KR20230062333A - 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 - Google Patents

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램 Download PDF

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KR20230062333A
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coil
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resonant coil
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테루오 요시노
나오후미 오하시
타다시 타카사키
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가부시키가이샤 코쿠사이 엘렉트릭
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Abstract

기판 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공한다.
기판 처리 장치는 기판을 처리하는 기판 처리실; 상기 기판 처리실에 연통되는 플라즈마 생성실; 상기 플라즈마 생성실 내에 가스를 공급 가능한 가스 공급부; 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 고주파 전력이 공급되는 제1 코일; 및 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다르고, 고주파 전력이 공급되고 상기 고주파 전력의 공급에 의해 발생하는 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 제2 코일을 구비한다.

Description

기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, METHOD OF MANUFACTURING SEMICONDUCTOR DEVICE AND PROGRAM}
본 개시(開示)는 기판 처리 장치, 반도체 장치의 제조 방법 및 프로그램에 관한 것이다.
특허문헌 1에는 2개의 코일에 고주파 전력을 공급하는 것에 의해 처리 가스를 플라즈마 여기(勵起)하여 기판 처리를 수행하는 기판 처리 장치가 기재되어 있다.
1. 일본 특개 2020-161541호 공보
또한 상기 기판 처리 장치에서는 2개의 코일이 같은 지름으로 또한 같은 축 상에 배치된다. 그러므로 기판의 면내 방향에서의 플라즈마 밀도에 편차가 발생하여 기판 처리의 면내 균일성이 저하되는 경우가 있다.
본 개시의 목적은 기판 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능한 기술을 제공하는 데 있다.
본 개시의 일 형태에 따르면, 기판을 처리하는 기판 처리실; 상기 기판 처리실에 연통되는 플라즈마 생성실; 상기 플라즈마 생성실 내에 가스를 공급 가능한 가스 공급부; 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 고주파 전력이 공급되는 제1 코일; 및 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경(卷徑)이 다르고, 고주파 전력이 공급되고 상기 고주파 전력의 공급에 의해 발생하는 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 제2 코일을 구비하는 기술이 제공된다.
본 개시에 따르면, 기판 처리의 면내 균일성을 향상시키는 것이 가능해진다.
도 1은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 개시의 비교예에서 이용되는 제1 공진(共振) 코일을 도시하는 도면.
도 3은 도 2의 제1 공진 코일에서의 전류와 전압의 관계를 도시하는 설명도.
도 4는 도 2의 제1 공진 코일을 이용하여 처리 가스를 플라즈마 여기한 경우의 처리로 내의 모습을 도시하는 도면.
도 5는 도 4의 제1 공진 코일의 축 방향 중앙부에서의 수평 단면도.
도 6은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 제2 공진 코일을 도시하는 도면.
도 7은 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일에서의 전류와 전압의 관계를 도시하는 설명도.
도 8은 도 7의 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일을 이용하여 처리 가스를 플라즈마 여기한 경우의 처리로 내의 모습을 도시하는 도면.
도 9는 도 8의 제1 공진 코일 및 제2 공진 코일의 축 방향 중앙부에서의 수평 단면도.
도 10은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 장치의 제어부(제어 수단)의 구성을 도시하는 도면.
도 11은 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 기판 처리 공정을 도시하는 흐름도.
도 12는 본 개시의 일 형태에서 바람직하게 이용되는 공진 코일의 변형예를 이용하여 처리 가스를 플라즈마 여기한 경우의 처리로 내의 모습을 도시한 도면.
이하, 본 개시의 일 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 이하의 설명에서 이용되는 도면은 모두 모식적인 것이며, 도면에 도시되는 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 현실의 것과 반드시 일치하지 않는다. 또한 복수의 도면의 상호간에서도 각 요소의 치수 관계, 각 요소의 비율 등은 반드시 일치하지 않는다.
(1) 기판 처리 장치의 구성
본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치(100)에 대해서 도 1 내지 도 10을 이용하여 이하에 설명한다. 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 장치는 주로 기판 면상에 형성된 막이나 하지(下地)에 대하여 산화 처리를 수행하도록 구성된다.
(처리실)
기판 처리 장치(100)는 기판으로서의 웨이퍼(200)를 플라즈마 처리하는 처리로(202)를 구비한다. 처리로(202)에는 처리실(201)을 구성하는 처리 용기(203)가 설치된다. 처리 용기(203)는 제1 용기인 돔형의 상측 용기(210)와, 제2 용기인 공기형의 하측 용기(211)를 구비한다. 상측 용기(210)가 하측 용기(211) 상에 피복되는 것에 의해 처리실(201)이 형성된다. 이 상측 용기(210)는 처리 가스가 플라즈마 여기되는 플라즈마 생성 공간(201A)을 형성하는 플라즈마 용기를 구성한다.
또한 하측 용기(211)의 하부 측벽에는 게이트 밸브(244)가 설치된다. 게이트 밸브(244)는 열려 있을 때 반송 기구(미도시)를 이용하는 것에 의해 반입출구(245)를 개재하여 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입하거나, 처리실(201) 외로 웨이퍼(200)를 반출할 수 있도록 구성된다. 게이트 밸브(244)는 닫혀 있을 때 처리실(201) 내의 기밀성을 보지(保持)하는 게이트 밸브가 되도록 구성된다.
처리실(201)은 플라즈마 생성 공간(201A)과 기판 처리 공간(201B)을 포함한다. 플라즈마 생성 공간(201A)은 주위에 전극으로서의 코일인 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)이 설치되는 공간이며, 플라즈마가 생성되는 공간이다. 플라즈마 생성 공간(201A)은 처리실(201) 내, 제1 공진 코일(212)의 하단보다 상방(上方)이며, 또한 제1 공진 코일(212)의 상단보다 하방(下方)의 공간을 말한다. 기판 처리 공간(201B)은 플라즈마 생성 공간(201A)에 연통하고, 웨이퍼(200)가 처리되는 공간이다. 기판 처리 공간(201B)은 웨이퍼(200)가 플라즈마를 이용하여 처리되는 공간이며, 제1 공진 코일(212)의 하단보다 하방의 공간을 말한다. 본 개시의 일 형태에서는 플라즈마 생성 공간(201A)과 기판 처리 공간(201B)의 수평 방향의 지름은 대략 동일해지도록 구성된다. 플라즈마 생성 공간(201A)을 형성하는 구성은 플라즈마 생성실이라고도 불리고, 기판 처리 공간(201B)을 형성하는 구성은 기판 처리실이라고도 불린다. 또한 플라즈마 생성 공간(201A)은 처리실(201) 내에서의 플라즈마 생성 영역이라고 바꿔 말해도 좋다. 또한 기판 처리 공간(201B)은 처리실(201) 내에서의 기판 처리 영역이라고 바꿔 말해도 좋다.
(서셉터)
처리실(201)의 저측(底側) 중앙에는 웨이퍼(200)를 재치하는 기판 재치부로서의 서셉터(기판 재치대)(217)가 배치된다. 서셉터(217)는 처리실(201) 내의 제1 공진 코일(212)의 하방에 설치된다.
서셉터(217)의 내부에는 가열 기구로서의 히터(217B)가 일체적으로 매립된다. 히터(217B)는 전력이 공급되면 웨이퍼(200)를 가열할 수 있도록 구성된다.
서셉터(217)는 하측 용기(211)와 전기적으로 절연된다. 임피던스 조정 전극(217C)은 서셉터(217)에 재치된 웨이퍼(200) 상에 생성되는 플라즈마의 밀도의 균일성을 보다 향상시키기 위해서 서셉터(217) 내부에 설치된다. 그리고 임피던스 조정 전극(217C)은 임피던스 조정부로서의 임피던스 가변 기구(275)를 개재하여 접지(接地)된다.
서셉터(217)에는 서셉터(217)를 승강시키는 구동(驅動) 기구를 구비하는 서셉터 승강 기구(268)가 설치된다. 또한 서셉터(217)에는 관통공(217A)이 설치되는 것과 함께 하측 용기(211)의 저면(底面)에는 웨이퍼 승강 핀(266)이 설치된다. 서셉터 승강 기구(268)에 의해 서셉터(217)가 하강되었을 때에는 웨이퍼 승강 핀(266)이 서셉터(217)와는 접촉하지 않은 상태에서 관통공(217A)을 관통하도록 구성된다.
(가스 공급부)
처리실(201)의 상방, 즉 상측 용기(210)의 상부에는 가스 공급 헤드(236)가 설치된다. 가스 공급 헤드(236)는 캡 형상의 개체(蓋體)(233)와, 가스 도입구(234)와 버퍼실(237)과 개구(開口)(238)와 차폐 플레이트(240)와 가스 취출구(吹出口)(239)를 구비하고, 반응 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성된다. 버퍼실(237)은 가스 도입구(234)로부터 도입되는 반응 가스를 분산하는 분산 공간으로서의 기능을 가진다.
가스 도입구(234)에는 산소 함유 가스를 공급하는 산소 함유 가스 공급관(232A)의 하류단과, 수소 함유 가스를 공급하는 수소 함유 가스 공급관(232B)의 하류단과, 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급관(232C)이 합류관(232)에서 합류하도록 접속된다. 산소 함유 가스 공급관(232A)은 단순히 가스 공급관(232A)이라고도 부르고, 수소 함유 가스 공급관(232B)은 단순히 가스 공급관(232B)이라고도 부르고, 불활성 가스 공급관(232C)은 단순히 가스 공급관(232C)이라고도 부른다. 산소 함유 가스 공급관(232A)에는 상류측부터 순서대로 산소 함유 가스 공급원(250A), 유량 제어 장치로서의 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(252A), 개폐 밸브로서의 밸브(253A)가 설치된다. 수소 함유 가스 공급관(232B)에는 상류측부터 순서대로 수소 함유 가스 공급원(250B), MFC(252B), 밸브(253B)가 설치된다. 불활성 가스 공급관(232C)에는 상류측부터 순서대로 불활성 가스 공급원(250C), MFC(252C), 밸브(253C)가 설치된다. 산소 함유 가스 공급관(232A)과 수소 함유 가스 공급관(232B)과 불활성 가스 공급관(232C)이 합류한 하류측에는 밸브(243A)가 설치되고, 가스 도입구(234)의 상류단에 접속된다. 밸브(253A, 253B, 253C, 243A)를 개폐시키는 것에 의해 MFC(252A, 252B, 252C)에 의해 각각의 가스의 유량을 조정하면서 가스 공급관(232A, 232B, 232C)을 개재하여 산소 함유 가스, 수소 함유 가스, 불활성 가스 등의 처리 가스를 처리실(201) 내에 공급할 수 있도록 구성된다.
또한 산소 함유 가스 공급관(232A), MFC(252A), 밸브(253A) 및 밸브(243A)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 산소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 수소 함유 가스 공급관(232B), MFC(252B), 밸브(253B) 및 밸브(243A)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 수소 함유 가스 공급계가 구성된다. 또한 불활성 가스 공급관(232C), MFC(252C), 밸브(253C) 및 밸브(243A)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 불활성 가스 공급계가 구성된다.
주로 산소 함유 가스 공급관(232A), 수소 함유 가스 공급관(232B), 불활성 가스 공급관(232C), MFC(252A, 252B, 252C), 밸브(253A, 253B, 253C) 및 밸브(243A)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 가스 공급부(가스 공급계)가 구성된다. 가스 공급부(가스 공급계)는 처리 용기(203) 내에 처리 가스를 공급하도록 구성되면 좋고, 예컨대 어느 하나의 가스 공급계나 그것들의 조합을 가스 공급부라고 불러도 좋다.
(배기부)
하측 용기(211)의 측벽에는 처리실(201) 내로부터 반응 가스를 배기하는 가스 배기구(235)가 설치된다. 가스 배기구(235)에는 가스 배기관(231)의 상류단이 접속된다. 가스 배기관(231)에는 상류측부터 순서대로 압력 조정기(압력 조정부)로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(242), 개폐 밸브로서의 밸브(243B), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(246)가 설치된다. 주로 가스 배기구(235), 가스 배기관(231), APC 밸브(242), 밸브(243B)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 배기부가 구성된다. 또한 진공 펌프(246)를 배기부에 포함시켜도 좋다.
(플라즈마 생성부)
처리 용기(203)의 외측에는 처리 용기(203)의 외주를 둘러싸도록 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)이 각각 배치된다. 구체적으로는 처리 용기(203)에서 플라즈마 생성 공간(201A)에 대응하는 부분(영역)의 외주(플라즈마 생성실의 외주)를 둘러싸도록 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)이 각각 배치된다. 제1 공진 코일(212)은 선 형상 또는 끈 형상의 도체(導體)(212A)를 동일 방향으로 나선 형상으로 복수 회 권회(卷回)한 것이다. 제1 공진 코일(212)의 양단(兩端)[도 8에서는 상단(212B) 및 하단(212C)]은 각각 접지되고, 제1 공진 코일(212)의 양단 사이의 부분이 처리 용기(203)의 외주를 둘러싼다. 구체적으로는 제1 공진 코일(212)은 처리실(201)의 외주부, 즉 상측 용기(210)의 측벽의 외주를 둘러싼다. 바꿔 말하면, 제1 공진 코일(212)의 내측에 처리 용기(203)가 삽입된다. 또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)에 의해 발생하는 고주파 전자계가 실질적으로 처리 용기(203) 내의 처리 가스를 플라즈마 여기하는 정도로 제1 공진 코일(212)과 처리 용기(203)의 외주(외면)가 근접된다. 또한 본 실시 형태의 제1 공진 코일(212)은 권경이 제1 공진 코일(212) 상의 어느 하나의 위치에서도 일정하며 동일하다. 제1 공진 코일(212)에는 고주파 전력이 공급되도록 구성된다.
제2 공진 코일(214)은 선 형상 또는 끈 형상의 도체(214A)를 동일 방향으로 나선 형상으로 복수 회 권회한 것이다. 제2 공진 코일(214)의 양단[상단(214B) 및 하단(214C)]은 각각 접지되고, 제2 공진 코일(214)의 상단(214B)과 하단(214C) 사이의 부분이 처리 용기(203)의 외주를 둘러싼다. 구체적으로는 제2 공진 코일(214)은 처리실(201)의 외주부, 즉 상측 용기(210)의 측벽의 외주를 둘러싼다. 바꿔 말하면, 제2 공진 코일(214)의 내측에 처리 용기(203)가 삽입된다. 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)과 마찬가지로 제2 공진 코일(214)에 의해 발생하는 고주파 전자계가 실질적으로 처리 용기(203) 내의 처리 가스를 플라즈마 여기하는 정도로 제2 공진 코일(214)과 처리 용기(203)의 외주(외면)가 근접된다. 또한 본 실시 형태의 제2 공진 코일(214)은 권경이 제2 공진 코일(214) 상의 어느 하나의 위치에서도 일정하며 동일하다. 또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 권경(D1)과 제2 공진 코일(214)의 권경(D2)이 다르다. 구체적으로는 제2 공진 코일(214)의 권경(D2)이 제1 공진 코일(212)의 권경(D1)보다 크다. 여기서 권경(D2)은 권경(D1)의 101% 내지 125%, 바람직하게는 105% 내지 120%의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시되는 바와 같이 제1 공진 코일(212)의 축 방향[즉 제1 공진 코일(212)의 나선 축을 따른 방향]과 제2 공진 코일(214)의 축 방향[즉 제2 공진 코일(214)의 나선 축을 따른 방향]은 같은 방향이다. 보다 구체적으로는 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 나선 축과 제2 공진 코일(214)의 나선 축이 같은 축으로 이루어진다. 또한 본 실시 형태에서는 각 공진 코일의 축 방향은 장치 상하 방향과 같은 방향이며, 연직 방향(수직 방향)과도 같은 방향이다. 또한 도 7에서는 장치 상방을 화살표(U)로 나타내고, 처리 용기(203)의 지름 방향을 화살표(R)로 나타낸다. 여기서 처리 용기(203)의 지름 방향은 장치의 수평 방향과 같은 방향이며, 각 공진 코일의 나선 축과 직교(直交)하는 방향과도 같은 방향이다. 또한 제1 공진 코일(212)을 구성하는 도체(212A)와, 제2 공진 코일(214)을 구성하는 도체(214A)는 수직 방향(공진 코일의 축 방향)으로 교호(交互)적으로 배치된다. 여기서 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)을 수직 방향으로부터 보면, 제2 공진 코일(214)의 내주부에 제1 공진 코일(212)의 외주부가 중첩된다. 이와 같이 수직 방향으로부터 보아서 제2 공진 코일(214)의 일부에 제1 공진 코일(212)의 일부가 중첩되는 것에 의해 각 코일을 피복하는 용기(미도시)가 지름 방향으로 사이즈 업 하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 수직 방향으로부터 보아서 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)이 겹치지 않는, 즉 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214) 사이에 극간이 있는 경우, 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214) 사이의 거리가 확보되어 아크 방전의 발생이 억제된다. 또한 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214) 사이의 거리를 미리 아크 방전되지 않는 거리로 설정해도 좋다. 또한 제2 공진 코일(214)에는 고주파 전력이 공급되도록 구성된다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 제1 공진 코일(212)의 코일부의 축 방향의 길이(나선 축을 따른 길이)는 제2 공진 코일(214)의 코일부의 축 방향의 길이(나선 축을 따른 길이)보다 길다. 그러므로 제2 공진 코일(214)의 도체(214A)는 제1 공진 코일(212)의 도체(212A)에 대하여 수직 방향의 상측으로부터 중앙부 부근까지 수직 방향(공진 코일의 축 방향)에 교호적으로 배치된다. 여기서 처리 용기(203)의 외주에는 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)이 배치되는 영역이 형성된다. 구체적으로는 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)이 배치되는 영역을 제1 배치 영역이라고 부르고, 부호 FA로 도시한다(도 8 참조). 또한 제1 공진 코일(212)만이 배치되는 영역을 제2 배치 영역이라고 부르고, 부호 SA로 도시한다(도 8 참조). 이 제2 배치 영역(SA)은 장치 상하 방향(수직 방향)에서 제1 배치 영역(FA)보다 서셉터(217)에 가까운 측에 형성된다.
제1 공진 코일(212)에는 RF 센서(272), 고주파 전원(273), 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력 주파수의 정합을 수행하는 정합기(274)가 접속된다.
고주파 전원(273)은 공진 코일(212)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하는 것이다. RF 센서(272)는 고주파 전원(273)의 출력측에 설치되고, 공급되는 고주파 전력의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하는 것이다. RF 센서(272)에 의해 모니터된 반사파 전력은 정합기(274)에 입력되고, 정합기(274)는 RF 센서(272)로부터 입력되는 반사파의 정보에 기초하여 반사파가 최소가 되도록 고주파 전원(273)의 임피던스나 출력되는 고주파 전력의 주파수를 제어하는 것이다.
고주파 전원(273)은 발진 주파수 및 출력을 규정하기 위한 고주파 발진 회로 및 프리앰프를 포함하는 전원 제어 수단(컨트롤 회로)과, 소정의 출력으로 증폭하기 위한 증폭기(출력 회로)를 구비한다. 전원 제어 수단은 조작 패널을 통해서 미리 설정된 주파수 및 전력에 관한 출력 조건에 기초하여 증폭기를 제어한다. 증폭기는 전송 선로를 개재하여 공진 코일(212)에 일정한 고주파 전력을 공급한다. RF 센서(272), 정합기(274)를 총칭하여 고주파 전력 공급부(271)라고 부른다. 고주파 전원(273)을 고주파 전력 공급부(271)에 포함시켜도 좋다.
제2 공진 코일(214)에는 RF 센서(282), 고주파 전원(283), 고주파 전원(283)의 임피던스나 출력 주파수의 정합을 수행하는 정합기(284)가 접속된다.
고주파 전원(283)은 제2 공진 코일(214)에 고주파 전력(RF 전력)을 공급하는 것이다. RF 센서(282)는 고주파 전원(283)의 출력측에 설치되고, 공급되는 고주파 전력의 진행파나 반사파의 정보를 모니터하는 것이다. RF 센서(282)에 의해 모니터된 반사파 전력은 정합기(284)에 입력되고, 정합기(284)는 RF 센서(282)로부터 입력되는 반사파의 정보에 기초하여 반사파가 최소가 되도록 고주파 전원(283)의 임피던스나 출력되는 고주파 전력의 주파수를 제어하는 것이다.
고주파 전원(283)은 발진 주파수 및 출력을 규정하기 위한 고주파 발진 회로 및 프리앰프를 포함하는 전원 제어 수단(컨트롤 회로)과, 소정의 출력으로 증폭하기 위한 증폭기(출력 회로)를 구비한다. 전원 제어 수단은 조작 패널을 통해서 미리 설정된 주파수 및 전력에 관한 출력 조건에 기초하여 증폭기를 제어한다. 증폭기는 제2 공진 코일(214)에 전송 선로를 개재하여 일정한 고주파 전력을 공급한다. RF 센서(282), 정합기(284)를 총칭하여 고주파 전력 공급부(281)라고 부른다. 고주파 전원(283)을 고주파 전력 공급부(281)에 포함시켜도 좋다.
제1 공진 코일(212)은 소정의 파장의 정재파를 형성하기 위해서 일정한 파장으로 공진하도록 권경, 권회 피치, 권수(卷數)가 설정된다. 즉 제1 공진 코일(212)의 전기적 길이는 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에서의 1파장의 정수배(1배, 2배, …)에 상당하는 길이로 설정된다.
또한 제2 공진 코일(214)은 소정의 파장의 정재파를 형성하기 위해서 일정한 파장으로 공진하도록 권경, 권회 피치, 권수가 설정된다. 즉 제2 공진 코일(214)의 전기적 길이는 고주파 전원(283)으로부터 공급되는 고주파 전력의 소정 주파수에서의 1파장의 정수배(1배, 2배, …)에 상당하는 길이로 설정된다.
구체적으로는 인가하는 전력이나 발생시키는 자계(磁界) 강도 또는 적용하는 장치의 외형 등을 감안하여 제1 공진 코일(212)은 예컨대 800kHz 내지 50MHz, 0.1kW 내지 5kW의 고주파 전력에 의해 0.01가우스 내지 10가우스 정도의 자장(磁場)을 발생할 수 있도록 설정된다. 그리고 제1 공진 코일(212)은 50mm2 내지 300mm2의 단면적이며 또한 200mm 내지 500mm의 코일 지름으로 이루어지고, 플라즈마 생성 공간(201A)을 형성하는 방의 외주측으로 2회 내지 60회 정도 권회된다. 마찬가지로 인가하는 전력이나 발생시키는 자계 강도 또는 적용하는 장치의 외형 등을 감안하여 제2 공진 코일(214)은 예컨대 800kHz 내지 50MHz, 0.1kW 내지 5kW의 고주파 전력에 의해 0.01가우스 내지 10가우스 정도의 자장을 발생할 수 있도록 설정된다. 그리고 제2 공진 코일(214)은 50mm2 내지 300mm2의 단면적이며 또한 200mm 내지 500mm의 코일 지름으로 이루어지고, 플라즈마 생성 공간(201A)을 형성하는 방의 외주측으로 2회 내지 60회 정도 권회된다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)은 정재파의 배의 위치가 겹치지 않도록 배치된다. 바꿔 말하면, 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크와, 제2 공진 코일(214)의 전압 분포의 피크가 겹치지 않는다. 또한 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214) 사이의 거리는 각각의 공진 코일의 도체 간에서 아크 방전되지 않는 거리로 설정된다.
제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)을 구성하는 소재로서는 구리 파이프, 구리의 박판(薄板), 알루미늄 파이프, 알루미늄 박판, 폴리머 벨트에 구리 또는 알루미늄을 증착한 소재 등이 사용된다. 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)은 절연성 재료로 평판 형상으로 형성되고 또한 베이스 플레이트(248)의 상단면에 연직되게 입설된 복수의 서포트(미도시)에 의해 지지된다.
제1 공진 코일(212)의 양단은 전기적으로 접지된다. 제1 공진 코일(212)의 양단 중의 일단(一端)(도 2, 도 4 및 도 8에서는 상단)(212B)은 장치의 최초 설치 시 또는 처리 조건 변경 시에 제1 공진 코일(212)의 전기적 길이를 미세조정하기 위해서 가동 탭(300)을 개재하여 접지된다. 또한 제1 공진 코일(212)의 타단(他端)(도 1 내지 도 4, 도 7 및 도 8에서는 하단)(212C)은 고정 그라운드로서 접지된다. 또한 장치의 최초 설치 시 또는 처리 조건 변경 시에 제1 공진 코일(212)의 임피던스를 미세조정하기 위해서 제1 공진 코일(212)의 접지된 양단 사이에는 가동 탭(305)에 의해 급전부(給電部)가 구성된다. 또한 가동 탭(305)은 제1 공진 코일(212)의 공진 특성을 고주파 전원(273)과 대략 같아지도록 위치가 조정된다. 제1 공진 코일(212)이 가변식 그라운드부 및 가변식 급전부를 구비하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 처리실(201)의 공진 주파수 및 부하 임피던스를 조정하는 데 있어서 한층 더 간편하게 조정할 수 있다. 또한 본 실시 형태의 제1 공진 코일(212)의 상단(212B)은 본 개시에서의 제1 어스 접속부의 일례다. 또한 제1 공진 코일(212)의 하단(212C)은 본 개시에서의 제2 어스 접속부의 일례다. 또한 제1 공진 코일(212)의 상단(212B) 근방이 접지된 경우에는 그 부분이 접지점이 되어 제1 어스 접속부가 된다. 그리고 제1 공진 코일(212)의 하단(212C) 근방이 접지된 경우에는 그 부분이 접지점이 되어 제2 어스 접속부가 된다.
제2 공진 코일(214)의 양단은 전기적으로 접지된다. 제2 공진 코일(214)의 양단 중의 일단(도 6 및 도 8에서는 상단)(214B)은 장치의 최초 설치 시 또는 처리 조건 변경 시에 제2 공진 코일(212)의 전기적 길이를 미세조정하기 위해서 가동 탭(302)을 개재하여 접지된다. 또한 제2 공진 코일(214)의 타단(도 1, 도 6 내지 도 8에서는 하단)(214C)은 고정 그라운드로서 접지된다. 또한 장치의 최초 설치 시 또는 처리 조건 변경 시에 제2 공진 코일(214)의 임피던스를 미세조정하기 위해서 제2 공진 코일(214)의 접지된 양단 사이에는 가동 탭(306)에 의해 급전부가 구성된다. 또한 가동 탭(306)은 제2 공진 코일(214)의 공진 특성을 고주파 전원(283)과 대략 같아지도록 위치가 조정된다. 제2 공진 코일(214)이 가변식 그라운드부 및 가변식 급전부를 구비하는 것에 의해, 후술하는 바와 같이 처리실(201)의 공진 주파수 및 부하 임피던스를 조정하는 데 있어서 한층 더 간편하게 조정할 수 있다. 또한 본 실시 형태의 제2 공진 코일(214)의 상단(214B)은 본 개시에서의 제3 어스 접속부의 일례다. 또한 제2 공진 코일(212)의 하단(214C)은 본 개시에서의 제4 어스 접속부의 일례다. 또한 제2 공진 코일(214)의 상단(214B) 근방이 접지된 경우에는 그 부분이 접지점이 되어 제3 어스 접속부가 된다. 그리고 제2 공진 코일(214)의 하단(214C) 근방이 접지된 경우에는 그 부분이 접지점이 되어 제4 어스 접속부가 된다.
제1 공진 코일(212)의 일단 및 타단의 적어도 일방(一方)에는 위상(位相) 전류 및 역위상(逆位相) 전류가 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점에 관해서 대칭으로 흐르도록 공진 코일 및 쉴드에 의해 구성되는 파형 조정 회로(308)가 삽입된다. 파형 조정 회로(308)는 제1 공진 코일(212)을 전기적으로 비접속 상태로 하거나 또는 전기적으로 등가의 상태로 설정하는 것에 의해 개로(開路)로 구성한다. 또한 제1 공진 코일(212)의 단부는 초크 직렬 저항에 따라 비접지로 하고, 고정 기준 전위에 직류 접속되어도 좋다.
또한 제2 공진 코일(214)의 일단 및 타단의 적어도 일방에는 위상 전류 및 역위상 전류가 제2 공진 코일(214)의 전기적 중점에 관해서 대칭으로 흐르도록 공진 코일 및 쉴드에 의해 구성되는 파형 조정 회로(309)가 삽입된다. 파형 조정 회로(309)는 제2 공진 코일(214)을 전기적으로 비접속 상태로 하거나 또는 전기적으로 등가의 상태에 설정하는 것에 의해 개로(開路)로 구성한다. 또한 제2 공진 코일(214)의 단부는 초크 직렬 저항에 따라 비접지로 하고, 고정 기준 전위에 직류 접속되어도 좋다.
또한 파형 조정 회로는 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)의 적어도 일방에 배치되면 좋다. 여기서 파형 조정 회로(308, 309)로서는 예컨대 가변 콘덴서를 이용해도 좋고, 도전체로 구성된 선(코일)이어도 좋다.
차폐판(223)은 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)의 외측의 전계를 차폐하는 것과 함께 공진 회로를 구성하는 데 필요한 용량 성분(C 성분)을 제1 공진 코일(212) 또는 제2 공진 코일(214) 사이에 형성하기 위해서 설치된다. 차폐판(223)은 일반적으로는 알루미늄 합금 등의 도전성 재료를 사용해서 원통 형상으로 구성된다. 차폐판(223)은 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)의 각각의 외주로부터 5mm 내지 150mm 정도 이격해서 배치된다.
주로 제1 공진 코일(212), RF 센서(272), 정합기(274)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 제1 플라즈마 생성부가 구성된다. 또한 제1 플라즈마 생성부로서 고주파 전원(273)을 포함시켜도 좋다. 또한 주로 제2 공진 코일(214), RF 센서(282), 정합기(284)에 의해 본 개시의 일 형태에 따른 제2 플라즈마 생성부가 구성된다. 또한 제2 플라즈마 생성부로서 고주파 전원(283)을 포함시켜도 좋다. 제1 플라즈마 생성부와 제2 플라즈마 생성부를 총칭하여 플라즈마 생성부라고 부른다.
다음으로 본 개시의 일 형태에 따른 장치의 플라즈마 생성 원리 및 생성되는 플라즈마의 성질에 대해서 설명한다. 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)의 플라즈마 생성 원리는 같으므로, 여기서는 하나의 제1 공진 코일(212)을 이용한 경우를 예로 하여 설명한다(도 3 내지 도 5 참조).
제1 공진 코일(212)에 의해 구성되는 플라즈마 발생 회로는 RLC의 병렬 공진 회로로 구성된다. 고주파 전원(273)으로부터 공급되는 고주파 전력의 파장과 제1 공진 코일(212)의 전기적 길이가 같은 경우, 제1 공진 코일(212)의 공진 조건은 제1 공진 코일(212)의 용량 성분 또는 유도 성분에 의해 만들어지는 리액턴스 성분이 상쇄되어 순(純)저항이 되는 것이다. 하지만 상기 플라즈마 발생 회로에서는 플라즈마를 발생시킨 경우, 제1 공진 코일(212)의 전압부와 플라즈마 사이의 용량 결합의 변동, 플라즈마 생성 공간(201A)과 플라즈마 사이의 유도 결합의 변동 및 플라즈마의 여기 상태 등에 의해 실제의 공진 주파수는 근소하게나마 변동한다.
그래서 본 개시의 일 형태의 기판 처리 장치(100)는 플라즈마 발생 시의 제1 공진 코일(212)에서의 공진의 어긋남을 전원측에서 보상하기 위해서 플라즈마가 발생했을 때의 제1 공진 코일(212)로부터의 반사파 전력을 RF 센서(272)에서 검출하고, 검출된 반사파 전력에 기초하여 정합기(274)가 고주파 전원(273)의 출력을 보정하는 기능을 가진다.
구체적으로는 정합기(274)는 RF 센서(272)에서 검출된 플라즈마가 발생했을 때의 제1 공진 코일(212)로부터의 반사파 전력에 기초하여 반사파 전력이 최소가 되도록 고주파 전원(273)의 임피던스 또는 출력 주파수를 증가 또는 감소시킨다. 임피던스를 제어하는 경우, 정합기(274)는 미리 설정된 임피던스를 보정하는 가변 콘덴서 제어 회로에 의해 구성된다. 주파수를 제어하는 경우, 정합기(274)는 미리 설정된 고주파 전원(273)의 발진 주파수를 보정하는 주파수 제어 회로에 의해 구성된다. 또한 고주파 전원(273)과 정합기(274)는 일체로서 구성되어도 좋다.
상기 구성에 의해 본 개시의 일 형태에서의 제1 공진 코일(212)에서는 플라즈마를 포함하는 상기 공진 코일의 실제의 공진 주파수에 의한 고주파 전력이 공급되므로(또는 플라즈마를 포함하는 상기 공진 코일의 실제의 임피던스로 조정하도록 고주파 전력이 공급되므로), 위상 전압과 역위상 전압이 상시 상쇄되는 상태의 정재파가 형성된다(도 3 참조). 그리고 제1 공진 코일(212)의 전기적 길이가 고주파 전력의 파장과 같은 경우, 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점(전압이 제로의 노드)에 가장 높은 위상 전류가 생기(生起)된다. 구체적으로는 제1 공진 코일(212)에는 고주파 전원(273)으로부터 고주파 전력이 공급되고 제1 공진 코일(212)의 선로상의 양단간의 구간에서 고주파 전력의 예컨대 1파장만큼의 길이를 가지는 전류 및 전압의 정재파가 형성된다. 도 3의 우측의 파형 중, 파선은 전류를, 실선은 전압을 나타낸다. 도 3의 우측의 파형으로 도시되는 바와 같이 제1 공진 코일(212)의 양단 및 그 중점(즉 전기적 중점)에서 전류의 정재파의 진폭이 최대가 된다. 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점의 근방에서는 처리실 벽이나 서셉터(217)와의 용량 결합이 거의 없고, 전기적 포텐셜이 지극히 낮은 도넛 형상의 유도 플라즈마(ICP: Inductively Coupled Plasma)(310)가 형성된다. 구체적으로는 전류의 진폭이 최대가 되는 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점의 근방에서는 고주파 자계가 형성되고, 이 고주파 자계에 의해 유기된 고주파 전자계가 상측 용기(210) 내의 플라즈마 생성 공간(201A) 내에 공급된 처리 가스의 방전을 발생시킨다. 이 방전에 따라 처리 가스가 여기되는 것에 의해 처리 가스의 플라즈마가 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점의 근방에서 생성된다. 이하, 이와 같이 전류의 진폭이 큰 위치(영역)의 근방에서 형성되는 고주파 전자계에 의해 생성되는 처리 가스의 플라즈마를 유도 결합 플라즈마라고 부른다. ICP는 도 4에 도시되는 바와 같이 상측 용기(210) 내의 내벽면을 따른 공간 중, 제1 공진 코일(212)의 중점의 근방이 되는 영역에 도넛 형상으로 생성되고, 웨이퍼(200)의 면내 방향으로 플라즈마 밀도가 균일한 ICP가 생성된다. 또한 같은 원리에 의해 제1 공진 코일(212)의 축 방향의 양단측에도 유도 플라즈마가 생성된다.
다음으로 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)을 이용하여 플라즈마를 생성한 상태에 대해서 설명한다.
도 8에 도시하는 본 개시의 일 형태의 기판 처리 장치(100)에서는 도 4에 도시하는 제1 공진 코일(212)이 하나만인 형태와 마찬가지로, 플라즈마 생성 공간(201A)의 주위에 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)이 각각 배치된다. 그리고 플라즈마 생성 공간(201A)에 처리 가스가 공급된 상태에서 제1 공진 코일(212)에 고주파 전력을 공급하면, 전술의 원리에 의해 도 7의 우측에 도시되는 바와 같이 전압 및 전류가 발생하는 것과 함께, 도 8에 도시되는 바와 같이 플라즈마 생성 공간(201A)에 ICP(310)가 생성된다.
마찬가지로 플라즈마 생성 공간(201A)에 처리 가스가 공급된 상태에서 제2 공진 코일(214)에 고주파 전력을 공급하면, 전술한 원리에 의해, 도 7의 좌측에 도시되는 바와 같이 전압 및 전류가 발생하는 것과 함께, 도 8에 도시되는 바와 같이 플라즈마 생성 공간(201A)에 ICP(312)가 발생한다.
이와 같이 복수의 공진 코일을 이용하는 것에 의해 1개의 공진 코일로 플라즈마를 생성하는 데 비해 많은 플라즈마를 생성할 수 있다. 즉 플라즈마 중의 래디컬 성분을 다량 생성할 수 있다.
본 실시 형태에서는 제2 공진 코일(214)의 권경(D2)을 제1 공진 코일(212)의 권경(D1)과 다르게 하기 때문에, 도 7에 도시되는 바와 같이 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크와 제2 공진 코일(214)의 전압 분포의 피크를 지름 방향으로 어긋나게 할 수 있다. 즉 각 공진 코일의 전압 분포의 피크가 서로 겹치지 않는다. 이와 같이 2개의 공진 코일의 전압 분포의 피크를 어긋나게 하는 것에 의해 농도가 높은 유도 플라즈마의 지름 방향의 밀도를 균일하게 할 수 있다(도 9 참조). 이에 의해 기판 면내(웨이퍼 표면 내)의 균일화를 실현할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 제2 공진 코일(214)은 축 방향과 직교하는 방향(수평 방향)에서 전압 분포의 피크가 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성된다. 이와 같이 수평 방향의 전압 분포의 피크를 어긋나게 하는 것에 의해 플라즈마 밀도의 균일화가 가능해진다. 예컨대 도 9에 도시되는 바와 같이, 2개의 공진 코일로부터 별부(別部)의 ICP가 형성되는 것에 의해 지름 방향의 플라즈마량이 많아진다.
또한 본 실시 형태의 제2 공진 코일(214)은 축 방향(수직 방향)에서 전압 분포의 피크가 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성된다. 이와 같이 수직 방향의 전압 분포의 피크를 어긋나게 하는 것에 의해 일방의 유도 플라즈마의 거칠기 상태를 타방의 유도 플라즈마로 보완할 수 있다. 따라서 유도 플라즈마 전체의 수명을 연장할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 처리 용기(203)의 외주에 제1 배치 영역(FA)과 제2 배치 영역(SA)이 형성된다. 여기서 제2 배치 영역(SA)에는 제1 공진 코일(212)만이 연속해서 배치되기 때문에 플라즈마 생성 공간(201A)에 대한 코일 길이의 물리적인 길이가 조정 가능해진다. 이에 의해 설계에 대한 융통성을 확보할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 권경(D1)은 제2 공진 코일(214)의 권경(D2)보다 작아지도록 구성된다. 이와 같이 제2 공진 코일(214)보다 작은 권경으로 전압 분포의 피크를 형성할 수 있기 때문에 기판(웨이퍼) 중심 영역에 밀도 높은 유도 플라즈마를 공급할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 제2 배치 영역(SA)은 축 방향(수직 방향)에서 제1 배치 영역(FA)보다 처리 용기(203)의 웨이퍼(200)가 재치되는 서셉터(217)와 가까운 측에 형성된다. 여기서 서셉터(217)와 가까운 측의 공진 코일의 권경을 작게 하는 것에 의해 직하(直下)의 웨이퍼(200)의 중심 영역으로의 플라즈마 공급을 용이하게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 처리 용기(203)는 서셉터(217)의 외주에서 처리 가스를 배기 가능한 배기부를 포함한다. 이에 의해 웨이퍼(200)의 중심 영역에 공급된 유도 플라즈마의 흐름을 서셉터(217)의 외주 방면에 확산할 수 있다. 즉 웨이퍼의 중심 영역에 공급된 밀도 높은 플라즈마를 외주 방향으로 확산할 수 있고, 따라서 웨이퍼(200)의 면내의 처리를 균일하게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 배치 영역(FA)에서 제1 공진 코일(212)의 도체(212A)와 제2 공진 코일(214)의 도체(214A)가 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성된다. 또한 제2 배치 영역(SA)에서 제1 공진 코일(212)의 도체(212A) 사이 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성된다. 여기서 공진 코일 간의 전압 차이가 임계값 이상이 되면 아크 방전이 발생하고, 이에 의해 전력이 누설될 우려가 있으며, 누설된 경우, 원하는 유도 플라즈마를 형성할 수 없다. 이에 대하여 본 실시 형태에서는 도체(212A)와 도체(214A)를 아크 방전되지 않는 거리로 하는 것에 의해 누전을 억제하여 원하는 유도 플라즈마를 형성할 수 있다.
또한 본 실시 형태의 제1 공진 코일(212)은, 접지되는 양단 간의 전기적인 길이가 제1 공진 코일(212)에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배(遞倍)의 길이가 되도록 구성된다. 이와 같이 제1 공진 코일의 양단을 접지하는 것에 의해, 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배를 형성할 수 있다. 이에 의해 도 7에 도시되는 전압의 사인 커브를 형성할 수 있기 때문에 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크의 컨트롤이 용이해진다.
또한 본 실시 형태의 제2 공진 코일(214)은 접지되는 양단 간의 전기적인 길이가 제2 공진 코일(214)에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배의 길이가 되도록 구성된다. 이와 같이 제2 공진 코일(214)의 양단을 접지하는 것에 의해, 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배를 형성할 수 있다. 이에 의해 도 7에 도시되는 전압의 사인 커브를 형성할 수 있기 때문에 제2 공진 코일(214)의 전압 분포의 피크의 컨트롤이 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 전기적인 길이와 제2 공진 코일(214)의 전기적인 길이가 같아지도록 제1 공진 코일(212) 및 제2 공진 코일(214)의 양방에 전기적인 길이를 보정하는 파형 조정 회로(308, 309)가 접속된다. 어스로 조정할 수 없는 경우에, 전술한 바와 같이 파형 조정 회로(308, 309)를 이용하는 것에 의해 전기적 길이를 조정할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 제1 공진 코일(212)의 접지된 상단(212B)은 제2 공진 코일(214)의 접지된 상단(214B)에 대하여 수직 방향에서의 위치가 다르도록 구성된다. 이와 같이 각 공진 코일의 상단끼리의 접지의 높이를 다르게 하는 것에 의해 보다 확실하게 전압 분포의 피크의 위치를 어긋나게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 접지된 하단(212C)은 제2 공진 코일(214)의 접지된 하단(214C)에 대하여 수직 방향에서의 위치가 다르도록 구성된다. 이와 같이 각 공진 코일의 하단끼리의 접지의 높이를 다르게 하는 것에 의해 보다 확실하게 전압 분포의 피크의 위치를 어긋나게 할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는 제1 공진 코일(212)에 접속되는 고주파 전원(273)으로부터 발생하는 고주파가 제2 공진 코일(214)에 접속되는 고주파 전원(283)으로부터 발생하는 고주파와 같은 주파수다. 이와 같이 고주파 전원(273)과 고주파 전원(283)의 주파수를 같게 하면, 고주파 전원(273, 283)의 파장을 같게 할 수 있으므로 전압 분포의 피크 위치의 제어가 용이해진다.
또한 본 실시 형태에서는 후술하는 컨트롤러(221)가 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)에 고주파 전력을 공급한 상태에서 처리실(201)에 처리 가스를 공급하도록 제어한다. 이에 의해 플라즈마 생성 공간(201A)에 두 종류의 유도 플라즈마를 생성할 수 있으므로, 유도 플라즈마를 보다 확실하게 균일화할 수 있다.
(제어부)
제어부로서의 컨트롤러(221)는 신호선(A)을 통해서 APC 밸브(242), 밸브(243B) 및 진공 펌프(246)를 제어하도록 구성된다. 또한 컨트롤러(221)는 신호선(B)을 통해서 서셉터 승강 기구(268)를 제어하도록 구성된다. 또한 컨트롤러(221)는 신호선(C)을 통해서 히터 전력 조정 기구(276) 및 임피던스 가변 기구(275)를 제어하도록 구성된다. 또한 컨트롤러(221)는 신호선(D)을 통해서 게이트 밸브(244)를 제어하도록 구성된다. 또한 컨트롤러(221)는 신호선(E)을 통해서 RF 센서(272), 고주파 전원(273) 및 정합기(274), 및, RF 센서(282), 고주파 전원(283) 및 정합기(284)를 제어하도록 구성된다. 또한 컨트롤러(221)는 신호선(F)을 통해서 MFC(252A 내지 252C), 밸브(253A 내지 253C) 및 밸브(243A)를 제어하도록 구성된다.
도 10에 도시하는 바와 같이 제어부(제어 수단)인 컨트롤러(221)는 CPU(Central Processing Unit)(221A), RAM(Random Access Memory)(221B), 기억 장치(221C) 및 I/O 포트(221D)를 구비한 컴퓨터로서 구성된다. RAM(221B), 기억 장치(221C) 및 I/O 포트(221D)는 내부 버스(221E)를 개재하여 CPU(221A)와 데이터 교환 가능하도록 구성된다. 컨트롤러(221)에는 예컨대 터치패널이나 디스플레이 등으로서 구성된 입출력 장치(225)가 접속된다.
기억 장치(221C)는 예컨대 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive) 등으로 구성된다. 기억 장치(221C) 내에는 기판 처리 장치의 동작을 제어하는 제어 프로그램이나, 후술하는 기판 처리의 순서나 조건 등이 기재된 프로그램 레시피 등이 판독 가능하도록 격납된다. 프로세스 레시피는 후술하는 기판 처리 공정에서의 각 순서를 컨트롤러(221)에 실행시켜 소정의 결과를 얻을 수 있도록 조합된 것이며, 프로그램으로서 기능한다. 이하, 이 프로그램 레시피나 제어 프로그램 등을 총칭하여 단순히 프로그램이라고도 부른다. 또한 본 명세서에서 프로그램이라는 단어를 사용한 경우는 프로그램 레시피 단체(單體)만을 포함되는 경우, 제어 프로그램 단체만을 포함되는 경우 또는 그 양방(兩方)을 포함되는 경우가 있다. 또한 RAM(221B)은 CPU(221A)에 의해 판독된 프로그램이나 데이터 등이 일시적으로 보지되는 메모리 영역(work area)으로서 구성된다.
I/O 포트(221D)는 전술한 MFC(252A 내지 252C), 밸브(253A 내지 253C), 밸브(243A, 243B), 게이트 밸브(244), APC 밸브(242), 진공 펌프(246), RF 센서(272), 고주파 전원(273), 정합기(274), RF 센서(282), 고주파 전원(283), 정합기(284), 서셉터 승강 기구(268), 임피던스 가변 기구(275), 히터 전력 조정 기구(276) 등에 접속된다.
CPU(221A)는 기억 장치(221C)로부터의 제어 프로그램을 판독해서 실행하는 것과 함께, 입출력 장치(225)로부터의 조작 커맨드의 입력 등에 따라 기억 장치(221C)로부터 프로세스 레시피를 판독하도록 구성된다. 그리고 CPU(221A)는 판독된 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 I/O 포트(221D) 및 신호선(A)을 통해서 APC 밸브(242)의 개도(開度) 조정 동작, 밸브(243B)의 개폐 동작 및 진공 펌프(246)의 기동·정지를 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 신호선(B)을 통해서 서셉터 승강 기구(268)의 승강 동작을 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 신호선(C)을 통해서 히터 전력 조정 기구(276)에 의한 히터(217B)로의 공급 전력량 조정 동작(온도 조정 동작)이나, 임피던스 가변 기구(275)에 의한 임피던스값 조정 동작을 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 신호선(D)을 통해서 게이트 밸브(244)의 개폐 동작을 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 신호선(E)을 통해서 RF 센서(272), 정합기(274) 및 고주파 전원(273) 및, RF 센서(282), 정합기(284) 및 고주파 전원(283)의 동작을 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 프로세스 레시피의 내용을 따르도록 신호선(F)을 통해서 MFC(252A 내지 252C)에 의한 각종 처리 가스의 유량 조정 동작, 밸브(253A 내지 253C) 및 밸브(243A)의 개폐 동작을 제어하도록 구성된다. 또한 CPU(221A)는 상기 이외의 장치 구성 부품의 동작을 제어해도 좋다.
컨트롤러(221)는 외부 기억 장치[예컨대 자기(磁氣) 테이프, 플렉시블 디스크 및 하드 디스크 등의 자기 디스크, CD나 DVD 등의 광(光) 디스크, MO 등의 광자기 디스크, USB 메모리나 메모리 카드 등의 반도체 메모리](226)에 격납된 전술한 프로그램을 컴퓨터에 인스톨하는 것에 의해 구성할 수 있다. 기억 장치(221C) 및 외부 기억 장치(226)는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서 구성된다. 이하, 이들을 총칭하여 단순히 기록 매체라고도 부른다. 본 개시에서 기록 매체라는 단어를 사용한 경우는 기억 장치(221C) 단체만을 포함하는 경우, 외부 기억 장치(226) 단체만을 포함하는 경우 또는 그 양방을 포함되는 경우가 있다. 또한 컴퓨터로의 프로그램의 제공은 외부 기억 장치(226)를 이용하지 않고 인터넷이나 전용 회선 등의 통신 수단을 이용하여 수행해도 좋다.
(2) 기판 처리 공정
다음으로 본 개시의 일 형태에서의 기판 처리 공정에 대해서 주로 도 11을 이용하여 설명한다. 도 11은 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 공정을 도시하는 흐름도다. 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 공정은 예컨대 플래시 메모리 등의 반도체 디바이스의 제조 공정의 일 공정으로서 전술한 기판 처리 장치(100)에 의해 실시된다. 이하의 설명에서 기판 처리 장치(100)를 구성하는 각(各) 부(部)의 동작은 컨트롤러(221)에 의해 제어된다.
또한 도시는 생략하지만 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 공정에서 처리되는 웨이퍼(200)의 표면에는 애스펙트비가 높은 요철부(凹凸部)를 포함하는 트렌치가 미리 형성된다. 본 개시의 일 형태에서는 트렌치의 내벽에 노출된 예컨대 실리콘(Si)의 층에 대하여, 플라즈마를 이용한 처리로서 산화 처리를 수행한다.
(기판 반입 공정: S110)
우선, 상기 웨이퍼(200)를 처리실(201) 내에 반입한다. 구체적으로는 서셉터 승강 기구(268)에 의해 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 서셉터(217)를 하강시킨다. 그리고 서셉터(217)의 관통공(217A)에 웨이퍼 승강 핀(266)을 관통시킨다. 그 결과, 웨이퍼 승강 핀(266)이 서셉터(217) 표면보다 소정의 높이만큼만 돌출한 상태가 된다.
계속해서 게이트 밸브(244)를 연다. 그리고 웨이퍼 반송 기구(미도시)를 이용하여 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실로부터 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입한다. 반입된 웨이퍼(200)는 서셉터(217)의 표면으로부터 돌출한 웨이퍼 승강 핀(266) 상에 수평 자세로 지지된다. 처리실(201) 내에 웨이퍼(200)를 반입한 후, 웨이퍼 반송 기구를 처리실(201) 외로 퇴피시킨다. 그리고 게이트 밸브(244)를 닫아서 처리실(201) 내를 밀폐한다. 서셉터 승강 기구(268)를 이용하여 서셉터(217)를 상승시키는 것에 의해 웨이퍼(200)가 서셉터(217)의 상면에 지지된다.
(승온·진공 배기 공정: S120)
계속해서 처리실(201) 내에 반입된 웨이퍼(200)의 승온을 수행한다. 히터(217B)는 미리 가열되고, 히터(217B)가 매립된 서셉터(217) 상에 웨이퍼(200)를 보지한다. 이 보지에 의해 예컨대 150℃ 내지 750℃의 범위 내의 소정 값으로 웨이퍼(200)가 가열된다. 또한 웨이퍼(200)의 승온을 수행하는 동안, 진공 펌프(246)에 의해 가스 배기관(231)을 개재하여 처리실(201) 내를 진공 배기하여 처리실(201) 내의 압력을 소정의 값으로 한다. 진공 펌프(246)는 적어도 후술하는 기판 반출 공정(S160)이 종료될 때까지 작동시켜둔다.
(반응 가스 공급 공정: S130)
다음으로 반응 가스로서 산소 함유 가스와 수소 함유 가스의 공급을 시작한다. 구체적으로는 밸브(253A) 및 밸브(253B)를 열고 MFC(252A) 및 MFC(252B)로 유량 제어하면서 처리실(201) 내에 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급을 시작한다. 이때 산소 함유 가스의 유량을 예컨대 20sccm 내지 2,000sccm의 범위 내의 소정 값으로 한다. 또한 수소 함유 가스의 유량을 예컨대 20sccm 내지 1,000sccm의 범위 내의 소정 값으로 한다.
또한 처리실(201) 내의 압력이 예컨대 1PA 내지 250PA의 범위 내의 소정 압력이 되도록 APC 밸브(242)의 개도를 조정해서 처리실(201) 내의 배기를 제어한다. 이와 같이 처리실(201) 내를 적당하게 배기하면서 후술하는 플라즈마 처리 공정(S140)의 종료 시까지 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급을 계속한다.
산소 함유 가스로서는 예컨대 산소(O2) 가스, 아산화질소(N2O) 가스, 일산화질소(NO) 가스, 이산화질소(NO2) 가스, 오존(O3) 가스, 수증기(H2O 가스), 일산화탄소(CO) 가스, 이산화탄소(CO2) 가스 등을 이용할 수 있다. 산소 함유 가스로서는 이 그 중 1개 이상을 이용할 수 있다.
또한 수소 함유 가스로서는 예컨대 수소(H2) 가스, 중수소(D2) 가스, H2O 가스, 암모니아(NH3) 가스 등을 이용할 수 있다. 수소 함유 가스로서는 이 그 중 1개 이상을 이용할 수 있다. 또한 산소 함유 가스로서 H2O 가스를 이용하는 경우에는 수소 함유 가스로서 H2O 가스 이외의 가스를 이용하는 것이 바람직하고, 수소 함유 가스로서 H2O 가스를 이용하는 경우는 산소 함유 가스로서 H2O 가스 이외의 가스를 이용하는 것이 바람직하다.
불활성 가스로서는 예컨대 질소(N2) 가스를 이용할 수 있고, 그 외에 아르곤(Ar) 가스, 헬륨(He) 가스, 네온(Ne) 가스, 크세논(Xe) 가스 등의 희(希)가스를 이용할 수 있다. 불활성 가스로서는 이 그 중 1개 이상을 이용할 수 있다.
(플라즈마 처리 공정: S140)
플라즈마 처리 공정(S140)에서는 우선 가스 공급부로부터 처리 가스를 공급하는 것과 함께 고주파 전력 공급부(271)로부터 제1 공진 코일(212)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(281)로부터 제2 공진 코일(214)에는 고주파 전력을 공급하지 않는다. 구체적으로는 처리실(201) 내의 압력이 안정되면, 제1 공진 코일(212)에 대하여 고주파 전원(273)으로부터 RF 센서(272)를 개재하여 고주파 전력의 인가를 시작한다.
이에 의해 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스가 공급되는 플라즈마 생성 공간(201A) 내에 고주파 전자계가 형성된다. 이 고주파 전자계에 의해 플라즈마 생성 공간(201A)의 제1 공진 코일(212)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에 가장 높은 플라즈마 밀도를 가지는 도넛 형상의 ICP(310)가 여기된다. 플라즈마상의 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스는 해리되고, 산소를 포함하는 산소 래디컬(산소 활성종), 산소 이온, 수소를 포함하는 수소 래디컬(수소 활성종), 수소 이온 등의 반응종이 생성된다.
기판 처리 공간(201B)에서 서셉터(217) 상에 보지되는 웨이퍼(200)에는 유도 플라즈마에 의해 생성된 래디컬과 가속화되지 않은 상태의 이온이 트렌치 내에 균일하게 공급된다. 공급된 래디컬 및 이온은 측벽과 균일하게 반응하여 표면의 층(예컨대 Si층)을 스텝 커버리지가 양호한 산화층(예컨대 Si 산화층)으로 개질한다.
그 후, 소정의 처리 시간, 예컨대 10초 내지 300초가 경과하면, 고주파 전원(273)으로부터의 전력의 출력을 정지한다.
다음으로 가스 공급부로부터 처리 가스를 공급하는 것과 함께 고주파 전력 공급부(281)로부터 제2 공진 코일(214)에 고주파 전력을 공급하고, 고주파 전력 공급부(271)로부터 제1 공진 코일(212)에의 고주파의 공급을 정지한다. 구체적으로는 처리실(201) 내의 압력이 안정되면, 제2 공진 코일(214)에 대하여 고주파 전원(283)으로부터 RF 센서(282)를 개재하여 고주파 전력의 인가를 시작한다.
이에 의해 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스가 공급되는 플라즈마 생성 공간(201A) 내에 고주파 전자계가 형성된다. 이 고주파 전자계에 의해 플라즈마 생성 공간(201A)의 제2 공진 코일(214)의 전기적 중점에 상당하는 높이 위치에 가장 높은 플라즈마 밀도를 가지는 도넛 형상의 ICP(312)가 여기된다. 플라즈마상의 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스는 해리되고, 산소를 포함하는 산소 래디컬(산소 활성종), 산소 이온, 수소를 포함하는 수소 래디컬(수소 활성종), 수소 이온 등의 반응종이 생성된다.
기판 처리 공간(201B)에서 서셉터(217) 상에 보지되는 웨이퍼(200)에는 유도 플라즈마에 의해 생성된 래디컬과, 제1 공진 코일(212)에 의해 발생한 유도 플라즈마에 의해 본 공정에서 장수명화된 래디컬과, 가속화되지 않은 상태의 이온이 트렌치 내에 균일하게 공급된다. 공급된 래디컬 및 이온은 측벽과 균일하게 반응하고, 표면의 층(예컨대 Si층)을 스텝 커버리지가 양호한 산화층(예컨대 Si 산화층)으로 개질한다.
그 후, 소정의 처리 시간, 예컨대 10초 내지 300초가 경과하면, 고주파 전원(283)으로부터의 전력의 출력을 정지하고, 처리실(201) 내에서의 플라즈마 방전을 정지한다.
또한 밸브(253A) 및 밸브(253B)를 닫고 산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 처리실(201) 내로의 공급을 정지한다. 이상으로부터 플라즈마 처리 공정(S140)이 종료된다.
(진공 배기 공정: S150)
산소 함유 가스 및 수소 함유 가스의 공급을 정지하면, 가스 배기관(231)을 개재하여 처리실(201) 내를 진공 배기한다. 이에 의해 처리실(201) 내의 산소 함유 가스나 수소 함유 가스, 이들 가스의 반응에 의해 발생한 배기 가스 등을 처리실(201) 외로 배기한다. 그 후, APC 밸브(242)의 개도를 조정하여 처리실(201) 내의 압력을 처리실(201)에 인접하는 진공 반송실(미도시)과 마찬가지의 압력으로 조정한다. 또한 진공 반송실은 웨이퍼(200)의 반출처다.
(기판 반출 공정: S160)
처리실(201) 내가 소정의 압력이 되면, 서셉터(217)를 웨이퍼(200)의 반송 위치까지 하강시켜 웨이퍼 승강 핀(266) 상에 웨이퍼(200)를 지지시킨다. 그리고 게이트 밸브(244)를 열고 웨이퍼 반송 기구를 이용하여 웨이퍼(200)를 처리실(201) 외로 반출한다.
이상으로부터 본 개시의 일 형태에 따른 기판 처리 공정을 종료한다.
<다른 형태>
이상, 본 개시의 다양한 전형적인 실시 형태 및 변형예를 설명했지만 본 개시는 그러한 실시 형태에 한정되지 않고, 적절히 조합해서도 이용할 수 있다.
상기 형태에서는 제2 배치 영역(SA)이 장치 상하 방향(수직 방향)에서 제1 배치 영역(FA)보다 서셉터(217)와 가까운 측에 형성되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 제2 배치 영역(SA)이 장치 상하 방향(수직 방향)에서 제1 배치 영역(FA)보다 서셉터(217)보다 먼 측에 형성되어도 좋다.
또한 상기 형태에서는 처리 용기(203)의 외주에는, 도 8에 도시되는 바와 같이 제1 배치 영역(FA)과 제2 배치 영역(SA)이 형성되지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 도 12에 도시되는 바와 같이 제2 배치 영역(SA)을 개재하여 제1 배치 영역(FA)의 반대측에 제1 공진 코일(212)의 도체(212A)와 제2 공진 코일(214)의 도체(214A)가 축 방향(수직 방향)에 교호(交互)적으로 배치되는 제3 배치 영역(TA)이 형성되어도 좋다. 이 경우에는 제1 공진 코일(212)의 양단측에 어스를 접속하는 것에 의해 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배를 형성할 수 있고, 이에 의해 전압의 사인 커브를 형성할 수 있다. 이에 의해 제1 공진 코일(212)의 전압 분포의 피크의 컨트롤이 용이해진다.
또한 상기 형태에서는 제1 공진 코일(212)의 코일부의 축 방향의 길이와 제2 공진 코일(214)의 코일부의 축 방향의 길이를 다르게 했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 제1 공진 코일(212)의 코일부의 축 방향의 길이와 제2 공진 코일(214)의 코일부의 축 방향의 길이가 같은 길이이어도 좋다. 여기서 예컨대 제1 공진 코일(212)과 제2 공진 코일(214)을 전체적으로 중첩되도록 배치해도 좋고, 제1 공진 코일(212)의 하부와 제2 공진 코일(214)의 상부가 중첩되도록 배치해도 좋다. 또한 제1 공진 코일(212)의 코일부의 축 방향의 길이와 제2 공진 코일(214)의 코일부의 축 방향의 길이가 다른 경우에도 상기와 마찬가지로 제1 공진 코일(212)의 코일부의 축 방향의 일부와 제2 공진 코일(214)의 코일부의 축 방향의 일부가 중첩되도록 배치해도 좋다.
상기 형태에서는 처리 용기(203)에 의해 구성되는 처리실(201)이 플라즈마 생성실과 기판 처리실을 포함하지만, 즉 플라즈마 생성실과 기판 처리실이 같은 처리 용기(203)에 의해 구성되지만, 본 개시는 이 구성에 한정되지 않는다. 예컨대 플라즈마 생성실과 기판 처리실이 각각 별도의 용기로 구성되어도 좋다.
또한 상기 형태에서는 플라즈마를 이용하여 기판 표면에 대하여 산화 처리를 수행하는 예에 대해서 설명했지만, 그 외에도 처리 가스로서 질소 함유 가스를 이용한 질화 처리에 대하여 적용해도 좋다. 또한 질화 처리 및 산화 처리에 한정되지 않고, 플라즈마를 이용하여 기판에 대하여 처리를 수행하는 모든 기술에 적용해도 좋다. 예컨대 플라즈마를 이용하여 수행하는 기판 표면에 형성된 막에 대한 개질 처리, 도핑 처리, 산화막의 환원 처리, 상기 막에 대한 에칭 처리 및 레지스트의 애싱 처리 등에 적용해도 좋다.
또한 상기 형태에서는 2개의 공진 코일을 이용하여 설명했지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 3개 이상의 공진 코일을 이용해도 좋다.
또한 본 개시를 특정한 실시 형태 및 변형예에 대해서 구체적으로 설명했지만 본 개시는 따른 실시 형태 및 변형예에 한정되지 않고, 본 개시의 범위 내에서 다른 다양한 실시 형태를 취하는 것이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.
<본 개시의 바람직한 형태>
이하, 본 개시의 바람직한 형태에 대해서 부기(付記)한다.
(부기 1)
본 개시의 일 형태에 따르면,
기판을 처리하는 기판 처리실;
상기 기판 처리실에 연통되는 플라즈마 생성실;
상기 플라즈마 생성실 내에 가스를 공급 가능한 가스 공급부;
상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 고주파 전력이 공급되는 제1 코일; 및
상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다르고, 고주파 전력이 공급되고 상기 고주파 전력의 공급에 의해 발생하는 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 제2 코일
을 구비하는 기판 처리 장치가 제공된다.
(부기 2)
부기 1에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 코일은 축 방향과 직교하는 방향에서 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성된다.
(부기 3)
부기 1 또는 부기 2에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 코일은 축 방향에서 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성된다.
(부기 4)
부기 1에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 플라즈마 생성실의 외주에는 상기 제1 코일을 구성하는 도체와 상기 제2 코일을 구성하는 도체가 상기 축 방향으로 교호적으로 배치되는 제1 배치 영역과, 상기 제1 코일의 도체만이 상기 축 방향으로 간격을 두고 배치되는 제2 배치 영역이 형성된다.
(부기 5)
부기 1 내지 부기 4 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일의 권경은 상기 제2 코일의 권경보다 작아지도록 구성된다.
(부기 6)
부기 4 또는 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 배치 영역은 상기 축 방향에서 상기 제1 배치 영역보다 상기 기판이 재치되는 기판 재치부와 가까운 측에 형성된다.
(부기 7)
부기 6에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 기판 재치부의 외주로부터 상기 가스를 배기 가능한 배기부를 포함한다.
(부기 8)
부기 4 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 배치 영역에서는 상기 제1 코일의 도체와 상기 제2 코일의 도체가 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성되고,
상기 제2 배치 영역에서는 상기 제1 코일의 도체 사이가 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성된다.
(부기 9)
부기 4 또는 부기 5에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 배치 영역은 상기 축 방향에서 상기 제1 배치 영역보다 상기 기판이 재치되는 기판 재치부로부터 먼 측에 형성된다.
(부기 10)
부기 4 내지 부기 7 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 플라즈마 생성실의 외주에는 상기 제2 배치 영역을 개재하여 상기 제1 배치 영역의 반대측에 상기 제1 코일의 도체와 상기 제2 코일의 도체가 상기 축 방향으로 교호적으로 배치되는 제3 배치 영역이 형성된다.
(부기 11)
부기 1 내지 부기 10 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일은 어스에 접속 가능한 한 쌍의 어스 접속부를 포함하고, 상기 한 쌍의 어스 접속부 사이의 전기적인 길이가 상기 제1 코일에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배의 길이가 되도록 구성된다.
(부기 12)
부기 11에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제2 코일은 어스에 접속 가능한 한 쌍의 어스 접속부를 포함하고, 상기 한 쌍의 어스 접속부 사이의 전기적인 길이가 상기 제2 코일에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배의 길이가 되도록 구성된다.
(부기 13)
부기 1 내지 부기 12 중 어느 하나에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일의 전기적인 길이와 상기 제2 코일의 전기적인 길이가 같아지도록 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일의 적어도 일방에 전기적인 길이를 보정하는 파형 조정 회로가 접속된다.
(부기 14)
부기 13에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 파형 조정 회로는 가변 콘덴서다.
(부기 15)
부기 13에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 파형 조정 회로는 도전체로 구성된 선이다.
(부기 16)
부기 11 또는 부기 12에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일의 축 방향 일방측에 위치하는 상기 어스 접속부는 상기 제2 코일의 축 방향 일방측에 위치하는 상기 어스 접속부와 상기 축 방향에서의 위치가 다르도록 구성된다.
(부기 17)
부기 11, 부기 12 또는 부기 16에 기재된 기판 처리 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일의 축 방향 타방측에 위치하는 상기 어스 접속부는 상기 제2 코일의 축 방향 타방측에 위치하는 상기 어스 접속부와 상기 축 방향에서의 위치가 다르도록 구성된다.
(부기 18)
부기 1 내지 부기 17 중 어느 하나에 기재된 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일에 접속되는 전원으로부터 발생하는 고주파는 상기 제2 코일에 접속되는 전원으로부터 발생하는 고주파와 같은 주파수다.
(부기 19)
부기 1 내지 부기 18 중 어느 하나에 기재된 장치로서, 바람직하게는,
상기 제1 코일과 상기 제2 코일에 고주파 전력을 공급한 상태에서 상기 플라즈마 생성실에 상기 가스를 공급하도록 제어하는 제어부를 구비한다.
(부기 20)
본 개시의 다른 형태에 따르면,
플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치된 제1 코일과, 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다른 제2 코일에, 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 상기 제2 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크가 겹치지 않도록 고주파 전력을 공급하는 공정; 및
상기 플라즈마 생성실에 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성실에 연통되는 기판 처리실에 배치된 기판을 처리하는 공정
을 포함하는 반도체 장치의 제조 방법이 제공된다.
(부기 21)
본 개시의 또 다른 형태에 따르면,
플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치된 제1 코일과, 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다른 제2 코일에, 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 상기 제2 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크가 겹치지 않도록 고주파 전력을 공급하는 단계; 및
상기 플라즈마 생성실에 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성실에 연통되는 기판 처리실에 배치된 기판을 처리하는 단계
를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 프로그램이 제공된다.
200: 웨이퍼(기판) 212: 제1 공진 코일(제1 코일)
214: 제2 공진 코일(제2 코일) FA: 제1 배치 영역
SA: 제2 배치 영역

Claims (21)

  1. 기판을 처리하는 기판 처리실;
    상기 기판 처리실에 연통되는 플라즈마 생성실;
    상기 플라즈마 생성실 내에 가스를 공급 가능한 가스 공급부;
    상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 고주파 전력이 공급되는 제1 코일; 및
    상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경(卷徑)이 다르고, 고주파 전력이 공급되고 상기 고주파 전력의 공급에 의해 발생하는 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 제2 코일
    을 구비하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일은 축 방향과 직교(直交)하는 방향에서 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 코일은 축 방향에서 전압 분포의 피크가 상기 제1 코일의 전압 분포의 피크와 겹치지 않도록 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성실의 외주에는 상기 제1 코일을 구성하는 도체와 상기 제2 코일을 구성하는 도체가 상기 축 방향으로 교호(交互)적으로 배치되는 제1 배치 영역과, 상기 제1 코일의 도체만이 상기 축 방향으로 간격을 두고 배치되는 제2 배치 영역이 형성되는 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일의 권경은 상기 제2 코일의 권경보다 작아지도록 구성되는 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 배치 영역은 상기 축 방향에서 상기 제1 배치 영역보다 상기 기판이 재치되는 기판 재치부와 가까운 측에 형성되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 기판 재치부의 외주로부터 상기 가스를 배기 가능한 배기부를 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 제1 배치 영역에서는 상기 제1 코일의 도체와 상기 제2 코일의 도체가 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성되고,
    상기 제2 배치 영역에서는 상기 제1 코일의 도체 사이가 아크 방전되지 않는 거리로 이격되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 제2 배치 영역은 상기 축 방향에서 상기 제1 배치 영역보다 상기 기판이 재치되는 기판 재치부로부터 먼 측에 형성되는 기판 처리 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 플라즈마 생성실의 외주에는 상기 제2 배치 영역을 개재하여 상기 제1 배치 영역의 반대측에 상기 제1 코일의 도체와 상기 제2 코일의 도체가 상기 축 방향으로 교호적으로 배치되는 제3 배치 영역이 형성되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일은 어스에 접속 가능한 한 쌍의 어스 접속부를 포함하고, 상기 한 쌍의 어스 접속부 사이의 전기적인 길이가 상기 제1 코일에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배(遞倍)의 길이가 되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 코일은 어스에 접속 가능한 한 쌍의 어스 접속부를 포함하고, 상기 한 쌍의 어스 접속부 사이의 전기적인 길이가 상기 제2 코일에 공급되는 고주파 전력의 파장의 체배의 길이가 되도록 구성되는 기판 처리 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일의 전기적인 길이와 상기 제2 코일의 전기적인 길이가 같아지도록 상기 제1 코일 및 상기 제2 코일의 적어도 일방(一方)에 전기적인 길이를 보정하는 파형 조정 회로가 접속되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 파형 조정 회로는 가변 콘덴서인 기판 처리 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 파형 조정 회로는 도전체에서 구성된 선인 기판 처리 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 코일의 축 방향 일방측에 위치하는 상기 어스 접속부는 상기 제2 코일의 축 방향 일방측에 위치하는 상기 어스 접속부와 상기 축 방향에서의 위치가 다르도록 구성되는 기판 처리 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 코일의 축 방향 타방측(他方側)에 위치하는 상기 어스 접속부는 상기 제2 코일의 축 방향 타방측에 위치하는 상기 어스 접속부와 상기 축 방향에서의 위치가 다르도록 구성되는 기판 처리 장치.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일에 접속되는 전원으로부터 발생하는 고주파는 상기 제2 코일에 접속되는 전원으로부터 발생하는 고주파와 같은 주파수인 기판 처리 장치.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 제1 코일과 상기 제2 코일과에 고주파 전력을 공급한 상태에서 상기 플라즈마 생성실에 상기 가스를 공급하도록 제어하는 제어부를 구비하는 기판 처리 장치.
  20. 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치된 제1 코일과, 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다른 제2 코일에, 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 상기 제2 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크가 겹치지 않도록 고주파 전력을 공급하는 공정; 및
    상기 플라즈마 생성실에 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성실에 연통되는 기판 처리실에 배치된 기판을 처리하는 공정
    를 포함하는 반도체 장치의 제조 방법.
  21. 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치된 제1 코일과, 상기 플라즈마 생성실을 둘러싸도록 배치되고 상기 제1 코일과 축 방향이 같으며 또한 상기 제1 코일과 권경이 다른 제2 코일에, 상기 제1 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크와 상기 제2 코일에서 발생하는 전압 분포의 피크가 겹치지 않도록 고주파 전력을 공급하는 단계; 및
    상기 플라즈마 생성실에 가스를 공급하여 상기 플라즈마 생성실에 연통되는 기판 처리실에 배치된 기판을 처리하는 단계
    를 컴퓨터에 의해 기판 처리 장치에 실행시키는 기록 매체에 기록된 프로그램.
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