16a)로부터 출력되는 동력에 의해, 개폐 기구(18d)는 소정량만큼 성막시와 반대의 방향으로 슬라이드한다(도 6의 아래 부분). 이에 따라, 배플판(18)을 관통하는 관통 구멍(18c1)과 관통 구멍(18d1)의 개구 면적 S는 커진다. 이렇게 하여, 세정시에는 서셉터(11) 및 배플판(18)간의 개구율을 크게 하는 것에 의해, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차를 작게 할 수 있다. 이 상태에서, 세정 가스가 챔버 내에 공급되어, 챔버 내벽이 세정된다. 이 결과, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 내벽은 보다 균등하게 세정되는 동시에, 그 세정 시간을 대폭 단축할 수 있다.

(3) 프리코트막 형성

프리코트막 형성시, 개폐 기구(18d)의 위치는 그대로인 상태에서 성막 가스가 공급된다. 이에 따라, 처리실(10u) 및 배기실(10d)에서 저장 라디칼의 상태를 거의 같게 할 수 있다. 이 결과, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다. 이 결과, 그 프리코트막을 소정의 두께까지 형성하는 시간을 대폭 단축할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 변형예에서는, 배플판(18)의 개폐 기구(18d)를 제어함으로써, 세정시 및 프리코트막 형성시의 개구율이 성막시의 개구율보다 커지도록 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍의 개방도를 조절한다. 이에 따라, 처리실(10u)의 압력 P1과 배기실(10d)의 압력 P2의 차를 작게 할 수 있다. 이 결과, 처리실(10u)과 배기실(10d)에서 저장 라디칼의 상태를 거의 같게 함으로써, 각 실 의 성막 속도의 차를 없앨 수 있다. 이에 따라, 처리실(10u) 및 배기실(10d)의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다. 한편, 성막시에는, 배플판(18)을 관통하는 관통 구멍(18c1)과 관통 구멍(18d1)의 개구 면적 S를 작게 함으로써, 저장 라디칼을 처리실 내에 가두는 것에 의해, 성막 속도가 빠르고, 또한, 균일한 성막을 기판 G에 실시할 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 실시예 2에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성 및 동작에 대하여, 도 8을 참조하면서 설명한다. 이 장치에서는, 성막용 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(31) 및 세정 가스를 공급하는 리모트 플라즈마(35)(모두 도 8에서는 생략, 도 1 참조)에 부가하여, 배기실(10d)쪽에 프리코트막 형성용 가스를 공급하는 리모트 플라즈마(60)를 갖고 있는 점에서, 배기실(10d)쪽에 리모트 플라즈마(60)를 갖지 않는 실시예 1의 마이크로파 플라즈마 처리 장치와 상이하다. 또한, 본 실시예에서는 서셉터(11)가 승강하지 않는 점도, 서셉터(11)가 승강하는 실시예 1과 상이하다. 따라서, 이 상위점을 중심으로 설명한다.

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 외부에 마련된 리모트 플라즈마(60)는 처리 용기(60a), 코일(60b), 고주파 전원(60c), 용량 C 및 반송관(60d)을 갖고 있어, 챔버(10) 내에 프리코트막을 형성할 때에 이용된다.

처리 용기(60a)에는, 가스 공급원으로부터 프리코트막 형성용 가스로서, 기 판 G를 플라즈마 처리할 때의 처리 가스와 같은 가스(여기서는, SiH₄ 가스, O₂ 가스, Ar 가스)가 처리 가스 공급원(31)으로부터 공급된다. 고주파 전원(60c)으로부터 출력된 고주파 전력이 코일(60b)에 인가되면, 코일(60b)의 주위에 고주파 자계가 발생한다. 이 자계의 시간적 변화에 의해 유도된 유도 전계에 의해 처리 용기(60a) 내에서 가스가 플라즈마화된다. 이렇게 하여 생성된 유도 결합 플라즈마 중, 라디칼의 수명은 길다. 이 결과, 활성인 저장 라디칼만이 반송관(60d)을 거쳐 처리실(10u)에 공급된다.

다음에, 본 실시예에 따른 리모트 플라즈마(60)의 동작을 도 8을 참조하면서 설명한다.

(1) 성막시 및 세정시

성막시 및 세정시에는, 컨트롤러(40)는 리모트 플라즈마(60)에 구동 신호를 송신하지 않는다. 따라서, 리모트 플라즈마(60)는 성막시 및 세정시에는 동작하지 않는다(도 8의 위 부분). 따라서, 성막시에는, 도 1에 나타낸 처리 가스 공급원(31)으로부터 성막 가스가 처리실(10u)에 공급되어, 기판 G에 성막 처리가 실시된다. 또한, 세정시에는, 세정 가스가 처리 가스 공급원(31) 및 리모트 플라즈마(35)로부터 처리실(10u)로 공급되어, 챔버(10) 내가 세정된다.

(2) 프리코트막 형성시

프리코트막 형성시, 처리실(10u)에는, 처리 가스 공급원(31)으로부터 SiH₄ 가스, O₂ 가스, Ar 가스가 공급된다. 공급된 가스는 유전체 파츠(24)를 투과한 마 이크로파의 전계 에너지에 의해 플라즈마화하고, 이에 따라, 챔버(10) 내부에 프리코트막으로서의 게이트 산화막이 형성된다.

통상은, 처리실(10u)에 공급된 가스는 처리실(10u)의 성막에 우선적으로 사용되기 때문에, 배기실(10d)에 흐르는 가스(저장 라디칼) 잔류량은 적어진다. 또한, 배플판(18)과 서셉터(11)간의 극간 S는 거의 없다. 그렇게 하면, 배플판(18)에 의해 구획된 처리실(10u)과 배기실(10d)의 압력차는 커져, 저장 라디칼이 처리실(10u) 내에 가둬지기 때문에, 처리실(10u)로부터 배기실(10d)로 흘러 들어오는 저장 라디칼이 매우 적어진다. 이 결과, 배기실(10d)의 프리코트막은 처리실(10u)의 프리코트막에 비해 매우 얇아져 버린다.

그러나, 본 실시예에서는, 리모트 플라즈마(60)가 저장 라디칼을 배기실(10d)에 공급한다. 구체적으로는, 우선, 컨트롤러(40)가 고주파 전원(60c)에 구동 신호를 송신한다. 고주파 전원(60c)은 이 구동 신호에 따라 고주파 전력을 코일(60b)에 공급한다(도 8의 아래 부분).

고주파 전력이 코일(60b)에 인가되면, 코일(60b)의 주위에 고주파 자계가 발생하고, 이 자계에 의해 유도된 고주파 전계의 에너지에 의해, 처리 용기(60a) 내의 가스가 플라즈마화된다. 이렇게 하여 생성된 유도 결합 플라즈마 중, 라디칼의 수명은 길다. 이 결과, 활성인 저장 라디칼만이 반송관(60d)을 거쳐 처리실(10u)에 공급된다.

이에 따르면, 처리실(10u)로부터 배기실(10d)로 흐르는 저장 라디칼의 잔류량이 적더라도, 리모트 플라즈마(60)로부터 공급된 저장 라디칼에 의해, 배기 실(10d) 내벽 표면에서의 프리코트막의 형성이 촉진된다. 이 결과, 서셉터(11)를 승강시키지 않더라도, 처리실(10u)의 프리코트막과 배기실(10d)의 프리코트막의 막 두께를 보다 균일하게, 또한, 그 막질을 균일하게 성막할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 각 실시예에 따르면, 처리실(10u) 내벽 및 배기실(10d) 내벽에 의해 균일한 막질로, 또한, 거의 같은 막 두께의 프리코트막을 보다 단시간에 형성할 수 있다. 이에 따라, 프로세스시에 챔버 내벽에 퇴적되는 퇴적물의 두께가 막이 벗겨지는 두께에 도달하기까지의 시간이 길어지기 때문에, 챔버 내를 세정하는 사이클을 길게 할 수 있다. 이 결과, 스루풋을 향상시켜 생산성을 높일 수 있다.

또, 각 실시예에 있어서, 서셉터(11) 및 챔버(10) 내부 측벽간의 개구율은 1.4%가 바람직하다.

또한, 실시예 1 및 실시예 1의 변형예 1에서는, 서셉터(11)를 소정 위치까지 강하시키기 위한 구동 신호가 세정시에 출력되었다. 그러나, 세정시 대신에 프리코트막 형성시에 컨트롤러(40)가 구동 신호를 출력하도록 하더라도 좋다. 이에 따르면, 프리코트막 형성시에 서셉터(11)가 소정 위치까지 하강한다.

마찬가지로, 실시예 1의 변형예 2에서는, 개폐 기구(18d)를 소정 위치까지 슬라이드시키기 위한 구동 신호가 세정시에 출력되었다. 그러나, 프리코트막 형성시에 컨트롤러(40)가 구동 신호를 출력하도록 하더라도 좋다. 이에 따르면, 프리코트막 형성시에, 개구율이 커지도록 제어된다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서, 세정 가스로는, NF₃, SF₆, CF₄ 등의 F계 세정 가스뿐만 아니라, 예컨대, Cl이나 Cl₂ 등의 염소계 세정 가스를 이용하여도 좋다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서, 세정시의 F 라디칼의 생성 및 프리코트막 형성시의 저장 라디칼의 생성에는, 리모트 플라즈마에 의해 플라즈마를 생성하는 방법이 이용되었다. 그러나, 각 라디칼의 생성 방법은 이에 한정되지 않고, 예컨대, 열이나 빛, 방사선 등의 에너지를 공급함으로써 생성할 수도 있다.

또한, 세정시, 처리 가스 공급원(31) 및 리모트 플라즈마(35)는 병용하여 이용되어도 좋고, 리모트 플라즈마(35)만이 이용되어도 좋으며, 처리 가스 공급원(31)만이 이용되어도 좋다.

상기 실시예에 있어서, 각부의 동작은 서로 연관되어 있어, 서로의 연관을 고려하여, 일련의 동작으로서 치환할 수 있다. 그리고, 이와 같이 치환하는 것에 의해, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 실시예를, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)를 제어하는 방법의 실시예로 할 수 있다.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 생각이 이를 수 있는 것은 분명하고, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.

예컨대, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않고, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치이어도 좋고, 용량 결합형 플라즈마 처리 장치이어도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 타일 형상의 복수의 유전체를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이어도 좋고, 타일 형상으로 분단되어 있지 않은 대면적의 유전체를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치라도 좋다.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, CVD 처리에 한정되지 않고, 애싱 처리, 에칭 처리 등, 생성된 플라즈마에 의해 실행 가능한 모든 처리를 행할 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 챔버의 내벽 표면을 보다 균일한 두께로 피막하는 플라즈마 처리 장치 및 그 플라즈마 처리 장치의 제어 방법을 제공할 수 있다.

본 발명은 챔버의 내벽을 보다 균일한 두께로 피막하는 플라즈마 처리 장치 및 그 플라즈마 처리 장치를 제어하는 방법에 적용 가능하다.

Claims

탑재대와 배플(baffle)판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치로서,

상기 탑재대 또는 상기 배플판의 적어도 어느 하나를 제어함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때에 상기 처리실의 압력과 상기 배기실의 압력이 가까워지도록 상기 탑재대 및 상기 챔버 측벽간의 개구율을 변화시키는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배플판은 상기 챔버의 내벽에 고정되고,

상기 탑재대를 승강함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 개구율이 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 개구율보다 커지도록 상기 탑재대와 상기 배플판의 간격을 조절하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 배플판은 상기 챔버 또는 상기 탑재대 중 어느 하나에 착탈 가능하게 고정되고,

피처리체를 플라즈마 처리할 때에는 상기 탑재대를 승강하는 동안에 상기 배플판을 상기 탑재대에 고정하고, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때에는 상기 탑재대를 승강하는 동안에 상기 배플판을 상기 챔버에 고정함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 개구율이 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 개구율보다 커지도록 상기 탑재대와 상기 배플판의 간격을 조절하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 배플판은 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍과 그 관통 구멍을 개폐하는 개폐 기구를 갖고,

상기 배플판의 개폐 기구를 제어함으로써, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 개구율이 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 개구율보다 커지도록, 상기 하나 또는 둘 이상의 관통 구멍의 개방도를 조절하는 플라즈마 처리 장치.
탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치로서,

상기 챔버를 세정한 후, 상기 챔버의 내벽 표면으로의 프리코트막의 형성을 촉진하는 라디칼을 상기 배기실에 공급하는 플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 라디칼은 리모트 플라즈마에 의해 생성되는 플라즈마 처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 라디칼은 피처리체에 플라즈마 처리를 실시할 때에 공급되는 가스와 동일한 가스를 상기 리모트 플라즈마에 공급함으로써 생성되는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항, 제 2 항, 제 3 항, 제 5 항, 제 6 항, 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 플라즈마 처리 장치는 슬롯을 통해 유전체를 투과한 마이크로파에 의해 상기 챔버 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치인 플라즈마 처리 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 유전체는 복수의 유전체 파츠(parts)로 구성되고, 각 유전체 파츠에는, 하나 또는 둘 이상의 슬롯이 마련되며, 상기 하나 또는 둘 이상의 슬롯을 통해 각 유전체 파츠를 각각 투과한 마이크로파에 의해 챔버 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치.
탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서,

피처리체를 플라즈마 처리할 때, 정해진 위치까지 상기 탑재대를 승강하고,

챔버의 세정시 또는 세정 후, 상기 탑재대와 상기 배플판의 간격을 두기 위해 정해진 위치까지 상기 탑재대를 승강하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.
하나 또는 둘 이상의 관통 구멍 및 그 관통 구멍을 개폐하는 개폐 기구를 갖는 배플판과 탑재대에 의해 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서,

피처리체를 플라즈마 처리할 때, 정해진 위치까지 상기 개폐 기구를 슬라이드하고,

챔버의 세정시 또는 세정 후, 상기 챔버의 내벽 표면에 프리코트막을 형성할 때의 상기 관통 구멍의 개방도를 피처리체를 플라즈마 처리할 때의 상기 관통 구멍의 개방도보다 크게 하기 위한 정해진 위치까지 상기 개폐 기구를 슬라이드하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.
탑재대와 배플판에 의해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 실시하는 처리실과 가스를 배기하는 배기실로 구획된 챔버를 갖는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법으로서,

상기 챔버를 세정한 후, 상기 챔버의 내벽 표면으로의 프리코트막의 형성을 촉진하는 라디칼을 별도로 상기 배기실에 공급하는 플라즈마 처리 장치의 제어 방법.