KR20180028937A

KR20180028937A - 안테나 장치 및 이것을 사용한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20180028937A
Application number: KR1020170113062A
Authority: KR
Inventors: 히토시 가토; 다케시 고바야시
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2016-09-09
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-03-19
Also published as: JP2018041685A; JP6647180B2; KR102190279B1; TW201826613A; TWI747949B; US20180073146A1

Abstract

본 발명은, 안테나의 형상을 자동으로 변화시킬 수 있는 안테나 장치 및 이것을 사용한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향을 갖는 소정의 주회 형상을 형성하도록, 상기 소정의 주회 형상을 따라서 연장되고, 상기 긴 쪽 방향에서의 연결 위치가 상기 짧은 쪽 방향에 있어서 대향해서 쌍을 이루도록 단부끼리 연결된 복수의 안테나 부재와, 인접하는 상기 복수의 안테나 부재의 단부끼리를 연결하는 변형 가능하고 도전성을 갖는 연결 부재와, 상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개에 개별로 연결되어, 상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개를 상하 이동시켜 상기 연결 부재를 지지점으로 하는 절곡 각도를 변경 가능한 적어도 2개의 상하 이동 기구를 갖는다.

Description

안테나 장치 및 이것을 사용한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 처리 장치{ANTENNA DEVICE, PLASMA GENERATING DEVICE USING THE SAME, AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은, 안테나 장치 및 이것을 사용한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 플라즈마 생성용 가스를 유도 결합에 의해 플라즈마화하기 위해서, 진공 용기 내에 설치된 회전 테이블의 중앙부로부터 외주부에 걸쳐서 연장되도록 회전 테이블의 기판 적재 영역측의 면에 대향해서 설치된 안테나를 갖고, 안테나는, 기판 적재 영역에서의 회전 테이블의 중앙부측과의 이격 거리가, 외주부측의 이격 거리보다도 3mm 이상 커지도록 배치되어 있음과 함께, 복수의 직선 부분과, 직선 부분끼리를 연결하는 마디 부분으로 이루어지고, 마디 부분에서 절곡할 수 있도록 구성되어 있는 성막 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

또한, 특허문헌 1에는, 회전 테이블의 중앙부측의 안테나의 끌어올림 기구도 기재되어 있고, 안테나를 끌어올림 기구로 경사지게 하는 기구도 기재되어 있다.

일본 특허 공개 제2013-84730호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 구성에서는, 안테나의 끌어올림 동작까지는 자동화되어 있지만, 안테나의 절곡을 자동화하는 구성은 기재되어 있지 않다. 적절한 플라즈마 강도 분포는, 프로세스마다 상이하기 때문에, 안테나의 절곡 형상도, 프로세스마다 변화시키는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 플라즈마의 절곡 형상을 자동으로 변화시킬 수 없으면, 작업자가 안테나를 장치로부터 분리해서 조정 작업을 행할 필요가 있어, 수율이 저하됨과 함께, 작업자도 노력을 요한다.

그래서, 본 발명은, 안테나의 형상을 자동으로 변화시킬 수 있는 안테나 장치 및 이것을 사용한 플라즈마 발생 장치, 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 안테나 장치는, 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향을 갖는 소정의 주회 형상을 형성하도록, 상기 소정의 주회 형상을 따라서 연장되고, 상기 긴 쪽 방향에서의 연결 위치가 상기 짧은 쪽 방향에 있어서 대향해서 쌍을 이루도록 단부끼리 연결된 복수의 안테나 부재와,

인접하는 해당 복수의 안테나 부재의 단부끼리를 연결하는 변형 가능하고 도전성을 갖는 연결 부재와,

상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개에 개별로 연결되어, 상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개를 상하 이동시켜 상기 연결 부재를 지지점으로 하는 절곡 각도를 변경 가능한 적어도 2개의 상하 이동 기구를 갖는다.

본 발명에 따르면, 안테나의 형상을 자동으로 변화시킬 수 있고, 안테나의 형상을, 프로세스에 따라서 적절한 안테나의 형상으로 용이하게 변화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례의 대략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례의 대략 평면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 서셉터의 동심원을 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부의 일례의 종단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부의 일례의 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부에 설치되는 하우징의 일례의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 서셉터의 회전 방향을 따라서 진공 용기를 절단한 종단면도를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 처리 영역에 설치된 플라즈마 처리용 가스 노즐을 확대해서 나타낸 사시도이다.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부의 일례의 평면도이다.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 발생부에 설치되는 패러데이 실드의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치 및 플라즈마 발생 장치의 사시도이다.
도 12는 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치 및 플라즈마 발생 장치의 측면도이다.
도 13은 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치 및 플라즈마 발생 장치의 안테나의 일례의 측면도이다.
도 14는 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치 및 플라즈마 발생 장치의 안테나의 다양한 형상의 예를 나타낸 도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 관한 안테나 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리 장치의 실시 결과를 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태의 설명을 행한다.

[플라즈마 처리 장치의 구성]

도 1에, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례의 대략 종단면도를 도시한다. 또한, 도 2에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일례의 대략 평면도를 나타낸다. 또한, 도 2에서는, 설명의 편의상, 천장판(11)의 묘화를 생략하고 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 설치되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 가짐과 함께 웨이퍼(W)를 공전시키기 위한 서셉터(2)를 구비하고 있다.

진공 용기(1)는, 웨이퍼(W)를 수용해서 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된 막 등에 플라즈마 처리를 행하기 위한 처리실이다. 진공 용기(1)는, 서셉터(2)의 후술하는 오목부(24)에 대향하는 위치에 설치된 천장판(천장부)(11)과, 용기 본체(12)를 구비하고 있다. 또한, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에는, 링 형상으로 설치된 시일 부재(13)가 설치되어 있다. 그리고, 천장판(11)은, 용기 본체(12)로부터 착탈 가능하게 구성되어 있다. 평면에서 보면, 진공 용기(1)의 직경 치수(내경 치수)는 한정되지 않지만, 예를 들어 1,100mm 정도로 할 수 있다.

진공 용기(1) 내의 상면측에서의 중앙부에는, 진공 용기(1) 내의 중심부 영역(C)에서 서로 다른 처리 가스끼리 혼합되는 것을 억제하기 위해 분리 가스를 공급하는, 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있다.

서셉터(2)는, 중심부에서 대략 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있고, 이 코어부(21)의 하면에 접속됨과 함께 연직 방향으로 신장되는 회전축(22)에 대하여, 연직축을 중심으로, 도 2에 도시하는 예에서는 시계 방향으로, 구동부(23)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 서셉터(2)의 직경 치수는, 한정되지 않지만, 예를 들어 1,000mm 정도로 할 수 있다.

회전축(22) 및 구동부(23)는, 케이스체(20)에 수납되어 있고, 이 케이스체(20)는, 상면측의 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있다. 또한, 이 케이스체(20)에는, 서셉터(2)의 하방 영역에 질소 가스 등을 퍼지 가스(분리 가스)로서 공급하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 접속되어 있다.

진공 용기(1)의 저면부(14)에서의 코어부(21)의 외주측은, 서셉터(2)에 하방측으로부터 근접하도록 링 형상으로 형성되어 돌출부(12a)를 이루고 있다.

서셉터(2)의 표면부에는, 직경 치수가 예를 들어 300mm인 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 기판 적재 영역으로서 형성되어 있다. 이 오목부(24)는, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라서, 복수 개소, 예를 들어 5군데에 설치되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간, 구체적으로는 1mm 내지 4mm 정도 큰 내경을 갖는다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 동등하거나, 또는 웨이퍼(W)의 두께보다도 크게 구성된다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과, 서셉터(2)의 웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역의 표면이 동일한 높이로 되거나, 웨이퍼(W)의 표면이 서셉터(2)의 표면보다도 낮아진다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 경우에도, 너무 깊게 하면 성막에 영향을 미치는 경우가 있으므로, 웨이퍼(W)의 두께의 3배 정도의 깊이까지로 하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)를 하방측으로부터 밀어올려 승강시키기 위한, 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는, 도시하지 않은 관통 구멍이 형성되어 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라서, 제1 처리 영역(P1)과, 제2 처리 영역(P2)과, 제3 처리 영역(P3)이 서로 이격해서 형성된다. 제3 처리 영역(P3)은, 플라즈마 처리 영역이므로, 이후, 플라즈마 처리 영역(P3)으로 나타내는 경우도 있다. 또한, 서셉터(2)에서의 오목부(24)의 통과 영역과 대향하는 위치에는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 복수개, 예를 들어 7개의 가스 노즐(31, 32, 33, 34, 35, 41, 42)이 진공 용기(1)의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다. 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 35, 41, 42)은, 서셉터(2)와 천장판(11)과의 사이에 배치된다. 또한, 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 34, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심부 영역(C)을 향해서 웨이퍼(W)에 대향해서 수평으로 신장되도록 설치되어 있다. 한편, 가스 노즐(35)은, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심 영역(C)을 향해서 연장된 후, 굴곡되어 직선적으로 중심부 영역(C)을 따르도록 반시계 방향(서셉터(2)의 회전 방향의 반대 방향)으로 연장되어 있다. 도 2에 도시하는 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(서셉터(2)의 회전 방향)으로, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33, 34), 플라즈마 처리용 가스 노즐(35), 분리 가스 노즐(41), 제1 처리 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42), 제2 처리 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)에서 공급되는 가스는, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에서 공급되는 가스와 동질의 가스가 공급되는 경우가 많은데, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에서 당해 가스의 공급이 충분한 경우에는, 반드시 설치되지 않아도 된다.

또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)은, 1개의 플라즈마 처리용 가스 노즐로 대용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 제2 처리 가스 노즐(32)과 마찬가지로, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심 영역(C)을 향해서 연장된 플라즈마 처리용 가스 노즐을 설치할 수도 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)은, 제1 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)은, 제2 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)은, 각각 플라즈마 처리용 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다.

각 노즐(31 내지 35, 41, 42)은, 유량 조정 밸브를 통해서, 도시하지 않은 각각의 가스 공급원에 접속되어 있다.

이들 노즐(31 내지 35, 41, 42)의 하면측(서셉터(2)에 대향하는 측)에는, 상술한 각 가스를 토출하기 위한 가스 토출 구멍(36)이, 서셉터(2)의 반경 방향을 따라서 복수 개소에, 예를 들어 등간격으로 형성되어 있다. 각 노즐(31 내지 35, 41, 42)의 각각의 하단 테두리와 서셉터(2)의 상면과의 이격 거리가 예를 들어 1 내지 5mm 정도로 되도록 배치되어 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 처리 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이며, 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 제2 처리 가스를 웨이퍼(W)에 공급하는 제2 처리 영역(P2)이다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 하방 영역은, 웨이퍼(W) 상의 막의 개질 처리를 행하기 위한 제3 처리 영역(P3)이 된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 제1 처리 영역(P1)과 제3 처리 영역(P3) 및 제2 처리 영역(P2)과 제1 처리 영역(P1)을 분리하는 제1 및 제2 분리 영역(D1, D2)을 형성하기 위해서 설치된다. 또한, 제2 처리 영역(P2)과 제3 처리 영역(P3)과의 사이에는, 분리 영역(D)은 형성되어 있지 않다. 제2 처리 영역(P2)에서 공급하는 제2 처리 가스와, 제3 처리 영역(P3)에서 공급하는 혼합 가스는, 혼합 가스에 포함되어 있는 성분의 일부가 제2 처리 가스와 공통되는 경우가 많으므로, 특별히 분리 가스를 사용해서 제2 처리 영역(P2)과 제3 처리 영역(P3)을 분리할 필요가 없기 때문이다.

상세는 후술하는데, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는, 성막하고자 하는 막의 주성분을 이루는 원료 가스가 제1 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하고자 하는 막이 실리콘 산화막(SiO₂)인 경우에는, 유기 아미노실란 가스 등의 실리콘 함유 가스가 공급된다. 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는, 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스가 제2 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하고자 하는 막이 실리콘 산화막(SiO₂)인 경우에는, 산소 가스, 오존 가스 등의 산화 가스가 공급된다. 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)로부터는, 성막된 막의 개질 처리를 행하기 위해서, 제2 처리 가스와 마찬가지의 가스와 희가스를 포함하는 혼합 가스가 공급된다. 여기서, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)은, 서셉터(2) 상의 상이한 영역에 가스를 공급하는 구조로 되어 있으므로, 영역마다, 희가스의 유량비를 상이하게 하여, 개질 처리가 전체적으로 균일하게 행해지도록 공급해도 된다.

도 3에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 서셉터의 동심원을 따른 단면도를 도시한다. 또한, 도 3은, 제1 분리 영역(D1)으로부터 제1 처리 영역(P1)을 거쳐서 제2 분리 영역(D2)까지의 단면도이다.

제1 및 제2 분리 영역(D1, D2)에서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 대략 부채형의 볼록 형상부(4)가 설치되어 있다. 볼록 형상부(4)는, 천장판(11)의 이면에 설치되어 있고, 진공 용기(1) 내에는, 볼록 형상부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 형성된다.

천장면(44)을 형성하는 볼록 형상부(4)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 볼록 형상부(4)에는, 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장되도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(41, 42)이 이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또한, 볼록 형상부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외연측 부위)는, 각 처리 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해서, 서셉터(2)의 외단면에 대향함과 함께, 용기 본체(12)에 대하여 약간 이격하도록, L자형으로 굴곡되어 있다.

제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측에는, 제1 처리 가스를 웨이퍼(W)를 따라 통류시키기 위해서, 또한 분리 가스가 웨이퍼(W)의 근방을 피해서 진공 용기(1)의 천장판(11)측을 통류하도록, 노즐 커버(230)가 설치되어 있다. 노즐 커버(230)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)을 수납하기 위해서 하면측이 개구되는 대략 상자형의 커버체(231)와, 이 커버체(231)의 하면측 개구단에서의 서셉터(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 접속된 판상체인 정류판(232)을 구비하고 있다. 또한, 서셉터(2)의 회전 중심측에서의 커버체(231)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 대향하도록 서셉터(2)를 향해서 연장되어 있다. 또한, 서셉터(2)의 외연측에서의 커버체(231)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)에 간섭하지 않도록 절결되어 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 상방측에는, 진공 용기(1) 내로 토출되는 플라즈마 처리용 가스를 플라즈마화하기 위해서, 플라즈마 발생 장치(80)가 설치되어 있다.

도 4에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 발생부의 일례의 종단면도를 도시한다. 또한, 도 5에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 발생부의 일례의 분해 사시도를 나타낸다. 또한, 도 6에, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 발생부에 설치되는 하우징의 일례의 사시도를 나타낸다.

플라즈마 발생 장치(80)는, 금속선 등으로 형성되는 안테나(83)를 코일 형상으로, 예를 들어 연직축을 중심으로 3겹으로 권회해서 구성되어 있다. 또한, 플라즈마 발생 장치(80)는, 평면에서 볼 때 서셉터(2)의 직경 방향으로 신장되는 띠 형상체 영역을 둘러싸도록, 또한 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)의 직경 부분을 걸쳐 배치되어 있다.

안테나(83)는, 정합기(84)를 개재해서 주파수가 예를 들어 13.56MHz 및 출력 전력이 예를 들어 5,000W인 고주파 전원(85)에 접속되어 있다. 그리고, 안테나(83)는, 진공 용기(1)의 내부 영역으로부터 기밀하게 구획되도록 설치되어 있다. 또한, 도 1 및 도 3에서, 안테나(83)와 정합기(84) 및 고주파 전원(85)을 전기적으로 접속하기 위한 접속 전극(86)이 설치되어 있다.

또한, 안테나(83)는, 상하로 절곡 가능한 구성을 갖고, 안테나(83)를 자동으로 상하로 절곡 가능한 상하 이동 기구가 설치되는데, 도 2에서는 그들의 상세는 생략되어 있다. 그 상세에 대해서는 후술한다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 상방측에서의 천장판(11)에는, 평면에서 볼 때 대략 부채형으로 개구되는 개구부(11a)가 형성되어 있다.

개구부(11a)에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 개구부(11a)의 개구 테두리부를 따라, 이 개구부(11a)에 기밀하게 설치되는 환상 부재(82)를 갖는다. 후술하는 하우징(90)은, 이 환상 부재(82)의 내주면측에 기밀하게 설치된다. 즉, 환상 부재(82)는, 외주측이 천장판(11)의 개구부(11a)에 면하는 내주면(11b)에 대향함과 함께, 내주측이 후술하는 하우징(90)의 플랜지부(90a)에 대향하는 위치에, 기밀하게 설치된다. 그리고, 이 환상 부재(82)를 개재하여, 개구부(11a)에는, 안테나(83)를 천장판(11)보다도 하방측에 위치시키기 위해서, 예를 들어 석영 등의 유도체에 의해 구성된 하우징(90)이 설치된다. 하우징(90)의 저면은, 플라즈마 처리 영역(P3)의 천장면(46)을 구성한다.

하우징(90)은, 도 6에 도시한 바와 같이, 상방측의 주연부가 둘레 방향에 걸쳐서 플랜지 형상으로 수평으로 신장되어 플랜지부(90a)를 이룸과 함께, 평면에서 볼 때, 중앙부가 하방측의 진공 용기(1)의 내부 영역을 향해서 오목해지도록 형성되어 있다.

하우징(90)은, 이 하우징(90)의 하방에 웨이퍼(W)가 위치한 경우에, 서셉터(2)의 직경 방향에서의 웨이퍼(W)의 직경 부분을 걸치도록 배치되어 있다. 또한, 환상 부재(82)와 천장판(11)과의 사이에는, O-링 등의 시일 부재(11c)가 설치된다.

진공 용기(1)의 내부 분위기는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 개재해서 기밀하게 설정되어 있다. 구체적으로는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 개구부(11a) 내에 떨어뜨리고, 계속해서 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 상면이며, 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 접촉부를 따르도록 프레임 형상으로 형성된 가압 부재(91)에 의해 하우징(90)을 하방측을 향해서 둘레 방향에 걸쳐 가압한다. 또한, 이 가압 부재(91)를 도시하지 않은 볼트 등에 의해 천장판(11)에 고정한다. 이에 의해, 진공 용기(1)의 내부 분위기는 기밀하게 설정된다. 또한, 도 5에서는, 간단화를 위하여, 환상 부재(82)를 생략해서 나타내고 있다.

도 6에 도시한 바와 같이, 하우징(90)의 하면에는, 당해 하우징(90)의 하방측의 플라즈마 처리 영역(P3)을 둘레 방향을 따라 둘러싸도록, 서셉터(2)를 향해서 수직으로 신장되는 돌기부(92)가 형성되어 있다. 그리고, 이 돌기부(92)의 내주면, 하우징(90)의 하면 및 서셉터(2)의 상면에 의해 둘러싸인 영역에는, 상술한 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)이 수납되어 있다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 기단부(진공 용기(1)의 내벽측)에서의 돌기부(92)는, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 외형을 따르도록 대략 원호 형상으로 절결되어 있다.

하우징(90)의 하방(플라즈마 처리 영역(P3))측에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 돌기부(92)가 둘레 방향에 걸쳐서 형성되어 있다. 시일 부재(11c)는, 이 돌기부(92)에 의해, 플라즈마에 직접 노출되지 않고, 즉, 플라즈마 처리 영역(P3)으로부터 격리되어 있다. 그 때문에, 플라즈마 처리 영역(P3)으로부터 플라즈마가 예를 들어 시일 부재(11c)측으로 확산하려고 해도, 돌기부(92)의 하방을 경유해서 나가게 되므로, 시일 부재(11c)에 도달하기 전에 플라즈마가 실활하게 된다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 하우징(90)의 하방의 플라즈마 처리 영역(제3 처리 영역)(P3) 내에는, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)이 설치되고, 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)에 접속되어 있다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)과 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)과의 사이에는, 각각에 대응하는 유량 제어기(130, 131, 132)가 설치되어 있다. 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)으로부터 각각 유량 제어기(130, 131, 132)를 개재해서 Ar 가스, He 가스 및 O₂ 가스가 소정의 유량비(혼합비)로 각 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에 공급되고, 공급되는 영역에 따라서 Ar 가스, He 가스 및 O₂ 가스가 정해진다.

또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐이 1개인 경우에는, 예를 들어 상술한 Ar 가스, He 가스 및 O₂ 가스의 혼합 가스를 1개의 플라즈마 처리용 가스 노즐에 공급하도록 한다.

도 7은, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라서 진공 용기(1)를 절단한 종단면도를 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리 중에는 서셉터(2)가 시계 방향으로 회전하므로, N₂ 가스가 이 서셉터(2)의 회전에 연동되어 서셉터(2)와 돌기부(92)와의 사이의 간극으로부터 하우징(90)의 하방측에 침입하려고 한다. 그 때문에, 간극을 통해서 하우징(90)의 하방측에의 N₂ 가스의 침입을 저지하기 위해서, 간극에 대하여 하우징(90)의 하방측으로부터 가스를 토출시키고 있다. 구체적으로는, 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(36)에 대해서, 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 이 간극을 향하도록, 즉 서셉터(2)의 회전 방향 상류측과 또한 하방을 향하도록 배치하고 있다. 연직축에 대한 플라즈마 발생용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도(θ)는, 도 7에 도시하는 바와 같이 예를 들어 45° 정도이어도 되고, 돌기부(92)의 내측면에 대향하도록, 90° 정도이어도 된다. 즉, 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도(θ)는, N₂ 가스의 침입을 적절하게 방지할 수 있는 45° 내지 90° 정도의 범위 내에서 용도에 따라 설정할 수 있다.

도 8은, 플라즈마 처리 영역(P3)에 설치된 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)을 확대해서 나타낸 사시도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33)은, 웨이퍼(W)가 배치되는 오목부(24)의 전체를 커버 할 수 있고, 웨이퍼(W)의 전체면에 플라즈마 처리용 가스를 공급 가능한 노즐이다. 한편, 플라즈마 처리용 가스 노즐(34)은, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33)보다도 약간 상방에, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33)과 대략 겹치게 설치된, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33)의 절반 정도의 길이를 갖는 노즐이다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(35)은, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 부채형의 플라즈마 처리 영역(P3)의 서셉터(2)의 회전 방향 하류측의 반경을 따르도록 연장되고, 중심 영역(C) 부근에 도달하면 중심 영역(C)을 따르도록 직선적으로 굴곡된 형상을 갖고 있다. 이후, 구별의 용이를 위해서, 전체를 커버하는 플라즈마 처리용 가스 노즐(33)을 베이스 노즐(33), 외측만 커버하는 플라즈마 처리용 가스 노즐(34)을 외측 노즐(34), 내측까지 연장된 플라즈마 처리용 가스 노즐(35)을 축측 노즐(35)이라 칭하는 경우가 있다.

베이스 노즐(33)은, 플라즈마 처리용 가스를 웨이퍼(W)의 전체면에 공급하기 위한 가스 노즐이며, 도 7에서 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 영역(P3)을 구획하는 측면을 구성하는 돌기부(92)측을 향해서 플라즈마 처리용 가스를 토출한다.

한편, 외측 노즐(34)은, 웨이퍼(W)의 외측 영역에 중점적으로 플라즈마 처리용 가스를 공급하기 위한 노즐이다.

축측 노즐(35)은, 웨이퍼(W)의 서셉터(2)의 축측에 가까운 중심 영역에 플라즈마 처리용 가스를 중점적으로 공급하기 위한 노즐이다.

또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐을 1개로 하는 경우에는, 베이스 노즐(33)만을 설치하여도 된다.

이어서, 플라즈마 발생 장치(80)의 패러데이 실드(95)에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 하우징(90)의 상방측에는, 당해 하우징(90)의 내부 형상을 대략 따르도록 형성된 도전성의 판상체인 금속판, 예를 들어 구리 등으로 이루어지는, 접지된 패러데이 실드(95)가 수납되어 있다. 이 패러데이 실드(95)는, 하우징(90)의 바닥 면을 따르도록 수평으로 걸린 수평면(95a)과, 이 수평면(95a)의 외종단으로부터 둘레 방향에 걸쳐서 상방측으로 신장되는 수직면(95b)을 구비하고 있고, 평면에서 볼 때 예를 들어 대략 육각형이 되도록 구성되어 있어도 된다.

도 9는, 안테나(83)의 구조의 상세 및 상하 이동 기구를 생략한 플라즈마 발생 장치(80)의 일례의 평면도이다. 도 10은, 플라즈마 발생 장치(80)에 설치되는 패러데이 실드(95)의 일부를 도시하는 사시도를 나타낸다.

서셉터(2)의 회전 중심으로부터 패러데이 실드(95)를 본 경우의 우측 및 좌측에서의 패러데이 실드(95)의 상단 테두리는, 각각, 우측 및 좌측으로 수평으로 신장되어 지지부(96)를 이루고 있다. 그리고, 패러데이 실드(95)와 하우징(90)과의 사이에는, 지지부(96)를 하방측으로부터 지지함과 함께 하우징(90)의 중심부 영역(C)측 및 서셉터(2)의 외연부측의 플랜지부(90a)에 각각 지지되는 프레임 형상체(99)가 설치되어 있다.

전계가 웨이퍼(W)에 도달하는 경우, 웨이퍼(W)의 내부에 형성되어 있는 전기 배선 등이 전기적으로 대미지를 받게 되는 경우가 있다. 그 때문에, 도 10에 도시한 바와 같이, 수평면(95a)에는, 안테나(83)에서 발생하는 전계 및 자계(전자계) 중 전계 성분이 하방의 웨이퍼(W)를 향하는 것을 저지함과 함께, 자계를 웨이퍼(W)에 도달시키기 위해서, 다수의 슬릿(97)이 형성되어 있다.

슬릿(97)은, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 안테나(83)의 권회 방향에 대하여 직교하는 방향으로 신장되도록, 둘레 방향에 걸쳐서 안테나(83)의 하방 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬릿(97)은, 안테나(83)에 공급되는 고주파에 대응하는 파장의 1/10,000 이하 정도의 폭 치수가 되도록 형성되어 있다. 또한, 각각의 슬릿(97)의 긴 쪽 방향에서의 일단측 및 타단측에는, 이들 슬릿(97)의 개구단을 막도록, 접지된 도전체 등으로 형성되는 도전로(97a)가 둘레 방향에 걸쳐서 배치되어 있다. 패러데이 실드(95)에 있어서 이들 슬릿(97)의 형성 영역으로부터 벗어난 영역, 즉, 안테나(83)가 권회된 영역의 중앙측에는, 당해 영역을 통해서 플라즈마의 발광 상태를 확인하기 위한 개구부(98)가 형성되어 있다. 또한, 도 2에서는, 간단화를 위하여, 슬릿(97)을 생략하고 있고, 슬릿(97)의 형성 영역 예를, 일점 쇄선으로 나타내고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이, 패러데이 실드(95)의 수평면(95a) 상에는, 패러데이 실드(95)의 상방에 적재되는 플라즈마 발생 장치(80)와의 사이의 절연성을 확보하기 위해서, 두께 치수가 예를 들어 2mm 정도인 석영 등으로 형성되는 절연판(94)이 적층되어 있다. 즉, 플라즈마 발생 장치(80)는, 하우징(90), 패러데이 실드(95) 및 절연판(94)을 개재해서 진공 용기(1)의 내부(서셉터(2) 상의 웨이퍼(W))를 덮도록 배치되어 있다.

이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81), 플라즈마 발생 장치(80)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.

도 11은, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)의 사시도이다. 도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)의 측면도이다.

안테나 장치(81)는, 안테나(83)와, 접속 전극(86)과, 상하 이동 기구(87)와, 리니어 인코더(88)와, 지지점 지그(89)를 갖는다.

또한, 플라즈마 발생 장치(80)는, 안테나 장치(81)와, 정합기(84)와, 고주파 전원(85)을 더 구비한다.

안테나(83)는, 안테나 부재(830)와, 연결 부재(831)와, 스페이서(832)를 갖는다. 안테나(83)는, 전체적으로는, 코일 형상, 주회 형상으로 구성되고, 평면에서 볼 때, 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향(또는 폭 방향)을 갖는 가늘고 긴 환상으로 구성된다. 평면 형상으로서는, 각을 갖는 타원, 또는 각이 깎인 직사각형의 틀에 가까운 형상을 갖는다. 이러한 안테나(83)의 주회 형상은, 안테나 부재(830)를 연결함으로써 형성되어 있다. 안테나 부재(830)는, 안테나(83)의 일부를 구성하는 부재이며, 주회 형상을 따라서 연장되는 복수의 작은 안테나 부재(830)의 단부끼리를 연결함으로써, 안테나(83)가 형성된다. 안테나 부재(830)는, 직선적인 형상을 갖는 직선부(8301)와, 직선부(8301)끼리를 굽혀서 접속하기 위한 곡선적인 형상을 갖는 곡선부(8302)를 포함한다.

그리고, 직선부(8301)와, 곡선부(8302)를 조합해서 연결함으로써, 안테나 부재(830)는, 양단부(830a, 830b)와, 중앙부(830c, 830d)가 연결되어 전체적으로 주회 형상이 형성되어 있다. 도 11에서, 안테나(83)는, 전체 형상으로서는, 양단부(830a, 830b)가 원호에 가까운 형상을 갖고, 중앙부(830c, 830d)가 직선적인 형상을 갖는다. 그리고, 원호에 가까운 형상의 양단부의 안테나 부재(830a, 830b)끼리를, 중앙의 직선적인 형상의 안테나 부재(830c, 830d)가 접속하여, 중앙의 안테나 부재(830c, 830d)끼리 대략 평행하게 대향하는 형상으로 되어 있다. 안테나(83)는, 전체적으로는, 안테나 부재(830c, 830d)가 긴 변을 이루고, 안테나 부재(830a, 830b)가 짧은 변을 이루는 형상으로 되어 있다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(830a, 830b)는, 3개의 직선부(8301)끼리를 2개의 곡선부(8302)가 연결해서 원호 형상에 근사한 형상으로 형성되어 있다. 안테나 부재(830c)는, 1개의 긴 직선부(8301)로 구성되어 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(830d)는, 2개의 긴 직선부(8301)와 그 사이의 1개의 짧은 직선부를 상하로 단차를 두어 작은 2개의 곡선부(8302)가 연결함으로써 구성되어 있다.

안테나 부재(830)는, 전체적으로 다단이 되도록 주회 형상을 형성하고, 도 11, 도 12에서는, 3단의 주회 형상을 형성하는 안테나 부재(830)가 도시되어 있다.

연결 부재(831)는, 인접하는 안테나 부재(830)끼리를 연결하기 위한 부재이며, 도전성을 가짐과 함께, 변형 가능한 재질로 구성된다. 연결 부재(831)는, 예를 들어 플렉시블 기판 등으로 구성되어도 되고, 재질로서는, 구리재로 구성되어도 된다. 구리재는, 높은 도전성을 가짐과 함께 부드러운 소재이므로, 안테나 부재(830)끼리 연결하는데 적합하다.

연결 부재(831)는, 유연한 재료로 구성되어 있기 때문에, 연결 부재(831)를 지지점으로 해서, 안테나 부재(830)를 절곡하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 안테나 부재(830)를 연결 부재(831)의 개소에서 절곡한 상태로 유지하는 것이 가능하게 되어, 안테나(83)의 입체 형상을 다양하게 변화시킬 수 있다. 안테나(83)와 웨이퍼(W)와의 거리는, 플라즈마 처리의 강도에 영향을 미쳐, 안테나(83)를 웨이퍼(W)에 접근시키면 플라즈마 처리의 강도가 높아지고, 안테나(83)를 웨이퍼(W)로부터 멀리 떨어지게 하면, 플라즈마 처리의 강도는 낮아지는 경향이 있다.

서셉터(2)의 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)를 적재하고, 서셉터(2)를 회전시켜서 플라즈마 처리를 행하면, 웨이퍼(W)는, 서셉터(2)의 둘레 방향을 따라 배치되어 있기 때문에, 서셉터(2)의 중심측의 이동 속도가 느리고, 외주측의 이동 속도가 빨라진다. 그렇게 하면, 길게 플라즈마에 조사되고 있는 웨이퍼(W)의 중심측의 플라즈마 처리의 강도(또는 처리량)가, 외주측의 플라즈마 처리의 강도보다도 높아지는 경향이 있다. 이것을 시정하기 위해서, 예를 들어 중심측에 배치된 단부의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고, 외주측에 배치된 안테나 부재(830b)를 하방으로 절곡하는 형상으로 하면, 중심측의 플라즈마 처리 강도를 저하시키고, 외주측의 플라즈마 처리 강도를 높여, 서셉터(2)의 반경 방향에 있어서, 전체적인 플라즈마 처리량을 균일화할 수 있다.

또한, 도 11에서는, 4개의 안테나 부재(830a 내지 830d)를 연결하기 위해서, 4개의 연결 부재(831)가 설치되어 있다. 그러나, 안테나 부재(830) 및 연결 부재(831)의 개수는, 용도에 따라서 증감시킬 수 있다. 최소한, 양단부의 안테나 부재(830a, 830b)가 존재하면 되며, 이것을 양단부뿐만 아니라 중앙부까지 연장되는 긴 U형의 형상으로 구성하고, 2개의 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830b)를 2개의 연결 부재(831)로 연결하는 구성으로 해도 된다. 또한, 보다 다양하게 안테나(83)의 형상을 변화시키고 싶은 경우에는, 중앙부에 4개의 안테나 부재(830)를 배치하여, 보다 절곡 가능한 개소를 증가시키도록 구성해도 된다.

어떤 경우든, 대향하는 연결 부재(831)의 위치가, 긴 쪽 방향에 있어서 동일한 위치로 되도록, 즉 대향하는 안테나 부재(830)의 긴 쪽 방향에서의 길이가 동등해지도록 구성하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 안테나(83)는, 긴 쪽 방향에 있어서 높이를 조정하는 것이며, 절곡 개소는, 서로 짧은 쪽 방향에 있어서 대향하고, 긴 쪽 방향에 있어서 일치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830c)를 연결하는 연결 부재(831)와, 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830d)를 연결하는 연결 부재(831)는, 짧은 쪽 방향에 있어서 서로 대향하고, 긴 쪽 방향에 있어서 동일한 위치가 되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 안테나 부재(830b)와 안테나 부재(830c)를 연결하는 연결 부재(831)와, 안테나 부재(830b)와 안테나 부재(830d)를 연결하는 연결 부재(831)는, 역시 짧은 쪽 방향에 있어서 서로 대향하고, 긴 쪽 방향에 있어서 동일한 위치가 되도록 구성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 긴 쪽 방향에서의 플라즈마 처리의 강도를 조정하도록 안테나(83)의 형상을 변화시킬 수 있다.

단, 절곡하는 개소를 비스듬히 어긋나게 하여, 평행사변형과 같은 변형을 행하고자 하는 경우에는, 짧은 쪽 방향에 있어서 서로 정면으로 대향하는 것이 아니라, 경사 방향에 있어서 대향하고, 연결 부재(831)의 긴 쪽 방향의 위치가, 830c측과 830d측에서 서로 다른 위치로 설정하는 구성도 가능하다.

스페이서(832)는, 안테나(83)가 변형되어도, 상하단에서 접촉해서 쇼트가 발생하지 않도록, 다단의 안테나 부재(830)를 상하로 이격하기 위한 부재이다.

상하 이동 기구(87)는, 안테나 부재(830)를 상하 이동시키기 위한 상하 이동 기구이다. 상하 이동 기구(87)는, 안테나 유지부(870)와, 구동부(871)와, 프레임(872)을 갖는다. 안테나 유지부(870)는, 안테나(83)를 유지하는 부분이며, 구동부(871)는, 안테나 유지부(870)를 통해서 안테나(83)를 상하 이동시키기 위한 구동 부분이다. 안테나 유지부(870)는, 안테나(83)의 안테나 부재(830)를 유지할 수 있으면, 다양한 구성을 가져도 되지만, 예를 들어 도 12에 도시된 바와 같이, 안테나 부재(830)의 주위를 덮어서 안테나 부재(830)를 유지하는 구조이어도 된다.

구동부(871)도, 안테나 부재(830)를 상하 이동시킬 수 있으면, 다양한 구동 수단이 사용되어도 되는데, 예를 들어 에어 구동을 행하는 에어 실린더를 사용해도 된다. 도 12에서는, 에어 실린더를 상하 이동 기구(87)의 구동부(871)에 적용한 예가 도시되어 있다. 그 밖에, 모터 등도 상하 이동 기구(87)에 사용할 수 있다.

프레임(872)은, 구동부(871)를 유지하기 위한 지지부이며, 구동부(871)를 적절한 위치에 유지한다. 또한, 안테나 유지부(870)는, 구동부(871)에 의해 유지되어 있다.

상하 이동 기구(87)는, 복수의 안테나 부재(830a 내지 830d) 중 적어도 2개 이상으로 개별로 설치된다. 본 실시 형태에서는, 안테나(83)의 변형은, 작업원이 조정하는 것이 아니라, 상하 이동 기구(87)를 사용해서 자동으로 행한다. 따라서, 안테나(83)를 다양한 형상으로 변형하기 위해서는, 안테나 부재(830a 내지 830d)의 각각에 개별로 상하 이동 기구(87)가 설치되어, 각각이 독립된 동작을 하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 안테나 부재(830a 내지 830d)의 각각에 개별로 상하 이동 기구(87)를 설치하도록 하고, 모든 안테나 부재(830a 내지 830d)에 상하 이동 기구(87)가 설치되지 않는 경우로서, 적어도 2개의 안테나 부재(830a 내지 830d)에는, 상하 이동 기구(87)를 설치하도록 한다.

도 11 및 도 12에는, 상하 이동 기구(87)는 1개밖에 나타내지 않고 있지만, 절곡 대상이 되는 안테나 부재(830a 내지 830d)에는 개별로 설치하도록 한다. 예를 들어, 서셉터(2)의 회전 방향의 중심측에 안테나 부재(830a)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 설치함과 함께, 안테나 부재(830c, 830d)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 더 설치하도록 하면, 안테나 부재(830a, 830c, 830d)를 임의의 형상으로 변형시킬 수 있다. 그때, 예를 들어 중심측 단부의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고자 하는 경우, 안테나 부재(830a)를 대응하는 상하 이동 기구(87)가 끌어올리고, 안테나 부재(830c, 830d)를 대응하는 상하 이동 기구(87)가 고정하거나 또는 끌어내리는 동작을 행하여, 복수의 상하 이동 기구(87)로 협동해서 안테나(83)의 변형을 행하게 해도 된다. 연결 부재(831)가 충분히 부드럽고, 대응하는 상하 이동 기구(87)의 상하 이동만으로 안테나(83)의 절곡이 가능한 경우에는, 이러한 동작은 반드시 행할 필요는 없지만, 연결 부재(831)가 변형 가능하지만, 변형에 어느 정도 힘을 가할 필요가 있는 경우에는, 이와 같이, 복수의 상하 이동 기구(87)로 협동해서 안테나(83)의 절곡 동작을 행하게 해도 된다.

또한, 안테나(83)의 절곡은, 연결 부재(831)를 지지점으로 해서, 연결 부재(831)를 사이에 둔 양측의 안테나 부재(830a 내지 830d)와 연결 부재(831)로 형성하는 각도를 변화시킴으로써 행하여진다.

리니어 인코더(88)는, 직선축의 위치를 검출하여, 위치 정보로서 출력하는 장치이다. 이에 의해, 안테나 부재(830a)의 패러데이 실드(95)의 상면으로부터의 거리를 정확하게 계측할 수 있다. 또한, 리니어 인코더(88)도, 정확하게 위치 정보를 얻고자 하는 임의의 개소에 설치할 수 있으며, 복수개 설치하여도 된다. 또한, 안테나(83)의 위치, 높이를 측정할 수 있으면, 리니어 인코더(88)는, 광학식, 자기식, 전자기 유도식 중 어느 방식이어도 된다. 또한, 안테나(83)의 위치, 높이를 측정할 수 있으면, 리니어 인코더(88) 이외의 높이 측정 수단을 사용해도 된다.

지지점 지그(89)는, 가장 하단의 안테나 부재(830)를 회동 가능하게 고정하기 위한 부재이다. 이에 의해, 안테나(83)를 경사지게 하는 것이 용이해진다. 또한, 지지점 지그(89)는, 외주측의 단부의 최하단의 안테나 부재(830b)를 지지하도록 설치되는 것이 일반적이다. 상술한 바와 같이, 중심측을 높게 하도록 안테나(83)를 변형하는 경우가 많기 때문이다. 단, 지지점 지그(89)를 설치하는 것은 필수가 아니며, 오히려, 안테나 부재(830b)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 설치하는 것이 바람직하다.

접속 전극(86)은, 안테나 접속부(860)와, 조정용 버스 바(861)를 갖는다. 접속 전극(86)은, 고주파 전원(85)으로부터 출력되는 고주파 전력을 안테나(83)에 공급하는 역할을 하는 접속 배선이다. 안테나 접속부(860)는, 안테나(83)에 직접 접속되는 접속 배선이며, 조정용 버스 바(861)는, 안테나(83)의 상하 이동에 의해, 안테나 접속부(860)도 상하 이동했을 때, 그 변형을 흡수하기 위해서 탄력성을 갖는 구조로 된 개소이다. 전극이므로, 모두 금속 등의 도전성 재료로 구성된다.

이와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)에 의하면, 안테나(83)의 형상을 자동으로 임의의 형상으로 변형할 수 있다. 이에 의해, 프로세스에 따라서 적절한 안테나(83)의 형상으로 변형할 수 있고, 유연하면서 또한 용이하게 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또한, 프로세스에 따른 안테나(83)의 변형은, 예를 들어 레시피마다 어떠한 안테나(83)의 형상을 선택할지가 지정되어 있어도 되고, 제어부(140)에서 판정을 행하여, 적절한 형상으로 안테나(83)를 변형하는 것을 상하 이동 기구(87)에 지시하는 구성이어도 된다.

도 13은, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)의 안테나(83)의 측면도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 연결 부재(831)를 지지점으로 하여, 안테나 부재(830)의 절곡 각도를 다양하게 변화시킴과 함께, 안테나 부재(830)의 높이도 장소에 따라서 변화시킬 수 있다.

도 14는, 안테나(83)의 다양한 형상의 예를 나타낸 도이다. 도 14에 도시되는 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)에서는, 안테나(83)의 형상을, 프로세스에 따라서 다양하게 변형 가능하다. 또한, 도 14에서, 좌측이 서셉터(2)의 중심축측, 우측이 서셉터(2)의 외주측이다.

도 14의 (a)는 스트레이트형으로 변형된 안테나(83)의 측면 형상의 일례를 나타낸 도이다. 스트레이트형에서는, 안테나(83)의 형상은 변화시키지 않고, 중심축측의 안테나 부재(830a)만을 끌어올린다. 이에 의해, 축측의 플라즈마 처리를 약하게 하고, 외주측의 플라즈마 처리를 상대적으로 강하게 할 수 있다.

도 14의 (b)는 트랜스형으로 변형된 안테나(83)의 측면 형상의 일례를 나타낸 도이다. 트랜스형에서는, 중심축측의 안테나 부재(830a)를 상측으로 끌어올리도록 절곡하고, 외주측의 안테나 부재(830b)를 하측으로 끌어내리도록 절곡하여, 중앙부의 안테나 부재(830c, 830d)는 대략 수평으로 유지한다. 이에 의해, 도 14의 (a)의 스트레이트형의 경우에도, 중심축측의 플라즈마 처리량을 대폭 저하시키고, 외주측의 플라즈마 처리량을 대폭 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 중심으로부터의 거리의 상이에 따른 플라즈마 처리의 불균형을 시정하여, 균일한 플라즈마 처리가 가능하게 된다.

도 14의 (c)는 시스형으로 변형된 안테나(83)의 측면 형상의 일례를 나타낸 도이다. 시스형에서는, 중심축측의 안테나 부재(830a)와 외주측의 안테나 부재(830b)를 끌어내려, 반경 방향의 양단부의 플라즈마 처리를 강하게 한다. 예를 들어, 플라즈마의 성질로서, 수소를 넣은 플라즈마는 공간적으로 넓어지는 경향이 있고, 수소를 넣지 않은 플라즈마는 공간적으로 줄어드는 경향이 있다. 수소를 넣은 플라즈마의 예로서는, H₂, NH₃ 등을 들 수 있고, 수소를 넣지 않은 플라즈마의 예로서는, O₂, Ar 등을 들 수 있다.

즉, 질화막을 성막하는 경우에는, 플라즈마가 공간적으로 넓어지는 경향이 있고, 산화막을 성막하는 경우에는, 플라즈마가 공간적으로 줄어드는 경향이 있다. 시스형은, 공간적으로 넓어지려고 하는 플라즈마를 억제하기에 적합한 형상이며, 따라서, 질화막의 성막에 적합하다. 이와 같이, 성막하는 막의 종류, 즉 프로세스에 따라, 균일한 플라즈마 처리를 행하기 위한 안테나(83)의 형상은 상이하므로, 이러한 안테나(83)의 변형을 상하 이동 기구(87) 등을 사용해서 자동으로 행하는 것은, 프로세스의 효율화에 큰 의의가 있다.

도 14의 (d)는 역 시스형으로 변형된 안테나(83)의 측면 형상의 일례를 나타낸 도이다. 상술한 바와 같이, 산화막을 성막하는 경우에는, O₂를 사용하기 때문에 플라즈마는 줄어드는 경향이 있으므로, 그것을 넓어지게 하도록 구성된 역 시스형의 안테나(83)는, 산화막의 성막에 적합한 안테나 형상이다. 따라서, 산화막을 성막하는 경우에는, 역 시스형을 채용하도록 해도 된다.

이와 같이, 프로세스에 따라서 적합한 안테나 형상은 상이하므로, 프로세스마다 안테나(83)를 적절한 형상으로 자동으로 변화시킴으로써, 고스루풋으로 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

다시, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 다른 구성 요소에 대해서 설명한다.

서셉터(2)의 외주측에 있어서, 서셉터(2)보다도 약간 아래 위치에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 커버체인 사이드 링(100)이 배치되어 있다. 사이드 링(100)의 상면에는, 서로 둘레 방향으로 이격하도록 예를 들어 2군데에 배기구(61, 62)가 형성되어 있다. 다르게 표현하면, 진공 용기(1)의 바닥면에는, 2개의 배기구가 형성되고, 이들 배기구에 대응하는 위치에서의 사이드 링(100)에는, 배기구(61, 62)가 형성되어 있다.

본 실시 형태에서는, 배기구(61, 62)을, 각각 제1 배기구(61), 제2 배기구(62)라고 칭한다. 여기에서는, 제1 배기구(61)는, 제1 처리 가스 노즐(31)과, 이 제1 처리 가스 노즐(31)에 대하여, 서셉터(2)의 회전 방향 하류측에 위치하는 제2 분리 영역(D2)과의 사이에서, 제2 분리 영역(D2)측에 가까운 위치에 형성되어 있다. 또한, 제2 배기구(62)는, 플라즈마 발생 장치(80)와, 이 플라즈마 발생 장치(80)보다도 서셉터(2)의 회전 방향 하류측의 제1 분리 영역(D1)과의 사이에서, 제1 분리 영역(D1)측에 가까운 위치에 형성되어 있다.

제1 배기구(61)는, 제1 처리 가스나 분리 가스를 배기하기 위한 것이고, 제2 배기구(62)는, 플라즈마 처리용 가스나 분리 가스를 배기하기 위한 것이다. 이들 제1 배기구(61) 및 제2 배기구(62)는, 각각 버터플라이 밸브 등의 압력 조정부(65)가 설치된 배기관(63)에 의해, 진공 배기 기구인 예를 들어 진공 펌프(64)에 접속되어 있다.

상술한 바와 같이, 중심부 영역(C)측으로부터 외연측에 걸쳐서 하우징(90)을 배치하고 있기 때문에, 처리 영역(P2)에 대하여 서셉터(2)의 회전 방향 상류측으로부터 통류해 오는 가스는, 이 하우징(90)에 의해 제2 배기구(62)를 향하려고 하는 가스류가 규제되어버리는 경우가 있다. 그 때문에, 하우징(90)보다도 외주측에서의 사이드 링(100)의 상면에는, 가스가 흐르기 위한 홈 형상의 가스 유로(101)가 형성되어 있다.

천장판(11)의 하면에서의 중앙부에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 볼록 형상부(4)에서의 중심부 영역(C)측의 부위와 연속해서 둘레 방향에 걸쳐 대략 링 형상으로 형성됨과 함께, 그 하면이 볼록 형상부(4)의 하면(천장면(44))과 동일한 높이로 형성된 돌출부(5)가 형성되어 있다. 이 돌출부(5)보다도 서셉터(2)의 회전 중심측에서의 코어부(21)의 상방측에는, 중심부 영역(C)에서 각종 가스가 서로 혼합되는 것을 억제하기 위한 래비린스 구조부(110)가 배치되어 있다.

상술한 바와 같이 하우징(90)은, 중심부 영역(C)측에 가까운 위치까지 형성되어 있으므로, 서셉터(2)의 중앙부를 지지하는 코어부(21)는, 서셉터(2)의 상방측의 부위가 하우징(90)을 피하도록 회전 중심측에 형성되어 있다. 그 때문에, 중심부 영역(C)측에서는, 외연부측보다도, 각종 가스끼리 혼합되기 쉬운 상태로 되어 있다. 그 때문에, 코어부(21)의 상방측에 래비린스 구조를 형성함으로써, 가스의 유로를 만들어, 가스끼리 혼합되는 것을 방지할 수 있다.

서셉터(2)와 진공 용기(1)의 저면부(14)와의 사이의 공간에는, 도 1에 도시한 바와 같이, 가열 기구인 히터 유닛(7)이 설치되어 있다. 히터 유닛(7)은, 서셉터(2)를 통해서 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)를, 예를 들어 실온 내지 300℃ 정도로 가열할 수 있는 구성으로 되어 있다. 또한, 도 1에, 히터 유닛(7)의 측방측에 커버 부재(71a)가 설치됨과 함께, 히터 유닛(7)의 상방측을 덮는 덮개 부재(7a)가 설치된다. 또한, 진공 용기(1)의 저면부(14)에는, 히터 유닛(7)의 하방측에 있어서, 히터 유닛(7)의 배치 공간을 퍼지하기 위한 퍼지 가스 공급관(73)이, 둘레 방향에 걸쳐서 복수 개소에 설치되어 있다.

진공 용기(1)의 측벽에는, 도 2에 도시한 바와 같이, 반송 아암(10)과 서셉터(2)와의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수를 행하기 위한 반송구(15)가 형성되어 있다. 이 반송구(15)는, 게이트 밸브(G)로부터 기밀하게 개폐 가능하게 구성되어 있다.

서셉터(2)의 오목부(24)는, 이 반송구(15)에 대향하는 위치에서 반송 아암(10)과의 사이에서 웨이퍼(W)의 수수가 행하여진다. 그 때문에, 서셉터(2)의 하방측의 수수 위치에 대응하는 개소에는, 오목부(24)를 관통해서 웨이퍼(W)를 이면으로부터 들어올리기 위한 도시하지 않은 승강 핀 및 승강 기구가 설치되어 있다.

또한, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에는, 장치 전체의 동작을 제어하기 위한 컴퓨터로 이루어지는 제어부(140)가 설치되어 있다. 이 제어부(140)의 메모리 내에는, 후술하는 기판 처리를 행하기 위한 프로그램이 저장되어 있다. 이 프로그램은, 장치의 각종 동작을 실행하도록 스텝 군이 짜여져 있고, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광자기 디스크, 메모리 카드, 플렉시블 디스크 등의 기억 매체인 기억부(141)로부터 제어부(140) 내에 인스톨된다.

또한, 본 실시 형태에서는, 플라즈마 처리 장치를 성막 장치에 적용한 예에 대해서 설명했지만, 에칭 장치 등, 성막 이외의 기판 처리를 행하는 기판 처리 장치에 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 적용할 수 있다. 또한, 서셉터(2)는, 회전 가능한 회전 테이블로서 구성된 예에 대해서 설명했지만, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치 및 플라즈마 발생 장치는, 플라즈마 강도의 조정이 요구되는 다양한 기판 처리 장치에 적용할 수 있으므로, 서셉터(2)의 회전은 반드시 필수적이지는 않다.

[플라즈마 처리 방법]

이하, 이러한 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 사용한 플라즈마 처리 방법에 대해서 설명한다.

먼저, 프로세스에 따라, 안테나(83)를 소정의 형상으로 변형한다. 안테나(83)의 변형은, 예를 들어 레시피에 의해 안테나(83)의 형상이 지정되어 있어도 되고, 레시피 내용으로부터, 제어부(140)가 판정을 행하여, 안테나(83)의 형상을 소정의 형상으로 변화시키도록 구성해도 된다. 안테나(83)의 변형은, 각 안테나 부재(830a 내지 830d)의 적어도 2개에 개별로 설치된 상하 이동 기구(87)에 의해, 자동으로 행하여진다. 따라서, 작업자는, 프로세스를 중단하고 안테나(83)의 조정을 행할 필요가 없다.

먼저, 웨이퍼(W)를 진공 용기(1) 내에 반입한다. 웨이퍼(W) 등의 기판의 반입 시에는, 우선, 게이트 밸브(G)를 개방한다. 그리고, 서셉터(2)를 간헐적으로 회전시키면서, 반송 아암(10)에 의해 반송구(15)를 통해서 서셉터(2) 상에 적재한다.

계속해서, 게이트 밸브(G)를 폐쇄하고, 진공 펌프(64) 및 압력 조정부(65)에 의해 진공 용기(1) 내를 소정의 압력으로 한 상태에서, 서셉터(2)를 회전시키면서, 히터 유닛(7)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 가열한다. 이때, 분리 가스 노즐(41, 42)로부터는, 분리 가스, 예를 들어 Ar 가스가 공급된다.

계속해서, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는 제1 처리 가스를 공급하고, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는 제2 처리 가스를 공급한다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)로부터, 소정의 유량으로 플라즈마 처리용 가스를 공급한다.

여기서, 제1 처리 가스, 제2 처리 가스 및 플라즈마 처리용 가스는, 용도에 따라서 다양한 가스를 사용해도 되지만, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는 원료 가스, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는 산화 가스 또는 질화 가스를 공급한다. 또한, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)로부터는, 제2 처리 가스 노즐(32)로부터 공급된 산화 가스 또는 질화 가스와 유사한 산화 가스 또는 질화 가스와, 희가스를 포함하는 혼합 가스로 이루어지는 플라즈마 처리용 가스를 공급한다. 희가스는, 이온화 에너지 또는 라디칼 에너지가 서로 다른 복수 종류의 희가스를 사용하고, 플라즈마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 공급 영역에 따라, 상이한 종류 또는 상이한 혼합 비로 혼합한 희가스를 사용하도록 한다.

여기에서는, 성막하고자 하는 막이 실리콘 산화막이며, 제1 처리 가스가 유기 아미노실란 가스, 제2 처리 가스가 산소 가스, 플라즈마 처리용 가스가 He, Ar, O₂의 혼합 가스로 이루어지는 경우를 예로 들어 설명한다.

웨이퍼(W)의 표면에서는, 서셉터(2)의 회전에 의해 제1 처리 영역(P1)에서 Si 함유 가스 또는 금속 함유 가스가 흡착되고, 계속해서, 제2 처리 영역(P2)에서 웨이퍼(W) 상에 흡착된 Si 함유 가스가, 산소 가스에 의해 산화된다. 이에 의해, 박막 성분인 실리콘 산화막의 분자층이 1층 또는 복수층 형성되어 반응 생성물이 형성된다.

또한 서셉터(2)가 회전하면, 웨이퍼(W)는 플라즈마 처리 영역(P3)에 도달하고, 플라즈마 처리에 의한 실리콘 산화막의 개질 처리가 행하여진다. 플라즈마 처리 영역(P3)에서 공급되는 플라즈마 처리용 가스에 대해서는, 예를 들어 베이스 가스 가스 노즐(33)로부터는 Ar 및 He를 1:1의 비율로 포함하는 Ar, He, O₂의 혼합 가스, 외측 가스 노즐(34)로부터는 He 및 O₂를 포함하고, Ar을 포함하지 않는 혼합 가스, 축측 가스 노즐(35)로부터는 Ar 및 O₂를 포함하고, He를 포함하지 않는 혼합 가스를 공급한다. 이에 의해, Ar과 He가 1:1로 포함되는 혼합 가스를 공급하는 베이스 가스 노즐(33)로부터의 공급을 기준으로 해서, 각속도가 느리고 플라즈마 처리량이 많아지기 쉬운 중심축측의 영역에서는, 베이스 가스 노즐(33)로부터 공급되는 혼합 가스보다도 개질력이 약한 혼합 가스를 공급한다. 또한, 각속도가 빠르고, 플라즈마 처리량이 부족한 경향이 있는 외주측의 영역에서는, 베이스 가스 노즐(33)로부터 공급되는 혼합 가스보다도 개질력이 강한 혼합 가스를 공급한다. 이에 의해, 서셉터(2)의 각속도의 영향을 저감할 수 있어, 서셉터(2)의 반경 방향에 있어서, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 안테나 장치(81) 및 플라즈마 발생 장치(80)의 안테나(83)는, 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행하도록 변형되어 있으므로, 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 상술한 노즐(33 내지 35)과 아울러, 매우 면내 균일성이 높은 성막을 행할 수 있다. 즉, 안테나(83)의 변형에 의한 면내 균일성의 향상과, 플라즈마 가스의 영역마다의 공급량의 설정에 의한 면내 균일성을 조합할 수 있어, 보다 적절한 조정을 행할 수 있다.

또한, 노즐이 1개인 경우에도, 안테나(83)의 변형에 의해, 면내 균일성을 높이는 안테나(83)의 변형이 행하여지고 있으므로, 역시 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또한, 플라즈마 처리 영역(P3)에서 플라즈마 처리를 행할 때는, 플라즈마 발생 장치(80)에서는, 안테나(83)에 대하여 소정의 출력의 고주파 전력을 공급한다.

하우징(90)에서는, 안테나(83)에 의해 발생하는 전계 및 자계 중 전계는, 패러데이 실드(95)에 의해 반사, 흡수 또는 감쇠되어, 진공 용기(1) 내에의 도달이 저해된다.

또한, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 슬릿(97)의 긴 쪽 방향에서의 일단측 및 타단측에 도전로(97a)가 설치됨과 함께, 안테나(83)의 측방측에 수직면(95b)을 갖는다. 그 때문에, 슬릿(97)의 긴 쪽 방향에서의 일단측 및 타단측으로부터 돌아 들어가 웨이퍼(W)측을 향하려고 하는 전계에 대해서도 차단된다.

한편, 자계는, 패러데이 실드(95)에 슬릿(97)을 형성하고 있으므로, 이 슬릿(97)을 통과하여, 하우징(90)의 저면을 통해서 진공 용기(1) 내에 도달한다. 이렇게 해서 하우징(90)의 하방측에 있어서, 자계에 의해 플라즈마 처리용 가스가 플라즈마화된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 대하여 전기적 대미지를 일으키기 어려운 활성종을 많이 포함하는 플라즈마를 형성할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 서셉터(2)의 회전을 계속함으로써, 웨이퍼(W) 표면에의 원료 가스의 흡착, 웨이퍼(W) 표면에 흡착된 원료 가스 성분의 산화, 및 반응 생성물의 플라즈마 개질이 이 순서로 다수회에 걸쳐 행하여진다. 즉, ALD법에 의한 성막 처리와, 형성된 막의 개질 처리가, 서셉터(2)의 회전에 의해, 다수회에 걸쳐서 행하여진다.

또한, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 제1 및 제2 처리 영역(P1, P2)의 사이와, 제3 및 제1 처리 영역(P3, P1)의 사이에는, 서셉터(2)의 둘레 방향을 따라 제2 및 제1 분리 영역(D2, D1)을 배치하고 있다. 그 때문에, 이들 분리 영역(D1, D2)에 있어서, 처리 가스와 플라즈마 처리용 가스와의 혼합이 저지되면서, 각 가스가 배기구(61, 62)를 향해서 배기되어 간다.

본 실시 형태에서의 제1 처리 가스의 일례로서는, DIPAS[디이소프로필아미노실란], 3DMAS[트리스디메틸아미노실란] 가스, BTBAS[비스터셔리부틸아미노실란], DCS[디클로로실란], HCD[헥사클로로디실란] 등의 실리콘 함유 가스를 들 수 있다.

또한, TiN막의 성막에 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법을 적용하는 경우에는, 제1 처리 가스로는, TiCl₄[사염화티타늄], Ti(MPD)(THD)[티타늄메틸펜탄디오나토비스테트라메틸헵탄디오나토], TMA[트리메틸알루미늄], TEMAZ[테트라키스에틸메틸아미노지르코늄], TEMHF[테트라키스에틸메틸아미노하프늄], Sr(THD)₂[스트론튬비스테트라메틸헵탄디오네이트] 등의 금속 함유 가스를 사용해도 된다.

플라즈마 처리용 가스로서는, 본 실시 형태에서는, 희가스로서는 Ar 가스와 He 가스를 사용하여, 이것을 개질용 산소 가스와 조합한 예를 들어서 설명했지만, 다른 희가스를 사용해도 되고, 산소 가스 대신에 오존 가스나, 물을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 질화막을 성막하는 프로세스에서는, 개질용으로 NH₃ 가스 또는 N₂ 가스를 사용하도록 해도 된다. 또한, 필요에 따라, 수소 함유 가스(H₂ 가스, NH₃ 가스)와의 혼합 가스를 사용해도 된다.

또한, 분리 가스로서는, 예를 들어 Ar 가스 외에, N₂ 가스 등도 들 수 있다.

성막 공정에서의 제1 처리 가스의 유량은, 한정되지 않지만, 예를 들어 50sccm 내지 1,000sccm으로 할 수 있다.

플라즈마 처리용 가스에 포함되는 산소 함유 가스의 유량은, 한정되지 않지만, 예를 들어 500sccm 내지 5,000sccm(일례로서 500sccm) 정도로 할 수 있다.

진공 용기(1) 내의 압력은, 한정되지 않지만, 예를 들어 0.5Torr 내지 4Torr(일례로서 1.8Torr) 정도로 할 수 있다.

웨이퍼(W)의 온도는, 한정되지 않지만, 예를 들어 40℃ 내지 650℃ 정도로 할 수 있다.

서셉터(2)의 회전 속도는, 한정되지 않지만, 예를 들어 60rpm 내지 300rpm 정도로 할 수 있다.

이와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 방법에 의하면, 플라즈마 처리의 면내 균일성을 높이도록 안테나(83)가 변형되어 있으므로, 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또한, 프로세스가 변화하는 경우에도, 다음의 프로세스에 따른 형상으로 안테나(83)를 변형하는 것이 자동으로 행해지기 때문에, 용이하면서도 또한 신속하게 다음 프로세스에 들어갈 수 있다.

[실시예]

도 15는, 본 발명의 실시예에 관한 안테나 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리 장치의 실시 결과를 도시한 도면이다. 실시예에서는, 안테나(83)의 형상을 다양하게 변화시켜서 성막을 행하여, 막의 Y축 상에서의 면내 균일성에 대해서 평가를 행하였다. 또한, Y축이란, 서셉터(2)에서의 반경 방향과 동일한 방향이다.

도 15의 (a)는 비교예 1에 관한 안테나의 형상을 도시한 도면이다. 도 15의 (a)에 도시된 바와 같이, 비교예 1에서는, 전혀 안테나(83)를 변형시키지 않고, 패러데이 실드(95) 상에 수평 배치한 안테나(83)를 사용해서 SiO₂막의 성막을 행하였다. 이 경우, Y축 상의 면내 균일성은 ±0.40％이었다.

도 15의 (b)는 실시예 1에 관한 안테나의 형상을 도시한 도면이다. 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 중심축측의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고, 외주측의 안테나 부재(830b)를 하방으로 절곡함과 함께, 중심축측의 높이를 8mm, 중앙부의 안테나 부재(830c, 830d)의 중심 근방의 높이를 3mm, 중앙부의 안테나 부재(830c, 830d)의 외주 근방의 높이를 2mm로 설정하였다. 이 경우, 비교예 1의 경우보다도 Y축 상의 면내 균일성은 향상되어, ±0.22％이었다.

도 15의 (c)는 실시예 2에 관한 안테나의 형상을 도시한 도면이다. 도 15의 (c)에 도시된 바와 같이, 중심축측의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고, 외주측의 안테나 부재(830b)를 하방으로 절곡함과 함께, 중심축측의 높이를 9.5mm, 중앙부의 안테나 부재(830c, 830d)의 중심 근방의 높이를 4mm, 중앙부의 안테나 부재(830c, 830d)의 외주 근방의 높이를 2mm로 설정하였다. 이 경우, Y축 상의 면내 균일성은 ±0.20％로, 실시예 1의 경우보다도 더욱 Y축 상의 면내 균일성은 향상되었다.

도 15의 (d)는, 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2에 관한 플라즈마 처리의 실시 결과를 도시한 도면이다. 도 15의 (d)에서, 횡축은 Y축의 좌표, 종축은 성막의 막 두께를 나타낸다. 또한, 비교예 2는, 비교예 1의 안테나(83)의 형상을 간단히 경사지게 한 스트레이트형의 형상이며, 안테나(83)의 형상의 변경은 행하지 않은 예이다.

도 15의 (d)에서, 비교예 1, 실시예 1, 실시예 2, 비교예 2에 관한 플라즈마 처리의 실시 결과를 각각 특성선 A, B, C, D로 나타낸다. 도 15의 (d)에 도시된 바와 같이, 비교예 1에 관한 특성선 A, 비교예 2에 관한 특성선 D보다도, 실시예 1에 관한 특성선 B, 실시예 2에 관한 특성선 C가, 막 두께가 일정한 특성을 더 나타내고 있어, 면내 균일성이 우수한 것을 알 수 있다. 특히, 실시예 2에 관한 특성선 C에서는, Y축 좌표 0, 50의 막 두께 이외에는, 모두 동일한 7.68nm로, 퍼팩트에 가까운 면내 균일성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 관한 안테나 장치, 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 처리 장치의 실시 결과로부터, 안테나(83)의 형상을 변화시킴으로써, 매우 우수한 면내 균일성으로 플라즈마 처리를 실시할 수 있음이 확인되었다. 이러한 면내 균일성이 우수한 안테나 형상의 변경을 자동으로 행함으로써, 고품질로 고스루풋의 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태 및 실시예에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태 및 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태 및 실시예에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

1 : 진공 용기 2 : 서셉터
24 : 오목부 31, 32 : 처리 가스 노즐
33 내지 35 : 플라즈마 처리용 가스 노즐
36 : 가스 토출 구멍 41, 42 : 분리 가스 노즐
80 : 플라즈마 발생 장치 81 : 안테나 장치
83 : 안테나 85 : 고주파 전원
86 : 접속 전극 87 : 상하 이동 기구
88 : 리니어 인코더 89 : 지지점 지그
95 : 패러데이 실드 120 내지 122 : 가스 공급원
130 내지 132 : 유량 제어기 830, 830a 내지 830d : 안테나 부재
831 : 연결 부재 832 : 스페이서
P1 : 제1 처리 영역(원료 가스 공급 영역)
P2 : 제2 처리 영역(반응 가스 공급 영역)
P3 : 제3 처리 영역(플라즈마 처리 영역)
W : 웨이퍼

Claims

긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향을 갖는 미리 결정된 주회 형상을 형성하도록, 상기 미리 결정된 주회 형상을 따라서 연장되고, 상기 긴 쪽 방향에서의 연결 위치가 상기 짧은 쪽 방향에 있어서 대향해서 쌍을 이루도록 단부끼리 연결된 복수의 안테나 부재와,
인접하는 상기 복수의 안테나 부재의 단부끼리를 연결하는 변형 가능하고 도전성을 갖는 연결 부재와,
상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개에 개별로 연결되고, 상기 복수의 안테나 부재의 적어도 2개를 상하 이동시켜 상기 연결 부재를 지지점으로 하는 절곡 각도를 변경 가능한 적어도 2개의 상하 이동 기구를 포함하는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 안테나 부재는, 상기 주회 형상의 상기 긴 쪽 방향에서의 양단부를 이루는 제1 및 제2 안테나 부재와, 상기 양단부에 끼워진 중앙부를 이룸과 함께 상기 짧은 쪽 방향에 있어서 대향하는 제3 및 제4 안테나 부재를 포함하는, 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 적어도 2개의 상하 이동 기구는, 상기 제1 안테나 부재에 연결된 제1 상하 이동 기구와, 상기 제3 및 제4 안테나 부재에 각각 접속된 제2 및 제3 상하 이동 기구를 포함하는, 안테나 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1 상하 이동 기구와, 상기 제2 및 제3 상하 이동 기구는, 한쪽이 끌어올림 동작을 행할 때, 다른 쪽은 고정 또는 끌어내림 동작을 행하여, 협동해서 상기 제1 안테나 부재와, 상기 제3 및 제4 안테나 부재의 절곡을 행하는, 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 제2 안테나 부재를 회동 가능하게 고정하는 지지점 지그를 더 포함하는, 안테나 장치.
제3항에 있어서,
상기 적어도 2개의 상하 이동 기구는, 상기 제2 안테나 부재에 연결된 제4 상하 이동 기구를 포함하는, 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 주회 형상은, 상기 복수의 안테나 부재가 복수회 주회한 다단 주회 형상이며, 각 단의 상기 연결 부재의 위치는 평면에서 볼 때 일치하고 있는, 안테나 장치.
제7항에 있어서,
상기 다단 주회 형상의 미리 결정된 위치에, 각 단끼리의 간극을 유지하기 위한 스페이서가 설치되어 있는, 안테나 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 안테나 부재의 높이를 측정하는 높이 측정 수단이 더 설치되어 있는, 안테나 장치.
제9항에 있어서,
상기 높이 측정 수단은, 리니어 인코더인, 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 연결 부재는, 구리재로 이루어지는, 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 상하 이동 기구는, 에어 실린더를 포함하는, 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나 부재에 접속되고, 상기 안테나 부재에 전력을 공급하는 배선 부재를 더 갖고,
상기 배선 부재가, 상기 안테나 부재의 상하 이동을 흡수하는 탄력성을 갖는 구조인, 안테나 장치.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치와,
상기 안테나 장치에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 포함하는 플라즈마 발생 장치.
처리실과,
상기 처리실 내에 설치되고, 표면 상에 기판을 적재 가능한 서셉터와,
상기 처리실의 상면 상에 설치된 제14항에 기재된 플라즈마 발생 장치를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
제15항에 있어서,
상기 서셉터는 회전 가능하게 구성됨과 함께, 상기 서셉터의 상기 표면은 원형이며, 상기 표면 상에는, 상기 기판을 반경 방향을 따라서 적재 가능한 기판 적재 영역이 형성되고,
상기 플라즈마 발생 장치의 상기 안테나 부재는, 상기 긴 쪽 방향이 상기 서셉터의 반경 방향과 일치하도록 설치되고, 상기 적어도 2개의 상하 이동 기구의 1개는, 상기 서셉터의 회전 중심측에 설치된, 플라즈마 처리 장치.
제16항에 있어서,
원료 가스를 상기 서셉터에 공급하는 원료 가스 공급 영역과, 상기 원료 가스와 반응해서 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 영역이 상기 서셉터의 둘레 방향에 있어서 서로 이격해서 더 설치되고,
상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 반응 가스 공급 영역의 상방에 설치된, 플라즈마 처리 장치.