KR20020074372A - 플라즈마 처리 장치 및 그 장치를 이용한 반도체 장치의제조 방법 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 그 장치를 이용한 반도체 장치의제조 방법 Download PDF

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고후지나오유끼
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Abstract

본 발명의 목적은 광범위한 가스종, 압력, 밀도에 있어서, 대구경의 균일성을 유지하면서, 안정으로 연속적인 플라즈마 생성 특성을 취하여 적용 범위가 넓고 생산 효율이 높은 플라즈마 처리 장치 및 그것을 이용한 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다. 본 발명에서는 유전체창으로부터 전자파를 감압 용기 내에 도입하는 플라즈마 처리 장치에서 유전체창의 주변부에 그 입구 이외가 도체로 둘러싸이고, 그 안을 채우는 재질이 적정화되어 그 형상 치수가 깊이 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8 : (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 특성 길이와 등가인 정재파 제어부를 구비한다. 본 발명에 의해, 고주파를 이용한 플라즈마 처리 장치에서, 유전체창 부재 내부의 정재파 전계 분포를 적정화할 수 있다. 광범위한 가스종, 압력, 밀도 조건으로, 피처리 시료에 균일한 가공을 실시할 수 있다. 또한, 단일의 감압 용기를 다수의 공정에 일관하여 적용함으로써, 생산 효율을 높일 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 그 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법{PLASMA TREATMENT APPARATUS AND METHOD OF PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE APPARATUS}
본 발명은 원료 가스를 플라즈마화하여, 활성화한 입자의 물리 또는 화학적 상호 작용에 의해, 반도체 등 고체 재료의 표면에 에칭, 애싱, 막 피착, 스퍼터링 등의 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 반도체 장치(반도체 집적 회로 장치)를 제조하는 과정에서의 게이트 혹은 메탈의 에칭에 유효한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 반도체 재료의 표면을 처리하기 위한 플라즈마의 균일성이나 안정성을 향상하는 목적으로, 이하의 구성이 알려져 있다.
(a) 감압 용기 내로의 전자파 도입을 위한 유전체창을 구비하여, 유전체창의 감압 용기측에의 개구부의 치수 형상, 즉 유전체창 바로 아래의 감압 용기의 치수 형상을 규정한 플라즈마 처리 장치.
예를 들면, 특개평 11-111696호 공보에 구형의 유전체창의 감압 용기측으로의 개구부의 치수 형상과 전자파의 주파수와의 관계가 개시되어 있다. 또한, 특개평 10-199699호 공보에 원형의 유전체창의 감압 용기측으로의 개구부의 치수 형상과 전자파의 주파수와의 관계가 개시되어 있다.
(b) 감압 용기 내로의 전자파 도입을 위한 유전체창과, 유전체창의 대기측에 원판형, 링형, 슬롯형 등의 전자파 방사 소자를 구비하여, 전자파 방사 소자의 치수나 형상을 규정한 플라즈마 처리 장치.
예를 들면, 특개 2000-164392호 공보에 유전체창의 대기측에 구비한 링형의 전자파 방사 소자의 형상 치수와 전자파의 주파수와의 관계가 개시되고 있다. 또한, 특개 2000-223298호 공보에 유전체창의 대기측에 구비한 슬롯형의 전자파 방사 소자의 형상 치수와 전자파의 주파수와의 관계가 개시되고 있다.
또한, 상기 (a), (b)에 따른 플라즈마 처리 장치로, 예를 들면 특개2000-77384호 공보에 유전체창의 대기측에 구비된 원형의 전자파 방사 소자의 형상 치수와 원형의 유전체창의 감압 용기측에의 개구부의 치수 형상과의 비에 의한 플라즈마 균일성의 제어가 개시되어 있다.
(c) 감압 용기 내로의 전자파 도입을 위한 전자파 방사 소자를 감압 용기 내에 구비하고 전자파 방사 소자의 치수 형상을 규정한 플라즈마 처리 방법.
예를 들면, 특개 2000-268994호 공보에, 감압 용기 내에 구비된 전자파 방사 소자의 형상 치수와 전자파의 주파수와의 관계가 개시되고 있다. 또한, 특개평 10-134995호 공보에, 감압 용기 내에 구비된 전자파 방사 소자의 형상 치수에 관하여 감압 용기벽도 전자파 방사 소자의 일부로 하는 경우를 포함하여 전자파의 주파수와의 관계가 개시되고 있다.
(d) 감압 용기 내로의 전자파 도입을 위한 유전체창의 주변부의 치수 형상,혹은, 구조나 재료 물성에 의한 기능을 규정한 플라즈마 처리 장치.
예를 들면, 특개평 3-68771호 공보에 마이크로파 전파로의 최종단에 마이크로파 흡수체를 설치시킨 플라즈마 처리 장치가 개시되고 있다.
또한, 상기 (c), (d)에 따른 플라즈마 처리 장치로, 예를 들면 특개평 11-354502호 공보에 감압 용기 내에 구비한 전자파 방사 소자의 주변부의 기능에 관하여 전자파 방사 소자의 단부와 접지부의 형상 치수와의 관계가 개시되어 있다. 그리고, 특개 2000-357683호 공보에 감압 용기 내에 구비된 전자파 방사 소자의 주변부의 기능에 관하여 전자파 방사 소자의 단부와 금속 또는 유전체를 포함하는 전자파 보정체의 형상 치수와의 관계가 개시되고 있다.
최근, 반도체 집적 회로 장치, 소위 LSI(Large Scale Integrated Circuit)의 제조에 있어서 이용하는 플라즈마 처리는, 대구경(300㎜Φ 이상)의 반도체 웨이퍼 내에서의 균일한 처리 성능 향상이 요구되고 있다. 그리고 또한, LSI 제조 프로세스 중에서의 이하의 가공 공정으로의 폭넓은 어플리케이션이 요구된다.
(1) 게이트 전극, 금속막이나 절연막의 가공을 대상으로 한 이방성이나 선택비가 높고 미세화에 대응할 수 있는 에칭 공정에의 적용.
(2) 상기 에칭 공정 전의 BARC(BottomAnti-ReflectiveCoating) 등의 반사 방지막 가공 공정 및 산화막이나 질화막 등을 포함하는 하드 마스크의 가공 공정에의 적용.
(3) 상기 에칭 공정전의 마스크의 치수를 제어하기 위한 세선화 공정에의 적용.
(4) 형상의 각도나 라운딩 등의 폭넓은 제어성이 필요로 하는 소자 분리용 트렌치 혹은 게이트 측벽 스페이서의 가공 공정에의 적용.
(5) 압력 영역 등 광범위한 조건 설정이 필요로 되는 막 피착 공정에의 적용.
(6) 에칭 처리 후의 레지스트, 에칭 잔여(etching residue) 및 손상층을 제거하는 공정(후처리 공정)에의 적용. 그리고,
(7) 스퍼터링에의 적용.
특히, MOS 트랜지스터의 게이트 형성에 관하는 에칭 공정(주된 게이트 가공 및 그 가공 전후를 포함하는 에칭 공정)만으로도, 상술한 트렌치 가공, 반사 방지막 가공, 마스크 가공, 이것에 따르는 마스크의 세선화 가공, 게이트 그 자체의 가공, 그 후의 스페이서 가공에 이를 때까지 많은 공정이 있고, 이들 모두를 행할 수 있는 올라운드인 능력을 갖는 장치가 요구되고 있다.
또한, 최근의 소량 다품종 생산으로의 요구나 시스템 LSI와 같이 복수의 소자 구조가 동일 웨이퍼 상에 혼재한 LSI에 대한 적용의 필요성으로부터도, 여러가지 가스종에 대하여, 처리 압력으로서는 0.1Pa ∼ 10Pa, 웨이퍼로의 이온 입사 전류로서는 0.3 ∼ 3㎡/㎠와 같이 넓은 조건 범위에서, 대구경의 웨이퍼를 처리하기 위한 매우 균일성이 높은 플라즈마 생성이 필요하다.
본 발명자 등은 본 발명에 앞서서, 현재의 플라즈마 처리 장치의 문제점을 밝혔다. 이하에, 그 문제점을 도 17, 도 18을 참조하여 설명한다.
도 17은 발명자 등이 검토한 플라즈마 처리 장치의 개략도이다. 이 플라즈마 처리 장치는 피가공물이 놓이는 감압 용기(206)가 원통 형상이다. 도 17은 이 용기(206)의 중심에서 외주까지의 반경 방향에서의 우측 반쪽의 단면도를 나타낸다.
이 플라즈마 처리 장치에 따르면, 감압 용기(206) 내에서 처리대(201)에 대면한 위치에 석영판(202)과 석영 샤워판(203)을 포함하는 유전체창이 설치되어 있다. 그리고, 석영판(202)과 석영 샤워판(203)은 진공 시일 부재(204)에 의해 감압 용기(206)에 고정되어 있다. 플라즈마(205)를 발생하기 위해서 감압 용기(206) 내에 가스를 도입하고, 이 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 고주파 전원의 주파수에는 450㎒를 이용하였다. 석영 유리의 반경은, 감압 용기(206)의 내벽면의 반경보다도 23㎜정도로 크게 설계되고 있다. 여기서, 23㎜는, d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8: (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 특성 길이의 범위로부터 떨어진 치수이다. 석영판(202)의 배면에는 얇은 공기층의 간극(207)이 설치되어 있다. 석영판(202) 상부에는 전자파 방사 소자(208)와 알루미나(Al2O3)제의 안테나 스페이서(209)가 설치되어 있다.
용기(206) 내의 전계 분포를 도 18에 도시한다. 이 전계 분포는 계산에 의해 도출하였다.
(a) 플라즈마 밀도가 2.8×1010㎝-3(입사 이온 전류(ICF)로 1.0㎃/㎠ 상당) 이하에서는, 처리대보다 위에 위치한 공간의 약간 중앙부로 치우친 영역에 전계 강도가 강한 부분이 나타난다. 이 강한 전계 부분에서 플라즈마가 초기 생성되고,그 플라즈마는 확산에 의해 외측으로 넓어지고, 웨이퍼 상에는 균일한 이온 전류가 입사한다. 그런데, (b) 플라즈마 밀도를 4.0×1010㎝-3(ICF에서 1.4㎃/㎠ 상당), (c) 8.0×1010㎝-3(ICF에서 2.8㎃/㎠ 상당)으로 증가시키면, 서클(210)에 도시한 바와 같이 감압 용기의 주변부에 점차로 전계 강도가 강한 부분이 나타나고, 그리고 서클(211)에 도시한 바와 같이 증대해 간다. 이에 따라, 감압 용기(206) 내의 주변부(용기 내벽 근방)으로 밀도가 증대하여, 균일성이 손상되었다.
본 발명은 발명자 등의 상기 문제점의 인식에 기인하여 이루어진 것이다.
본 발명의 목적은 감압 용기 내에 가스 및 전자파를 도입하여 플라즈마를 형성하여, 피가공물을 처리하기 위한 플라즈마 처리 장치에서, 정재파 분포의 변화를 완화하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 광범위한 가스종, 밀도, 압력에 있어서, 대구경의 균일성을 유지하면서 안정으로 연속적인 플라즈마 생성 특성이 얻어지는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 처리량의 향상을 도모할 수 있는 반도체 장치의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본원에 있어서 개시되는 발명의 요지를 간단히 설명하면, 이하와 같다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 감압 가능한 용기, 그 용기 내에 위치된 피가공물을 장착하기 위한 처리대, 그 피가공물과 대면하는 위치에 설치된 전자파방사 소자 및 유전체창, 그 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원 및 그 유전체창의 주변부에 근접하여 설치된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부룰 포함한다.
정재파 제어부의 기본 구성은 그 입구 이외가 도체로 둘러싸이고, 최종단이 도체에 의해 밀폐된 종단의 공동의 형태를 이루는 링 구조이고, 그 공동부 내는 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체 중 어느 하나로 채워지고 있다.
그리고, 용기의 직경 방향의 깊이(입구에서 도체의 내측 단부까지의 거리) d를 전자파의 특성 길이로 ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1): (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)과 등가 혹은 그 근방으로 하는 것으로, 정재파 제어부의 입구의 반경 방향의 위치에서 유전체창 내부에 형성되는 정재파 전계 분포가 극대(즉, 정재파의 볼록한 부분)가 되도록하고 있다. 또, 정재파 제어부의 입구의 반경 방향의 위치란 정재파 제어부를 장착하는 유전체창의 주변 단부의 위치, 또한 용기의 내벽면에 상당하는 위치를 말한다.
고주파에 대한 플라즈마의 물성 상수는 고주파 플라즈마에 관한 기술 문헌, 예를 들면, M.A.Lieberman and A.J.Lichtenberg: Principles of Plasma Discharges and Materials Processing, (John Wiley and Sons, Inc.) pp.93-96, pp.108-110)에 기술되어 있듯이 유전률로 나타낸다고 한다면, 음의 값이 되는 실수부와 플라즈마 내에서의 손실을 나타낸 허수부로 나타낸다. 음의 유전률은 인덕티브인 매질을 의미한다. 이에 따라, 예를 들면, 0.4Pa의 염소의 플라즈마에 있어서, 플라즈마의물성 상수로서, 플라즈마 밀도를 2.8×1010㎝-3[입사 이온 전류(ICF: Ion Current Flux)에서 1.0㎡/㎠ 상당], 4.0×1010㎝-3(ICF에서 1.4㎃/㎠ 상당), 8.0×1010㎝-3(ICF에서 2.8㎃/㎠ 상당)으로 하면, 플라즈마 매질의 유전률은, ε(2.8×1010㎝-3)=-10.1+j0.0816, ε(4.0×1010㎝-3)=-14.9+j0.117, ε(8.0×1010㎝-3)=-30.8+j0.233으로 나타낼 수 있다. 이들을 이용하여 플라즈마 내의 전자파의 전파를 해석할 수 있다. 유전체창으로부터 상기 물성 상수로 나타낸 플라즈마의 내부에 전자파가 들어 갈 때, 매질의 변화에 의해, 용기의 내벽면에 상당하는 위치에서, 정재파 전계 분포의 볼록한 부분과 마디의 관계가 반전한다. 따라서, 유전체창 바로 아래의 플라즈마 내에 형성되는 정재파 전계 분포는 용기의 내벽면에 상당하는 위치에서 극소(즉, 정재파의 마디)가 된다. 정재파 제어부의 입구가 어느 정도 좁으면, 플라즈마로부터의 영향은 받지 않는다. 이 때문에, 정재파 제어부의 내부에 생긴 정재파 전계의 파장은 플라즈마화하는 가스의 종류, 밀도나 압력 등의 변화의 영향을 받기 어렵다.
따라서, 플라즈마 매질의 물성 상수가 변화해도, 전술의 깊이에 규정된 정재파 제어부를 구비한 용기에서는 그 감압 용기의 내부 직경과 동일한 반경 위치에서 그 유전체창 바로 아래의 플라즈마측에 형성되는 정재파 전계 분포가, 항상, 극소(즉, 정재파의 마디)가 되는 것이다. 이에 따라, 폭넓은 조건으로, 그 유전체창 바로 아래의 플라즈마측의 벽면 근방에서의 전계를 억제할 수 있고, 전자파의 파워는항상 피가공물을 장착하는 처리대보다 위로 일정하게 확대된 유효한 공간 영역에 도입된다.
즉, 본 발명에 따르면, 정재파 제어부의 깊이(특성 길이)는 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8(n= 양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 범위 내에 있는 경우에 효과가 얻어진다. 따라서, 폭넓은 조건으로, 균일성, 및, 전자파 투입 파워에 대한 플라즈마 밀도의 선형성이 높고 안정적으로 연속적인 특성을 갖는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 정재파 제어부는 그 중에 손실의 거의 없는 공기나 진공이나 유전체를 채워서, 치수 형상의 연구로 용기 내벽 근방의 전계를 적정화하는 것이기 때문에, 파워를 손실하거나 그 부분이 과도하게 가열되는 악영향도 생기지 않는다.
또한, 유전체창의 주변부에서 진공의 밖에 장착하는 설계가 용이하게 가능하기 때문에, 금속체의 링 등을 직접에 감압 용기 내에 삽입할 필요성도 없다.
또한, 정재파 제어부의 내부에 형성되는 정재파 전계의 파장은 플라즈마의 조건에 따르지 않고 거의 일정하기 때문에, 어떤 가동 기구에 의해 웨이퍼 프로세스 중에, 그 때마다 구조 형태를 변화시킬 필요도 없다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도.
도 2는 본 발명의 실시예 2에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도.
도 3은 본 발명의 실시예 2에 따른 플라즈마 처리 장치의 용기 내에서의 전계 분포를 나타낸 개략도.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치와 본 발명의 실시예 2에 따른 플라즈마 처리 장치와의 대비를 나타낸 플라즈마 특성도.
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도.
도 6은 본 발명의 실시예 4에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도.
도 7은 본 발명의 실시예 5에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략도.
도 8은 본 발명의 실시예 6에 따른 플라즈마 처리 장치의 부분 개략도.
도 9는 본 발명의 실시예 6에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 특성도.
도 10은 본 발명의 실시예 6에 따른 플라즈마 처리 장치의 전체 구성을 나타낸 개략도.
도 11은 본 발명의 실시예 6에 따른 베이스 프레임 전체를 나타낸 평면도.
도 12a 및 12b는 도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치와 본 발명의 실시예 6에 따른 플라즈마 처리 장치와의 대비를 나타낸 플라즈마 특성도.
도 13은 본 발명을 이루는 것에 앞서서 본 발명자 등이 검토한 플라즈마 처리 장치(절연막 에칭제)를 나타낸 개략도.
도 14는 본 발명의 실시예 7에 따른 플라즈마 처리 장치(절연막 에칭제)를 나타낸 개략도.
도 15는 본 발명의 실시예 9에 따른 반도체 장치의 제조 과정을 나타낸 단면도.
도 16은 본 발명의 실시예 9에 따른 반도체 장치의 제조 과정을 나타낸 단면도.
도 17은 본 발명을 이루는 것에 앞서서 본 발명자 등이 검토한 플라즈마 처리 장치(게이트 가공용 에칭제)를 나타낸 개략도.
도 18의 (a), (b) 및 (c)는 도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치의 용기 내에놓을 수 있는 전계 분포를 나타낸 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101, 206, 305, 502, 603 : 감압 용기
102, 201, 306, 504, 605, 706, 901 : 처리대
103 : 유전체창
104 : 전자파
105 : 주파수 f의 고주파 전원
106, 501, 511, 512, 601 : 정재파 제어부
107 : 유전체창의 배면의 영역
108 : 정재파 제어부의 입구
109 : 정재파 제어부의 최종단
100, 300 : 웨이퍼
110 : 유전체창 내에 형성되는 정재파 전계 분포
111 : 정재파의 볼록한 부분
112, 205, 303, 503, 604 : 플라즈마
113 : 정재파의 마디
202, 301, 505, 602, 902 : 석영판
203, 307, 506, 606 : 석영 샤워판
204, 304, 507, 607 : 진공 시일 부재
207, 302, 508, 610 : 공기층의 간극
208, 308, 509, 608 : 전자파 방사 소자
209, 309, 510, 513, 609, 904 : 안테나 스페이서
210 : 감압 용기의 주변부의 전계(중)
211 : 감압 용기의 주변부의 전계(강)
310, 311 : 감압 용기의 주변부의 전계(약)
401 : 도 2의 구성을 이용한 경우의 ICF의 균일성
402 : 도 3의 구성을 이용한 경우의 ICF의 균일성
403 : 도 2 및 도 3의 구성을 이용한 경우의 ICF의 전자파 파워 의존성
404 : 도 2의 구성을 이용한 경우의 ICF의 전자파 파워 의존성
405 : 도 3의 구성을 이용한 경우의 ICF의 전자파 파워 의존성
611 : L형 도체 부품의 길이
612 : 전자파 파워에 대한 ICF 선형성의 L형 도체 부품 길이에 대한 의존성
701, 710, 711 : 플라즈마 애싱용 리액터
702 : 플라즈마용 f=450㎒ 고주파 전원
703 : 플라즈마용 튜너
704 : 자장 발생 제어부
705 : 베이스 프레임
707, 900 : 웨이퍼(300㎜Φ)
708 : 바이어스용 400㎑ 전원
709 : 바이어스용 매칭 박스
712 : 웨이퍼 카세트 장전 장소
713 : 웨이퍼 반송 로봇
801 : 도 2의 구성을 이용한 경우의 에칭 레이트 균일성
802 : 도 3의 구성을 이용한 경우의 에칭 레이트 균일성
803 : 도 2의 구성에 의한 전자파 파워 360W에서의 에칭 레이트 균일성
804 : 도 2의 구성에 의한 전자파 파워 720W에서의 에칭 레이트 균일성
805 : 도 3의 구성에 의한 전자파 파워 360W에서의 에칭 레이트 균일성
806 : 도 3의 구성에 의한 전자파 파워 720W에서의 에칭 레이트 균일성
903 : 원형의 샤워 안테나
905 : 정재파 분포 제어부
<실시예 1>
본 발명의 실시예 1을 도 1 내지 도 4를 참조하여, 이하에 설명한다.
도 1의 (a)는 정재파 제어부가 설치된 플라즈마 처리 장치의 주요부를 나타낸 단면도이다.
이 플라즈마 처리 장치는 감압 가능한 용기(감압 용기: 101)와, 용기(101) 내에 피가공물(반도체 웨이퍼: 101)를 장착하기 위한 처리대(102)와, 그 피가공물과 대면하는 원반형의 유전체창(103)과, 해당 용기 내에 도입되는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파(104)를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원(105)과, 유전체창의 주변부에 근접하여 장착된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부(106)를 포함한다. 그리고, 도 1에는 나타내지 않았지만, 전자파 방사 소자는 용기 내(112)의 플라즈마(플라즈마 발생 영역: 112)으로부터 구획되도록 유전체창(103)의 배면의 영역(107)에 위치되고 있다. 이 전자파 방사 소자는 여러가지 형상의 안테나 방식이나, 여러가지 형상의 도파관 방식이 필요에 따라 선택된다.
정재파 제어부(106)는 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이, 유전체창(103)에 접한 입구(108) 이외가 도체로 둘러싸인 공동부(106d)를 갖는다. 즉, 정재파 제어부(106)는 유전체창(103)의 측벽을 상부판(106a), 바닥판(106b), 이들 판(106a, 106b)의 최종단을 종단하고 있는 측판(106c) 및 측판(106c)과 반대 방향에 위치하여, 유전체창(103)에 접한 입구(108)로 구성되고, 이들 판(106a, 106b, 106c)에 의해 구획된 공동부(106d) 내에는 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체로 채워지고 있다. 그리고, 이 정재파 제어부(106)는 원반형의 유전체창(103)을 둘러싸는 링 구조를 이룬다. 공동부(106d) 내는 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체 중 어느 하나로 채워지고 있다. 공동부(106d)의 깊이[입구단(108)으로부터 측판(106c)의 내벽까지의 거리]를, 전자파의 특성 길이로 ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1): (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)과 등가로 하는 것으로, 정재파 제어부의 입구(108)의위치(즉, 이 기본 구성에서는 이 정재파 제어부를 장착하는 유전체창의 주변의 단부의 위치이고 또한 감압 용기의 내벽면에 상당하는 반경 위치)에 있어서, 유전체창 내부에 형성되는 정재파 전계 분포(110)가 극대(즉, 정재파의 볼록한 부분 : 111)가 된다.
한편, 고주파에 대한 플라즈마의 물성 상수는 상술한 바와 같이 유전률로 나타낸다고 한다면, 음 값이 되는 실수부와 플라즈마 내에서의 손실을 나타낸 허수부로 나타낸다. 음의 유전률은 인덕티브인 매질을 의미한다. 예를 들면, 0.4Pa의 염소의 플라즈마에 있어서, 플라즈마의 물성 상수로서 플라즈마 밀도를 2.8×1010㎝-3[입사 이온 전류(ICF: Ion Current Flux)으로 1.0㎃/㎠ 상당), 4.0×1010㎝-3(ICF에서 1.4㎃/㎠ 상당), 8.0×1010㎝-3(ICF에서 2.8㎃/㎠ 상당)으로 하면, 플라즈마매질의 유전률은 ε(2.8×1010㎝-3)=-10.1+j0.0816, ε(4.0×1010㎝-3)=-14.9+j0.117, ε(8.0×1010㎝-3)=-30.8+j0.233으로 나타낼 수 있다. 이들을 이용하여 플라즈마 내의 전자파의 전파를 해석할 수 있다. 유전체창(103)으로부터 상기 물성 상수로 나타낸 플라즈마(112)의 내부에 전자파가 들어 갈 때, 매질의 변화에 의해, 용기의 내벽면에 상당하는 위치에서, 정재파 전계 분포의 볼록한 부분과 마디의 관계가 반전한다. 따라서, 유전체창(103) 바로 아래의 플라즈마 내에 형성되는 정재파 전계 분포는 용기의 내벽면에 상당하는 위치에서 극소(즉, 정재파의 마디: 113)가 된다.
정재파 제어부(106)의 입구(108)는 플라즈마(112)로부터의 영향을 받지 않도록 좁아지고 있다. 이 때문에, 정재파 제어부의 내부에 생긴 정재파 전계의 파장은 플라즈마화하는 가스의 종류, 밀도나 압력 등의 변화의 영향을 받기 어렵게 된다. 이 때문에, 플라즈마 매질의 물성 상수가 변화해도, 전술의 깊이에 규정된 정재파 제어부를 구비한 용기에서는, 그 용기의 내부 직경과 동일한 위치에서, 그 유전체창 바로 아래의 플라즈마측에 형성되는 정재파 전계 분포가, 항상, 극소(즉, 정재파의 마디: 113)가 되는 것이다. 이에 따라, 폭넓은 조건으로, 그 유전체창 바로 아래의 플라즈마측의 벽면 근방에서의 전계를 억제할 수 있고, 전자파의 파워는 항상 피가공물(반도체 웨이퍼)을 장착하는 처리대(102)보다 상부로 일정하게 확대된 유효한 공간 영역에 도입된다. 이렇게 해서, 폭넓은 조건으로, 균일성 및 전자파 투입 파워에 대한 플라즈마 밀도의 선형성이 높고 안정적으로 연속적인 특성을 갖는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또, 본 실시예에 따르면, 정재파 분포 제어부의 깊이에 대하여 ±ㅣ/8의 범위이면 발휘되지만, 그것을 일탈하면, 정재파 제어부를 구비하지 않은 경우와 같이, 어떤 일정한 좁은 범위으로만 균일성이 얻어지지 않은 플라즈마 특성으로 되돌아간다. 따라서, 정재파 제어부의 깊이(특성 길이)는 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8(n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 범위 내에 있는 경우에 효과가 얻어진다.
본 실시예에서의 정재파 제어부는, 그 중에 손실의 거의 없는 공기나 진공이나 유전체를 채우고, 치수 형상의 연구로 용기 내벽 근방의 전계를 적정화하는 것이기 때문에, 파워를 손실하거나 그 부분이 과도하게 가열되기도 하는 악영향도 생기지 않는다.
또한, 유전체창의 주변부에서 진공 밖으로 장착하는 설계가 용이하게 가능하기 때문에, 금속체의 링 등을 직접에 감압 용기 내에 삽입할 필요성도 없다.
또한, 정재파 제어부의 내부에 형성되는 정재파 전계의 파장은 플라즈마의 조건에 따르지 않고 거의 일정하기 때문에, 웨이퍼 프로세스 중에 어떤 가동 기구에 의해 구조 형태를 변화시킬 필요도 없다.
<실시예 2>
본 발명의 실시예 2를 도 2, 도 3의 (a), (b) 및 (c)를 참조하여 이하에 설명한다.
본 실시예 2는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 실시예 1에서의 정재파 제어부(106)가 부가되고 등가인 특성 길이만큼 석영판(301)과 얇은 공기층(간극: 302)이 연장된 정재파 제어부를 포함하고 있다.
도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치에서, 석영판(202)의 반경과 용기의 내부 직경과의 차의 설계 치수는 23㎜ 정도였다. 한편, 본 실시예 2의 경우, 진공 시일 부재(304)에 의해서 용기(305)를 밀봉하기 위한, 석영판(301)의 반경과 용기(305)의 내부 직경의 차의 설계 치수는 도 2의 설계 치수보다 크다. 즉, 석영판(301)의 반경은 용기(305)의 내부 직경보다도 108㎜정도 크게 설계되어 있다. 또, 처리대(306)나 석영 샤워판(307), 전자파 방사 소자(308), 안테나 스페이서(309)는 도 2에 도시한 것으로 동일한 것을 이용하였다.
이 구성에 따른 플라즈마(303)의 생성을 도 3의 (a), (b) 및 (c)를 참조하여, 이하에 설명한다.
상기 설계 치수 108㎜는 석영판(301)의 배면에 설치하여 있는 얇은 공기층의 간극(302)의 영향도 고려하여, 석영(유전률 3.5 ∼ 3.8)보다도 약간 유전률이 낮은 물질(유전률ε: 3.3 ∼ 3.6 정도)을 상정하고 계산하면 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8: (n= 양의 정수, 여기서는 n=1, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 특성 길이의 범위 내에 있다. 이 때의 전계 분포를 계산에 의해 산출한 결과를 도 3의 (a), (b) 및 (c)에 도시한다. 플라즈마 밀도를 (a) 2.8×1010㎝-3, (b) 4.0×1010㎝-3, (c) 8.0×1010㎝-3으로 증가시켜도 서클(310, 311)로 나타낸 바와 같이 용기 내벽(용기 내의 주변부) 근방에는 전계가 증대하는 현상이 보이지 않는다. 이 때, 용기(305)에 도입하는 전자파 발생용 전원의 파워를 증가시켜, 플라즈마 밀도를 증대시켜도 파워가 도입되는 공간 영역이 주변부로 기울어가지 않고 어떤 파워 조건에서도 웨이퍼 상에서는 균일성이 높은 이온 전류가 입사한다. 이 구성에서는 가스종이나 압력을 크게 변화시키는 것을 상정하여, 플라즈마 매질의 물성을 나타낸 상수를 더욱 넓게 변화시켜도 용기 주변부의 전계가 증대해 가는 현상이 보이지 않았다.
도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치 및 본 실시예 2의 구성에 의해 얻어지는 플라즈마 특성의 비교를 도 4a, 도 4b 및 도 4c에 도시한다. 도 4a는 도 2에 도시한 플라즈마 처리 장치의 구성에서의 플라즈마 특성을 나타낸다. 그리고, 도 4b는 본 실시예 2의 구성에서의 플라즈마 특성을 나타낸다. 이들의 플라즈마 특성은, 가스로서 염소를 이용하고, 압력을 0.4Pa에 설정한 경우의 ICF의 균일성을 보이고있다. 또한, 도 4c는 양자에서의 전자파의 파워에 대한 선형성을 나타낸 플라즈마 특성이다.
도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 특성(401)은 도 4a에 도시한 바와 같이, 360W에서 500W로 전자파의 파워를 증가시키면, 중앙부가 약간 높은 거의 균일한 ICF 분포로부터, 주변부가 약간 높은 ICF 분포로 변화하여, 1000W에 증가시키거나 주변부가 높은 ICF 분포가 되었다.
한편, 본 실시예 2의 플라즈마 특성(402)은 도 4b에 도시한 바와 같이, 360W로부터 1000W까지의 동안에 거의 균일한 ICF 분포가 얻어지고, 모든 파워 조건으로 ±5%(3σ: σ는 표준 편차) 이내로 들어가는 결과가 되었다. 덧붙여, 도면에 도시되지 않았지만, 도 17의 구성은 250W 이하로서는 안정적으로 플라즈마를 유지할 수 없었다. 그러나, 본 실시예 2는 50W까지 파워를 내려도 안정적으로 플라즈마를 유지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 양자에서의 파워에 대한 ICF의 선형성을 확인하기 위해서, 횡축에 파워를 종축에 웨이퍼 300㎜Φ 면 내의 ICF의 평균값을 플롯한 플라즈마 특성(403)을 도 4c에 도시한다.
도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치(405)는 500W 이상으로 ICF는 포화 경향이 되었다. 한편, 본 실시예 2(404)는 1000W까지 모든 점이, 거의 직선 상에 있는 결과가 되었다.
또, 석영의 유전체창 그 자체가 외측에 연장된 본 실시예 2(도 2)에 의한 구성의 플라즈마 특성이 도 1의 기본 구성에 나타낸 것으로 원리적으로 등가인 것을확인하기 위해서, 도 2에 도시한 유전체창(301)을 진공 시일 부재(304)의 곧 외측에서 분할한 부품도 제작하여, 실험적으로 비교하였지만, 분할한 경우도 분할하지 않은 경우도 특성은 동일하였다.
또한, 본 실시예 2에서의 효과는, 석영판과 석영 샤워판을 포함하는 유전체창을 알루미나와 같은 유전률이 다른 재료로서도 마찬가지로 얻어지는 것은 물론이다. 또한, 샤워판을 제외하고, 가스 도입법을 바꾼다고 해도 발명의 본질에는 전혀 상관없음은, 도 1 및 실시예 1에서 전술한 바와 같다.
<실시예 3>
본 발명의 실시예 3로서 정재파 제어부의 배치의 변형예를 도 5를 참조하여, 이하에 설명한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 석영판(505)의 상측에 그 석영판과 연결하여 이루어지는 석영(유전률 3.5 ∼ 3.8)의 정재파 제어부(501)가 장착되어 있다. 처리대(504)나 이것과 대면한 위치에 장착된 석영판(505)과 석영 샤워판(506)이나 진공 시일 부재(507) 및 얇은 공기층의 간극(508), 그 상부에 장착된 전자파 방사 소자(509)는 도 17에 도시한 것과 동일하다. 그리고, 정재파 제어부(501)를 상측에 설치하는 필요로 인해 안테나 스페이서(510)와 그것을 외측에서 덮는 도체 부재는 40㎜정도로 반경을 작게 설계하였다.
입구의 폭 35㎜의 정재파 제어부(501)의 치수를 전술한 실시예 1과 마찬가지의 계산법에 의해 검토하였다. 그 결과, 석영판(505) 상면과 정재파 제어부(501) 간에 얇은 공기층(508)을 낀 구성으로, 정재파 제어부(501)의 높이를 70㎜로 하면,플라즈마 밀도가 2.8×1010㎝-3(ICF에서 1.0㎃/㎠ 상당), 4.0×010㎝-3(ICF에서 1.4㎡/㎠ 상당), 8.0×1010㎤(ICF에서 2.8㎡/cm2 상당)의 정재파 전계 분포의 계산 결과가, 도 2에 도시한 구성에 의해서 얻어진 결과(도 3)와 일치하는 것을 알았다. 즉, 본 실시예 3과 같이, 방향을 90도 바꾼 구성이라도, 전자파의 특성 길이로서 등가가 되는 형상 치수를 발견할 수 있는 것이 분명해졌다. 이것은, 가로 방향의 돌기가 어떠한 다른 부품과 간섭하는 것을 회피하기 위한 장치 설계 상의 유효한 고안이다.
<실시예 4>
본 발명의 실시예 4로서 정재파 제어부의 배치의 다른 변형예를 도 6을 참조하여, 이하에 설명한다.
본 실시예 4에 따르면, 한층 더 정재파 제어부의 형상 치수의 컴팩트화를 도모하기 위해서, 전술한 실시예 3에서의 정재파 제어부의 구성 재료를 보다 유전률이 높은 알루미나(유전률 9.8)로 하였다. 그리고, 마찬가지의 계산법에 의해 최적의 형상 치수를 검토하였다.
도 6에 도시한 바와 같이, 정재파 제어부(511)의 입구의 폭을 25㎜로 하고, 그 외의 구성에 대해서는 도 5에 도시한 구성과 동일하게 하였다.
본 실시예 4에 따르면, 정재파 제어부의 높이를 50㎜로 한 것으로 플라즈마 밀도가 2.8×1010㎝-3(ICF에서 1.0㎃/㎠ 상당), 4.0×1010㎝-3(ICF에서 1.4㎡/㎠ 상당), 8.0×1010㎝-3(ICF에서 2.8㎡/㎠ 상당)의 정재파 전계 분포의 계산 결과가 실시예 2(도 3), 실시예 3(도 5)에 의해서 얻어진 결과와 일치하는 것이 분명하였다. 이에 따라, 정재파 제어부를 채우는 재료의 고유전률화에 따라 한층 더 형상 치수의 컴팩트화를 도모할 수 있다.
정재파 제어부에 이용하는 유전체로서는 비용면에서 석영, 알루미나 등을 선택하지만, 더욱 높은 유전률의 재료, 예를 들면, 지르코니아(ZrO2), 티타니아(TiO2), YAG 세라믹스(Y3Al5O12) 중 어느 하나를 이용하면, 더욱 컴팩트화할 수 있다.
<실시예 5>
본 발명의 실시예 5로서 정재파 제어부의 배치의 다른 변형예를 도 7을 참조하여, 이하에 설명한다.
본 실시예 5는 또한 정재파 제어부의 컴팩트화를 도모하기 위해서, 실시예 4의 정재파 제어부를 더욱 내측 방향으로 직각으로 절곡된 구조이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 정재파 제어부(512)는 그 내부가 알루미나로 채워지고, 내측으로 절곡된 형상이다. 그리고, 입구 폭, 내부 폭 각각은 30㎜이다. 스페이스 확보를 위해, 안테나 스페이서(513)를 조금 작게 하고, 그 외의 구성에 대해서는 도 5, 도 6과 동일하다.
실시예 2와 마찬가지의 계산법에 의해 검토하였다. 그 결과, 도 5에 도시한형상 치수로, 플라즈마 밀도가 2.8×1010㎝-3(ICF에서 1.0㎃/㎠ 상당), 4.0×1010㎤(ICF에서 1.4㎃/㎠ 상당), 8.0×1010㎤(ICF에서 2.8㎃/㎠ 상당)의 정재파 전계 분포의 계산 결과가, 실시예 2(도 3), 실시예 3(도 5) 및 실시예 4(도 6) 각각의 구성에 의해서 얻어진 결과와 일치하는 것이 분명해졌다.
이에 따라, 정재파 제어부는 설계 형편에 따라 적절하게 절곡되어 컴팩트화를 도모할 수 있는 것 또한 본 실시예 5의 형상 치수는 전자파의 특성 길이에서는 실시예 2, 실시예 3 및 실시예 4와 등가인 것이 분명해졌다. 실시예 3, 실시예 4 그리고 실시예 5에서의 각각의 플라즈마 특성을 실시예 2와 동일한 실험 조건으로 검토한 결과, 도 4b, 도 4c에 도시한 바와 같은 전자파의 각 파워에서의 ICF의 균일성, 전자파의 파워에 대한 ICF의 선형성 모두 좋게 일치한 특성을 나타낸 것이 확인할 수 있었다.
실시예 3, 4, 5에서는 정재파 제어부를 유전체창의 주변부의 상측에 장착 혹은 그것을 절곡된 변형예를 각각 설명하였지만, 측방에 연장시키고 나서 대기측에서 아래쪽으로 절곡되거나 혹은 하측의 진공측에서 입구 이외가 도체로 둘러싸이는 구성으로 하거나 혹은 크기나 곡율 등을 바꾸는 것으로 특성 길이가 등가가 되도록 설계 형상 치수를 조정하는 것도 가능하다.
<실시예 6>
본 발명의 실시예 6로서 정재파 제어부의 배치에서의 다른 변형예를 도 8을 참조하여 이하에 설명한다.
본 실시예 6은 또한 컴팩트화를 실현시킨 정재파 제어부의 구성이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 정재파 제어부(601)는 석영판(602)의 단부보다 내측의 위치에 장착되어 있다. 처리대(605), 이것과 대면한 위치에 장착된 석영판(602)과 석영 샤워판(606), 진공 시일 부재(607), 그 상부에 장착된 전자파 방사 소자(608)는 실시예 3(도 5)과 동일하다.
안테나 스페이서(609)의 형상 치수는, 정재파 제어부(601)를 내측에 치우치는 형편 상, 도 5의 (c)보다도 약간 작게 하였다. 또한, 얇은 공기층의 간극(610)의 형상도 약간 변하고 있다.
정재파 제어부(601)의 입구는 석영판(602)의 상측에 있어, 석영판(602)의 외측의 단부보다도, 17㎜ 내측에 배치되어 있다. 덧붙여, 정재파 제어부(601)를 채우는 알루미나의 두께도, 도 5에 도시한 구성과 비교하여 7㎜ 얇게 하고 또한 정재파 제어부의 입구의 폭도 9.5㎜로 좁게 되어 있다. 이러한 설계에 의해, 도 17에 도시한 플라즈마 처리 장치와 동일한 스페이스 중에 모두를 받아들이는 구성으로 하였다.
실시예 2와 마찬가지의 계산법을 이용하여, 정재파 제어부의 깊이를 검토하였다. 그 결과, 도 6에 도시한 깊이의 깊이나, 정재파 제어부를 둘러싸고 있는 L형 도체 부품의 길이(611)의 설계에 있어서, 플라즈마 밀도가 2.8×1010㎝-3(ICF에서 1.0㎃/㎠ 상당), 4.0×1010㎤(ICF에서 1.4㎃/㎠ 상당), 8.0×1010㎤(ICF에서 2.8㎃/㎠ 상당)의 정재파 전계 분포의 계산 결과가, 실시예 2에 의해 얻어진 결과와 일치하는 것이 분명해졌다.
본 실시예 6은 엄밀하게는 석영의 유전체창의 단부에서 반사하여 되돌아오는 전자파와, 정재파 제어부 안에 들어와 안까지 도달하고나서 반사하여 되돌아오는 전자파의 2경로로 분기한 구성으로 되어 있듯이 보이지만, 결과적으로는 잘 중합됨으로써 지금까지 설명한 효과와 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이와 같이, 전자파의 경로가 분기하거나 정재파 제어부의 절곡 방향이나 입구의 폭 등이 도중에서 변하는 구성이어도 전자파의 특성 길이만 동일해지도록 설계하면, 실시예 2, 3, 4, 5와 등가인 효과를 얻는 것이 가능한 것이 분명해졌다.
본 실시예 6이 지금까지 진술한 실시예 중에서 가장 조밀한 설계로 하고 있다. 본 실시예 6과 같은 구성을 기본으로서, 도 8에 도시한 치수 형상을 중심 조건으로 하여, 정재파 제어부의 특성 길이를 변화시킨 실험을 행하였다. 실험에서는 L형의 도체 부품의 길이(611)를 변화시키는 것으로, 정재파 제어부의 실효적인 깊이를 변화시켰다.
이 결과, 도 9에 도시한 바와 같이, L부 길이를 중심 치수(L=31.5㎜)보다도 길거나 짧게 해도 마찬가지로 특성은 열화한다. 예를 들면, 18㎜ 짧게 하면, 정재파 제어부를 구비하지 않은 경우의 특성과 동등 레벨까지 전자파의 파워에 대한 ICF의 선형성이 열화하는 것이 분명하였다. 즉, L형의 도체 부품(L형 금속 부재: 611)의 L부 길이의 중심 치수로부터 있는 폭을 갖은 범위에서, 정재파 제어부는 효과를 발휘하는 것을 알았다. 전자파는 우선, 유전체창 내를 외측을 향하여 전파하여, L부의 선단부에서 절첩하여 정재파 제어부로 받아들인다. 이것을 생각하면, L부 길이의 18㎜의 변경은, 18㎜의 왕복 경로분만 전자파의 전파 경로를 변경한 것에 상당한다고 할 수 있다. 이에 기초하여 짐작하면, 정재파 제어부는 적어도, 중심 치수로부터 ±ㅣ/8의 범위 내에 있을 때는 이것을 이용하지 않는 경우와 비교하여, 그 효과를 발휘하고 있는 것을 알았다. 단순한 실험계에서 재차 확인하기 때문에, 도 2에 도시한 석영판과 얇은 공기층의 간극의 반경을 변화시키는 구성으로 ±ㅣ/8의 범위 내에서 반경을 변화시켜 확인을 행한 결과, ±ㅣ/8의 범위 내에서는 본 실시예의 효과가 얻어지지만, 그것을 일탈하면 정재파 제어부를 이용하지 않는 경우의 특성과 마찬가지로 열화하는 것을 재확인할 수 있었다.
도 10은 본 실시예 6에서의 플라즈마 처리 장치(게이트 가공용 에쳐 또는 메탈 가공용 에쳐)의 전체 구성을 나타낸 개략도이다. 이 플라즈마 처리 장치의 기능을 이하에 설명한다.
도 10에 있어서, 플라즈마용 f=450㎒ 고주파 전원(702)으로 발생한 전자파를 플라즈마용 튜너(703)를 통해 플라즈마 에칭용 리액터(701) 내에 도입한다.
자장 발생 제어부(704)에 의해 발생한 자장을 작용시킴에 따라, 고효율에 플라즈마를 생성한다. 플라즈마 에칭용 리액터(701)와 자장 발생 제어부(704)와는 배기 설비를 갖는 페이스 프레임(705) 상에 탑재되어 있다. 이 베이스 프레임(705)에는 도시한 바와 같이, 가스 공급관이 매설되어 있다. 가스는, 석영판(602)과 석영 샤워판(606)과의 간극에 도입하여, 석영 샤워판에 설치된 복수의 구멍보다 리액터(701) 내에 도입된다. 한편, 상하 기구를 갖는 처리대(706) 상에는, 예를 들면 직경 300㎜의 웨이퍼(707)가 장전되고 바이어스용 400㎑ 전원(708)으로 발생한 고주파가 바이어스용 매칭 박스(709)를 통해, 그 웨이퍼(707)에 인가된다. 그리고, 웨이퍼(707) 표면이 에칭 처리된다.
도 11은 베이스 프레임 전체를 나타낸 평면도이다. 도 10에 도시한 플라즈마 에칭용 리액터(710)는 페이스 프레임(705) 상에 장착되어 있다. 두개의 플라즈마 에칭용 리액터(710)를 갖는 구성에 의해, 양산에 있어서는 효율이 좋은 병렬 처리가 가능하게 되었다. 본 실시예 6은 이 중, 한 쪽을 이용하여 에칭의 평가를 행하였다. 또, 동일한 베이스 프레임(705) 상에 플라즈마 애싱용 리액터(711)가 두개 탑재되어 있고, 레지스트 마스크나 에칭 후의 표면 폴리머의 제거를 행할 수 있는 구성으로 되어 있다. 그리고, 웨이퍼 카세트 장전 장소(712)에는 에칭 전의 웨이퍼의 대기 장소와 에칭 후의 웨이퍼의 대기 장소가 있어, 웨이퍼는 웨이퍼 반송 로봇(713)에 의해 각처에 반송되는 구조이다.
즉, 도 11에 도시한 실시예의 기본 구성은 베이스 프레임 상에 복수의 리액터를 구비하고, 각각의 리액터는 감압 가능한 용기 내에 피가공물을 장착하는 처리대와, 그 피가공물과 대면하는 전자파 도입을 위한 유전체창과, 그 감압 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원과, 그 유전체창의 주변부에 근접하여, 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체로 채워지고, 그 입구 이외가 도체로 둘러싸이고, 그 깊이가 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8: (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 특성 길이의 범위 내에 있는 정재파 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
도 12a에 도 17의 플라즈마 처리 장치에서의 균일성에 관계하는 플라즈마 특성(801)을 도 12b에 본 실시예 6에서의 균일성에 관계하는 플라즈마 특성(802)을 각각 나타낸다. 각각의 장치는 가스로서 염소를 이용하고, 압력을 0.4Pa로 하였다. 그리고, 전자파의 파워로서 360W와 720W를 이용한 경우에서의 폴리실리콘 에칭의 균일성을 평가하였다.
도 12a에 도시한 바와 같이, 도 17의 플라즈마 처리 장치는, 전자파의 파워를 변화시키면 특성(803)으로부터 특성(804)으로 변하고, 균일성이 열화하였다.
한편, 도 12b에 도시한 바와 같이, 본 실시예 6은 전자파의 파워를 변화시키더라도 특성(805)과 특성(806)과의 균일성 변화는 거의 보이지 않는다. 즉, 본 실시예 6에 따르면, 균일성은 열화하지 않고, 양호한 결과가 되었다.
또, 마찬가지의 조건으로, 실시예 2, 3, 4, 5 각각, 동일한 폴리실리콘의 균일성을 확인하였지만, 도 12b에 도시한 플라즈마 특성과 잘 일치하는 결과가 얻어졌다.
본 실시예 6의 플라즈마 처리 장치를 이용하여, LSI의 제조 과정에서의 여러가지 공정, 여러가지 막종에 대한 처리 성능의 균일성을 확인하였다. 일례로서, 단일의 용기를 이용한 게이트 형성에 관하는 에칭의 일관한 처리에 대하여 검토하였다. 실험으로서는, 이하의 LSI 제조 공정에서의 에칭 처리를 행하였다.
(a) CF4를 베이스로 한 STI(Shallow Trench Isolation) 패턴의 BARC 가공 공정: 전자파 파워 400W.
(b) CF4를 베이스로 한 STI의 톱라운드 가공 공정: 전자파 파워 350W.
(c) HBr을 베이스로 한 STI의 테이퍼 가공 공정: 전자파 파워 800W.
(d) 첨가 가스를 이용한 STI의 보텀 라운드 가공 공정: 전자파 파워 350W.
(e) O2와 할로겐 혼합계에 의한 게이트 패턴의 세선화 공정: 전자파 파워 400W.
(f) CF4를 베이스로 한 게이트 패턴의 BARC 가공 공정: 전자파 파워 600W.
(g) CF4를 페이스로 한 게이트 패턴의 SiN 마스크 가공 공정: 전자파 파워700W.
(h) Cl2를 베이스로 한 폴리실리콘 게이트의 수직 가공 공정: 전자파 파워 450W.
(i) HBr을 베이스로 한 폴리실리콘 게이트의 오버 에칭 공정: 전자파 파워450W.
이들 (a) ∼ (i)의 공정을 패턴이 없는 웨이퍼(300㎜φ)에서의 균일성과, 패턴 첨부 웨이퍼(300㎜φ)에서의 미세 가공의 균일성을 확인하였다.
그 결과, (a) ∼ (i)의 공정 전부에 있어서, 패턴이 없는 웨이퍼에서는 ±3%(3σ) 이내로 들어가는 균일 처리를 확인할 수 있고 또한 패턴 첨부 웨이퍼에 있어서는, 에칭 각도나 라운딩, 패턴 마스크의 잔량 등도 포함시켜, 웨이퍼면 내의 중심부와 주변부 간에서 형상차, 치수차가 없는 에칭 가공을 본 발명의 단일의 감압 용기로 행할 수 있었다. 일련의 가공을 각각의 공정의 전용 장치를 이용하여, 장치 사이에서 웨이퍼를 교환하면서 행하는 경우나 복수의 전용 감압 용기를 갖는장치에서 행하는 경우와 비교하여, 각각의 전용 장치 혹은 감압 용기에 웨이퍼를 출납하기 위한 여분의 시간이 절약할 수 있고, 토탈로 50% 이하로 시간이 단축하고, 처리량이 2배 이상이 되었다. 이와 같이 단일의 감압 용기의 구성에 의해, 여러가지의 프로세스 조건에의 대응이 광범위하고 가능해지는 것은 양산의 효율을 향상하는데 있어서 매우 우위이다. 본 발명을 이용한 방식에서는, 성막 CVD나 스퍼터링 등, 플라즈마에 의해 발생한 종류의 물리적, 화학적 작용을 이용한 그 외의 반도체 처리에 있어서도 광범위한 조건으로 균일한 처리 성능이 발휘할 수 있는 것은 물론이고, 또한, 단일의 플라즈마 장치가 광범위한 특성을 커버하고 있는 것이 생산 효율을 향상시키는 효과를 가져오는 것은 다른 여러가지 공정에 대해서도 마찬가지이다.
또, 본 실시예 6에 생성한 플라즈마에 자장을 인가함으로써, 플라즈마 생성 효율을 높이는 것뿐만아니라, 웨이퍼면 내의 처리의 균일성을 더욱 고도로 미세 조정하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예 6에 이용한 용기의 설계는 원리적으로는 어떠한 전자파의 파장에서도 가능하다. 실제의 장치의 설계에서는 주파수를 낮게 하여 파장이 길어지는 경우에는 스페이스의 제약이 있지만, 정재파 제어부 내를 채우는 재질의 고유전률화와 다중의 절곡 구조의 이용에 의해 10㎒의 저주파 수까지의 설계를 행할 수 있었다. 한편, 주파수를 높게 하면, 파장이 짧아지고, 용기가 작은 단차 구조에 의해서도 정재파가 국부적으로 존재하는 경우가 있어, 정재파 제어부 이외의 용기의 경계의 형상으로도 주의가 필요하게 되지만, 용기의 구석구석까지 요철에 주의를 한 설계에 의해 3㎓의 고주파까지 대응할 수 있는 설계를 행할 수 있다.
<실시예 7>
본 발명의 실시예 7로서 전자파 방사 소자의 배치의 변형예를 도 13 및 도 14를 참조하여, 이하에 설명한다.
지금까지 진술하여 온 실시예는 특히 게이트 에칭 혹은 메탈 에칭에 유효한 유전체창의 외측에 전자파 방사 소자를 장착한 구성이다.
그러나, 본 발명은 유전체창을 관통하는 형으로 전자파의 도파로를 용기 내에 도입하여 전자파 방사 소자를 용기 내에 장착한 구성에도 적용 가능하다. 특히 이 구성은 절연막(산화막 등)의 에칭에 적용된다.
정재파 제어부의 효과를 확인하기 위해서, 도 13에 도시한 바와 같이 정재파 제어부가 없는 구성과, 도 14에 도시한 바와 같이 정재파 제어부를 구비한 구성(본 실시예 7)을 이용하여, 웨이퍼(300㎜Φ)면 내의 ICF의 균일성 및 에칭의 균일성을 비교 검토하였다.
우선, 도 13은 정재파 제어부를 이용하지 않은 단순히 안테나 스페이서(904)를 포함하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 처리대(901)는 지금까지의 실시예와 동일한 사양을 이용하여, 석영판(902)에는, 중앙부에 전자파의 도파로를 관통시키었다. 또한, 지금까지의 석영 샤워판은 철거하고, 그 대체로서, 원형의 샤워 안테나(903)가 석영판(902)에 고정되어 있다. 그리고, 처리대(901) 상에는 웨이퍼(900)가 장착된다.
한편, 도 14는 실시예 6로 설명한 정재파 제어부와 거의 동일한 정재파 제어부(905)를 이용한 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타낸다. 처리대(901)는 지금까지의 실시예와 동일한 사양을 이용하여, 석영판(902)에는 중앙부에 전자파의 도파로를 관통시켰다. 그리고, 원형의 샤워 안테나(903)가 석영판(902)으로 고정되어 있다. 처리대(901) 상에는 웨이퍼(900)가 장착된다.
우선, ICF의 균일성을 검토하였다. Ar 페이스에 CF계 가스, O2가스를 소량가한 조건에 있어서, 전자파의 파워가 400W, 900W의 경우에 대해 비교를 행하였다. 그 결과, 이 구성에서는 900W가 높은 전자파의 파워에서는, 양자에게 큰 차는 나타나지 않았지만, 전자파의 파워가 낮은 400W의 조건에서는,정재파 제어부를 이용하지 않은 구성에서는, 중심부만으로 ICF가 국소적으로 비싸게 되는 것 같은 다른 플라즈마 모드가 되었다. 또한, 상세를 조사한 바, 500W 부근에 모드의 전이점이 있어, 이 근변에서는 플라즈마 상태가 불안정해졌다. 한편, 정재파 제어부를 이용한 구성에서는 400W에서도, 900W 시간과 유사한 ICF 분포가 안정적으로 얻어지고 또한 500W 부근에 불안정한 상태는 인정되지 않았다.
감압 용기 내에 안테나를 장착하는 경우에는 안테나보다 직접 플라즈마 내로 도입되는 전자파와, 안테나 주변 및 배면에 있는 유전체창 내를 전파하여 플라즈마 내에 도입되는 성분의 두개가 있다. 전자의 안테나로부터 직접 플라즈마 내로 도입되는 성분은 본 발명의 정재파 제어부와는 그다지 상관없이 도입된다고 생각되지만, 후자의 유전체 내를 가로 방향으로 전파하는 성분에 관해서는 정재파 제어부에 의해 주변의 정재파 전계 분포가 적정화된 것에 의해 모드 전이나 불안정성의 해소에 기여하고 있다.
<실시예 8>
실시예 6에서 진술한 L 형 금속 부재는, 대기측에 장착되어 있고 또한 접지 전위이기 때문에, 용이하게 가동식으로 하는 것도 가능하다. 용기 내에 가동부를 설치하는 경우와 같은 금속 오염의 우려도 없고 또한 직접 전자파 파워가 인가되어 있는 전자파 방사 소자를 가동할 때와 같은 설계 상의 곤란함도 생기지 않는다. 양산 대응에 대해서는, 웨이퍼마다 기계적으로 움직이는 기구는 극력 피하는 것이 바람직하지만, 본 발명은, 구조 고정이라도 광범위한 프로세스 조건으로 균일성을 유지할 수 있는 효과를 발휘하기 때문에, 각 프로세스 조건마다 가동 기구를 동작시킬 필요도 없다. 하여 개, 하면서, 웨이퍼 그 자체가 현저하게 다른 케이스, 예를 들면 실리콘 웨이퍼가 아닌 특수 재질의 웨이퍼의 에칭을 행하는 경우나, 매우 반응 생성물이 많은 케이스 등에도, 가동부의 미세 조정에 의해, 매우 높은 균일성의 처리 조건에 조정할 수 있다. 또한, 대기측에 장착되어 있고, 또한, 접지 전위이기 때문에, 경우에 따라서는, 웨이퍼마다 가동부를 조정하는 것도 불가능하지는 않다.
<실시예 9>
실시예 6에서 설명한 플라즈마 처리 장치의 기본 구성은, 감압 가능한 용기, 그 용기 내에 위치된 웨이퍼를 장착하기 위한 처리대, 그 웨이퍼와 대면하는 위치에 설치된 전자파 방사 소자 및 유전체창, 그 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원, 및 그 유전체창의 주변부에 근접하여 설치된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부를 포함한다.
이 플라즈마 처리 장치를 이용하여 반도체 장치(예를 들면 MOSLSI)의 제조 방법을 도 15 및 도 16을 참조하여, 이하에 설명한다.
(1) STI 형성 공정:
도 15에 있어서, 우선, 상기 플라즈마 처리 장치를 이용하여, 반도체 기판(웨이퍼: 1001) 주면에 예를 들면, SiN 막(도시하지 않음)을 마스크로 하여 선택적으로 홈을 형성한다. 그리고 홈 형성 후, 실시예 6에서 진술한 (b), (c), (d)가 행해진다. 계속해서, 홈이 형성된 웨이퍼(1001) 주면 상에 절연막(SiO2)을 피착시킨다. 계속해서, 화학 기계 연마법(CMP)에 의해 웨이퍼 주면 상의 절연막을 연마함으로써 홈 내에 절연막이 매립된 얕은 홈 분리 영역(STI: 1002)이 형성된다.
(2) MOS 게이트용 도체막 형성 공정:
도 15에 있어서, 얕은 홈 분리 영역(STI: 1002)으로 둘러싸인 소자 형성 영역맹숭맹숭한 얼굴에 게이트 산화막(도시하지 않음)을 형성한 후, MOS 게이트용 도체막(제1 막: 1003)을 형성한다. 이 MOS 게이트용 도체막(1003)은, 예를 들면 폴리실리콘 혹은 폴리 메탈이다. 계속해서, 이 MOS 게이트용 도체막(1003) 상에 하드 마스크(제2 막: 1004)로서, SiO2또는 SiN막이 형성된다. 이 하드 마스크는 게이트 가공 시의 선택비를 충분히 취하기 위해 이용된다. 본 실시예 9는 하드 마스크로 하여 SiN막을 채용하고 있다. 계속하여, 이 하드 마스크(1004) 상에 BARC라고 하는 반사 방지막(제3 막: 1005)이 형성된다. 그리고, 반사 방지막(1005) 상에 포토레지스트 마스크(1006)가 통상 행해지는 포토리소그래피 기술에 의해 소정의 패턴에 형성된다. 도 15는 포토레지스트 마스크(1006)가 패턴 형성되었을 때의 단면도이다.
MOS 게이트용 도체막 가공 공정:
도 15 및 도 16에 있어서, 상기 마스크 패턴(1006)이 상기 플라즈마 처리 장치를 이용하여 상기 반사 방지막(1005), 하드 마스크(1004) 그리고 MOS 게이트용 도체막(1003)을 순차 드라이 에칭 가공함으로써, 각각 상기 반사 방지막(1005), 하드 마스크(1004) 그리고 MOS 게이트용도체막(1003)에 전사된다. 이 때, 마스크 패턴(1006)을 이용하여 상기 반사 방지막(1005), 하드 마스크(1004)를 선택적으로 에칭한 후, 레지스트 마스크(1004) 및 반사 방지막(1005)을 제거하고, 하드 마스크(1004)를 이용하여 MOS 게이트용도체막(1003) 패턴 형성한다. 이 공정에서는, 실시예 6에서 진술한 (e) ∼ (i)가 행해진다.
이 후는 게이트(전극: 1003)을 마스크로 한 소스 및 드레인 형성이 행해진다. 그리고 또한, 게이트(전극: 1003)의 측벽에는 측벽(SiN) 스페이서가 형성된다. 이 측벽 스페이서 형성 시의 이방성 에칭에도 상기 플라즈마 처리 장치가 적용된다.
이상, 본 실시예에 따르면, 범용성이 있는 플라즈마 처리 장치를 이용하는 것으로 처리량의 향상 및 수율 향상이 도모할 수 있다.
본 발명의 고주파를 이용한 플라즈마 처리 장치에 따르면, 유전체창의 주변부에 근접한 위치에, 정재파 제어부를 구비하여, 전자파를 유전체창보다 감압 용기 내에 도입할 때에, 유전체창 부재의 내부에 생긴 정재파 전계 분포를 적정화하고 있다. 이것에 의해서, 광범위한 가스종, 압력, 밀도 조건으로, 피처리 시료에 균일한 가공을 실시할 수 있다. 또한, 단일의 감압 용기를 광범위한 조건의 다수의 공정에 일관해서 적용함으로써, 생산 효율이 높은 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 고주파를 이용한 플라즈마 처리 장치를 LSI의 제조 공정에 적용함으로써 웨이퍼면 내에서 균일한 미세 가공이 실시되어, 고수율의 LSI를 달성할 수 있다.

Claims (20)

  1. 감압 가능한 용기 내에 피가공물을 장착하는 처리대와, 상기 피가공물과 대면하는 전자파 도입을 위한 유전체창과, 상기 감압 용기 내에 도입되는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원과, 상기 유전체창의 주변부에 근접하여, 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체로 채워지고, 그 입구 이외가 도체로 둘러싸이고, 그 깊이가 d=ㅣ/4 + ㅣ/2 ×(n-1)±ㅣ/8: (n=양의 정수, ㅣ= c(광속)/f/√ε)의 특성 길이의 범위 내에 있는 정재파 제어부를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용기의 내부 직경과 동일한 반경 위치에서, 상기 유전체창 내부에 형성되는 정재파 전계의 강도가 극대치가 되는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 용기의 내부 직경과 동일한 반경 위치에서, 상기 유전체창 바로 아래의 플라즈마측에 형성되는 정재파 전계의 강도가 극소치가 되는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유전체창의 측방에 상기 정재파 제어부를 구비한 경우와 전자파의 특성 길이가 등가가 되는 치수만큼 상기 유전체창의 반경을 크게 하는 것을 포함하고, 상기 유전체창과 이에 근접한 정재파 제어부를 일체화한 플라즈마처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 정재파 제어부를 상기 유전체창의 주변부의 상측 또는 아래쪽으로 구비하고, 그 형상 치수가 상기 정재파 제어부를 상기 유전체창의 측방에 구비한 경우와 전자파의 특성 길이에서 등가가 되도록 한 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 정재파 제어부를 상기 유전체창의 주변부의 상측 또는 측방 또는 아래쪽으로 구비하여, 전자파의 특성 길이를 등가로 유지한 채로, 그것을 더욱 절곡된 형상 혹은 폭이나 곡율을 변경한 형상으로 한 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정재파 제어부를 상기 유전체창의 상측 또는 아래쪽으로 구비하고, 전자파의 특성 길이를 등가로 유지한 채로 그것을 상기 유전체창의 단부보다도 내측에 배치한 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체창의 대기측 또는 진공측에 도체 또는 반도체를 포함하는 전자파 방사 소자를 구비한 플라즈마 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 정재파 제어부의 치수를 가변하는 기구를 구비한 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 유전체창 및 정재파 제어부 내에 이용되는 유전체는 알루미나(Al2O3), 석영(SiO2) 중 어느 하나 혹은 이들의 복합에 의한 구성을 이용한 플라즈마 처리 장치.
  11. 베이스 프레임 상에 복수의 리액터를 구비하고, 각각의 리액터는 감압 가능한 용기 내에 피가공물을 장착하는 처리대와, 상기 피가공물과 대면하는 전자파 도입을 위한 유전체창과, 상기 감압 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원과, 상기 유전체창의 주변부에 근접하여, 진공 또는 공기 또는 유전률 ε의 유전체로 채워지고, 그 입구 이외가 도체로 둘러싸이고, 그 깊이가 d=ㅣ/4+ㅣ/2×(n-1)±ㅣ/8: (n=양의 정수, ㅣ=c(광속)/f/√ε)의 특성 길이의 범위 내에 있는 정재파 제어부를 구비한 플라즈마 처리 장치.
  12. 감압 가능한 용기, 상기 용기 내에 위치된 피가공물을 장착하기 위한 처리대, 상기 피가공물과 대면하는 위치에 설치된 전자파 방사 소자 및 유전체창, 상기 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원 및 상기 유전체창의 주변부에 근접하여 설치된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 정재파 제어부는 상기 유전체창의 주변부에 링형으로 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  14. 감압 가능한 용기, 상기 용기 내에 위치된 웨이퍼를 장착하기 위한 처리대, 상기 웨이퍼와 대면하는 위치에 설치된 전자파 방사 소자 및 유전체창, 상기 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 주파수 f의 고주파 전원 및 상기 유전체창의 주변부에 근접하여 설치된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법이고, 웨이퍼 주면에 제1 막을 형성하는 공정, 상기 제1 막 상에 소정의 패턴 형상을 이루는 마스크를 형성하는 공정과,
    상기 마스크가 형성된 웨이퍼를 상기 플라즈마 처리 장치의 처리대에 장착하여, 상기 마스크가 형성되어 있지 않은 바의 상기 제1 막을 에칭 처리하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 막은 폴리실리콘을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  16. 감압 가능한 용기, 상기 용기 내에 위치된 웨이퍼를 장착하기 위한 처리대, 상기 웨이퍼와 대면하는 위치에 설치된 전자파 방사 소자 및 유전체창, 상기 용기 내에 도입하는 소정의 가스를 플라즈마화하기 위한 전자파를 발생하는 소정 주파수의 고주파 전원 및 상기 유전체창의 주변부에 근접하여 설치된 정재파 전계 분포를 적정화하기 위한 정재파 제어부를 포함하는 플라즈마 처리 장치를 이용한 반도체 장치의 제조 방법에 있어서,
    (1) 웨이퍼 주면 상에 제1 막을 형성하는 공정,
    (2) 상기 제1 막 상에 제2 막을 형성하는 공정,
    (3) 상기 제2 막 상에 제3 막을 형성하는 공정,
    (4) 상기 제3 막 상에 소정의 패턴 형상을 이루는 마스크를 형성하는 공정,
    (5) 상기 마스크가 형성된 웨이퍼를 상기 플라즈마 처리 장치의 처리대에 장착하여, 상기 마스크가 형성되어 있지 않은 바의 상기 제3 막을 에칭 처리하여, 상기 마스크의 패턴을 제3, 제2 및 제1 막에 전사하는 공정
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 막은 MOS 게이트용에 형성된 도체막, 상기 제2 막은 절연막, 상기 제3 막은 반사 방지막이고, 상기 마스크는 포토레지스트 마스크인 반도체 장치의제조 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 (5) 공정에서 제3 및 제2 막을 상기 플라즈마 처리 장치를 이용하여 선택적으로 에칭 처리한 후, 또한 상기 플라즈마 처리 장치를 이용하여 상기 선택적으로 에칭된 제2 막을 마스크로 하여 제1 막을 선택적으로 에칭 처리하는 반도체 장치의 제조 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 (1) 공정에 앞서서, 상기 플라즈마 처리 장치를 이용하여 상기 웨이퍼 주면에 소자 분리용 홈을 형성하는 공정과, 그 홈 내에 절연막을 매립하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 홈 내에 절연막을 매립하는 공정은 홈이 형성된 웨이퍼 주면에 절연막을 피착하는 공정과, 그 피착된 웨이퍼 주면 상의 절연막을 화학적 기계 연마에 의해 제거하는 공정을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4209612B2 (ja) * 2001-12-19 2009-01-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP4204799B2 (ja) * 2002-04-09 2009-01-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3723783B2 (ja) * 2002-06-06 2005-12-07 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5312411B2 (ja) * 2003-02-14 2013-10-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ発生装置およびリモートプラズマ処理装置
US20080190560A1 (en) * 2005-03-04 2008-08-14 Caizhong Tian Microwave Plasma Processing Apparatus
JP2006244891A (ja) * 2005-03-04 2006-09-14 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
US20080029032A1 (en) * 2006-08-01 2008-02-07 Sun Jennifer Y Substrate support with protective layer for plasma resistance
JP2010232493A (ja) * 2009-03-27 2010-10-14 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2012217761A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Hitachi Ltd プラズマ滅菌装置
US9916998B2 (en) 2012-12-04 2018-03-13 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly having a plasma resistant protective layer
US9685356B2 (en) 2012-12-11 2017-06-20 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly having metal bonded protective layer
US10020218B2 (en) 2015-11-17 2018-07-10 Applied Materials, Inc. Substrate support assembly with deposited surface features
KR20190005029A (ko) * 2017-07-05 2019-01-15 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치
CN107421713B (zh) * 2017-08-01 2020-02-18 大连理工大学 一种测量管内波动液膜波频和波速的系统
TW202329191A (zh) * 2021-08-06 2023-07-16 美商蘭姆研究公司 用於薄介電膜沉積的變壓器耦合電漿源設計

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0368771A (ja) 1989-08-04 1991-03-25 Canon Inc マイクロ波プラズマ処理装置
EP0478283B1 (en) 1990-09-26 1996-12-27 Hitachi, Ltd. Microwave plasma processing method and apparatus
JPH10199699A (ja) 1997-01-11 1998-07-31 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US6143081A (en) 1996-07-12 2000-11-07 Tokyo Electron Limited Film forming apparatus and method, and film modifying apparatus and method
JPH10134995A (ja) 1996-10-28 1998-05-22 Toshiba Corp プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP3815868B2 (ja) 1997-10-07 2006-08-30 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP3555447B2 (ja) 1998-06-05 2004-08-18 株式会社日立製作所 ドライエッチング装置
JP2000077384A (ja) 1998-09-03 2000-03-14 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法およびプラズマ処理装置
JP4165946B2 (ja) 1998-11-30 2008-10-15 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置
JP3430053B2 (ja) 1999-02-01 2003-07-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2000268994A (ja) 1999-03-16 2000-09-29 Fuji Electric Co Ltd 高周波グロー放電を利用した表面処理方法
JP3640204B2 (ja) 1999-04-14 2005-04-20 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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