KR101098314B1 - 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 기억 매체 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

개시되는 플라즈마 처리 장치는, 피처리체를 수용하는 처리 용기와, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생부와, 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 처리 용기를 향해 유도하는 도파로와, 도파로에 유도된 마이크로파를 처리 용기를 향해 방사하는 복수의 마이크로파 방사홀을 가지는 도체로 이루어지는 평면 안테나와, 처리 용기의 천벽(天壁)을 구성하고 평면 안테나의 마이크로파 방사홀을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과, 처리 용기 내로 처리 가스를 도입하는 처리 가스 도입 기구와, 평면 안테나의 상방에 설치되어 처리 용기 내에 자계를 형성하고 당해 자계에 의해 마이크로파에 의해 처리 용기 내에 생성되는 처리 가스의 플라즈마 특성을 제어하는 자계 형성부를 구비한다.

Description

플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 기억 매체{PLASMA PROCESSING APPARATUS, PLASMA PROCESSING MEHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대해 마이크로파 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 그러한 방법을 실시하기 위한 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독 기억 매체에 관한 것이다.
플라즈마 처리는 반도체 디바이스의 제조에 불가결한 기술이다. 최근 LSI의 고집적화, 고속화의 요청으로 디자인 룰이 더욱 미세화되고, 반도체 웨이퍼가 대형화되는데 수반하여 플라즈마 처리 장치에도 이러한 미세화 및 대형화에의 대응이 요구되고 있다.
그런데, 종래부터 다용된 평행 평판형 또는 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에서는 전자 온도가 높기 때문에 미세한 구조에 플라즈마 데미지가 발생하고 또한 플라즈마 밀도가 높은 영역이 한정되기 때문에 대형 반도체 웨이퍼를 균일하고 또한 고속으로 플라즈마 처리하는 것은 곤란하다.
그래서, 고밀도로 저전자 온도의 플라즈마를 균일하게 형성할 수 있는 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다(예를 들면, 특허 문헌 1).
특허 문헌 1 : 특개 2000－294550호 공보
발명이 해결하고자 하는 과제
RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는 챔버의 상부에 소정의 패턴으로 다수의 슬롯이 형성된 평면 안테나(Radial Line Slot Antenna)가 설치되고, 마이크로파 발생원으로부터 유도된 마이크로파가 평면 안테나의 슬롯으로부터 평면 안테나의 하방에 설치된 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판을 통과하여 진공으로 유지된 챔버 내로 방사된다. 이와 같이 하여 형성된 마이크로파 전계에 의해 챔버 내로 도입된 가스가 플라즈마화되고, 이 플라즈마에 의해 반도체 웨이퍼 등의 피처리체가 처리된다.
RLSA 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 상술한 바와 같이 마이크로파 투과판을 투과한 마이크로파에 의해 플라즈마가 형성된다. 여기서, 이 플라즈마 중의 전자 밀도가 마이크로파가 가지는 컷오프 밀도를 초과하면 마이크로파가 플라즈마 중으로 들어갈 수 없게 되어, 플라즈마와 마이크로파 투과판 사이에 평면적인 방향으로만 전반하는 표면파 플라즈마(Surface Wave Plasma : SWP)가 발생한다. 표면파 플라즈마는 고밀도이고 또한 저전자 온도라고 하는 특징을 가지며 안테나 직하(直下)의 넓은 영역에 걸쳐 높은 플라즈마 밀도를 실현할 수 있기 때문에, 단시간에 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능하다. 또한, 본래 챔버 내에 전극을 필요로 하지 않기 때문에, 전극에의 플라즈마 데미지 또는 이로부터 유래되는 전극으로부터의 금속 오염 등을 저감시킬 수 있어 소자에의 데미지를 줄일 수 있다.
그러나, 표면파 플라즈마를 응용한 CVD 장치 등의 표면파 플라즈마 처리 장치에서는 플라즈마의 밀도 또는 균일성을 보다 향상시키고, 또한 소자의 데미지 등을 한층 더 억제하고자 하는 요망이 있다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 플라즈마의 밀도 또는 균일성을 보다 향상시키고, 또한 소자의 데미지 등을 보다 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그러한 플라즈마 처리 방법을 플라즈마 처리 장치에서 실행시키는 프로그램을 기억한 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명의 제 1 관점에 따르면, 피처리체를 수용하는 처리 용기와, 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생부와, 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 처리 용기를 향해 유도하는 도파로와, 도파로로 유도된 마이크로파를 처리 용기를 향해 방사하는 복수의 마이크로파 방사홀을 가지는 도체로 이루어지는 평면 안테나와, 처리 용기의 천벽을 구성하고 평면 안테나의 마이크로파 방사홀을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과, 처리 용기 내로 처리 가스를 도입하는 처리 가스 도입 기구와, 평면 안테나의 상방에 설치되어 처리 용기 내에 자계를 형성하고 당해 자계에 의해 마이크로파에 의해 처리 용기 내에 생성되는 처리 가스의 플라즈마 특성을 제어하는 자계 형성부를 구비하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 자계 형성부는 평면 안테나와 동심원 형상으로 설치된 링 형상 자석을 가지는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기의 플라즈마 처리 장치는 자계 형성부가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 자계 형성부를 이동시키는 제 1 이동 기구를 더 구비해도 좋다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치는, 제 1 이동 기구에 추가되거나 또는 단독으로 자계 형성부가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 자계 형성부를 이동시키는 제 2 이동 기구를 더 구비해도 좋다. 여기서, 제 2 이동 기구는 자계 형성부의 중심이 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 당해 자계 형성부를 이동시키면 바람직하다.
또한, 제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 자계 형성부는 평면 안테나와 동심원 형상으로 설치된 적어도 2 개의 링 형상 자석을 가지는 것으로 할 수 있다. 또한, 상기의 플라즈마 처리 장치는 링 형상 자석 중 적어도 하나가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 링 형상 자석 중 적어도 하나를 이동시키는 제 3 이동 기구를 더 구비해도 좋다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치는 제 3 이동 기구에 추가되거나 또는 단독으로 링 형상 자석 중 적어도 하나가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 링 형상 자석 중 적어도 하나를 이동시키는 제 4 이동 기구를 더 구비해도 좋다. 여기서, 제 4 이동 기구는 링 형상 자석 중 적어도 하나의 중심이 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 당해 링 형상 자석 중 적어도 하나를 이동시키면 바람직하다.
또한, 상기의 플라즈마 처리 장치는 처리 용기 내의 플라즈마 특성이 링 형상 자계 형성부에 의해 제어되도록 링 형상 자석의 이동을 제어하는 제어부를 더 구비해도 좋다.
본 발명의 제 2 관점에 따르면, 처리 용기 내에 피처리체를 수용하는 공정과, 처리 용기로 처리 가스를 공급하는 공정과, 마이크로파 발생부에서 발생한 마이크로파를 도파로에 의해 복수의 마이크로파 방사홀을 가지는 도체로 이루어지는 평면 안테나로 유도하고 상기 마이크로파를 이 평면 안테나로부터 처리 용기로 도입하여 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과, 처리 가스의 플라즈마에 자계를 인가하여 플라즈마 특성을 제어하는 공정을 포함하는 플라즈마 처리 방법이 제공된다. 플라즈마를 제어하는 공정은 원하는 플라즈마 특성을 실현시키도록 자계를 제어하는 공정을 포함해도 좋다. 또한, 플라즈마를 제어하는 공정은, 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 당해 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함해도 좋고, 플라즈마를 제어하는 공정이 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나가 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 당해 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함해도 좋다. 또한, 플라즈마를 제어하는 공정이 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나의 중심이 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 당해 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함하면 바람직하다.
본 발명의 제 3 관점에 따르면, 상기의 플라즈마 처리 방법을 상기의 플라즈마 처리 장치에서 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독 기억 매체가 제공된다.
발명의 효과
본 발명의 실시예에 따르면, 플라즈마의 밀도 또는 균일성을 보다 향상시키고, 또한 소자의 데미지 등을 보다 억제할 수 있는 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 이 플라즈마 처리 방법을 플라즈마 처리 장치에서 실시하기 위한 프로그램을 저장한 컴퓨터 가독 기억 매체가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 평면 안테나 부재를 도시한 개략 상면도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치의 링 형상 자석을 도시한 개략 상면도이다.
도 4는 링 형상 자석의 일부를 확대하여 구체적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치의 링 형상 자석의 자력선을 도시한 모식도이다.
도 6은 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치로서, 내측의 링 형상 자석이 이동된 자석 장치를 도시한 개략 단면도이다.
도 7은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치를 수평 방향으로 이동시키는 일례를 도시한 개략 상면도이다.
도 8은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치를 수평 방향으로 이동하는 다른 예를 도시한 개략 상면도이다.
도 9는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 이용되는 자석 장치를 수평 방향으로 이동하는 또 다른 예를 도시한 개략 상면도이다.
도 10은 마이크로파 투과판의 다른 예를 도시한 단면도이다.
부호의 설명
1 : 챔버
2 : 하우징부
3 : 챔버 월
4 : 지지 부재
5 : 서셉터
13 : 고리 형상 통로
14 : 가스 통로
15b : 가스 도입로
15a : 가스 도입구
16 : 가스 공급 장치
18, 19 : 단부(段部)
24 : 배기 장치
27 : 상부 플레이트(지지 부재)
27a : 지지부
28 : 투과판
29 : 씰 부재
30 : 마이크로파 도입부
31 : 평면 안테나 부재
32 : 슬롯홀
37 : 도파관
37a : 동축 도파관
37b : 직사각형 도파관
39 : 마이크로파 발생 장치
40 : 모드 변환기
51, 52 : 링 형상 자석
60 : 자석 이동 기구
100 : 플라즈마 처리 장치
W : 반도체 웨이퍼(피처리체)
본 발명의 일실시예에 따르면, 처리 용기의 상방에 처리실 내에 형성된 플라즈마에 자계(磁界)를 인가하는 자계 형성부가 설치되어 있기 때문에, 그 자계에 의해 플라즈마를 제어함으로써 플라즈마를 보다 고밀도로 하고 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
자계 형성부가 평면 안테나와 동심원 형상으로 설치된 링 형상 자석을 가지는 경우에는, 링 형상 자석의 N 극과 S 극의 사이에 플라즈마를 집중하여 플라즈마 링을 형성할 수 있고, 처리 용기 주변부 등의 플라즈마 밀도가 낮은 경향이 있는 부분에 대해 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 특히, 자계 형성부가 2 개 이상의 복수개의 링 형상 자석을 가지는 경우에는, 각각의 N 극과 S 극의 사이에 플라즈마를 집중시켜 복수개의 플라즈마 링을 동심원 형상으로 배열하여 발생시킬 수 있으므로, 보다 광범위하게 플라즈마 밀도 등을 균일하게 할 수 있어 보다 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 자계 형성부를 플라즈마에 비교적 근접하여 배치할 수 있기 때문에 자계가 플라즈마에 미치는 영향 또는 효과를 크게 할 수 있다. 또한, 자계 형성부를 플라즈마에 비교적 근접하여 배치할 수 있기 때문에 플라즈마에 큰 자계를 인가할 수 있는 한편, 반도체 웨이퍼에 대해서는 약한 자계를 인가할 수 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 차지업 데미지 등을 보다 억제할 수 있다. 또한, 자계 형성부를 플라즈마에 비교적 근접하여 배치할 수 있어 자계가 플라즈마에 미치는 영향 또는 효과를 크게 할 수 있기 때문에 자계 형성부의 소형화가 가능하고, 또한 처리 용기를 대구경화(大口徑化)한 경우에도 용이에 대처할 수 있다.
또한, 상기 자계 형성부를 상기 처리 용기에 대해 근접하거나 또는 멀어지도록 이동하는 자석 이동부를 더 구비함으로써, 처리 용기 내의 자계의 분포를 제어하여 플라즈마 밀도 또는 플라즈마의 균일성 등의 플라즈마 특성의 제어가 가능해 진다. 링 형상 자석을 적어도 2 개 가지고 이들이 동심원 형상으로 배치되는 경우에, 링 형상 자석 중 적어도 하나를 개별적으로 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지도록 이동시키는 자석 이동 기구를 설치함으로써, 플라즈마 여기 공간의 위치, 예를 들면 플라즈마 여기 공간의 중앙부와 주변부에서 자계 강도를 변화시킬 수 있고, 플라즈마 밀도 등의 플라즈마 특성을 제어할 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 처리의 균일성, 처리 특성 등을 최적화할 수 있다.
이하 첨부의 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 구체적으로 설명한다. 첨부한 전체 도면 중, 동일하거나 또는 대응하는 부재 또는 부품에 대해서는 동일하거나 또는 대응하는 참조 부호를 붙이고 중복되는 설명을 생략한다. 또한, 도면은 부재 혹은 부품 간의 상대비(相對比)를 나타내는 것을 목적으로 하지 않으므로, 따라서 구체적인 치수는 이하의 한정적이지 않은 실시예에 비추어 당업자에 의해 결정되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 단면도이다. 이 플라즈마 처리 장치(100)에서는 복수의 슬롯을 가지는 평면 안테나, 예를 들면 RLSA(Radial Line Slot Antenna : 래디얼 라인 슬롯 안테나)를 통해 처리실 내로 마이크로파 등이 도입되어 처리실 내에 고밀도이고 또한 저전자 온도인 마이크로파 플라즈마가 발생된다.
플라즈마 처리 장치(100)에서 마이크로파에 의해 여기되는 플라즈마는 안테나 직하의 유전체와 플라즈마의 계면을 따라 전반하는 표면파를 이용하여 여기되는 표면파 플라즈마(Surface Wave Plasma : SWP)이며, 고밀도 및 저전자 온도인 것이 특징이다. 표면파 플라즈마는 안테나 직하의 넓은 영역에 걸쳐 높은 플라즈마 밀도를 가지고 있기 때문에, 단시간에 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능하다. 또한, 처리실 내에 전극을 배치할 필요가 없기 때문에, 금속 오염 또는 플라즈마 데미지 등을 저감시킬 수 있어 소자에의 데미지를 줄일 수 있다.
플라즈마 처리 장치(100)는 기밀(氣密)하게 구성된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(100)는 웨이퍼(W)가 반입되는 접지된 대략 원통 형상의 챔버(처리 용기)(1)를 포함하고 있다. 도 1을 참조하면, 챔버(1)는 하우징부(2)와 그 위에 배치된 원통 형상 챔버 월(3)을 가지고 있다. 하우징부(2)와 챔버 월(3)은 알루미늄 또는 스테인레스 스틸 등의 금속 재료로 제작되어 있다. 또한, 챔버(1)의 상부에는 처리 공간으로 마이크로파를 도입하기 위한 마이크로파 도입부(30)가 개폐 가능하게 설치되어 있다.
하우징부(2)의 하부에는 하우징부(2)의 저판(底板)(2a)의 대략 중앙부에 형성된 개구부(10)와 연통하도록 배기실(11)이 설치되어 있다. 이에 의해, 챔버(1)의 내부는 균일하게 배기된다.
하우징부(2) 내에는 플라즈마 처리의 대상이 되는 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 서셉터(5)가 설치되어 있다. 구체적으로, 서셉터(5)는 배기실(11)의 저부 중앙으로부터 상방으로 연장되는 원통 형상의 지지 부재(4)에 의해 지지되어 있다. 서셉터(5) 및 지지 부재(4)는 석영 또는 AlN, Al2O3 등의 세라믹스 재료에 의해 제작되어도 좋다. 특히, 열전도성이 양호한 AlN로 서셉터(5) 및 지지 부재(4)를 제작 하는 것이 바람직하다. 서셉터(5)의 외연부에는 웨이퍼(W)를 가이드하기 위한 가이드 링(8)이 설치되어 있다. 또한, 서셉터(5)에는 저항 가열형의 히터(도시하지 않음)가 매립되어 있고, 히터 전원(6)으로부터 급전됨으로써 서셉터(5)를 가열하고 그 열로 서셉터(5)에 지지되는 웨이퍼(W)가 가열된다. 서셉터(5)의 온도는 서셉터(5)에 삽입된 열전대(熱電對)(20)에 의해 측정되고, 히터 전원(6)으로부터 히터로 공급되는 전류가 열전대(20)로부터의 신호에 기초하여 온조기(21)에 의해 제어되어, 예를 들면 실온으로부터 1000°C까지의 범위에서 조정된다.
또한, 서셉터(5)에는 웨이퍼(W)를 지지하여 승강시키기 위한 웨이퍼 지지핀(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 웨이퍼 지지핀은 서셉터(5)보다 상방으로 돌출되고 서셉터(5)보다 하방으로 퇴피(退避)할 수 있다. 서셉터(5)의 외측에는 챔버(1) 내를 균일 배기하기 위한 배플 플레이트(7)가 고리 형상으로 설치되어 있다. 배플 플레이트(7)는 복수의 지지 기둥(7a)에 의해 지지되어 있다. 또한, 챔버(1)의 내주(內周)에 석영으로 제작되는 원통 형상의 라이너(42)가 설치되어 있다. 라이너(42)는 금속 재료로 제작되는 챔버(1)로부터의 금속 오염을 방지하여 클린한 환경을 유지하는 역할을 하고 있다. 라이너(42)는 석영 대신에 세라믹스(Al2O3, AlN, Y2O3 등)로 제작되어도 좋다.
배기실(11)의 측면에는 배기관(23)이 접속되어 있다. 이 배기관(23)에는 고속 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 배기 장치(24)를 작동시킴으로써 챔버(1) 내의 가스가 배기실(11)의 공간(11a) 내로 균일하게 배출되고 또 한 배기관(23)을 통하여 배기된다. 이에 의해, 챔버(1) 내의 압력을 소정의 진공도, 예를 들면 0. 133 Pa 정도까지 고속으로 낮출 수 있다.
하우징부(2)에는 그 측벽에 웨이퍼(W)의 반입출을 행하기 위한 반입출구와 이 반입출구를 개폐하는 게이트 밸브가 설치되어 있다(모두 도시하지 않음).
챔버(1)에는 챔버(1) 내로 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입로가 형성되어 있다. 구체적으로는, 하우징부(2)의 측벽의 상단(上端)에 형성된 단부(段部)(18)와 후술하는 챔버 월(3)의 하단(下端)에 형성된 단부(19)에 의해 고리 형상 통로(13)가 형성되어 있다.
챔버 월(3)의 상단부는, 예를 들면 Ｏ 링 등의 씰 부재(9c)를 개재하여 마이크로파 도입부(30)와 계합되고, 챔버 월(3)의 하단부는, 예를 들면 Ｏ 링 등의 씰 부재(9a, 9b)를 개재하여 하우징부(2)의 상단과 접합된다. 이에 의해, 챔버 월(3)과 마이크로파 도입부(30) 사이, 챔버 월(3)과 하우징부(2) 사이의 기밀 상태가 유지된다. 또한, 챔버 월(3)의 내부에는 가스 통로(14)가 형성되어 있다.
챔버 월(3)의 하단부에는 하방으로 스커트 형상으로 늘어난 고리 형상의 돌출부(17)가 형성되어 있다. 돌출부(17)는 챔버 월(3)과 하우징부(2)의 경계(접면부(接面部))를 덮어 비교적 낮은 내플라즈마성을 가지는 씰 부재(9b)가 플라즈마에 직접적으로 노출되는 것을 방지하고 있다. 또한, 챔버 월(3)의 하단에는 하우징부(2)의 단부(18)와 조합하여 고리 형상 통로(13)가 형성되도록 단부(19)가 설치되어 있다.
또한, 챔버 월(3)의 상부에는 복수 개(예를 들면, 32 개)의 가스 도입 구(15a)가 내주를 따라 균등하게 설치되어 있다. 가스 도입구(15a)는 챔버 월(3)의 내부에서 수평하게 연장되는 도입로(15b)를 통하여 챔버 월(3) 내에서 수직 방향으로 연장되는 가스 통로(14)와 연통되어 있다.
가스 통로(14)는 하우징부(2)의 상부와 챔버 월(3)의 하부와의 접면부에 단부(18)와 단부(19)에 의해 형성된 홈으로 이루어지는 고리 형상 통로(13)에 접속되어 있다. 이 고리 형상 통로(13)는 처리 공간을 둘러싸도록 대략 수평 방향으로 고리 형상으로 형성되어 있다. 또한, 고리 형상 통로(13)는 하우징부(2) 내의 임의의 개소(예를 들면, 균등한 4 개소)에서 하우징부(2)의 측벽 내에서 수직 방향으로 연장되도록 형성된 통로(12)와 접속되고, 통로(12)는 가스 공급 장치(16)와 접속되어 있다. 고리 형상 통로(13)는 각 가스 통로(14)로 가스를 균등하게 공급하는 가스 분배부로서의 기능을 가지고 있다. 이에 의해, 특정한 가스 도입구(15a)로부터 다량의 처리 가스가 처리 공간으로 공급되는 것이 방지된다.
이와 같이, 본 실시예에서는 가스 공급 장치(16)로부터의 가스를 통로(12), 고리 형상 통로(13), 각 가스 통로(14)를 거쳐 32 개의 가스 도입구(15a)로부터 균일하게 챔버(1) 내로 도입할 수 있으므로 챔버(1) 내의 플라즈마의 균일성을 높일 수 있다.
상술한 바와 같이, 챔버(1)는 하우징부(2)와 그 위에 배치되는 원통 형상의 챔버 월(3)로 구성되기 때문에 챔버(1)는 상향으로 개구되어 있다. 이 개구는 마이크로파 도입부(30)에 의해 기밀하게 닫혀져 있다. 단, 마이크로파 도입부(30)는 도시하지 않은 개폐 기구에 의해 개폐 가능하다.
마이크로파 도입부(30)는 투과판(28)과 투과판(28)의 상방에 배치되는 평면 안테나 부재(31)와 평면 안테나 부재(31)의 상면에 배치되는 지파재(遲波材)(33)를 가지고 있다. 이들은 쉴드 부재(34)에 의해 덮여 있다. 또한, 투과판(28), 평면 안테나 부재(31) 및 지파재(33)는 지지 부재(36)를 개재하고 단면으로 봤을 때 L 자형인 고리 형상의 누름 링(35)에 의해 Ｏ 링을 개재하여 상부 플레이트(27)의 지지 부재에 고정되어 있다. 마이크로파 도입부(30)가 닫혀진 경우 챔버(1)의 상단과 상부 플레이트(27)는 씰 부재(9c)에 의해 밀폐된다. 또한, 평면 안테나 부재(31) 및 지파재(33)는 투과판(28)을 개재하여 상부 플레이트(27)에 지지되어 있다.
투과판(28)은 유전체, 구체적으로는 석영 또는 Al2O3, AlN, 사파이어, SiN 등의 세라믹스로 제작된다. 투과판(28)은 마이크로파를 투과하여 챔버(1) 내의 처리 공간으로 도입되는 마이크로파 도입창으로서 기능한다. 투과판(28)의 하면(서셉터(5)를 향한 면)은 평탄 형상에 한정되지 않고, 마이크로파를 균일화하여 플라즈마를 안정화 시키기 위해, 예를 들면 오목부 또는 홈을 형성해도 좋다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 투과판(28)의 하면은 돔 형상이어도 좋다. 투과판(28)에는 대기압과 처리 용기의 내압과의 차압(差壓)이 가해지기 때문에 그 두께는 평탄 형상인 경우 20 ~ 30 mm정도 필요하지만, 돔 형상으로 함으로써 그 두께를 10 ~ 20% 정도 얇게 할 수 있다.
투과판(28)의 하면은 그 외주부에서 씰 부재(29)를 개재하여 상부 플레이트(27)로부터 내향으로 방사 형상으로 연장되는 고리 형상의 돌출부(27a)에 의해 지지되어 있다. 이에 의해, 마이크로파 도입부(30)가 닫혔을 때 챔버(1) 내를 기밀하게 유지하는 것이 가능해진다.
평면 안테나 부재(31)는 원판 형상을 가지고 있다. 또한, 평면 안테나 부재(31)는 투과판(28)의 상방에서 쉴드 부재(34)의 내주면에 계지(係止)되어 있다. 이 평면 안테나 부재(31)는, 예를 들면 표면이 금 또는 은 도금된 구리 판 또는 알루미늄 판으로 이루어진다. 평면 안테나 부재(31)는 마이크로파 등의 전자파를 방사하기 때문에, 평면 안테나 부재(31)를 관통하는 다수의 슬롯홀(32)이 소정의 패턴으로 배치되어 있다.
슬롯홀(32)은, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이 긴 홈 형상의 상면 형상을 가진다. 또한, 전형적으로는 인접하는 2 개의 슬롯홀(32)이 조합되어 「T」자를 형성하고 있다. 이들 복수의 슬롯홀(32)은, 도 2에 도시한 바와 같이 동심원 형상으로 배치되어 있다. 슬롯홀(32)의 길이 또는 배열 간격은 마이크로파의 파장(λg)에 따라 결정된다. 예를 들면, 슬롯홀(32)의 간격은 1/4 λg, 1/2 λg 또는 λg가 되도록 배치된다. 여기서 λg는 지파재(33) 중에서의 마이크로파의 파장이다. 또한, 도 2에서는 동심원 형상으로 배치된 「T」자를 형성하는 2 개의 슬롯홀(32)들의 간격을 Δr로 나타내고 있다. 또한, 슬롯홀(32)은 원형 형상, 원호 형상 등의 다른 형상이어도 좋다. 또한, 슬롯홀(32)은 이들에 한정되지 않는데, 예를 들면 나선 형상, 방사 형상으로 배치해도 좋다.
지파재(33)는 평면 안테나 부재(31)의 상면에 설치되어 있다. 지파재(33)는 진공의 유전율보다 큰 유전율을 가지고 있고, 예를 들면 석영, 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지 또는 폴리이미드계 수지에 의해 구성되어 있다. 큰 유전율에 의해 지파재(33)에서 마이크로파의 파장은 진공 중에서의 마이크로파의 파장보다 짧아진다. 즉, 지파재(33)는 플라즈마를 조정하는 기능을 가지고 있다. 또한, 투과판(28)과 평면 안테나 부재(31)는 서로 밀착되어 있어도 떨어져 있어도 좋다. 또한, 평면 안테나(31)와 지파재(33)는 서로 밀착되어 있어도 떨어져 있어도 좋다.
쉴드 부재(34)에는 냉각수 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 여기에 냉각수를 흐르게 함으로써 쉴드 부재(34), 지파재(33), 평면 안테나 부재(31), 투과판(28), 상부 플레이트(27)를 냉각할 수 있다. 이에 의해, 이들 부재의 변형 또는 파손이 방지되어 안정된 플라즈마를 생성하는 것이 가능하다. 또한, 쉴드 부재(34)는 접지되어 있다.
쉴드 부재(34)는 그 중앙부에 개구부(34b)를 가진다. 개구부(34b)에는 도파관(37)이 접속되어 있다. 이 도파관(37)의 단부(端部)에는 매칭 회로(38)를 개재하여 마이크로파 발생 장치(39)가 접속되어 있다. 이에 의해, 마이크로파 발생 장치(39)에서 발생된, 예를 들면 주파수 2.45 GHz의 마이크로파가 도파관(37)을 거쳐 평면 안테나 부재(31)로 전반된다. 마이크로파의 주파수는 8.35 GHz, 1.98 GHz 등이어도 좋다.
도파관(37)은 쉴드 부재(34)의 개구부(34b)로부터 상방으로 연장되는 단면(斷面) 원형 형상의 동축 도파관(37a)과 이 동축 도파관(37a)의 상단(上端)부에 모드 변환기(40)를 개재하여 접속된 수평 방향으로 연장되는 직사각형 도파관(37b)을 가지고 있다. 직사각형 도파관(37b)과 동축 도파관(37a) 사이의 모드 변환기(40)는 직사각형 도파관(37b) 내를 TE 모드로 전파하는 마이크로파를 TEM 모드로 변환하는 기능을 가지고 있다. 동축 도파관(37a)의 중심에는 내부 도체(41)가 연장되어 있고, 내부 도체(41)는 그 하단부에서 평면 안테나 부재(31)의 중심에 접속 고정되어 있다. 이에 의해, 마이크로파는 평면 안테나 부재(31)로 방사 형상으로 효율적으로 균일하게 전파된다.
평면 안테나 부재(31)의 상방에는 챔버(1)의 내부에 자계를 생성하는 자석 장치(50)가 설치되어 있다. 자석 장치(50)는, 도 3에 도시한 바와 같이 서로에 대해 또한 평면 안테나 부재(31)에 대해 동심원 형상으로 배열된 링 형상 자석(51, 52)을 가지고 있다. 도 4에도 도시한 바와 같이, 링 형상 자석(51)의 하나의 면에서 링 형상 자석(51)의 내주를 따르도록 복수의 N 극 세그먼트(51a)가 장착되고, 링 형상 자석(51)의 동일한 면에서 링 형상 자석(51)의 외주를 따르도록 복수의 S 극 세그먼트(51b)가 장착되어 있다. 또한, 링 형상 자석(52)의 하나의 면에서 링 형상 자석(52)의 내주를 따르도록 복수의 N 극 세그먼트(52a)가 장착되고, 링 형상 자석(52)의 동일한 면에서 링 형상 자석(52)의 외주를 따르도록 복수의 S 극 세그먼트(52b)가 장착되어 있다.
도 5에 도시한 바와 같이, 이와 같이 구성되는 자석 장치(50)에 의해 링 형상 자석(51과 52)의 사이, 링 형상 자석(51)의 N 극(51a)과 S 극(51b) 사이, 링 형상 자석(52)의 N 극(52a)과 S 극(52b) 사이에 강한 자계가 형성된다. 그러한 자계는 챔버(1) 내에 플라즈마가 생성되었을 때에 강한 E × B 드리프트(drift)를 발생 시켜 플라즈마를 집중시킬 수 있다. 그 결과, 챔버(1) 내에는 3 개의 플라즈마 링이 동심원 형상으로 생성된다.
링 형상 자석(51, 52)은 자석 이동 기구(60)에 의해 수직 방향으로 이동할 수 있고, 독립적으로 챔버(1)에 대해 근접하거나 또는 멀어진다. 또한, 자석 이동 기구(60)는 링 형상 자석(51, 52) 중 어느 일방만을 이동하도록 해도 좋다.
링 형상 자석(51, 52)이 독립적으로 이동 가능하기 때문에, 플라즈마의 밀도 등의 플라즈마 특성을 넓은 범위에서 제어할 수 있다. 구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이, 내측의 링 형상 자석(51)을 상방으로 이동시킨 경우에는 챔버(1)의 내주부에는 약한 자계가 인가되고 주변부에는 강한 자계가 인가된다. 이 결과, 챔버(1)의 내주부에 비해 주변부에서 플라즈마 밀도가 높아진다. 이와 같이, 링 형상 자석(51, 52)을 각각 독립적으로 이동시켜 챔버(1) 내의 중앙부 및 주변부에서의 플라즈마의 밀도 분포를 제어할 수 있다.
또한, 자석 장치(50)는 자석 이동 기구(60)에 의해 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로 이동해도 좋다. 예를 들면, 자석 장치(50)는 도 7에 도시한 바와 같이, 동축 도파관(37a) 및 평면 안테나 부재(31)에 대해 한 방향으로 왕복 운동해도 좋다. 즉, 자석 장치(50)는 도 7의 (A)에 도시하는 좌단(左端)으로 어긋난 위치로부터, 도 7의 (B) 및 (C)에 도시한 바와 같이 우측 방향으로 이동하여 우단(右端)으로 어긋난 위치에 이르고(도 7의 (D)), 재차 도 7의 (C), (B) 및 (A)의 순서로(파선의 화살표 방향으로) 이동해도 좋다. 또한, 소정의 시간, 이 방향으로 왕복 운동한 후에, 예를 들면 이 방향과 직교하는 방향으로 왕복 운동해도 좋다.
또한, 자석 장치(50)는 왕복 운동에 한정되지 않고, 수평 방향으로 2 차원적으로 운동하는 것도 가능하다. 도 8을 참조하면, 자석 장치(50)는 도 8의 (A)의 위치로부터 화살표(81) 방향으로 이동하여 도 8의 (B)의 위치에 이르고, 이어서 화살표(82) 방향으로 이동하여 도 8의 (C)의 위치에 이르고, 다음에 화살표(83) 방향으로 이동하여 도 8의 (D)의 위치에 이른다. 이후, 자석 장치(50)는 화살표(84) 방향으로 이동하여 도 8의 (A)의 위치로 되돌아오고, 이하 동일한 이동이 반복된다. 환언하면, 자석 장치(50)는 그 중심이 직사각형의 궤도를 따르도록 이동해도 좋다.
또한, 자석 장치(50)는, 도 9에 도시한 바와 같이 자석 장치(50)의 중심이 동축 도파관(37a) 및 평면 안테나(31)의 중심 주위를 공전하도록 이동해도 좋다. 환언하면, 동축 도파관(37a) 및 평면 안테나(31)의 중심과 자석 장치(50)의 중심으로부터 어긋난 점이 일치하도록 자석 장치(50)를 회전(편심 회전)시켜도 좋다.
이와 같이 자석 장치(50)를 수평 방향으로 이동시키면, 플라즈마 처리 중에 플라즈마의 고밀도 부분이 자석 장치(50)의 이동과 함께 이동하게 되어 이하의 효과가 발휘된다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(100)가 플라즈마 에칭 장치라고 하면, 자석 장치(50)가 정지되어 있는 경우에는 투과판(28)의 동일한 부분이 고밀도의 플라즈마에 노출되기 때문에, 그 부분이 다른 부분에 비해 크게 손상되게 된다. 그 결과, 투과판(28)을 높은 빈도로 교환해야만 된다. 그러나, 자석 장치(50)가 수평 방향으로 이동하면, 어느 일정 부분이 고밀도 플라즈마에 노출되는 것이 회피되기 때문에 일정 부분이 큰 손상을 입을 일이 없고, 따라서 투과판(28)의 교환 빈도를 저감시킬 수 있다.
또한, 자석 장치(50)의 이동 주기는, 도 7부터 도 9에 도시한 어느 하나의 이동 패턴에 있어서 원래의 위치로 되돌아왔을 때를 1 회로 계수하면, 매분 5 회 이상이 바람직하고, 매분 20 회 정도가 더욱 바람직하다. 예를 들면, 편심 회전의 경우 그 회전수는 20 rpm 정도이면 바람직하다. 이는 이하의 이유에 의한 것이다. 플라즈마 처리 장치(100)에서의 1 매의 웨이퍼 처리에 필요한 시간은 일반적으로 1 분 정도이기 때문에, 자석 장치(50)를 20 rpm 정도로 편심 회전시키면 1 매의 웨이퍼를 처리하는 동안에 자석 장치(50)는 20 회 회전하게 된다. 이 정도의 회전수이면 웨이퍼에 대한 플라즈마 밀도 분포가 웨이퍼면 내에서 평균화되기 때문에, 웨이퍼에 대해 실질적으로 균일한 밀도로 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
또한, 자석 이동 기구(60)는 반도체 장치의 제조 장치 기술 분야에서 알려진 부품 또는 부재에 의해 구성될 수 있다. 예를 들면, 자석 이동 기구(60)는 자석 장치(50)(링 형상 자석(51, 52))를 수직 방향으로 동작시키기 위해 공기압 실린더를 가져도 좋고, 자석 장치(50)(링 형상 자석(51, 52))를 왕복 운동하기 위해 리니어 모터를 가져도 좋고, 자석 장치(50)(링 형상 자석(51, 52))를 편심 회전하기 위해 회전 모터와 이것과 조합되는 톱니바퀴 등을 가지고 있어도 좋다.
또한, 자석 이동 기구(60)는, 상술한 바와 같이 자석 장치(50)를 수직 방향과 수평 방향으로 이동하도록 구성해도 좋지만, 이 자석 이동 기구(60) 대신에 플라즈마 처리 장치(100)는 자석 장치(50)를 수직 방향으로 이동시켜 하나의 이동 기구와 자석 장치(50)를 수평 방향으로 이동시키는 다른 이동 기구를 가져도 좋다. 또한, 자석 장치(50)를 수직 방향과 수평 방향 중 어느 한 방향에 한정하지 않고, 원하는 플라즈마 특성을 얻기 위해 평면 안테나(31)에 대해 소정의 각도로 자석 장치(50)를 이동해도 상관없다.
또한, 자석 장치(50)는 1 개의 링 형상 자석을 가지는 것이어도, 3 개 이상의 링 형상 자석을 가지는 것이어도 좋다.
이 플라즈마 처리 장치(100)는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 콘트롤러(70)를 가지고 있다. 콘트롤러(70)는 마이크로파 발생 장치(39), 가스 공급 장치(16), 배기 장치(24), 온조기(21), 자석 이동 기구(60) 등을 비롯한 다양한 구성부가 이 콘트롤러(70)에 접속되며, 이들 구성부를 제어한다. 특히, 자석 이동 기구(60)가 콘트롤러(70)에 의해 제어되어 자석 장치(50)를 이동시키고 챔버(1) 내에 원하는 플라즈마 밀도가 실현된다. 또한, 콘트롤러(70)에는 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드, 또는 플라즈마 처리 장치(100)의 가동 상황을 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스(71)가 접속되어 있다.
또한, 콘트롤러(70)에는 기억부(72)가 접속되어 있다. 기억부(72)는 콘트롤러(70)가 플라즈마 처리 장치(100)에서 다양한 처리를 실행시키는 프로그램을 저장하고 있다. 프로그램에는 플라즈마 처리 장치(100)에서 실행되는 각종 처리를 콘트롤러(70)에서 제어하기 위한 제어 프로그램, 또는 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(100)의 각 구성부를 동작시키는 프로그램(즉, 레시피)이 포함된다. 또한, 이들 프로그램은 컴퓨터 가독 기억 매체(73)에 기억되고 이로부터 기억부(72)에 다운로드된다. 컴퓨터 가독 기억 매체(73)는 하드 디스크 장치(휴대형 하드 디스크 장 치를 포함함) 또는 플래쉬 메모리 등의 반도체 메모리여도 좋고, CD-ROM 또는 DVD 등의 광학 디스크, 플로피 디스크 등의 자기 디스크, USB 메모리여도 좋다. 또한, 레시피 등은 서버 등의 다른 장치로부터 회선을 통하여 기억부(72)에 저장되어도 좋다.
또한, 기억부(72)는 컴퓨터 가독 기억 매체(73)로부터 다양한 레시피를 저장할 수 있고, 필요에 따라 유저 인터페이스(71)로부터의 지시 등으로 특정된 레시피가 기억부(72)로부터 콘트롤러(70)에 독출된다. 독출된 레시피가 콘트롤러(70)에 의해 실행되고, 콘트롤러(70)의 제어 하에 플라즈마 처리 장치(100)에서의 원하는 처리가 행해진다.
이어서, 이와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.
우선, 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내로 반입하고 서셉터(5) 상에 재치한다. 그리고, 가스 공급 장치(16)로부터 플라즈마 처리 장치(100)에서 행해지는 처리에 맞추어, 예를 들면 Ar, Kr, He 등의 희가스, 예를 들면 O2, N2O, NO, NO2, CO2 등의 산화 가스, 예를 들면 N2, NH3 등의 질화 가스, 박막 퇴적을 위한 원료 가스, 에칭 가스 및 이들 조합을 포함하는 처리 가스를 소정의 유량으로 가스 도입구(15a)를 통하여 챔버(1) 내로 도입한다.
이어서, 마이크로파 발생 장치(39)를 기동하여 마이크로파를 발생시키고, 이 마이크로파를 매칭 회로(38)를 통해 도파관(37)으로 유도하여 직사각형 도파 관(37b), 모드 변환기(40) 및 동축 도파관(37a)을 차례로 통과시킨다.
마이크로파는 직사각형 도파관(37b) 내에서는 TE 모드로 전반하고, 이 TE 모드의 마이크로파는 모드 변환기(40)에서 TEM 모드로 변환되어 동축 도파관(37a) 내를 TEM 모드로 전반한다. 그리고, TEM 모드의 마이크로파는 평면 안테나 부재(31)에 도달하고, 평면 안테나 부재(31)의 다수의 슬롯홀(32)로부터 투과판(28)을 거쳐 챔버(1)로 방사된다. 방사된 마이크로파에 의해 챔버(1) 내에서 전자계가 형성되고 처리 가스 등이 여기되어 플라즈마가 생성된다.
이와 같이, 평면 안테나 부재(31)의 다수의 슬롯홀(32)로부터 방사된 마이크로파에 의해 형성된 마이크로파 여기 플라즈마는 유전체와 플라즈마와의 계면을 따라 전반하는 표면파를 이용하여 여기되는 표면파 플라즈마이며, 1 × 1011 ~ 5 × 1012/cm3의 고밀도에서, 또한 웨이퍼(W) 근방에서는 대략 1.5 eV 이하인 저전자 온도 플라즈마가 된다. 이 때문에, 플라즈마에 의한 웨이퍼(W)에의 데미지가 저감된 상태에서 플라즈마에 의해 생성된 활성종 등에 의해 웨이퍼(W)가 처리된다.
이와 같이 하여, 마이크로파 플라즈마가 생성된 챔버(1) 내에 자석 장치(50)에 의한 자계가 인가되면, 플라즈마에 E × B 드리프트가 생겨 플라즈마 밀도를 높일 수 있다. 구체적으로는, 자석 장치(50)에서 링 형상 자석(51과 52)의 사이, 링 형상 자석(51)의 N 극과 S 극 사이, 링 형상 자석(52)의 N 극과 S 극 사이에 강한 자계가 형성되고(도 5), 이 자계에 대응하여 3 개의 동심원 형상의 플라즈마 링을 생성할 수 있다. 이와 같이 자계가 강한 부분에 플라즈마를 집중시킬 수 있으므로, 주변 부분 등의 플라즈마 밀도가 낮은 부분에 강한 자계가 인가되도록 함으로써 플라즈마 밀도 등의 플라즈마 특성의 균일성을 높일 수 있다. 또한, 이와 같이 복수개의 플라즈마 링을 형성함으로써, 광범위하게 플라즈마 밀도 등을 균일하게 할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(100)에서 생성되는 마이크로파 플라즈마는 표면파 플라즈마이기 때문에, 투과판(28)의 근처에서만 플라즈마가 생성된다. 이 때문에 자석 장치(50)(링 형상 자석(51, 52))는 마이크로파 도입부(30)의 상방에 배치되어 있어도 플라즈마에 비교적 근접하게 되어 플라즈마에 대한 자계의 작용을 크게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마의 밀도 분포를 효율적으로 제어할 수 있다. 또한, 이와 같이 자석 장치(50)를 플라즈마에 비교적 근접하여 배치할 수 있기 때문에 자석 장치(50)를 소형화할 수 있고, 따라서 반도체 웨이퍼(W)에 주어지는 자계의 영향을 경감시킬 수 있다. 구체적으로는, 반도체 웨이퍼(W) 상에서의 자속 밀도를 30 가우스 이하로 할 수 있다. 이에 따라 반도체 웨이퍼(W)의 자계에 의한 데미지 또는 차지업 데미지(charge-up damage) 등을 억제할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 자석 장치(50)의 소형화가 가능하므로, 챔버(1)를 대구경화한 경우에도 용이하게 이에 대응할 수 있다. 또한, 도 10의 돔형을 한 투과판(28)을 이용하면 투과판(28)을 얇게 할 수 있으므로, 자석 장치(50)와 플라즈마를 더욱 근접시키는 것도 가능해진다.
또한, 본 실시예에서는 자석 이동 기구(60)에 의해 링 형상 자석(51, 52)을 각각 독립적으로 챔버(1)에 접근시키고 또는 챔버(1)로부터 멀어지도록 이동할 수 있기 때문에, 챔버(1) 내에서의 자계 강도를 제어할 수 있고 플라즈마 밀도 등을 제어할 수 있다. 이 때문에 프로세스 특성의 균일성을 높일 수 있다.
상술한 실시예와 함께 본 발명을 설명했지만, 본 발명은 구체적으로 개시된 실시예에 한정되지 않고, 청구된 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않고 다양한 변형예 또는 실시예가 생각될 수 있다.
플라즈마 처리는 특히 한정되지 않고, 산화 처리, 질화 처리, 산질화 처리, 박막의 퇴적 처리, 에칭 처리 등의 다양한 플라즈마 처리여도 좋다.
또한, 자석 장치(50)에서는 2 개의 링 형상 자석이 동심원 형상으로 배치되어 있지만, 상술한 바와 같이 1 개 또는 3 개 이상의 링 형상 자석이 자석 장치(50)에 배치되어도 좋다. 자석 장치(50)가 1 개의 링 형상 자석을 가지는 경우, 그 1 개의 링 형상 자석이 자석 이동 기구에 의해 수직 방향 또는 수평 방향으로 이동된다. 또한, 3 개 이상의 링 형상 자석을 가지는 자석 장치에서는 자석 이동 기구에 의해 적어도 1 개의 링 형상 자석을 이동시키면 된다. 또한, 자석 장치의 자석에 대해서도 링 형상 자석에 한정되는 것은 아니다.
또한, 피처리체에 대해서도 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, FPD용 글라스 기판 등의 다른 기판을 대상으로 할 수 있으며, FPD용 글라스 기판과 같은 직사각형 기판의 경우, 링 형상 자석의 형상은 글라스 기판에 대응되는 직사각형 형상으로 해도 좋고, 1 개 또는 2 개 이상의 직사각형 형상 자석을 동심원 형상으로 배치해도 좋다.
또한, 링 형상 자석(51)에는 복수의 N 극 세그먼트(51a)와 복수의 S 극 세그 먼트(51b)가 장착되어 있지만, N 극 세그먼트 및 S 극 세그먼트 대신에 복수의 전자석 코일을 장착하고 이들에 전류를 흐르게 하여, 예를 들면 도 5에 도시한 자계를 형성해도 좋다.
또한, 도 9를 참조하여 편심 회전하는 자석 장치(50)를 설명했지만, 이하와 같이 해도 좋다. 즉, 고리 형상 플레이트를 준비하고, 이 고리 형상 플레이트의 일면에 예를 들면 N 극 세그먼트(51a, 52a)와 S 극 세그먼트(51b, 52b)를 고리 형상 플레이트에 대해 비동심원 형상으로 장착하고, 이 고리 형상 플레이트를 동축 도파관(37a) 및 평면 안테나 부재(31)의 중심을 중심으로 하여 자전시켜도 상관없다. 이에 의해서도 도 9에 도시한 편심 회전과 실질적으로 동일한 편심 회전이 실현된다.
본 출원은 2007년 3월 8일에 일본 특허청에 출원된 특허 출원 제2007-058537호에 관련되는 주제를 포함하며, 그 모든 내용을 이에 원용한다.

Claims (16)

  1. 피처리체를 수용하는 처리 용기와,
    마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생부와,
    상기 마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 상기 처리 용기를 향해 유도하는 도파로와,
    상기 도파로로 유도된 마이크로파를 상기 처리 용기를 향해 방사하는 복수의 마이크로파 방사홀을 가지는 도체로 이루어지는 평면 안테나와,
    상기 처리 용기의 천벽(天壁)을 구성하고 상기 평면 안테나의 마이크로파 방사홀을 통과한 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과,
    상기 처리 용기 내로 처리 가스를 도입하는 처리 가스 도입 기구와,
    상기 평면 안테나의 상방에 설치되어 상기 처리 용기 내에 자계를 형성하는 자계 형성부를 구비하되,
    상기 마이크로파에 의해 상기 처리 용기 내에 상기 처리 가스의 플라즈마가 생성되고,
    상기 자계 형성부는 상기 처리 용기 내의 중앙부 및 주변부에서의 상기 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자계 형성부는, 상기 평면 안테나와 동심원 형상으로 설치된 링 형상 자석을 가지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자계 형성부가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 상기 자계 형성부를 이동시키는 제 1 이동 기구를 더 구비하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 자계 형성부가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 상기 자계 형성부를 이동시키는 제 2 이동 기구를 더 구비하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 이동 기구는, 상기 자계 형성부의 중심이 상기 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 상기 자계 형성부를 이동시키는 것인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 자계 형성부는, 상기 평면 안테나와 동심원 형상으로 설치된 적어도 2 개의 링 형상 자석을 가지는 것인 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 링 형상 자석 중 적어도 하나가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또 는 멀어지는 방향으로 상기 링 형상 자석 중 적어도 1 개를 이동시키는 제 3 이동 기구를 더 구비하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 링 형상 자석 중 적어도 하나가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나를 이동시키는 제 4 이동 기구를 더 구비하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 4 이동 기구는, 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나의 중심이 상기 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나를 이동시키는 것인 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 처리 용기 내의 플라즈마 특성이 상기 자계 형성부에 의해 제어되도록 상기 링 형상 자석의 이동을 제어하는 제어부를 더 구비하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  11. 처리 용기 내에 피처리체를 수용하는 공정과,
    상기 처리 용기에 처리 가스를 공급하는 공정과,
    마이크로파 발생부에서 발생된 마이크로파를 도파로에 의해 복수의 마이크로파 방사홀을 가지는 도체로 이루어지는 평면 안테나로 유도하고, 상기 마이크로파를 이 평면 안테나로부터 상기 처리 용기로 도입하여 상기 처리 용기 내에 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 공정과,
    상기 처리 가스의 플라즈마에 자계를 인가하여 상기 처리 용기 내의 중앙부 및 주변부에서의 상기 플라즈마의 밀도 분포를 제어하는 공정
    을 포함하는 플라즈마 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 공정은, 원하는 플라즈마 밀도 분포를 실현시키도록 상기 자계를 제어하는 공정을 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 공정은, 상기 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향으로 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 공정은, 상기 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나가 상기 처리 용기에 대해 접근하거나 또는 멀어지는 방향과 교차하는 방향으로 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라즈마 밀도 분포를 제어하는 공정은, 상기 평면 안테나와 동심원 형상으로 배치된 적어도 2 개의 링 형상 자석 중 적어도 하나의 중심이 상기 평면 안테나의 중심 주위를 공전하도록 상기 링 형상 자석 중 적어도 하나를 독립적으로 이동시키는 공정을 포함하는 것인 플라즈마 처리 방법.
  16. 청구항 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 방법을, 플라즈마 처리 장치에서 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터 가독 기억 매체.
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