KR102074115B1 - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 정전 실드 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 정전 실드 Download PDF

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Abstract

처리 용기의 내부에서 처리 가스를 플라스마 여기하는 경우에, 처리 용기의 내주면에 대한 스퍼터링의 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 정전 실드를 얻는다.
정전 실드는, 처리 용기의 외주면과 코일 사이에 형성되어 있다. 이 정전 실드는, 코일의 주(周) 방향(circumferential)으로 연장되어, 코일의 일부와 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 구획부와, 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 코일의 다른 일부와 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 개구부가 형성되어 있다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 정전 실드
본 발명은, 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법, 및 정전 실드에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 플래시 메모리나 로직 회로 등의 반도체 장치의 패턴을 형성할 때, 제조 공정의 일 공정으로서, 플라스마 여기한 처리 가스를 사용하여, 기판 상에 형성된 패턴 표면에 대하여 질화 등의 개질 처리를 행하는 공정이 실시되는 것이 기재되어 있다.
일본 특허 공개 제2014-75579호 공보
처리 가스를 플라스마 여기함으로써 기판을 처리할 때, 처리 용기의 내부에서는, 라디칼이나 이온 등의 반응종이나 전자가 생성된다. 여기서, 고주파 전력이 인가된 전극에 의해 형성되는 전계에 기인하여, 생성된 이온이 가속되어 처리 용기의 내주면에 부딪쳐 스퍼터링이 일어나는 경우가 있다. 처리 용기의 내주면이 스퍼터링되면, 내주면을 구성하고 있는 물질의 성분이 처리 용기의 내부로 방출되어, 기판 상의 피처리 대상막의 막 중에 도입되는 등, 기판 처리에 영향을 주는 경우가 있다.
본 발명의 과제는, 처리 용기의 내부에서 처리 가스를 플라스마 여기하는 경우에, 처리 용기의 내주면에 대한 스퍼터링의 발생을 억제하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 처리 가스가 플라스마 여기되는 처리실이 내부에 형성된 처리 용기와, 상기 처리실에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와, 상기 처리 용기의 외주면과 이격되어 상기 외주면에 권회되며, 고주파 전력이 공급되는 코일과, 상기 처리 용기의 외주면과 상기 코일 사이에 형성된 정전 실드이며, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 구획부와, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 다른 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 개구부가 형성된 상기 정전 실드를 구비한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 실드 본체를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 관한, 공진 코일, 정전 실드, 전계 강도, 및 전류·전압의 관계 등을 도시하는 설명도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 제어부의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 공정에서 처리되는 홈(트렌치)이 형성된 기판을 도시한 설명도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 대한 비교 형태에 관한, 공진 코일, 정전 실드, 전계 강도 및 전류·전압의 관계 등을 도시하는 설명도이다.
(전체 구성)
본 발명의 실시 형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 도 1 내지 도 8에 따라서 설명한다. 또한, 도면 중에 도시한 화살표 H는 장치 상하 방향(연직 방향)을 나타내고, 화살표 W는 장치 폭 방향(수평 방향)을 나타내고, 화살표 D는 장치 깊이 방향(수평 방향)을 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 기판 처리 장치는, 주로 기판면 상에 형성된 막에 대하여 질화 처리를 행하도록 구성되어 있다. 기판 처리 장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 플라스마 처리를 행하는 처리로(202), 웨이퍼(200)가 적재되는 서셉터(217), 가스를 공급하는 가스 공급부(228), 및 플라스마를 생성하는 플라스마 생성부(260), 각 부를 제어하는 제어부(221)를 구비하고 있다.
(처리로(202))
처리로(202)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 내부에 처리실(201)이 형성된 처리 용기(203)를 구비하고 있다. 이 처리 용기(203)는, 돔형 상측 용기(210)와, 공기형 하측 용기(211)를 구비하고 있다.
그리고, 처리 용기(203)에는, 수평 방향으로 절단한 절단면이 원형인 처리실(201)이 형성된다. 상측 용기(210)는, 예를 들어 산화알루미늄(Al2O3), 또는 석영(SiO2) 등의 비금속 재료로 형성되어 있고, 하측 용기(211)는, 예를 들어 알루미늄(Al)으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상측 용기(210)는 석영으로 형성되어 있다.
또한, 처리실(201)은, 주위에 후술하는 공진 코일(212)이 마련되어 있는 플라스마 생성 공간과, 웨이퍼(200)가 처리되는 기판 처리 공간을 갖는다. 플라스마 생성 공간은 플라스마가 생성되는 공간이며, 처리실(201)에 있어서 공진 코일(212)의 하단보다 상방이며, 또한 공진 코일(212)의 상단보다 하방의 공간이다. 한편, 기판 처리 공간은, 웨이퍼(200)가 플라스마를 사용하여 처리되는 공간이며, 처리실(201)에 있어서 공진 코일(212)의 하단보다 하방의 공간이다.
또한, 하측 용기(211)의 측벽에는, 반입출구(245)가 마련되어 있다. 또한, 반입출구(245)에는, 게이트 밸브(244)가 마련되어 있다. 게이트 밸브(244)가 개방되어 있는 경우에는, 도시하지 않은 반송 기구를 사용하여, 반입출구(245)를 통해, 처리실(201)로 웨이퍼(200)를 반입, 또는 처리실(201)의 외부로 웨이퍼(200)를 반출할 수 있다. 한편, 게이트 밸브(244)가 폐쇄되어 있는 경우에는, 게이트 밸브(244)는 처리실(201)의 기밀성을 유지하는 게이트 밸브가 된다.
또한, 하측 용기(211)의 측벽에는, 처리실(201)로부터 반응 가스를 배기하는 가스 배기구(235)가 마련되어 있다. 또한, 가스 배기구(235)에는, 가스 배기관(231)의 상류단이 접속되어 있다. 가스 배기관(231)에는, 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(242), 개폐 밸브로서의 밸브(243b), 및 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 마련되어 있다.
(서셉터(217))
서셉터(217)는, 웨이퍼(200)를 적재하는 기판 적재부이며, 도 1에 도시된 바와 같이, 처리실(201)의 바닥측에 배치되어 있다. 서셉터(217)는, 가열 기구로서의 히터(217b)를 구비하고 있다. 이 히터(217b)는, 전력이 공급되면, 서셉터(217)에 적재된 웨이퍼(200) 표면을 예를 들어 25℃ 내지 750℃ 정도까지 가열하도록 되어 있다. 또한, 서셉터(217)는 하측 용기(211)와는 전기적으로 절연되어 있다.
또한, 서셉터(217)는, 서셉터(217)에 적재된 웨이퍼(200) 상에 생성되는 플라스마의 밀도의 균일성을 보다 향상시키기 위한 임피던스 가변 기구(275)와, 히터(217b)로 공급되는 전력을 조정하기 위한 히터 전력 조정 기구(276)를 구비하고 있다.
또한, 서셉터(217)에는, 복수의 관통 구멍(217a)이 형성되어 있고, 하측 용기(211)의 저면에는 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 배치되어 있다. 또한, 서셉터(217)의 하측에는, 서셉터(217)를 승강시키는 서셉터 승강 기구(268)가 배치되어 있다. 서셉터 승강 기구(268)에 의해 서셉터(217)를 하강시킴으로써, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이, 서셉터(217)에 적재된 웨이퍼(200)를 서셉터(217)로부터 밀어올린다. 이에 의해, 웨이퍼(200)가 서셉터(217)와 비접촉 상태로 된다.
(가스 공급부(228))
가스 공급부(228)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 공급 헤드(236), 질소 함유 가스 공급관(232a), 수소 함유 가스 공급관(232b), 불활성 가스 공급관(232c), MFC(252a, 252b, 252c), 및 밸브(253a, 253b, 253c, 243a)를 구비하고 있다.
가스 공급 헤드(236)는, 처리실(201)의 상방, 즉 상측 용기(210)의 상부에 배치되어 있다. 가스 공급 헤드(236)는, 캡형 덮개(233), 가스 도입구(234), 버퍼 실(237), 개구(238), 차폐 플레이트(240), 및 가스 분출구(239)를 구비하고 있다.
가스 도입구(234)에는, 질소 함유 가스로서의 질소(N2) 가스를 공급하는 질소 함유 가스 공급관(232a)의 하류단과, 수소 함유 가스로서의 수소(H2) 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급관(232b)의 하류단과, 불활성 가스로서의 아르곤(Ar) 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(232c)의 하류단이 합류되도록 접속되어 있다.
질소 함유 가스 공급관(232a)에는, N2 가스 공급원(250a), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(252a), 개폐 밸브로서의 밸브(253a)가 마련되어 있다. 수소 함유 가스 공급관(232b)에는, H2 가스 공급원(250b), MFC(252b), 밸브(253b)가 마련되어 있다. 불활성 가스 공급관(232c)에는, Ar 가스 공급원(250c), MFC(252c), 밸브(253c)가 마련되어 있다.
또한, 질소 함유 가스 공급관(232a)과 수소 함유 가스 공급관(232b)과 불활성 가스 공급관(232c)이 합류된 하류측에는, 밸브(243a)가 마련되어 있다.
밸브(253a, 253b, 253c, 243a)를 개폐시킴으로써, MFC(252a, 252b, 252c)에 의해 각각의 가스의 유량을 조정하면서, 질소 함유 가스, 수소 가스 함유 가스, 및 불활성 가스 등의 처리 가스가, 처리실(201)로 공급되도록 되어 있다.
(플라스마 생성부(260))
플라스마 생성부(260)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 고주파 전원(273), RF 센서(272), 정합기(274), 공진 코일(212), 차폐판(223), 및 정전 실드(400)를 구비하고 있다.
〔고주파 전원(273)〕
고주파 전원(273)은, 공진 코일(212)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하는 것이다. 고주파 전원(273)은, 발진 주파수 및 출력을 규정하기 위한 고주파 발진 회로 및 프리앰프를 포함하는 전원 제어 수단(컨트롤 회로)과, 소정의 출력으로 증폭하기 위한 증폭기(출력 회로)를 구비하고 있다. 전원 제어 수단은, 조작 패널을 통해 미리 설정된 주파수 및 전력에 관한 출력 조건에 기초하여 증폭기를 제어한다. 증폭기는, 공진 코일(212)에 전송 선로를 통해 일정한 고주파 전력을 공급한다.
〔RF 센서(272), 정합기(274)〕
RF 센서(272)는, 고주파 전원(273)의 출력측에 마련되며, 공급되는 고주파 전력의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하는 것이다. RF 센서(272)에 의해 모니터된 반사파 전력은 정합기(274)에 입력되고, 정합기(274)는, RF 센서(272)로부터 입력된 반사파의 정보에 기초하여, 반사파가 최소가 되도록, 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력되는 고주파 전력의 주파수를 제어하는 것이다.
〔공진 코일(212), 차폐판(223)〕
공진 코일(212)은, 처리 용기(203)의 상측 용기(210)의 외주면(203a)과 이격되어, 외주면(203a)을 둘러싸도록 외주면(203a)에 권회되어 있다. 이 공진 코일(212)에는, RF 센서(272), 고주파 전원(273), 및 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력 주파수의 정합을 행하는 정합기(274)가 접속되어 있다.
공진 코일(212)은, 어떤 파장으로 공진하도록 권경, 권회 피치, 권수가 설정되어 있고, 고주파 전력이 공급된 공진 코일(212)에는 정재파가 형성된다. 공진 코일(212)의 전기적 길이는, 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에 있어서의 1파장의 정수배(1배, 2배, …)에 상당하는 길이로 설정된다.
구체적으로는, 인가하는 전력이나 발생시키는 자계 강도 등을 고려하여, 공진 코일(212)이 설정된다. 예를 들어, 800㎑ 내지 50㎒, 0.1 내지 5㎾의 고주파 전력에 의해 0.01 내지 10가우스 정도의 자장을 발생시키기 위해, 공진 코일(212)의 유효 단면은, 50 내지 300㎟로 되고, 또한 공진 코일(212)의 코일 직경은, 200 내지 500㎜로 된다. 그리고, 이 공진 코일(212)이, 상측 용기(210)의 외주면(203a)을 둘러싸도록, 2 내지 60회 정도 권회된다.
본 실시 형태에서는, 고주파 전력의 주파수가, 27.12㎒로 되고, 공진 코일(212)의 전기적 길이가, 1파장의 길이(약 11미터)로 되어 있다. 또한, 공진 코일(212)의 권회 피치(도 4의 P1)는, 24.5㎜ 간격으로 등간격으로 되어 있다.
또한, 공진 코일(212)의 권경(직경)은, 웨이퍼(200)의 직경보다도 커지도록 설정된다. 본 실시 형태에서는, 웨이퍼(200)의 직경이 φ300㎜로 되고, 공진 코일(212)의 권경은 웨이퍼(200)의 직경보다도 큰 φ500㎜ 이상으로 되어 있다.
공진 코일(212)을 구성하는 소재로서는, 구리 파이프, 구리의 박판, 알루미늄 파이프 등이 사용된다. 또한, 공진 코일(212)은, 절연성 재료로 평판형으로 형성된 복수의 서포트(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있다. 또한, 공진 코일(212)의 일단은, 공진 코일(212)의 전기적 길이를 미세 조정하기 위해, 가동 탭(213)을 통해 접지되어 있고, 공진 코일(212)의 타단은, 고정 접지(214)를 통해 접지되어 있다. 가동 탭(213)의 위치는, 공진 코일(212)의 공진 특성을 고주파 전원(273)과 대략 동일하게 하도록 조정된다.
또한, 장치의 최초의 설치 시, 또는 처리 조건의 변경 시에, 공진 코일(212)의 임피던스를 미세 조정하기 위해, 공진 코일(212)에 전력을 공급하는 급전부는, 공진 코일(212)에 이동 가능하게 접속된 가동 탭(215)에 의해 구성된다.
이와 같이, 공진 코일(212)이, 가변식 그라운드부, 및 가변식 급전부를 구비하고 있음으로써, 후술하는 바와 같이, 처리실(201)의 공진 주파수 및 부하 임피던스를, 용이하게 조정할 수 있다.
또한, 위상 및 역위상 전류가 공진 코일(212)의 전기적 중점에 관하여 대칭으로 흐르도록, 공진 코일(212)의 적어도 일단에는, 코일 및 실드로 형성된 파형 조정 회로(도시하지 않음)가 삽입된다. 이 파형 조정 회로는, 공진 코일(212)의 단부를 전기적으로 비접속 상태로 설정하거나, 또는 전기적으로 등가의 상태로 설정함으로써, 전기 회로를 개로로 구성한다.
차폐판(223)은, 공진 코일(212)을 측방 및 상방으로부터 둘러싸도록 배치되어 있다. 차폐판(223)은, 공진 코일(212)의 외측의 전계를 차폐함과 함께, 공진 회로를 구성하는 데 필요한 용량 성분(C 성분)을 공진 코일(212)과의 사이에 형성하기 위해 마련되어 있다. 차폐판(223)은, 일반적으로는, 알루미늄 합금 등의 도전성 재료를 사용하여 원통형으로 구성된다. 구체적으로는, 차폐판(223)은, 공진 코일(212)의 외주로부터 5 내지 150㎜ 정도 이격되어 배치된다.
〔정전 실드(400)〕
정전 실드(400)는, 처리 용기(203)의 외주면(203a)과 공진 코일(212) 사이에 배치되어 있다. 또한, 이 정전 실드(400)에 대해서는, 상세를 후술한다.
(제어부(221))
제어부(221)는 도 1에 도시된 바와 같이, 신호선 A를 통해 APC 밸브(242), 밸브(243b), 및 진공 펌프(246)를, 신호선 B를 통해 서셉터 승강 기구(268)를, 신호선 C를 통해 히터 전력 조정 기구(276) 및 임피던스 가변 기구(275)를, 신호선 D를 통해 게이트 밸브(244)를, 신호선 E를 통해 RF 센서(272), 고주파 전원(273) 및 정합기(274)를, 신호선 F를 통해 MFC(252a 내지 252c) 및 밸브(253a 내지 253c, 243a)를, 각각 제어하도록 구성되어 있다.
제어부(221)는, 도 5에 도시된 바와 같이, CPU(Central Processing Unit)(221a), RAM(Random Access Memory)(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)를 구비한 컴퓨터로서 구성되어 있다. RAM(221b), 기억 장치(221c), I/O 포트(221d)는, 내부 버스(221e)를 통해, CPU(221a)와 데이터 교환 가능하도록 구성되어 있다. 제어부(221)에는, 예를 들어 터치 패널이나 디스플레이 등으로서 구성된 입출력 장치(222)가 접속되어 있다.
기억 장치(221c)는, 예를 들어 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(221c) 내에는, 기판 처리 장치(100)의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리 공정에서의 수순이나 조건 등이 기재된 프로그램 레시피 등이 판독 가능하게 저장되어 있다.
I/O 포트(221d)는, 전술한 MFC(252a 내지 252c), 밸브(253a 내지 253c, 243a, 243b), 게이트 밸브(244), APC 밸브(242), 진공 펌프(246), RF 센서(272), 고주파 전원(273), 정합기(274), 서셉터 승강 기구(268), 임피던스 가변 기구(275), 및 히터 전력 조정 기구(276) 등에 접속되어 있다.
CPU(221a)는, 기억 장치(221c)로부터의 제어 프로그램을 판독하여 실행함과 함께, 입출력 장치(222)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라서 기억 장치(221c)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성되어 있다.
그리고, CPU(221a)는, 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록, I/O 포트(221d) 및 각 신호선을 통해 각 부재를 제어한다.
제어부(221)는, 외부 기억 장치(예를 들어, 자기 테이프, 플렉시블 디스크나 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리)(220)에 저장된 상술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨함으로써 구성할 수 있다.
기억 장치(221c)나 외부 기억 장치(220)는, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성되어 있다.
〔기판 처리 공정〕
다음에, 제어부(221)에 의해 각 부가 제어됨으로써 실행되는 기판 처리 공정에 대하여, 도 6에 도시한 흐름도를 사용하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정에서 처리되는 웨이퍼(200)의 표면에는, 도 7에 도시한 바와 같이, 적어도 표면이 실리콘의 층으로 구성되고, 애스펙트비가 높은 요철부를 갖는 트렌치(301)가 미리 형성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서는, 트렌치(301)의 내벽에 노출된 실리콘층에 대하여, 플라스마를 사용한 질화 처리를 행한다.
-기판 반입 공정 S100-
우선, 웨이퍼(200)를 처리실(201)로 반입한다(도 1 참조). 구체적으로는, 서셉터 승강 기구(268)가 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 서셉터(217)를 하강시켜, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)이 서셉터(217)의 표면보다도 소정의 높이분만큼 돌출된 상태로 한다.
다음에, 게이트 밸브(244)를 개방하고, 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실로부터, 웨이퍼 반송 기구(도시하지 않음)를 사용하여 처리실(201)로 웨이퍼(200)를 반입한다. 반입된 웨이퍼(200)는, 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출된 웨이퍼 밀어올림 핀(266)에 수평 자세로 지지된다. 처리실(201)로 웨이퍼(200)를 반입하면, 게이트 밸브(244)를 폐쇄하여 처리실(201)을 밀폐한다. 그리고, 서셉터 승강 기구(268)가 서셉터(217)를 상승시킴으로써, 웨이퍼(200)는 서셉터(217)의 상면에 지지된다.
-승온·진공 배기 공정 S200-
다음에, 처리실(201)로 반입된 웨이퍼(200)의 승온을 행한다. 히터(217b)가 마련된 서셉터(217) 상에 웨이퍼(200)를 보유 지지함으로써, 예를 들어 150 내지 750℃의 범위 내의 소정값으로 웨이퍼(200)가 가열된다.
여기에서는, 웨이퍼(200)의 온도가 700℃가 되도록 웨이퍼(200)를 가열한다. 또한, 웨이퍼(200)의 승온을 행하는 동안, 진공 펌프(246)는, 가스 배기관(231)을 통해 처리실(201)의 내부를 진공 배기하여, 처리실(201)의 내부의 압력을 소정의 값으로 한다. 진공 펌프(246)는, 적어도 후술하는 기판 반출 공정 S600이 종료될 때까지 작동시켜 둔다.
-반응 가스 공급 공정 S300-
다음에, 반응 가스로서, 질소 함유 가스인 N2 가스의 공급, 및 수소 함유 가스인 H2 가스의 공급을 개시한다. 구체적으로는, 밸브(253a, 253b)를 개방하고, MFC(252a, 252b)에서 유량 제어하면서, 처리실(201)로 N2 가스 및 H2 가스의 공급을 개시한다. 이때, N2 가스의 유량을, 예를 들어 20 내지 5000sccm의 범위 내의 소정값으로 한다. 또한, H2 가스의 유량을, 예를 들어 20 내지 1000sccm의 범위 내의 소정값으로 한다.
또한, 처리실(201)의 내부의 압력에 대해서는, 1 내지 250Pa의 범위 내의 소정의 압력이며, 바람직하게는 1 내지 5Pa가 되도록, APC 밸브(242)의 개방도를 조정하여 처리실(201)의 내부의 배기를 제어한다. 이와 같이, 후술하는 플라스마 처리 공정 S400의 종료 시까지 N2 가스 및 H2 가스의 공급을 계속한다.
-플라스마 처리 공정 S400-
다음에, 공진 코일(212)에 대하여 고주파 전원(273)으로부터 RF 센서(272)를 통해, 고주파 전력의 공급을 개시한다. 본 실시 형태에서는, 고주파 전원(273)으로부터 공진 코일(212)에 27.12㎒의 고주파 전력을 공급한다. 공진 코일(212)로 공급하는 고주파 전력은, 예를 들어 100 내지 5000W의 범위 내의 소정의 전력이며, 바람직하게는 100 내지 3500W이고, 보다 바람직하게는 약 3500W로 한다.
이에 의해, N2 가스 및 H2 가스가 공급되고 있는 처리실(201)의 플라스마 생성 공간에 유도 플라스마가 여기된다. 플라스마상의 N2 가스 및 H2 가스는 전리되어, 질소를 포함하는 질소 라디칼(질소 활성종)이나 질소 이온, 수소를 포함하는 수소 라디칼(수소 활성종)이나 수소 이온 등의 반응종이 생성된다. 유도 플라스마에 의해 생성된 라디칼과 가속되지 않은 상태의 이온은 웨이퍼(200)의 표면에 균일하게 공급되어, 웨이퍼(200)의 표면에 형성되어 있는 실리콘층과 균일하게 반응하여, Si층을 스텝 커버리지가 양호한 SiN층으로 개질한다.
그 후, 소정의 처리 시간, 예를 들어 10 내지 300초가 경과하면, 고주파 전원(273)으로부터의 전력의 출력을 정지하여, 처리실(201)에 있어서의 플라스마 방전을 정지한다. 또한, 밸브(253a 및 253b)를 폐쇄하여, N2 가스 및 H2 가스의 처리실(201)로의 공급을 정지한다. 이상에 의해, 플라스마 처리 공정 S400이 종료된다.
-진공 배기 공정 S500-
다음에, 가스 배기관(231)을 통해 처리실(201)의 내부를 진공 배기한다. 그 후, APC 밸브(242)의 개방도를 조정하여, 처리실(201)의 압력을 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실(도시하지 않음)과 동일한 압력으로 조정한다.
-기판 반출 공정 S600-
다음에, 서셉터(217)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시켜, 웨이퍼 밀어올림 핀(266)에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그리고, 게이트 밸브(244)를 개방하고, 웨이퍼 반송 기구를 사용하여 웨이퍼(200)를 처리실(201)의 외부로 반출한다. 이상에 의해, 본 실시 형태에 관한 기판 처리 공정을 종료한다.
(주요부)
다음에, 플라스마 처리 공정에서의 플라스마 생성 원리, 생성되는 플라스마의 성질, 및 처리 용기(203)의 외주면(203a)과 공진 코일(212) 사이에 형성된 정전 실드(400)에 대하여 설명한다.
〔플라스마 생성 원리, 플라스마의 성질〕
도 1에 도시한 공진 코일(212)에 의해 구성되는 플라스마 발생 회로는, RLC의 병렬 공진 회로를 포함하고 있다. 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 파장과 공진 코일(212)의 전기적 길이가 동일한 경우에는, 공진 코일(212)의 용량 성분이나 유도 성분에 의해 만들어지는 리액턴스 성분이 상쇄되어, 순저항으로 되는 것이다. 그러나, 전술한 플라스마 발생 회로에 있어서는, 플라스마를 발생시킨 경우, 공진 코일(212)의 전압부와 플라스마 사이의 용량 결합의 변동 등에 의해, 실제의 공진 주파수가 약간이지만 변동된다.
따라서, 플라스마 발생 시의 공진 코일(212)에 있어서의 공진의 어긋남을 전원측에서 보상하기 위해, 정합기(274)는 RF 센서(272)에 의해 검출된 반사파 전력에 기초하여, 고주파 전원(273)의 출력을 보정한다. 구체적으로는, 정합기(274)는, 반사파 전력이 최소가 되도록 고주파 전원(273)의 임피던스, 또는 출력 주파수를, 증가, 감소시킨다.
임피던스를 제어하는 경우에는, 정합기(274)는, 미리 설정된 임피던스를 보정하는 가변 콘덴서 제어 회로를 포함하여 구성되어 있다. 한편, 출력 주파수를 제어하는 경우에는, 정합기(274)는, 미리 설정된 고주파 전원(273)의 발진 주파수를 보정하는 주파수 제어 회로를 포함하여 구성되어 있다.
이 구성에 있어서, 공진 코일(212)에는, 공진 코일(212)의 실제의 공진 주파수에 의한 고주파 전력이 공급되므로, 위상 전압과 역위상 전압이 항상 상쇄되는 상태의 정재파가 형성된다. 또는, 본 실시 형태의 공진 코일(212)에는, 공진 코일(212)의 실제의 임피던스에 정합하도록 고주파 전력이 공급되므로, 위상 전압과 역위상 전압이 항상 상쇄되는 상태의 정재파가 형성된다.
구체적으로는, 공진 코일(212)의 전기적 길이가, 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 1파장에 상당하는 경우에는, 공진 코일(212)의 선로 상에 있어서, 공급되는 고주파 전력의 1파장분의 길이를 갖는 전류 및 전압의 정재파가 형성된다. 도 4의 우측의 파형 중, 파선은 전류를, 실선은 전압을 나타내고 있다. 도 4의 우측의 파형으로 도시된 바와 같이, 전류의 정재파의 진폭은, 공진 코일(212)의 양단(하단과 상단) 및 중점에 있어서 최대가 되고, 그 사이의 위치에 있어서 최소가 된다. 바꾸어 말하면, 전압의 정재파의 진폭은, 공진 코일(212)의 양단(하단과 상단) 및 중점에 있어서 최소가 되고, 그 사이의 위치에 있어서 최대가 된다.
이와 같이, 공진 코일(212)의 전기적 길이가 고주파 전력의 파장과 동일한 경우에는, 코일의 전기적 중점(전압이 제로인 노드)과 그 양단에 가장 큰 위상 전류가 생기된다. 이 때문에, 코일의 전기적 중점과 그 양단의 근방에 있어서는, 처리실 벽이나 서셉터(217)와의 용량 결합이 거의 없어, 전기적 포텐셜이 매우 낮은 도넛형 유도 플라스마(후술하는 ICP 성분의 플라스마)가 형성된다. 특히 코일의 전기적 중점의 근방에 있어서 가장 밀도가 높은 유도 플라스마가 형성된다.
〔정전 실드(400)〕
정전 실드(400)는, 도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 처리 용기(203)의 외주면(203a)과 공진 코일(212) 사이에 배치되어 있다. 이 정전 실드(400)는, 실드 본체(406, 446)의 일부에 형성되어 있다.
우선, 정전 실드(400)가 형성되어 있는 실드 본체(406, 446)에 대하여 설명한다.
실드 본체(406)와 실드 본체(446)는, 도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 상하 방향으로 배열되어 있고, 상방으로부터 하방으로 이 순서로 배치되어 있다.
실드 본체(406)는, 두께가 2㎜인 알루미늄의 판재를 굽힘 가공함으로써 형성되어 있다. 그리고, 실드 본체(406)는, 공진 코일(212)의 직경 방향(이하 「코일 직경 방향」)에 있어서, 처리 용기(203)의 외주면(203a)(도 1 참조)의 외측에 배치된 원통형 측벽부(408)와, 측벽부(408)의 상단으로부터, 코일 직경 방향의 외측으로 연장된 플랜지부(410)를 구비하고 있다. 이 플랜지부(410)의 선단이, 차폐판(223)의 상단측의 부분에 도시하지 않은 설치 부재를 사용하여 설치되어 있다(도 2 참조).
또한, 측벽부(408)에는, 공진 코일(212)의 주(周) 방향(이하 「코일 주(周) 방향」)으로 연장된 직사각형 개구부(412)가, 주(周) 방향으로 나란히 복수 형성되어 있어, 공진 코일(212)과 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 개구하고 있다. 이 측벽부(408)에 있어서 개구부(412)에 대하여 상방측의 부분이, 대지와 전기적으로 접지된 접지부(414)로 되어 있다. 이에 반해, 측벽부(408)에 있어서 개구부(412)의 하방측의 부분이, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 구획하는 구획부(416)로 되어 있다. 이 구획부(416)는, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 구획하고 있다. 이와 같이, 공진 코일(212)의 축방향(이하 「코일 축방향」)에 있어서, 접지부(414)는, 구획부(416)의 외측(실드 본체(446)측과는 반대측)에, 코일 주(周) 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 또한, 구획부(416)는, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 충분히 차폐하기 위해, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐 마련되는 것이 바람직하지만, 원하는 차폐 효과가 얻어지는 한에 있어서, 코일 주(周) 방향의 일부에 있어서 개구를 마련할 수도 있다.
또한, 코일 주(周) 방향에 있어서 인접하는 개구부(412)의 사이에 형성된 부분이, 접지부(414)와 구획부(416)를 연결하는 연결부(420)로 되어 있다. 그리고, 연결부(420)는, 코일 주(周) 방향으로 이격되어, 복수 형성되어 있다. 이에 의해, 구획부(416)는, 도전성의 연결부(420)를 통해 접지부(414)에 접지되어 있다.
한편, 실드 본체(406)의 하방에 배치된 실드 본체(446)는, 코일 직경 방향에 있어서, 처리 용기(203)의 외주면(203a)의 외측에 배치된 원통형 측벽부(448)와, 측벽부(408)의 하단으로부터, 코일 직경 방향의 외측으로 연장된 플랜지부(450)를 구비하고 있다. 이 플랜지부(450)의 선단이, 차폐판(223)의 하단측의 부분에 도시하지 않은 설치 부재를 사용하여 설치되어 있다(도 2 참조).
또한, 측벽부(448)에는, 코일 주(周) 방향으로 연장된 직사각형 개구부(452)가 주(周) 방향으로 나란히 복수 형성되어 있어, 공진 코일(212)과 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 개구하고 있다. 이 측벽부(448)에 있어서 개구부(452)에 대하여 하방측의 부분이, 대지와 전기적으로 접지된 접지부(454)로 되어 있다. 이에 반해, 측벽부(448)에 있어서 개구부(452)의 상방측의 부분이, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 구획하는 구획부(456)로 되어 있다. 그리고, 이 구획부(456)는, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 구획하고 있다. 이와 같이, 코일 축방향에 있어서, 접지부(454)는, 구획부(456)의 외측(실드 본체(406)측과는 반대측)에, 코일 주(周) 방향으로 연장되도록 배치되어 있다. 또한, 구획부(416)와 마찬가지로, 구획부(456)에도 코일 주(周) 방향의 일부에 있어서 개구를 마련할 수 있다.
또한, 코일 주(周) 방향에 있어서, 인접하는 개구부(452)의 사이에 형성된 부분이, 접지부(454)와 구획부(456)를 연결하는 연결부(460)로 되어 있다. 그리고, 연결부(460)는, 코일 주(周) 방향으로 이격되어, 복수 형성되어 있다. 이에 의해, 구획부(456)는, 도전성의 연결부(460)를 통해 접지부(454)에 접지되어 있다. 즉, 구획부(416, 456)는, 개별로 접지부(414, 454)에 각각 접지되어 있다. 여기서, 개별로란, 각각의 구획부(416, 456)가, 상이한 부재에 의해 접지되어 있는 것을 의미한다.
또한, 실드 본체(446)의 구획부(456)의 상단연과, 실드 본체(406)의 구획부(416)의 하단연은, 코일 축방향(상하 방향)에서 대향하고 있다. 또한, 코일 축방향에 있어서, 구획부(456)와, 구획부(416) 사이에 형성된 공간이, 개구부(422)로 되어 있다. 이 개구부(422)는, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 공진 코일(212)의 일부와 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 개구하고 있다.
그리고, 개구부(412), 구획부(416), 개구부(422), 구획부(456), 및 개구부(452)는, 코일 축방향에 있어서 당해 순서로 교대로 형성되어, 정전 실드(400)를 구성하고 있다.
다음에, 정전 실드(400)와, 공진 코일(212)의 상대 위치 관계에 대하여 설명한다.
도 4에서 도시된 바와 같이, 코일 직경 방향에 있어서, 고주파 전력이 공급된 공진 코일(212)의 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 부분의 공진 코일(212)과, 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이에는, 정전 실드(400)의 개구부(412, 422, 452)가 형성되어 있다. 그리고, 개구부(412, 422, 452)의 개구 폭(상하 방향의 개구 길이)은 30㎜로 되어 있어, 공진 코일(212)의 1피치(24.5㎜)와 비교하여 넓게 되어 있다.
이에 반해, 코일 직경 방향에 있어서, 고주파 전력이 공급된 공진 코일(212)의 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 부분의 공진 코일(212)과, 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이에는, 정전 실드(400)의 구획부(416, 456)가 형성되어 있다.
(작용)
다음에, 본 실시 형태의 플라스마 생성부(260)의 작용을, 비교 형태에 관한 플라스마 생성부(760)와 비교하면서 설명한다. 우선, 비교 형태에 관한 플라스마 생성부(760)의 구성, 및 작용에 대하여 설명한다. 플라스마 생성부(760)의 구성에 대해서는, 플라스마 생성부(260)와 상이한 부분을 주로 설명한다.
〔플라스마 생성부(760)〕
플라스마 생성부(760)는, 도 8의 좌측의 도면에 도시된 바와 같이, 정전 실드(400)를 구비하고 있지 않다.
공진 코일(212)의 전기적 길이가, 고주파 전원(273)(도 1 참조)으로부터 공급되는 고주파 전력의 1파장에 상당하는 경우에는, 공진 코일(212)의 선로 상에 있어서, 공급되는 고주파 전력의 1파장분의 길이를 갖는 전류 및 전압의 정재파가 형성된다. 도 8의 우측의 파형 중, 파선은 전류를, 실선은 전압을 나타내고 있다. 도 8의 우측의 파형으로 도시된 바와 같이, 전류의 정재파의 진폭은, 공진 코일(212)의 양단(하단과 상단) 및 중점에 있어서 최대가 되고, 그 사이의 위치에 있어서 최소가 된다. 전압의 정재파의 진폭은, 공진 코일(212)의 양단(하단과 상단) 및 중점에 있어서 최소가 되고, 그 사이의 위치에 있어서 최대가 된다.
전류의 진폭이 최대가 되는 위치의 근방에서는 고주파 자계가 형성되고, 이 고주파 자계에 의해 유기된 고주파 전계가, 처리실(201)로 공급된 처리 가스의 방전을 발생시킨다. 이 방전에 수반하여 처리 가스가 여기됨으로써, 처리 가스의 플라스마가 생성된다. 이하, 이와 같이 전류의 진폭이 큰 위치(영역)의 근방에 있어서 형성되는 고주파 자계에 의해 생성되는 처리 가스의 플라스마를 ICP(Inductively Coupled Plasma) 성분의 플라스마라 칭한다. 도 8의 좌측의 도면에 도시된 바와 같이, ICP 성분의 플라스마는, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)을 따른 공간 중, 공진 코일(212)의 양단 및 중점의 근방이 되는 영역(파선으로 나타내진 영역)에 도넛형으로 집중적으로 생성된다.
이에 반해, 도 8의 우측의 파형으로 도시된 바와 같이, 전압의 정재파의 진폭은, 공진 코일(212)의 양단(하단과 상단) 및 중점에 있어서 최소가 되고, 그 사이의 위치에 있어서 최대가 된다.
또한, 도 8의 중앙측의 파형은, 공진 코일(212)의 전압의 진폭에 따라서 형성되는 고주파 전계의 강도를 나타내고 있다. 전압의 진폭이 최대가 되는 위치의 근방에서는 특히 큰 전계 강도를 갖는 고주파 전계가 형성되고, 이 고주파 전계가, 처리실(201)로 공급된 처리 가스의 방전을 발생시킨다. 이 방전에 수반하여 처리 가스가 여기됨으로써, 처리 가스의 플라스마가 생성된다. 이하, 이와 같이 전압의 진폭이 큰 위치(영역)의 근방에 있어서 형성되는 고주파 전계에 의해 생성되는 처리 가스의 플라스마를 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 성분의 플라스마라 칭한다. 도 8의 좌측의 도면에 도시된 바와 같이, CCP 성분의 플라스마는, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)을 따른 공간 중, 공진 코일(212)의 상단과 중점 사이의 영역, 및 하단과 중점 사이의 영역(점선으로 나타내진 영역)에 도넛형으로 집중적으로 생성된다.
여기서, CCP 성분의 플라스마로부터는, 라디칼이나 이온 등의 반응종이나 전자(전하)가 생성된다. 그때 생성된 전자는, CCP 성분의 플라스마를 생성하는 전계에 의해 처리 용기(203)의 내벽면(203b)으로 가까이 끌어당겨져, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)은 전자(전하)로 충전된다. 그렇게 되면, CCP 성분의 플라스마가 여기됨으로써 생성된 이온은, 전자(전하)에 의해 충전된 내벽면(203b)을 향하여 가속되어, 충돌한다. 이에 의해, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)이 스퍼터링되어, 처리 용기(203)를 구성하는 재료의 성분이 처리실(201)로 방출·확산된다. 본 실시 형태의 경우, 내벽면(203b)을 구성하는 석영 부재가, 스퍼터링됨으로써, 석영을 구성하는 실리콘(Si)이나 산소(O) 등의 성분이 처리실(201)로 방출·확산된다.
방출된 Si나 O 등의 성분은, 웨이퍼(200) 상에 플라스마 처리에 의해 형성되는 질화막 등의 막 중에 불순물로서 도입되어, 막의 특성을 저하시킬 가능성이 있다. 또한, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)이 스퍼터링됨으로써, 처리실(201)에 파티클이 발생하는 경우도 있다. 이 파티클이 웨이퍼(200) 상의 막 표면에 부착되어 디바이스의 성능이나 수율을 저하시키는 등의 영향을 줄 가능성이 있다.
〔플라스마 생성부(260)〕
본 실시 형태의 플라스마 생성부(260)에 있어서도, 도 4의 우측의 파형으로 도시된 바와 같이, 전류 및 전압의 정재파의 진폭의 분포는, 비교 형태에 관한 플라스마 생성부(760)의 경우와 마찬가지이다.
여기서 플라스마 생성부(260)에서는, 코일 직경 방향에 있어서, 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 부분(전류의 정재파의 진폭이 최대가 되는 부분)과, 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이에, 정전 실드(400)의 개구부(412, 422, 452)가 형성되어 있다. 즉, 정전 실드(400)는, 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 위치에서, 처리 용기(203)의 외주면(203a)과 공진 코일(212) 사이에서 작용하는 전계의 영향을 허용하고 있다.
이 때문에, 플라스마 생성부(760)와 마찬가지로, 플라스마 생성부(260)에 있어서도, ICP 성분의 플라스마가 생성된다. 구체적으로는, 도 4의 좌측의 도면에 도시된 바와 같이, ICP 성분의 플라스마는, 처리 용기(203)의 내벽면(203b)을 따른 공간 중, 공진 코일(212)의 양단 및 중점의 근방이 되는 영역(파선으로 나타내진 영역)에 도넛형으로 집중적으로 생성된다.
이에 반해, 플라스마 생성부(260)에 있어서는, 코일 직경 방향에 있어서, 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 부분과, 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이에는, 정전 실드(400)의 구획부(416, 456)가 형성되어 있다. 즉, 정전 실드(40)는, 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에서, 처리 용기(203)의 외주면(203a)과 공진 코일(212) 사이에서 작용하는 전계의 영향을 제한하고 있다.
이에 의해, 도 4의 중앙측의 파형으로 도시된 바와 같이, 플라스마 생성부(760)를 사용한 경우와 비교하여, 공진 코일(212)의 전압의 진폭에 따라서 형성되는 고주파 전계의 강도는 저감된다.
(정리)
이와 같이, 플라스마 생성부(260)에 있어서는, 전압의 진폭이 큰 위치에 형성되는 고주파 전계의 강도가 저감되기 때문에, 이 고주파 전계에 의해 생성되는 처리 가스의 CCP 성분의 플라스마 발생이 억제된다(도 8의 좌측의 도면의 점선으로 도시된 영역). 이에 의해, 플라스마 방전으로 생성된 이온이, 전자(전하)에 의해 충전된 내벽면(203b)을 향하여 가속되어 충돌함으로써 발생하는 스퍼터링을 억제할 수 있다.
이와 같이, 플라스마 생성부(260)에 있어서는, 정전 실드(400)의 구획부(416, 456)를 마련함으로써, 불필요한 전계만을 선택적으로 차폐할 수 있다. 또한, 개구부(412, 422, 452)에 의해, 코일 주(周) 방향을 따른 공간에 형성되는 원하는 자계를 차폐하지 않고, 이 자계를 처리 용기(203)의 내벽면(203b)을 따른 공간에 형성시킬 수 있다.
즉, 불필요한 전계만을 선택적으로 차폐할 수 있는 플라스마 생성부(260)에 있어서는, 플라스마 생성부(760)를 사용한 경우와 비교하여, 내벽면(203b)을 구성하는 재료의 성분이 처리실(201)로 방출·확산되어 버리는 것을 억제할 수 있다.
또한, 처리실(201)로 방출·확산되는 Si나 O의 양이 저감되기 때문에, 플라스마 처리에 의해 형성되는 질화막 등의 막 중에 불순물로서 Si나 O가 도입되는 것이 억제된다. 이에 의해, 막의 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 내벽면(203b)이 스퍼터링됨으로써, 처리실(201)에서의 파티클의 발생이 억제되기 때문에, 웨이퍼(200) 상에 형성된 막에 대한 처리를 하기 위한 수율을 향상시킬 수도 있다.
또한, 내벽면(203b)에 대한 스퍼터링이 억제되므로, 상측 용기(210)의 손상을 억제할 수 있다.
또한, 공진 코일(212)에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 모든 위치에, 개구부(412, 422, 452)가 형성되어 있다. 예를 들어, 개구부(412, 452)가 형성되어 있지 않은 경우(이 부분을 구획해 버린 경우)에는, ICP 성분의 플라스마를 생성하는 효율이 저하된다. 또한, 공진 코일(212)에 공급되는 전력 파형에 영향을 미쳐, 이상적인 정재파가 발생하지 않게 될 우려가 있다. 그러나, 전술한 바와 같이, 개구부(412, 422, 452)는, 공진 코일(212)에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 모든 위치에 형성되어 있다. 이 때문에, 공진 코일(212)에 발생하는 전압 및 전류의 파형을 이상적인 정재파에 가깝게 할 수 있다.
또한, 개구부(412, 422, 452)의 개구 폭(상하 방향의 개구 길이)은, 30㎜로 되어 있어, 공진 코일(212)의 1피치(24.5㎜)와 비교하여 넓게 되어 있다. 이 때문에, 개구부의 개구 폭이 공진 코일(212)의 1피치에 대하여 좁은 경우와 비교하여, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐 마찬가지의 강도의 고주파 자계를 발생시킬 수 있다. 바꾸어 말하면, 코일 주(周) 방향에 있어서의 ICP 성분의 플라스마 분포의 변동을 작게 할 수 있다.
또한, 고주파 전력이 공급됨으로써 공진 코일(212)에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 모든 위치에 구획부(416, 452)가 형성되어 있다. 그리고, 구획부(416, 456)는, 개별로 접지부(414, 454)에 각각 접지되어 있다. 이에 의해, 구획부가 개별로 접지되어 있지 않은 경우와 비교하여, 구획부(416, 456)의 실드 면적에 대한 접지 저항이 작아지고, 또한 구획부(416, 456)와 접지점의 거리가 짧아진다. 이 때문에, 전계를 차폐하는 차폐 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 코일 축방향으로 연장된 연결부(420, 470)에 의해, 구획부(416, 456)가, 구획부(416, 456)에 대하여 코일 축방향의 외측에 배치된 접지부(414, 454)에 각각 연결되어 있다. 이 때문에, 공진 코일(212)의 피치가 좁은 경우에도, 구획부(416, 456)를 접지부(414, 454)와 연결시킴으로써, 구획부(416, 456)를 접지시킬 수 있다.
또한, 구획부(416, 456)는, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 공진 코일(212)과 처리 용기(203)의 외주면(203a) 사이를 구획하고 있다. 이 때문에, 코일 주(周) 방향의 전역에 걸쳐 구획부가 연속하여 존재하고 있지 않은 경우와 비교하여, CCP 성분의 플라스마를 생성하기 위한 전계의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 실드 본체(406, 446)는, 두께가 2㎜인 알루미늄의 판재를 굽힘 가공함으로써 형성되어 있다. 이와 같이 전기 저항률이 작은 재료를 사용함으로써, 구획부(416, 456)의 접지 성능이 향상된다. 이에 의해, 구획부(416, 456)에 있어서의 전계를 차폐하는 차폐 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다른 다양한 실시 형태를 취하는 것이 가능한 것은 당업자에게 있어서 명백하다. 예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 공진 코일(212)의 전기적 길이가, 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에 있어서의 1파장에 상당하였지만, 1/2 파장에 상당해도 된다. 즉, 공진 코일에 인가되는 고주파 전력의 파장이 공진 코일의 전기 길이의 2배와 대략 동일하게 되도록 해도 된다.
이 경우에는, 예를 들어 공진 코일의 중점에 있어서 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되고, 공진 코일의 양단(하단과 상단) 각각에 있어서 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되도록 고주파 전력 공급부가 제어된다. 그리고, 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 공진 코일의 양단의 위치에 각각 구획부를 형성하고, 2개의 구획부의 사이이며, 전류의 정재파의 진폭이 최대가 되는 공진 코일의 중점의 위치에 개구부가 형성된다.
또는, 공진 코일의 양단 각각에 있어서 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되고, 공진 코일의 중점에 있어서 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되도록 고주파 전력 공급부가 제어된다. 그리고, 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 공진 코일의 중점의 위치에 구획부를 형성하고, 구획부의 상방과 하방이며, 전류의 정재파의 진폭이 최소가 되는 공진 코일의 양단 각각의 위치에 개구부가 형성된다.
또한, 공진 코일(212)의 전기적 길이가, 고주파 전력의 파장의 2 이상의 정수배에 상당하도록 해도 된다. 즉, 공진 코일에 인가되는 고주파 전력의 파장이 공진 코일의 전기 길이의 1/2배, 1/3배 등과 대략 동일하게 되도록 해도 된다. 이 경우도, 상술한 실시 형태의 경우와 마찬가지로, 공진 코일에 있어서의 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에 구획부를 각각 배치하고, 공진 코일에 있어서의 전압의 진폭이 최소가 되는 위치에 개구부를 각각 배치할 수 있다.
100 : 기판 처리 장치
201 : 처리실
203 : 처리 용기
212 : 공진 코일(코일의 일례)
400 : 정전 실드

Claims (14)

  1. 처리 가스가 플라스마 여기되는 처리실이 내부에 형성된 처리 용기와,
    상기 처리실에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기의 외주면과 이격되어 상기 외주면에 권회되며, 고주파 전력이 공급되는 코일과,
    상기 처리 용기의 외주면과 상기 코일 사이에 형성된 정전 실드이며, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 구획부와, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 다른 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 개구부가 형성된 상기 정전 실드
    를 구비하고,
    고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에 상기 구획부가 형성되고, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 위치에 상기 개구부가 형성되어 있는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 축방향에 있어서, 한 쌍의 상기 구획부의 사이에 상기 개구부가 형성되어 있는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 축방향에 있어서, 상기 구획부와 상기 개구부는 교대로 형성되고,
    고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 모든 위치에 상기 개구부가 형성되어 있는 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 상기 개구부 중에서, 상기 코일의 축방향에 있어서 중앙측에 형성되어 있는 상기 개구부는, 상기 코일의 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 상기 코일과 상기 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 기판 처리 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일의 축방향에 있어서의 상기 개구부의 개구 폭은, 상기 코일의 1피치 이상으로 되어 있는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 코일의 축방향에 있어서, 상기 구획부와 상기 개구부는 교대로 형성되고,
    고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 모든 위치에 상기 구획부가 형성되어 있고, 모든 상기 구획부는, 개별로 접지되어 있는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구획부는, 상기 코일의 축방향에 있어서 이격되어, 1쌍 형성되고,
    각각의 상기 구획부에 대하여 상기 축방향의 외측에는, 전기적으로 접지된 접지부가, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어 각각 형성되어 있고,
    하나의 상기 구획부는, 도전성의 하나의 연결부를 통해 하나의 상기 접지부에 연결되어 있고,
    다른 상기 구획부는, 도전성의 다른 연결부를 통해 다른 상기 접지부에 연결되어 있는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 구획부는, 상기 코일의 주(周) 방향의 전역에 걸쳐, 상기 코일과 상기 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 기판 처리 장치.
  10. 처리 가스가 플라스마 여기되는 처리실이 내부에 형성된 처리 용기와,
    상기 처리실에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 처리 용기의 외주면과 이격되어 상기 외주면에 권회되며, 고주파 전력이 공급되는 코일과,
    상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에서 상기 처리 용기의 외주면과 상기 코일 사이에서 작용하는 전계의 영향을 제한하고, 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 위치에서 상기 처리 용기의 외주면과 상기 코일 사이에서 작용하는 전계의 영향을 허용하는 정전 실드
    를 구비하는 기판 처리 장치.
  11. 처리 용기의 내부에 형성된 처리실에 기판을 반입하는 공정과,
    처리 가스를 상기 처리실에 공급하는 공정과,
    상기 처리 용기의 외주면과 이격되어 상기 외주면에 권회된 코일에 고주파 전력을 공급함으로써, 상기 처리실에 공급된 상기 처리 가스를 플라스마 여기하는 공정과,
    여기된 플라스마에 의해 상기 기판을 처리하는 공정을 갖고,
    상기 처리 가스를 플라스마 여기하는 공정에서는, 상기 처리 용기의 외주면과 상기 코일 사이에 형성된 정전 실드이며, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 구획부와, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 다른 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 개구부가 형성된 상기 정전 실드가 사용되고,
    상기 처리 가스를 플라스마 여기하는 공정에서 사용되는 상기 정전 실드의 상기 구획부는, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에 형성되고,
    상기 정전 실드의 상기 개구부는, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 위치에 형성되어 있는 반도체 장치의 제조 방법.
  12. 삭제
  13. 처리 가스가 플라스마 여기되는 처리실이 내부에 형성된 처리 용기의 외주면과, 상기 처리 용기의 외주면과 이격되어 상기 외주면에 권회되며, 고주파 전력이 공급되는 코일 사이에 형성된 정전 실드이며,
    상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 구획하고 있는 구획부와, 상기 코일의 주(周) 방향으로 연장되어, 상기 코일의 다른 일부와 상기 처리 용기의 외주면 사이를 개구하고 있는 개구부가 형성되고,
    고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최대가 되는 위치에 상기 구획부가 형성되어 있고, 고주파 전력이 공급됨으로써 상기 코일에 인가되는 전압의 정재파의 진폭이 최소가 되는 위치에 상기 개구부가 형성되어 있는 정전 실드.
  14. 삭제
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