KR20030004430A - 플라즈마 처리 장치 및 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

래디얼 슬롯 라인 안테나를 사용한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 래디얼 라인 슬롯 안테나의 방사면을, 처리실 외벽의 일부를 구성하고, 샤워 플레이트에 밀접한 커버 플레이트에 밀접시키고, 또한 래디얼 라인 슬롯 안테나 상에 처리실 외벽 중을 두께 방향으로 흐르는 열 흐름을 흡수하도록 냉각기를 설치함으로써, 샤워 플레이트의 냉각 효율을 최적화하고 동시에 마이크로파의 여기 효율을 최적화한다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 반도체 제조 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}
도 1A, 1B는 이 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성을 나타낸다. 다만, 도 1A는 마이크로파 플라즈마 처리장치(100)의 단면도를, 또, 도 1B는 래디얼 라인 슬롯 안테나(radial line slot antenna)의 구성을 나타내는 도이다.
도 1A를 참조하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 복수의 배기 포트(116)로부터 배기되는 처리실(101)을 가지고, 상기 처리실(101) 내에는 피처리 기판(114)을 보유하는 보유대(115)가 형성되어 있다. 상기 처리실(101)의 균일한 배기를 실현하기 위해, 상기 보유대(115)의 주위에는 링 모양으로 공간(101A)이 형성되어 있고, 상기 복수의 배기 포트(116)를 상기 공간(101A)에 연통하도록 등간격으로, 즉 피처리 기판에 대해서 축대칭으로 형성함으로써, 상기 처리실(101)을 상기 공간(101A) 및 배기 포트(116)를 개재하여 균일하게 배기할 수 있다.
상기 처리실(101) 상에는 상기 보유대(115) 상의 피처리 기판(114)에 대응하는 위치에, 상기 처리실(101)의 외벽의 일부로서 저손실 유전체로 이루어지고 다수의 개구부(107)가 형성된 판 모양의 샤워 플레이트(103)가 실 링(109)을 개재하여 형성되어 있고, 또한, 상기 샤워 플레이트(103)의 외측에 마찬가지로 저손실 유전체로 이루어지는 커버 플레이트(102)가 다른 실 링(108)을 개재하여 설치되어 있다.
상기 샤워 플레이트(103)에는 그 상면에 플라즈마 가스의 통로(104)가 형성되어 있고, 상기 복수의 개구부(107)의 각각은 상기 플라즈마 가스 통로(104)에 연통하도록 형성되어 있다. 또한, 상기 샤워 플레이트(103)의 내부에는 상기 처리 용기(101)의 외벽에 설치된 플라즈마 가스 공급 포트(105)에 연통하는 플라즈마 가스의 공급 통로(108)가 형성되어 있고, 상기 플라즈마 가스 공급 포트(105)에 공급된Ar나 Kr 등의 플라즈마 가스는 상기 공급 통로(108)로부터 상기 통로(104)를 개재하여 상기 개구부(107)에 공급되고, 상기 개구부(107)로부터 상기 처리 용기(101) 내부의 상기 샤워 플레이트(103) 직하의 공간(101B)에 실질적으로 한결같은 농도로 방출된다.
상기 처리 용기(101) 상에는, 또한, 상기 커버 플레이트(102)의 외측으로, 상기 커버 플레이트(102)로부터 4∼5㎜ 떨어져, 도 1B에 나타내는 방사면을 가지는 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)가 설치되어 있다. 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)는 외부의 마이크로파원(도시하지 않음)에 동축 도파관(110A)을 개재하여 접속되어 있고, 상기 마이크로파원으로부터의 마이크로파에 의해 상기 공간(101B)으로 방출된 플라즈마 가스를 여기한다. 상기 커버 플레이트(102)와 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)의 방사면의 사이의 간극은 대기에 의해 충전되어 있다.
상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)는 상기 동축 도파관(110A)의 외측 도파관에 접속된 평탄한 디스크 모양의 안테나 본체(110B)와, 상기 안테나 본체(110B)의 개구부에 형성된, 도 1B에 나타내는 다수의 슬롯(110a) 및 이에 직교 하는 다수의 슬롯(110b)이 형성된 방사판(110C)으로 이루어지고, 상기 안테나 본체(110B)와 상기 방사판(110C)의 사이에는 두께가 일정한 유전체판로 이루어지는 지상판(遲相板)(110D)이 삽입되어 있다.
이 구성의 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)에서는, 상기 동축 도파관(110)으로부터 급전된 마이크로파는 상기 디스크 모양의 안테나 본체(110B)와 방사판(110C)의 사이를 반경 방향으로 퍼지면서 진행하지만, 그 때에 상기 지상판(110D)의 작용에 의해 파장이 압축된다. 그래서, 이와 같이 하여 반경 방향으로 진행하는 마이크로파의 파장에 대응하여 상기 슬롯(110a 및 110b)을 동심원 모양으로, 한편 서로 직교하도록 형성해 둠으로써, 원편파(圓偏波)를 가지는 평면파를 상기 방사판(110C)에 실질적으로 수직인 방향으로 방사할 수 있다.
이 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)를 사용함으로써, 상기 샤워 플레이트(103) 직하의 공간(101B)에 균일한 고밀도 플라즈마가 형성된다. 이와 같이 하여 형성된 고밀도 플라즈마는 전자 온도가 낮고, 그 때문 피처리 기판(114)에 손상이 생기는 일이 없고, 또 처리 용기(101)의 용기벽의 스퍼터링에 기인하는 금속 오염이 생기는 일도 없다.
도 1의 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 또한, 상기 처리 용기(101) 내, 상기 샤워 플레이트(103)와 피처리 기판(114)의 사이에, 외부의 처리 가스원(도시하지 않음)으로부터 상기 처리 용기(101) 내에 형성된 처리 가스 통로(112)를 개재하여 처리 가스를 공급하는 다수의 노즐(113)이 형성된 도체 구조물(111)이 형성되어 있고, 상기 노즐(113)의 각각은 공급된 처리 가스를 상기 도체 구조물(111)과 피처리 기판(114)의 사이의 공간(101C)에 방출한다. 상기 도체 구조물(111)에는, 상기 인접하는 노즐(113과 113)의 사이에, 상기 공간(101B)에 있어서 형성된 플라즈마를 상기 공간(101B)으로부터 상기 공간(101C)으로 확산에 의해 효율적으로 통과시킬 수 있는 크기의 개구부가 형성되어 있다.
그래서, 이와 같이 상기 도체 구조물(111)로부터 상기 노즐(113)을 개재하여처리 가스를 상기 공간(101C)으로 방출한 경우, 방출된 처리 가스는 상기 공간(101B)에 있어서 형성된 고밀도 플라즈마에 의해 여기되고, 상기 피처리 기판(114) 상에 한결같은 플라즈마 처리가 효율적 한편 고속으로, 게다가 기판 및 기판 상의 소자 구조를 손상시키는 일 없이, 또 기판을 오염하는 일 없이 행해진다. 한편, 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)로부터 방사된 마이크로파는 이 도체 구조물(111)에 의해 저지되어 피처리 기판(114)을 손상시키는 일은 없다.
그런데, 이러한 래디얼 라인 슬롯 안테나(110)를 사용한 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 상기 공간(101B)에 형성되는 플라즈마의 밀도가 1012/㎝3의 오더(order)에 이르기 때문에, 샤워 플레이트(103)는 상기 고밀도 플라즈마를 구성하는 대량의 이온 및 전자에 노출되게 되고, 이러한 이온 및 전자에 의한 가열이 생긴다. 이 이온 및 전자에 기인하는 열 플럭스(flux)는 1∼2W/㎝2에 달한다. 또한, 상기 플라즈마 처리 장치(100)에서는 처리실(101)에의 퇴적물의 부착을 억제하기 위해서, 처리실(101)의 용기벽을 150℃ 정도의 온도로 유지하여 운전되는 것이 많지만, 이러한 처리실(101)의 가열의 결과, 유전체 재료로 이루어지는 상기 샤워 플레이트(103) 및 커버 플레이트(102) 중에는 열이 축적해 버려 매우 큰 온도 분포가 생겨 버린다.
도 2는 상기 처리실(101)의 용기벽 온도를 150℃로 하고, 상기 공간(101B)에 있어서 형성된 고밀도 플라즈마로부터 열이 1W/㎝2인 플럭스로 상기 샤워 플레이트(103)에 유입한 경우의 상기 샤워 플레이트(103) 중에 형성되는 온도 분포를 나타낸다. 샤워 플레이트(103)의 두께는 25㎜로 하고 있다.
도 2를 참조하면, 상기 샤워 플레이트(103)로서 열전도율이 1.4W/m·K인 석영 유리를 사용한 경우에는, 샤워 플레이트 중심의 온도는 600℃를 훨씬 넘고 있고, 온도차에 수반하는 열 왜곡을 생각하면, 이 샤워 플레이트는 실제의 사용에 견딜 수 없는 것을 알 수 있다. 또, 열전도율이 1.5W/m·K인 Al2O3에 의해 형성한 샤워 플레이트, 혹은 열전도율이 30W/m·K인 열간 등방 압가압법(HIP)에 의해 형성한 Al2O3샤워 플레이트의 경우에서도, 샤워 플레이트 중심부의 온도는 450℃ 이상, 혹은 300℃ 이상이고, 매우 큰 열 왜곡이 상기 샤워 플레이트(103)에 가해지는 것을 알 수 있다. 또, 이와 같이 높은 온도에서는 플라즈마 가스로서 분해 온도가 낮은 가스를 사용하려고 해도, 분해해 버리기 때문에 사용할 수 없는 문제가 생긴다.
이에 대해, 상기 샤워 플레이트(103)로서 AlN를 사용한 경우에는, 열전도율이 160W/m·K로 매우 크기 때문에, 열이 상기 샤워 플레이트(103) 중을 반경 방향으로 효율적으로 흩어져 없어져 열의 축적에 의한 샤워 플레이트(103) 중심부의 온도 상승이 적은 것을 알 수 있다.
이러한 이유로 종래부터 도 1의 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서 상기 샤워 플레이트(103) 및 커버 플레이트로서 AlN가 사용되고 있었다.
그러나, AlN는 유전 손실이 큰 재료이고, tanδ로 표현하는 유전 손실의 값이 3×10-3정도이기 때문에, AlN를 사용하여 샤워 플레이트(103) 및 커버플레이트(102)를 형성한 경우, 안테나(110)로부터 방사되는 마이크로파에 실질적인 손실이 생겨 버려 플라즈마를 효율적으로 여기할 수 없게 된다. 즉, 도 1에 나타내는 종래의 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 샤워 플레이트(103) 및 커버 플레이트(102)에의 AlN의 사용에 수반하여 플라즈마의 여기 효율이 충분하지 않다고 하는 문제가 있었다. 이 때문에 종래의 플라즈마 처리 장치(100)에서는 큰 출력의 마이크로파원이 필요하고, 또 플라즈마의 착화가 곤란한 문제가 생기고 있었다.
본 발명은 일반적으로 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 공정 및 플라즈마 처리 장치는, 최근의 이른바 디프 서브미크론(deep submicron) 소자 혹은 디프 서브쿼터 미크론(deep subquarter micron) 소자로 불리는 0.1㎛에 가까운, 혹은 그 이하의 게이트 길이를 가지는 초미세화 반도체 장치의 제조나, 액정 표시 장치를 포함한 고해상도 평면 표시 장치의 제조에 있어 불가결의 기술이다.
반도체 장치나 액정 표시 장치의 제조에 사용되는 플라즈마 처리 장치로서는, 종래부터 여러 가지 플라즈마의 여기 방식이 사용되고 있지만, 특히 평행 평판형 고주파 여기 플라즈마 처리 장치 혹은 유도 결합형 플라즈마 처리 장치가 일반적이다. 그러나, 이들 종래의 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마 형성이 불균일하고, 전자 밀도가 높은 영역이 한정되어 있기 때문에 큰 처리 속도 즉 스루풋(throughput)으로 피처리 기판 전면에 걸쳐 균일한 프로세스를 하는 것이 곤란한 문제점을 가지고 있다. 이 문제는, 특히 큰 직경의 기판을 처리하는 경우에 심각하게 된다. 게다가 이들 종래의 플라즈마 처리 장치에서는, 전자 온도가 높기 때문에 피처리 기판 상에 형성되는 반도체 소자에 손상이 생기고, 또 처리실 벽의스퍼터링에 의한 금속 오염이 큰 등, 몇 가지의 본질적인 문제를 가지고 있다. 이 때문에, 종래의 플라즈마 처리 장치에서는 반도체 장치나 액정 표시 장치의 새로운 미세화 및 새로운 생산성의 향상에 대한 엄한 요구를 만족시키는 것이 곤란하게 되어 있다.
한편, 종래부터 직류 자장을 이용하지 않고 마이크로파 전계에 의해 여기된 고밀도 플라즈마를 사용하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 제안되어 있다. 예를 들면, 균일한 마이크로파를 발생하도록 배열된 다수의 슬롯을 가지는 평면상의 안테나(래디얼 라인 슬롯 안테나)로부터 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하고, 이 마이크로파 전계에 의해 진공 용기 내의 가스를 전리하여 플라즈마를 여기시키는 구성의 플라즈마 처리 장치가 제안되어 있다.(예를 들면, 특개평 9－63793 공보를 참조.) 이러한 수법으로 여기된 마이크로파 플라즈마에서는 안테나 직하의 넓은 영역에 걸쳐서 높은 플라즈마 밀도를 실현할 수 있어 단시간에 균일한 플라즈마 처리를 하는 것이 가능하다. 게다가 이 수법으로 형성된 마이크로파 플라즈마에서는 마이크로파에 의해 플라즈마를 여기하기 위한 전자 온도가 낮고, 피처리 기판의 손상이나 금속 오염을 회피할 수 있다. 또한, 대면적 기판 상에도 균일한 플라즈마를 용이하게 여기할 수 있기 때문에, 큰 구경의 반도체 기판을 사용한 반도체 장치의 제조 공정이나 대형 액정 표시 장치의 제조에도 용이하게 대응할 수 있다.
도 1A, 1B는 종래의 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 2는 도 1의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서 생기는 문제점을 설명하는 도이다.
도 3A, 3B는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 4는 도 3A의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 처리 가스 공급 기구의 구성을 나타내는 도이다.
도 5는 도 3A의 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 래디얼 라인 슬롯 안테나와 처리 용기의 접합부근방을 상세하게 나타내는 도이다.
도 6은 도 3A의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 결합되는 마이크로파 전원의 구성을 나타내는 도이다.
도 7은 본 발명의 한 변형예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 8은 본 발명의 다른 변형예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 변형예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 12는 도 3A, 3B의 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 사용한 본 발명의 제 4 실시예에 의한 반도체 제조 장치의 구성을 나타내는 도이다.
도 13은 도 12의 반도체 제조 장치의 배기계의 구성을 나타내는 도이다.
도 14는 도 13의 배기계로 사용되는 나사홈 분자 펌프의 구성을 나타내는 도이다.
도 15는 도 13의 배기계로 사용되는 부등 피치 부등 경각 스크류 펌프의 구성을 나타내는 도이다.
도 16은 도 13의 처리 유닛에 있어서 사용되는 가스 공급계의 구성을 나타내는 도이다.
도 17은 도 16의 가스 공급계로 사용되는 유량 제어 장치의 구성을 나타내는 도이다.
그래서, 본 발명은 상술의 과제를 해결한 신규하고 유용한 플라즈마 프로세스 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 것보다 구체적인 과제는, 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용하여 플라즈마를 여기하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 냉각 효율을 향상시키고 동시에 플라즈마의 여기 효율을 향상시키는데 있다.
본 발명의 다른 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와, 상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트에 밀접하도록 설치된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나는 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트에 접촉하고 마이크로파의 방사면을 형성하는 제 1의 외표면과, 상기 제 1의 외표면에 대향하는 제 2의 외표면에 의해 구획 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 예를 들면 래디얼 라인 슬롯 안테나 등의 마이크로파 안테나를 샤워 플레이트와 커버 플레이트로 이루어지고 마이크로파 투과창으로도 작용하는 플라즈마 가스 공급부에 밀착시킴으로써, 상기 샤워 플레이트 및 커버 플레이트를 두께 방향으로의 열전도에 의해 냉각하는 것이 가능하게 되어 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 냉각 효율이 크게 향상된다. 이 냉각 효율의 향상의 결과, 상기 샤워 플레이트 및 커버 플레이트에의 열의 축적이 실질적으로 경감되고, 그 결과 샤워 플레이트 및 커버 플레이트로서 유전 손실이 작은 Al2O3등의 재료를 사용해도, 샤워 플레이트의 온도가 과대하게 상승하는 것이 일이 없어진다. 즉, 본 발명은 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 샤워 플레이트 및 커버 플레이트로서 마이크로파 투과창에 적절한 유전 손실이 작은 재료를 사용함으로써, 높은 냉각 효율의 요구와 높은 플라즈마 여기 효율의 요구를 양립시킬 수 있다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와, 상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트를 사이에 두고 반대측에 설치된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이에는, 상기 슬롯판 중의 슬롯에 대응하여, 또 유전체인 커버 플레이트의 표면에 존재하는 미세한 요철의 존재 등의 이유에 의해 간극이 생기는 것이 있지만, 본 발명에서는 이 간극에 전열성 가스를 밀봉하여 넣음으로써, 이 간극에 있어서의 열 수송을 촉진할 수 있어 국소적인 과열 등의 문제를 회피할 수 있다. 즉, 본 발명은 상기 마이크로파 안테나와 마이크로파 투과창을 구성하는 커버 플레이트가 밀접하고 있지 않은 구성에 있어서도 유효하다. 그 때 상기 전열성 가스를 대기압보다 낮은 압력으로 밀봉하여 넣음으로써, 상기 마이크로파 안테나를 상기 플라즈마 가스 공급부에 대기압을 사용해 확실히 압압(押壓)하는 것이 가능하고, 그 결과 상기 마이크로파 안테나를 상기 플라즈마 가스 공급부에 확실히 밀접시키는 것이 가능하게 된다. 상기 전열성 가스로서는, 또한 상기 슬롯판 중의 슬롯부에 있어서의 방전을 효과적으로 억제 할 수 있는 것으로부터, 이온화 에너지가 큰 He를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 전열성 가스로서 He를 사용하는 경우에는 약 0.8atm의 압력으로 밀봉하여 넣는 것이 바람직하다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와, 상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트에 밀접하도록 설치된 마이크로파 안테나와, 상기 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과, 상기 샤워 플레이트와 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 샤워 플레이트 직하에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부와, 상기 마이크로파 안테나는 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트에 접촉하고 마이크로파의 방사면을 형성하는 제 1의 외표면과, 상기 제 1의 외표면에 대향하는 제 2의 외표면에 의해 구획 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 상기 샤워 플레이트와 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에, 상기 샤워 플레이트 직하에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부를 설치하는 것이 바람직하다. 이 처리 가스 공급부로에 의해, 상기 플라즈마 가스와는 다른 처리 가스를 공급함으로써, 상기 피처리 기판 표면에 있어 균일한 플라즈마 CVD 프로세스를 큰 프로세스 속도로 효율적으로 실행하는 것이 가능하게 된다. 또한, 상기 보유대에 전기적으로 결합된 고주파 전원을 설치하고, 이 고주파 전원을 구동하고, 동시에 상기 처리 가스 공급부에 의해 에칭 가스를 공급함으로써 플라즈마 에칭을 하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와, 상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트를 사이에 두고 반대측에 설치된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과, 상기 샤워 플레이트와 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 샤워 플레이트 직하에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와, 상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나는 마이크로파 방사면을 가지고 상기 마이크로파 투과창 상에 상기 마이크로파 방사면이 접촉하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 처리실 내에 플라즈마 가스를 도입하는데 반드시 상기 샤워 플레이트를 사용할 필요는 없고, 처리실의 외벽의 일부에, 처리실 내의 피처리 기판에 대면하도록 마이크로파 투과창을 형성하고, 이에 마이크로파 안테나를 밀접하여 결합시켜도 좋다. 즉, 이 구성에 있어서도 상기 마이크로파 투과창에 여기 플라즈마로부터 입사하는 열을 마이크로파 안테나에 의해 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와, 상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나의 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와, 상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과, 상기 마이크로파 투과창과 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 마이크로파 투과창 근방에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나는 마이크로파 방사면을 가지고 상기 마이크로파 투과창 상에 상기 마이크로파 방사면이 접촉하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 의하면, 처리실 내에 플라즈마 가스를 도입하는데 반드시 상기 샤워 플레이트를 사용할 필요는 없고, 처리실의 외벽의 일부에, 처리실 내의 피처리 기판에 대면하도록 마이크로파 투과창을 형성하고, 이에 마이크로파 안테나를 밀접하여 결합시켜도 좋다. 즉, 이 구성에 있어서도 상기 마이크로파 투과창에 여기 플라즈마로부터 입사하는 열을 마이크로파 안테나에 의해 효율적으로 제거하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 그 외의 과제는, 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와, 상기 처리 용기에 결합된 배기계와, 상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과, 상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와, 상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와, 상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과, 상기 마이크로파 투과창과 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 마이크로파 투과창 근방에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고, 상기 마이크로파 안테나의 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 그 외의 특징 및 이점은 이하에 도면을 참조면서 행하는 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로부터 분명하게 된다.
이하에, 본 발명의 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
［제 1 실시예］
도 3A, 3B는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)의 구성을 나타낸다.
도 3A를 참조하면, 상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)는 처리 용기(11)와, 상기 처리 용기(11) 내에 설치되고 피처리 기판(12)을 정전처크(chuck)에 의해 보유하는, 바람직하게는 열간 등방 압가압법(HIP)에 의해 형성된 AlN 혹은 Al2O3으로 이루어지는 보유대(13)를 포함하고, 상기 처리 용기(11) 내에는 상기 보유대(13)를 둘러싸는 공간(11A)에 등간격으로, 즉 상기 보유대(13) 상의 피처리 기판(12)에 대해서 약 축대칭인 관계로 적어도 2개소, 바람직하게는 3개소 이상으로 배기 포트(11a)가 형성되어 있다. 상기 처리 용기(11)는 이 배기 포트(11a)를 개재하여 잠시 후에 설명하는 부등 피치 부등 경각 스크류 펌프에 의해, 배기·감압 된다.
상기 처리 용기(11)는 바람직하게는 Al를 함유하는 오스테나이트스텐레스강(austenite stainless steel)으로 이루어지고, 내벽면에는 산화 처리에 의해 산화 알류미늄으로 이루어지는 보호막이 형성되어 있다. 또, 상기 처리 용기(11)의 외벽 중 상기 피처리 기판(12)에 대응하는 부분에는, HIP법에 의해 형성된 치밀한 Al2O3으로 이루어지고 다수의 노즐 개구부(14A)가 형성된 디스크 모양의 샤워 플레이트(14)가 상기 외벽의 일부로서 형성된다. 이 HIP법에 의해 형성된 Al2O3샤워 플레이트(14)는 Y2O3을 소결 조제로서 사용하여 형성되고 기공율이 0.03% 이하로 실질적으로 기공이나 핀 홀(pin hole)을 포함하고 있지 않고, 30W/m·K에 이르는, AlN에는 미치지 않기는 하지만, 세라믹으로서는 매우 큰 열전도율을 가진다.
상기 샤워 플레이트(14)는 상기 처리 용기(11) 상에 실 링(11s)을 개재하여 장착되고, 또한 상기 샤워 플레이트(14) 상에는 동일한 HIP 처리에 의해 형성된 치밀한 Al2O3으로 이루어지는 커버 플레이트(15)가 실 링(seal ring)(11t)을 개재하여 설치되어 있다. 상기 샤워 플레이트(14)의 상기 커버 플레이트(15)와 접하는 측에는 상기 노즐 개구부(14A)의 각각에 연통하고 플라즈마 가스 유로로 되는 오목부(14B)가 형성되어 있고, 상기 오목부(14B)는 상기 샤워 플레이트(14)의 내부에 형성되고, 상기 처리 용기(11)의 외벽에 형성된 플라즈마 가스 입구(11p)에 연통하는 다른 플라즈마 가스 유로(14C)에 연통하고 있다.
상기 샤워 플레이트(14)는 상기 처리 용기(11)의 내벽에 형성된 돌출부(11b)에 의해 보유되어 있고, 상기 돌출부(11b) 중, 상기 샤워 플레이트(14)를 보유하는 부분에는 이상 방전을 억제하기 위해서 둥그스름하게 형성되어 있다.
그래서, 상기 플라즈마 가스 입구(11p)에 공급된 Ar나 Kr 등의 플라즈마 가스는 상기 샤워 플레이트(14) 내부의 유로(14C 및 14B)를 순차 통과한 후, 상기 개구부(14A)를 개재하여 상기 샤워 플레이트(14) 직하의 공간(11B) 내에 한결같이 공급된다.
상기 커버 플레이트(15) 상에는, 상기 커버 플레이트(15)에 밀접하고 도 3B에 나타내는 다수의 슬롯(16a, 16b)이 형성된 디스크 모양의 슬롯판(16)과, 상기 슬롯판(16)을 보유하는 디스크 모양의 안테나 본체(17)와, 상기 슬롯판(16)과 상기 안테나 본체(17)의 사이에 끼워진 Al2O3, SiO2혹은 Si3N4의 저손실 유전체 재료로 이루어지는 지상판(18)에 의해 구성된 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)가 설치되어 있다. 상기 래디얼 슬롯 라인 안테나(20)는 상기 처리 용기(11) 상에 실 링(11u)을개재하여 장착되어 있고, 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)에는 동축 도파관(21)을 개재하여 외부의 마이크로파원(도시하지 않음)으로부터 주파수가 2.45㎓ 혹은 8.3㎓인 마이크로파가 공급된다. 공급된 마이크로파는 상기 슬롯판(16) 상의 슬롯(16a, 16b)으로부터 상기 커버 플레이트(15) 및 샤워 플레이트(14)를 개재하여 상기 처리 용기(11) 내에 방사되고, 상기 샤워 플레이트(14) 직하의 공간(11B)에 있어서, 상기 개구부(14A)로부터 공급된 플라즈마 가스 중에 플라즈마를 여기한다. 그 때 상기 커버 플레이트(15) 및 샤워 플레이트(14)는 Al2O3에 의해 형성되어 있어 효율적인 마이크로파 투과창으로서 작용한다. 그 때 상기 플라즈마 가스 유로(14A∼14C)에 있어서 플라즈마가 여기되는 것을 회피하기 위해, 상기 플라즈마 가스는 상기 유로(14A∼14C)에 있어서 약 6666Pa∼13332Pa(약 50∼100Torr)의 압력으로 보유된다.
상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)와 상기 커버 플레이트(15)의 밀착성을 향상시키기 위해, 본 실시예의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는 상기 슬롯판(16)에 계합하는 상기 처리 용기(11)의 표면의 일부에 링 모양의 홈(11g)이 형성되어 있고, 이 홈(11g)을 이에 연통한 배기 포트(11G)를 개재하여 배기함으로써, 상기 슬롯판(16)과 커버 플레이트(15)의 사이에 형성된 간극을 감압하고, 대기압에 의해 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)를 상기 커버 플레이트(15)에 꽉 눌러 붙이는 것이 가능하게 된다. 이 간극에는 상기 슬롯판(16)으로 형성된 슬롯(16a, 16b)이 포함되지만, 그 이외에도 여러 가지 이유에 의해 간극이 형성되는 것이 있다. 이 간극은 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)와 처리 용기(11)의 사이의 실 링(11u)에 의해 밀봉되어 있다.
또한, 상기 배기 포트(11G) 및 홈(15g)을 개재하여 상기 슬롯판(16)과 상기 커버 플레이트(15)의 사이의 간극에 분자량이 작은 불활성 기체를 충전함으로써, 상기 커버 플레이트(15)로부터 상기 슬롯판(16)에의 열의 수송을 촉진할 수 있다. 이 불활성 기체로서는 열전도율이 크고 게다가 이온화 에너지가 높은 He를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 간극에 He를 충전하는 경우에는, 0.8 기압 정도의 압력으로 설정하는 것이 바람직하다. 도 3의 구성에서는, 상기 홈(15g)의 배기 및 홈(15g)에의 불활성 기체의 충전을 위해 상기 배기 포트(11G)에 밸브(11V)가 접속되어 있다.
상기 동축 도파관(21A) 중 외측의 도파관(21A)은 상기 디스크 모양의 안테나 본체(17)에 접속되고, 중심 도체(21B)는 상기 지파판(18)에 형성된 개구부를 개재하여 상기 슬롯판(16)에 접속되어 있다. 그래서, 상기 동축 도파관(21A)에 공급된 마이크로파는, 상기 안테나 본체(17)와 슬롯판(16)의 사이를 지름 방향으로 진행하면서 상기 슬롯(16a, 16b)으로부터 방사된다.
도 3B는 상기 슬롯판(16) 상에 형성된 슬롯(16a, 16b)을 나타낸다.
도 3B를 참조하면, 상기 슬롯(16a)은 동심원 모양으로 배열되어 있고, 각각의 슬롯(16a)에 대응하여, 이에 직행하는 슬롯(16b)이 마찬가지로 동심원 모양으로 형성되어 있다. 상기 슬롯(16a, 16b)은 상기 슬롯판(16)의 반경 방향으로 상기 지상판(18)에 의해 압축된 마이크로파의 파장에 대응한 간격으로 형성되어 있고, 그결과 마이크로파는 상기 슬롯판(16)으로부터 약 평면파로 되어 방사된다. 그 때 상기 슬롯(16a, 16b)을 상호의 직교하는 관계로 형성하고 있기 때문에, 이와 같이 하여 방사된 마이크로파는 두 개의 직교하는 편파 성분을 포함한 원편파(圓偏波)를 형성한다.
또한, 도 3A의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 상기 안테나 본체(17) 상에 냉각수 통로(19A)가 형성된 냉각 블록(19)이 형성되어 있고, 상기 냉각 블록(19)을 상기 냉각수 통로(19A) 내의 냉각수에 의해 냉각함으로써, 상기 샤워 플레이트(14)로 축적된 열을 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)를 개재하여 흡수한다. 상기 냉각수 통로(19A)는 상기 냉각 블록(19) 상에 있어서 스파이럴(spiral)형으로 형성되어 있고, 바람직하게는 H2가스를 버블링(bubbling) 함으로서 용존 산소를 배제하여 한편 산화 환원 전위를 제어한 냉각수가 통과된다.
또, 도 3A의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 상기 처리 용기(11) 내, 상기 샤워 플레이트(14)와 상기 보유대(13) 상의 피처리 기판(12)의 사이에, 상기 처리 용기(11)의 외벽에 설치된 처리 가스 주입구(11r)로부터 처리 가스가 공급되고 이를 다수의 처리 가스 노즐 개구부(31B)(도 4 참조)로부터 방출하는 격자 모양의 처리 가스 통로(31A)를 가지는 처리 가스 공급 구조(31)가 설치되고, 상기 처리 가스 공급 구조(31)와 상기 피처리 기판(12)의 사이의 공간(11C)에 있어서 소망한 균일한 기판 처리가 이루어진다. 이 기판 처리에는 플라즈마 산화 처리, 플라즈마 질화 처리, 플라즈마 산질화 처리, 플라즈마 CVD 처리 등이 포함된다. 또, 상기 처리 가스 공급 구조(31)로부터 상기 공간(11C)에 C4F8, C5F8또는 C4F6등의 해리(解離) 하기 쉬운 탄화불소 가스나, F계 혹은 Cl계 등의 에칭 가스를 공급하고, 상기 보유대(13)에 고주파 전원(13A)으로부터 고주파 전압을 인가함으로써 상기 피처리 기판(12)에 대해서 반응성 이온 에칭(etching)을 하는 것이 가능하다.
본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 상기 처리 용기(11)의 외벽은 150℃ 정도의 온도로 가열해 둠으로써, 처리 용기 내벽에의 반응 부생성물 등의 부착이 회피되어 하루에 1회 정도의 드라이 클리닝을 함으로써 정상적으로 안정되게 운전하는 것이 가능하다.
도 4는 도 3 A의 처리 가스 공급 구조(31)의 구성을 나타내는 저면도이다.
도 4를 참조하면, 상기 처리 가스 공급 구조(31)는 예를 들면 Mg를 포함하는 Al 합금이나 Al 첨가 스테인레스 스틸 등의 도전체로 구성되어 있고, 상기 격자 모양 처리 가스 통로(31A)는 상기 처리 가스 주입구(11r)에 처리 가스 공급 포트(31R)에 있어서 접속되고, 하면에 형성된 다수의 처리 가스 노즐 개구부(31B)로부터 처리 가스를 상기 공간(11C)에 균일하게 방출한다. 또, 상기 처리 가스 공급 구조(31)에는, 인접하는 처리 가스 통로(31A)의 사이에 플라즈마나 플라즈마 중에 포함되는 처리 가스를 통과시키는 개구부(31C)가 형성되어 있다. 상기 처리 가스 공급 구조(31)를 Mg 함유 Al 합금에 의해 형성하는 경우에는, 표면에 불화물막을 형성해 두는 것이 바람직하다. 또, 상기 처리 가스 공급 구조(31)를 Al 첨가 스테인레스 스틸(stainless)에 의해 형성하는 경우에는, 표면에 산화 알류미늄의 부동태막(不動態膜)을 형성해 두는 것이 바람직하다. 본 발명에 의한 플라즈마 처리 장치(10)에서는 여기되는 플라즈마 중의 전자 온도가 낮기 때문에 플라즈마의 입사 에너지가 작고, 이 처리 가스 공급 구조(31)가 스퍼터링 되어 피처리 기판(12)에 금속 오염이 생기는 문제가 회피된다. 상기 처리 가스 공급 구조(31)는 알루미나 등의 세라믹스에 의해 형성하는 것도 가능하다.
상기 격자 모양 처리 가스 통로(31A) 및 처리 가스 노즐 개구부(31B)는 도 4에 점선으로 나타낸 피처리 기판(12)보다도 약간 큰 영역을 커버(cover)하도록 설치되어 있다. 이 처리 가스 공급 구조(31)를 상기 샤워 플레이트(14)와 피처리 기판(12)의 사이에 설치함으로써, 상기 처리 가스를 플라즈마 여기하고, 이 플라즈마 여기된 처리 가스에 의해 균일하게 처리하는 것이 가능하게 된다.
상기 처리 가스 공급 구조(31)를 금속 등의 도체에 의해 형성하는 경우에는, 상기 격자 모양 처리 가스 통로(31A) 상호의 간격을 상기 마이크로파의 파장보다 짧게 설정함으로써, 상기 처리 가스 공급 구조(31)는 마이크로파의 단락면을 형성한다. 이 경우에는 플라즈마의 마이크로파 여기는 상기 공간(11B) 내에 있어서만 생기고, 상기 피처리 기판(12)의 표면을 포함한 공간(11C)에 있어서 상기 여기 공간(11B)으로부터 확산해 온 플라즈마에 의해 처리 가스가 활성화된다. 또, 플라즈마 착화시에 상기 피처리 기판(12)이 직접 마이크로파에 노출되는 것을 막을 수 있으므로 마이크로파에 의한 기판의 손상도 막을 수 있다.
본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 가스 공급 구조(31)를 사용함으로써 처리 가스의 공급이 한결같이 제어되기 때문에, 처리가스의 피처리 기판(12) 표면에 있어서의 과잉 해리의 문제를 해소할 수 있고, 피처리 기판(12)의 표면에 종횡비(aspect ratio)가 큰 구조가 형성되어 있는 경우에서도, 소망한 기판 처리를, 이 높은 종횡 구조의 구석까지 실시하는 것이 가능하다. 즉, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)는 설계 룰(rule)이 다른 다수의 세대의 반도체 장치의 제조에 유효하다.
도 5는 도 3A의 플라즈마 처리 장치(10) 중, 상기 샤워 플레이트(14), 커버 플레이트(15), 및 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)를 포함한 부분의 구성을 나타내는 도이다.
도 5를 참조하면, 상기 샤워 플레이트(14)의 하면과 상기 처리 가스 공급 구조(31)의 간격은, 상기 샤워 플레이트(14) 직하의 영역에 있어서 효율적인 플라즈마 여기를 실현하기 위해서는, 마이크로파의 단락면으로서 작용하는 상기 처리 가스 공급 구조(31)와 상기 샤워 플레이트(14)의 하면의 사이에 형성되는 정재파(定在波)의 배가 상기 샤워 플레이트(14) 직하의 영역에 위치하도록, 마이크로파 파장의 1/4의 정수배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 슬롯(16a, 16b)에 있어서의 방전을 회피하기 위해서는, 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)로부터 방사되는 마이크로파의 마디가 상기 슬롯(16a, 16b)에 위치하는 것이 바람직하고, 또 상기 샤워 노즐 개구부(14A) 내에 있어서의 방전을 회피하는데는 상기 샤워 플레이트(14)의 하면에도 마디가 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 이유로 상기 샤워 플레이트(14)와 커버 플레이트(15)를 합한 두께는 공급되는 마이크로파의 파장의 1/2로 설정하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 샤워 플레이트(14) 및 커버 플레이트(15)의 두께를 마이크로파 파장의 1/4로 설정해 두면, 상기 샤워 플레이트(14)와 커버 플레이트(15)의 계면 근방에 마이크로파의 마디를 위치시킬 수 있고, 이 계면을 따라 형성된 플라즈마 가스 통로(14B) 내에 있어서의 방전을 효과적으로 억제할 수 있다.
도 6은 도 3A에 나타내는 동축 도파관(21)에 접속되는 마이크로파원의 개략적 구성을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상기 동축 도파관은 2.45㎓ 혹은 8.3㎓로 발진하는 마그네트론(magnetron)(25A)를 가지는 발진부(25)로부터 뻗어있는 도파관의 단부에, 상기 발진부(25)로부터 순서로 아이소레이타(isolator)(24), 파워 모니터(power monitor)(23) 및 튜너(22)를 개재하여 접속되어 있고, 상기 발진기(25)로 형성된 마이크로파를 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)에 공급함과 동시에, 플라즈마 처리 장치(10) 중에 형성된 고밀도 플라즈마로부터 반사한 마이크로파를, 상기 튜너(22)에 있어서 임피던스(impedance) 조정을 함으로써, 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)로 되돌리고 있다. 또, 상기 아이소레이타(24)는 방향성을 가지는 요소로, 상기 발진부(25) 중의 마그네트론(25A)을 반사파로부터 보호하도록 작용한다.
본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마에 기인하는 열 플럭스(flux)에 노출되는 샤워 플레이트(14)와 냉각부의 거리가, 도 1(A), (B)에 나타내는 종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 비해 큰 폭으로 단축되어 있고, 그 결과, 유전 손실이 큰 AlN 대신에 Al2O3과 같은, 마이크로파 투과창으로서 매우 적합한, 유전 손실은 작지만 열전도율도 작은 재료를 샤워 플레이트 및 커버 플레이트로 사용하는 것이 가능하게 되어, 샤워 플레이트의 온도 상승을 억제하면서, 동시에 플라즈마 처리의 효율, 따라서 처리 속도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에서는 상기 샤워 플레이트(14)와 이에 대향하는 피처리 기판(12)의 사이의 간격이 좁기 때문에, 상기 공간(11C)에서 기판 처리 반응의 결과 생긴 반응 생성물을 포함한 가스는, 상기 외주부의 공간(11A)으로 흐르는 안정한 흐름을 형성하고, 그 결과 상기 반응 생성물은 상기 공간(11C)으로부터 신속하게 제거된다. 그 때, 상기 처리 용기(11)의 외벽을 150℃ 정도의 온도로 유지해 둠으로써, 상기 반응 생성물의 처리 용기(11) 내벽에의 부착을 실질적으로 완전하게 제거하는 것이 가능하게 되고, 상기 처리 장치(10)는 다음의 처리를 신속하게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 본 실시예에 있어서 상기 마이크로파 안테나(20)는 반드시 래디얼 라인 슬롯 안테나로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 도 7의 변형예에 나타내듯이, 호른형(horn type)의 마이크로파 안테나(20B)를 사용하는 것도 가능하다. 특히, 상기 피처리 기판(12)이 큰 직경의 기판인 경우에는 도 8의 변형예에 나타내듯이, 상기 처리 용기(11) 상에 복수의 호른 안테나(20B)를 배열함으로써, 플라즈마 형성의 일양성(一樣性)을 확보하면서, 상기 커버 플레이트(15) 및 샤워 플레이트(14)를, 상기 호른 안테나(20B)를 개재하여 냉각하는 것이 가능하게 된다. 이 때문에, 상기 호른 안테나(20B) 상에 도 7 혹은 8에 나타내듯이 냉각 기구(20b)를 설치하는 것도 가능하다.
또한, 도 9의 변형예에 나타내도록 상기 냉각부(19, 19A) 대신에 공냉 냉각 기구(19B)를 사용하는 것도 가능하다.
［제 2 실시예］
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 플라즈마 처리 장치(10A)의 구성을 나타낸다. 다만, 도 1 중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 2를 참조하면, 플라즈마 처리 장치(10A)는 도 3A, 3B의 플라즈마 처리 장치(10)와 유사한 구성을 가지지만, 상기 샤워 플레이트(14)가 철거되어 있고, 상기 가스 도입 포트(11p)로부터 뻗어있는 가스 도입구(11P)가 상기 처리 용기(11) 내의 공간(11B) 내에 뻗어있다.
이 구성에 있어서도, 상기 가스 도입구(11P)로부터 도입된 플라즈마 가스를 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)로부터 공급되는 마이크로파로 여기함으로써, 상기 공간(11B) 내에 있어서 고밀도 플라즈마를 형성하는 것이 가능하다.
이와 같이 하여 형성된 고밀도 플라즈마는, 샤워 플레이트(14)를 사용한 경우에 얻어지는 고밀도 플라즈마보다는 균일성이 뒤떨어지지만, 플라즈마 처리 장치(10A)의 구성은 앞의 플라즈마 처리 장치(10)보다 실질적으로 간소화된다. 본 실시예에 있어서도, 상기 커버 플레이트(15)로 입사하는 열 흐름은 상기 래디얼 라인 슬롯 안테나(20)를 개재하여 냉각부(17)에 의해 효율적으로 흡수된다.
또한, 도 7의 플라즈마 처리 장치(10A)에 있어서, 가능한 한 균일한 플라즈마 형성을 실현하기 위해서 상기 가스 도입구(11P)를 복수 개소, 상기 피처리 기판에 대해서 대칭적으로 설치하는 것이 바람직하다.
［제 3 실시예］
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 의한 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10B)의 구성을 나타낸다. 다만, 도 11 중 먼저 설명한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 설명을 생략한다.
도 11을 참조하면, 본 실시예의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10B)는 앞의 실시예의 마이크로파 플라즈마 장치(10)와 유사한 구성을 가지지만, 본 실시예의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10B)에서는 상기 처리 가스 공급 구조(31)가 제거되어 있다. 또, 상기 처리 용기(11)의 돌출부(11b)는 하면이 둥그스름하게 형성되어 있어 방전을 회피하고 있다.
이 구성의 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 상기 샤워 플레이트(14) 직하에 형성되는 플라즈마가 마이크로파를 반사하고, 그 결과, 피처리 기판(12)의 표면에까지 마이크로파가 도달하거나, 이 표면 근방의 영역에 있어서 플라즈마가 여기되는 것 같은 문제는 생기지 않는다. 또, 플라즈마 착화시에 일시적으로 처리 용기 내의 압력을 높게, 예를 들면 133Pa(약 1Torr)로 설정한 상태로 마이크로파를 조사하고 플라즈마의 착화를 확실히 함으로써, 플라즈마 착화시의 피처리 기판에의 마이크로파의 조사에 의한 손상을 막을 수 있다. 플라즈마가 착화한 후는 처리 용기 내의 압력은 신속하게 프로세스 압력, 예를 들면 13.3Pa(약 0.1Torr)로 조절된다.
상기 플라즈마 처리 장치(10B)에서는, 처리 가스 공급 기구(30)를 제거하고 있기 때문에, 처리 가스는 상기 플라즈마 가스 공급 포트(11p)로부터 플라즈마 가스와 함께 공급할 필요가 있지만, 이 구성에 의해 피처리 기판(12)의 표면에 산화 처리, 질화 처리 혹은 산질화 처리 등의 처리를 하는 것이 가능하다.
［제 4 실시예］
도 12는 도 3(A), (B)의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)를 포함한 본 발명의 제 4 실시예에 의한 반도체 제조 장치(40)의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.
도 12를 참조하면, 반도체 제조 장치(40)은 반송 암(415)를 갖춘 로보트(405)가 설치된 진공 트랜스퍼(transfer)실(401)을 포함하고, 상기 마이크로파 플라즈마 처리 장치(11)는 이 진공 트랜스퍼실(401)의 표면에 형성되어 있다. 그 때, 상기 보유대(13)는 벨로우즈(bellows)(410)로 둘러싸인 승강 실린더(406)에 의해 승강 가능하게 형성되어 있다. 상기 보유대(13)가 다 내려진 상태에서 피처리 기판(12)이 상기 반송 암(415)에 의해 착탈되고, 다 올려진 상태에서 상기 진공 트랜스퍼실(401)로부터 실(seal)(410A)에 의해 차단되어 소망한 기판 처리를 한다.
또, 상기 진공 트랜스퍼실(401) 상에는 그 상면의 다른 개소에, 피처리 기판의 스택(404)을 보유하는 승강 스테이지(418)를 갖춘 로드 락(load rock)실(402)이 설치되어 있고, 상기 로드 락실(402)은 상기 승강 스테이지(418)가 다 올려진 상태로 실(417)에 의해 진공 트랜스퍼실(401)로부터 차단되어 있다. 한편, 상기 승강 스테이지(418)가 하강한 상태에서는, 상기 피처리 기판 스택(404)은 진공 트랜스퍼실(401) 중에 하강하고, 상기 반송 암(arm)(415)이 상기 피처리 기판 스택(404)으로부터 기판을 픽업(pick up) 하고, 혹은 이에 처리 끝난 기판을 되돌린다.
이 구성의 반도체 제조 장치(40)에서는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)에의 피처리 기판의 출납이 측벽면을 개재함이 없이 상하 방향으로 이루어지기 때문에, 처리 용기(11) 내에 있어서 플라즈마가 축 대칭으로 형성되고, 또 처리 용기의 배기도 축 대칭에 배치된 복수의 배기 포트로부터 복수의 펌프에 의해 실행되기 때문에 균일한 플라즈마 처리가 보증된다.
도 13은 상기 처리 유닛(A)의 배기계의 구성을 나타낸다.
도 13을 참조하면, 상기 처리 유닛(A)에 있어서 처리 용기(11)의 각각의 배기 포트(11a)는 덕트(duct)(D1)에 접속되고, 상기 덕트(D1)에 설치된, 각각 도 14A, 14B에 나타내는 구성을 가지는 나사 홈 분자 펌프(P1, P2)에 의해 배기된다. 상기 나사 홈 분자 펌프(P1, P2)의 배기측은, 상기 반도체 제조 장치(40) 중의 다른 처리 유닛(B, C)과 공통으로 설치되어 있는 배기 라인(D2)에 접속되고, 또한, 상기 배기 라인(D2)은 중간 부스터 펌프(P3)를 개재하여, 다른 동일한 반도체 제조 장치와 공통으로 접속되어 있는 배기 라인(D3)에 접속된다.
도 14A는 상기 나사 홈 분자 펌프(P1, P2)의 구성을 나타낸다.
도 14A를 참조하면, 나사 홈 분자 펌프는 원통 형상의 본체(51)를 가지고, 상기 본체(51)의 일단에 펌프 입구가, 또 상기 본체(51)의 저면 근방의 측벽면 상에는 펌프 출구가 형성되어 있다. 본체(51) 중에는 도 14(B)에 나타내는 로터(52)가 설치되고 있고, 상기 로터(52) 상에는 부등 피치 부등 경각 스크류(52A)가 형성되어 있다. 부등 피치 부등 경각 스크류(52A)는 펌프 입구측에서 피치가 크고 출구측을 향해 피치가 감소하는 구성을 가지고 있고, 또 이에 따라 스크류의 경각도 입구측으로부터 출구측을 향해 서서히 감소하고 있다. 또, 펌프실의 체적도 입구측으로부터 출구측을 향해 서서히 감소하고 있다.
도 14A의 나사 홈 분자 펌프는 또한 상기 로터(52) 내에 배치된 모터(53)와, 상기 로터(52)의 각위치(角位置)를 검출하는 각위치 검출기(54)와, 상기 각위치 검출기(54)에 협동하는 마그네트(55)를 포함하고 있고, 전자석 기구(56)에 의해 상기 로터(52)가 출구측으로 힘이 가해진다.
이 나사 홈 분자 펌프는 간단한 구성을 가지고, 대기압으로부터 수 mTorr까지의 넓은 압력 범위에 있어서 동작하고, 소비 전력이 작고 종래의 터보(turbo) 분자 펌프보다 큰 320mL/min에 이르는 펌프 속도를 얻을 수 있다.
도 15는 도 13의 구성에 있어서 상기 나사 홈 분자 펌프(P1, P2)를 배기하는 중간 부스터(booster) 펌프(P3)로서 사용되는 부등 피치 부등 경각 스크류 펌프(GLSP)(60)의 구성을 나타낸다.
도 15를 참조하면, 상기 부등 피치 부등 경각 스크류 펌프에서는, 일단에 입구(61A)가, 또 타단에 출구(63A, 63B)가 형성된 펌프 본체(61) 중에, 각각이 도 14(B)에 나타낸 것 같은 스크류 피치를 입구측으로부터 출구측을 향해 서서히 변화시키는 한 쌍의 스크류 로터(screw rotor)(62A, 62B)가 각각의 스크류가 서로 맞물리는 것 같은 관계로 설치되어 있고, 로터(62A, 62B)는 모터(64)에 의해톱니바퀴(63A, 63B)를 개재하여 구동된다.
이 구성의 부등 피치 부등 경각 스크류 펌프(60)는 상압으로부터 10-4Torr에 이르는 저압까지의 넓은 압력 범위에 있어서 동작 가능이고, 2500L/min에 이르는 매우 큰 유량을 실현할 수 있다.
또, 도 13의 구성에서는, 다른 반도체 제조 장치로부터의 배기를 이 중간 부스터 펌프(P3)를 개재하여 공통의 백 펌프(P4)로 배기함으로써, 상기 백 펌프(P4)를 가장 효율적인 동작 압력 범위로 동작시킬 수 있어 소비 전력을 크고 저감할 수 있다.
도 16은 도 7A, 7B의 반도체 제조 장치(40)에 있어서, 각각의 처리 유닛 A∼C에 협동하는 가스 공급계의 구성을 나타낸다.
먼저도 설명한 것처럼, 상기 반도체 제조 장치(40)에서는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(10)의 처리 용기(11)를 150℃ 정도의 온도로 유지함으로써, 기판 처리에 수반하여 생긴 반응 생성물의 부착을 억제하고 있다. 즉, 도 8의 처리 유닛은 특별한 클리닝 처리를 하지 않고도 전의 처리 공정의 기억 내지 이력을 완전하게 소거할 수 있는 특징을 가지고 있다.
이 때문에, 도 13의 처리 유닛을 사용하여, 플라즈마 가스 및/또는 처리 가스를 완전히 교체하면서, 다른 기판 처리 공정을 차례 차례로 실행하는 것이 가능하지만, 이를 위해서는 신속히 처리 가스를 완전히 교체할 수 있는 구성의 가스 공급계가 필요하게 된다.
도 16을 참조하면, N2, Kr, Ar, H2, NF3, C4F8, CHF3, O2, CO, HBr, SiCl4등부터 선택된 한 가지 또는 두 가지의 가스가, 제 1 및/또는 제 2의 유량 제어 장치 FCS1 및 FSC2를 거쳐서 상기 처리 용기(11) 상에 설치되고 상기 샤워 플레이트(14)에 연통하는 플라즈마 가스 공급 포트(11p)에 공급되고, 한편, 상기 N2, Kr, Ar, H2, NF3, C4F8, CHF3, O2, CO, HBr, SiCl4등부터 선택된 1 또는 복수의 가스가 제 3∼제 7의 유량 제어 장치 FCS3∼FCS7을 거쳐 상기 처리 가스 공급 구조(30)에 연통한 상기 처리 가스 공급 포트(11r)에 공급된다.
그 때, 도 17에 나타내는, 제어 밸브(71)와 압력계(72)와 스톱 밸브(73)와 구멍(orifice)(74)을 직선 모양의 배관(70)에 순차 형성한 구성의 유량 제어 장치를 사용하고, 상기 구멍(74) 하류측의 압력 P2가 상기 스톱 밸브(73) 상류측의 압력(P1)의 반 이하가 되도록(P1≥2P2) 제어 밸브(71)를 상기 압력계(72)에 의해 제어함으로써, 처리 가스를 소정의 유량으로 순간적으로 공급하는 것이 가능하게 된다. 이는 이 유량 제어 장치 내에 유량 제어 불능인 데드 스페이스(dead space)가 존재하지 않기 때문이다.
그래서, 도 16의 가스 공급계에 있어서 도 17의 유량 제어 장치를 사용함으로써, 플라즈마 가스 혹은 처리 가스를 상기 처리 유닛 중에서의 기판 처리의 종류에 따라 순간적으로 교체하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 반도체 제조 장치(40)에 있어서, 먼저 설명한 플라즈마 처리 장치(10) 뿐만이 아니고 그 변형예에 의한 플라즈마 처리 장치, 혹은 다른 실시예에 의한 플라즈마 처리 장치(10A, 10B)를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명은 상기 특정의 실시예로 한정되는 것은 아니고, 특허 청구의 범위에 기재한 본 발명의 요지 내에 있어 여러 가지 변형·변경이 가능하다.
본 발명에 의하면, 마이크로파 안테나를 처리 용기 외벽의 일부에 형성된 마이크로파 투과창에 밀착시킴으로써, 및/또는 마이크로파 안테나와 마이크로파 투과창의 사이에 열전도성의 기체를 밀봉하여 넣음으로써, 상기 마이크로파 투과창을 구성하는 샤워 플레이트 및 커버 플레이트 등을, 두께 방향에의 열전도에 의해 냉각하는 것이 가능하게 되어 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 냉각 효율이 크게 향상한다. 이 냉각 효율의 향상의 결과, 플라즈마에 의하기 상기 마이크로파 투과창에의 열의 축적이 실질적으로 경감되고, 그 결과 상기 마이크로파 투과창으로서 유전 손실이 작은 Al2O3등의 재료를 사용해도 온도가 과대하게 상승하는 일이 없어진다. 즉, 본 발명은 마이크로파 안테나를 사용한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서, 마이크로파 투과창으로서 유전 손실이 작은 재료를 사용함으로써, 높은 냉각 효율의 요구와 높은 플라즈마 여기 효율의 요구를 양립시킬 수 있다.

Claims (62)

  1. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트에 밀접하도록 설치된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나는 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트에 접촉하고 마이크로파의 방사면을 형성하는 제 1의 외표면과, 상기 제 1의 외표면에 대향하는 제 2의 외표면에 의해 구획 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 접촉면은 압력 조절 가능하게 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 접촉면은 실(seal) 부재에 의해 밀봉되어 있고 상기 접촉면에는 압력 조정 밸브가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 접촉면에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 접촉면은 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 접촉면은 약 0.8∼0.9atm의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 냉각부는 냉각수 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 냉각부는 공냉 냉각 기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 샤워 플레이트 및 상기 커버 플레이트는 Al2O3으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나 중에는 Al2O3, SiO2또는 Si3N4으로 이루어지는 지파판(遲波板)이 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 접속된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  14. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트를 사이에 두고 반대측에 설치된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 처리 장치.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 14항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 14항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 접속된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  18. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트에 밀접하도록 설치된 마이크로파 안테나와,
    상기 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과,
    상기 샤워 플레이트와 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 샤워 플레이트 직하에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부와,
    상기 마이크로파 안테나는 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트에 접촉하고 마이크로파의 방사면을 형성하는 제 1의 외표면과, 상기 제 1의 외표면에 대향하는 제 2의 외표면에 의해 구획 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 접촉면은 압력 조절 가능하게 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 접촉면은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 접촉면에는 압력 조정 밸브가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  21. 제 18항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 접촉면에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  23. 제 19항에 있어서,
    상기 접촉면은 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 접촉면은 약 0.8∼0.9atm의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  25. 제 18항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 냉각부는 냉각수 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 냉각부는 공냉 냉각 기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  28. 제 18항에 있어서,
    상기 샤워 플레이트 및 상기 커버 플레이트는 Al2O3으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  29. 제 18항에 있어서,
    상기 마이크로파 안테나는 Al2O3, SiO2또는 Si3N4로 이루어지는 지파판을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  30. 제 18항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 접속된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  31. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기 상에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 상기 외벽의 일부로서 설치되고 플라즈마 가스 통로와 상기 플라즈마 가스 통로에 연통하는 복수의 개구부를 가지고 제 1의 측에 있어서 상기 보유 대상의 피처리 기판과 대면하는 샤워 플레이트와, 상기 샤워 플레이트의 상기 제 1의 측에 대향하는 제 2의 측에 설치된 커버 플레이트로 이루어지는 플라즈마 가스 공급부와,
    상기 처리 용기 상에 상기 플라즈마 가스 공급부에 대응하여 상기 커버 플레이트를 사이에 두고 반대측에 설치된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과,
    상기 샤워 플레이트와 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 샤워 플레이트 직하에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나와 상기 플라즈마 가스 공급부의 커버 플레이트의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 처리 장치.
  32. 제 31항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  33. 제 31항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  34. 제 31항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 접속된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  35. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와,
    상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나는 마이크로파 방사면을 가지고 상기 마이크로파 투과창 상에 상기 마이크로파 방사면이 접촉하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  36. 제 35항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면은 압력 조절 가능하게 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  37. 제 35항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 접촉면은 실 부재에 의해 밀봉되고, 또한 상기 처리실에는 상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면을 압력 조절 가능한 압력 조절 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  38. 제 35항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 38 기재의 플라즈마 처리 장치.
  40. 제 36항에 있어서,
    상기 접촉면은 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 접촉면은 0.8∼0.9atm의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  42. 제 35항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중, 상기 마이크로파 방사면에 대향하는 표면 상에 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 냉각부는 냉각수 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  44. 제 42항에 있어서,
    상기 냉각부는 공냉 냉각 기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  45. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와,
    상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원으로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나의 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  46. 제 45항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  47. 제 45항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  48. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와,
    상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과,
    상기 마이크로파 투과창과 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 마이크로파 투과창 근방에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나는 마이크로파 방사면을 가지고 상기 마이크로파 투과창 상에 상기 마이크로파 방사면이 접촉하도록 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  49. 제 48항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면은 압력 조절 가능하게 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  50. 제 48항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 접촉면은 실 부재에 의해 밀봉되고, 또한 상기 처리실에는 상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면을 압력 조절 가능한 압력 조절 밸브가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  51. 제 48항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 접촉면에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  53. 제 49항에 있어서,
    상기 접촉면은 대기압보다 낮은 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  54. 제 53항에 있어서,
    상기 접촉면은 0.8∼0.9atm의 압력으로 유지되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  55. 제 48항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 마이크로파 방사면에 대향하는 표면 상에 설치된 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  56. 제 55항에 있어서,
    상기 냉각부는 냉각수 통로를 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  57. 제 55항에 있어서,
    상기 냉각부는 공냉 냉각 기구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  58. 제 48항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 전기적으로 결합된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  59. 외벽에 의해 구획 형성되고 피처리 기판을 보유하는 보유대를 갖춘 처리 용기와,
    상기 처리 용기에 결합된 배기계와,
    상기 처리 용기의 외벽의 일부에 상기 보유 대상의 피처리 기판에 대면하도록 형성된 마이크로파 투과창과,
    상기 처리 용기 내에 플라즈마 가스를 공급하는 플라즈마 가스 도입부와,
    상기 처리 용기의 외측에 있어서, 상기 마이크로파 투과창과 결합된 마이크로파 안테나와,
    상기 마이크로파 안테나에 전기적으로 결합된 마이크로파 전원과,
    상기 마이크로파 투과창과 상기 보유 대상의 피처리 기판의 사이에 배치되고, 상기 마이크로파 투과창 근방에 형성된 플라즈마를 상기 보유 대상의 피처리 기판의 방향으로 통과시키는 개구부를 형성하는 처리 가스 공급부로 이루어지고,
    상기 마이크로파 안테나의 마이크로파 방사면과 마이크로파 투과창의 사이의 간극은 실 부재에 의해 밀봉되고 상기 간극에는 전열성 가스가 밀봉되어 넣어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 전열성 가스는 He로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  61. 제 59항에 있어서,
    또한 상기 마이크로파 안테나에 설치된 냉각부를 갖추고, 상기 냉각부는 상기 마이크로파 안테나 중 상기 제 2의 외표면 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치.
  62. 제 59항에 있어서,
    또한 상기 보유대에 전기적으로 결합된 고주파 전원을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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