KR930008497B1 - 플라즈마 처리장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
제 1 도는 종래의 플라즈마 처리장치의 부분적인 사시도.
제 2a 도는 본 발명의 제 1 의 실시예로써의 플라즈마 CVD 장치의 부분적인 정면도.
제 2b 도는 제 2a 도의 I-I선에 따른 부분적인 평면도.
제 3 도는 제 2a도 및 제 8 도에 도시한 공동 동진기의 주변부에 형성된 가스 도입구에서만 분출되는 가스의 흐름의 모식도.
제 4 도는 제 2a도에 도시한 공동공진기의 중앙부 및 주변부에 각각 형성된 가스 도입구에서만 분출되는 가스의 흐름의 모식도.
제 5 도는 본 발명의 제 2 의 실시예로써의 플라즈마 CVD 장치의 단면도.
제 6 도는 본 발명의 제 3 의 실시예로써의 플라즈마 CVD 장치의 단면도.
제 7a 도는 본 발명의 제 4 의 실시예로써의 플라즈마 CVD 장치의 부분적인 정면도.
제 7b 도는 제 7 도 a의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 부분적인 평면도.
제 8 도는 본 발명의 제 5 의 실시예로써의 플라즈마 CVD 장치의 부분적인 사시도.
제 9 도는 본 발명의 제 6 의 실시예를 도시한 부분적인 사시도.
제 10 도는 제 9 도에 도시한 실시예에서 웨이퍼 중심으로 부터의 거리와 막형성율사이의 관계를 도시한 그래프.
제 11 도는 제 8 도에 도시한 주변벽부에 형성된 가스도입구의 확대도.
제 12 도는 석영판으로 부터의 거리와 플라즈마밀도사이의 관계를 도시한 그래프.
제 13 도는 본 발명의 제 7 도의 실시예로써의 플라즈마의 처리 장치의 구성도.
제 14 도~제 16 도는 제 13 도에 도시한 슬롯판의 구성예를 각각 도시한 평면도.
제 17 도는 본 발명의 제 8 의 실시예로써의 플라즈마 처리 장치의 수직 단면도.
제 18 도는 제 17 도에 도시한 술롯판의 구성예를 도시한 평면도.
제 19 도~제 22 도는 제 18 도에 도시한 예와 다른 슬롯판의 구성예를 각각 도시한 평면도.
제 23 도는 본 발명의 제 9 의 실시예로써의 플라즈마 처리장치의 수직 단면도.
제 24 도 및 제 25 도는 제 23 도에 도시한 슬롯판의 구성예를 각각 도시한 평면도.
제 26 도는 본 발명의 제 10 의 실시예로써의 플라즈마 처리장치의 공동공진기부의 수직 단면도.
제 27 도는 제 26 도의 C-C선에 따른 단면도.
제 28 도는 본 발명에 따른 장치에서 공진기의 모드가 E1모드로 이루어져 있는 경우에 공동공진기의 내부의 전자계의 분포와 도판관의 위치사이의 관계를 도시한 도면.
제 29 도 및 제 30 도는 E1모드에서의 도파관의 이심율에 의해 발생되는 표면전류의 분포에서의 이심율과 공동공진기에서의 마이크로파 방사각도를 도시한 도면.
제 31 도는 본 발명에 따른 장치에서 공진기의 모드가 H1모드로 이루어져 있는 경우에 공동공진기의 내부의 전자계의 분포와 도파관의 위치사이의 관계를 도시한 도면.
제 32 도는 H1모드에서의 도파관의 이심율의 영향을 도시한 도면.
본 발명은 저온 플라즈마를 사용하여 반도체장치 등을 제조하는데 사용하는 플라즈마 처리장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 CVD 법에 의해 기판의 표면상에 균일한 두께의 절연막을 형성하고, 에칭, 스퍼터링, 에싱 등의 처리를 실행하는데 적합한 플라즈마 처리장치 및 방법에 관한 것이다.
저온 플라즈마를 사용하는 종래의 CVD장치는 2종류로 분류된다. 한 종류는 플라즈마가 10KHz에서 30MHz까지의 범위내의 고주파전압을 진공내에서 평행판전극중의 하나에 인가하는 것에 의해 발생되는 기술을 사용하고 있다(참조문헌 : Semiconductor Research 18, P.P. 121∼170 ; Semiconductor 19, P.P.225~267). 다른 한 종류는 2.45GHz의 마이크로파를 진공실로 도입하는 것에 의해 플라즈마가 발생되는 기술을 사용하고 있다. 이들중, 평행한전극을 사용하는 기술이 주로 사용되고 있다.
한편, 장치의 특성이 박막형성시에 플라즈마에서 이온쇼크에 의해 영향을 받는다는 문제는 반도체장치의 정밀한 구조의 진보에 심각한 문제로 된다.
처리용량의 향상에 대해서 막형성율의 증대가 요구되고 있다.
막형성율을 증대시키기 위하여 플라즈마밀도 및 자유 래디컬(이온화되기 바로전의 활성입자)의 집속을 증대시키는 것이 필요하다. 플라즈마밀도 및 자유래디컬의 집속을 증대시키기 위해서는 인가되는 에너지를 증대시키고 반응 가스의 유속을 증가시키는 것이 필요하다.
그 이유는 에너지가 충분하지 않은 조건에서 반응가스의 유속이 증대되는 경우에 분해된 가스량에 제한되므로, 막형성율이 포화상태로 쉽게 되기 때문이다. 따라서, 반응가스의 분해를 위한 충분한 에너지를 공급하는 것이 필요하다.
일반적으로, 막형성율은 인가된 에너지. 즉 고주파전력에 의해서 증대된다. 그러나, 평행판전극은 기판과 충돌하는 이온에너지가 인가된 에너지가 증대하는 것에 따라서 증대한다는 불합리한 점을 갖는다.
이것은 반도체장치의 전기적특성을 저하시킨다는 문제점을 발생시킨다.
또, 가스분해울의 저해 및 반응실의 벽에 퇴적된 불순물의 기판표면으로의 편입이 이상한 방전의 발생에 의해 발생된다는 문제점이 생긴다.
한편, 플라즈마가 마이크로파의 전계강도가 너무 낮게 되어 이온화를 위한 전자에 대해서 에너지를 부여할 수가 없다. 이것은 플라즈마를 발생하는데 곤란하다는 문제점을 갖는다.
따라서, 마이크로파주파수가 자계와 수직을 이루는 플라즈마에서 전자가 순환하는 사이클로트론 주파수와 공진된 후에 에너지를 전자에 대해서 부여하는 방법과 마이크론파가 증폭된 후에 마이크로파를 공동공진기로 방사하연 전계강도를 증대시키도록 에너지를 전자에 대해서 부여하는 방법이 종래부터 사용되고 있다.
전자의 방법은, 소위 전자 사이클로트론 공진(ECR) 방법이라고 불리어진다. 예를들면, 이 방법은 일본국 특허 공개공보 소화 54-13480(USP. No. 4,298,419)에 제안되어 있다.
후자의 방법은 본원의 발명자들에 의해서 제안된 일본국 특허 공개공보 소화 56-96841 및 일본국 특허공개공보 소화 63-103088(USP. No.4,776,918)에 개시되어 있다.
전자는 방법에서는 마이크로파 에너지가 전자에 직접 부여되므로 플라즈마와 기판사이에 형성된 외장의 전압이 약간 변화된다. 따라서, 고속처리를 위해 필요한 고플라즈마 밀도 및 적당한 이온에너지는 기판을 탑재하는 전극에 고주파 전압을 인가하는 것에 의해 제어되어 외장전압을 적당하게 제어할 수가 있다.
그러나, ECR방법은 일본국 특허공개공보 소화 56-13840에 기재된 바와같이 고주파전압이 기판을 탑재하는 전극에 인가될때, 전극과 반대측에는 접지전극이 없으므로 전극과 기판의 바깥측에 마련된 처리실사이로 고주파전류가 통과된다는 문제점이 있다. 따라서, 기판의 주변에서는 이온에너지의 효과가 크지만, 기판의 중심부에서는 약하게 된다. 또, 기판을 동일한 조건에서 처리할 수가 없다. 또 ECR자계를 발생하기 위한 코일이 요구되므로 장치가 크게 된다.
이러한 문제점을 해결하고, 적당한 이온 에너지를 사용하여 고속으로 막을 형성하기 위해서 일본국 특허공개공보 소화 63-103088에 기재되어 있는 바와 같이 마이크로파를 슬롯을 거쳐서 공동공진기로 방사하는 방법을 사용하는 플라즈마처리장치가 제안되어 있다.
이 제안된 플라즈마 처리장치를 다음에 설명한다.
일반적으로, 마이크로파가 도파관 또는 도파관의 일종으로 고려되는 공동공진기내에 주행하는 경우에, 전극에 대응하는 전류 및 자계가 도파관의 표면내에 흐른다. 슬롯이 전류를 가로지르도록 도파관에 부분적으로 마련되면, 각각의 슬롯의 대향하는 끝에 전하가 축적된다. 측적된 전하는 마이크로파가 주행하는 것에 의해 변화되므로, 각각의 슬롯의 대향하는 끝사이의 전계가 변화하여 도파관의 밖으로 마이크로파가 방사된다.
플라즈마 처리장치는 상기의 원리에 따르고 있다. 제 1 도에 도시한 바와 같이 마그네트론(3)에 의해 발생된 마이크로파는 도파관(2)를 거쳐서 공동공진기(1)로 도입된후, 공동공진기(1)의 표면 아래에 형성된 슬롯(4c)를 거쳐서 플라즈마 발생실(6)으로 방사되므로, 가스공급관(10')를 거쳐서 공급된 가스에 의해 플라지마가 발생한다. 고주파전압은 기판(8)이 탑재되는 전극(7)에 인가된다. 전극과 대향하도록 배치된 슬롯판(4)가 전기적으로 접지되어 있으므로, 슬롯판(4)는 전극(7)과 평행하게 배치된 역전극으로 된다. 따라서 기판(8)의 전면에 이온효과가 균일하게 부여된다.
상기한 종래기술은 막형성의 균일성에 영향을 미치는 가스의 흐름에 대해서 배려가 되어 있지 않으므로, 박막을 균일하게 형성할 수 없다는 문제점이 있었다.
플라즈마 CVD에서는 박막을 기판의 표면에서의 화학적 반응수단에 의해 형성한다. 따라서, 기판 표면에서의 가스의 흐름이 박막형성반응에 대해서 크게 영향을 받는다. 두꺼운 막은 가스의 흐름량이 많은 부분에 형성되고, 박막은 가스의 흐름량이 적은 부분에 형성된다. 즉, 막두께분포를 갖는 막이 기판상에 형성된다. 가스의 흐름은 압력 및 가스의 유속에 따라서 변화한다. 예를들면, 압력 및 가스의 유속이 각각 10mTorr 이하이고, 100scm3/sec이하인 조건에서, 주로 균일한 박막을 형성할 수 있도록 기판의 표면에서 가스분자의 접속을 균일하는 확산효과가 얻어진다.
그러나, 가스이 유속이 적게되는 이 조건에서 막형성율은 저하된다는 문제점이있었다.
대부분의 경우에서, 이 종류의 플라즈마 CVD 장치는 기판탑재대에 포함된 히터를 갖는다. 탑재대 및 기판사이의 가스 분자의 수가 적기 때문에 기판에 대한 열전송율은 저압에서 낮아진다. 이것은 기판을 가열하는데 긴시간이 필요하게 된다는 문제점을 발생한다. 따라서, 비교적 고압하에서의 막형성이 요망되어 오고 있다.
그러나, 상기한 바와같이 막을 고압영역에서 형성하는 경우에는 가스흐름의 점도의 영향이 나타난다. 따라서 종래의 가스공급방법은 박막을 기판상에 균일하게 형성할 수 없다는 문제점이 있었다.
또, 종래의 ECR 방법은 다음과 같은 문제점을 갖는다. 일본국 특허공개공보 소화 56-13480에 기재된 바와같이 고주파전압이 기판을 탑재하는 전극에 인가될때, 전극과 반대측에서는 접지전극이 없으므로, 기판의 바깥측에 마련된 처리실과 전극사이로 고주파전류가 통과된다. 따라서, 기판의 주변부에서는 이온에너지의 효과가 크지만, 기판의 중심부에서는 약하다. 따라서, 균일한 조건하에서 기판을 처리할 수가 없었다.
한편, 공동공진기를 사용하는 방법에서는 플라즈마가 발생되었을때 플라즈마밀도에 따라서 마이크로파의 파장의 변화하므로, 플라즈마가 공진기에 발생된다. 이것은 공진조건이 만족되지 않아 플라즈마가 불안정하게 발생된다는 문제점을 갖는다. 즉, 플라즈마가 발생된다는 문제점을 갖는다. 즉, 플라즈마가 발생되지 않는 동안에 공진조건이 만족되므로, 마이크로파의 전계강도가 크게 되어 플라즈마가 발생된다. 그러나, 플라즈마의 발생에 의해 플라즈마 밀도가 증대되면, 마이크로파의 파장이 변화되므로 전계강도가 저하되어 공진조건이 만족되지 않는다. 플라즈마밀도가 저하되었을때, 공진조건이 만족되므로 전계강도가 증대된다. 상기한 현상에서는 플라즈마를 안정하게 발생시키는 것이 곤란하였다.
고주파전압이 인가되는 전극이 불안정한 플라즈마를 거쳐서 기판에 들어오는 이온에너지를 제어하기 위하여 공동공진기에 마련되면, 마이크로파의 반사가 일어난다. 이것은 플라즈마를 더욱 불안정하게 한다는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 CVD법에 의해 박막을 신속하고 균일하게 형성할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 안정하고 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있고, 기판에 들어오는 이온에너지를 기판의 전면에 걸쳐서 균일하게 할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 공동공진기로 마이크로파를 도입하기 위한 도파관 열림부를 이심위치에 배치하여 공동공진기에서 플라즈마실로 도입된 공진된 마이크로파의 분포를 균일하게 하여 플라즈마처리를 안정되고 균일하게 실행하는 플라즈마처리장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 플라즈마 CVD장치는 마이크로파발생부, 상기 마이크로파 발생부에서 공급된 마이크로파를 공진시키기 위한 동축공동공진기, 공급된 CVD 가스를 도입하기 위해 상기 공동공진기의 주변벽 부 및 공동공진기의 축의 하부에 마련된 다수의 가스도입구, 가스 도입구를 거쳐서 플라즈마 발생실로 도입되어 기판의 표면으로 균일하게 흐르게 되는 CVD 가스가 공급공진기에서의 공진을 거쳐 강하게 되어 결합판을 거쳐서 방사되는 마이크로파에 인가되어 기판의 표면상에 박막을 형성하도록 균일한 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생실을 포함한다.
본 발명의 다른 하나의 개념에 의하면, 플라즈마 CVD 법은 마이크로파 발생부에서 공급된 마이크로파를 동축 공동공진기 수단에 의해 공진하는 스텝, 공동공진기의 축의 하부 및 공동공진기의 주변벽부에 마련된 다수의 가스도입구를 거쳐서 CVD가스를 공급하는 스텝, 공급된 CVD 가스를 플라즈마 발생실로 도입하는 스텝, 공동공진기에서의 공진을 거쳐서 강하게 되어 결합판을 거쳐서 방사되는 마이크로파를 가스도입구를 거쳐서 플라즈마 발생실로 도입되어 기판의 표면에 균일하게 흐르는 CVD 가스에 작용시켜서 기판의 표면상에 박막을 형성하도록 균일한 플라즈마를 발생하는 스텝을 포함한다.
본 발명에 따르면, 가스는 동축공동공진기의 축에 마련된 가스도입구와 공동공진기의 주변벽에 마련된 가스도입구를 거쳐서 기판의 위쪽면을 향해서 도입된다. 따라서 기판상에 균일한 박막을 형성할 수 있도록 기판의 표면으로 가스를 균일하게 도입할 수가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 균일한 박막을 형성하도록 축에 대해서 대칭으로 균일한 플라즈마를 발생하기 위하여 공동공진기의 공진모드를 H 모드로 하고, 기판과 대향하는 표면에 형성되어 마이크로파를 플라즈마 발생실로 방사하는 슬롯이 공동공진기의 축에 대해서 대칭으로 되도록 아치형으로 배치된다.
또, 대형의 기판상에 균일한 박막을 형성하기 위하여 서로 다른 크기를 갖는 다수의 공동공진기 유니트가 축에 대하여 대칭으로 되도록 배치된다.
상기한 바와같이, 공동공진기의 공진모드가 H모드로 되고, 기판과 대향하는 표면에 형성되어 마이크로파를 플라즈마 발생실로 방사하는 슬롯이 공동공진기의 축에 대해서 대칭으로 되도록 아치형으로 배치되므로, 축에 대해서 균일하고 대칭적으로 마이크로파를 방사할 수가 있다. 따라서, 축에 대해서 플라즈마를 균일하고 대칭적으로 발생할 수 있으므로 기판상에 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
또, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 공동공진기 유니트가 축에 대해서 대칭으로 되도록 배치되므로, 대형의 기판상에 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에는 축의 내부를 거쳐서 플라즈마 발생실로 공급된 가스의 유속과 주변벽의 내부를 거쳐서 통과하는 가스의 유속을 제어하는 수단이 마련된다.
또, 가스를 플라즈마 발생실로 도입하는 가스도입구가 가스의 분해를 가속시키기 위하여 고밀도 플라즈마 발생실을 향해서 배치되어 기판상에 자유래디컬 분자의 집속을 균일하게 한다.
또 본 발명에 따른 플라즈마 CVD장치의 고밀도 플라즈마 발생실로 가스를 공급하기 위하여 플라즈마 발생실내에 가스를 도입하는 가스 도입구를 15˚이하의 각도로 기판의 표면을 향해서 가스를 분출하도록 배치된다.
본 발명에 따르면, 축의 내부를 거쳐서 공급된 가스의 유속과 주변벽의 내부를 거쳐서 공급된 가스의 유속을 제어하는 가변유속벨브를 마련하여도 좋다. 동축공동공진기의 축의 내부를 거쳐서 공급된 가스의 유속과 주변벽의 내부를 거쳐서 공급된 가스의 유속을 이들 밸브에 의해 제어할 수 있으므로, 기판의 표면에 가스를 균일하계 도입할 수가 있다. 따라서, 균일한 박막을 기판위에 형성할 수가 있다.
즉, 본 발명에 따르면 플라즈마 발생실에서의 플라즈마 밀도는 마이크로파 도파관에서의 거리가 감소함에 따라서 증가되고, 반대로 거리가 증대함에 따라서 플라즈마 밀도는 감소된다. 한편, 플라즈마 발생실로 도입된 가스는 플라즈마에서 기판의 표면에 도입되어 기판의 표면상에 퇴적된다.
가스의 분해반응 또는 이온화반응이 플라즈마에서 진행된다. 플라즈마 CVD반응은 분해반응에 의해서 생성된 자유래디컬 종류에 의해 야기된다. 기판에 도달하는 자유래디컬 종류에 수가 증대함에 따라서 상기 형성된 막의 두께가 증대한다. 반면에 자유래디컬 종류의 수가 감소함에 따라서 막 두께가 감소된다.
예를들면, 가스가 저밀도 플라즈마를 통과해서 기판 표면에 도달하는 방법이 가스도입방법으로써 사용될때, 분해반응이 진행되지 않아 막형성율이 낮게 된다. 예를들면 가스가 플라즈마의 고밀도영역을 통과하는 방법을 사용할때, 자유 래디컬종류의 수가 증가하도록 분해반응이 진행되어 막형성율이 높게 된다. 따라서, 고밀도 플라즈마를 통과하는 가스와 저밀도 플라즈마를 통과하는 가스가 기판표면에 도달하는 가스내에 공존하면, 막두께의 분포가 균일하게 된다.
본 발명에 따르면, 가스를 플라즈마 발생실로 도입하는 가스도입구가 고밀도 플라즈마 발생실을 향해서 배치된다. 따라서, 분해반응이 촉진되어 도입된 가스가 기판의 표면으로 신혹하게 도달된다. 따라서, 막을 신속하고 균일하게 형성할 수가 있다.
또, 본 발명에 따른 플라즈마 CVD 장치에서는 슬롯의 배치부근에서 고밀도 플라즈마 발생된다. 따라서, 가스를 플라즈마 발생실로 도입하는 가스도입구가 배치되어 기판의 표면에 대해서 15˚이하의 각도로 가스를 분출하여 분해 반응을 촉진시킨다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 하나의 개념에 따르면. 플라즈마 처리장치는 플라즈마실의 내부에서 발생된 플라즈마를 유지하여 플라즈마처리를 실행하는 플라즈마실, 제1의 슬롯판을 거쳐서 플라즈마실에 접속된 공동공진실을 축적시켜 강하게 하는 제1마이크로파, 상기 제1의 슬롯판과 평행한 제2의 슬롯판을 거쳐서 제1의 공동공진기실에 접속된 공동공진기실을 축적시켜 강하게 하는 제2의 마이크로파 및 마이크로파를 도파관을 거쳐서 제2의 공동공진기실로 도입하는 마이크로파 발생기를 포함한다.
본 발명에 따르면, 상기한 플라즈마 처리장치에서 공동공진기에는 공동공진기의 자연공명모드에 어떠한 영향을 미치는 일없이 공동공진기내의 전기 또는 자기에 대해서 임피던스를 제어하는 임피던스 분포제어수단이 마련된다. 또, 임피던스 분포 제어수단을 공동공진기의 내벽재료 또는 표면처리를 위한 위치사이의 임피던스차를 사용하여 형성하여도 좋다. 또, 임피던스 분포제어수단을 마이크로파 방사 슬롯판 내의 슬롯의 형태를 조정하여 형성하여도 좋다. 또, 임피던스 분포제어수단을 2개 이상의 공동공진기를 전자기적으로 접속하는 제 2 의 슬롯판내의 슬롯의 형상을 조정하는 것에 의해 형성하여도 좋다.
일반적으로, 마이크로파가 도파관 또는 도파관의 일종으로 고려되는 공동공진기내를 가로지르는 경우에 전계 또는 자계에 대응하는 전류가 도파관의 표면에 흐른다.
따라서, 슬롯이 전류를 가로지르도록 도파관에 부분적으로 마련되었을때, 각각의 슬롯의 대향하는 끝에 전하가 축적된다. 이 축적된 전하는 마이크로파의 주행에 의해 변화하므로, 각각의 슬롯의 대향하는 끝사이의 전계가 변화하여 도파관 밖으로 마이크로파가 방사된다.
마이크로파 발생기에 의해 발생된 마이크로파를 공동공진기로 안내하는 도파관은 일반적으로 공동공진기에 대해서 이심위치에 마련된다. 따라서, 만약 제 2 의 공동공진기실로 도입된 마이크로파가 제 2 의 슬롯판을 통해서 통과되면, 마이크로파의 에너지분포는 균일하게 되지 않는다. 따라서, 제 2 의 슬롯판을 거쳐서 통과되는 마이크로파가 제 1 의 공동 공진기실로 도입된 후, 제 1 의 슬롯판을 거쳐서 플라즈마실로 도입되면, 마이크로파의 에너지 분포가 더욱 균일하게 된다. 균일한 에너지분포를 갖는 마이크로파에 의해 플라즈마실에서 발생된 플라즈마가 안정될뿐만 아니라 물체에 대해서 기판에 들어가는 이온에너지가 기판의 전체면에 걸쳐서 균일하게 된다. 즉, 마이크로파를 공동공진기로 도입하는 도파관 열림부가 공동공진기의 중심에 대해서 이심위치에 배치된다. 그 결과, 도파관 열림부 내의 전자게에 대해서 임피던스가 주변부에서의 전자계와 비교해서 비교적 높게 되므로, 공동공진기의 내부에 흐르는 표면전류의 분포가 불균일 하게 된다. 따라서, 공동공진기의 내부에서의 임피던스는 재료 및 표면처리방법을 교체하고, 마이크로파 방사 슬롯판내의 슬롯의 형상 또는 공동공진기실사이에 마련된 슬롯판의 형상을 조정하는 것에 의해 수정된다. 이 수정에 의해 공동공진기의 표면전류를 균일하게 할 수가 있다. 따라서, 외부로 방사된 마이크로파의 분포 및 플라즈마의 분포를 균일하게 할 수가 있다. 그 결과, 플라즈마 처리를 균일하게 할 수가 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면에 따라 상세하게 설명한다. 본 발명의 1실시예에 따른 플라즈마 CVD장치를 제 2a 도 및 제 2b 도를 참조하여 다음에 설명한다.
제 2a 도에 도시한 바와 같이 공동공진기(1)은 원형 형상의 중심에 축부(1a)를 갖는, 소위 동축원형 공진기에 의해 형성된다. 마그네트론(3)은 공동공진기(1)의 위면에 이심적으로 탑재된 도파관(2)를 거쳐서 공동공진기(1)위에 마련되어 결합도를 향상시킨다. 도시하지 않았지만 마이크로파전력 모니터, 정합수단, 아이솔레이터등의 장치를 도파관(2)위에 탑재하여도 좋다.
제 2b 도에 도시한 바와 같이 원주방향으로 배치된 다수의 아치형의 슬롯(4a) (도면에는 4개)를 갖는 슬롯판(4)가 공동공진기(1)의 표면아래에 마련되어 있다. 이 실시예에서는 동축공진기(1)의 크기가 동축공진기(1)의 모드가 H1모드로 되도록 결정된다. 따라서 슬롯 안테나의 이론에 근거를 둔 공진모드에 따라서, 슬롯(4a)의 형태가 이루어진다. 한편, 슬롯(4a)는 슬롯판의 원주방향에 따라서 연장하는 아치형과 같이 형상이 이루어진다. 진공 밀폐 석영판(5)가 슬롯(4a)아래에 고정되어 있으므로, 공동공진기(1)에서의 마이크로파가 슬롯(4a) 및 석영판(5)를 거쳐서 석영판(5)아래에 마련된 플라즈마 발생실(6)으로 방사된다. 기판(8)을 그 위에 탑재하기 위한 기판 탑재대(7)은 플라즈마 발생실(6)의 내부의 바닥부에 마련된다. 기판(8)을 가열하기 위한 히터(도시하지 않음)는 기판 탑재대(7)내에 마련된다. 플라즈마 발생실(6)은 진공 펌프(도시하지 않음)에 접속된 배기관(9)를 마련하여 압력이 1~103Torr의 범위내로 되도록 플라즈마 발생실(6)의 압력을 제어한다.
축부(1a)에는 가스공급(10')를 거쳐서 가스원(도시하지 않음)에 접속된 가스유로(13'), 가수유로(13')에 접속된 버퍼(11') 및 플라즈마 발생실(6)내의 기판(8)의 중심부를 향해서 개방되도록 배치된 가스도입구(12')가 마련되어 있다. 또한, 공동공진기(1)의 주변벽에는 링형상버퍼(11')가 마련되어 있다. 이 버퍼(11')는 가스유로(13') 및 가스 공급관(10')를 거쳐서 가스원에 접속되고, 기판(8)의 주변부를 향해서 개방되도록 배치된 다른 하나의 가스도입구(12')에 접속되어 있다. 예를들면, 축부(1a)는 알루미늄으로 형성되어 공동공진기에서 발생된 마이크로파가 가스유로(13')로 들어가는 것을 방지한다.
다음에 이 장치의 동작을 설명한다.
마그네트론동작에 의해 발생된 마이크로파는 도파관(2)를 거쳐서 공동공진기(1)로 공급된다. 공동공진기(1)에서 증폭된 마이크로파의 에너지는 슬롯(4a) 및 석영판(5)를 거쳐서 방사되어 석영판(5) 아래에 마련된 플라즈마 발생실(6)으로 들어간다. 한편, 축부(1a)에 마련된 가스도입구(12')를 거쳐서 기판(8)의 중심부를 향해서 가스가 공급됨과 동시에 공동공진기(1)의 주변벽에 마련된 가스도입구(12')를 거쳐서 기판(8)의 중심 및 주변부를 향해서 가스가 공급된다. 가스도입구(12'),(12')를 거쳐서 소정의 가스의 유속이 제공되므로, 기판상에 가스의 흐름을 균일하게 할 수가 있다.
가스 흐름의 시뮬레이션의 결과를 제 3 도는 및 제 4 도에 도시한다, 제 3 도 및 제 4 도의 각각에서는 가스의 흐름이 네비어스토크(Navier Stokes)방정식 및 연속방정식으로 구성된 방정식을 동시에 푸는 것에 의해 얻은 유선의 형태로 표시된다. 제 3 도는 가스가 공동공진기(1)의 주변벽에 마련된 가스도입구(12')에서만 분출되는 경우의 예를 도시한 것이다. 제 3 도에서, 석영판(5)와 기판(8) 사이의 거리는 50mm로 설정되고, 가스도입구(12')의 링형상구조의 직경은 136mm로 설정된다. 제 4 도는 제 2a도 및 제 2b 도에 도시한 바와 같이 동축공진기를 사용한 경우의 유선을 나타낸 것이다. 제 4 도에서, 유선은 공동공진기의 중심부에 마련된 가스도입구(12')의 원형구조의 직경과 공동공진기의 주변부에 마련된 가스도입구(12')의 링형상구조의 직경이 각각 20mm 및 192mm로 설정되는 조건하에서 산출된다. 제 3 도에서 기판(8)의 주변부에서의 가스의 흐름이 크게 되더라도 제 4 도에서의 가스의 흐름은 균일하게 형성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
가스 흐름의 시뮬레이션의 동일한 결과를 제 8 도에 도시한 다른 실시예에서 얻는다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 플라즈마 CVD 장치를 다음에 제 5 도에 따라 설명한다.
제 5 도는 서로 다른 직경을 갖는 동축공동공진기(1'),(1'),(1')가 1개로 결합된 경우를 나타낸 것이다. 제 5 도에서, 가스유로(13"),(13"),(13"), 버퍼(11"),(11"),(11') 및 가스도입구(12"),(12"),(12")는 각각 동축공진기(1'),(1') 사이의 경계에서 도체부(1a'),(1a),(1a')에 마련된다.
또, 가스유로(13"), 버퍼(11") 및 가스도입구(12")는 주변부에도 마련된다.
따라서, 기판(8)의 중심부 및 주변부내의 다수의 피치원상에 배치되도록 마련된 가스도입구(12"),(12"),(12")를 거쳐서 가스가 분출되는 것에 의해 기판(8)상에 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마 CVD 장치를 다음에 제 6 도에 따라 설명한다.
제 6 도는 자계를 발생하는 코일이 제 2 도에 도시한 바와 같이 플라즈마 CVD장치와 조합해서 사용된 경우를 도시한 것이다. 제 2 도에 도시한 실시예에서 플라즈마 발생실(6)의 압력이 높은 경우에서는 가스분자의 평균 자유행정이 작아서 전자가 서로 가스분자와 충돌하여 주파수적으로 고밀도 플라즈마를 충분히 얻을 수가 있다.
한편, 제 2 도에 도시한 실시예에서 플라즈마 발생실(6)의 압력이 낮은 경우에서는 가스분자의 평균자유행정이 커서 전자가 플라즈마 발생실(6)의 벽에 도달하여 가스분자와 충돌하는 일없이 벽에서 소멸되어 수적으로 증가된다. 그 결과 가스분자와의 충돌빈도가 낮아져서 플라즈마가 거의 발생되지 않는다.
상기한 바와 같이, 이 실시예에서는 공동공진기(1)의 주변부에 자계발생코일(15)가 마련되어 있다. 이 실시예에서 자계발생코일(15)는 마이크로파의 방사방향과 평행한 방향으로 전자가 자력선을 중심으로 이동하도록 자계를 발생하므로, 전자의 벽에서의 소멸을 방지할 수 있다.
따라서, 가스분자의 충돌하는 전자가 증가할 확률이 크다. 이것은 점화 플라즈마를 얻을 수 있다는 효과가 있다. 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마 CVD 장치를 제 7a 도 및 제 7b 도를 참조해서 설명한다.
제 7a 도에 도시한 바와같이, 도파판(2)의 진동 모드에 대응하는 H10모드를 갖는 공진기(1''')는 중앙의 동축공진기(1")의 '주변부에 마련되어 있다. 이 실시예에서는 가스공급관(10")를 거쳐서 가스원(도시하징 않음)에 접속된 가스유로(13''')에 접속된 버퍼(11''')와 플라즈마 발생실(6)의 내부를 향해서 개방되도록 버퍼(11''')에 접속된 가스도입구(12''')를 마련하여 중앙의 동축공진기(1)의 중심축부(1a)상 및 그 주변부의 다수의 피치원상에 배치 한다.
따라서, 이 실시예에서도 균일한 박막을 기판(8)위에 형성할 수가 있다.
본 발명의 또 하나의 실시예를 제 8 도에 따라 설명하다. 공동공진기(1)은 그의원형상과 중심에 일체적으로 형성된 축부(1a)를 갖는, 소위 동축원형 공진기이다. 도파관(2)는 공동공진기(1)의 위면에 이심적으로 부착되어 마이크로파의 공급에 대해서 도파관(2)와 공동공진기(1)사이의 결합도를 향상시킨다. 또 슬롯(4a')를 갖는 슬롯판(4')는 공동공진기(1)의 중간부 마련된다. 2개의 슬롯판(4)와 (4')는 서로 평행하게 배치된다. 중간 슬롯판(4')에 의해 분리된 슬롯판(4)는 공동공진기(1)에 대한 길이t는 안내파장의 절반의 정수배수 또는 정수배수 가까이의 값으로 확정된다.
슬롯(4a')에서 방사된 마이크로파의 에너지는 공동공진기 내의 정재파로 형성된 전계강도의 분포에 따라 변화하므로, 정재파를 공동공진기내에서 균일하게 해야 한다. 그러나 위쪽 공동공진기실에 형성된 정재파는 도파관(2)에 결합하기 위한 열림구멍이 존재하므로 거의 균일한 분포를 갖지 않는다. 따라서, 아래쪽 공동공진기실과 아래쪽 슬롯판(4)는 위쪽 공동공진기실과 비교하여 아래쪽 공동공진기실내의 정재파의분포를 비교적 균일하게 만들기 위하여 마련된다. 그 결과, 슬롯(4a)를 거쳐서 플라즈마 발생실로 방사된 마이크로파 에너지의 분포의 균일성이 더욱 향상된다.
마그네트론(3)에서 발생된 마이크로파는 2개의 공동공진기실로 구성된 공동공진기(1)를 거쳐서 증폭되므로, 플라즈마 발생실(6)내의 가스가 흥분되어 이온가스 또는 자유 래디컬가스를 형성하여 비록 플라즈마 발생실(6)이 공동공진기의 구조를 갖지 않는다고 하여도 마이크로파 에너지의 공급에 의해 플라즈마가 점화되어 유지된다.
제 9 도에 본 발명의 또 하나의 실시예를 도시한다. 제 9 도의 장치는 제 8 도의 장치(제 1 도의 장치와 유사하다)에 가변 유속밸브(15), (15')를 부가하여 형성된다. 즉, 가변 유속밸브(15)는 가스가 동축공진기(1)의 축을 통과하는 가스공급시스템에 마련되고, 다른 하나의 가변유속밸브(15')는 주변벽에 마련된 가스도입구(12")를 거쳐서 가스를 플라즈마 발생실(6)으로 도입하는 가스공급시스템에 마련된다. 각각의 가변유속밸브(15), (15')는 가스의 유속을 제어하도록 배치된 질량흐름 제어기로 구성되어 있다. 제 10 도는 이 구성에 의해 가스의 유속을 제어하는 동안에 플라즈마 실리콘산화막을 형성하는 1예를 도시한 것이다. 제 10 도는 주변벽을 거쳐서 공급된 가스의 흐름에 대해서 축방향을 통과하는 가스의 유속을 파라미터로써 사용하여 측정한 막형성율의 웨이퍼내의 분포를 도시한 것이다. 예를들면, 주변부내의 가스의 흐름에 대한 중심부내의 가스의 흐름비가 1 : 3.5일때, 그래프상에서 분포가 볼록하게 된다. 예를들면 주변부에서의 가스의 흐름에 대한 중심부에서의 가스의 흐름비가 1 : 5일때 그래프상에서 분포가 오목하게 된다. 상기 비율이 1 : 4일때, 형성된 막의 두께는 ±3%의 정확도를 가지고 균일하게 된다. 따라서, 오목형상에서 볼록형상의 범위에 걸쳐서 막두께의 분포를 제어할 수가 있다. 이것은 균일한 막두께를 얻을 수 있다는 효과를 갖는다.
제 11 도는 이 실시예에서 마련한 주변 가스도입부의 확대도이다. 가스도입구(12a)는 수평선에 대해서 15˚의 각도로 가스를 분출하도록 마련된다. 가스도입구(12b)는 수평으로 마련되어 있다. 막형성가스, 예를들면 SiH4및 TEOS를 포함하는 가스는 가스도입구(12a)를 거쳐서 도입되고, N2가스 또는 N2O가스등의 비활성가스는 가스도입구(12b)를 거쳐서 도입된다. 그 결과, 석영판(5)의 표면 근처에서의 막형성가스의 농도가 석영판(5)상에 퇴적된 가스의 양을 줄이기 위하여 저감된다. 한편, 플라즈마 발생실(6)에서의 발생된 플라즈마밀도는 마이크로파 도입구에서의 거리가 감소됨에 따라서, 즉 슬롯판(4)에서의 거리가 감소됨에 따라서 증가된다. 제 12 도는 플라즈마밀도 분포의 측정 결과를 도시한 것이다. 제 12 도에서 알 수 있는 바와 같이 석영판으로 부터의 거리가 감소함에 따라서 플라즈마밀도가 증대된다는 것을 알 수 있다. 이 실시예에서 가스 도입구(12a)는 하부의 고밀도 플라즈마 발생실로 막형성 가스를 분출하도록 15˚의 각도로 기울어져 있다. 따라서, 플라즈마에서 발생된 자유 래디컬 종류의 수가 증대하여 막 형성율이 향상된다는 효과가 있다. 또한, 가스가 기판에 대해서 저밀도 플라즈마영역을 통과하는 가스와 혼합되지 않으므로 기판상에 균일한 막을 형성할 수 있다는 효과가 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면 공동공진기를 기판의 중심과 주변부를 향해서 가스를 분출하도록 CVD 가스도입구가 공동공진기의 축의 내부 및 주변부에 형성된 동축공진기형으로 하고 있다. 따라서, 기판이 표면을 통과하는 가스의 흐름을 균일하게 만들 수가 있으므로, 균일한 막을 형성할 수가 있다.
공동공진기는 기판과 대향하는 평면내에서 마이크로파를 플라즈마 발생실로 방사하는 슬롯을 갖는다. 공동공진기의 공진모드는 H모드로 되어 있다. 슬롯은 축에 대해서 서로 대칭으로 되도록 환상으로 배열된 아치형으로 되어 있다. 따라서, 축에 대해서 대칭인 균일한 플라즈마가 발생되어 균일한 박막을 형성할 수 있다.
또, 공동공진기는 축에 대해서 서로 대칭으로 되도록 배열된 다수의 서로 다른 크기의 공진기 유니트 또는 공진기실로 구성되어 있다. 따라서, 기판의 대형인 경우라도 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
또, 동축공진기의 축의 내부에 형성된 가스유로를 거쳐서 플라즈마 발생실로 공급된 가스의 유속과 공진기의 주변벽을 거쳐서 공급된 가스의 유속을 제어하도록 가변유속밸브가 각각 마련된다. 따라서, 오목형상에서 볼록형상까지의 범위에 걸쳐서 막두께의 분포를 제어할 수가 있다. 그 결과, 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
또한, 플라즈마 발생실로 가스를 도입하기 위한 가스 도입구를 마련하여 고밀도 플라즈마가 발생되는 공간을 향해서 가스를 분출한다. 따라서 플라즈마에서 발생된 자유 래디컬 종류의 수가 증대된다. 따라서, 막형성율을 향상시킬 수 있고, 또 웨이퍼상의 자유 래디컬종류를 수직으로 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 균일한 박막을 형성할 수가 있다.
제 13 도는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도이다. 바닥의 원통형상의 플라즈마 발생실(6)의 내부에는 두꺼운 석영실린더(25)와 석영링(26)이 마련되어 있다. 플라즈마 발생실은 0-링(39)를 거쳐서 위쪽 열림부내에 마련된 두꺼운 석영판(5)에 의해 덮어져 있다. 석영판(5)는 압착링(24)를 거쳐서 플라즈마 발생실(6)을 봉하여 막는다. 링형상 가스 안내홈(22)는 플라즈마 발생실(6)의 주변벽에 형성된다. 가스 안내홈(22)와 연통된 다수의 가스도입구(23)은 석영링(26)의 바깥둘레의 동일한 원주간격으로 형성되므로, 도시하지 않은 가스원에서 가스공급관(21)을 거쳐서 가스안내홈(22)로 도입된 가스가 플라즈마 발생실(6)으로 균일하게 분출된다.
절연체(30)에 의해 절연된 전극(7)은 플라즈마 발생실(6)의 바닥에 기밀하게 삽입되어 고정되므로, 전극(7)위에 기판(8)을 탑재할 수가 있다. 마이크로파 전원(29)는 전극(7)에 접속되어 있다. 전극(7)의 바깥부가 석영링(31)에 의해 봉하여 막혀지도록 전극(7)은 석영링(31)의 의해 덮여진다. 또, 진공펌프(도시하지 않음)에 접속된 가스배기관(9)는 플라즈마 발생실(6)과 연통되어 있다.
원통형 공동공진기를 형성하는 공동공진기실(20a)의 열림부는 슬롯판(32)에 의해 차폐되어 석영판(5)에 접촉하도록 마련된 슬롯판(32)를 통해서 공동공진기실(20a)가 플라즈마 발생실(6)에 고정된다. 슬롯판(32)는 전극(7)상에 탑재된 기판(8)과 대향하도록 석영판(5)를 거쳐서 배치된다. 공동공진기실(20a)와 슬롯판(32)는 전기적으로 접지되어 있다. 이 실시예에서 공동 공진기실(20a)와 (20b)는 E1모드의 원형 공동공진기를 구성한다.
바닥의 원통형 공동공진기실(20b)의 열림부는 공동 공진기실(20a)의 다른 열림부를 차폐하도록 공동 공진기실(20a)에 접속되어 고정된 슬롯판(34)에 의해 차폐된다. 따라서, 공동 공진기실(20b)와 슬롯판(34)는 전기적으로 접지된다. 이 2개의 슬롯판(32), (34)는 서로 평행하게 배치된다. 도파관(2)는 공동공진기실(20b)에 대해서 이심위치에 배치되도록 공동공진기실(20b)의 바닥에 접속되어 있다. 마이크로파 발생기로써의 마그네트론(3)은 도파관(2)의 끝부에 마련되어 있다. 공동공진기실(20b)상의 도파관(2)를 이심위치에 배치하면, E1모드에서의 결합도가 향상된다. 각각의 공동공진기실(20a) 및 (20b)의 길이 t는 안내파장의 1/2의 정수배수 또는 그의 정수배수 가까이의 값으로 설정된다.
제 14 도는 슬롯판(34)의 평면도이다. 슬롯판(34)는 E1모드에서 자계에 대해서 수직으로 환상으로 형성된 슬롯(34a)를 갖는다. 슬롯(34a)를 거쳐서 마이크로파의 방사도를 향상시키기 위하여 각각의 슬롯(34a)의 길이는 마이크로파의 파장이 2.45GHz인 경우에 마이크로파의 1/2파장과 동일한 60mm이상으로 설정된다.
상기한 플라즈마 처리장치를 사용한 경우에 장치를 다음과 같이 동작시킬 수 있다. 먼저, 플라즈마 발생실(6)의 내부가 도시하지 않은 진공펌프의 동작에 의해 고진공으로 유지된다. 그후, 도시하지 않은 가스원으로 부터 공급된 가스의 유속과 진공펌프에서의 배기율은 플라즈마 발생실(6)의 가스압력이 1~10
3Torr의 소정의 범위내의 값으로 되도록 조정된다. 마이크로파는 마그네트론(3)의 동작에 의해 발생된다. 마이크로파는 도파관(2)를 거쳐서 공동공진기실(20b)로 도입된다. 공동공진기실(20b)로 도입된 마이크로파는 공동공진기실(20b)내에서 증폭된다. 이 증폭된 마이크로 파는 슬롯판(34)의 슬롯(34a)를 거쳐서 공동공진기실(20a)로 방사된다.
슬롯(34a)를 거쳐서 방사된 마이크로파의 에너지가 공동공진기에서의 정재파에 의해 형성된 전계강도의 분포에 따라서 변화하므로, 공동공진기에서의 정재파를 균일하게 해야한다. 그러나, 도파관(2)와 연결되는 열림부가 존재하므로 위쪽 공동공진기실(20b)내에 형성된 정재파는 거의 균일한 분포를 갖지 않는다. 따라서, 아래쪽의 공동공진기실(20a)와 아래쪽의 슬롯판(32)는 위쪽의 공동공진기실(20b)와 비교해서 아래쪽의 공동공진기실(20a)내의 정재파의 분포를 비교적 균일하게 하기 위하여 마련된다. 그 결과, 슬롯(32a)를 거쳐서 플라즈마 발생실(6)으로 방사된 마이크로파의 에너지의 분포는 더욱 균일하게 된다.
마그네트론(3)에서 발생된 마이크로파가 2개의 공동공진기실(20a) 및 (20b)로 구성된 공동공진기(20)을 거쳐서 증폭되므로, 플라즈마 발생실(6)에서 가스가 이온가스 또는 자유래디컬가스를 형성하도록 흥분되어 플라즈마 처리실(6)이 공동공진기의 구조를 갖지 않았다고 하여도 플라즈마가 마이크로파 에너지의 공급에 의해 점화되어 유지된다.
미이트로파에 의해 발생된 플라즈마에 관해서는 마이크로 파가 플라즈마내의 전자에게 직접 작용하여 플라즈마와 기판사이의 전압차가 20V에서 30V까지의 범위내의 레벨을 취한다. 따라서, 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마에 의해서만 기판(8)로 들어가는 이온에너지가 약하게 되어 이방성에칭이 곤란하다. 따라서, 이온이 기판으로 들어가기 전에 고주파전원(29)에 의해 발생된 고주파전압을 전극(7)로 인가하는 것에 의해 플라즈마내의 이온이 가속된다. 이 상태에서 이온에너지가 적당한 값을 갖도록 인가된 전압에 의해 적당하게 제어된다. 따라서, 고정밀 에칭을 얻도록 이방성을 높게 할 수 있다.
전극(7)에 인가된 고주파잔력을 플라즈마내에서 접지를 향해서 흐른다. 만약, 고주파전류가 균일하지 않으면 기판(8)로 들어가는 이온에너지는 기판(8) 상에서 균일하게 되지 않으므로, 에칭속도가 기판상에 여러가지로 변화된다는 불합리한 점이 생긴다. 이 실시예에서는 전극(7)에 대향하도록 슬롯판(32)가 배치되므로 고주파 전류가 전극(7)상으로 균일하게 흐른다.
종래의 장치에서는 사이드 에칭이 발생하지 않는 조건하에서 다결정규소막의 에칭특성이 다음과 같이 된다. 즉, 에칭속도가 100nm/min이고 균일성이 ±10%의 범위내이며, 기본적인 SiO2막의 에칭속도에 대한 다결정규소막의 에칭속도의 비가 6 : 7인 범위내이다. 만약, 종래의 장치에서의 에칭속도가 300nm/min 이상으로 증가되면, 입사이온의 에너지가 너무 과도하게 되어 기본적인 SiO2막의 에칭속도에 대한 다결정규소막의 에칭속도의 비가 5이하로 낮게 된다. 또한, 구성요소가 쉽게 손상되어 상술한 향상을 도모할 수가 없다.
그러나, 이 실시예에서는 1000mn/min이상의 에칭속도를, 10이상의 기본적인 SiO2막의 에칭속도에 대한 다결정규소막의 에칭속도를 비를,
55의 범위내의 균일성을 얻을 수가 있다.
따라서, 이 실시예에서는 플라즈마 처리된 최종생성물의 대량생산 및 신뢰성을 향상시킬 수가 있다. 플라즈마 처리의 일예에 따른 에칭을 설명하였지만, 다른 플라즈마 처리에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다는 것은 물론이다.
제 15 도 및 제 16 도는 슬롯판(34)내의 슬롯(34a)의 구조의 다른예(34a')와 (34a")를 도시한 것이다. 슬롯한(32), (32', 32")는 슬롯판(34', 34")와 동일한 구조를 가져도 좋고, 이것과 다른 구조를 가져도 좋다.
예를 들면, 본 발명에서는 제 14 도에 도시한 바와 같이 동일한 구조의 슬로판(32), (34)를 사용하여도 좋다. 도, 제 15 도에 도시한 바와 같은 구조를 갖는 슬롯판(32")를 조합해서 사용하여도 좋다.
상기한 실시예는 플라즈마 처리장치가 공동공진기와 슬롯판의 조합으로 각각 구성된 2개의 단을 갖는 경우를 도시하였지만, 단의 수를 3개 이상으로 하여도 좋고, 플라즈마 발생실(6)으로 공급된 마이크로파의 에너지의 분포의 균일성을 단의 수가 증가함에 따라서 더욱 향상시킬 수 있는 것은 말할 것도 없다.
또, 공진기의 구조 및 고주파전원의 주파수에 대해서 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다. 직사각형 구조, 동축구조 등의 공진기의 구조는 공진조건을 설정할 수 있는 한의 자유롭게 선택할 수가 있다. 고주파전원의 주파수는 DC에서 10MHz까지의 범위에서 자유롭게 선택할 수가 있다. 플라즈마처리의 대상으로 되는 목표물이 절연막 또는 절연막을 포함하는 것인 경우에, 적당한 고주파가 10KMHz에서 10MHz까지의 범위에서 선택된다.
종래의 ECR방법에서는 도파관의 열림부에서 마이크로파가 플라즈마 발생실로 직접 방시된다. 만약, 플라즈마 발생실과 도파관의 열림부 사이에 접지전극이 배치되면, 마이크로파가 접지전극에 의해 반사되므로 마이크로파를 플라즈마 발생실로 공급할 수가 없다.
상기 실시예에서는 도파관의 끝면 또는 공동공진기의 끝면이 폐쇄된다. 이 끝면에 마이크로파가 방사되는 슬롯이 마련된다. 도파관의 끝면은 필요에 따라서 전기적으로 접지되도록 배치된다.
슬롯(32a)와 (34a)의 전체 열림구멍 면적은 도파관(공진기실(20a), (20b))의 끝면의 전체면적의 대략 1/3로 되도록 설정된다. 따라서, 고주파전압이 기판(8)을 탑재하는 전극(7)에 인가되는 경우에 도파관(공동공진기실(20b))의 끝면(슬롯판(32))와 전극(7)사이에서 고주파 전류가 균일하게 통과되므로 기판(8)의 전체면에 이온효과를 균일하게 부여할 수가 있다. 또 마이크로파의 양을 슬롯(32a)를 거쳐서 충분하게 공급할 수가 있으므로, 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
공동공진기가 도파관(2)에 접속되는 이 실시예에서는 공동공진기실(20a)와 (20b)에서의 공진에 의해 증폭된 마이크로파가 슬롯(34a) 및 (32a)를 거쳐서 플라즈마 발생실(6)으로 방사된다. 따라서,플라즈마 발생실(6)이 종래기술에서 사용한 공동공진기의 구조를 갖지 않더라도 고밀도 플라즈마를 발생할 수가 있다.
따라서, 이 실시예에서의 전극의 구조는 공동공진기의 구조에 의해 한정되지 않지만, 종래기술에서의 전극 구조는 전극구조에 의해 한정된다. 또, 공동공진기내에서 플라즈마가 발생하지 않으므로 공동공진기의 공진상태가 변화하지 않는다. 따라서, 플라즈마가 안정하게 발생된다. 또, 공동공진기는 전기적으로 접지되므로, ECR방법과 같은 방법으로 전극과 평행하게 배치된 역전극으로써 공동공진기를 사용할 수가 있다. 따라서, 기판의 전체표면상에 균일하게 이온효과를 얻을 수가 있다.
본 발명의 또 다른 실싱예를 제 17 도~제 30 도를 참조해서 설명한다. 먼저 제 17 도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리장치의 단면도이다. 석영 케이싱(42)와 석영 케이싱을 고정하는 케이싱 스토퍼(22) 및 높이 조절 케이싱(38)은 바닥의 원통형 하부 케이싱(43)에 부착되어 있다. 위쪽 열림부는 케이싱 플랜지(41)에 접촉된 두꺼운 석영판(5)에 의해 덮어져 있다. 케이싱 등의 각각의 접촉면은 플라즈마실(6)의 내부가 기밀하게 유지되도록 O-링 등에 의해 봉아여진다. 예를 들면, O-링(39)는 O-링 스토퍼(24)에 의해 석영판(5)의 둘레에 고정되어 있다. 가스 도입관(21)은 플라즈마실(6)의 위쪽부에 마련된 케이싱 플랜지(41)에 마련되어 있다. 홈(36b)와 가스노즐(36C)는 가스 도입관(21)과 연통된 가스 노즐링(36)에 마련되어 있으므로, 처리된 가스를 플라즈마실로 균일하게 분출할 수가 있다. 플라즈마의 점화특성을 향상시키기 위하여 영구자석(37)이 가스노즐링(36)의 내부에 원주방향으로 동일한 피치간격으로 배치된다. 즉, 플라즈마의 점화특성을 향상시키기 위한 영구자석(37)은 처리가스를 도입하는 가스노즐링(36)의 내부에 마련된다.
절연체(30)에 의해 전기적으로 절연된 단차전극(7)은 기밀하고 수직으로 이동가능하도록 그 아래면에서 하부 케이싱(43)으로 삽입된다. 기판(8)은 단차전극(7) 위에 탑재된다. 고주파전원(29)는 단차전극에 접속되어 있다. 석영링(31)은 단차전극(7)의 둘레에 마련되어 있다. 도시하지 않은 진공펌프에 접속된 가스배기관(9)는 플라즈마실(6)과 연통되어 있다.
원통형 공동공진기실(20a)의 하나의 열림부는, 예를들면 제 30 도에 도시한 바와 같이 형성된 슬롯(32a)를 갖는 슬롯판(32)에 의해 차폐된다. 공동공진기실(20a)는 공동공진기실의 슬롯판(32)가 석영판(5)와 접촉하도록 플라즈마실(6)의 위쪽부에 고정되어 있다. 이 실시예에서는 공동공진기실(20a) 와 (2b)가 E01모드의 원형의 공동공진기를 구성한다.
바닥의 원통형 공동공진기실(20b)의 열림부는 슬롯판(34)가 공동공진기실(20a)의 다른 열림부를 차폐하도록 공동공진기실(20a)에 접촉해서 고정되는 슬롯판(34)에 의해 차폐된다. 슬롯판(34)는 공동공진기실(20a)와 (20b)사이에 수평방향으로 약간 이동 가능하게 배치되어 고정나사(40)에 의해 위치결정된다. 2개의 슬롯판(32)와 (34)는 서로 평행하게 배치된다. 도파관(2)는 공동공진기실(20b)에 대해서 이심위치에 배치되도록 공동공진기실(20b)의 바닥에 연결되어 있다. 마이크로파 발생기로써의 마스네트론(3)은 도파관(2)의 끝부분에 마련되어 있다. 공동공진기실(20b)상에 도파관(2)를 이심위치에 배치시키는 것은 E1모드에서의 결합도를 향상시키기 위함이다. 즉, E1모드에서 표면전류가 중심에서 외부로 방사형으로 통과하므로, 결합도를 향상시키기 위하여 도파관(2)를 공동공진기실(20b)에 이심적으로 탑재시켜야 한다. 도파관(2)는 의사 부하(2a), 코너 도파관(2b)와 정합수단(2c)로 구성된다. 공동공진기실(20a)와 (20b)의 각각의 안쪽길이 La, Lb는 안내파장 λg의 1/2의 정수배수 또는 정수배수 가까이의 값으로 설정된다.
제 18 도는 슬롯판(34)의 평면도이다. 슬롯판(34)는 E1모드에서 전계와 수직방향으로 환상으로 형성된 슬롯(34b)와 (34c)를 갖는다. 슬롯(34b)를 거쳐서 마이크로파의 방사도를 향상시키기 위하여 도파관의 열림부(35)의 바로 아래에 마련된 슬롯(34)를 제외한 슬롯(34b)의 각각의 길이는 사용된 마이크로파의 파장이 2.45GHz인 경우에 마이크로파의 1/2파장과 동일한 60nm이상으로 설정된다. 슬롯(34b)의 길이는 슬롯(34c)와 도파관 열림부(35)의 전체 임피던스가 슬롯(34b)의 각각의 임피던스와 동일하게 되도록 결정된다. 이 실시예에서 슬롯(34c)의 길이는 실험결과에서 대략 50nm로 설정된다.
상기한 플라즈마 처리장치가 사용된 경우에는 다음과 같은 방법으로 장치를 동작시킬 수 있다. 먼저, 플라즈마실(6)의 내부를 도시하지 않은 진공펌프이 작용에 의해 고진공으로 유지시킨다. 그후, 도시하지 않은 가스원에서 공급된 가스의 유속과 진공펌프에서의 가스의 배기율을 조정하여 플라즈마실(6)내의 가스압력을 0.1~10pa의 소정의 범위내의 값으로 한다. 마이크로파가 마그네트론(3)에 의해 발생된다. 마이크로파는 도파관(2)를 거쳐서 공동공진기실(20b)로 도입된다. 공동공진기실(20b)로 도입된 마이크로파는 공동공진기실(20b)내에서 증폭된다. 이 증폭된 마이크로파는 슬롯판(34)의 슬롯(34b)와 (34c)를 거쳐서 공동공진기실(20a)로 방사된다. 도파관열림부(35)는 공동공진기내의 전자계 분포의 모델을 도시한 도면인 제 28 도에 도시한 바와 같이 마이크로파의 결합도를 향상시키기 위하여 원통형 공동공진기(20)의 축에 대해서 이심위치에 배치된다. 또한, 도파관 열림부(35)의 크기는 플라즈마 처리의 공동의 향상시키기 위하여 마이크로 파전력량을 증가시킬 필요성이 있으므로, 도파관의 내부 크기와 같게 설정된다. 따라서, 도파관 열림부를 가로지르는 표면전류에 대해서 임피던스가 크게될 뿐만 아니라 공동공진기실(20b)의 내부의 임피던스도 도파관 열림부(35)의 측면에서 크게 된다.
제 28 도에서, (51)은 자계이고, (52)는 전계이다. 그 결과, 슬롯판(32)의 슬롯(32a)를 거쳐서 방사된 마이크로파의 전계강도는 제 29 도 및 제 30 도에 도시한 바와 같이 도파관 열림부와 반대측으로 한쪽으로 치우쳐 있다. 도파관 열림부에 의해 영향을 받은 표면전류의 분포의 이심율을 제 29 도에 도시하고, 표면전류의 분포 및 슬롯판에서 방사되는 마이크로파 방사강도 m(x), m(y)의 분포를 제 30 도에 도시한다. 그러나, 이 실시예에서 공동공진기(1)이 그들 사이에 배치된 슬롯판(32)가 마련된 공동공진기실(20a)와 (20b)로 구성되고, 임피던스를 저감하도록 슬롯(32c)의 길이가 각각의 슬롯(32b)의 길이 이하로 설정되므로, 공동공진기실(20b)에서 공동공진기실(20a)로 방사된 마이크로파의 방사 임피던스가 원주방향으로 균일하게 되도록 수정된다. 제 29 도에서, (33)는 공동공진기실(20a)의 천장이고, (54)는 천장의 표면내에 흐르는 전류이다. 제 30 도에서, (32)는 마이크로파 방시 슬롯판이고, (55)는 슬롯판의 표면에 흐르는 전류이다. 제 30 도에서 m(x)는 슬롯판(32)에서 방사된 마이크로파의 방사강도의 x방향 분포이고, m(y)는 슬롯판(32)에서 방사된 마이크로파의 방사강도의 Y방향 분포이다. 따라서, 공동공진기실(20a)에서의 정재파에 의해 발생된 표면 전류는 원주방향으로 거의 일정하게 유지된다. 따라서, 슬롯판(32)의 슬롯(32a)를 거쳐서 방사된 마이크로파의 분포는 공동공진기의 축방향에 대해서 대칭으로 된다.
즉, 높은 전계강도를 갖고, 균형을 이루는 마이크로파는 플라즈마 발생실(6)으로 방사된다. 이 경우에, ±30%와 ±80% 사이의 범위에서 ±2이하의 범위까지 균일성을 향상시킬 수 있다. 플라즈마 발생실내의 자유 전자는 마이크로파의 전계의 의해 가속되어 처리가스(예를들면, BCI3와 CI2의 혼합가스 및 SF6의 혼합가스 또는 희석제로써 N2가스에 대한 SiH4가스, N2O가스 및 O2가스에서 선택된 가스를 혼합하여 형성된 CVD가스)의 분자와 충돌한다.
그 결과, 이온가스 또는 자유래디컬 가스를 형성하도록 가스가 흥분되어 플라즈마가 발생된다.
마이크로 파에 의해 발생된 플라즈마내에서 마이크로파가 전자에 직접 영향을 미치므로, 플라즈마와 기판(8) 사이의 전압차가 20V에서 30V의 범위내로 된다. 따라서, 마이크로파에 의해 발생된 플라즈마만을 사용하여 얻은 기판(8)로 들어가는 이온에너지가 약하게 되어 이방성 에칭이 곤란하게 된다. 따라서, 기판(8)로 이온이 들어가기전에 고주파전원(29)에 의해 발생된 고주파전압을 전극(7)에 인가하는 것에 의해 플라스마내의 이온이 가속된다. 이 상태에서, 이온에너지를 적당한 값을 갖도록 인사된 전압에 의해 적절하게 제어할 수 있다. 따라서, 고정밀도 에칭을 달성할 수 있도록 이방성을 향상시킬 수 있다. 전극(7)에 인가된 고주파 전력을 전기적으로 집지된 가스노즐링(36)과 케이싱(6)의 표면을 향해서 플라즈마내로 흐른다. 가스노즐링(36)과 케이싱(6)이 기판(8)과 대략반대방향에 배치되므로, 기판(8)에 인가된 고주파전압의 분포가 기판(8)내에서 균일하게 된다. 따라서, 균일한 에칭 또는 균일한 막형성을 달성할 수가 있다.
이 실시예의 드라이에칭장치에서는 균일성이 우수한 막형성 또는 고성능에칭을 다음의 조건, 즉 다결정규소막 에칭 속도 : 600nm/min이상, 기본 SiO2막의 에칭속도에 대한 다결정 규소막의 에칭속도의 비 : 15이상, 균일성 : ±10%의 범위내, 사이드 에칭량 : 0.02μm 이하의 조건에서 실행할 수가 있다.
따라서, 이 실시예에서는 플라즈마 처리된 최종 생성물의 대량생산 및 신뢰성을 현저하게 향상시킬 수가 있다. 플라즈마 처리의 일예로써 에칭을 기술하였지만, 적당한 처리가스를 선택할 수 있는 한 플라즈마 CVD등의 다른 플라즈마 처리에서도 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다.
제 19 도~제 22 도는 표면전류의 분포를 수정하기 위한 E1모드에서의 슬롯판(34)의 다른 예를 도시한 것이다.
제 19 도에 도시한 바와 같이 슬롯(34d)의 폭은 슬롯(34d)의 면적을 축소시키기 위하여 다른 슬롯 각각의 폭이하로 설정되어도 좋다. 제 20 도에 도시한 바와 같이 슬롯(34b)는 도파관 열림부(35)의 이심방향과 역방향으로 이심적으로 배치되어도 좋다. 제 21 도에 도시한 바와 같이 도파관 열림부 바로 아래의 슬롯은 슬롯의 면적을 축소시키기 위하여 다수의 슬롯부(34e)로 분리되어도 좋다. 제 22 도에 도시한 바와 같이 슬롯(34f)의 위치만이 중심을 향해서 이동하여도 좋다. 이들예는 각각 단독 또는 조합으로 사용될 수 있다. 이것은 사용되는 조건이 변할지라도 슬롯판(34)를 교환하는 간단한 방법으로 마이크로파 방사강도분포 m(x)를 적당하게 수정할 수 있다는 효과를 얻는다.
제 23 도는 저항(50a) (50b)가 증착, 스퍼터링 등의 수단에 의해 공동공진기(20)이 위쪽면에 부분적으로 형성되어 그의 임피던스와 도파관 열림부(35)의 임피던스를 마이크로파내에서 축에 대해서 서로 대칭으로 되도록 하는 실시예를 도시한 것이다. 저항은 제 24 도의 (50a)로 나타낸 직사각형 형상으로 하여도 좋고, 제 25 도의 (50b)로 나타낸 링형상으로 하여도 좋다. 또한, 저항을 제 26 도 및 제 27 도의 (50c)로 나타낸 바와 같이 공동공진기(20)의 축면에 마련하여도 좋다. 제 27 도는 제 26 도의 C-C선에 따른 단면도이다.
상기한 실시예는 공동공진기의 모드가 E1모드인 경우를 도시하였지만, 공동공진기의 모드가 H1모드인 경우에 적용하여도 상기한 효과와 동일한 효과를 얻을 수 있는 것은 물론이다. 제 31 도는 H1모드에서 공동공진기의 전자계분포의 모델을 도시한 것이다. 또한, H1모드에서도 전계(51)의 방향에 대해서 조정을 실현하도록 도파관 열림부(35)를 이심적으로 마련해야 한다. 그 결과, 공동공진기의 천장(33)내의 표면전류는 도파관 열림부(35)에 의해 한쪽으로 치우치므로, 마이크로파 방사각도의 X방향에서의 분포의 불균일이 발생한다. 따라서, 상술한 방법중의 하나가 요구된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 마이크로파를 사용하여 플라즈마의 발생을 안정화시킬 수 있다는 효과를 얻는다.
또한, 본 발명에 의하면 공동공진기의 구조에 의해 장치가 한정되지 않는다는 효과를 얻는다. 따라서, 공동공진기가 전기적으로 접지되어 물체를 탑재하는 전극과 평행하게 배치된 역전극으로써 사용된다. 그 결과, 마이크로파의 에너지가 역전극에 마련된 슬롯을 거쳐서 널리 전달되므로, 이 에너지에 의해 발생된 이온 또는 자유래디컬의 효과가 물체에 균일하게 부여된다.
또한, 이온 또는 자유래디컬의 효과가 균일하게 발생된다. 그 결과, 이 이온에너지에 의해서 신속하고 최적인 플라즈마 처리를 실행할 수가 있다. 또, 반도체 웨이퍼에서 미세한 패턴을 손상없이 고속에서 고정밀도로 형성할 수가 있다. 또, 균일한 막을 고속으로 형성할 수가 있다는 효과를 얻을 수 있다.
또한 공동공진기 및 슬롯판의 조합으로 각각 구성된 2개이상의 단자가 슬롯을 거쳐서 방사된 마이크로파의 에너지 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 본 발명에서 사용된다. 따라서, 플라즈마 처리에서의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다는 효과를 갖는다.
또한, 본 발명에 의하면 높은 전계강도를 갖는 마이크로파를 공동공진기와 슬롯 안테나를 조합해서 사용하여 플라즈마 발생실로 방사하여 플라즈마가 발생된 경우에, 플라즈마 발생실로 방사된 마이크로파의 분포를 간단한 방법으로 용이하게 수행할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리에서 매우 양호한 균일성을 얻을 수가 있다. 또한, 이것은 플라즈마 처리된 최종 생성물의 대량생산 및 신뢰성을 향상시킬 수가 있다는 효과를 갖는다.
Claims (21)
- 마이크로파 발생원, 상기 마이크로파 발생원으로부터 공급된 마이크로파를 공진시키는 동축형 공동공진기, 상기 공동 공진기의 축부재에 형성되고, 상기 동축형 공동공진기에 의해 발생된 상기 마이크로파가 들어오는 것을 방지하도록, CVD가스를 공급하는 축방향의 가스 유로, 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성되고, 상기 동축형 공동공진기에 의해 발생된 상기 마이크로파가 들어오는 것을 방지하도록 CVD가스를 공급하는 주변의 가스 유로, 상기 축부의 하부에 마련되고, 상기 축방향의 가스 유로로부터 공급된 CVD가스를 도입하는 축방향의 가스 도입구, 상기 공동 공진기의 상기 주변의 벽부내에 마련되고, 상기 주변의 가스 유로로부터 공급된 CVD가스를 도입하는 주변의 가스도입구, 균일한 플라즈마가 발생되도록, 상기 축방향의 가스 도입구 및 상기 주변의 가스 도입구를 거쳐서 플라즈마 발생실로 도입되어 기판의 표면으로 균일하게 흐르게 되는 CVD가스를 상기 공동 공진기에서의 공진에 의해 강하게 되고 결합판을 거쳐서 방사된 마이크로파로 처리하여 상기 기판의 표면상에 박막을 형성하는 플라즈마 발생실을 포함하고, 상기 동축형 공동공진기는 원주형상의 중앙부에 축부를 갖고, 상기 축방향의 가스 유로는 가스원에 접속되며, 상기 주변의 가스 유로는 상기 가스원에 접속되는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공진된 마이크로파를 상기 플라즈마 발생실로 방사하는 슬롯이 상기 기판에 대향하는 상기 공동 공진기의 바닥면에 마련되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 축에 대해서 서로 원호형상으로 대칭적으로 형성되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 공동 공진기의 공진 모드는 H모드로 되도록 되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공동 공진기는 상기 축에 대해서 서로 대칭적으로 되도록 배열된 여러개의 공동 공진기유니트로 구성하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 또 상기 가스원과 상기 축방향 및 주변의 가스 도입구사이에 접속되고, 상기 공동 공진기의 상기 축방향의 하부에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속과 상기 공동 공진기의 주변의 벽부에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속을 상대적으로 제어하는 제어수단을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 또 상기 가스원과 상기 축방향 및 상기 주변의 가스 도입구사이에 접속되고, 상기 공동 공진기의 상기 축방향의 하부에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속과 상기 공동 공진기의 주변의 벽부에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속을 각각 개별적으로 제어하는 제어수단을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 가스 도입구는 상기 기판상의 플라즈마 발생공간을 향하도록 형성되는 플라즈마 처리장치.
- 마이크로파 발생부, 상기 마이크로파 발생부로부터 공급된 마이크로파를 공진시키는 동축형 공동공진기, 상기 공동 공진기의 측내 및 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성되고, CVD가스를 공급하는 여러개의 가스 유로, 상기 가스 유로로부터 공급된 CVD가스를 도입하는 여러개의 가스 도입구, 균일한 플라즈마가 발생되도록, 상기 가스 도입구를 거쳐서 플라즈마 발생실로 도입되어 기판의 표면으로 균일하게 흐르게 되는 CVD가스를 상기 공동 공진기에서의 공진에 의해 강하게 되고 결합판을 거쳐서 방사된 마이크로파로 처리하여 상기 기판의 표면상에 박막을 형성하는 플라즈마 발생실을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 공진된 마이크로파를 상기 플라즈마 발생실로 방사하는 슬롯이 상기 기판에 대향하는 상기 공동 공진기의 바닥면에 형성되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 슬롯은 상기 축에 대해서 서로 원호형상으로 대칭적으로 형성되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 공동 공진기의 공진 모드는 H모드로 되도록 되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 공동 공진기는 상기 축에 대해서 서로 대칭적으로 되도록 배열된 여러개의 공동 공진기유니트로 구성되는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 또 가스원과 상기 여러개의 가스 도입구사이에 접속되고, 상기 공동 공진기의 상기 축내에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속과 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속을 상대적으로 제어하는 제어수단을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 또, 가스원과 상기 여러개의 가스 도입구사이에 접속되고, 상기 공동공진기의 상기 측내에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 상기 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속과 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성된 상기 가스 도입구를 거쳐서 플라즈마 발생실로 도입된 가스의 유속을 각각 개별적으로 제어하는 제어수단을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 가스 도입구는 상기 기판상의 플라즈마 발생공간을 향하도록 형성되는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성된 상기 가스 도입구의 각각의 가스 분출 각도는 상기 기판의 표면에 대해서 15도 이하로 되도록 선택되는 플라즈마 처리장치.
- 제 9 항에 있어서, 상기 마이크로파의 편심상태를 저감하도록, 상기 기판과 대향하는 상기 공동 공진기의 바닥면에 형성된 슬롯과 상기 공동 공진기의 마이크로파 도입구와의 사이에 슬롯이 또 마련되어 있는 플라즈마 처리장치.
- 그의 내부에 발생된 플라즈마를 유지하고 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마실(6), 제 1 의 슬롯판(32)를 거쳐서 상기 플라즈마실(6)에 접속된 마이크로파 축적 증대용의 제 1 의 공동 공전실(20a), 상기 제 1 의 슬롯판(32)와 평행한 제 2 의 슬롯판(34)를 거쳐서 상기 제 1 의 공동 공진실(20a)에 접속된 마이크로파 축적증대용의 제 2 의 공동 공진실(20b), 도파관(2)를 거쳐서 상기 제 2 의 공동 공진실(20b)에 마이크로파를 공급하는 마이크로파 발생기(3)을 포함하는 플라즈마 처리장치.
- 제 21 항에 있어서, 상기 각각의 슬롯판사이의 간격은 마이크로파 파장의 1/2의 정수배로 되도록 선택되는 플라즈마 처리장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 공동 공진기의 주변의 벽부내에 형성된 상기 가스 도입구의 가스 분출은 상기 기판의 표면에 대해서 경가지게 실행되고, 상기 공동 공진기의상기 축부의 하부에 형성된 상기 가스 도입구의 가스 유출은 상기 기판의 표면을 향해서 실행되는 플라즈마 처리장치.
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