KR102023828B1 - 처리 장치 및 처리 방법, 및 가스 클러스터 발생 장치 및 발생 방법 - Google Patents

처리 장치 및 처리 방법, 및 가스 클러스터 발생 장치 및 발생 방법 Download PDF

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Abstract

피처리체(S)가 배치되고, 진공으로 유지되는 처리 용기(1)와, 처리 용기(1) 내를 배기시키는 배기 기구(6)와, 가스 클러스터를 생성하기 위한 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(12)와, 처리 용기(1) 내에 설치되고, 가스 공급부(12)로부터 공급된 클러스터 생성 가스를 그 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키고, 생성된 가스 클러스터를 포함하는 가스 성분을 처리 용기(1) 내에 분사하는 클러스터 노즐(11)과, 클러스터 노즐(11) 부분에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구(22)를 구비하고, 클러스터 노즐 부분에서 생성된 플라즈마에 의해 가스 클러스터가 이온화되고, 이온화된 가스 클러스터가 클러스터 노즐(11)로부터 분사되고, 피처리체(S)에 조사하여 미리 정해진 처리가 행해진다.

Description

처리 장치 및 처리 방법, 및 가스 클러스터 발생 장치 및 발생 방법
본 발명은, 가스 클러스터를 이용한 처리 장치 및 처리 방법, 및 가스 클러스터 발생 장치 및 발생 방법에 관한 것이다.
최근, 피처리체 표면에 가스 클러스터를 조사하여 피처리체의 세정이나 가공을 행하는 가스 클러스터 기술이, 선택성이 높은 가공이나 세정을 가능하게 하는 기술로서 주목받고 있다.
가스 클러스터의 물리력을 이용하여 기판 등의 피처리체 표면의 세정 등의 처리를 행하는 경우, 처리에 따라서는 가스 클러스터 자체의 물리적 작용으로는 처리가 불충분해질 가능성이 있다.
따라서, 가스 클러스터를 이용하여 피처리체의 세정이나 가공의 처리 능력을 높이는 기술로서, 가스 클러스터를 생성한 후 가스 클러스터를 이온화하고, 전계나 자계에 의해 가속한 클러스터 이온 빔을 피처리체에 충돌시키는 기술이 제안되어 있다(예컨대 특허문헌 1, 2 참조).
또한, 가스 클러스터를 이온화시키지 않고 화학 반응성이 높은 가스를 사용하여 가스 클러스터를 생성하여 처리 능력을 높이는 기술도 제안되어 있다(특허문헌 3). 특허문헌 3에는, 반응 가스인 ClF3 가스와, 그것보다 저비점의 가스인 Ar 가스의 혼합 가스를, 액화하지 않는 범위의 압력으로 분출부로부터 단열 팽창시키면서 진공 처리실 내에 분출시켜 반응성 클러스터를 생성하고, 그 반응성 클러스터를 진공 처리실 내의 시료에 분사하여 가공하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 평4-354865호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2011-86471호 공보 특허문헌 3 : 국제 공개 제2010/021265호 팜플렛
그런데, 상기 특허문헌 1이나 특허문헌 2의 기술에서는, 클러스터 생성부와 이온화부가 따로따로 설치되어 있어, 장치 구성이 복잡화 및 대형화한다. 또한, 이온화부는 필라멘트로부터 열전자를 방출시켜 가스 클러스터와 충돌시키고 있기 때문에, 10-3 Pa 정도의 저압의 진공 환경이 요구된다. 이 때문에 도입 가스량이 제한되고, 발생하는 가스 클러스터 이온량이 적어, 세정 등의 처리에 장시간을 요하게 될 가능성이 있다.
또한, 상기 특허문헌 3의 기술에서는, 피처리체에 비반응 물질이 존재하는 경우에 잔사가 발생할 가능성이 있어, 예컨대 세정 처리를 행하는 경우에 세정이 불충분해져 버린다.
따라서, 본 발명은, 장치 구성이 복잡화 및 대형화하지 않고, 가스 클러스터의 양이 불충분해지기 어렵고, 잔사 등의 발생을 억제하여 처리를 행할 수 있는, 가스 클러스터를 이용한 처리 장치 및 처리 방법을 제공하는 것, 및, 그것에 이용하는 가스 클러스터 발생 장치 및 발생 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제1 관점에 의하면, 가스 클러스터를 이용하여 피처리체에 대하여 처리를 행하는 처리 장치로서, 피처리체가 배치되고, 진공으로 유지되는 처리 용기와, 상기 처리 용기 내를 배기시키는 배기 기구와, 가스 클러스터를 생성하기 위한 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 클러스터 생성 가스를 그 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키고, 생성된 가스 클러스터를 포함하는 가스 성분을 상기 처리 용기 내에 분사하는 클러스터 노즐과, 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 구비하고, 상기 클러스터 노즐 부분에서 생성된 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터가 이온화되고, 이온화된 가스 클러스터가 상기 클러스터 노즐로부터 분사되고, 피처리체에 조사하여 미리 정해진 처리를 행하는 가스 클러스터를 이용한 처리 장치가 제공된다.
상기 제1 관점의 처리 장치에 있어서, 상기 클러스터 노즐로부터 분사된 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체를 향해 가속시키는 가속 수단을 더 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클러스터 노즐은 금속제이며, 상기 플라즈마 생성 기구는, 상기 클러스터 노즐에 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 가지며, 상기 직류 전원에 의해 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하고, DC 방전에 의해 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시키는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 직류 전원은, 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하는 기능에 의해 상기 가속 수단으로서도 기능시킬 수 있다.
상기 플라즈마 생성 기구로서, 상기 클러스터 노즐 부분에 유도 결합 플라즈마를 생성하는 것을 이용할 수 있다. 상기 클러스터 노즐은 유전체로 구성되어 있고, 상기 플라즈마 생성 기구는, 상기 클러스터 노즐의 주위에 설치된 유도 코일과, 상기 유도 코일에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 가지는 것으로 할 수 있다.
상기 가스 공급부로부터 공급된 가스 중, 상기 클러스터 노즐 부분에서 클러스터화되지 않은 것은, 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어, 상기 피처리체의 표면에 존재하는 물질에 화학적 작용을 미치도록 해도 좋다.
상기 가스 공급부는, 상기 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 공급하고, 상기 반응성 가스는, 상기 클러스터 노즐 부분에서 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어 상기 처리 용기에 공급되거나, 또는 상기 클러스터 노즐을 통하지 않고 직접 상기 처리 용기에 공급되어, 상기 피처리체의 표면에 존재하는 물질에 화학적 작용을 미치도록 해도 좋다.
상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 자석을 더 구비하고, 상기 자계에 전자나 이온과 같은 하전 성분이 트랩되고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역이 규정되는 것이 바람직하다. 상기 자석의 자장 강도가 최대가 되는 위치와, 상기 클러스터 노즐의 출구의 위치가 동일 위치, 또는 자장 강도가 최대가 되는 위치보다 상기 클러스터 노즐의 출구가 피처리체측이 되도록, 상기 자석이 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에 의하면, 가스 클러스터를 이용하여 피처리체에 대하여 처리를 행하는 처리 방법으로서, 처리 용기 내에 피처리체를 배치하고, 그 안을 진공으로 유지하는 것과, 상기 처리 용기 내에 클러스터 노즐을 설치하고, 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 상기 클러스터 노즐에 공급하여, 상기 클러스터 노즐의 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키는 것과, 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시켜, 상기 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터를 이온화시키고, 이온화된 가스 클러스터를 상기 클러스터 노즐로부터 분사시키는 것과, 상기 이온화된 가스 클러스터를 포함하는 여기 성분을 상기 피처리체에 조사하여 미리 정해진 처리를 행하는 것을 가지는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법이 제공된다.
상기 제2 관점의 처리 방법에 있어서, 상기 클러스터 노즐로부터 분사된 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체를 향해 가속시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기 클러스터 노즐에 직류 전압을 인가하여, 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하고, DC 방전에 의해 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시킬 수 있다. 상기 클러스터 노즐 부분에 생성되는 플라즈마는 유도 결합 플라즈마이어도 좋다.
상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체에 조사함으로써, 상기 피처리체의 표면에 부착된 파티클을 제거할 수 있다.
상기 가스 공급부로부터 공급된 가스 중, 상기 클러스터 노즐 부분에서 클러스터화되지 않은 것은, 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어, 피처리체에 화학적 작용을 미치도록 해도 좋다.
상기 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스는, 상기 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 가지며, 상기 반응성 가스는, 상기 클러스터 노즐 부분에서 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어 상기 처리 용기에 공급되거나, 또는 상기 클러스터 노즐을 통하지 않고 직접 상기 처리 용기에 공급되어, 상기 피처리체에 화학적 작용을 미치도록 해도 좋다.
상기 제2 관점의 처리 방법에 있어서, 자석에 의해 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 상기 자계에 이온이나 전자와 같은 하전 성분을 트랩시키고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정하는 것을 더 가지는 것이 바람직하다. 상기 자석의 자장 강도가 최대가 되는 위치와, 상기 클러스터 노즐의 출구의 위치가 동일 위치, 또는 자장 강도가 최대가 되는 위치보다 상기 클러스터 노즐의 출구가 피처리체측이 되도록, 상기 자석이 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 관점에 의하면, 진공으로 유지된 처리 용기 내에 이온화된 가스 클러스터를 발생시키는 가스 클러스터 발생 장치로서, 가스 클러스터를 생성하기 위한 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와, 상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 클러스터 생성 가스를 그 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키고, 생성된 가스 클러스터를 포함하는 가스 성분을 상기 처리 용기 내에 분사하는 클러스터 노즐과, 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구를 구비하고, 상기 클러스터 노즐 부분에서 생성된 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터가 이온화되고, 이온화된 가스 클러스터가 상기 클러스터 노즐로부터 분사되는 가스 클러스터 발생 장치가 제공된다.
상기 제3 관점의 가스 클러스터 발생 장치는, 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 자석을 더 구비하고, 상기 자계에 이온이나 전자와 같은 하전 성분이 트랩되고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역이 규정되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제4 관점에 의하면, 진공으로 유지된 처리 용기 내에 이온화된 가스 클러스터를 발생시키는 가스 클러스터 발생 방법으로서, 상기 처리 용기 내에 클러스터 노즐을 설치하고, 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 상기 클러스터 노즐에 공급하여, 상기 클러스터 노즐의 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키는 것과, 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시켜, 상기 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터를 이온화시키고, 이온화된 가스 클러스터를 상기 클러스터 노즐로부터 분사시키는 것을 가진 가스 클러스터 발생 방법이 제공된다.
상기 제4 관점의 가스 클러스터 발생 방법에 있어서, 자석에 의해 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 상기 자계에 이온이나 전자와 같은 하전 성분을 트랩시키고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정하는 것을 더 가지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 클러스터 노즐 내에서 단열 팽창에 의해 가스 클러스터를 생성하고, 또한 플라즈마 생성 기구에 의해 클러스터 노즐 부분에서 플라즈마를 생성한다. 이에 따라, 클러스터 노즐 내에서 가스 클러스터의 생성 및 가스 클러스터의 이온화를 모두 행할 수 있다. 이 때문에, 장치 구성의 복잡화 및 대형화를 회피할 수 있고, 가스 클러스터의 양이 불충분해지기 어렵고, 반응성의 가스에 의해 가스 클러스터를 생성하는 경우 같은 잔사 등의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 자석을 설치하고, 자석으로부터 발생된 자계에 이온이나 전자와 같은 하전 성분을 트랩시키고, 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정함으로써, 이상 방전을 억제하여 클러스터 노즐과 피처리체 사이에 확실하고 안정적으로 플라즈마를 생성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에서의 가스 공급부의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에서의 가스 공급부의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에서의 가스 공급부의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 파티클을 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 유기 재료와 무기 재료의 복합물을 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 6b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 유기 재료와 무기 재료의 복합물을 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 분자형 할로겐 잔사를 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 분자형 할로겐 잔사를 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8a는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 하이도즈 이온 주입후의 레지스트층을 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8b는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에 의해 기판 상의 하이도즈 이온 주입후의 레지스트층을 제거하는 모습을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 클러스터 노즐 내에 실제로 DC 방전시켰을 때의 상황을 클러스터 노즐의 하측에서 본 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 클러스터 노즐 내에 실제로 DC 방전시켰을 때의 상황을 클러스터 노즐의 측방에서 본 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 플라즈마 생성에 이용하는 직류 전압을 펄스형으로 한 예를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에서의 클러스터 노즐의 바람직한 형태를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치에서의 접지 형태를 설명하기 위한 모식도이다.
도 14는 접지 형태의 다른 예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 처리 장치에서의 클러스터 노즐의 바람직한 형태를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 처리 장치에 있어서 클러스터 노즐과 유도 코일 사이에 패러데이 실드를 설치한 예를 나타내는 모식도이다.
도 18은 클러스터 노즐과 패러데이 실드를 일체화한 예를 나타내는 사시도이다.
도 19는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
도 20은 자석의 배치 위치의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 21은 자석으로부터 발생하는 자력선을 나타내는 도면이다.
도 22는 클러스터 노즐로부터 기판측으로 떨어진 위치에 자석을 설치한 경우에 생기는 미러 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 23은 미러 효과를 억제하여 자석의 출구 부근에서 플라즈마를 발화시킬 수 있는 자석의 배치를 나타내는 도면이다.
도 24는 자석을 클러스터 노즐측으로부터 기판측을 향해서 직렬로 복수 설치한 예를 나타내는 도면이다.
도 25는 자석으로부터 기판을 향해서 관형의 요크를 설치한 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다.
<제1 실시형태>
우선, 제1 실시형태에 관해 설명한다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
처리 장치(100)는, 피처리체인 기판의 표면에 가스 클러스터를 조사하여 기판 표면의 세정 처리를 행하기 위한 것이다.
이 처리 장치(100)는, 세정 처리를 행하기 위한 처리실을 구획하는 처리 용기(1)를 가지고 있다. 처리 용기(1) 내에는 피처리체로서의 기판(S)을 배치하는 기판 배치대(2)가 설치되어 있다. 기판(S)으로는, 반도체 웨이퍼나, 플랫 패널 디스플레이용의 유리 기판 등 여러가지 것을 들 수 있고, 부착된 파티클을 제거할 필요가 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 기판 배치대(2)는 구동 기구(3)에 의해 구동되도록 되어 있다.
처리 용기(1)의 측벽 하부에는 배기구(4)가 설치되어 있고, 배기구(4)에는 배기 배관(5)이 접속되어 있다. 배기 배관(5)에는 진공 펌프(6)가 설치되어 있고, 이 진공 펌프(6)에 의해 처리 용기(1) 내가 진공 배기되도록 되어 있다. 이 때의 진공도는 배기 배관(5)에 설치된 압력 제어 밸브(7)에 의해 제어 가능하게 되어 있다. 이들에 의해 배기 기구가 구성되고, 이에 따라 처리 용기(1) 내가 미리 정해진 진공도로 유지된다.
처리 용기(1)의 측면에는, 피처리 기판(S)의 반입 반출을 행하기 위한 반입 반출구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 이 반입 반출구를 통해 진공 반송실(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 반입 반출구는 게이트 밸브(도시하지 않음)에 의해 개폐 가능하게 되어 있고, 진공 반송실 내의 기판 반송 장치에 의해, 처리 용기(1)에 대한 기판(S)의 반입 반출이 행해진다.
기판 배치대(2)의 상측에는, 기판(S)에 세정용의 가스 클러스터를 조사하는 가스 클러스터 조사 기구(10)가 배치되어 있다. 가스 클러스터 조사 기구(10)는, 처리 용기(1) 내의 상부에 기판 배치대(2)에 대향하여 설치된 클러스터 노즐(11)과, 처리 용기(1) 밖에 설치된, 클러스터 노즐(11)에 클러스터를 생성하기 위한 가스를 포함하는 가스를 공급하는 가스 공급부(12)와, 공급부(12)로부터의 가스를 클러스터 노즐(11)로 유도하는 가스 공급 배관(13)을 가지고 있다. 가스 공급 배관(13)에는, 상류측으로부터 압력 조정기(14), 압력계(15), 유량 제어기(16) 및 개폐 밸브(17)가 설치되어 있다.
클러스터 노즐(11)은 금속제이며, 애자(절연 부재)(21)를 통해 처리 용기(1)의 천장벽 중앙에 설치되어 있다. 클러스터 노즐(11)은, 기단부(11a)와 선단부(11b)를 가지며, 선단부(11b)가 끝이 넓어지는 형태인 코니컬 노즐로서 구성되어 있다. 클러스터 노즐(11)의 기단부(11a)에는 직류 고압 전원(22)이 접속되어 있고, 클러스터 노즐(11)에 고압의 직류 전압이 공급되도록 되어 있다. 클러스터 노즐(11)은, 애자(21)를 통해 가스 공급 배관(13) 및 처리 용기(1)로부터 절연되어 있고, 전기적으로 플로우팅 상태로 되어 있다. 또, 처리 용기(1) 및 기판 배치대(2)는 접지되어 있다. 또, 노즐의 형상은 한정되지 않는다. 또한, 클러스터 노즐(11)의 직류 전압 인가 위치도 한정되지 않는다.
가스 공급부(12)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 가스 공급원으로서 클러스터 생성 가스 공급원(12a)만을 가지고 있어도 좋고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 클러스터 생성 가스를 공급하는 클러스터 생성 가스 공급원(12a)과, 여기되어 반응종으로서 기능하는 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급원(12b)을 가지는 것으로 하고, 이들이 가스 공급 배관(13)에 접속되는 것이어도 좋다. 또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반응 가스 공급원(12b)에, 처리 용기(1)에 이르는 가스 공급 배관(13a)을 접속하여, 반응 가스를 클러스터 노즐(11)을 통하지 않고 직접 처리 용기(1)에 공급하도록 해도 좋다.
가스 공급부(12)로부터 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급할 때에는, 압력계(15)에 의해 계측된 압력에 기초하여 압력 조정기(14)에 의해 그 공급 압력이 승압되며, 예컨대 0.1∼5 MPa 정도의 고압이 된다. 처리 용기(1) 내는 진공으로 유지되고 있기 때문에, 가스 공급부(12)로부터 공급된 고압의 클러스터 생성 가스는, 클러스터 노즐(11) 내에서 단열 팽창하고, 가스의 원자 또는 분자의 일부가 반데르발스력에 의해 여러개~약 107개 응집되어 가스 클러스터가 생성된다. 이 때, 클러스터 노즐(11)에는 직류 고압 전원(22)으로부터 고압의 직류 전압이 인가되고, 기판(S)은 기판 배치대(2)를 통해 접지되어 있기 때문에, 이들 사이에 DC 방전이 생기고, 클러스터 노즐(11)의 선단 부분에서 플라즈마(P)가 생성된다. 이 플라즈마(P)에 의해, 클러스터 노즐(11) 내에서 생성된 가스 클러스터가 이온화되어 이온화 가스 클러스터(Ci)가 되어 클러스터 노즐(11)로부터 처리 용기(1)(처리실) 내에 분사되고, 클러스터 노즐(11)과 기판(S)의 전위차에 의해 기판(S)을 향해서 가속되어, 기판(S)에 조사된다. 즉, 직류 고압 전원(22)은, 플라즈마 생성 기구로서의 기능 및 이온화 가스 클러스터를 가속시키는 가속 수단으로서의 기능을 모두 가진다.
그와 동시에, 클러스터 노즐(11) 내를 흐르는 클러스터화되지 않은 가스 분자(원자)도 플라즈마(P)에 의해 여기되어 모노머 이온(mi)을 생성하고, 모노머 이온(mi)도 클러스터 노즐(11)과 기판(S)의 전위차에 의해 가속되어 기판(S)에 조사된다. 또한, 클러스터화되지 않은 가스 분자(원자)가 플라즈마(P)에 의해 여기되는 것에 의해 라디칼(mr)도 생성되어, 기판(S)에 도달한다.
또, 모노머 이온(mi)이 지나친 이온 손상을 줄 가능성이 있는 경우에는, 스키머를 설치하여 모노머 이온이 기판(S)에 조사되지 않도록 해 두어도 좋다. 또한, 클러스터 노즐(11)과 기판(S) 사이에 가속용 전극을 설치하여 이온화 가스 클러스터(Ci)를 더 가속해도 좋다.
클러스터 생성 가스는 특별히 한정되지 않지만, CO2 가스, Ar 가스, N2 가스, SF6 가스, NF3 가스, CH4 가스와 같은 CxHy(하이드로카본) 가스, CF4 가스와 같은 CxFy(플루오로카본) 가스 등이 예시된다. 이들은 단독으로도, 혼합한 것으로도 적용 가능하다.
생성된 가스 클러스터를 파괴시키지 않고 피처리 기판(S)에 분사시키기 위해서는, 처리 용기(1) 내의 압력은 낮은 쪽이 좋으며, 예컨대, 클러스터 노즐(11)에 공급하는 가스의 공급 압력이 0.1∼5 MPa에서는 300 Pa 이하인 것이 바람직하다. 단, 필라멘트로부터 열전자를 방출시켜 가스 클러스터를 이온화하는 기술과 같은 10-3 Pa 레벨의 저압은 불필요하다.
또한, 클러스터 노즐(11) 부분에서 플라즈마를 생성하기 위해서는, 직류 고압 전원(22)으로부터의 직류 전압은 0.5∼20 kV 정도, 처리 용기(1) 내의 압력은 300 Pa 이하가 바람직하다. 또한, 이와 같이 처리 용기(1) 내의 압력이 300 Pa 이하이면, 가스 클러스터를 파괴시키지 않고 분사시키고, 또한 유효하게 플라즈마를 생성할 수 있다.
반응 가스도 특별히 한정되지 않지만, O2 가스, H2 가스가 예시된다. 또한, 클러스터 생성 가스로 예시한 SF6, CF4, NF3 등의 가스 단체에서는 불활성인 불소 함유 가스나, H2O 가스를 이용해도 좋다. 또한, 이들 가스는, 전술한 바와 같이(도 4 참조), 클러스터 노즐(11)을 통하지 않고, 가스 공급 배관(13a)을 통해 처리 용기(1)에 공급할 수 있지만, 이 경우는, 플라즈마 중의 여기종에 의해 도입한 가스가 활성화된다. 또, 이러한 반응 가스는, 이온화 클러스터의 물리력으로는 제거할 수 없는 물질의 제거에 이용된다.
구동 기구(3)는, 클러스터 노즐(11)로부터 분사된 이온화 가스 클러스터(Ci)를 포함하는 여기 성분이 피처리 기판(S)의 전면에 조사되도록 기판 배치대(2)를 한 평면내에서 이동시키는 것이며, 예컨대 XY 테이블로 이루어져 있다. 또, 이와 같이 구동 기구(3)에 의해 기판 배치대(2)를 통해 피처리 기판(S)을 평면 이동시키는 대신, 클러스터 노즐(11)을 평면 이동시켜도 좋고, 또한, 기판 배치대(2)와 클러스터 노즐(11)을 모두 평면 이동시켜도 좋다. 또한, 기판 배치대(2)를 회전시켜 클러스터 노즐을 이동시켜도 좋다. 또한, 기판 배치대(2)를 회전시키고 또한 평행 이동시켜도 좋다.
처리 장치(100)는 제어부(30)를 가지고 있다. 제어부(30)는, 처리 장치(100)의 가스의 공급(압력 조정기(14), 유량 제어기(16) 및 개폐 밸브(17)), 가스의 배기(압력 제어 밸브(7)), 구동 기구(3)에 의한 기판 배치대(2)의 구동, 직류 고압 전원(22)의 전압 등을 제어하는, 마이크로 프로세서(컴퓨터)를 구비한 컨트롤러를 가지고 있다. 컨트롤러에는, 오퍼레이터가 처리 장치(100)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등이 접속되어 있다. 또한, 컨트롤러에는, 처리 장치(100)에서의 처리를 컨트롤러의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램이나 처리 조건에 따라서 처리 장치(100)의 각 구성부에 미리 정해진 처리를 실행시키기 위한 제어 프로그램인 처리 레시피나, 각종 데이터베이스 등이 저장된 기억부가 접속되어 있다. 레시피는 기억부 중의 적절한 기억 매체에 기억되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 임의의 레시피를 기억부로부터 호출하여 컨트롤러에 실행시킴으로써, 컨트롤러의 제어하에 처리 장치(100)에서의 원하는 처리가 행해진다.
다음으로, 이상과 같은 처리 장치(100)를 이용한 처리 방법에 관해 설명한다.
우선, 게이트 밸브를 개방하여 반입 반출구를 통해 피처리 기판(S)을 반입하고, 기판 배치대(2) 상에 배치하고, 처리 용기(1) 내를 진공 펌프(6)에 의해 진공 배기하여 소정 압력의 진공 상태로 함과 함께, 가스 공급부(12)로부터 CO2 가스 등의 클러스터 생성 가스, 또는 필요에 따라서 추가로 반응성 가스를 소정 유량으로 공급한다. 클러스터 생성 가스는 압력 조정기(14)에 의해 조압되어, 미리 정해진 공급 압력으로 클러스터 노즐(11)에 공급된다. 이 때, 가스 공급부(12)에, 또는 가스 공급부(12)와 압력 조정기(14)의 사이에, 승압기를 설치해도 좋다. 가스 공급부로부터 공급된 고압의 클러스터 생성 가스는, 진공 상태의 클러스터 노즐(11) 내에서 단열 팽창하고, 그 일부가 응집되어 가스 클러스터를 생성한다. 이 때, 클러스터 노즐(11)에는 직류 고압 전원(22)으로부터 고압의 직류 전압이 인가되고, 기판(S)은 기판 배치대(2)를 통해 접지되어 있기 때문에, 이들 사이에 DC 방전이 생기고, 클러스터 노즐(11) 부분에서 플라즈마(P)가 생성된다. 이 플라즈마(P)에 의해, 클러스터 노즐(11) 내에서 생성된 가스 클러스터가 이온화되어 이온화 가스 클러스터(Ci)가 되어 클러스터 노즐(11)로부터 처리 용기(1)(처리실) 내에 분사되고, 클러스터 노즐(11)과 기판(S)의 전위차에 의해 가속되어 기판(S)에 조사된다.
이온화 가스 클러스터(Ci)는, 전위차를 부여하는 것에 의해 가속시킬 수 있기 때문에, 가스 클러스터 자체의 물리적 에너지가 증가한다. 이 때문에, 이온화 가스 클러스터(Ci)는, 중성의 가스 클러스터보다 고에너지로 기판(S)에 충돌시킬 수 있어, 기판(S)의 표면의 세정 효과를 높일 수 있다.
예컨대, 도 5에 나타낸 바와 같이, 기판(S) 상에 파티클(Pa)이 존재하는 경우에, 물리적 에너지가 높은 이온화 가스 클러스터(Ci)를 기판(S)에 조사하기 때문에, 파티클(Pa)이 제거하기 어려운 형태인 것이더라도 유효하게 제거할 수 있어, 파티클의 제거율을 높일 수 있다.
또한, 이와 같이 클러스터 노즐(11) 내 및 클러스터 노즐(11) 선단부 근방에서, 가스 클러스터의 생성 및 가스 클러스터의 이온화를 모두 행하기 때문에, 상기 특허문헌 1, 2에 기재된 클러스터 생성부 및 이온화부가 따로따로 설치되어 있는 장치와 같이 장치의 대형화나 복잡화가 생기지는 않는다. 또한, 클러스터 노즐(11) 부분에 플라즈마를 생성하여 가스 클러스터를 이온화하기 때문에, 필라멘트로부터 열전자를 방출시키는 수법과 같은 저압 환경이 요구되지 않고, 도입 가스량의 제한에 의해 가스 클러스터의 양이 불충분해지는 일이 없다. 또한, 특허문헌 3의 기술과 같이, 반응성 가스를 클러스터화하여 가스 클러스터의 반응성을 이용하는 것은 아니기 때문에, 피처리체에 비반응 물질이 있는 경우에 잔사가 발생하지도 않는다.
한편, 가스 공급부(12)로부터 공급되는 클러스터 생성 가스 중 클러스터화되는 것은 일부이므로, 클러스터화되지 않은 클러스터 생성 가스도 클러스터 노즐(11)을 흐른다. 또한, 거의 클러스터화하지 않은 반응 가스를 공급하는 경우에는, 클러스터 노즐(11)에 공급되더라도 대부분은 그대로 클러스터 노즐(11)을 흐른다. 그리고, 이들 가스 분자(원자)도 클러스터 노즐(11) 부분의 플라즈마(P)에 의해 여기되어 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 되고, 이러한 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 기판(S)에 조사된다. 또한, 반응성 가스로서 클러스터화하기 쉬운 것을 이용하는 경우에는, 도 4와 같이, 가스 공급 배관(13a)을 통해 직접 처리 용기(1) 내에 반응 가스를 공급하고, 플라즈마 중의 여기종에 의해 반응 가스가 활성화되어 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 생성되고, 기판(S)에 조사된다.
이들 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)은, 기판(S)에 이들과 반응하는 물질이 존재하는 경우는, 기판(S)의 처리에 유효하게 작용시킬 수 있다. 즉, 기판(S) 상의 반응성의 물질은 여기된 가스 분자(원자)(즉 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr))에 의해 분해(제거)되고, 비반응물이나 증기압이 낮은 반응 생성물은 이온화 가스 클러스터(Ci)의 물리력에 의해 제거된다.
예컨대, 기판(S) 상에 EUV 레지스트와 같은 유기 재료(201)와 무기 재료(202)의 복합물(203)이 존재하고 있는 경우, CO2 가스와 같은 클러스터 생성 가스에 더하여, 반응성 가스로서 O2 가스를 공급하고, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(11) 내에서 여기된 O2 가스(산소 라디칼(O*))를 유기 재료(201)와 반응시켜 유기 재료(201)를 분해 제거하고, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 잔류한 무기 재료(202)를 이온화 가스 클러스터(Ci)로 물리적으로 제거한다. 또, 여기서의 반응성 가스는 O2 가스에 한정되지 않고, 예컨대 H2 가스 등, 유기 재료, 무기 재료 모두 반응성이 있는 것이어도 좋다.
또한, 기판(S) 상에 할로겐계 부착물, 예컨대 분자형 할로겐 잔사가 존재하고 있는 경우, CO2 가스와 같은 클러스터 생성 가스에 더하여, 반응성 가스로서 H2 가스를 공급하고, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(11) 내에서 여기된 H2 가스(수소 라디칼(H*))를 분자형 할로겐 잔사(204)와 반응시켜 휘발성 성분(예컨대 HF)으로 변환하여 제거하고, 도 7b에 나타낸 바와 같이, 그 밖의 불휘발성 성분(입자형)(205)은 이온화 가스 클러스터(Ci)의 물리력으로 제거한다. 또, 여기서의 반응성 가스는 H2 가스에 한정되지는 않고, 예컨대 H2O 가스 등, 할로겐 잔사와 반응성이 있는 것을 이용할 수 있다.
또한, 하이도즈 이온 주입후의 레지스트층에는 표면에 클러스트층(강고한 카본층)이 형성되어 있지만, 기판(S) 상에 하이도즈 이온 주입후의 레지스트층을 제거하는 경우, 동일하게 클러스터 생성 가스에 더하여, 반응성 가스로서 H2 가스를 공급하고, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 수소 라디칼(H*)을 클러스트층(207)과 반응시켜 분해제거하고, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 잔류한 통상의 레지스트층(206)은 수소 라디칼에 의한 분해와 이온화 가스 클러스터(Ci)의 물리력의 조합으로 고효율로 제거할 수 있다. 여기서의 반응 가스는, H2 가스에 한정되지는 않고, 예컨대 O2 가스 등, 유기 재료와 반응성이 있는 것이어도 좋다.
또, 클러스터 생성 가스로서 NF3 가스와 같은 여기되는 것에 의해 반응성을 가지는 것을 이용하는 것에 의해, 클러스터 생성 가스만으로, 이온화 가스 클러스터의 물리력과 여기된 분자의 화학 반응을 모두 기판(S) 상의 물질에 작용시킬 수 있다.
모노머 이온(mi)이 지나치 이온 손상을 줄 가능성이 있는 경우에는, 스키머를 설치하는 것에 의해 기판(S)에 대한 모노머 이온(mi)의 조사를 경감할 수 있다. 스키머를 이용하더라도 이온 제거가 불충분한 경우에는 뉴트라이저를 이용하여 이온 손상을 줄 가능성이 있는 모노머 이온(mi)을 직접 제전해도 좋다.
또한, 클러스터 노즐(11)과 기판(S) 사이에 가속용 전극을 설치하는 것에 의해, 이온화 가스 클러스터(Ci)가 더 가속되어, 이온화 가스 클러스터(Ci)의 물리력을 증가시킬 수 있다.
다음으로, 클러스터 노즐(11) 내에 실제로 DC 방전시켰을 때의 상황에 관해 설명한다. 도 9는, 클러스터 생성 가스로서 CO2 가스를 이용하고, CO2 가스 압력을 변화시킨 경우의 방전 상황을 클러스터 노즐(11)의 하측에서 본 상태를 나타내는 도면이다. 여기서는, 처리 용기 내의 압력을 0.8 Pa 이하, 직류 고압 전원으로부터 인가되는 전압을 최대 5 kV로 하고, CO2 가스 공급 압력을 0.35 MPa, 0.48 MPa, 0.7 MPa로 변화시켰다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 공급 압력의 증가에 따라, 플라즈마 생성 부분(밝은 부분)의 휘도가 높아지고, 또한 플라즈마 생성 부분의 크기도 증가하고, 플라즈마 생성 부분이 노즐 내경보다 커져, 외경측으로 확대되었다. 공급 압력의 증가에 의해, 클러스터 노즐을 통과하는 CO2 가스 유량을 증가시키기 때문에, 도 9의 결과는, CO2 가스 유량의 증가에 의해, 플라즈마 생성 부분(밝은 부분)의 휘도가 높아지고, 또한 플라즈마 생성 부분의 크기도 증가하는 것을 나타내고 있다. 또한, 플라즈마 생성 부분이 노즐 내경보다 커져, 외경측으로 확대되었기 때문에, 클러스터 노즐 출구 부근에도 플라즈마가 생성된 것을 시사하고 있다. 도 10은, 공급 압력 0.48 MPa의 조건으로 클러스터 노즐 내에 실제로 DC 방전시켰을 때의 상황을 클러스터 노즐의 측방에서 본 상태를 나타내는 도면이지만, 플라즈마는 클러스터 노즐 선단 부분으로부터 출구측으로 확대된 것을 알 수 있다. 또한, 직류 전원의 공급 전력이 일정한 조건에 있어서, 공급 가스 유량이 증가하면, 그에 따라 전류치가 증가하고 있다. 이러한 점에서, CO2 가스 유량의 증가에 의해, 플라즈마 내의 이온화 성분이 증대되어, 전류치가 증가되었다고 추측된다.
플라즈마 생성에 이용하는 직류 고압 전원(22)은, 직류 전압을 연속적으로 인가하는 것이어도 좋지만, 도 11에 나타낸 바와 같이 펄스형으로 인가해도 좋다. 펄스형으로 인가함으로써, 전압 인가시에 있어서의 아킹 전압 상승을 캔슬하여 이상 방전 발생을 억제할 수 있다. 또한, 직류 전압을 연속하여 인가하는 경우에는, 플라즈마 상태가 과잉이 되어 클러스터 생성이 방해되는 것이 상정되지만, 직류 전압을 펄스형으로 인가함으로써, 가스 클러스터를 고효율로 생성하는 것이 가능해진다.
또한, 도 12에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(11)의 형상을 길게 하여, 클러스터 생성 영역을 확대하도록 하는 것이 바람직하다. 클러스터 노즐(11)에 직류 전압을 인가하여 DC 방전시키는 경우에는, 클러스터 노즐(11)의 선단의 출구 부근에서 플라즈마가 생성된다. 이 때문에, 클러스터 노즐(11)을 길게 함으로써, 클러스터 노즐(11)의 입구부터 플라즈마 생성 영역까지의 사이의 클러스터 생성 영역(R)의 거리를 가스 클러스터를 생성하기에 충분한 길이로 할 수 있다. 그 결과, 가스 클러스터 생성량을 증가시키는 것이 가능해진다.
또, 도 1의 예에서는, 기판(S) 및 처리 용기(1)를 모두 접지하여, 도 13에 나타낸 바와 같이, 기판(S) 및 처리 용기(1)의 클러스터 노즐(11)의 사이에서 전위차를 형성하는 심플한 구조로 했지만, 도 14에 나타낸 바와 같이, 기판(S)만을 접지하도록 할 수도 있다. 그 경우는, 기판의 전위와, 기판(S)을 제외한 처리 용기(1) 등의 주변의 구성 부분의 전위를 나눌 수 있다.
<제2 실시형태>
다음으로, 제2 실시형태에 관해 설명한다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태의 처리 장치(101)는, 제1 실시형태의 클러스터 노즐(11) 대신에 클러스터 노즐(41)을 설치한 가스 클러스터 조사 기구(40)를 가지며, 플라즈마 생성 방식을 유도 결합형 플라즈마(ICP) 방식으로 바꾼 것이다.
클러스터 노즐(41)은, 석영이나 세라믹스(알루미나 등)의 유전체로 이루어지며, 기단부(41a)와 선단부(41b)를 갖고 있고, 기단부(41a)가 처리 용기(1)의 천장벽 중앙에 부착되고, 선단부(41b)가 끝이 넓어지는 형태인 코니컬 노즐로서 구성되어 있다. 클러스터 노즐(41)의 선단부(41b)의 주위에는 유도 코일(42)이 감겨 있고, 유도 코일(42)에는 고주파 전원(43)이 접속되어 있다. 단, 노즐의 형상은 한정되지 않는다. 또한, 기판 배치대(2)에는 직류 전원(44)이 접속되어 있다. 그 밖의 구성은 도 1의 처리 장치(100)와 동일하기 때문에 상세한 설명은 생략한다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 가스 공급부(12)로부터 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급할 때에는, 압력계(15)에 의해 계측된 압력에 기초하여 압력 조정기(14)에 의해 그 공급 압력이 승압되며, 예컨대 0.1∼5 MPa 정도의 고압이 된다. 처리 용기(1) 내는 진공으로 유지되어 있기 때문에, 가스 공급부(12)로부터 공급된 고압의 클러스터 생성 가스는, 클러스터 노즐(41) 내에서 단열 팽창하고, 가스 클러스터가 생성된다. 이 때, 클러스터 노즐(41)의 선단부(41b)의 주위에 감긴 유도 코일(42)에 고주파 전원(43)으로부터 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 클러스터 노즐(41) 내부의 유도 코일(42)이 감겨 있는 부분에는 유도 전자계가 생기고, 이것에 의해 클러스터 노즐(41) 부분에 플라즈마(P)가 생성된다. 이 플라즈마(P)에 의해, 클러스터 노즐(41) 내에서 생성된 가스 클러스터가 이온화되어 이온화 가스 클러스터(Ci)가 되어 클러스터 노즐(41)로부터 처리 용기(1)(처리실) 내에 분사된다. 한편, 기판 배치대(2)에는 직류 전원(44)이 접속되어 있기 때문에, 클러스터 노즐(41)과 기판(S) 사이에 전위차가 생기고, 그 전위차에 의해 이온화 가스 클러스터(Ci)가 가속되어 기판(S)에 조사된다. 즉, 직류 전원(44)은 이온화 가스 클러스터를 가속하는 가속 수단으로서 기능한다.
클러스터 노즐(41) 내를 흐르는 클러스터화되지 않은 가스 분자(원자)도 플라즈마(P)에 의해 여기되어 모노머 이온(mi)을 생성하고, 모노머 이온(mi)도 클러스터 노즐(41)과 기판(S)의 전위차에 의해 가속되어 기판(S)에 조사된다. 또한, 클러스터화되지 않은 가스 분자(원자)가 플라즈마(P)에 의해 여기되는 것에 의해 라디칼(mr)도 생성되어, 기판(S)에 도달한다.
제1 실시형태와 마찬가지로, 클러스터 생성 가스는 특별히 한정되지 않지만, CO2 가스, Ar 가스, N2 가스, SF6 가스, CF4 가스, NF3 가스 등이 예시되고, 이들은 단독으로도, 혼합한 것으로도 적용 가능하다. 또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 처리 용기(1) 내의 압력은 낮은 쪽이 좋으며, 예컨대, 클러스터 노즐(11)에 공급하는 가스의 공급 압력이 0.1∼5 MPa에서는 300 Pa 이하인 것이 바람직하지만, 필라멘트로부터 열전자를 방출시켜 가스 클러스터를 이온화하는 기술과 같은 10-3 Pa 레벨의 저압은 불필요하다. 제1 실시형태와 마찬가지로, 반응 가스도 특별히 한정되지 않지만, O2 가스, H2 가스가 예시된다. 반응 가스는, 이온화 클러스터의 물리력으로는 제거할 수 없는 물질의 제거에 이용된다.
클러스터 노즐(41) 부분에서 유도 결합 플라즈마를 생성하기 위해서는, 고주파 전원(43)의 주파수는 1∼300 MHz 정도, 파워는 1∼1000 W 정도, 처리 용기 내의 압력은 0.01∼300 Pa 정도가 바람직하다. 또한, 이와 같이 처리 용기(1) 내의 압력이 300 Pa 이하이면, 가스 클러스터를 파괴시키지 않고 분사시키고, 또한 유효하게 플라즈마를 생성할 수 있다.
본 실시형태의 처리 장치(101)에 있어서도, 우선, 게이트 밸브를 개방하여 반입 반출구를 통해 피처리 기판(S)을 반입하고, 기판 배치대(2) 상에 배치하고, 처리 용기(1) 내를 진공 펌프(6)에 의해 진공 배기하여 소정 압력의 진공 상태로 함과 함께, 가스 공급부(12)로부터 CO2 가스 등의 클러스터 생성 가스, 또는 필요에 따라서 추가로 반응성 가스를 소정 유량으로 공급한다. 클러스터 생성 가스는 압력 조정기(14)에 의해 승압되어, 미리 정해진 공급 압력으로 클러스터 노즐(41)에 공급된다. 고압의 클러스터 생성 가스는, 진공 상태의 클러스터 노즐(41) 내에서 단열 팽창하고, 그 일부가 응집되어 가스 클러스터를 생성한다. 이 때, 클러스터 노즐(41) 부분에는 유도 코일(42)에 고주파 전원(43)으로부터 고주파 전력이 공급되는 것에 의해 유도 결합 플라즈마(P)가 생성된다. 이 플라즈마(P)에 의해, 클러스터 노즐(41) 내에서 생성된 가스 클러스터가 이온화되어 이온화 가스 클러스터(Ci)가 되어 클러스터 노즐(41)로부터 처리 용기(1)(처리실) 내에 분사되고, 직류 전원(44)으로부터 인가된 직류 전압에 의해 생긴 클러스터 노즐(41)과 기판(S)의 전위차에 의해 가속되어 기판(S)에 조사된다.
본 실시형태에 있어서도 제1 실시형태와 마찬가지로, 이온화 가스 클러스터(Ci)를 전위차에 의해 가속시켜, 가스 클러스터 자체의 물리적 에너지를 증가시킴으로써, 중성의 가스 클러스터보다 고에너지로 기판(S)에 충돌시킬 수 있어, 기판(S)의 표면의 세정 효과를 높일 수 있다. 이 때문에, 기판(S) 상에 제거하기 어려운 형태의 파티클(Pa)이 존재하는 경우에도 유효하게 제거할 수 있다. 또한, 제1 실시형태와 마찬가지로, 상기 특허문헌 1, 2, 3의 기술에서의 문제는 생기지 않는다.
한편, 제1 실시형태와 마찬가지로, 클러스터화되지 않은 클러스터 생성 가스도 클러스터 노즐(41)을 흐르고, 또한, 반응성 가스를 공급하는 경우에는, 거의 클러스터화하지 않은 것을 이용하기 때문에, 반응성 가스의 대부분은 그대로 클러스터 노즐(41)을 흐른다. 그리고, 이들 가스 분자(원자)도 클러스터 노즐(41) 부분의 플라즈마(P)에 의해 여기되어 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 되고, 이와 같은 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 기판(S)에 조사된다.
이들 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)은, 제1 실시형태와 마찬가지로, 기판(S)에 이들과 반응하는 물질이 존재하는 경우는, 기판(S)의 처리에 유효하게 작용시킬 수 있다. 즉, 기판(S) 상의 반응성의 물질은 여기된 가스 분자(원자)(즉 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr))에 의해 분해(제거)되고, 비반응물이나 증기압이 낮은 반응 생성물은 이온화 가스 클러스터(Ci)의 물리력에 의해 제거된다. 따라서, 본 실시형태에 있어서도 제1 실시형태에서 예시한 바와 같은 도 5∼도 8b의 애플리케이션을 적용 가능하다.
본 실시형태에 있어서도, 모노머 이온(mi)이 기판(S)에 지나친 이온 손상을 줄 가능성이 있는 경우에는, 스키머를 설치하는 것에 의해 기판(S)에 대한 모노머 이온(mi)의 조사를 경감할 수 있다. 스키머를 이용하더라도 이온 제거가 불충분한 경우에는 뉴트라이저를 이용하여 이온 손상을 줄 가능성이 있는 모노머 이온(mi)을 직접 제전해도 좋다. 또한, 기판 배치대(2)에 직류 전원(44)을 접속하여 기판(S)에 직류 전압을 인가하는 것 대신에, 또는, 직류 전압을 인가하는 것에 더하여, 클러스터 노즐(41)과 기판(S) 사이에 가속용 전극을 설치하여 이온화 가스 클러스터(Ci)를 더 가속해도 좋다.
도 16에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 클러스터 노즐(41)에 있어서도 제1 실시형태의 클러스터 노즐(11)과 마찬가지로, 형상을 길게 하여 클러스터 생성 영역을 확대하도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 유도 결합 플라즈마는, 유도 코일(42)을 감고 있는 영역에 형성되기 때문에, 유도 코일(42)을 클러스터 노즐(41)의 선단 부분에 감고, 클러스터 노즐(41)의 입구부터 유도 코일(42)을 감은 영역까지의 사이의 클러스터 생성 영역(R)을 가스 클러스터를 생성하기에 충분한 길이로 함으로써, 가스 클러스터 생성량을 증가시키는 것이 가능해진다.
도 17에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(41) 내벽에 대한 전기적 손상을 억제하는 관점에서, 유도 코일(42)과 클러스터 노즐(41)의 선단부(41b) 사이에 금속제의 원추형을 이루는 패러데이 실드(45)를 설치해도 좋다. 또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(41) 대신에, 패러데이 실드 일체형의 클러스터 노즐(51)을 설치해도 좋다. 이 클러스터 노즐(51)은, 패러데이 실드를 겸한 노즐 본체(52)에 슬릿(53)을 설치하고, 그 슬릿(53) 내를 메우도록 석영 등의 유전체(54)를 설치하여 절연한 것이다.
<제3 실시형태>
다음으로, 제3 실시형태에 관해 설명한다.
도 19는, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 처리 장치를 나타내는 단면도이다.
본 실시형태의 처리 장치(102)는, 제1 실시형태의 처리 장치에 자석(60)을 더한 것이다. 다른 구성은 제1 실시형태와 동일하므로 설명을 생략한다.
자석(60)은, 클러스터 노즐(11)의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 것이며, 발생한 자계에 의해 이온이나 전자와 같은 하전 성분을 트랩하고, 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정하는 것이다. 자석(60)은, 예컨대 사마륨코발트 자석 등의 영구 자석으로 구성되어 있다.
본 예에서는, 자석(60)은 링형을 이루며, 클러스터 노즐(11)을 둘러싸도록 설치되어 있다. 단, 자석(60)의 배치 위치는, 클러스터 노즐(11)의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 발생한 자계에 의해 이온이나 전자 등의 하전 성분을 트랩하고, 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정할 수 있다면 배치 위치에는 제한이 없고, 도 20에 나타낸 바와 같이, 클러스터 노즐(11)로부터의 가스 성분 분사 영역을 둘러싸도록 설치되어 있어도 좋다.
클러스터 노즐(11)에는 직류 고압 전원(20)으로부터 고압의 직류 전압이 공급되고, 피처리체인 기판(S)은 접지되어 있기 때문에, 처리 용기(1) 내의 압력이 낮으면, 자석(60)을 설치하지 않아도 클러스터 노즐(11)과 기판(S) 사이에 DC 방전이 생기고, 가스 클러스터 노즐(11)의 선단 부분에서 플라즈마가 생성된다. 그러나, 클러스터 노즐(11)로부터 공급되는 가스에 의해 처리 용기(1) 내의 압력이 상승하면, 자석(60)이 존재하지 않는 경우에는, 클러스터 노즐(11)과 예컨대 처리 용기(1)의 벽부의 사이에 이상 방전이 생기는 경우가 있고, 그 경우는 클러스터 노즐(11)과 기판(S) 사이에 지속적인 플라즈마 생성이 어려워진다.
이것에 대하여, 자석(60)을 설치하는 것에 의해, 클러스터 노즐(11)로부터 분사된 가스 중 직류 고압 전원에 의해 여기되어 생성된 하전 성분, 즉 이온이나 전자가, 자석(60)으로부터 발생한 자계에 트랩된다. 이 때문에, 이온이나 전자가 트랩된 부분에 있어서 이온이나 전자의 밀도가 상승한다. 이에 따라, 그 부분에서 확실하고 안정적으로 플라즈마 생성 영역을 규정할 수 있다. 이 때문에, 처리 용기 내의 압력이 상승하더라도 클러스터 노즐(11) 부분에 지속적으로 플라즈마를 유지할 수 있다.
자석(60)으로부터 발생하는 자계(자장)는, 도 21에 나타낸 바와 같이, 자력선(61)으로 나타낼 수 있다. 자력선(61)은 자석의 N극(62)으로부터 S극(63)으로 향하는 곡선이며, 자력선의 밀도가 높을수록 자장 강도가 높아진다. 이온이나 전자와 같은 하전 성분은 자력선(61)의 둘레를 회전하고, 이에 따라 자계에 트랩되게 된다.
자력선(61)이 수속되어 있는 로트형의 영역(64)에 하전 성분이 근접하면, 하전 성분이 척력을 받아 플라즈마가 튀어서 되돌아오는 경우가 있다. 이것을 미러 효과라고 한다. 구체적으로는, 전술한 도 20과 같이 클러스터 노즐(11)로부터 기판(S)측으로 떨어진 위치에 자석(60)을 설치한 경우는, 도 22에 나타낸 바와 같이, 미러 효과에 의해 플라즈마가 클러스터 노즐(11)의 상측으로 튀어서 되돌아올 가능성이 있다. 이것에 대하여, 도 23에 나타낸 바와 같이, 자석(60)을, 클러스터 노즐(11)의 출구의 위치가 자장 강도가 최대가 되는 위치(65)와 동일 위치, 또는 클러스터 노즐(11)의 출구가 자장 강도가 최대가 되는 위치(65)보다 피처리체측이 되도록 설치함으로써, 미러 효과에 의한 플라즈마의 반동을 억제하여, 자석(60)의 출구 부근에서 플라즈마를 생성시킬 수 있다고 생각된다.
자석(60)은, 클러스터 노즐(11) 부분에 지속적으로 플라즈마를 유지함과 함께, 플라즈마를 기판(S)으로 유도하는 효과를 가지는 것이 바람직하다. 그것을 위해서는, 자석(60)의 상하 방향의 길이는 긴 쪽이 바람직하다. 또한, 이러한 관점에서, 도 24에 나타낸 바와 같이, 자석(60)을 클러스터 노즐(11)측으로부터 기판(S)측을 향해서 직렬로 복수 설치해도 좋다. 이와 같이 복수의 자석(60)을 직렬로 설치함으로써, 클러스터 노즐(11)의 출구 부분부터 기판(S) 근방 부분까지 자계를 도중에 끊지 않고 형성할 수 있어, 플라즈마를 클러스터 노즐(11) 부분으로부터 기판(S)측으로 가이드할 수 있다. 이 때, 인접하는 자석(60) 사이의 간극이 지나치게 비면 미러 효과가 생기고, 플라즈마를 가두는 효과가 작아질 가능성이 있기 때문에, 인접하는 자석(60) 사이의 간극을 최대한 작게 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 25에 나타낸 바와 같이, 자석(60)으로부터 기판(S)을 향해서 철재나 스테인리스강(SUS)재 등의 연자성체로 이루어진 관형의 요크(67)를 설치해도 좋다. 자석(60)으로부터 발생한 자계는, 요크(67)에 의해 기판(S) 근방까지 도달하고, 이에 따라 플라즈마를 클러스터 노즐(11) 부분으로부터 기판(S)측으로 가이드할 수 있다.
본 실시형태에 있어서는, 자석(60)으로부터 발생한 자계에 의해 하전 성분을 트랩하기 때문에, 모노머 이온(mi) 등을 트랩 감속시킬 수 있고, 모노머 이온(mi)이 기판(S)에 지나친 이온 손상을 줄 가능성을 작게 할 수 있다. 한편, 가스 클러스터 노즐(11)로부터 분사되는 가스 클러스터도 플라즈마 중에서 이온화되지만, 모노머 이온과 비교하면 질량이 매우 무겁기 때문에, 이 자계 영역에 있어서 트랩 등의 영향을 거의 받지 않고 기판(S)을 향해서 비행한다. 물론, 그렇다 하더라도 모노머 이온(mi)이 기판(S)에 지나친 이온 손상을 줄 가능성은 있고, 그 경우에는, 종전의 실시형태와 마찬가지로, 스키머나 뉴트라이저를 이용하여 기판(S)에 대한 모노머 이온의 조사를 경감하도록 해도 좋다. 또한, 클러스터 노즐(41)과 기판(S) 사이에 가속용 전극을 설치하여 이온화 가스 클러스터(Ci)를 더 가속해도 좋다.
이상은, 제1 실시형태의 처리 장치에 자석(60)을 더한 예에 관해 설명했지만, 본 실시형태에서는 이것에 한정되지 않고, 제2 실시형태의 처리 장치에 자석을 더한 장치이어도 좋다. 이 경우에도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 자석의 배치에 관해서도 동일하며, 도 24, 25의 예도 동일하게 적용할 수 있다.
본 실시형태는, 자석을 이용함으로써 하전 성분을 원하는 부분에 트랩하여 원하는 영역에 플라즈마를 생성하는 효과를 제1 실시형태 및 제2 실시형태에 부가하는 것이며, 기본적인 처리는 제1 및 제2 실시형태와 동일하다. 즉, 이온화 가스 클러스터(Ci)를 전위차에 의해 가속시켜, 가스 클러스터 자체의 물리적 에너지를 증가시킴으로써, 중성의 가스 클러스터보다 고에너지로 기판(S)에 충돌시킬 수 있어, 기판(S)의 표면의 세정 효과를 높일 수 있다. 또한, 클러스터 노즐을 통과하여 클러스터화되지 않고 흐르는 클러스터 생성 가스나, 반응성 가스는 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온(mi)이나 라디칼(mr)이 되어, 기판(S)에 존재하는 이들에 반응하는 물질에 유효하게 작용시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 있어서도 제1 실시형태에서 예시한 바와 같은 도 5∼도 8b의 애플리케이션을 적용 가능한 것은 물론이다.
또, 본 실시형태에서는, 자석(60)으로서 링형 자석을 설치한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지 않고, 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 자계에 하전 성분이 트랩되고, 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역이 규정되면, 링형에 한정되지 않고, 예컨대 2장의 평판형의 자석이어도 좋다.
<다른 적용>
또, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다. 예컨대, 상기 실시형태에서는 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성하는 방식으로서 DC 방전 방식 및 ICP 방식을 예시했지만, 이것에 한정되는 것이 아니다.
또한, 상기 실시형태에서는 이온화 가스 클러스터를 가속하여 피처리체인 기판(S)에 조사하는 예를 나타냈지만, 모노머 이온이나 라디칼에 의한 처리를 주체로 하는 경우 등에서는, 이온화 가스 클러스터의 가속은 필수가 아니다.
또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 기판의 세정 처리에 적용한 예에 관해 나타냈지만, 피처리체는 기판에 한정되는 것이 아니며, 또한, 적용되는 처리도 세정에 한정되지 않고, 예컨대 가공 등의 다른 처리에 적용할 수 있다.
1 : 처리 용기 2 : 기판 배치대,
3 : 구동 기구 4 : 배기구
5 : 배기 배관 6 : 진공 펌프
7 : 압력 제어 밸브 10, 40 : 가스 클러스터 조사 기구
11, 41, 51 : 클러스터 노즐 12 : 가스 공급부
12a : 클러스터 생성 가스 공급원 12b : 반응 가스 공급원
21 : 애자 22 : 직류 고압 전원
30 : 제어부 42 : 유도 코일
43 : 고주파 전원 44 : 직류 전원
60 : 자석 61 : 자력선
67 : 요크 100, 101, 102 : 처리 장치
201 : 유기 재료 202 : 무기 재료
203 : 복합물 204 : 할로겐 잔사
205 : 불휘발성 성분 206 : 레지스트층
207 : 클러스트층 Ci : 이온화 가스 클러스터
mi : 모노머 이온 mr : 라디칼
S : 기판

Claims (23)

  1. 가스 클러스터를 이용하여 피처리체에 대하여 처리를 행하는 처리 장치로서,
    피처리체가 배치되고, 진공으로 유지되는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내를 배기시키는 배기 기구와,
    가스 클러스터를 생성하기 위한 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 클러스터 생성 가스를 그 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키고, 생성된 가스 클러스터를 포함하는 가스 성분을 상기 처리 용기 내에 분사하는 클러스터 노즐과,
    상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
    를 구비하고,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 상기 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스는, 상기 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 포함하고,
    상기 클러스터 노즐 부분에서 생성된 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터가 이온화되고, 상기 이온화된 가스 클러스터가 상기 클러스터 노즐로부터 분사되고, 피처리체에 조사되며, 상기 반응성 가스는, 상기 클러스터 노즐 부분에서 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어 상기 클러스터 노즐로부터 상기 처리 용기에 공급되고, 상기 피처리체에 대하여 화학적 작용을 미치는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 클러스터 노즐로부터 분사된 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체를 향해 가속시키는 가속 수단을 더 구비하는 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 클러스터 노즐은 금속제이며, 상기 플라즈마 생성 기구는, 상기 클러스터 노즐에 직류 전압을 인가하는 직류 전원을 가지며, 상기 직류 전원에 의해 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하고, DC 방전에 의해 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시키는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 직류 전원은, 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하는 기능에 의해 상기 가속 수단으로서도 기능하는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 플라즈마 생성 기구는, 상기 클러스터 노즐 부분에 유도 결합 플라즈마를 생성하는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 클러스터 노즐은 유전체로 구성되어 있고, 상기 플라즈마 생성 기구는, 상기 클러스터 노즐의 주위에 설치된 유도 코일과, 상기 유도 코일에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 가지는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 자석을 더 구비하고, 상기 자계에 전자나 이온과 같은 하전 성분이 트랩되고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역이 규정되는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자석의 자장 강도가 최대가 되는 위치와, 상기 클러스터 노즐의 출구의 위치가 동일 위치, 또는 자장 강도가 최대가 되는 위치보다 상기 클러스터 노즐의 출구가 피처리체측이 되도록 상기 자석이 설치되는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 장치.
  9. 가스 클러스터를 이용하여 피처리체에 대하여 처리를 행하는 처리 방법으로서,
    처리 용기 내에 피처리체를 배치하고, 그 안을 진공으로 유지하는 단계와,
    상기 처리 용기 내에 클러스터 노즐을 설치하고, 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 상기 클러스터 노즐에 공급하는 단계와,
    상기 클러스터 노즐의 내부에서 상기 클러스터 생성 가스를 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키는 단계와,
    상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시키는 단계와,
    상기 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터를 이온화시키고, 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 클러스터 노즐로부터 분사시켜, 상기 피처리체에 조사하는 단계와,
    상기 플라즈마에 의해 상기 반응성 가스를 여기하여 모노머 이온 또는 라디칼을 생성시켜 상기 처리 용기에 공급하여, 상기 모노머 이온 또는 상기 라디칼에 의해 상기 피처리체에 대하여 화학적 작용을 미치는 단계
    를 포함하는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 클러스터 노즐로부터 분사된 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체를 향해 가속시키는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 클러스터 노즐에 직류 전압을 인가하여, 상기 클러스터 노즐과 상기 피처리체 사이에 전위차를 생기게 하고, DC 방전에 의해 상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시키는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 클러스터 노즐 부분에 생성되는 플라즈마는 유도 결합 플라즈마인 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 피처리체에 조사함으로써, 상기 피처리체의 표면에 부착된 파티클을 제거하는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  14. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 자석에 의해 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 상기 자계에 전자나 이온과 같은 하전 성분을 트랩시키고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정하는 단계를 더 포함하는 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 자석의 자장 강도가 최대가 되는 위치와, 상기 클러스터 노즐의 출구의 위치가 동일 위치, 또는 자장 강도가 최대가 되는 위치보다 상기 클러스터 노즐의 출구가 피처리체측이 되도록 상기 자석이 설치되는 것인 가스 클러스터를 이용한 처리 방법.
  16. 진공으로 유지된 처리 용기 내에 이온화된 가스 클러스터를 발생시키는 가스 클러스터 발생 장치로서,
    가스 클러스터를 생성하기 위한 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 가스 공급부로부터 공급된 클러스터 생성 가스를 그 내부에서 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키고, 생성된 가스 클러스터를 포함하는 가스 성분을 상기 처리 용기 내에 분사하는 클러스터 노즐과,
    상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성하는 플라즈마 생성 기구
    를 구비하고,
    상기 가스 공급부로부터 공급되는 상기 클러스터 생성 가스를 포함하는 가스는, 상기 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 포함하고,
    상기 클러스터 노즐 부분에서 생성된 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터가 이온화되고, 상기 이온화된 가스 클러스터가 상기 클러스터 노즐로부터 분사되고, 상기 반응성 가스는, 상기 클러스터 노즐 부분에서 상기 플라즈마에 의해 여기되어 모노머 이온 또는 라디칼이 되어 화학적 작용을 미치는 성분으로서 상기 클러스터 노즐로부터 분사되는 것인 가스 클러스터 발생 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키는 자석을 더 구비하고, 상기 자계에 전자나 이온과 같은 하전 성분이 트랩되고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역이 규정되는 것인 가스 클러스터 발생 장치.
  18. 진공으로 유지된 처리 용기 내에 이온화된 가스 클러스터를 발생시키는 가스 클러스터 발생 방법으로서,
    상기 처리 용기 내에 클러스터 노즐을 설치하고, 클러스터 생성 가스와 반응성 가스를 상기 클러스터 노즐에 공급하는 단계와,
    상기 클러스터 노즐의 내부에서 상기 클러스터 생성 가스를 단열 팽창시켜 가스 클러스터를 생성시키는 단계와,
    상기 클러스터 노즐 부분에 플라즈마를 생성시키는 단계와,
    상기 플라즈마에 의해 상기 가스 클러스터를 이온화시키고, 상기 이온화된 가스 클러스터를 상기 클러스터 노즐로부터 분사시키는 단계와,
    상기 플라즈마에 의해 상기 반응성 가스를 여기하여 모노머 이온 또는 라디칼을 생성시키고, 상기 모노머 이온 또는 상기 라디칼을 화학적 작용을 미치는 성분으로서 상기 클러스터 노즐로부터 분사시키는 단계
    를 포함하는 가스 클러스터 발생 방법.
  19. 제18항에 있어서, 자석에 의해 상기 클러스터 노즐의 가스 분사 영역에 자계를 발생시키고, 상기 자계에 전자나 이온과 같은 하전 성분을 트랩시키고, 상기 하전 성분이 트랩된 부분에 플라즈마 생성 영역을 규정하는 단계를 더 포함하는 가스 클러스터 발생 방법.
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