KR20160114508A - 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160114508A
KR20160114508A KR1020160031384A KR20160031384A KR20160114508A KR 20160114508 A KR20160114508 A KR 20160114508A KR 1020160031384 A KR1020160031384 A KR 1020160031384A KR 20160031384 A KR20160031384 A KR 20160031384A KR 20160114508 A KR20160114508 A KR 20160114508A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microwave
plasma
radiating member
chamber
introducing
Prior art date
Application number
KR1020160031384A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101746332B1 (ko
Inventor
다로 이케다
아키라 다니하라
시게루 가사이
노부히코 야마모토
Original Assignee
도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 filed Critical 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Publication of KR20160114508A publication Critical patent/KR20160114508A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101746332B1 publication Critical patent/KR101746332B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32229—Waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/3222—Antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
    • H01J37/32238—Windows

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로파 방사부의 수를 적게 해도 둘레 방향의 플라즈마 균일성을 높일 수 있는 마이크로파 플라즈마원을 제공한다. 마이크로파 플라즈마원(2)은, 마이크로파 출력부(30)와, 마이크로파 전송부(40)와, 마이크로파 방사 부재(50)를 갖는다. 마이크로파 전송부(40)는, 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부 상에 원주 방향을 따라 복수 설치된 마이크로파 도입 기구(43a)를 갖고, 마이크로파 방사 부재(50)는 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 복수 설치된 지파재(121)와, 대응하는 원환 형상의 마이크로파 투과 부재(122)와, 이들 사이에 설치된 원주 형상으로 배치된 복수의 슬롯(123)을 갖는 슬롯 안테나부(124)를 갖는다. 복수의 지파재(121)는, 인접하는 것이 금속 부재(125)에 의해 분리된 상태로 배치되고, 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 각 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장하도록 배치되어 있다.

Description

마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치{MICROWAVE PLASMA SOURCE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 마이크로파 플라즈마원 및 그것을 사용한 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리는, 반도체 디바이스의 제조에 불가결한 기술로서, 최근 들어, LSI의 고집적화, 고속화의 요청으로 LSI를 구성하는 반도체 소자의 디자인 룰이 점점 미세화되고, 또한 반도체 웨이퍼가 대형화되고 있으며, 그에 따라, 플라즈마 처리 장치에서도 이러한 미세화 및 대형화에 대응할 것이 요구되고 있다.
그런데, 종래부터 다용되어 온 평행 평판형이나 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치에서는, 대형의 반도체 웨이퍼를 균일하면서도 또한 고속으로 플라즈마 처리하는 것은 곤란하다.
따라서, 고밀도이고 저전자 온도의 표면파 플라즈마를 균일하게 형성할 수 있는 RLSA(등록 상표) 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 주목받고 있다(예를 들어 특허문헌 1).
RLSA(등록 상표) 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 표면파 플라즈마를 발생시키기 위한 마이크로파를 방사하는 마이크로파 방사 안테나로서 챔버의 상부에 소정의 패턴으로 복수의 슬롯이 형성된 평면 슬롯 안테나인 래디얼 라인 슬롯 안테나를 설치하고, 마이크로파 발생원으로부터 유도된 마이크로파를, 안테나의 슬롯으로부터 방사시킴과 함께, 그 아래에 설치된 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판을 통하여 진공으로 유지된 챔버 내에 방사하고, 이 마이크로파 전계에 의해 챔버 내에서 표면파 플라즈마를 생성하고, 이에 의해 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 처리하는 것이다.
이러한 RLSA(등록 상표) 마이크로파 플라즈마 장치에 있어서, 플라즈마 분포를 조정하는 경우, 슬롯 형상 및 패턴 등이 상이한 복수의 안테나를 준비해 두고, 안테나를 교환할 필요가 있어, 매우 번잡하다.
이에 반해, 특허문헌 2에는, 마이크로파를 복수로 분배하여, 상기와 같은 평면 안테나와 임피던스 정합을 행하는 튜너를 갖는 마이크로파 도입 기구를 복수 설치하고, 그들로부터 방사된 마이크로파를 챔버 내에 유도해서 챔버 내에서 마이크로파를 공간 합성하는 플라즈마원이 개시되어 있다.
이렇게 복수의 마이크로파 도입 기구를 사용해서 마이크로파를 공간 합성함으로써, 각 마이크로파 도입 기구로부터 도입되는 마이크로파의 위상이나 강도를 개별로 조정할 수 있어, 플라즈마 분포의 조정을 비교적 용이하게 행할 수 있다.
또한, 특허문헌 3에는, 복수의 마이크로파 도입 기구의 배치를 궁리함으로써, 플라즈마의 분포의 균일화를 도모하는 것이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2000-294550호 공보 국제 공개 제2008/013112호 팸플릿 일본 특허 공개 제2012-216745호 공보
그런데, 특허문헌 2, 3에서는, 챔버의 천장벽에 마이크로파 도입 기구마다 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과창(마이크로파 투과 부재)을 설치하고, 이 마이크로파 투과창을 통해서 챔버 내에 마이크로파를 방사하고 있다. 그러나, 이와 같은 구성의 경우, 둘레 방향으로 플라즈마가 충분히 퍼지지 않아, 균일한 플라즈마를 얻고자 하면, 마이크로파 방사 기구의 수가 많아질 수 밖에 없다.
본 발명은, 마이크로파 방사부의 수를 적게 해도 둘레 방향의 플라즈마의 균일성을 높일 수 있는 마이크로파 플라즈마원 및 그것을 사용한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제1 관점은, 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마이크로파를 방사해서 표면파 플라즈마를 형성하는 마이크로파 플라즈마원으로서, 마이크로파를 생성해서 출력하는 마이크로파 출력부와, 상기 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 전송하기 위한 마이크로파 전송부와, 상기 챔버의 천장벽을 구성하고, 상기 마이크로파 전송부로부터 공급된 마이크로파를 상기 챔버 내에 방사하기 위한 마이크로파 방사 부재를 포함하고, 상기 마이크로파 전송부는, 상기 마이크로파 방사 부재 상의 상기 챔버 내의 주연 부분에 대응하는 주연부에 원주 방향을 따라 설치되며, 상기 마이크로파 방사 부재에 마이크로파를 도입하는 복수의 마이크로파 도입 기구를 포함하고, 상기 마이크로파 방사 부재는, 금속제의 본체부와, 상기 본체부의 상기 마이크로파 도입 기구의 배치면 근방에, 상기 복수의 마이크로파 도입 기구의 배치 부분을 포함하는 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원환 형상으로 되도록 복수 설치된 유전체로 이루어지는 지파재와, 상기 본체부의 마이크로파 방사면에, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 설치된 원환 형상을 이루는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과 부재와, 상기 지파재와 상기 마이크로파 투과 부재와의 사이에 설치되고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체가 원주 형상으로 되도록 복수 설치된 마이크로파 방사용의 슬롯을 포함하는 슬롯 안테나부를 포함하고, 상기 복수의 지파재는, 인접하는 것이 금속 부재에 의해 분리된 상태로 배치되고, 상기 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 상기 각 마이크로파 도입 기구에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장되도록 배치되어 있는 마이크로파 플라즈마원을 제공한다.
본 발명의 제2 관점은, 피처리 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내에 마이크로파를 방사해서 표면파 플라즈마를 형성하는 마이크로파 플라즈마원을 포함하고, 상기 표면파 플라즈마에 의해 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 마이크로파 플라즈마원은, 마이크로파를 생성해서 출력하는 마이크로파 출력부와, 상기 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 전송하기 위한 마이크로파 전송부와, 상기 챔버의 천장벽을 구성하고, 상기 마이크로파 전송부로부터 공급된 마이크로파를 상기 챔버 내에 방사하기 위한 마이크로파 방사 부재를 포함하고, 상기 마이크로파 전송부는, 상기 마이크로파 방사 부재 상의 상기 챔버 내의 주연 부분에 대응하는 주연부에 원주 방향을 따라 설치되며, 상기 마이크로파 방사 부재에 마이크로파를 도입하는 복수의 마이크로파 도입 기구를 포함, 상기 마이크로파 방사 부재는, 금속제의 본체부와, 상기 본체부의 상기 마이크로파 도입 기구의 배치면 근방에, 상기 복수의 마이크로파 도입 기구의 배치 부분을 포함하는 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원환 형상으로 되도록 복수 설치된 유전체로 이루어지는 지파재와, 상기 본체부의 마이크로파 방사면에, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 설치된 원환 형상을 이루는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과 부재와, 상기 지파재와 상기 마이크로파 투과 부재와의 사이에 설치되고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체가 원주 형상이 되도록 복수 설치된 마이크로파 방사용의 슬롯을 포함하는 슬롯 안테나부를 포함하고, 상기 복수의 지파재는, 인접하는 것이 금속 부재에 의해 분리된 상태로 배치되고, 상기 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 상기 각 마이크로파 도입 기구에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장되도록 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
상기 제1 및 제2 관점에 있어서, 상기 슬롯은, 원호 형상을 이루고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 일렬로 배치되어 있는 구성으로 할 수 있다. 또한, 상기 마이크로파 방사 부재는 원판 형상을 이루고, 그 위의 상기 챔버 내의 중앙 부분에 대응하는 중앙부에 배치된 다른 마이크로파 도입 기구를 더 포함하고, 상기 마이크로파 방사 부재의 중앙으로부터 상기 챔버 내의 중앙부에도 표면파 플라즈마가 생성되도록 구성할 수 있다. 이 경우에, 상기 마이크로파 방사 부재의 상면의, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역과 상기 다른 마이크로파 도입 기구가 배치된 영역의 사이의 부분에, 원환 형상의 홈이 형성되어 있는 구성으로 할 수 있다.
상기 제1 관점에 있어서, 상기 마이크로파 방사 부재는, 상기 챔버 내에 플라즈마 처리에 사용하는 가스를 도입하는 가스 도입부를 더 포함하는 구성으로 할 수 있다.
상기 제2 관점에 있어서, 상기 가스 공급 기구는, 상기 마이크로파 방사 부재에 설치되며, 제1 가스를 도입하는 제1 가스 도입부를 포함하는 구성으로 할 수 있다. 이 경우에, 상기 챔버 내에 피처리 기판을 적재하는 적재대가 설치되고, 상기 가스 공급 기구는, 상기 마이크로파 방사 부재와 상기 적재대와의 사이에 플라즈마 처리에 사용하는 제2 가스를 도입하는 제2 가스 도입부를 포함하는 구성으로 할 수 있다.
또한, 상기 제2 관점에 있어서, 상기 마이크로파 방사 부재는, 상기 챔버 내의 주연부에 대응하는 환상을 이루고, 상기 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판을 적재하는 적재대와, 상기 마이크로파 방사 부재의 내측 부분에, 상기 챔버 내에 플라즈마 처리에 사용하는 가스를 샤워 형상으로 도입하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드와 상기 적재대와의 사이에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 기구를 더 포함하고, 상기 고주파 전계 형성 기구에 의해, 상기 챔버 내에 용량 결합 플라즈마가 형성되는 구성으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 마이크로파 도입 기구를 마이크로파 방사 부재의 둘레 방향을 따라 배치하고, 마이크로파 방사 부재의 본체부의 마이크로파 도입 기구의 배치면 근방에, 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원환 형상으로 되도록 유전체로 이루어지는 지파재를 복수 설치하고, 복수의 지파재는, 인접하는 것이 금속 부재에 의해 분리된 상태로 배치되고, 상기 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 각 마이크로파 도입 기구에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장하도록 배치되어 있으므로, 마이크로파 도입 기구를 전송되어 온 마이크로파는, 금속 부재에 의해 분리되어, 통상 마이크로파 전계가 커지는 마이크로파 도입 기구 바로 아래 부분의 전계 강도가 커지지 않고, 그 양측의 지파재에 등분배된다. 이에 의해, 둘레 방향의 전계 강도가 균일화된다. 그리고, 이러한 마이크로파가 원주 형상을 이루도록 설치된 슬롯으로부터 방사되고, 또한 원환 형상으로 형성된 마이크로파 투과 부재에서 원주 형상으로 확장된 상태가 된다. 이 때문에, 마이크로파 투과 부재 바로 아래에서는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 균일한 마이크로파 전계를 형성할 수 있어, 챔버 내에 둘레 방향으로 균일한 표면파 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 마이크로파 전력을 둘레 방향으로 확장할 수 있으므로, 마이크로파 도입 기구를 적은 개수로 할 수 있어, 장치 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 마이크로파 플라즈마원에 있어서의 마이크로파 도입 기구를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 마이크로파 플라즈마원의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 1의 플라즈마 처리 장치의 마이크로파 플라즈마원에 있어서의 마이크로파 방사 부재를 도시하는 단면도이다.
도 5는 마이크로파 방사 부재의 주연부에 설치된 지파재의 배치를 도시하는 평면도이다.
도 6은 마이크로파 방사 부재의 주연부에 설치된 지파재에 의한 마이크로파 전력의 분배 모습을 도시하는 모식도이다.
도 7은 마이크로파 방사 부재의 주연부에 있어서의 슬롯의 형상 및 배치를 도시하는 개략도이다.
도 8은 중심 마이크로파 도입 기구에 대응하는 슬롯의 형상 예를 도시하는 모식도이다.
도 9는 주연 마이크로파 도입 기구를 도시하는 단면도이다.
도 10은 주연 마이크로파 도입 기구의 급전 기구를 도시하는 도 9의 AA'선에 따른 횡단면도이다.
도 11은 주연 마이크로파 도입 기구에 있어서의 슬래그와 미끄럼 부재를 도시하는 도 9의 BB'선에 따른 횡단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태의 마이크로파 플라즈마원에 의해 챔버 내에 마이크로파를 도입한 경우의 전자 시뮬레이션 결과, 및 종래의 마이크로파 도입 기구를 7개 설치한 종래예에 의한 전자 시뮬레이션 결과를 도시하는 도면이다.
도 13은 전자계 시뮬레이션에 의한 챔버 내의 직경 방향의 전계 강도를 도시하는 도면이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
<플라즈마 처리 장치의 구성>
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이며, 도 2는 도 1의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 마이크로파 플라즈마원에 있어서의 마이크로파 도입 기구의 배치를 모식적으로 도시하는 평면도, 도 3은 도 1의 플라즈마 처리 장치에 사용되는 마이크로파 플라즈마원의 구성을 도시하는 블록도이다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 마이크로파에 의해 표면파 플라즈마를 형성해서 웨이퍼에 대해 소정의 플라즈마 처리를 행하는 것이다. 플라즈마 처리로서는, 성막 처리 또는 에칭 처리가 예시된다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 기밀하게 구성된 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 이루어지는 대략 원통 형상의 접지된 챔버(1)와, 챔버(1) 내에 마이크로파를 도입해서 표면파 플라즈마를 형성하기 위한 마이크로파 플라즈마원(2)을 갖고 있다. 챔버(1)의 상부에는 개구부(1a)가 형성되어 있고, 마이크로파 플라즈마원(2)은 이 개구부(1a)로부터 챔버(1)의 내부에 면하도록 설치되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, 마이크로프로세서를 구비한 전체 제어부(3)를 갖고 있다. 전체 제어부(3)는, 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어하도록 되어 있다. 전체 제어부(3)는, 플라즈마 처리 장치(100)의 프로세스 시퀀스 및 제어 파라미터인 프로세스 레시피를 기억한 기억부나, 입력 수단 및 디스플레이 등을 구비하고 있고, 선택된 프로세스 레시피에 따라서 소정의 제어를 행하는 것이 가능하다.
챔버(1) 내에는 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라 기술함)를 수평으로 지지하기 위한 서셉터(적재대)(11)가, 챔버(1)의 저부 중앙에 절연 부재(12a)를 개재해서 세워 설치된 통 형상의 지지 부재(12)에 의해 지지된 상태로 설치되어 있다. 서셉터(11) 및 지지 부재(12)를 구성하는 재료로서는, 표면을 알루마이트 처리(양극 산화 처리)한 알루미늄 등의 금속이나 내부에 고주파용의 전극을 가진 절연성 부재(세라믹스 등)가 예시된다.
또한, 도시는 하지 않지만, 서셉터(11)에는, 웨이퍼(W)를 정전 흡착하기 위한 정전 척, 온도 제어 기구, 웨이퍼(W)의 이면에 열전달용의 가스를 공급하는 가스 유로, 및 웨이퍼(W)를 반송하기 위해서 승강하는 승강 핀 등이 설치되어 있다. 또한, 서셉터(11)에는, 정합기(13)를 통해서 고주파 바이어스 전원(14)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 바이어스 전원(14)으로부터 서셉터(11)에 고주파 전력이 공급됨으로써, 웨이퍼(W)측에 플라즈마 중의 이온이 인입된다. 또한, 고주파 바이어스 전원(14)은 플라즈마 처리의 특성에 따라서는 설치하지 않아도 된다. 이 경우에는, 서셉터(11)로서 AlN과 같은 세라믹스 등으로 이루어지는 절연성 부재를 사용해도 전극은 불필요하다.
챔버(1)의 저부에는 배기관(15)이 접속되어 있고, 이 배기관(15)에는 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(16)가 접속되어 있다. 그리고, 이 배기 장치(16)를 작동시킴으로써 챔버(1) 내가 배기되어, 챔버(1) 내를 소정의 진공도까지 고속으로 감압하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 챔버(1)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반출입을 행하기 위한 반입출구(17)와, 이 반입출구(17)를 개폐하는 게이트 밸브(18)가 설치되어 있다.
마이크로파 플라즈마원(2)은, 복수 경로에 분배해서 마이크로파를 출력하는 마이크로파 출력부(30)와, 마이크로파 출력부(30)로부터 출력된 마이크로파를 전송하는 마이크로파 전송부(40)와, 챔버(1)의 상부에 설치된 지지 링(29)에 기밀하게 시일된 상태로 설치되고, 마이크로파 전송부(40)로부터 전송된 마이크로파를 챔버(1) 내에 방사하기 위한 원판 형상을 이루는 마이크로파 방사 부재(50)를 갖는다. 마이크로파 방사 부재(50)는 챔버(1)의 천장벽을 구성하고 있다. 마이크로파 방사 부재(50)에는 샤워 구조의 제1 가스 도입부(21)가 설치되어 있고, 제1 가스 도입부(21)에는, 제1 가스 공급원(22)으로부터, 플라즈마 생성용의 가스, 예를 들어 Ar 가스나, 고에너지로 분해시키고자 하는 가스, 예를 들어 O2 가스나 N2 가스 등의 제1 가스가 공급되도록 되어 있다. 또한, 마이크로파 방사 부재(50)를 포함하는 마이크로파 플라즈마원(2)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
또한, 챔버(1) 내의 서셉터(11)와 마이크로파 방사 부재(50)와의 사이의 위치에는, 샤워 플레이트로서 구성되는 제2 가스 도입부(23)가 수평하게 설치되어 있다. 이 제2 가스 도입부(23)는, 격자 형상으로 형성된 가스 유로(24)와, 이 가스 유로(24)에 형성된 다수의 가스 토출 구멍(25)을 갖고 있으며, 격자 형상의 가스 유로(24)의 사이는 공간부(26)로 되어 있다. 이 제2 가스 도입부(23)의 가스 유로(24)에는 챔버(1)의 외측으로 연장되는 가스 공급 배관(27)이 접속되어 있고, 이 가스 공급 배관(27)에는 제2 가스 공급원(28)이 접속되어 있다. 제2 가스 공급원(28)으로부터는, 성막 처리나 에칭 처리 등의 플라즈마 처리 시에, 최대한 분해시키지 않고 공급하고자 하는 처리 가스, 예를 들어 SiH4 가스나 C5F8 가스 등의 제2 처리 가스가 공급되도록 되어 있다.
또한, 제1 가스 공급원(22) 및 제2 가스 공급원(28)으로부터 공급되는 가스로서는, 플라즈마 처리의 내용에 따른 다양한 가스를 사용할 수 있다.
(마이크로파 플라즈마원)
마이크로파 플라즈마원(2)은, 상술한 바와 같이, 마이크로파 출력부(30)와, 마이크로파 전송부(40)와, 마이크로파 방사 부재(50)를 갖는다.
도 3에 도시한 바와 같이, 마이크로파 출력부(30)는, 마이크로파 전원(31)와, 마이크로파 발진기(32)와, 발진된 마이크로파를 증폭하는 앰프(33)와, 증폭된 마이크로파를 복수로 분배하는 분배기(34)를 갖고 있다.
마이크로파 발진기(32)는, 소정 주파수(예를 들어, 860MHz)의 마이크로파를 예를 들어 PLL 발진시킨다. 분배기(34)에서는, 마이크로파의 손실이 가능한 한 일어나지 않도록, 입력측과 출력측의 임피던스 정합을 취하면서 앰프(33)에서 증폭된 마이크로파를 분배한다. 또한, 마이크로파의 주파수로서는, 860MHz 이외에, 915MHz 등, 700MHz부터 3GHz의 범위의 다양한 주파수를 사용할 수 있다.
마이크로파 전송부(40)는, 복수의 앰프부(42)와, 앰프부(42)에 대응해서 설치된 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중심 마이크로파 도입 기구(43b)를 갖는다. 도 2에도 나타내는 바와 같이, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)는 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부 상에 둘레 방향을 따라 등간격으로 3개 설치되어 있고, 중심 마이크로파 도입 기구(43b)는, 마이크로파 방사 부재(50)의 중앙부 위에 1개 설치되어 있다.
마이크로파 전송부(40)의 앰프부(42)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 분배기(34)에서 분배된 마이크로파를 각 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중심 마이크로파 도입 기구(43b)에 유도한다. 앰프부(42)는, 위상기 (46)와, 가변 게인 앰프(47)와, 솔리드 스테이트 앰프를 구성하는 메인 앰프(48)와, 아이솔레이터(49)를 갖고 있다.
위상기(46)는, 마이크로파의 위상을 변화시킬 수 있도록 구성되어 있고, 이것을 조정함으로써 방사 특성을 변조시킬 수 있다. 예를 들어, 마이크로파 도입 기구마다 위상을 조정함으로써 지향성을 제어해서 플라즈마 분포를 변화시킬 수 있다. 또한, 인접하는 마이크로파 도입 기구에 있어서 90°씩 위상을 어긋나게 해서 원편파를 얻을 수 있다. 또한, 위상기(46)는, 앰프 내의 부품간의 지연 특성을 조정하여, 튜너 내에서의 공간 합성을 목적으로 사용할 수 있다. 단, 이러한 방사 특성의 변조나 앰프 내의 부품간의 지연 특성의 조정이 불필요한 경우에는 위상기(46)는 설치할 필요는 없다.
가변 게인 앰프(47)는, 메인 앰프(48)에 입력하는 마이크로파의 전력 레벨을 조정하여, 플라즈마 강도를 조정하기 위한 앰프이다. 가변 게인 앰프(47)를 각 안테나 모듈마다 변화시킴으로써, 발생하는 플라즈마에 분포를 발생시킬 수도 있다.
솔리드 스테이트 앰프를 구성하는 메인 앰프(48)는, 예를 들어 입력 정합 회로와, 반도체 증폭 소자와, 출력 정합 회로와, 고Q 공진 회로를 갖는 구성으로 할 수 있다.
아이솔레이터(49)는, 후술하는 슬롯 안테나에서 반사해서 메인 앰프(48)를 향하는 반사 마이크로파를 분리하는 것이며, 써큐레이터와 더미 로드(동축 종단기)를 갖고 있다. 써큐레이터는, 반사한 마이크로파를 더미 로드에 유도하고, 더미 로드는 써큐레이터에 의해 유도된 반사 마이크로파를 열로 변환한다.
주연 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중심 마이크로파 도입 기구(43b)는, 후술하는 바와 같이, 앰프부(42)로부터 출력된 마이크로파를 마이크로파 방사 부재(50)에 도입하는 기능 및 임피던스를 정합하는 기능을 갖고 있다.
(마이크로파 방사 부재)
이어서, 마이크로파 플라즈마원(2)의 마이크로파 방사 부재(50)에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 4는 마이크로파 방사 부재(50)의 주요부를 도시하는 단면도이며, 도 5는 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부 표면에서의 지파재의 배치를 도시하는 도면이며, 도 6은 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부에서의 평면 슬롯 안테나의 슬롯 배치를 도시하는 도면이다.
마이크로파 방사 부재(50)는, 금속제의 본체부(120)를 갖고 있으며, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)가 배치되는 주연부와, 중심 마이크로파 도입 기구(43b)가 배치되는 중앙부를 갖고 있다. 그리고, 주연부는 웨이퍼(W)의 주연 영역에 대응하고, 중앙부는 웨이퍼의 중앙 영역에 대응한다.
본체부(120) 주연부의 상부에는, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 배치 부분을 포함하는 원환 형상의 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 복수의 지파재(121)가 끼워 넣어져 있고, 본체부(120) 주연부의 하면에는, 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 설치된 원환 형상을 이루는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과 부재(122)가 끼워 넣어져 있다. 그리고, 복수의 지파재(121)와 마이크로파 투과 부재(122)와의 사이에는 슬롯 안테나부(124)가 형성되어 있다.
지파재(21)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 원호 형상을 이루고, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 2배의 수, 즉 6매 설치되어, 전체가 원환 형상을 이루도록 배치되어 있다. 이들 6매의 지파재(121)는 등간격으로 설치되어 있고, 인접하는 지파재(121)의 사이는 본체부(120)의 일부를 이루는 금속 부재(125)에 의해 분리되어 있다.
도 6에 도시한 바와 같이, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)는, 각각 2매의 지파재(121)의 사이에 걸치도록 해서 배치되어 있다. 즉, 6매의 지파재(121)는, 각각 3개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 위치로부터 양측으로 연장하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 바로 아래 위치에는 금속 부재(125)가 배치되어 있기 때문에, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)를 전송되어 온 마이크로파 전력은, 금속 부재(125)에 의해 분리되고, 그 양측의 지파재(121)에 등분배된다.
지파재(121)는, 진공보다도 큰 유전율을 갖고 있고, 예를 들어 석영, 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 구성되어 있고, 진공 중에서는 마이크로파의 파장이 길어지므로, 마이크로파의 파장을 짧게 해서 안테나를 작게 하는 기능을 갖고 있다.
마이크로파 투과 부재(122)는, 마이크로파를 투과하는 재료인 유전체 재료로 구성되어 있고, 둘레 방향으로 균일한 표면파 플라즈마를 형성하는 기능을 갖고 있다. 마이크로파 투과 부재(122)는, 지파재(121)와 마찬가지로, 예를 들어 석영, 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 구성할 수 있다. 또한, 마이크로파 투과 부재(122)는, 둘레 방향을 따라 복수로 분할되어 있어도 된다.
슬롯 안테나부(124)는, 본체부(120)의 일부를 이루고, 평판 형상을 이루고 있다. 슬롯 안테나부(124)는, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 TEM파로서 전송되어 온 마이크로파를 슬롯(123)에 의해 TE파로 모드 변환하고, 마이크로파 투과 부재(122)를 거쳐서, 챔버(1) 내에 방사한다.
슬롯(123)은, 도 4에 도시한 바와 같이, 본체부(120)의 지파재(121)에 접하는 상면 위치로부터 마이크로파 투과 부재(122)에 접하는 하면 위치까지 관통해서 설치되어 있고, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 전송되어 온 마이크로파의 방사 특성을 결정한다. 본체부(120)와 마이크로파 투과 부재(122)와의 사이의 슬롯(123)의 주위 부분은, 시일 링(도시하지 않음)에 의해 시일되어 있고, 마이크로파 투과 부재(122)가 슬롯(123)을 덮어서 밀폐하여, 진공 시일로서 기능한다. 슬롯(123)의 형상 및 배치에 의해 안테나 지향성이 결정된다. 슬롯(123)은, 원호 형상을 이루고, 전계가 균일하게 분산되도록, 원환 형상을 이루는 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역의 둘레 방향을 따라, 전체 형상이 원주 형상을 이루도록 설치되어 있다. 도 7에 도시한 바와 같이, 본 예에서는 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 12개의 원호 형상의 슬롯(123)이 일렬로 배치되어 있다.
또한, 슬롯(123)은, 지파재(121) 및 마이크로파 투과 부재(122)의 폭 방향(직경 방향) 중앙에 설치되어 있지만, 마이크로파 도입 기구(43a)는 폭 방향 중앙보다도 내측에 설치되어 있다. 이것은, 지파재(121)의 내주와 외주의 길이의 차이를 고려하여, 내측과 외측에서 균등하게 전계를 분산시키기 위해서이다.
또한, 슬롯(123)은, 각 지파재(121)에 대응해서 2개씩 설치되어 있다. 하나의 슬롯(123)의 원주 방향의 길이는, λg/2가 바람직하다. 단, λg는 마이크로파의 실효 파장이며, λg=λ/εs 1 /2로 나타낼 수 있다. 여기서, εs는 슬롯에 충전되는 유전체의 유전율이며, λ는 진공 중의 마이크로파의 파장이다.
슬롯(123)은, 강한 전계가 균일하게 방사되도록 설계되지만, 본 예와 같은 원환 형상의 마이크로파 투과 부재(122)를 배치한 경우에는, 복수의 표면파 모드가 출현할 가능성이 있고, 또한, 하나의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 다른 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 마이크로파가 침입하는 마이크로파의 간섭이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 슬롯(123)의 형상 및 배치를, 전계 강도 및 그 균일성 뿐만 아니라, 표면파 모드의 수 및 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 사이에서의 마이크로파의 간섭을 최대한 적게 하는 것도 고려하여, 지파재(121)의 재료나 마이크로파의 주파수 등의 조건에 따라서 최적화한다.
슬롯(123) 내는 진공이어도 되지만, 유전체가 충전되어 있는 것이 바람직하다. 슬롯(123)에 유전체를 충전함으로써, 마이크로파의 실효 파장이 짧아지고, 슬롯의 두께를 얇게 할 수 있다. 슬롯(123)에 충전하는 유전체로서는, 예를 들어 석영, 세라믹스, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지를 사용할 수 있다.
본 예의 슬롯(123)의 형상 및 배치는, 지파재(121)나 마이크로파 투과 부재(122) 및 슬롯(123) 내의 유전체로서 유전율이 10 정도인 알루미나를 사용하고, 마이크로파의 주파수를 860MHz로 해서 300mm 웨이퍼에 대응하는 장치를 실현하는 경우에 적합한 것이며, 표면파 모드의 수를 적게 할 수 있다. 슬롯(123)의 개수나 형상·배치는, 지파재(121)의 재료나 마이크로파의 주파수 등의 조건에 따라 적절히 조정된다.
한편, 본체부(120)의 중앙부의 상부에는, 중심 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하는 중심 마이크로파 도입 기구 배치 영역에 원판 형상을 이루는 지파재(131)가 끼워 넣어져 있고, 중앙부의 하면의 지파재(131)에 대응하는 부분에 원판 형상을 이루는 마이크로파 투과 부재(132)가 끼워 넣어져 있다. 그리고, 지파재(131)와 마이크로파 투과 부재(132)와의 사이에는 슬롯 안테나부(134)가 형성되어 있다. 슬롯 안테나부(134)에는 슬롯(133)이 형성되어 있다. 슬롯(133)의 형상이나 크기는, 모드 점프가 발생하지 않고 균일한 전계 강도가 얻어지도록 적절히 조정된다. 예를 들어, 슬롯(133)은, 도 8에 도시하는 바와 같이 링 형상으로 형성된다. 이에 의해, 슬롯간의 이음매가 존재하지 않아, 균일한 전계를 형성할 수 있어, 모드 점프도 발생하기 어려워진다.
슬롯(133) 내에도 슬롯(123)과 마찬가지로, 유전체가 충전되어 있는 것이 바람직하다. 슬롯(133)에 충전되는 유전체로서는, 슬롯(123)에 사용한 것과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 또한, 지파재(131) 및 마이크로파 투과 부재(132)를 구성하는 유전체에 대해서도, 상술한 지파재(121) 및 마이크로파 투과 부재(122)와 마찬가지의 것을 사용할 수 있다.
본체부(120)의 상면에는, 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역과 중심 마이크로파 도입 기구 배치 영역과의 사이에, 원환 형상의 홈(126)이 형성되어 있다. 이에 의해, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)와 중심 마이크로파 도입 기구(43b)와의 사이의 마이크로파 간섭 및 모드 점프를 억제할 수 있다.
또한, 본체부(120)에는, 상술한 제1 가스 도입부(21)가 설치되어 있다. 제1 가스 도입부(21)는, 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 갖는 주연부와 중심 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 갖는 중앙부와의 사이에 환상을 이루고, 동심 형상으로 형성된 외측 가스 확산 공간(141)과 내측 가스 확산 공간(142)을 갖고 있다. 외측 가스 확산 공간(141)의 상면에는, 본체부(120)의 상면으로부터 연결되는 가스 도입 구멍(143)이 형성되어 있고, 외측 가스 확산 공간(141)의 하면에는, 본체부(120)의 하면에 이르는 복수의 가스 토출 구멍(144)이 형성되어 있다. 한편, 내측 가스 확산 공간(142)의 상면에는, 본체부(120)의 상면으로부터 연결되는 가스 도입 구멍(145)이 형성되어 있고, 내측 가스 확산 공간(142)의 하면에는, 본체부(120)의 하면에 이르는 복수의 가스 토출 구멍(146)이 형성되어 있다. 가스 도입 구멍(143 및 145)에는, 제1 가스 공급원(22)으로부터의 제1 가스를 공급하기 위한 가스 공급 배관(111)이 접속되어 있다.
본체부(120)를 구성하는 금속으로서는, 알루미늄이나 구리와 같은 열전도율이 높은 금속이 바람직하다.
(마이크로파 도입 기구)
이어서, 마이크로파 도입 기구에 대해서 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서는 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 대해서 설명한다. 도 9는 주연 마이크로파 도입 기구(43a)를 도시하는 단면도, 도 10은 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 급전 기구를 도시하는 도 9의 AA'선에 따른 횡단면도, 도 11은 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 있어서의 슬래그와 미끄럼 부재를 도시하는 도 9의 BB'선에 따른 횡단면도이다.
도 9에 도시한 바와 같이, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)는, 슬래그 튜너로서 구성되는 도입 기구 본체(60)와, 슬래그를 구동하는 슬래그 구동부(70)를 갖고 있다. 그리고, 마이크로파는, 도입 기구 본체(60)로부터, 마이크로파 방사 부재(50)의 지파재(121), 슬롯(123), 마이크로파 투과 부재(122)를 거쳐서 챔버(1) 내에 방사되고, 그 마이크로파에 의해 챔버(1) 내에서 표면파 플라즈마를 형성하도록 되어 있다.
도입 기구 본체(60)는, 통 형상의 외측 도체(52) 및 그 중심에 설치된 막대 형상의 내측 도체(53)가 동축 형상으로 배치되어 이루어지는 마이크로파 전송로(44)와, 외측 도체(52)와 내측 도체(53)와의 사이를 상하로 이동하는 제1 슬래그(61a), 제2 슬래그(61b)를 갖고 있다. 제1 슬래그(61a)는 상측에 설치되고, 제2 슬래그(61b)는 하측에 설치되어 있다. 그리고, 내측 도체(53)가 급전측, 외측 도체(52)가 접지측으로 되어 있다. 외측 도체(52) 및 내측 도체(53)의 상단은 반사판(58)에 접속되고, 하단은 슬롯 안테나부(124)에 접속되어 있다. 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)를 이동시킴으로써, 챔버(1) 내의 부하(플라즈마)의 임피던스를 마이크로파 출력부(30)에 있어서의 마이크로파 전원(31)의 특성 임피던스에 정합시키는 기능을 갖는다.
마이크로파 전송로(44)의 기단측에는 마이크로파(전자파)를 급전하는 급전 기구(54)가 설치되어 있다. 급전 기구(54)는, 마이크로파 전송로(44)(외측 도체(52))의 측면에 설치되어 마이크로파 전력을 도입하기 위한 마이크로파 전력 도입 포트(55)를 갖고 있다. 마이크로파 전력 도입 포트(55)에는, 앰프부(42)로부터 증폭된 마이크로파를 공급하기 위한 급전선으로서, 내측 도체(56a) 및 외측 도체(56b)로 이루어지는 동출 선로(56)가 접속되어 있다. 그리고, 동축 선로(56)의 내측 도체(56a)의 선단에는, 외측 도체(52)의 내부를 향해서 수평하게 신장하는 급전 안테나(90)가 접속되어 있다.
급전 안테나(90)는, 예를 들어 알루미늄 등의 금속판을 절삭 가공한 후, 테플론(등록 상표) 등의 유전체 부재의 틀에 넣어 형성된다. 반사판(58)으로부터 급전 안테나(90)까지의 사이에는, 반사파의 실효 파장을 짧게 하기 위한 테플론(등록 상표) 등의 유전체로 이루어지는 지파재(59)가 설치되어 있다. 또한, 2.45GHz 등의 주파수가 높은 마이크로파를 사용한 경우에는, 지파재(59)는 설치하지 않아도 된다. 이때, 급전 안테나(90)로부터 반사판(58)까지의 거리를 최적화하여, 급전 안테나(90)로부터 방사되는 전자파를 반사판(58)에서 반사시킴으로써, 최대의 전자파를 동축 구조의 마이크로파 전송로(44) 내에 전송시킨다.
급전 안테나(90)는, 도 10에 도시한 바와 같이, 마이크로파 전력 도입 포트(55)에 있어서 동축 선로(56)의 내측 도체(56a)에 접속되고, 전자파가 공급되는 제1 극(92) 및 공급된 전자파를 방사하는 제2 극(93)을 갖는 안테나체(91)와, 안테나체(91)의 양측으로부터, 내측 도체(53)의 외측을 따라서 연장하여, 링 형상을 이루는 반사부(94)를 갖고, 안테나체(91)에 입사된 전자파와 반사부(94)에서 반사된 전자파로 정재파를 형성하도록 구성되어 있다. 안테나체(91)의 제2 극(93)은 내측 도체(53)에 접촉하고 있다.
급전 안테나(90)가 마이크로파(전자파)를 방사함으로써, 외측 도체(52)와 내측 도체(53)와의 사이의 공간에 마이크로파 전력이 급전된다. 그리고, 급전 기구(54)에 공급된 마이크로파 전력이 마이크로파 방사 부재(50)를 향해서 전파한다.
내측 도체(53)의 내부 공간에는, 그 길이 방향을 따라서 예를 들어 사다리꼴 나사가 형성된 나사봉으로 이루어지는 슬래그 이동용의 2개의 슬래그 이동축(64a, 64b)이 설치되어 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 제1 슬래그(61a)는, 유전체로 이루어지는 원환 형상을 이루고, 그 내측에 미끄럼성을 갖는 수지로 이루어지는 미끄럼 부재(63)가 끼워 넣어져 있다. 미끄럼 부재(63)에는 슬래그 이동축(64a)이 나사 결합하는 나사 구멍(65a)과 슬래그 이동축(64b)이 삽입 관통되는 관통 구멍(65b)이 형성되어 있다. 한편, 제2 슬래그(61b)도 마찬가지로, 나사 구멍(65a)과 관통 구멍(65b)을 갖고 있지만, 슬래그(61a)와는 반대로, 나사 구멍(65a)은 슬래그 이동축(64b)에 나사 결합되고, 관통구멍(65b)에는 슬래그 이동축(64a)이 삽입 관통되도록 되어 있다. 이에 의해 슬래그 이동축(64a)을 회전시킴으로써 제1 슬래그(61a)가 승강 이동하고, 슬래그 이동축(64b)을 회전시킴으로써 제2 슬래그(61b)가 승강 이동한다. 즉, 슬래그 이동축(64a, 64b)과 미끄럼 부재(63)로 이루어지는 나사 기구에 의해 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)가 승강 이동된다.
내측 도체(53)에는 길이 방향을 따라서 등간격으로 3개의 슬릿(53a)이 형성되어 있다. 한편, 미끄럼 부재(63)는, 이들 슬릿(53a)에 대응하도록 3개의 돌출부(63a)가 등간격으로 형성되어 있다. 그리고, 이들 돌출부(63a)가 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 내주에 맞닿은 상태에서 미끄럼 부재(63)가 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 내부에 끼워 넣어진다. 미끄럼 부재(63)의 외주면은, 내측 도체(53)의 내주면과 여유 없이 접촉하도록 되어 있고, 슬래그 이동축(64a, 64b)이 회전됨으로써, 미끄럼 부재(63)가 내측 도체(53)를 미끄러져서 승강하도록 되어 있다. 즉, 내측 도체(53)의 내주면이 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 미끄럼 가이드로서 기능한다.
상기 슬래그 이동축(64a, 64b)은, 반사판(58)을 관통해서 슬래그 구동부(70)에 연장되어 있다. 슬래그 이동축(64a, 64b)과 반사판(58)과의 사이에는 베어링(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
슬래그 구동부(70)는 하우징(71)을 갖고, 슬래그 이동축(64a 및 64b)은, 하우징(71) 내에 연장되어 있고, 슬래그 이동축(64a 및 64b)의 상단에는, 각각 기어(72a 및 72b)가 설치되어 있다. 또한, 슬래그 구동부(70)에는, 슬래그 이동축(64a)을 회전시키는 모터(73a)와, 슬래그 이동축(64b)을 회전시키는 모터(73b)가 설치되어 있다. 모터(73a)의 축에는 기어(74a)가 설치되고, 모터(73b)의 축에는 기어(74b)가 설치되어 있어, 기어(74a)가 기어(72a)에 맞물리고, 기어(74b)가 기어(72b)에 맞물리도록 되어 있다. 따라서, 모터(73a)에 의해 기어(74a 및 72a)를 통해서 슬래그 이동축(64a)이 회전되고, 모터(73b)에 의해 기어(74b 및 72b)를 통해서 슬래그 이동축(64b)이 회전된다. 또한, 모터(73a, 73b)는, 예를 들어 스테핑 모터이다.
또한, 슬래그 이동축(64b)은 슬래그 이동축(64a)보다도 길어, 보다 상방에 달하고 있으며, 따라서, 기어(72a 및 72b)의 위치가 상하로 오프셋되어 있고, 모터(73a 및 73b)도 상하로 오프셋되어 있으므로, 모터 및 기어 등의 동력 전달 기구의 스페이스가 작고, 하우징(71)이 외측 도체(52)와 동일한 직경으로 되어 있다.
모터(73a 및 73b)의 위에는, 이들의 출력축에 직결하도록, 각각 슬래그(61a 및 61b)의 위치를 검출하기 위한 인크리먼트형의 인코더(75a 및 75b)가 설치되어 있다.
제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 위치는, 슬래그 컨트롤러(68)에 의해 제어된다. 구체적으로는, 도시하지 않은 임피던스 검출기에 의해 검출된 입력 단의 임피던스 값과, 인코더(75a 및 75b)에 의해 검지된 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 위치 정보에 기초하여, 슬래그 컨트롤러(68)가 모터(73a 및 73b)에 제어 신호를 보내어, 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)의 위치를 제어함으로써, 임피던스를 조정하도록 되어 있다. 슬래그 컨트롤러(68)는, 종단이 예를 들어 50Ω이 되도록 임피던스 정합을 실행시킨다. 2개의 슬래그 중 한쪽만을 움직이게 하면, 스미스 차트의 원점을 지나는 궤적을 그리고, 양쪽 동시에 움직이게 하면 위상만이 회전한다.
마이크로파 전송로(44)의 선단부에는, 임피던스 조정 부재(140)가 설치되어 있다. 임피던스 조정 부재(140)는, 유전체로 구성할 수 있고, 그 유전율에 의해 마이크로파 전송로(44)의 임피던스를 조정하도록 되어 있다. 마이크로파 전송로(44)의 선단의 저판(67)에는 원기둥 부재(82)가 설치되어 있고, 이 원기둥 부재(82)가 슬롯 안테나부(124)에 접속되어 있다. 지파재(121)는, 그 두께에 의해 마이크로파의 위상을 조정할 수 있고, 슬롯 안테나부(124)의 상면(마이크로파 방사면)이 정재파의 「배」가 되도록 그 두께가 조정된다. 이에 의해, 반사가 최소이고, 마이크로파의 방사 에너지가 최대가 되도록 할 수 있다.
본 실시 형태에서, 메인 앰프(48)와, 슬래그 튜너를 구성하는 도입 기구 본체(60)와, 마이크로파 방사 부재(50)의 슬롯 안테나부(124)는 근접 배치하고 있다. 그리고, 슬래그 튜너와 슬롯 안테나부(124)는 1/2 파장 내에 존재하는 집중 상수 회로를 구성하고 있고, 또한 슬롯 안테나부(124) 및 지파재(121)는 합성 저항이 50Ω으로 설정되어 있으므로, 슬래그 튜너는 플라즈마 부하에 대하여 직접 튜닝하고 있게 되어, 효율적으로 플라즈마에 에너지를 전달할 수 있다.
또한, 중심 마이크로파 도입 기구(43b)는, 지파재(131)를 통해서 슬롯 안테나부(134)에 마이크로파를 전송하는 것 외에는 상기 주연 마이크로파 도입 기구(43a)와 마찬가지로 구성되며, 마찬가지의 기능을 갖는다.
<플라즈마 처리 장치의 동작>
이어서, 이상과 같이 구성되는 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서의 동작에 대해 설명한다.
먼저, 웨이퍼(W)를 챔버(1) 내에 반입하여, 서셉터(11) 상에 적재한다. 그리고, 제1 가스 공급원(22)으로부터 플라즈마 생성 가스, 예를 들어 Ar 가스나, 고에너지로 분해시키고자 하는 제1 가스를 가스 공급 배관(111) 및 마이크로파 방사 부재(50)의 제1 가스 도입부(21)를 통해서 챔버(1) 내에 토출한다.
구체적으로는, 제1 가스 공급원(22)으로부터 가스 공급 배관(111)을 통해서 플라즈마 생성 가스나 처리 가스를, 가스 도입 구멍(143 및 145)을 거쳐서 제1 가스 도입부(21)의 외측 가스 확산 공간(141)과 내측 가스 확산 공간(142)에 공급하여, 가스 토출 구멍(144 및 146)으로부터 챔버(1)에 토출한다.
한편, 마이크로파 플라즈마원(2)의 마이크로파 출력부(30)로부터, 마이크로파 전송부(40)의 복수의 앰프부(42) 및 복수의 마이크로파 도입 기구(43)를 전송되어 온 마이크로파를 마이크로파 방사 부재(50)를 통해서 챔버(1) 내에 방사시키고, 마이크로파 방사 부재(50)의 표면 부분에 높은 전계 에너지에 의해 제1 가스를 플라즈마화해서 표면파 플라즈마를 생성한다.
또한, 제2 가스 공급원(28)으로부터 최대한 분해하지 않고 공급하고자 하는 처리 가스 등의 제2 가스를 가스 공급 배관(27) 및 제2 가스 도입부(23)를 통해서 챔버(1) 내로 토출한다. 제2 가스 도입부(23)로부터 토출된 제2 가스는, 제1 가스의 플라즈마에 의해 여기된다. 이때, 제2 가스 토출 위치는 마이크로파 방사 부재(50)의 표면으로부터 이격된 보다 에너지가 낮은 위치이기 때문에, 제2 가스는 불필요한 분해가 억제된 상태에서 여기된다. 그리고, 제1 가스 및 제2 가스의 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리, 예를 들어 성막 처리나 에칭 처리를 실시한다.
이때, 3개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에는, 마이크로파 출력부(30)의 마이크로파 발진기(32)로부터 발진되어, 앰프(33)에서 증폭된 후, 분배기(34)에 의해 복수로 분배되어, 앰프부(42)를 거친 마이크로파 전력이 급전된다. 이들 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 급전된 마이크로파 전력은, 마이크로파 전송로(44)를 전송되어, 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부에 도입된다. 그때, 도입 기구 본체(60)의 제1 슬래그(61a) 및 제2 슬래그(61b)에 의해 임피던스가 자동 정합되고, 전력 반사가 실질적으로 없는 상태에서 마이크로파가 도입되고, 도입된 마이크로파는, 지파재(121)를 투과하여, 슬롯 안테나부(124)의 슬롯(123) 및 마이크로파 투과 부재(122)를 통해서 챔버(1) 내에 방사되어, 마이크로파 투과 부재(122) 및 본체부(120)의 하부 표면의 대응 부분에 표면파가 형성되고, 이 표면파에 의해 챔버(1) 내의 마이크로파 방사 부재(50)의 바로 아래 부분에 표면파 플라즈마가 생성된다.
이때, 원호 형상의 6매의 지파재(121)가 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체가 원환 형상을 이루도록 배치되고, 이들이 본체부(120)의 일부를 이루는 금속 부재(125)에 의해 분리되어 있고, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)는 각각 2매의 지파재(121)의 사이에 걸치도록 해서 배치되어 있다. 즉, 6매의 지파재(121)는, 각각 3개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 위치로부터 양측으로 연장하도록 배치되어 있다. 이와 같이, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 바로 아래 위치에는 금속 부재(125)가 배치되어 있기 때문에, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)를 전송되어 온 마이크로파는, 금속 부재(125)에 의해 분리되고, 통상 마이크로파 전계가 커지는 주연 마이크로파 도입 기구(43a) 바로 아래 부분의 전계 강도가 커지지 않고, 그 양측의 지파재(121)에 등분배된다. 이에 의해, 둘레 방향의 전계 강도가 균일화된다. 그리고, 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원주 형상을 이루도록 형성된 슬롯(123)으로부터 마이크로파가 방사되고, 또한 슬롯(123)을 덮도록 원환 형상으로 마이크로파 투과 부재(122)가 설치되어 있기 때문에, 지파재(121)에서 균일하게 분배된 마이크로파 전력을, 슬롯(123)에서 균일하게 방사하고, 또한 마이크로파 투과 부재(122)에서 원주 형상으로 확장할 수 있다. 이 때문에, 마이크로파 투과 부재(122) 바로 아래에서는 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 균일한 마이크로파 전계를 형성할 수 있어, 챔버(1) 내에 둘레 방향으로 균일한 표면파 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 마이크로파 전력을 둘레 방향으로 확장할 수 있으므로, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)를 적은 개수로 할 수 있어, 장치 비용을 저감하는 것이 가능하게 된다.
또한, 원주 형상으로 배치된 슬롯(123)의 개수나 형상·배치 등을 조정함으로써, 표면파 모드의 수를 적게 할 수 있고, 슬롯(123)의 개수나 형상·배치를 최적화함으로써 모드 수를 2개, 나아가 1개로 하는 것이 가능하다. 이렇게 표면파 모드의 수를 저감함으로써, 모드 점프가 적은 안정된 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 또한, 이와 같이 슬롯(123)의 개수나 형상·배치 등을 조정함으로써, 하나의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 다른 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 마이크로파가 침입하는 마이크로파의 간섭도 억제할 수 있다.
또한, 본체부(120)의 상면에는, 주연 마이크로파 도입 기구 배치 영역과 중심 마이크로파 도입 기구 배치 영역과의 사이에, 원환 형상의 홈(126)이 형성되어 있으므로, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)와 중심 마이크로파 도입 기구(43b)와의 사이의 마이크로파 간섭 및 모드 점프를 억제할 수 있다.
또한, 마이크로파 방사 부재(50)의 중앙부에는, 중심 마이크로파 도입 기구(43b)로부터 마이크로파가 도입된다. 중심 마이크로파 도입 기구(43b)로부터 도입된 마이크로파는, 지파재(131)를 투과하여, 슬롯 안테나부(134)의 슬롯(133) 및 마이크로파 투과 부재(132)를 통해서 챔버(1) 내에 방사되어, 챔버(1) 내의 중앙부에도 표면파 플라즈마가 생성된다. 이 때문에, 챔버(1) 내의 웨이퍼 배치 영역 전체에 균일한 플라즈마를 형성할 수 있다.
또한, 마이크로파 방사 부재(50)에 제1 가스 도입부(21)를 설치하고, 제1 가스 공급원(22)으로부터 제1 가스를, 마이크로파가 방사되는 챔버(1)의 상면 영역에 공급하므로, 제1 가스를 높은 에너지로 여기시켜, 가스가 분해된 상태의 플라즈마를 형성할 수 있다. 또한, 챔버(1)의 천장부보다 낮은 위치에 제2 가스 도입부(23)를 설치해서 제2 가스를 공급함으로써, 더 낮은 에너지로 제2 가스를 분해시키지 않고 플라즈마화시킬 수 있다. 이에 의해, 요구되는 플라즈마 처리에 따라서 바람직한 플라즈마 상태를 형성할 수 있다.
<시뮬레이션 결과>
이어서, 본 발명의 효과를 확인한 시뮬레이션 결과에 대해서 설명한다.
도 12는, 상기 실시 형태의 마이크로파 플라즈마원에 의해 챔버 내에 마이크로파를 도입한 경우의 전자 시뮬레이션 결과, 및 중심 마이크로파 도입 기구(43b)(지파재(131), 슬롯(133) 및 마이크로파 투과 부재(132)를 포함함)와 동일한 구조의 마이크로파 도입 기구를 7개 균등하게 설치해서 마이크로파를 도입한 종래예의 전자 시뮬레이션 결과를 비교해서 나타내는 것이다. (a)에 나타내는 본 실시 형태의 경우, 전계 강도가 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 배치 영역의 둘레 방향을 따라 균일한 것에 반해, (b)에 나타내는 종래예에서는, 마이크로파 도입 기구의 수가 많음에도 불구하고, 둘레 방향의 전계 강도의 균일성은 불충분한 것이었다.
도 13은, 전자계 시뮬레이션에 의한 챔버 내의 직경 방향의 전계 강도를 도시하는 도면이다. 이 도면으로부터, 주연 마이크로파 도입 기구로부터 마이크로파가 도입된 주연부가 중심 마이크로파 도입 기구로부터 마이크로파가 도입된 중앙부보다도 더 높은 전계 강도가 얻어지고, 착화 성능이 높은 것으로 확인되었다.
<다른 실시 형태>
상기 실시 형태에서는, 마이크로파 방사 부재(50)의 중앙부에 중심 마이크로파 도입 기구(43b)를 설치하여, 챔버(1) 내의 웨이퍼(W)의 중앙 영역에 대응하는 부분에도 표면파 플라즈마를 생성시켰지만, 본 발명의 주목적은 둘레 방향으로 균일한 플라즈마를 생성하는 것에 있으며, 중앙부의 구성은 상기 실시 형태에 한정되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 형태에서는 중앙부에 용량 결합 플라즈마를 형성하는 구성을 갖는다. 도 14는, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 14에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 플라즈마 장치(100')는, 마이크로파 전송부(40)에 있어서, 마이크로파 도입 기구를 3개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)만으로 하고, 도 1의 마이크로파 방사 부재(50) 대신에 주연 마이크로파 방사 기구(43a)의 배치 영역을 포함하는 환상의 마이크로파 방사 부재(50')를 설치하고, 그 내측의 중앙 부분에, 절연 부재(151)를 개재해서 웨이퍼(W)와 거의 동등한 크기를 갖는 도전성을 이루는 샤워 헤드(150)를 설치하고 있다. 샤워 헤드(150)는 원판 형상으로 형성된 가스 확산 공간(152)과, 가스 확산 공간(152)으로부터 챔버(1) 내에 면하도록 형성된 다수의 가스 토출 구멍(153)과, 가스 도입 구멍(154)을 갖고 있다. 가스 도입 구멍(154)에는 가스 공급 배관(158)이 접속되고, 가스 공급 배관(158)에는 가스 공급원(157)이 접속되어 있다. 샤워 헤드(150)에는, 정합기(155)를 통해서 플라즈마 생성용의 고주파 전원(156)이 전기적으로 접속되어 있다. 서셉터(11)는 도전성 부분을 갖고 있으며, 샤워 헤드(150)의 대향 전극으로서 기능한다. 가스 공급원(157)으로부터 가스 공급 배관(158) 및 샤워 헤드(150)를 통해서 챔버(1) 내에 플라즈마 처리에 필요한 가스를 일괄해서 공급하고, 이 고주파 전원(156)으로부터 샤워 헤드(150)에 고주파 전력이 공급됨으로써, 샤워 헤드(150)와 서셉터(11)의 사이에 고주파 전계가 형성되어, 웨이퍼(W)의 바로 위의 공간에 용량 결합 플라즈마가 형성된다. 또한, 도 14에서, 도 1과 동일한 것에는 동일한 부호를 부여하고 설명을 생략한다.
이와 같은 구성의 플라즈마 처리 장치(100')는, 중앙 부분의 구성이, 웨이퍼에 대하여 플라즈마 에칭을 행하는 평행 평판형의 플라즈마 에칭 장치와 마찬가지이기 때문에, 예를 들어 웨이퍼의 주연의 플라즈마 밀도 조정을 마이크로파를 사용한 표면파 플라즈마로 행하는 플라즈마 에칭 장치로서 사용할 수 있다.
<다른 적용>
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 2개의 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양하게 변형 가능하다. 예를 들어, 본 발명의 주목적은 주연부에 균일한 플라즈마를 생성하는 것에 있고, 중앙부의 구성은 상기 2개의 실시 형태에 한정되지 않고, 요구되는 플라즈마 분포에 의해 다양한 구성을 취할 수 있다. 또한, 중앙부에 플라즈마를 생성하는 기구를 설치하지 않는 것도 가능하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 마이크로파 방사 부재(50)의 주연부 위에 둘레 방향을 따라 3개의 주연 마이크로파 도입 기구(43a)를 설치하고, 그것에 대응해서 각 주연 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응해서 2개씩, 합계 6매의 지파재(121)를 설치한 예를 나타냈지만, 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 수는 3개에 한하지 않고, 2개 이상이면 되며, 또한 지파재(121)의 수는 주연 마이크로파 도입 기구(43a)의 2배이면 되고, 이러한 수는 본 발명의 효과가 얻어지도록 적절히 설정된다.
또한, 마이크로파 출력부(30)나 마이크로파 전송부(40)의 구성 등은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 슬롯 안테나부에서 방사되는 마이크로파의 지향성 제어를 행하거나 원편파로 하거나 할 필요가 없는 경우에는, 위상기는 불필요하다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치로서 성막 장치 및 에칭 장치를 예시했지만, 이에 한정하지 않고, 산화 처리 및 질화 처리를 포함하는 산질화막 형성 처리, 애싱 처리 등의 다른 플라즈마 처리에도 사용할 수 있다. 또한, 피처리체는 반도체 웨이퍼(W)에 한정되지 않고, LCD(액정 디스플레이)용 기판으로 대표되는 FPD(플랫 패널 디스플레이) 기판이나, 세라믹스 기판 등의 다른 기판이어도 된다.
1; 챔버 2; 마이크로파 플라즈마원
3; 전체 제어부 11; 서셉터
12; 지지 부재 15; 배기관
16; 배기 장치 17; 반입출구
21; 제1 가스 도입부 22; 제1 가스 공급원
23; 제2 가스 도입부 28; 제2 가스 공급원
30; 마이크로파 출력부 31; 마이크로파 전원
32; 마이크로파 발진기 40; 마이크로파 전송부
42; 앰프부
43a; 주연 마이크로파 도입 기구
43b; 중심 마이크로파 도입 기구
44; 마이크로파 전송로 50; 마이크로파 방사 부재
52; 외측 도체 53; 내측 도체
54; 급전 기구 55; 마이크로파 전력 도입 포트
60; 도입 기구 본체 100; 플라즈마 처리 장치
121; 지파재 122; 마이크로파 투과 부재
123; 슬롯 124; 슬롯 안테나부
W; 반도체 웨이퍼

Claims (12)

  1. 플라즈마 처리 장치의 챔버 내에 마이크로파를 방사해서 표면파 플라즈마를 형성하는 마이크로파 플라즈마원으로서,
    마이크로파를 생성해서 출력하는 마이크로파 출력부와,
    상기 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 전송하기 위한 마이크로파 전송부와,
    상기 챔버의 천장벽을 구성하고, 상기 마이크로파 전송부로부터 공급된 마이크로파를 상기 챔버 내에 방사하기 위한 마이크로파 방사 부재
    를 포함하고,
    상기 마이크로파 전송부는,
    상기 마이크로파 방사 부재 상의 상기 챔버 내의 주연 부분에 대응하는 주연부에 원주 방향을 따라 설치되며, 상기 마이크로파 방사 부재에 마이크로파를 도입하는 복수의 마이크로파 도입 기구를 포함하고,
    상기 마이크로파 방사 부재는,
    금속제의 본체부와,
    상기 본체부의 상기 마이크로파 도입 기구의 배치면 근방에, 상기 복수의 마이크로파 도입 기구의 배치 부분을 포함하는 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원환 형상으로 되도록 복수 설치된 유전체로 이루어지는 지파재와,
    상기 본체부의 마이크로파 방사면에, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 설치된 원환 형상을 이루는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과 부재와,
    상기 지파재와 상기 마이크로파 투과 부재와의 사이에 설치되고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체가 원주 형상으로 되도록 복수 설치된 마이크로파 방사용의 슬롯을 포함하는 슬롯 안테나부
    를 포함하고,
    상기 복수의 지파재는,
    인접하는 것이 금속 부재에 의해 분리된 상태로 배치되고, 상기 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 상기 각 마이크로파 도입 기구에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장되도록 배치되어 있는 마이크로파 플라즈마원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬롯은, 원호 형상을 이루고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 일렬로 배치되어 있는, 마이크로파 플라즈마원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재는, 상기 챔버 내에 플라즈마 처리에 사용하는 가스를 도입하는 가스 도입부를 더 포함하는, 마이크로파 플라즈마원.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재는 원판 형상을 이루고, 그 위의 상기 챔버 내의 중앙 부분에 대응하는 중앙부에 배치된 다른 마이크로파 도입 기구를 더 포함하고, 상기 마이크로파 방사 부재의 중앙으로부터 상기 챔버 내의 중앙부에도 표면파 플라즈마가 생성되도록 구성된, 마이크로파 플라즈마원.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재의 상면의, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역과 상기 다른 마이크로파 도입 기구가 배치된 영역의 사이의 부분에, 원환 형상의 홈이 형성되어 있는, 마이크로파 플라즈마원.
  6. 피처리 기판을 수용하는 챔버와, 상기 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구와, 상기 챔버 내에 마이크로파를 방사해서 표면파 플라즈마를 형성하는 마이크로파 플라즈마원을 포함하고, 상기 표면파 플라즈마에 의해 피처리 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 마이크로파 플라즈마원은,
    마이크로파를 생성해서 출력하는 마이크로파 출력부와,
    상기 마이크로파 출력부로부터 출력된 마이크로파를 전송하기 위한 마이크로파 전송부와,
    상기 챔버의 천장벽을 구성하고, 상기 마이크로파 전송부로부터 공급된 마이크로파를 상기 챔버 내에 방사하기 위한 마이크로파 방사 부재
    를 포함하고,
    상기 마이크로파 전송부는,
    상기 마이크로파 방사 부재 상의 상기 챔버 내의 주연 부분에 대응하는 주연부에 원주 방향을 따라 설치되며, 상기 마이크로파 방사 부재에 마이크로파를 도입하는 복수의 마이크로파 도입 기구를 포함하고,
    상기 마이크로파 방사 부재는,
    금속제의 본체부와,
    상기 본체부의 상기 마이크로파 도입 기구의 배치면 근방에, 상기 복수의 마이크로파 도입 기구의 배치 부분을 포함하는 원환 형상을 이루는 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체 형상이 원환 형상으로 되도록 복수 설치된 유전체로 이루어지는 지파재와,
    상기 본체부의 마이크로파 방사면에, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 설치된 원환 형상을 이루는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과 부재와,
    상기 지파재와 상기 마이크로파 투과 부재와의 사이에 설치되고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 전체가 원주 형상으로 되도록 복수 설치된 마이크로파 방사용의 슬롯을 포함하는 슬롯 안테나부
    를 포함하고,
    상기 복수의 지파재는,
    인접하는 것이 금속 부재에 의해 분리된 상태로 배치되고, 상기 마이크로파 도입 기구의 수의 2배의 매수이며, 상기 각 마이크로파 도입 기구에 대응하는 위치로부터, 양측으로 연장되도록 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬롯은, 원호 형상을 이루고, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역을 따라서 일렬로 배치되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 가스 공급 기구는, 상기 마이크로파 방사 부재에 설치되며, 제1 가스를 도입하는 제1 가스 도입부를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 챔버 내에 피처리 기판을 적재하는 적재대가 설치되고, 상기 가스 공급 기구는, 상기 마이크로파 방사 부재와 상기 적재대와의 사이에 플라즈마 처리에 사용하는 제2 가스를 도입하는 제2 가스 도입부를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재는 원판 형상을 이루고, 그 위의 상기 챔버 내의 중앙 부분에 대응하는 중앙부에 배치된 다른 마이크로파 도입 기구를 더 포함하고, 상기 마이크로파 방사 부재의 중앙으로부터 상기 챔버 내의 중앙부에도 표면파 플라즈마가 생성되도록 구성된, 플라즈마 처리 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재의 상면의, 상기 마이크로파 도입 기구 배치 영역과 상기 다른 마이크로파 도입 기구가 배치된 영역의 사이의 부분에, 원환 형상의 홈이 형성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.
  12. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 마이크로파 방사 부재는, 상기 챔버 내의 주연부에 대응하는 환상을 이루고,
    상기 플라즈마 처리 장치는,
    피처리 기판을 적재하는 적재대와,
    상기 마이크로파 방사 부재의 내측 부분에, 상기 챔버 내에 플라즈마 처리에 사용하는 가스를 샤워 형상으로 도입하는 샤워 헤드와,
    상기 샤워 헤드와 상기 적재대와의 사이에 고주파 전계를 형성하는 고주파 전계 형성 기구를 더 포함하고,
    상기 고주파 전계 형성 기구에 의해, 상기 챔버 내에 용량 결합 플라즈마가 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
KR1020160031384A 2015-03-24 2016-03-16 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치 KR101746332B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015060867A JP6478748B2 (ja) 2015-03-24 2015-03-24 マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
JPJP-P-2015-060867 2015-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160114508A true KR20160114508A (ko) 2016-10-05
KR101746332B1 KR101746332B1 (ko) 2017-06-12

Family

ID=56975734

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160031384A KR101746332B1 (ko) 2015-03-24 2016-03-16 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10319567B2 (ko)
JP (1) JP6478748B2 (ko)
KR (1) KR101746332B1 (ko)
TW (1) TWI674042B (ko)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2945180B1 (fr) 2009-05-07 2013-02-22 Arjowiggins Security Support d'information presentant des proprietes antivirales et son procede de fabrication
JP6697292B2 (ja) * 2016-03-14 2020-05-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2018101587A (ja) * 2016-12-21 2018-06-28 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及びマイクロ波導入機構
CN108933075B (zh) * 2017-05-25 2020-08-21 北京北方华创微电子装备有限公司 表面波等离子体加工设备
US10923324B2 (en) 2017-07-10 2021-02-16 Verity Instruments, Inc. Microwave plasma source
US10679832B2 (en) * 2017-07-10 2020-06-09 Verity Instruments, Inc. Microwave plasma source
JP6960813B2 (ja) * 2017-09-20 2021-11-05 東京エレクトロン株式会社 グラフェン構造体の形成方法および形成装置
TWI721373B (zh) * 2018-06-28 2021-03-11 美商梅瑞堤儀器公司 電漿源，用於一電漿之激發之激發系統及光學監控系統
CN113994451A (zh) * 2019-06-07 2022-01-28 应用材料公司 无缝电导管
KR102225685B1 (ko) * 2019-08-29 2021-03-10 세메스 주식회사 안테나 유닛 및 이를 포함하는 플라즈마 처리 장치
JP6935598B1 (ja) * 2019-12-20 2021-09-15 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびウエハ処理方法
US20220246402A1 (en) * 2021-02-03 2022-08-04 Tokyo Electron Limited Plasma Processing System And Method Using Radio Frequency And Microwave Power

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294550A (ja) 1999-04-05 2000-10-20 Tokyo Electron Ltd 半導体製造方法及び半導体製造装置
WO2008013112A1 (fr) 2006-07-28 2008-01-31 Tokyo Electron Limited Source de plasma à micro-ondes et appareil de traitement plasma
JP2012216745A (ja) 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびマイクロ波導入装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4402860B2 (ja) * 2001-03-28 2010-01-20 忠弘 大見 プラズマ処理装置
JP4159845B2 (ja) * 2002-10-07 2008-10-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US7445690B2 (en) * 2002-10-07 2008-11-04 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
JP2006324551A (ja) * 2005-05-20 2006-11-30 Shibaura Mechatronics Corp プラズマ発生装置及びプラズマ処理装置
WO2010004997A1 (ja) * 2008-07-11 2010-01-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5309847B2 (ja) * 2008-09-30 2013-10-09 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5479013B2 (ja) * 2009-09-30 2014-04-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板
JP2012089334A (ja) * 2010-10-19 2012-05-10 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
US9543123B2 (en) * 2011-03-31 2017-01-10 Tokyo Electronics Limited Plasma processing apparatus and plasma generation antenna
JP5836144B2 (ja) 2012-01-31 2015-12-24 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波放射機構および表面波プラズマ処理装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000294550A (ja) 1999-04-05 2000-10-20 Tokyo Electron Ltd 半導体製造方法及び半導体製造装置
WO2008013112A1 (fr) 2006-07-28 2008-01-31 Tokyo Electron Limited Source de plasma à micro-ondes et appareil de traitement plasma
JP2012216745A (ja) 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置およびマイクロ波導入装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016181390A (ja) 2016-10-13
US10319567B2 (en) 2019-06-11
TWI674042B (zh) 2019-10-01
KR101746332B1 (ko) 2017-06-12
JP6478748B2 (ja) 2019-03-06
TW201705823A (zh) 2017-02-01
US20160284516A1 (en) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101746332B1 (ko) 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR101833127B1 (ko) 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR101774089B1 (ko) 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR101751200B1 (ko) 마이크로파 방사 안테나, 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR101208884B1 (ko) 마이크로파 도입 기구, 마이크로파 플라즈마원 및 마이크로파 플라즈마 처리 장치
KR101774164B1 (ko) 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
KR20130088797A (ko) 마이크로파 방사 기구 및 표면파 플라즈마 처리 장치
JP2010170974A (ja) プラズマ源およびプラズマ処理装置
JP2018006718A (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
WO2014010317A1 (ja) プラズマ処理装置
KR101722307B1 (ko) 마이크로파 방사 안테나, 마이크로파 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치
JP6700128B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置
JP6283438B2 (ja) マイクロ波放射アンテナ、マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置
JP6700127B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant