KR20150048054A - 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
상기 기판 적재 영역에 대향하고, 플라즈마 발생용 가스의 토출구가 상기 회전 테이블의 외주부측으로부터 중심부측을 향해 직선 형상으로 배열된 노즐부와,
상기 노즐부보다도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에서 당해 노즐부를 따라 기판의 통과 영역에 걸치도록 신장되는 직선 부위와, 당해 직선 부위에 대해 평면에서 보았을 때에 이격된 영역에 위치하는 부위를 구비함과 함께, 상하 방향으로 신장되는 축의 주위에 권회되고, 상기 가스가 공급되는 처리 영역에 유도 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나와,
상기 안테나와 상기 처리 영역 사이에 당해 처리 영역과는 기밀하게 구획하여 설치되고, 상기 안테나에 의해 발생하는 전자계 중 전계를 차단하기 위한 도전판과, 상기 도전판에, 상기 안테나의 대응하는 부위와 각각 직교하여 형성되고, 상기 전자계 중의 자계를 통과시키기 위한 슬릿의 군을 구비한 패러데이 실드를 구비하고,
적어도 상기 직선 부위의 하방측에는 상기 슬릿의 군이 형성되고, 상기 직선 부위의 단부로부터 굴곡되는 굴곡 부위의 하방측은, 슬릿의 군이 존재하지 않는 도전판의 부위가 위치하는 플라즈마 처리 장치.

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 {PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PLASMA PROCESSING}
본원은, 2013년 10월 25일에 출원된 일본 특허 출원 제2013-222202호를 우선권 주장의 기초 출원으로 하고 있고, 여기서 이것에 기초하는 우선권을 주장함과 함께, 그 전체 내용을 참조에 의해 삽입한다.
본 발명은, 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 기판(이하「웨이퍼」라 함)에 대해 플라즈마 처리를 행하는 장치로서, 특허문헌 1에 기재된 세미 뱃치식의 장치가 알려져 있다. 구체적으로는, 특허문헌 1에서는, 회전 테이블 상에 5매의 웨이퍼를 주위 방향으로 배열함과 함께, 회전 테이블에 의해 이동(공전)하는 웨이퍼의 궤도에 대향하도록 한 쌍의 대향 전극 혹은 안테나를 플라즈마 발생부로서 배치하고 있다. 그리고, 특허문헌 1에서는, 플라즈마 발생부를 복수 배치함과 함께, 이들 플라즈마 처리부의 길이 치수를 서로 바꿈으로써, 웨이퍼의 면내에 있어서의 플라즈마 처리의 정도를 조정하고 있다.
특허문헌 2에는, 안테나를 진공 용기 내의 분위기로부터 기밀하게 구획된 위치(천장판의 상방측)에 배치하여, 이 안테나와 웨이퍼 사이에, 슬릿이 형성된 패러데이 실드를 설치하는 기술에 대해 기재되어 있다. 이 패러데이 실드에 의해, 안테나에서 발생하는 전자계 중 전계 성분을 차단하고, 자계 성분에 의해 플라즈마를 발생시키고 있다.
그러나, 이들 특허문헌 1, 2에는, 플라즈마 처리를 행하는 데 있어서, 어느 임의의 안테나의 하방측에 발생하는 플라즈마의 분포를 균일화하는 기술에 대해서는 검토되어 있지 않다.
일본 특허 공개 제2011-151343 일본 특허 공개 제2013-45903
본 발명은 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은, 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 데 있어서, 기판의 면내에 있어서 균일성이 높은 처리를 행할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는,
진공 용기 내에서 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
상기 기판 적재 영역에 대향하고, 플라즈마 발생용 가스의 토출구가 상기 회전 테이블의 외주부측으로부터 중심부측을 향해 직선 형상으로 배열된 노즐부와,
상기 노즐부보다도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에서 당해 노즐부를 따라 기판의 통과 영역에 걸치도록 신장되는 직선 부위와, 당해 직선 부위에 대해 평면에서 보았을 때에 이격된 영역에 위치하는 부위를 구비함과 함께, 상하 방향으로 신장되는 축의 주위로 권회되고, 상기 가스가 공급되는 처리 영역에 유도 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나와,
상기 안테나와 상기 처리 영역 사이에 당해 처리 영역과는 기밀하게 구획하여 설치되고, 상기 안테나에 의해 발생하는 전자계 중 전계를 차단하기 위한 도전판과, 상기 도전판에, 상기 안테나의 대응하는 부위와 각각 직교하여 형성되고, 상기 전자계 중의 자계를 통과시키기 위한 슬릿의 군을 구비한 패러데이 실드를 구비하고,
적어도 상기 직선 부위의 하방측에는 상기 슬릿의 군이 형성되고, 상기 직선 부위의 단부로부터 굴곡되는 굴곡 부위의 하방측은, 슬릿의 군이 존재하지 않는 도전판의 부위가 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 목적과 이점은, 일부는 명세서에 기재되고, 일부는 명세서로부터 자명하다. 본 발명의 목적과 이점은 첨부한 클레임에서 특히 지적되는 요소와 그 조합에 의해 실현되고 달성된다. 상기한 일반적인 기재와 하기하는 상세한 설명은 예시로서 설명하는 것이며, 클레임된 본 발명을 한정적으로 하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 일례를 도시하는 종단면도.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 3은 상기 플라즈마 처리 장치를 도시하는 횡단 평면도.
도 4는 상기 플라즈마 처리 장치를 도시하는 종단면도.
도 5는 상기 플라즈마 처리 장치의 안테나를 도시하는 분해 사시도.
도 6은 상기 안테나를 도시하는 평면도.
도 7은 상기 안테나와 웨이퍼의 위치 관계를 도시하는 평면도.
도 8은 상기 안테나가 수납되는 하우징을 하측으로부터 본 모습을 도시하는 사시도.
도 9는 웨이퍼 상을 플라즈마가 통과하는 궤적을 모식적으로 도시하는 평면도.
도 10은 상기 하우징의 내부에서 플라즈마가 체류하는 모습을 모식적으로 도시하는 종단면도.
도 11은 플라즈마 및 플라즈마 발생용 가스가 시간의 경과와 함께 변화되는 모습을 모식적으로 도시하는 개략도.
도 12는 상기 플라즈마 처리 장치의 다른 예를 도시하는 종단면도.
도 13은 본 발명에서 얻어진 시뮬레이션 결과를 나타내는 특성도.
이하, 도 1 내지 도 13을 이용하여 본원의 실시예를 설명한다.
또한, 이하의 실시예 중, 하기의 부호는 전형적으로는 하기의 요소를 나타낸다.
[부호의 설명]
W : 웨이퍼
1 : 진공 용기
2 : 회전 테이블
P1 : 흡착 영역
P2 : 반응 영역
31, 32, 34 : 가스 노즐
83 : 안테나
95 : 패러데이 실드
97 : 슬릿
본 발명의 실시 형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 일례에 대해, 도 1∼도 8을 참조하여 설명한다. 이 장치는, 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 갖는 회전 테이블(2)을 구비하고 있고, 웨이퍼(W)에 대해 플라즈마를 사용하여 성막 처리를 행하도록 구성되어 있다. 이 장치에서는, 플라즈마를 발생시키는 데 있어서, 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일성이 높은 처리를 행할 수 있도록, 이하에 설명하는 바와 같이 당해 장치의 각 부를 구성하고 있다.
진공 용기(1)는, 천장판(11) 및 용기 본체(12)를 구비하고 있고, 천장판(11)의 상면측 중앙부에 접속된 분리 가스 공급관(51)을 통해 질소(N2) 가스가 분리 가스로서 공급된다. 회전 테이블(2)의 하방측에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 당해 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)를 성막 온도, 예를 들어 300℃로 가열하기 위해, 가열 기구인 히터 유닛(7)이 설치되어 있다. 도 1 중 부호 13은, 시일 부재, 예를 들어 O링이다. 또한, 도 1 중 부호 71a는, 히터 유닛(7)의 커버 부재, 7a는 히터 유닛(7)을 덮는 덮개 부재이고, 72, 73은 퍼지 가스 공급관이다.
회전 테이블(2)의 중심부에는, 개략 원통 형상의 코어부(21)가 장착되어 있고, 회전 테이블(2)은, 이 코어부(21)의 하면에 접속된 회전축(22)에 의해, 연직축 주위, 이 예에서는 시계 방향으로 회전 가능하게 구성되어 있다. 회전 테이블(2) 상에는, 도 2∼도 3에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 낙하시켜 보유 지지하기 위해, 원형의 오목부(24)가 기판 적재 영역으로서 설치되어 있고, 이 오목부(24)는 당해 회전 테이블(2)의 회전 방향(주위 방향)을 따라 복수 개소, 예를 들어 5개소에 형성되어 있다. 도 1 중 부호 23은, 구동부(회전 기구)이고, 20은 케이스체이다.
오목부(24)의 통과 영역과 각각 대향하는 위치에는, 각각 예를 들어 석영으로 이루어지는 4개의 노즐(31, 32, 41, 42)이 진공 용기(1)의 주위 방향으로 서로 간격을 두고 방사 형상으로 배치되어 있다. 이들 각 노즐(31, 32, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심부 영역(C)을 향해 웨이퍼(W)에 대향하여 수평하게 신장되도록 각각 장착되어 있다. 이 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 보아 시계 방향으로 플라즈마 발생용 가스 노즐(32), 분리 가스 노즐(41), 처리 가스 노즐(31) 및 분리 가스 노즐(42)이 이 순서로 배열되어 있다. 처리 가스 노즐(31) 및 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)은, 각각 처리 가스 공급부 및 노즐부를 이루고 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 도 2는 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)이 보이도록 후술하는 안테나(83) 및 하우징(90)을 제거한 상태, 도 3은 이들 안테나(83) 및 하우징(90)을 장착한 상태를 나타내고 있다.
각 노즐(31, 32, 41, 42)은, 유량 조정 밸브를 통해 각각 이하의 각 가스 공급원(도시하지 않음)에 각각 접속되어 있다. 즉, 처리 가스 노즐(31)은 Si(실리콘)를 포함하는 처리 가스, 예를 들어 DCS(디클로로실란) 가스 등의 공급원에 접속되어 있다. 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)은, 예를 들어 암모니아(NH3) 가스 등의 플라즈마 발생용 가스의 공급원에 접속되어 있다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 분리 가스인 질소 가스의 가스 공급원에 각각 접속되어 있다. 이들 가스 노즐(31, 32, 41, 42)의 외주면에는, 가스 토출 구멍(33)이 각각 형성되어 있고, 이 가스 토출 구멍(33)은 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 복수 개소에, 예를 들어 등간격으로 배치되어 있다. 가스 토출 구멍(33)은, 가스 노즐(31, 41, 42)에서는 하면에 형성되고, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)에서는 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 측면에 형성되어 있다. 도 2 및 도 3에 있어서의 부호 31a는, 처리 가스 노즐(31)의 상방측을 덮는 노즐 커버이다.
처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 처리 가스의 성분을 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 흡착 영역(P1)으로 된다. 또한, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 하방측 영역[후술하는 하우징(90)의 하방 영역]은, 웨이퍼(W)에 흡착된 처리 가스의 성분과 플라즈마 발생용 가스의 플라즈마를 반응시키기 위한 반응 영역(처리 영역)(P2)으로 된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각 영역(P1, P2)을 분리하는 분리 영역(D)을 형성하기 위한 것이다. 분리 영역(D)에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 개략 부채형의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있고, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 이 볼록 형상부(4) 내에 수용되어 있다.
다음으로, 플라즈마 발생용 가스로부터 유도 플라즈마를 발생시키기 위한 구성에 대해 상세하게 설명한다. 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 상방측에는, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 금속선을 코일 형상으로 권회한 안테나(83)가 배치되어 있고, 이 안테나(83)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 평면에서 보았을 때에 회전 테이블(2)의 중앙부측으로부터 외주부측에 걸쳐 웨이퍼(W)의 통과 영역에 걸치도록 배치되어 있다. 또한, 안테나(83)는 회전 테이블(2)의 표면으로부터 수직하게 신장되는 축(연직축)의 주위로 복수 회, 이 예에서는 3회 권회되어 있다. 즉, 안테나(83)는 상하 방향으로 3단(3회)에 걸쳐 당해 안테나(83)의 주회 부분이 적층되어 있고, 각각의 주회 부분의 단부끼리가 서로 직렬로 접속되어, 공통의 고주파 전원(85)에 정합기(84)를 통해 접속되어 있다. 이 예에서는, 고주파 전원(85)은 주파수 및 출력 전력이 예를 들어 각각 13.56㎒ 및 5000W로 되어 있다.
이미 서술한 안테나(83)에 있어서의 3단의 주회 부분 중 하단의 주회 부분은, 도 5 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 신장되는 개략 직사각형(직방형) 영역을 둘러싸도록 형성되어 있다. 따라서, 상기 하단의 주회 부분은, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측의 부위와, 회전 테이블(2)의 중심측 및 외측 테두리측의 부위가 각각 직선 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 상기 회전 방향 상류측 및 하류측의 부위는, 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따르도록, 바꾸어 말하면 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 길이 방향을 따르도록 각각 형성되어 있다. 또한, 상기 중심측 및 외측 테두리측의 부위는, 회전 테이블(2)의 접선 방향을 따르도록 각각 형성되어 있다.
여기서, 안테나(83)에 있어서의 상기 하단의 주회 부분 중, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에서 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 길이 방향을 따라 형성된 부위를 직선 부위(83a)라 칭함과 함께, 당해 직선 부위(83a)에 대향하는 위치에서 직선 형상으로 형성된 부위를 대향 부위(83b)라 칭하는 것으로 한다. 또한, 상기 하단의 주회 부분 중, 직선 부위(83a) 및 대향 부위(83b)에 있어서의 각각의 일단부측 및 타단부측으로부터 신장되는 다른 부분(나머지 부분)을 권회 부위(83c)라 칭하는 것으로 한다. 하단의 주회 부분에서는, 직선 부위(83a)는, 평면에서 보았을 때, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 약간 이격된 위치에 배치되어 있다.
안테나(83)에 있어서의 상기 하단의 주회 부분의 상방측에 적층된 중간단의 주회 부분은, 당해 하단의 주회 부분과 거의 동일한 형상으로 되도록 형성되어 있고, 직선 부위(83a), 대향 부위(83b) 및 권회 부위(83c)를 구비하고 있다. 중간단의 주회 부분에서는, 직선 부위(83a)는 하단의 주회 부분에 있어서의 직선 부위(83a)의 상층측에 적층되어 있다. 한편, 중간단의 주회 부분에 있어서의 대향 부위(83b)는 하단의 주회 부분의 대향 부위(83b)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치에 배치되어 있다. 그리고, 중간단의 주회 부분에서는, 대향 부위(83b)는 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 근접하는[후술하는 절연 부재(94)에 접촉하는] 위치에서, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 길이 방향을 따르도록 직선 형상으로 배치되어 있다.
안테나(83)에 있어서의 중간단의 주회 부분의 상층측에 적층된 상단의 주회 부분에 대해서도, 직선 부위(83a), 대향 부위(83b) 및 권회 부위(83c)를 구비하고 있고, 당해 직선 부위(83a)는 하층측의 직선 부위(83a) 상에 적층되어 있다. 상단의 주회 부분의 대향 부위(83b)는 중간단의 주회 부분의 대향 부위(83b)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치에 있어서, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 길이 방향을 따르도록, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 근접하는 위치에서 직선 형상으로 배치되어 있다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 안테나(83)를 파선으로 묘화하고 있고, 도 7에서는 웨이퍼(W)를 실선으로 묘화하고 있다.
따라서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 인접하는 위치에서는, 직선 부위(83a)가 상하 방향으로 3단으로 적층되어 있고, 한편 상기 위치로부터 회전 테이블(2)의 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치에서는, 대향 부위(83b)가 가로 배열로 3개소에 배치되어 있다. 그로 인해, 후술하는 바와 같이, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 근방 위치에서는 이미 서술한 암모니아 가스(플라즈마 발생용 가스)의 플라즈마가 빠르게 발생하고, 한편 상기 근방 위치로부터 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치에서는, 불활성화된 암모니아 가스의 재플라즈마화가 일어난다.
이상 설명한 안테나(83)는, 진공 용기(1)의 내부 영역으로부터 기밀하게 구획되도록 배치되어 있다. 즉, 이미 서술한 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 상방측에 있어서의 천장판(11)은 평면적으로 보았을 때에 개략 부채형으로 개구되어 있고, 예를 들어 석영 등으로 이루어지는 하우징(90)에 의해 기밀하게 폐색되어 있다. 이 하우징(90)은, 도 5 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 상방측 주연부가 주위 방향에 걸쳐 플랜지 형상으로 수평하게 신장됨과 함께, 중앙부가 진공 용기(1)의 내부 영역을 향해 오목해지도록 형성되어 있고, 이 하우징(90)의 내측에 상기 안테나(83)가 수납되어 있다. 이 하우징(90)은, 고정 부재(91)에 의해, 천장판(11)에 고정되어 있다. 또한, 고정 부재(91)에 대해서는, 도 1 및 도 2 이외에서는 묘화를 생략하고 있다.
하우징(90)의 하면은, 당해 하우징(90)의 하방 영역에의 질소 가스 등의 침입을 저지하기 위해, 도 1 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 외측 테두리부가 주위 방향에 걸쳐 하방측[회전 테이블(2)측]을 향해 수직하게 신장되어 벽부(92)를 이루고 있다. 이 벽부(92)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 부위와 회전 방향 하류측의 부위는, 도 5 및 도 8로부터 알 수 있는 바와 같이, 당해 회전 테이블(2)의 중앙으로부터 방사 형상으로, 또한 회전 테이블(2)의 주위 방향으로 서로 이격되도록 신장되어 있다. 또한, 벽부(92)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외주측의 부위는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 당해 회전 테이블(2)의 외주연보다도 외측에 위치하고 있다. 그리고, 이 벽부(92)의 내주면, 하우징(90)의 하면 및 회전 테이블(2)의 상면에 의해 둘러싸인 영역을 「반응 영역(P2)」이라 하면, 이 반응 영역(P2)은, 평면에서 보았을 때에, 벽부(92)에 의해 부채 형상으로 되도록 구획되어 있다. 이미 서술한 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)은, 이 반응 영역(P2)의 내부에 있어서 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 단부에서 상기 벽부(92)의 근방에 배치되어 있다.
즉, 벽부(92)의 하단부는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)이 삽입되는 부위에 대해서는 당해 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 외주면을 따라 상방측으로 만곡되고, 한편 나머지 부위에 대해서는 주위 방향에 걸쳐 회전 테이블(2)에 근접하는 높이 위치로 되도록 배치되어 있다. 이미 서술한 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 가스 토출 구멍(33)은 도 4에 도시하는 바와 같이, 반응 영역(P2)의 주위를 둘러싸는 벽부(92) 중 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 벽부(92)를 향해 횡방향으로 형성되어 있다.
여기서, 이미 서술한 바와 같이, 웨이퍼(W)는, 회전 테이블(2)에 의해 공전하여, 각 노즐(31, 32)의 하방측의 영역(P1, P2)을 통과한다. 그로 인해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에서는, 회전 중심측의 단부와, 회전 테이블(2)의 외주부측의 단부에 있어서, 각 영역(P1, P2)을 통과할 때의 속도(각속도)가 다르다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)의 직경 치수가 300㎜(12인치 사이즈)인 경우에는, 상기 회전 중심측의 단부에서는, 상기 외주부측의 단부와 비교하여, 속도가 1/3로 된다.
즉, 회전 테이블(2)의 회전 중심으로부터 상기 회전 중심측의 웨이퍼(W)의 단부까지의 거리를 s로 하면, 당해 회전 중심측의 웨이퍼(W)의 단부가 통과하는 원주의 길이 치수 DI는, (2×π×s)로 된다. 한편, 상기 외주부측의 단부가 통과하는 원주의 길이 치수 DO는, (2×π×(s＋300))으로 된다. 그리고, 회전 테이블(2)의 회전에 의해, 웨이퍼(W)는, 상기 길이 치수 DI, DO를 동일한 시간 내에 이동한다. 그로 인해, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 있어서의 회전 중심측의 단부 및 외주부측의 단부의 각각의 속도를 VI 및 VO로 하면, 이들 속도 VI, VO의 비 R(VI÷VO)는 (s÷(s＋300))으로 된다. 그리고, 상기 거리 s가 150㎜인 경우에는, 상기 비 R은, 1/3로 된다.
따라서, 암모니아 가스의 플라즈마와 같이, 웨이퍼(W) 상에 흡착된 DCS 가스의 성분과의 반응성이 그다지 높지 않은 플라즈마를 사용하는 경우에는, 단순히 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 근방에서 암모니아 가스를 플라즈마화하였을 뿐이면, 웨이퍼(W)의 외주부측에서는 중심부측보다도 박막(반응 생성물)이 얇아질 우려가 있다.
따라서, 본 발명에서는, 웨이퍼(W)에 대해 균일한 플라즈마 처리를 행하기 위해, 벽부(92)의 형상을 조정하고 있다. 구체적으로는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)에 있어서의 회전 중심측의 단부가 통과하는 반응 영역(P2)의 길이 치수와, 상기 웨이퍼(W)에 있어서의 회전 테이블(2)의 외주부측의 단부가 통과하는 반응 영역(P2)의 길이 치수를 각각 LI, LO로 하면, 이들 길이 치수 LI, LO의 비 (LI÷LO)는, 1/3로 되어 있다. 즉, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)가 반응 영역(P2)을 통과하는 속도에 따라서, 벽부(92)의 형상[반응 영역(P2)의 치수]을 설정하고 있다. 그리고, 후술하는 바와 같이, 반응 영역(P2)에 있어서 암모니아 가스의 플라즈마를 가득 채우게 하고 있는 것으로부터도, 웨이퍼(W) 상에서는 플라즈마 처리가 면내에 걸쳐 균일하게 행해진다.
하우징(90)과 안테나(83) 사이에는, 도 4, 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 안테나(83)에 있어서 발생하는 전자계 중 전계 성분이 하방을 향하는 것을 저지함과 함께, 전자계 중 자계를 하방으로 통과시키기 위한 패러데이 실드(95)가 배치되어 있다. 즉, 패러데이 실드(95)는 상면측이 개구되는 개략 상자형으로 되도록 형성되어 있고, 전계를 차단하기 위해, 도전성의 판 형상체인 금속판(도전판)에 의해 구성됨과 함께 접지되어 있다. 이 패러데이 실드(95)의 저면에는, 상기 금속판에 직사각형의 개구부를 형성하여 이루어지는 슬릿(97)이 자계를 통과시키기 위해 설치되어 있다.
각각의 슬릿(97)은, 당해 슬릿(97)에 인접하는 다른 슬릿(97)과 연통되어 있지 않고, 바꾸어 말하면 각각의 슬릿(97)의 주위에는 패러데이 실드(95)를 구성하는 금속판이 주위 방향에 걸쳐 위치하고 있다. 슬릿(97)은, 안테나(83)의 신장되는 방향에 대해 직교하는 방향으로 형성되어 있고, 안테나(83)의 하방 위치에서 당해 안테나(83)의 길이 방향을 따라 복수 개소에 등간격으로 배치되어 있다. 그리고, 슬릿(97)은 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 상방측에 대응하는 위치에는 형성되어 있지 않고, 따라서 당해 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 내부에 있어서의 암모니아 가스의 플라즈마화를 저지하고 있다.
여기서, 슬릿(97)은 도 5 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 안테나(83) 중 회전 테이블(2)의 중심부로부터 외주부를 향해 직선 형상으로 신장되는 부위[직선 부위(83a), 대향 부위(83b)]의 하방 위치에 형성되어 있는 한편, 당해 부위 이외의 하방측에는 형성되어 있지 않다. 구체적으로는, 슬릿(97)은 안테나(83) 중 직선 부위(83a)와 대향 부위(83b) 사이에서 회전 테이블(2)의 접선 방향을 따라 신장되는 부분과, 이들 직선 부위(83a) 및 대향 부위(83b)의 단부 위치에서 굴곡되는 부분에 대응하는 영역에는, 형성되어 있지 않다.
즉, 안테나(83)의 주위 방향에 걸쳐 슬릿(97)을 형성하려고 하면, 안테나(83)가 굴곡되는 부분(R 부분)에서는, 슬릿(97)에 대해서도 당해 안테나(83)를 따라 굴곡되어 배치된다. 그러나, 상기 굴곡되는 부분에 있어서 안테나(83)의 내측에 대응하는 영역에서는, 서로 인접하는 슬릿(97, 97)끼리가 연통되어 버릴 우려가 있고, 그 경우에는 전계를 차단하는 효과가 작아지게 되어 버린다. 한편, 서로 인접하는 슬릿(97, 97)이 연통되지 않도록 슬릿(97)의 폭 치수를 좁게 하면, 웨이퍼(W)측에 도달하는 자계 성분의 양(예를 들어, 자계 강도)이 직선 부위(83a)나 대향 부위(83b)보다도 감소한다. 또한, 안테나(83)의 외측에 대응하는 영역에서 서로 인접하는 슬릿(97, 97)끼리의 사이의 이격 치수를 넓히면, 자계 성분과 함께 전계 성분에 대해서도 웨이퍼(W)측에 도달하여, 당해 웨이퍼(W)에 차징 대미지를 부여해 버릴 우려도 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에서는, 각각의 슬릿(97)을 통해 안테나(83)로부터 웨이퍼(W)측에 도달하는 자계 성분의 양을 균일하게 하기 위해, 웨이퍼(W)가 통과하는 위치에 걸치도록 직선 부위(83a)를 배치함과 함께, 이 직선 부위(83a)의 하방측에 슬릿(97)을 형성하고 있다. 그리고, 직선 부위(83a)의 양단부로부터 신장되는 굴곡 부분의 하방측에는, 슬릿(97)을 형성하지 않고, 말하자면 패러데이 실드(95)를 구성하는 도전판을 배치하여, 전계 성분뿐만 아니라 자계 성분도 차단하고 있다. 그로 인해, 후술하는 바와 같이, 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐 플라즈마의 발생량이 균일화된다.
따라서, 어느 임의의 위치에 있어서의 슬릿(97)을 보았을 때, 당해 슬릿(97)의 개구 폭은, 이 슬릿(97)의 길이 방향에 걸쳐 치수가 균일하게 되어 있다. 그리고, 슬릿(97)의 상기 개구 폭은, 패러데이 실드(95)에 있어서의 다른 모든 슬릿(97)에 있어서 균일해지도록 조정되어 있다. 바꾸어 말하면, 슬릿(97)은 직선 부위(83a)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측으로 이격된 위치로부터, 대향 부위(83b)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측으로 이격된 위치까지에 걸쳐, 직선 부위(83a)나 대향 부위(83b)에 직교하는 긴 홈 형상의 개구부를 복수 개소에 서로 평행하게 되도록 형성하여 구성되어 있다. 그리고, 상기 개구부[슬릿(97)]의 도중 부위에 있어서의 직선 부위(83a)와 대향 부위(83b) 사이의 영역에, 보강용 리브(띠 형상의 도전체)를 직선 부위(83a)나 대향 부위(83b)를 따라 복수 개소에 배치하고 있다.
이상 설명한 패러데이 실드(95)와 안테나(83) 사이에는, 이들 패러데이 실드(95)와 안테나(83)의 절연을 취하기 위해, 예를 들어 석영으로 이루어지는 절연 부재(94)가 개재되어 있고, 이 절연 부재(94)(도 4)는 상면측이 개구되는 개략 상자형 형상을 이루고 있다. 또한, 도 7에서는, 안테나(83)와 웨이퍼(W)의 위치 관계를 나타내기 위해, 패러데이 실드(95)를 생략하고 있다. 또한, 도 4 이외에 대해서는, 절연 부재(94)의 묘화를 생략하고 있다.
회전 테이블(2)의 외주측에 있어서 당해 회전 테이블(2)보다도 약간 하방 위치에는, 환 형상의 사이드 링(100)이 배치되어 있고, 이 사이드 링(100)의 상면에는, 서로 주위 방향으로 이격되도록 2개소에 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 이들 2개의 배기구(61, 62) 중 한쪽 및 다른 쪽을 각각 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)라 칭하면, 제1 배기구(61)는 처리 가스 노즐(31)과, 당해 처리 가스 노즐(31)보다도 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 있어서의 분리 영역(D)과의 사이에 있어서, 당해 분리 영역(D)측으로 치우친 위치에 형성되어 있다. 제2 배기구(62)는 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)과, 당해 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)보다도 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 있어서의 분리 영역(D)과의 사이에 있어서, 당해 분리 영역(D)측으로 치우친 위치에 형성되어 있다. 따라서, 제2 배기구(62)는 회전 테이블(2)의 회전 중심과, 벽부(92)에 있어서의 반응 영역(P2)측의 테두리부가 회전 테이블(2)의 외주연과 교차하는 2개의 점을 연결하는 개략 삼각형의 꼭지점 부근에 위치하고 있다.
제1 배기구(61)는, 처리 가스 및 분리 가스를 배기하기 위한 것이고, 제2 배기구(62)는 플라즈마 발생용 가스 및 분리 가스를 배기하기 위한 것이다. 그리고, 하우징(90)의 외측 테두리측에 있어서의 사이드 링(100)의 상면에는, 당해 하우징(90)을 피하여 가스를 제2 배기구(62)에 통류시키기 위한 홈 형상의 가스 유로(101)가 형성되어 있다. 이들 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 각각 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(65)가 개재 설치된 배기관(63)에 의해, 진공 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다.
천장판(11)의 하면에 있어서의 중앙부에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 천장판으로부터 하방측으로 돌출되는 돌출부(5)가 배치되어 있고, 이 돌출부(5)에 의해, 중심부 영역(C)에 있어서 처리 가스와 플라즈마 발생용 가스가 서로 혼합되는 것을 방지하고 있다. 즉, 돌출부(5)는 회전 테이블(2)측으로부터 천장판(11)측을 향해 주위 방향에 걸쳐 수직하게 신장되는 벽부와, 천장판(11)측으로부터 회전 테이블(2)을 향해 주위 방향에 걸쳐 수직하게 신장되는 벽부를 회전 테이블(2)의 반경 방향으로 교대로 배치한 구성을 취하고 있다.
진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2∼도 4에 도시하는 바와 같이, 도시하지 않은 외부의 반송 아암과 회전 테이블(2) 사이에 있어서 웨이퍼(W)의 전달을 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있고, 이 반송구(15)는 게이트 밸브(G)보다 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 이 반송구(15)를 면하는 위치에 있어서의 회전 테이블(2)의 하방측에는, 회전 테이블(2)의 관통구를 통해 웨이퍼(W)를 이면측으로부터 들어올리기 위한 승강 핀(모두 도시하지 않음)이 설치되어 있다.
또한, 이 성막 장치에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 장치 전체의 동작 컨트롤을 행하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(120)가 설치되어 있고, 이 제어부(120)의 메모리 내에는 후술하는 성막 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 후술하는 장치의 동작을 실행하도록 스텝군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(121)로부터 제어부(120) 내에 인스톨된다.
다음으로, 상술한 실시 형태의 작용에 대해 설명한다. 우선, 게이트 밸브(G)를 개방하여, 회전 테이블(2)을 간헐적으로 회전시키면서, 도시하지 않은 반송 아암에 의해 반송구(15)를 통해 회전 테이블(2) 상에, 예를 들어 5매의 웨이퍼(W)를 적재한다. 이어서, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 진공 펌프(64)에 의해 진공 용기(1) 내를 진공 상태로 함과 함께, 회전 테이블(2)을 예를 들어 2rpm∼240rpm으로 시계 방향으로 회전시킨다. 그리고, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 예를 들어 300℃ 정도로 가열한다.
계속해서, 처리 가스 노즐(31)로부터 DCS 가스를 토출시킴과 함께, 반응 영역(P2)에 있어서의 압력이 진공 용기(1) 내의 다른 영역보다도 양압(陽壓)으로 되도록, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)로부터 암모니아 가스를 토출시킨다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터 분리 가스를 토출시키고, 분리 가스 공급관(51) 및 퍼지 가스 공급관(72, 73)으로부터도 질소 가스를 토출시킨다. 그리고, 압력 조정부(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 미리 설정한 처리 압력으로 조정한다. 또한, 안테나(83)에 대해 고주파 전력을 공급한다.
흡착 영역(P1)에서는, 웨이퍼(W)의 표면에 DCS 가스의 성분이 흡착되어 흡착층이 생성된다. 이때, 흡착 영역(P1)을 웨이퍼(W)가 통과하는 데 있어서, 회전 테이블(2)의 외주부측에서는 중앙부측보다도 이동 속도가 빠르다. 그로 인해, 상기 외주부측에서는 상기 중앙부측보다도 흡착층의 막 두께가 얇아지려고 한다. 그러나, DCS 가스의 성분의 흡착은 빠르게 일어나므로, 흡착 영역(P1)을 웨이퍼(W)가 통과하면, 흡착층은 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일하게 형성된다.
반응 영역(P2)에서는, 이미 서술한 바와 같이 제2 배기구(62)의 위치를 설정하고 있으므로, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)로부터 토출된 암모니아 가스는, 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 있어서의 벽부(92)에 충돌한 후, 도 9에 도시하는 바와 같이, 당해 제2 배기구(62)를 향해 직선적으로 통류한다. 그리고, 암모니아 가스는, 제2 배기구(62)를 향하는 도중의 경로에서, 도 10에 도시하는 바와 같이, 안테나(83)의 직선 부위(83a)가 3단으로 적층된 부위의 하방측에 있어서, 자계에 의해 빠르게 플라즈마화되어 암모니아 라디칼(플라즈마)로 된다. 이 플라즈마는, 이미 서술한 바와 같이 슬릿(97)의 개구 폭을 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐 균일하게 하고 있으므로, 당해 반경 방향을 따라 발생량(농도)이 균일해진다. 이와 같이 하여 플라즈마는, 제2 배기구(62)를 향해 통류해 간다.
그리고, 암모니아 라디칼은, 웨이퍼(W)와의 충돌 등에 의해 불활성화되어 암모니아 가스로 되돌아가면, 직선 부위(83a)에 대해 제2 배기구(62)측에 배치된 대향 부위(83b)로부터 발생하는 자계에 의해 다시 플라즈마화된다. 따라서, 도 11에 도시하는 바와 같이, 반응 영역(P2)에서는, 당해 반응 영역(P2)에 있어서 진공 용기(1) 내의 다른 영역보다도 양압으로 되도록 설정하고 있는 것으로부터도, 암모니아 가스의 플라즈마가 가득 채워진다.
또한, 반응 영역(P2)의 치수를 이미 서술한 바와 같이 설정하고 있으므로, 회전 테이블(2) 상의 웨이퍼(W)로부터 보면, 플라즈마가 공급되는 시간이 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐 균일해진다. 따라서, 반응 영역(P2)을 웨이퍼(W)가 통과하면, 당해 웨이퍼(W) 상의 흡착층이 면내에 걸쳐 균일하게 질화되어 반응층(질화실리콘막)이 형성된다. 이와 같이 하여 회전 테이블(2)의 회전에 의해 각 웨이퍼(W)가 흡착 영역(P1) 및 반응 영역(P2)을 교대로 통과함으로써, 반응층이 다층에 걸쳐 적층되어 박막이 형성된다.
이상의 일련의 프로세스를 행하고 있는 동안, 하우징(90)의 외주측에 있어서의 사이드 링(100)에 가스 유로(101)를 형성하고 있으므로, 각 가스는, 하우징(90)을 피하도록, 당해 가스 유로(101)를 통해 배기된다. 또한, 하우징(90)의 하단부측 주연부에 벽부(92)를 설치하고 있으므로, 당해 하우징(90) 내에의 질소 가스의 침입이 억제된다.
또한, 흡착 영역(P1)과 반응 영역(P2) 사이에 질소 가스를 공급하고 있으므로, 처리 가스와 플라즈마 발생용 가스(플라즈마)가 서로 혼합되지 않도록 각 가스가 배기된다. 또한, 회전 테이블(2)의 하방측에 퍼지 가스를 공급하고 있으므로, 회전 테이블(2)의 하방측으로 확산하려고 하는 가스는, 상기 퍼지 가스에 의해 배기구(61, 62)측으로 되밀린다. 또한, 중심부 영역(C)에 분리 가스를 공급하고 있으므로, 당해 중심부 영역(C)에서는 처리 가스와 플라즈마 발생용 가스나 플라즈마와의 혼합이 억제된다.
상술한 실시 형태에 따르면, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)을 회전 테이블(2)의 중심부측과 외측 테두리부측 사이에 직선 형상으로 배치하여, 이 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 길이 방향을 따르도록 안테나(83)의 직선 부위(83a)를 설치하고 있다. 그리고, 슬릿(97)이 형성된 패러데이 실드(95)를 안테나(83)와 플라즈마 발생용 가스 노즐(32) 사이에 배치하여, 이 슬릿(97)에 대해, 직선 부위(83a)의 양단부로부터 굴곡되어 신장되는 부위의 하방측에는 형성하지 않고, 상기 직선 부위(83a)에 대응하는 부위에만 설치하고 있다. 그로 인해, 각각의 슬릿(97)의 형상을 균일하게 할 수 있으므로, 각 슬릿(97)을 통과하는 자계의 양에 대해서도 균일하게 할 수 있고, 따라서 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
또한, 하우징(90)의 하면측 주연부에 벽부(92)를 주위 방향에 걸쳐 형성함과 함께, 당해 벽부(92)에 의해 둘러싸이는 영역인 반응 영역(P2)에 대해, 진공 용기(1)의 다른 영역보다도 양압으로 되도록 암모니아 가스의 토출량을 조정하고 있다. 또한, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)을 반응 영역(P2)에 있어서의 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측에 배치함과 함께, 이 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 토출 구멍(33)에 대해, 상기 회전 방향 상류측에 있어서의 벽부(92)에 대향하도록 형성하고 있다. 그로 인해, 반응 영역(P2)에의 질소 가스의 침입을 저지할 수 있으므로, 당해 반응 영역(P2)에 걸쳐 웨이퍼(W)와 플라즈마의 접촉 영역을 넓게 확보할 수 있다.
그리고, 회전 테이블(2)의 회전 속도에 의해 내주측과 외주측 사이에서 발생하는 속도차가 해소되도록, 반응 영역(P2)의 레이아웃을 조정하고 있다. 따라서, 이미 서술한 바와 같이 회전 테이블(2)의 반경 방향에 걸쳐 플라즈마의 양이 균일화되고, 또한 플라즈마와 웨이퍼(W)의 접촉 시간이 균일화되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 즉, 이미 상세하게 서술한 바와 같이, DCS 가스에 대해서는 웨이퍼(W)에 빠르게 흡착되므로, 흡착 영역(P1)을 그다지 넓게 형성하지 않아도, 흡착층은 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일하게 형성된다. 한편, 이 흡착층을 반응시키는 것에 있어서는, 암모니아 가스의 플라즈마는 그다지 반응성이 높지 않다. 그로 인해, 플라즈마의 농도 및 플라즈마와 웨이퍼(W)의 접촉 시간을 균일화함으로써, 반응 생성물의 막 두께를 웨이퍼(W)의 면내에 걸쳐 균일화할 수 있다.
또한, 직선 부위(83a)를 상하 방향으로 적층하고, 한편 대향 부위(83b)에 대해서는 회전 테이블(2)의 회전 방향을 따라 가로 배열로 배치되어 있다. 따라서, 직선 부위(83a)의 하방 위치에서 암모니아 가스의 플라즈마가 빠르게 발생하고, 한편 플라즈마가 불활성화되어 생성되는 암모니아 가스에 대해서는 상기 대향 부위(83b)의 하방측에서 재플라즈마화된다. 그로 인해, 이미 서술한 바와 같이, 반응 영역(P2)에 있어서 플라즈마를 넓게 체류시킬 수 있다. 그리고, 암모니아 가스의 재플라즈마화를 행하는 데 있어서, 당해 재플라즈마화에 필요한 자계 성분의 분만큼 대향 부위(83b)를 배치하고 있고, 여분의 대향 부위(83b)는 설치하고 있지 않다. 또한, 직선 부위(83a)와 대향 부위(83b)를 공통의 고주파 전원(85)에 접속하고 있다. 따라서, 장치의 비용 상승을 억제하면서, 이상 설명한 바와 같이 균일성이 높은 처리를 행할 수 있다.
또한, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 상방측에는 슬릿(97)을 형성하고 있지 않으므로, 당해 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 내부 혹은 외벽에 반응 생성물 등의 부착물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
도 12는, 본 발명의 다른 실시 형태를 도시하고 있다. 즉, 대향 부위(83b)에 대해서는, 상하 방향으로 적층해도 된다. 혹은, 직선 부위(83a)나 대향 부위(83b)를 구비한 안테나(83)와는 별도로, 플라즈마의 불활성화에 의해 생성된 암모니아 가스의 재플라즈마화를 행하기 위한 보조 안테나(300)를 당해 안테나(83)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측에 배치해도 된다. 보조 안테나(300)에 대해서는, 안테나(83)의 고주파 전원(85)에 접속해도 되고, 혹은 고주파 전원(85)과는 별도의 도시하지 않은 고주파 전원에 접속해도 된다.
도 13은 하우징(90)의 하방측에 있어서의 암모니아 가스의 분포를 시뮬레이션한 결과를 나타내고 있고, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)로부터 반응 영역(P2)에 공급된 암모니아 가스는, 당해 반응 영역(P2)에서 확산하면서 제2 배기구(62)를 향해 통류하고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 제2 배기구(62)에 대해, 하우징(90)에 대해 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측 또한 회전 테이블(2)의 외측에 배치함으로써, 반응 영역(P2)에 걸쳐 암모니아 가스(플라즈마)를 확산시킬 수 있다고 할 수 있다.
이미 서술한 도 6 등에서는, 직선 부위(83a)뿐만 아니라 대향 부위(83b)에 대해서도 직선 형상으로 형성하였지만, 대향 부위(83b)에 대해서는 곡선 형상으로 배치하여, 평면에서 보았을 때 안테나(83)가, 말하자면 반원 형상으로 되도록 형성해도 된다. 그리고, 이 대향 부위(83b)에 대해서도, 길이 방향을 따라 슬릿(97)을 배치해도 된다. 즉, 본 발명의 실시예에서는, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)의 근방에서 웨이퍼(W)가 통과하는 영역에 대응하는 부위에서는 안테나(83)를 직선 형상으로 배치하면 되고, 따라서 다른 부분[대향 부위(83b)나 권회 부위(83c)]에 대해서는 곡선 형상으로 형성해도 된다. 또한, 대향 부위(83b)에 근접하는 권회 부위(83c)에 슬릿(97)을 형성해도 된다. 즉, 본 발명에 있어서 「슬릿(97)을 형성하고 있지 않은 권회 부위(83c)」라 함은, 안테나(83) 중 직선 부위(83a)의 양단부로부터 각각 굴곡되어 신장되는 부분이며, 이미 서술한 예에서는 안테나(83)가 상하 방향으로 3권취된 권회 부위(83c)를 가리키고 있다. 안테나(83)로서는, 연직축 주위로 3단으로 권회하는 것 대신에, 1단만 권회해도 된다.
또한, 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)로서는, 이미 서술한 가스 인젝터 방식 대신에, 하면측이 개구됨과 함께 회전 테이블(2)의 반경 방향을 따라 신장되는 개략 상자 형상체를 진공 용기(1) 내에 설치하여, 이 상자 형상체의 길이 방향으로 가스 토출 구멍(33)을 형성한 구성을 사용해도 된다.
이상 설명한 장치를 사용하여 성막하는 성막종으로서는, 질화실리콘막 대신에, 산화실리콘(SiO2)막이나 질화티탄(TiN)막 등을 성막해도 된다. 산화실리콘막의 경우에는, 플라즈마 발생용 가스로서 예를 들어 산소(O2) 가스가 사용된다. 질화티탄막의 경우에는, 흡착 가스 및 플라즈마 발생용 가스로서, 각각 티탄을 포함하는 유기계의 가스 및 암모니아 가스가 사용된다. 또한, 산화실리콘막이나 질화티탄막 이외에도, 질화물, 산화물 혹은 수소화물로 이루어지는 반응 생성물의 성막에 본 발명을 적용해도 된다. 질화물, 산화물 및 수소화물을 각각 성막하는 경우에 사용되는 플라즈마 발생용 가스로서는, 각각 암모니아 가스, 산소 가스 및 수소(H2) 가스 등을 들 수 있다.
또한, 흡착 영역(P1)으로부터 보아 회전 테이블(2)의 회전 방향 하류측, 또한 반응 영역(P2)으로부터 보아 회전 테이블(2)의 회전 방향 상류측의 위치에, 이상 설명한 플라즈마 발생용 가스 노즐(32)이나 하우징(90)을 배치하여, 당해 위치에 있어서 별도의 플라즈마 처리를 행해도 된다. 이 경우에는, 상기 별도의 플라즈마 처리는, 아르곤(Ar) 가스를 플라즈마 발생용 가스로서 사용함으로써, 웨이퍼(W) 상에 생성된 반응 생성물의 플라즈마 개질 처리를 행해도 된다. 또한, 이러한 플라즈마 개질 처리를 행하는 경우에는, 반응 생성물을 복수층 적층할 때마다, 당해 플라즈마 개질 처리를 행해도 된다. 즉, 회전 테이블(2)이 복수회 회전할 때마다, 플라즈마 개질 처리를 행해도 된다.
본 발명의 실시예에서는, 플라즈마 발생용 가스를 진공 용기 내에 공급하기 위한 노즐부를 직선 형상으로 배치함과 함께, 전자계(전계 및 자계)를 발생시키는 안테나의 직선 부위를 이 노즐부의 길이 방향을 따라 형성하고 있다. 그리고, 안테나와 노즐부 사이에 패러데이 실드를 배치함과 함께, 상기 직선 부위에 대향하는 위치에 있어서의 패러데이 실드에는 슬릿을 형성하여, 안테나에 의해 발생하는 전자계 중 전계를 차단하고 자계를 통과시키고 있다. 한편, 직선 부위의 양단부로부터 굴곡되는 부위에 대향하는 위치에는 슬릿을 형성하지 않고, 전계에 더하여 자계도 차단하고 있다. 그로 인해, 각각의 슬릿의 형상을 균일하게 할 수 있으므로, 진공 용기 내에 도달하는 자계의 양에 대해서도 노즐부의 길이 방향에 걸쳐 균일화할 수 있다. 따라서, 기판의 면 내에 있어서 균일성이 높은 처리를 행할 수 있다.
이상, 각 실시 형태에 기초하여 본 발명의 설명을 행해 온 것은, 설명을 다하여 발명의 이해를 촉진시키고, 기술을 더욱 진보시키는 것의 도움이 되도록 기재한 것이다. 따라서, 실시 형태에 나타낸 요건에 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시 형태에서의 예시는 그 장단점을 의미하는 것은 아니다. 실시 형태에 상세하게 발명을 기재하였지만, 발명의 취지로부터 벗어나지 않는 범위에서 다종 다양한 변경, 치환, 개변이 가능하다.

Claims (8)

  1. 진공 용기 내에서 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    기판을 적재하는 기판 적재 영역을 공전시키기 위한 회전 테이블과,
    상기 기판 적재 영역에 대향하고, 플라즈마 발생용 가스의 토출구가 상기 회전 테이블의 외주부측으로부터 중심부측을 향해 직선 형상으로 배열된 노즐부와,
    상기 노즐부보다도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에서 당해 노즐부를 따라 기판의 통과 영역에 걸치도록 신장되는 직선 부위와, 당해 직선 부위에 대해 평면에서 보았을 때에 이격된 영역에 위치하는 부위를 구비함과 함께, 상하 방향으로 신장되는 축의 주위에 권회되고, 상기 가스가 공급되는 처리 영역에 유도 플라즈마를 발생시키기 위한 안테나와,
    상기 안테나와 상기 처리 영역 사이에 당해 처리 영역과는 기밀하게 구획하여 설치되고, 상기 안테나에 의해 발생하는 전자계 중 전계를 차단하기 위한 도전판과, 상기 도전판에, 상기 안테나의 대응하는 부위와 각각 직교하여 형성되고, 상기 전자계 중의 자계를 통과시키기 위한 슬릿의 군을 구비한 패러데이 실드를 구비하고,
    적어도 상기 직선 부위의 하방측에는 상기 슬릿의 군이 형성되고, 상기 직선 부위의 단부로부터 굴곡되는 굴곡 부위의 하방측은, 슬릿의 군이 존재하지 않는 도전판의 부위가 위치하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나의 상기 이격된 영역에 위치하는 상기 패러데이 실드의 부위는, 상기 직선 부위에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 직선 부위에 대해 상기 노즐부와는 반대측에 위치하는 다른 직선 부위를 구비하고,
    상기 다른 직선 부위의 하방측에는 상기 슬릿의 군이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 축의 주위로 복수 회 권회되고, 상기 노즐부에 가까운 직선 부위가 복수단 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 축의 주위로 복수 회 권회되고,
    상기 안테나의 상기 이격된 영역에 위치하는 상기 패러데이 실드의 부위는, 당해 직선 부위에 대해 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에 배치됨과 함께, 복수 회 권회된 상기 부위 중 하나의 주회 부분과 다른 주회 부분이 상기 회전 테이블의 회전 방향을 따라 서로 위치가 어긋나도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 회전 테이블의 중앙으로부터 방사 형상으로 연장되고, 또한 회전 테이블의 주위 방향으로 이격된 2개의 선을 따른 측부를 갖는 부채 형상으로 처리 영역을 구획하도록, 상기 진공 용기의 천장판으로부터 하방을 향하는 벽부를 설치하고,
    상기 노즐부는, 상기 처리 영역의 상류측에 위치하는 벽부의 근방에서 당해 벽부를 따라 신장되어 있는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 회전 테이블 상의 기판에 있어서의 회전 중심측의 단부가 당해 회전 테이블의 회전에 의해 이동할 때의 속도를 VI, 상기 기판에 있어서의 상기 회전 테이블의 주연부측의 단부가 당해 회전 테이블의 회전에 의해 이동할 때의 속도를 VO, 상기 회전 중심측의 단부 및 상기 주연부측의 단부가 통과하는 상기 처리 영역의 길이 치수를 각각 LI, LO로 하면,
    (VI÷VO)와, (LI÷LO)가 일치하도록 상기 벽부가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 진공 용기 내에서 기판에 대해 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 방법에 있어서,
    회전 테이블 상의 기판 적재 영역에 기판을 적재하여, 회전 테이블에 의해 이 기판을 공전시키는 공정과,
    이 회전 테이블에 대향하여 당해 회전 테이블의 외주부측으로부터 중심부측을 향해 직선 형상으로 신장되도록 설치된 노즐부로부터, 이 노즐부의 길이 방향을 따라 상기 진공 용기 내에 있어서의 처리 영역에 플라즈마 발생용 가스를 공급하는 공정과,
    상기 노즐부보다도 상기 회전 테이블의 회전 방향 하류측에서 당해 노즐부를 따라 기판의 통과 영역에 걸치도록 신장되는 직선 부위와, 당해 직선 부위에 대해 평면에서 보았을 때에 이격된 영역에 위치하는 부위를 구비함과 함께 상하 방향으로 신장되는 축의 주위로 권회된 안테나에 의해, 상기 처리 영역에 유도 플라즈마를 발생시키는 공정과,
    상기 안테나와 상기 처리 영역 사이에 당해 처리 영역과는 기밀하게 구획하여 설치된 도전판에 의해, 상기 안테나에 의해 발생하는 전자계 중 전계를 차단함과 함께, 상기 안테나와 각각 직교하도록 상기 도전판에 형성된 슬릿의 군을 통해 상기 전자계 중 자계를 통과시키는 공정을 포함하고,
    적어도 상기 직선 부위의 하방측에는 상기 슬릿의 군이 형성되고, 상기 직선 부위의 단부로부터 굴곡되는 굴곡 부위의 하방측은, 슬릿의 군이 존재하지 않는 도전판의 부위가 위치하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리 방법.
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