KR101362914B1

KR101362914B1 - 안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

Info

Publication number: KR101362914B1
Application number: KR1020120073543A
Authority: KR
Inventors: 나오키 마츠모토; 와타루 요시카와; 쥰 요시카와; 카즈키 모야마; 키요타카 이시바시; 오사무 모리타; 타케히로 다니카와
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2014-02-14
Also published as: US20130008607A1; JP5377587B2; US9595425B2; CN102867725A; KR20130006351A; CN102867725B; TW201320142A; TWI463522B; JP2013016443A

Abstract

기판 표면 처리량의 면내 균일성도 개선할 수 있는 안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공한다. 이 안테나는 유전체창(16)과, 유전체창(16)의 일방면에 설치된 슬롯판(20)을 구비하고 있다. 유전체창(16)의 타방면은, 환상의 제 1 오목부로 둘러싸인 평탄면(146)과, 평탄면(146)의 중심 위치를 둘러싸도록, 평탄면(146) 내에 형성된 복수의 제 2 오목부(153)를 가지고 있다. 상기 슬롯판의 주 표면과 수직인 방향에서 봤을 경우, 슬롯판(20)에서의 각각의 슬롯(133) 내에 각각의 제 2 오목부(153)의 중심 위치가 중첩되어 위치하고 있다.

Description

안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{ANTENNA, DIELECTRIC WINDOW, PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 발명의 태양은, 처리 용기로 도입된 처리 가스를 플라즈마화시켜 기판을 플라즈마 처리할 경우에 이용하는 안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.

종래, 각종의 분야에서 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다. 특허 문헌 1에는, 플라즈마 소스로서 평행 평판을 이용한 플라즈마 에칭 장치가 개시되어 있다.

최근, 플라즈마 소스의 하나로서, 래디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Antenna)를 사용한 플라즈마 에칭 장치가 개발되고 있다(특허 문헌 2 참조). 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 플라즈마 에칭 장치에서는, 처리 용기의 유전체창 상에 다수의 슬롯을 가지는 슬롯 안테나가 설치된다. 슬롯 안테나의 다수의 슬롯으로부터 방사된 마이크로파는, 유전체로 이루어지는 유전체창을 거쳐 처리 용기의 처리 공간으로 도입된다. 처리 가스는 마이크로파의 에너지에 의해 플라즈마화한다.

래디얼 라인 슬롯 안테나에 의해 생성된 마이크로파 플라즈마의 특징은, 유전체창 직하(直下)(플라즈마 여기 영역이라고 함)에서 생성된 비교적 전자 온도가 높은 수 eV의 플라즈마가 확산되고, 유전체창으로부터 100 mm 이상 하방의 기판 직상(直上)(확산 플라즈마 영역이라고 함)에서는 약 1 ~ 2 eV 정도의 낮은 전자 온도가 되는 것에 있다. 즉, 플라즈마의 전자 온도의 분포가 유전체창으로부터의 거리의 함수로서 발생하는 것에 특징이 있다.

래디얼 라인 슬롯 안테나형의 플라즈마 에칭 장치에서는, 저전자 온도 영역으로 에칭 가스를 공급하고, 에칭 가스의 해리 제어(플라즈마 중의 에칭종 의 생성량의 제어)를 행하고, 이에 의해 에칭 반응(에칭종에 따른 기판의 표면 화학 반응)을 제어하므로, 에칭의 고정밀화가 도모되고, 또한 기판에 데미지를 주는 것이 큰폭으로 저감된다. 예를 들면, 스페이서 형성 공정에서의 에칭 등, 설계 치수대로 디바이스를 제작할 수 있고, 또한 기판에 리세스 등의 데미지가 들어가는 것을 억제할 수 있다.

일본특허공개공보 2008 - 047687 호 일본특허공개공보 2010 - 118549 호

그러나, 처리되는 기판의 대형화에 수반하여, 기판 표면 처리량의 면내 균일성의 진보된 개선이 기대되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 2에 기재된 래디얼 라인 슬롯 안테나를 사용한 에칭 장치에서는, 기판의 면내에서의 에칭 레이트 및 에칭 형상 등을 일정하게 하는 것이 곤란하여, 에칭 처리를 기판의 면내에서 균일하게 행하는 것이 과제가 되고 있다.

본 발명은, 기판 표면 처리량의 면내 균일성도 개선할 수 있는 안테나, 유전체창, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일태양의 안테나는, 유전체창과, 상기 유전체창의 일방면에 설치되고 복수의 슬롯을 가진 슬롯판을 구비하고, 상기 유전체창의 타방면은, 환상(環狀)의 제 1 오목부로 둘러싸인 평탄면과, 상기 평탄면의 중심 위치를 둘러싸도록, 상기 평탄면 내에 형성된 복수의 제 2 오목부를 가지고, 상기 슬롯판의 주 표면과 수직인 방향에서 봤을 경우, 상기 슬롯판에서의 각각의 슬롯 내에 각각의 상기 제 2 오목부의 중심 위치가 중첩되어 위치하고 있는 것을 특징으로 한다.

이 안테나를 이용할 경우, 면내 균일성이 높은 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 따라서 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에서 기판 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 일태양의 안테나에 있어서는, 상기 슬롯판은, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 1 거리에 위치하는 제 1 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 2 거리에 위치하는 제 2 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 3 거리에 위치하는 제 3 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 4 거리에 위치하는 제 4 슬롯군을 구비하고, 제 1 거리 < 제 2 거리 < 제 3 거리 < 제 4 거리의 관계를 충족시키고, 대상이 되는 슬롯을 향해 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장된 직경과 상기 슬롯의 긴 방향이 이루는 각도는, 제 1 ~ 제 4 슬롯군에서의 각각의 슬롯군마다 동일하며, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 1 슬롯군의 슬롯과 제 2 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 3 슬롯군의 슬롯과 제 4 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고, 제 1 슬롯군의 슬롯수와 제 2 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수(N1)이며, 제 3 슬롯군의 슬롯수와 제 4 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수(N2)이며, N2는 N1의 정수배인 것을 특징으로 한다.

N2는 N1의 정수배이며, 면내 대칭성이 높은 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하다.

본 발명의 일태양의 안테나에 있어서는, 상기 제 2 오목부의 평면 형상은 원형인 것을 특징으로 한다.

면 형상이 원형일 경우에는, 중심으로부터의 형상의 등가성이 높기 때문에, 안정된 플라즈마가 발생된다.

본 발명의 일태양의 플라즈마 처리 장치는, 상술한 안테나와, 상기 안테나를 내부에 가지는 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 유전체창의 타방면에 대향하고, 처리되는 기판이 재치되는 대와, 마이크로파 발생기와 상기 슬롯판을 접속하는 마이크로파 도입로를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 안테나를 이용한 플라즈마 처리 장치는 플라즈마의 균일성이 높아, 기판 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 일태양의 플라즈마 처리 장치는, 공통 가스원에 접속되는 공통 가스 라인과, 상기 공통 가스 라인에 설치되고, 상기 공통 가스 라인을 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인으로 분기하고, 상기 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인을 흐르는 가스의 유량의 비율을 조절 가능한 플로우 스플리터와, 상기 제 1 분기 공통 가스 라인에 접속되고, 대에 재치되는 기판의 중앙부의 상방에 위치하는 중앙 도입구를 가지는 중앙 도입부와, 상기 제 2 분기 공통 가스 라인에 접속되고 상기 기판 상방의 공간의 둘레 방향을 따라 배열되고, 상기 유전체창보다 하방에 위치하는 복수의 주변 도입구를 가지는 주변 도입부와, 첨가 가스원과 상기 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인 중 적어도 일방을 접속하는 첨가 가스 라인을 구비하는 것을 특징으로 한다.

각 가스 라인의 유량을 제어함으로써, 기판 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 일태양의 플라즈마 처리 방법은, 상술한 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 공통 가스원은 희가스를 가지고 있고, 상기 첨가 가스원은 C₅F₈를 가지고 있고, 상기 마이크로파 발생기로부터 상기 마이크로파 도입로를 거쳐 상기 슬롯판으로 마이크로파를 공급하여 상기 유전체창의 타방면측에 플라즈마를 발생시키고, 상기 공통 가스원으로부터 상기 제 1 분기 공통 가스 라인을 거쳐 상기 중앙 도입부로 희가스를 공급하고, 또한, 상기 첨가 가스원으로부터 상기 제 2 분기 공통 가스 라인을 거쳐 상기 주변 도입부로 C₅F₈를 공급함으로써, 상기 대 상의 기판을 처리하는 것을 특징으로 한다.

상기 플라즈마 처리 방법은, 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

본 발명의 일태양의 유전체창은, 복수의 슬롯을 가진 슬롯판이 일방면 상에 설치되는 유전체창으로서, 상기 유전체창의 타방면은, 환상의 제 1 오목부로 둘러싸인 평탄면과, 상기 평탄면의 중심 위치를 둘러싸도록, 상기 평탄면 내에 형성된 복수의 제 2 오목부를 가지고, 상기 슬롯판의 주 표면과 수직인 방향에서 봤을 경우, 상기 슬롯판에서의 각각의 슬롯 내에 각각의 상기 제 2 오목부의 중심 위치가 중첩되어 위치하고 있고, 상기 슬롯판은, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 1 거리에 위치하는 제 1 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 2 거리에 위치하는 제 2 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 3 거리에 위치하는 제 3 슬롯군과, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 4 거리에 위치하는 제 4 슬롯군을 구비하고, 제 1 거리 < 제 2 거리 < 제 3 거리 < 제 4 거리의 관계를 충족시키고, 대상이 되는 슬롯을 향해 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장된 직경과 상기 슬롯의 긴 방향이 이루는 각도는, 제 1 ~ 제 4 슬롯군에서의 각각의 슬롯군마다 동일하며, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 1 슬롯군의 슬롯과 제 2 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고, 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 3 슬롯군의 슬롯과 제 4 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고, 제 1 슬롯군의 슬롯수와 제 2 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수이며, 제 3 슬롯군의 슬롯수와 제 4 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수인 것을 특징으로 한다.

상기 유전체창은 상술한 슬롯판과 조합하여 이용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기판 표면 처리량의 면내 균일성도 개선할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 가스 공급원의 상세 구조를 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 III - III선 단면도이다.
도 4는 슬롯판 근방의 구조의 분해 사시도이다.
도 5는 슬롯판의 평면도이다.
도 6은 유전체창의 평면도이다.
도 7은 슬롯판과 유전체창을 조합한 안테나의 평면도이다.
도 8은 유전체창의 단면도이다.
도 9는 다른 슬롯판의 평면도이다.
도 10은 다른 유전체창의 평면도이다.
도 11은 위치(X)(mm)와 전자 농도(Ne)(/cm³)와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 12는 위치(mm)와 에칭 레이트(ER)(nm/min)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 13은 위치(mm)와 에칭 레이트(ER)(nm/min)의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 슬롯 및 오목부 근방의 사시도(a) 및 단면도(b)이다.
도 15는 슬롯과 오목부의 위치 관계를 도시한 도이다.
도 16은 개량된 중앙 도입부를 도시한 도이다.

이하에, 첨부 도면에 기초하여 본 발명의 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여한다.

도 1은, 본 발명의 일실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 종단면도이다.

플라즈마 처리 장치(1)는 원통 형상의 처리 용기(2)를 구비한다. 처리 용기(2)의 천장부는 유전체로 이루어지는 유전체창(천판)(16)으로 폐색된다. 처리 용기(2)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지고, 전기적으로 접지된다. 처리 용기(2)의 내벽면은 알루미나 등의 절연성의 보호막(2f)으로 피복되어 있다.

처리 용기(2)의 저부(底部)의 중앙에는, 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)(W)를 재치하기 위한 대(3)가 설치된다. 대(3)의 상면에 웨이퍼(W)가 보지(保持)된다. 대(3)는, 예를 들면 알루미나 또는 질화 알루미나 등의 세라믹재로 이루어진다. 대(3)의 내부에는 히터(5)가 매설되어, 웨이퍼(W)를 소정 온도로 가열할 수 있도록 되어 있다. 히터(5)는, 지지 기둥 내에 배치된 배선을 개재하여 히터 전원(4)에 접속된다.

대(3)의 상면에는, 대(3)에 재치되는 웨이퍼(W)를 정전 흡착하는 정전 척(CK)이 설치된다. 정전 척(CK)에는, 정합기(MG)를 개재하여 바이어스용의 직류 혹은 고주파 전력을 인가하는 바이어스용 전원(BV)이 접속된다.

처리 용기(2)의 저부에는, 대(3)에 재치되는 웨이퍼(W)의 표면보다 하방의 배기구(11a)로부터 처리 가스를 배기하는 배기관(11)이 형성된다. 배기관(11)에는 압력 제어 밸브(PCV)를 개재하여 진공 펌프 등의 배기 장치(10)가 접속된다. 배기 장치(10)는, 압력 제어 밸브(PCV)를 개재하여 처리 용기(2)의 내부에 연통하고 있다. 압력 제어 밸브(PCV) 및 배기 장치(10)에 의해, 처리 용기(2) 내의 압력이 소정의 압력으로 조절된다.

처리 용기(2)의 천장부에는 기밀성을 확보하기 위한 O 링 등의 씰(15)을 개재하여 유전체창(16)이 설치된다. 유전체창(16)은, 예를 들면 석영, 알루미나(Al₂O₃), 혹은 질화 알루미늄(AlN) 등의 유전체로 이루어지고, 마이크로파에 대하여 투과성을 가진다.

유전체창(16)의 상면에는 원판 형상의 슬롯판(20)이 설치된다. 슬롯판(20) 은 도전성을 가지는 재질, 예를 들면 Ag, Au 등으로 도금 또는 코팅된 구리로 이루어진다. 슬롯판(20)에는, 예를 들면 복수의 T 자 형상 또는 L 자 형상의 슬롯(21)이 동심원 형상으로 배열되어 있다.

슬롯판(20)의 상면에는, 마이크로파의 파장을 압축하기 위한 유전체판(25)이 배치된다. 유전체판(25)은, 예를 들면 석영(SiO₂), 알루미나(Al₂O₃), 혹은 질화 알루미늄(AlN) 등의 유전체로 이루어진다. 유전체판(25)은 도전성의 커버(26)로 덮인다. 커버(26)에는 원환(圓環) 형상의 열매 유로(27)가 형성된다. 이 열매 유로(27)를 흐르는 열매에 의해 커버(26) 및 유전체판(25)이 소정의 온도로 조절된다. 2.45 GHz의 파장의 마이크로파를 예로 들면, 진공 중의 파장은 약 12 cm이며, 알루미나제의 유전체창(16) 내에서의 파장은 약 3 ~ 4 cm가 된다.

커버(26)의 중앙에는 마이크로파를 전파하는 동축 도파관(30)이 접속된다. 동축 도파관(30)은, 내측 도체(31)와 외측 도체(32)로 구성되고, 내측 도체(31)는, 유전체판(25)의 중앙을 관통하여 슬롯판(20)의 중앙에 접속된다.

동축 도파관(30)에는, 모드 변환기(37) 및 직사각형 도파관(36)을 개재하여 마이크로파 발생기(35)가 접속된다. 마이크로파는 2.45 GHz 외에 860 MHz, 915 MHz 또는 8.35 GHz 등의 마이크로파를 이용할 수 있다.

마이크로파 발생기(35)가 발생한 마이크로파는, 마이크로파 도입로로서의, 직사각형 도파관(36), 모드 변환기(37), 동축 도파관(30) 및 유전체판(25)으로 전파한다. 유전체판(25)으로 전파한 마이크로파는 슬롯판(20)의 다수의 슬롯(21)으로부터 유전체창(16)을 거쳐 처리 용기(2) 내로 공급된다. 마이크로파에 의해 유전체창(16)의 하방에 전계가 형성되고, 처리 용기(2) 내의 처리 가스가 플라즈마화한다.

슬롯판(20)에 접속되는 내측 도체(31)의 하단(下端)은 원추 사다리꼴 형상으로 형성된다. 이에 의해, 동축 도파관(30)으로부터 유전체판(25) 및 슬롯판(20)으로 마이크로파가 효율 좋게 손실없이 전파된다.

래디얼 라인 슬롯 안테나에 의해 생성된 마이크로파 플라즈마의 특징은, 유전체창(16) 직하(플라즈마 여기 영역이라 불림)에서 생성된 비교적 전자 온도가 높은 에너지의 플라즈마가 확산되고, 웨이퍼(W) 직상(확산 플라즈마 영역)에서는 약 1 ~ 2 eV 정도의 낮은 전자 온도의 플라즈마가 되는 것에 있다. 즉, 평행 평판 등의 플라즈마와는 상이하며, 플라즈마의 전자 온도의 분포가 유전체창(16)으로부터의 거리의 함수로서 명확하게 발생하는 것에 특징이 있다. 보다 상세하게는, 유전체창(16) 직하에서의 수 eV ~ 약 10 eV의 전자 온도가, 웨이퍼(W) 상에서는 약 1 ~ 2 eV 정도로 감쇠한다. 웨이퍼(W)의 처리는 플라즈마의 전자 온도가 낮은 영역(확산 플라즈마 영역)에서 행해지기 때문에, 웨이퍼(W)에 리세스 등의 큰 데미지를 주지 않는다. 플라즈마의 전자 온도가 높은 영역(플라즈마 여기 영역)으로 처리 가스가 공급되면, 처리 가스는 용이하게 여기되고, 해리된다. 한편, 플라즈마의 전자 온도가 낮은 영역(플라즈마 확산 영역)으로 처리 가스가 공급되면, 플라즈마 여기 영역 근방으로 공급될 경우에 비해, 해리의 정도는 억제된다.

처리 용기(2)의 천장부의 유전체창(16) 중앙에는, 웨이퍼(W)의 중심부로 처리 가스를 도입하는 중앙 도입부(55)가 설치된다. 동축 도파관(30)의 내측 도체(31)에는 처리 가스의 공급로(52)가 형성된다. 중앙 도입부(55)는 공급로(52)에 접속된다.

중앙 도입부(55)는, 유전체창(16)의 중앙에 형성된 원통 형상의 공간부(143)(도 8 참조)에 삽입되는 원기둥 형상의 블록(57)과, 동축 도파관(30)의 내측 도체(31)의 하면과 블록(57)의 상면과의 사이에 적당한 간격을 가지고 형성된 가스 저류부(60)와, 선단부에 가스 분출용의 개구(59)를 가지는 원기둥 형상 공간이 연속한 테이퍼 형상의 공간부(143a)(도 8 참조)로 구성된다. 블록(57)은, 예를 들면 알루미늄 등의 도전성 재료로 이루어지고, 전기적으로 접지되어 있다. 블록(57)에는 상하 방향으로 관통하는 복수의 중앙 도입구(58)(도 3 참조)가 형성된다.

도 3에서는, 중앙 도입구(58)를 관찰할 수 있도록, 가스 분출용의 개구(59)를 실제보다 크게 도시하고 있다. 또한 공간부(143a)의 형상은 테이퍼 형상에 한정되지 않고, 단순한 원기둥 형상이어도 되며, 이 경우에는, 가스 분출용의 개구(59)의 치수는 도 3과 같이 커진다. 중앙 도입구(58)의 평면 형상은 필요한 컨덕턴스 등을 고려하여 원 또는 긴 홀로 형성된다. 알루미늄제의 블록(57)은 양극 산화 피막 알루미나(Al₂O₃), 이트리아(Y₂O₃) 등으로 코팅된다.

내측 도체(31)를 관통하는 공급로(52)로부터 가스 저류부(60)로 공급된 처리 가스는, 가스 저류부(60) 내를 확산된 후, 블록(57)의 복수의 중앙 도입구(58)로부터 하방을 또한 웨이퍼(W)의 중심부를 향해 분사된다.

처리 용기(2)의 내부에는, 웨이퍼(W)의 상방의 주변을 둘러싸도록, 웨이퍼(W)의 주변부로 처리 가스를 공급하는 링 형상의 주변 도입부(61)가 배치된다. 주변 도입부(61)는, 천장부에 배치되는 중앙 도입구(58)보다 하방으로서, 또한 대(3)에 재치된 웨이퍼(W)보다 상방에 배치된다. 주변 도입부(61)는 중공의 파이프를 환상으로 한 것이며, 그 내주측에는 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 복수의 주변 도입구(62)가 형성된다. 주변 도입구(62)는 주변 도입부(61)의 중심을 향해 처리 가스를 분사한다. 주변 도입부(61)는, 예를 들면 석영으로 이루어진다. 처리 용기(2)의 측면에는 스테인리스제의 공급로(53)가 관통한다. 공급로(53)는 주변 도입부(61)에 접속된다. 공급로(53)로부터 주변 도입부(61)의 내부로 공급된 처리 가스는, 주변 도입부(61)의 내부의 공간을 확산된 후, 복수의 주변 도입구(62)로부터 주변 도입부(61)의 내측을 향해 분사된다. 복수의 주변 도입구(62)로부터 분사된 처리 가스는 웨이퍼(W)의 주변 상부로 공급된다. 또한, 링 형상의 주변 도입부(61)를 설치하는 대신에, 처리 용기(2)의 내측면에 복수의 주변 도입구(62)를 형성해도 된다.

도 2는, 가스 공급원의 상세 구조를 도시한 블록도이다.

처리 용기(2) 내로 처리 가스를 공급하는 가스 공급원(100)은, 공통 가스원(41) 및 첨가 가스원(42)으로 구성된다. 공통 가스원(41) 및 첨가 가스원(42)은 플라즈마 에칭 처리, 플라즈마 CVD 처리에 따른 처리 가스를 공급한다.

공통 가스원(41)에는 공통 가스 라인(45)이 접속되어 있고, 공통 가스 라인(45)은 플로우 스플리터(44)에 접속되어 있다. 플로우 스플리터(44)는 공통 가스 라인(45)에 설치되고, 공통 가스 라인(45)을 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인(46, 47)으로 분기한다. 플로우 스플리터(44)는, 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인(46, 47)을 흐르는 가스의 유량의 비율을 조절 가능하다. 여기서, 제 1 분기 공통 가스 라인(46)은 공급로(52)를 개재하여 중앙 도입부(55)(도 1 참조)에 접속되어 있고, 중앙 도입부(55)로 중앙 도입 가스(Gc)를 공급한다. 또한, 제 2 분기 공통 가스 라인(47)은 공급로(53)를 개재하여 주변 도입부(61)(도 1 참조)에 접속되어 있고, 주변 도입부(61)로 주변 도입 가스(Gp)를 공급한다.

첨가 가스원(42)은 첨가 가스 라인(48)을 개재하여 제 2 분기 공통 가스 라인(47)에 접속되어 있다. 또한, 첨가 가스원(42)은 첨가 가스 라인(48’)을 개재하여, 제 1 분기 공통 가스 라인(46)에 접속할 수도 있다. 또한, 첨가 가스원(42)은 첨가 가스 라인(48, 48’)을 개재하여 쌍방의 분기 공통 가스 라인(46, 47)에 접속해도 된다.

공통 가스원(41)은 복수의 가스(G₁₁, G₁₂, G₁₃, G_1X)를 가지고 있고, 각 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(41a, 41b, 41c, 41x)가 설치되어 있다. 유량 제어 밸브(41a, 41b, 41c, 41x)에 접속되는 라인의 전후에는 라인 통로의 개폐를 행하는 밸브(V)가 설치되어 있다. 유량 제어 밸브(41a, 41b, 41c, 41x)는 각각의 밸브(V)를 개재하여 공통 가스 라인(45)에 접속되어 있다.

첨가 가스원(42)은 복수의 첨가 가스(G₂₁, G₂₂, G₂₃, G_2x)를 가지고 있고, 각 가스의 유량을 제어하는 유량 제어 밸브(42a, 42b, 42c, 42x)가 설치되어 있다. 유량 제어 밸브(42a, 42b, 42c, 42x)에 접속되는 라인의 전후에는, 라인 통로의 개폐를 행하는 밸브(V)가 설치되어 있다. 유량 제어 밸브(42a, 42b, 42c, 42x)는 각각의 밸브(V)를 개재하여 첨가 가스 라인(48)에 접속되어 있다.

도 1에 도시한 콘트롤러(CONT)는, 가스 공급원에서의 각종 밸브(V)와 함께 유량 제어 밸브(41a, 41b, 41c, 41x, 42a, 42b, 42c, 42x)를 제어하고, 최종적으로 분기 공통 가스 라인(46, 47)에 각각 흐르는 가스(Gc, Gp)에 포함되는 특정 가스의 분압비를 제어한다. 콘트롤러(CONT)는 각 가스의 유량을 조절하고, 플로우 스플리터(44)로 공급되는 공통 가스의 가스종마다의 유량 및 분압을 결정하고 있다. 이 장치에서는, 웨이퍼(W)의 중심 부분으로 공급되는 중앙 도입 가스(Gc)와, 주변 부분으로 공급되는 주변 도입 가스(Gp)의 가스종마다의 분압 또는 가스종 자체를 변화시킬 수 있으므로, 플라즈마 처리의 특성을 다양하게 변화시킬 수 있다.

공통 가스원(41)에 이용되는 가스(G_1x)로서는 희가스(Ar 등)를 이용할 수 있는데, 그 외의 첨가 가스를 이용할 수도 있다.

또한, 폴리 실리콘 등의 실리콘계의 막을 에칭할 때는, 첨가 가스(G₂₁, G₂₂, G₂₃)로서 Ar 가스, HBr 가스(또는 Cl₂ 가스), O₂ 가스를 공급하고, SiO₂ 등의 산화막을 에칭할 때는, 첨가 가스(G₂₁, G₂₂, G₂₃, G_2x)로서 Ar 가스, CHF계 가스, CF계 가스, O₂ 가스를 공급하고, SiN 등의 질화막을 에칭할 때는, 첨가 가스(G₂₁, G₂₂, G₂₃, G_2x)로서 Ar 가스, CF계 가스, CHF계 가스, O₂ 가스를 공급한다.

또한, CHF계 가스로서는 CH₃(CH₂)₃CH₂F, CH₃(CH₂)₄CH₂F, CH₃(CH₂)₇CH₂F, CHCH₃F₂, CHF₃, CH₃F 및 CH₂F₂ 등을 들 수 있다.

CF계 가스로서는, C(CF₃)₄, C(C₂F₅)₄, C₄F₈, C₂F₂, 및 C₅F₈ 등을 들 수 있는데, 에칭에 적합한 해리종 이 얻어진다고 하는 관점으로부터 C₅F₈가 바람직하다.

이 장치에서는, 공통 가스원(41)과 첨가 가스원(42)에서 동일 종류의 가스를 공급할 수도 있고, 공통 가스원(41)과 첨가 가스원(42)에서 상이한 종류의 가스를 공급할 수도 있다.

에칭 가스의 해리를 억제하기 위해서는, 공통 가스원(41)으로부터 플라즈마 여기용 가스를 공급하고, 첨가 가스원(42)으로부터 에칭 가스를 공급해도 된다. 예를 들면, 실리콘계의 막을 에칭할 때는, 공통 가스원(41)으로부터 플라즈마 여기용 가스로서 Ar 가스만을 공급하고, 첨가 가스원(42)으로부터 에칭 가스로서 HBr 가스, O₂ 가스만을 공급하는 등이다.

공통 가스원(41)은 또한 O₂, SF₆ 등의 클리닝 가스, 그 외의 공통 가스를 공급한다.

여기서, 균일한 플라즈마의 생성, 면내 균일한 웨이퍼(W)의 처리를 목적으로 하고, 플로우 스플리터(44)에 의해 공통 가스의 분기 비율을 조절하여, 중앙 도입부(55)(도 3 참조) 및 주변 도입부(61)(도 1 참조)로부터의 가스 도입량을 조절하는 기술을 RDC(Radical Distribution Control)라고 부른다. RDC는, 중앙 도입부(55)로부터의 가스 도입량과 주변 도입부(61)로부터의 가스 도입량의 비에 의해 나타난다. 중앙 도입부(55) 및 주변 도입부(61)로 도입하는 가스종이 공통인 경우가 일반적인 RDC이다. 최적인 RDC값은, 에칭 대상의 막 종류 및 다양한 조건에 의해 실험적으로 결정된다. 한편, 또한 첨가 가스를 중앙 도입부(55) 또는 주변 도입부(61)로 공급하는 것을 ARDC(Advanced Radical Distribution Control)라고 부른다.

에칭 처리에서는, 에칭에 따라 부생성물(에칭된 잔사 또는 퇴적물)이 생성된다. 이 때문에, 처리 용기(2) 내에서의 가스 흐름을 개선하고, 부생성물의 처리 용기 밖으로의 배출을 촉진시키기 위하여, 중앙 도입부(55)로부터의 가스 도입과 주변 도입부(61)로부터의 가스 도입을 교호로 행하는 것이 검토되고 있다. 이는, RDC값을 시간적으로 전환함으로써 실현 가능하다. 예를 들면, 웨이퍼(W)의 중심 부분으로 많은 가스를 도입하는 단계와, 주변부로 많은 가스를 도입하는 단계를 소정 주기로 반복하여, 기류를 조절함으로써, 처리 용기(2)로부터 부생성물을 쓸어냄으로써 균일한 에칭 레이트를 달성하고자 하는 것이다.

도 4는, 슬롯판 근방의 구조의 분해 사시도이다.

유전체창(16)의 하면(오목부가 형성된 면)은, 처리 용기(2)의 측벽의 일부를 구성하는 환상 부재(19)의 표면 상에 재치하도록 하여 플라즈마 처리 장치(1)에 장착된다. 유전체창(16)의 상측의 면 상에는 슬롯판(20)이 설치되고, 슬롯판(20) 상에 유전체판(25)이 설치된다. 유전체창(16), 슬롯판(20) 및 유전체판(25)의 평면 형상은 원형이며, 이들 중심 위치는 동축(Z 축) 상에 위치하고 있다.

또한, 슬롯판(20)은 다양한 패턴을 가지는 슬롯을 가지고 있고, 도 4에서는, 설명의 명확화를 위하여 슬롯판(20)에는 슬롯의 기재를 생략하고, 대신에 도 5에 기재하고 있다.

도 5는, 슬롯판(20)의 평면도이다.

슬롯판(20)은 박판 형상이며, 원판 형상이다. 슬롯판(20)의 판 두께 방향의 양면은 각각 평평하다. 슬롯판(20)에는 판 두께 방향으로 관통하는 복수의 슬롯(132)이 복수 형성되어 있다. 슬롯(132)은, 일방 방향으로 긴 제 1 슬롯(133)과, 제 1 슬롯(133)과 직교하는 방향으로 긴 제 2 슬롯(134)이 이웃하여 한 쌍이 되도록 형성되어 있다. 구체적으로, 이웃하는 2 개의 슬롯(133, 134)이 한 쌍이 되어, 중심부가 끊어진 대략 L 자 형상이 되도록 배치되어 구성되어 있다. 즉 슬롯판(20)은, 일방 방향으로 연장되는 제 1 슬롯(133) 및 일방 방향에 대하여 수직인 방향으로 연장되는 제 2 슬롯(134)으로 구성되는 슬롯쌍(140)을 가지는 구성이다. 또한, 슬롯쌍(140)의 일례에 대해서는, 도 5 중의 점선으로 나타내는 영역으로 나타내고 있다.

본 실시예에서는, 제 1 슬롯(133)의 개구폭, 즉 제 1 슬롯(133) 중 긴 방향으로 연장되는 일방측의 벽부(130a)와 긴 방향으로 연장되는 타방측의 벽부(130b) 간의 길이(W₁)는 12 mm가 되도록 구성되어 있다. 한편, 도 5 중의 길이(W₂)로 나타낸 제 1 슬롯(133)의 긴 방향의 길이, 즉 제 1 슬롯(133)의 긴 방향의 일방측의 단부(端部)(130c)와 제 1 슬롯(133)의 긴 방향의 타방측의 단부(130d) 간의 길이(W₂)는 35 mm가 되도록 구성되어 있다. 이들 폭(W₁, W₂)은 ± 10%의 변경을 허용할 수 있지만, 이 외의 범위라도 장치로서는 기능한다. 제 1 슬롯(133)에 대하여, 긴 방향의 길이에 대한 짧은 방향의 길이의 비(W₁ / W₂)는 12 / 35 = 0.34이며, 약 1 / 3이다. 제 1 슬롯(133)의 개구 형상과 제 2 슬롯(134)의 개구 형상은 동일하다. 즉, 제 2 슬롯(134)은 제 1 슬롯(133)을 90도 회전시킨 것이다. 또한, 슬롯과 같은 긴 홀을 구성할 시, 길이의 비(W₁ / W₂)에 대해서는 1 미만이 된다.

슬롯쌍(140)은, 내주측에 배치되는 내주측 슬롯쌍군(135)과, 외주측에 배치되는 외주측 슬롯쌍군(136)으로 대별된다. 내주측 슬롯쌍군(135)은, 도 5 중의 일점 쇄선으로 나타낸 가상 원의 내측 영역에 형성된 7 대의 슬롯쌍(140)이다. 외주측 슬롯쌍군(136)은, 도 5 중의 일점 쇄선으로 나타낸 가상 원의 외측 영역에 형성된 28 쌍의 슬롯쌍(140)이다. 내주측 슬롯쌍군(135)에서 7 쌍의 슬롯쌍(140)은 각각 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다.

이와 같이 구성함으로써, 원형 딤플로 이루어지는 제 2 오목부가 형성된 위치에 대응하는 위치에, 내주측 슬롯쌍군(135)에 배치되는 7 쌍의 슬롯쌍(140) 중 일방의 슬롯을 각각 배치하여 위치를 조정할 수 있다. 외주측 슬롯쌍군(136)에서 28 쌍의 슬롯쌍(140)은 각각 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 슬롯판(20)의 직경 방향의 중앙에도 관통홀(137)이 형성되어 있다.

또한, 외주측 슬롯쌍군(136)의 외경측의 영역에는, 슬롯판(20)의 둘레 방향의 위치 결정을 용이하게 하기 위하여, 판 두께 방향으로 관통하도록 하여 기준홀(139)이 형성되어 있다. 즉, 이 기준홀(139)의 위치를 표적으로 하여, 처리 용기(2) 및 유전체창(16)에 대한 슬롯판(20)의 둘레 방향의 위치 결정을 행한다. 슬롯판(20)은, 기준홀(139)을 제외하고, 직경 방향의 중심(138)을 중심으로 한 회전 대칭성을 가진다.

또한, 외주측 슬롯쌍군(136)을 구성하는 각 슬롯쌍은 슬롯(133’ 및 134’)으로 이루어지고, 이들의 위치 및 구조는, 이들이 외주에 위치하고 있다는 점을 제외하고, 슬롯(133 및 134)의 위치 및 구조와 동일하다.

또한, 슬롯판(20)의 구조에 대하여 상설하면, 슬롯판(20)의 중심 위치(138)로부터 제 1 거리(R1)(원(R1)으로 나타냄)에 위치하는 제 1 슬롯군(133)과, 중심 위치(138)로부터 제 2 거리(R2)(원(R2)으로 나타냄)에 위치하는 제 2 슬롯군(134)과, 중심 위치(138)로부터 제 3 거리(R3)(원(R3)으로 나타냄)에 위치하는 제 3 슬롯군(133’)과, 중심 위치(138)로부터 제 4 거리(R4)(원(R4)으로 나타냄)에 위치하는 제 4 슬롯군(134’)을 구비하고 있다.

여기서, 제 1 거리(R1) < 제 2 거리(R2) < 제 3 거리(R3) < 제 4 거리(R3)의 관계를 충족시키고 있다. 대상이 되는 슬롯(133, 134, 133’, 134’ 중 어느 하나)을 향해 슬롯판의 중심 위치(138)로부터 연장된 직경(선분(R))과 이 슬롯의 긴 방향이 이루는 각도는, 제 1 ~ 제 4 슬롯군(133, 134, 133’, 134’)에서의 각각의 슬롯군마다 동일하다.

슬롯판(20)의 중심 위치(138)로부터 연장되는 동일 직경(선분(R)) 상에 위치하는 제 1 슬롯군의 슬롯(133)과 제 2 슬롯군의 슬롯(134)은, 상이한 방향으로 연장되어 있고(본 예에서는 직교하고 있음), 슬롯판(20)의 중심 위치(138)로부터 연장되는 동일 직경(선분(R)) 상에 위치하는 제 3 슬롯군의 슬롯(133’)과 제 4 슬롯군의 슬롯(134’)은, 상이한 방향으로 연장되어 있다(본 예에서는 직교하고 있음). 제 1 슬롯군의 슬롯(133)의 수와 제 2 슬롯군의 슬롯(134)의 수는 동일한 수(N1)이며, 제 3 슬롯군의 슬롯(133’)의 수와 제 4 슬롯군의 슬롯(134’)의 수는 동일한 수(N2)이다.

여기서, N2는 N1의 정수배이며, 면내 대칭성이 높은 플라즈마를 발생시키는 것이 가능하다.

도 6은 유전체창의 평면도이며, 도 8은 유전체창의 단면도이다.

유전체창(16)은 대략 원판 형상으로서, 소정의 판 두께를 가진다. 유전체창(16)은 유전체로 구성되어 있고, 유전체창(16)의 구체적인 재질로서는, 석영 또는 알루미나 등을 들 수 있다. 유전체창(16)의 상면(159) 상에는 슬롯판(20)이 설치된다.

유전체창(16)의 직경 방향의 중앙에는 판 두께 방향, 즉 지면 상하 방향으로 관통하는 관통홀(142)이 형성되어 있다. 관통홀(142) 중 하측 영역은 중앙 도입부(55)에서의 가스 공급구가 되고, 상측 영역은 중앙 도입부(55)의 블록(57)이 배치되는 오목부(143) 가 된다. 또한, 유전체창(16)의 직경 방향의 중심축(144a)을, 도 8 중의 일점 쇄선으로 나타낸다.

유전체창(16) 중, 플라즈마 처리 장치에 구비될 시 플라즈마를 생성하는 측이 되는 하측의 평탄면(146)의 직경 방향 외측 영역에는, 환상으로 연장되고, 유전체창(16)의 판 두께 방향 내방측을 향해 테이퍼 형상으로 오목한 환상의 제 1 오목부(147)가 형성되어 있다. 평탄면(146)은 유전체창(16)의 직경 방향의 중앙 영역에 설치되어 있다. 이 중앙의 평탄면(146)에는, 원형의 제 2 오목부(153a ~ 153g)가 둘레 방향을 따라 등간격으로 형성되어 있다. 환상의 제 1 오목부(147)는, 평탄면(146)의 외경 영역으로부터 외경측을 향해 테이퍼 형상, 구체적으로 평탄면(146)에 대하여 경사진 내측 테이퍼면(148), 내측 테이퍼면(148)으로부터 외경측을 향해 직경 방향으로 직선으로, 즉 평탄면(146)과 평행하게 연장되는 평탄한 저면(149), 저면(149)으로부터 외경측을 향해 테이퍼 형상, 구체적으로 저면(149)에 대하여 경사져 연장되는 외측 테이퍼면(150)으로 구성되어 있다.

테이퍼의 각도, 즉 예를 들면, 저면(149)에 대하여 내측 테이퍼면이 연장되는 방향으로 규정되는 각도 및 저면(149)에 대하여 외측 테이퍼면(150) 이 연장되는 방향으로 규정되는 각도에 대해서는 임의로 정해지고, 본 실시예에서는, 둘레 방향의 어느 위치에서도 동일하도록 구성되어 있다. 내측 테이퍼면(148), 저면(149), 외측 테이퍼면(150)은 각각 매끄러운 곡면으로 연장되도록 형성되어 있다. 또한, 외측 테이퍼면(150)의 외경 영역은 외경측을 향해 직경 방향으로 직선으로, 즉 평탄면(146)과 평행하게 연장되는 외주 평면(152)이 설치되어 있다. 이 외주 평면(152)이 유전체창(16)의 지지면이 된다.

즉, 유전체창(16)은 외주 평면(152)을 환상 부재(19)(도 4 참조)의 내경측 영역에서 설치된 상부측의 단면(端面)에 재치하도록 하여 처리 용기(2)에 장착된다.

환상의 제 1 오목부(147)에 의해, 유전체창(16)의 직경 방향 외측 영역에서, 유전체창(16)의 두께를 연속적으로 변화시키는 영역을 형성하여, 플라즈마를 생성하는 다양한 프로세스 조건에 적합한 유전체창(16)의 두께를 가지는 공진 영역을 형성할 수 있다. 그러면, 다양한 프로세스 조건에 따라, 직경 방향 외측 영역에서의 플라즈마의 높은 안정성을 확보할 수 있다.

여기서, 유전체창(16) 중 환상의 제 1 오목부(147)의 직경 방향 내측 영역에는, 평탄면(146)으로부터 판 두께 방향 내측을 향해 오목한 제 2 오목부(153(153a ~ 153g))가 형성되어 있다. 제 2 오목부(153)의 평면 형상은 원형이며, 내측의 측면은 원통면을 구성하고, 저면은 평탄하다. 원형은 무한한 모서리부를 가지는 다각형이므로, 제 2 오목부(153)의 평면 형상은, 유한한 모서리부를 가지는 다각형으로 하는 것도 가능하다고 상정되며, 마이크로파 도입 시에서, 오목부 내에서 플라즈마가 발생되는 것이라 상정되지만, 평면 형상이 원형일 경우에는 중심으로부터의 형상의 등가성이 높기 때문에 안정된 플라즈마가 발생된다.

제 2 오목부(153)는, 본 실시예에서는 합계 7 개 형성되어 있고, 내측의 슬롯쌍의 수와 동일하다. 7 개의 제 2 오목부(153a, 153b, 153c, 153d, 153e, 153f, 153g)의 형상은 각각 동일하다. 즉, 제 2 오목부(153a ~ 153g)의 오목한 방식 및 그 크기, 홀의 직경 등에 대해서는 각각 동일하게 구성되어 있다. 7 개의 제 2 오목부(153a ~ 153g)는, 유전체창(16)의 직경 방향의 중심(156)을 중심으로 하여 회전 대칭성을 가지도록, 각각 간격을 두고 배치되어 있다. 둥근 홀 형상의 7 개의 제 2 오목부(153a ~ 153g)의 중심(157a, 157b, 157c, 157d, 157e, 157f, 157g)은 각각, 유전체창(16)의 판 두께 방향에서 봤을 경우, 유전체창(16)의 직경 방향의 중심(156)을 중심으로 한 원(158) 상에 위치하고 있다. 즉, 유전체창(16)을 직경 방향의 중심(156)을 중심으로 하여 51.42도(= 360도 / 7) 회전시킬 경우, 회전시키기 전과 동일한 형상이 되도록 구성되어 있다. 원(158)은, 도 6에서 일점 쇄선으로 나타내고 있고, 원(158)의 직경은 154 mm, 제 2 오목부(153a ~ 153g)의 직경은 30 mm이다.

제 2 오목부(153)(153a ~ 153g)의 깊이, 즉 도 8 중의 길이(L3)로 나타낸 평탄면(146)과 저면(155) 간의 거리는 적절히 정해지고, 본 실시예에서는 32 mm로 되어 있다. 오목부(153)의 직경 및 오목부(153)의 저면으로부터 유전체창의 상면까지의 거리는, 도입되는 마이크로파의 파장(λg)의 4 분의 1로 설정된다. 또한, 본 실시예에서는 유전체창(16)의 직경은 약 460 mm이다. 또한, 상기 원(158)의 직경, 오목부(153)의 직경, 유전체창(16)의 직경 및 오목부(153)의 깊이는 ± 10%의 변경을 허용할 수도 있는데, 본 장치가 동작하는 조건은 이에 한정되지 않고, 플라즈마가 오목부 내에 갇히면 무방하다. 센터에 가까운 오목부의 직경 및 깊이의 값이 커지면, 센터측이 주위보다 플라즈마 밀도가 커지기 때문에, 이들의 밸런스를 조정할 수도 있다.

이 제 2 오목부(153a ~ 153g)에 의해, 마이크로파의 전계를 당해 오목부 내에 집중시킬 수 있어, 유전체창(16)의 직경 방향 내측 영역에서 강고한 모드 고정을 행할 수 있다. 이 경우, 프로세스 조건이 다양하게 변경되어도, 직경 방향 내측 영역에서의 강고한 모드 고정의 영역을 확보할 수 있고, 안정적이고 균일한 플라즈마를 발생시킬 수 있어, 기판 처리량의 면내 균일성을 높이는 것이 가능해진다. 특히, 제 2 오목부(153a ~ 153g)는 회전 대칭성을 가지기 때문에, 유전체창(16)의 직경 방향 내측 영역에서 강고한 모드 고정이 높은 축대칭성을 확보할 수 있어, 생성하는 플라즈마에서도 높은 축대칭성을 가진다.

이상으로부터, 이러한 구성의 유전체창(16)은 넓은 프로세스 마진을 가지고, 또한 생성하는 플라즈마가 높은 축대칭성을 가진다.

도 7은, 슬롯판과 유전체창을 조합한 안테나의 평면도이다. 도 7은, 도 1에서의 Z 축을 따라 래디얼 라인 슬롯 안테나를 하측에서 본 도이다.

평면에서 볼 때, 외측의 테이퍼면(150)과 제 4 슬롯군(내측으로부터 4 번째의 슬롯군)에 속하는 슬롯(134’)과는 일부분이 중첩되어 있다. 또한, 환상의 평탄한 저면(149)과 제 3 슬롯군(내측으로부터 3 번째의 슬롯군)에 속하는 슬롯(133’)은 중첩되어 있다.

또한 평면에서 볼 때, 내측의 테이퍼면(148)과 제 2 슬롯군(내측으로부터 2 번째의 슬롯군)에 속하는 슬롯(134)은 중첩되어 있다. 또한, 가장 내측의 제 1 슬롯군에 속하는 슬롯(133)은 모두 평탄면(146) 상에 위치하고 있다. 또한, 제 2 오목부(153)의 중심 위치는 슬롯(133)과 중복되어 있다.

도 14는, 슬롯(133) 및 오목부(153)의 근방의 사시도(a) 및 단면도(b)이다.

도 14의 (a)에 도시한 바와 같이, 오목부(153)의 직상에 슬롯(133)이 위치하고 있고, 마이크로파 도입 시에서 슬롯(133)의 폭 방향으로 발생하는 전계에 의해, 오목부(153) 내에 플라즈마(PS)가 발생한다(도 14의 (b)).

도 15는, 슬롯과 제 2 오목부의 위치 관계를 도시한 도이다.

도 15의 (a)에서는, 오목부(153)의 중심(G2)의 위치를, 슬롯(133)으로부터의 전계(E)가 선택적으로 도입되는 위치로 설정했을 경우를 도시하고 있다. 마이크로파의 도입에 의해, 전계(E)는 슬롯(133, 134)의 폭 방향으로 발생한다. 본 예에서는, 슬롯(133)의 중심 위치(G1)와 제 2 오목부(153)의 중심 위치(G2)가 일치하고, 슬롯(133) 내에 제 2 오목부(153)의 중심 위치(G2)가 중첩되어 위치하고 있다. 이 경우에는, 제 2 오목부(153)에 플라즈마가 확실히 고정되기 때문에 플라즈마의 요동은 적고, 각종의 조건 변화에 대해서도 플라즈마의 면내 변동이 적어진다. 특히, 오목부(153)가 형성되어 있는 위치가 중앙의 평탄면(146)(도 7 참조) 상이기 때문에, 1 개의 오목부(153) 주위의 면의 등가성이 높아, 플라즈마의 고정 정도가 높아진다.

한편 도 15의 (b)에서는, 오목부(153)의 중심 위치(G2)의 위치를, 쌍방의 슬롯(133, 134)으로부터의 전계(E)가 도입되는 위치로 설정했을 경우를 도시하고 있다. 즉 도 15의 (b)에서는, 슬롯(133)의 중심 위치(G1)와 제 2 오목부(153)의 중심(G2)은 이간되고, 슬롯(133) 내에 제 2 오목부(153)의 중심 위치(G2)가 중첩되어 위치하고 있지 않은 경우를 도시하고 있다. 이 경우에는, 도 15의 (a)의 경우보다 오목부(153) 내로 마이크로파가 쉽게 들어갈 수 없고, 따라서 플라즈마 밀도가 저하되어, 플라즈마의 발생에 요동이 발생하는 경우가 있다.

이어서, 다른 슬롯판에 대하여 설명한다.

도 9는, 다른 슬롯판의 평면도이다.

이 슬롯판은, 상술한 것보다 슬롯의 수를 감소시키고, 슬롯(167)의 개구폭을 좁게 한 슬롯판(20)을 판 두께 방향에서 본 도이다. 슬롯(167)의 개구폭, 즉 슬롯(167) 중 긴 방향에 연장되는 일방측의 벽부(168a)와 긴 방향으로 연장되는 타방측의 벽부(168b) 간의 길이(W₃)는 6 mm가 되도록 구성되어 있다. 이 길이(W₃)는, 상술한 슬롯판의 슬롯(133)의 경우의 길이(W₁)의 약 반이다.

한편, 길이(W₄)로 나타낸 슬롯(167)의 긴 방향의 길이, 즉 슬롯(167)의 긴 방향의 일방측의 단부(168c)와 슬롯(167)의 긴 방향의 타방측의 단부(168d) 간의 길이(W₄)는 35 mm가 되도록 구성되어 있다. 이 길이(W₄)는 상술한 슬롯판에 형성되는 슬롯(133)의 경우의 길이(W₂)와 동일하다. 슬롯(167)에 대하여, 긴 방향의 길이에 대한 짧은 방향의 길이의 비(W₃ / W₄)는 6 / 35이며, 약 1 / 6이다. 이 외의 슬롯의 구성 등에 대해서는, 도 5에 도시한 슬롯판(20)과 동일하므로 그 설명을 생략한다.

여기서, 슬롯의 개구 형상에 대해서는, 폭이 넓어질수록 도입되는 마이크로파의 전계가 저하되지만, 슬롯 위치의 둘레 방향으로의 이탈에 영향을 덜 받게 된다.

슬롯의 개구폭이 좁아지면 그 만큼 마이크로파를 강하게 방사할 수 있지만, 슬롯판을 장착할 때 슬롯 위치의 둘레 방향으로의 이탈, 및 마이크로파의 전파의 불균일에 의해, 마이크로파의 방사가 극단적으로 약해지는 경우가 있다. 한편, 슬롯의 개구폭이 넓어지면, 마이크로파의 방사는 전체적으로 약해지지만, 슬롯판을 장착할 때 슬롯의 위치의 둘레 방향으로의 이탈, 및 마이크로파의 전파의 불균일에도 불구하고, 극단적으로 약해지지 않고 마이크로파를 방사할 수 있다. 즉, 슬롯의 개구폭이 넓을수록 플라즈마의 안정성이 높아진다.

도 10은 다른 유전체창의 평면도이다.

이 유전체창(16)은, 평탄면(146) 상에 형성된 제 2 오목부가 존재하지 않는다.

도 11은, 위치(X)(mm)와 전자 농도(Ne)(/cm³)와의 관계를 나타낸 그래프이다.

그래프 내의 실험예 1은, 도 1에 장치에서, 도 7에 도시한 안테나를 이용하여, 이에 마이크로파(1000 W)를 도입했을 경우의 데이터를 나타내고, 실험예 2는, 도 7에 도시한 안테나를 이용하여, 이에 마이크로파(2000 W)를 도입했을 경우의 데이터를 나타내고, 비교예는, 도 10에 도시한 유전체창(16)에 도 9의 슬롯판(20)을 조합하고, 이에 마이크로파(1500 W)를 도입했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 중앙 도입부로부터, Ar과 O₂를 1 : 1의 비율로 도입하고, 처리 용기 내 압력을 10 mTorr = 1.3 Pa로 설정했다.

모든 데이터의 경우, 안테나의 중심으로부터의 위치(X)가 커지면, 발생하는 플라즈마의 전자 농도(Ne)(/cm³)가 저하되는 경향에 있지만, 실험예 1, 2의 경우에는, 중앙과 가까운 영역에서는 전자 농도는 플랫이며, 또한 좌우의 대칭성도 비교예보다 높다. 이는, 환상의 제 1 오목부뿐 아니라, 제 2 오목부에 플라즈마가 양호하게 고정되는 것을 간접적으로 나타내고 있고, 상술한 구조가 안정적이고 균일한 플라즈마의 발생에 유효하다는 것이 확인되었다.

도 12는, 위치(mm)와 에칭 레이트(ER)(nm/min)의 관계를 나타낸 그래프이다. 에칭 대상물은 SiO₂이다. 이 그래프에서는 X 축, Y 축 외에, 이들과 각각 45도를 이루는 축 V 축, W 축을 나타내고 있다.

도 12의 (a)는, 상기 비교예의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 10 mTorr = 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고, Ar 가스는 중앙 도입부로부터 20%, 주변 도입부로부터 80%를 도입하고, 10 sccm의 C₅F₈는 주변 도입부로부터 처리 용기 내로 도입했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 71 nm/min, 표준 편차(Σ)는 9.1%이다.

도 12의 (b)는, 도 7의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 전체의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고, 이들 혼합 가스를 20% : 80%로 분기하여, 각각 중앙 도입부와 주변 도입부로부터 처리 용기 내로 도입했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 70 nm/min, 표준 편차(Σ)는 4.7%이다.

도 12의 (c)는, 도 7의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 전체의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고, 중심 도입부로부터 Ar을 122(sccm), 주변 도입부로부터는 Ar / C₅F₈를 478(sccm) / 10(sccm) 공급했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 69 nm/min, 표준 편차(Σ)는 3.1%이다.

도 13은, 위치(mm)와 에칭 레이트(ER)(nm/min)의 관계를 나타낸 그래프이다. 에칭 대상물은 SiN이다. 이 그래프에서는 X 축, Y 축 외에, 이들과 각각 45도를 이루는 축 V 축, W 축을 나타내고 있다.

도 13의 (a)은, 상기 비교예의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 10 mTorr = 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고 있다. Ar 가스는 중앙 도입부로부터 20%, 주변 도입부로부터 80%를 도입하고, 10 sccm의 C₅F₈는 주변 도입부로부터 처리 용기 내로 도입했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 11 nm/min, 표준 편차(Σ)는 29.1%이다. SiO₂의 SiN에 대한 에칭의 선택비는 6.23이다.

도 13의 (b)은, 도 7의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 전체의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고, 이들 혼합 가스를 20% : 80%로 분기하여, 각각 중앙 도입부와 주변 도입부로부터 처리 용기 내로 도입했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 13 nm/min, 표준 편차(Σ)는 24.6%이다. SiO₂의 SiN에 대한 에칭의 선택비는 5.28이다.

도 13의 (c)는, 도 7의 안테나를 이용했을 경우의 데이터를 나타내고 있다. 처리 용기 내 압력 1.3 Pa, 마이크로파 파워 2000(W), Ar / C₅F₈의 전체의 유량을 600(sccm) / 10(sccm)으로 하고, 중심 도입부로부터 Ar을 122(sccm), 주변 도입부로부터는 Ar / C₅F₈를 478(sccm) / 10(sccm) 공급했다. 에칭 레이트(ER)의 평균은 11 nm/min, 표준 편차(Σ)는 16.5%이다. SiO₂의 SiN에 대한 에칭의 선택비는 6.28이다.

이상과 같이, 도 7에 도시한 안테나를 이용했을 경우, 모든 막의 에칭에서 표준 편차(Σ)를 작게 할 수 있고, 선택비가 높은 에칭을 행하는 것도 가능하다. 또한, 에칭 대상의 물질을 실리콘 또는 유기 재료로 변경할 경우도 동일한 결과가 얻어진다. 특히, 가스종으로서 C₅F₈를 이용할 경우, 그 해리 상태를 제어하고, 에칭에 적절한 종을 얻을 수 있기 때문에, 고정밀도로 에칭이 가능해진다. 플라즈마 처리 장치에서의 해리는 τ × Ne × (σ × v)에 의존한다. τ는 플라즈마 내에의 체재 시간(sec), Ne는 플라즈마의 전자 농도(/cm³), σ는 해리 단면적(cm²), v는 전자 속도(m/sec)이다.

또한, c-C₄F₈와 L-C₄F₈도 해리 과정이 상이하다. c-C₄F₈는 용이하게 분해되어 많은 라디칼과 고분자 중합물로 이루어지는 막을 생성하지만, L-C₄F₈는 2 개의 CF₃CF로 해리되어 치밀한 막을 형성한다. c는 환상, L은 직쇄 형상인 것을 나타낸다.

이상에 설명한 바와 같이, 상술한 안테나는, 유전체창(16)과 유전체창(16)의 일방면에 설치된 슬롯판(20)을 구비하고, 유전체창(16)의 타방면은, 환상의 제 1 오목부로 둘러싸인 평탄면(146)과, 평탄면(146)의 중심 위치를 둘러싸도록, 평탄면(146) 내에 형성된 복수의 제 2 오목부(153)를 가지고 있다. 또한, 슬롯판(20)의 주 표면과 수직인 방향에서 봤을 경우, 슬롯판(20)에서의 각각의 슬롯(133) 내에, 각각의 제 2 오목부(153)의 중심 위치가 중첩되어 위치하고 있다. 이 안테나를 이용할 경우, 균일성이 높은 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 따라서 이를 이용한 플라즈마 처리 장치에서 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치는 에칭뿐 아니라 막의 퇴적에도 이용할 수 있다.

또한, 상술한 플라즈마 처리 방법은, 공통 가스원은 희가스(Ar)를 가지고 있고, 첨가 가스원은 C₅F₈를 가지고 있고, 마이크로파 발생기로부터 마이크로파 도입로를 거쳐 슬롯판으로 마이크로파를 공급하여 유전체창의 타방면측에 플라즈마를 발생시키고, 공통 가스원으로부터 제 1 분기 공통 가스 라인을 거쳐 중앙 도입부로 희가스(Ar)를 공급하고, 또한 첨가 가스원으로부터 제 2 분기 공통 가스 라인을 거쳐 주변 도입부로 C₅F₈를 공급함으로써, 대 상의 기판을 에칭하는 등의 처리하고 있다. 이 플라즈마 처리 방법은 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

또한 도 12의 (c), 도 13의 (c)에 나타낸 방법은, 유량비를 중심 도입부와 주변 도입부에서 변경하면서, 주변 도입부로 공급되는 첨가 가스량을 제어하고 있다. 즉, 이들 플라즈마 처리를 실현하는 플라즈마 처리 장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 공통 가스원(41)에 접속되는 공통 가스 라인(45)과, 공통 가스 라인(45)에 설치되고, 공통 가스 라인(45)을 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인(46, 47)으로 분기하고, 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인(46, 47)을 흐르는 가스의 유량의 비율을 조절 가능한 플로우 스플리터(44)와, 제 1 분기 공통 가스 라인(46)에 접속되고, 대(3)에 재치되는 기판의 중앙부의 상방에 위치하는 중앙 도입구를 가지는 중앙 도입부(55)와, 제 2 분기 공통 가스 라인(47)에 접속되고 기판 상방의 공간의 둘레 방향을 따라 배열되고, 유전체창(16)보다 하방에 위치하는 복수의 주변 도입구(62)를 가지는 주변 도입부(61)와, 첨가 가스원(42)과 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인(46, 47) 중 적어도 일방을 접속하는 첨가 가스 라인(48(48’))을 구비하고 있고, 각 가스 라인의 유량을 제어함으로써, 기판 표면 처리량의 면내 균일성을 높일 수 있다.

도 16은 개량된 중앙 도입부를 도시한 도이며, 도 16은 도 1에서 점선(A)으로 둘러싸인 영역의 개량 부분을 도시하고 있다.

도 16에 도시한 바와 같이, 대략 원판 형상의 유전체창(16)에는, 축선(X)을 따라 연장되는 관통홀(16a)이 형성되어 있다. 유전체창(16)에는, 축선(X) 방향을 따라 대략 일정한 직경을 가지는 관통홀(16a)이 형성되어 있다. 이 관통홀(16a)은, 하방을 향해 그 직경이 작아지는 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 유전체창(16)에서는, 관통홀(16a)의 상방에 공간(16s)이 형성되어 있다. 공간(16s)은, 예를 들면 축선(X) 중심으로 연장되는 유전체창(16)의 내주면(16b) 및 저면에 의해 구획 형성된다. 또한 유전체창(16)에는, 공간(16s)의 하측 주연부에 연속하는 환상의 홈(16g)이 형성되어 있다.

가스의 공급로(배관 부재)(52)는 금속제의 부재이며, 예를 들면 스테인리스 스틸에 의해 구성된다. 공급로(52)는 제 1 부분(52a), 제 2 부분(52b) 및 제 3 부분(52c)을 포함하고 있다. 제 1 부분(52a)은 축선(X)을 따라 연장되는 관이며, 내측 도체(31)의 내홀 내에 삽입되어 있다.

제 2 부분(52b)은, 제 1 부분(52a)의 하방에서 당해 제 1 부분(52a)에 연속하고 있다. 제 2 부분(52b)은 제 1 부분(52a)의 직경보다 큰 직경을 가진다. 제 2 부분(52b)에는 제 1 부분(52a)의 내홀에 연속하는 홀이 형성되어 있다. 이 제 2 부분(52b)에 의해, 슬롯판(20)이 내측 도체(31)의 하단과 당해 제 2 부분(52b)의 사이에서 협지되어 있다.

제 3 부분(52c)은, 제 2 부분(52b)의 하측 주연부에 연속하여 하방으로 연장되어 있고, 환 형상을 가지고 있다. 제 3 부분(52c)의 하단 부분은 상술한 홈(16g) 내에 수용되어 있다.

인젝터(22A)는 유전체이며, 유전체창(16)과 일체 형성되고, 또는 별도 부재로서 유전체창(16)에 접합된다. 인젝터(22A)는 유전체창(16)의 중심부에 위치하고, 실효적인 영역이 대략 원판 형상을 가지고 있다. 인젝터(22A)는, 일체 성형의 경우에는 유전체창(16)과 동일한 재료로 이루어지고, 별도 부재를 접합할 경우도 동일 재료로 할 수 있다. 유전체창(16)과 인젝터(22A)가 일체 형성되어 있을 경우, 인젝터(22A)와 유전체창(16) 간의 간극의 발생이 보다 확실히 방지된다. 인젝터(22A)는 벌크 유전체 재료로 구성될 수 있다. 상기 접합에는, 예를 들면 확산 접합이 이용될 수 있다. 인젝터(22A)를 구성하는 유전체 재료에는, 예를 들면 석영, Y₂O₃와 같은 재료를 이용할 수 있다.

인젝터(22A)는, 축선(X)과 교차하는 방향으로 연장되는 두 개의 면(22b 및 22c)을 포함하고 있다. 면(22c)은 면(22b)과 대향하고 있고, 처리 공간(S)(도 1 참조)에 면하고 있다. 인젝터(22A)에는, 면(22c)과 면(22b) 사이에 연장되는 1 이상의 관통홀(22a)이 형성되어 있다. 이러한 형상을 가지는 인젝터(22A)는, 예를 들면 유전체창(16)을 가공할 시, 이를 구성하는 벌크 유전체 재료에 대한 기계 가공을 행한 다음, 표면의 파쇄층을 웨트 에칭 등에 의해 제거함으로써 제조될 수 있다. 파쇄층의 제거는 인젝터(22A)를 보다 화학적으로 안정적인 것으로 할 수 있다.

이 인젝터(22A)는, 유전체창(16)의 내부의 공간(16s) 내에 위치하고 있다. 보다 구체적으로, 인젝터(22A)는 공급로(52)의 제 2 부분(52b)의 하면, 및 공급로(52)의 제 3 부분(52c)에 의해 구획 형성되는 부분 공간 내에 배치된다.

공급로(52)로부터의 처리 가스는, 이 인젝터(22A)의 관통홀(22a)을 통하고, 이어서 유전체창(16)의 관통홀(16a)을 통하여 처리 공간(S) 내로 공급된다. 즉, 인젝터(22A)는 유전체창(16)의 관통홀(16a)과 함께 처리 공간(S)으로 처리 가스를 공급하기 위한 경로를 구성하고 있다. 이와 같이, 인젝터(22A)의 내부에는 처리 가스가 통과되지만, 인젝터(22A)는 유전체 재료에 의해 구성되어 있으므로, 당해 처리 가스에 대하여 화학적으로 안정되어 있다. 따라서, 인젝터(22A)로부터의 파티클의 발생이 저감될 수 있다.

플라즈마 처리 장치에서는, 상기한 공급로(52)의 제 3 부분(52c)이 인젝터(22A)의 주위를 덮는 전계 차폐부를 구성하고 있다. 이 전계 차폐부에 의해, 인젝터(22A)의 내부에서 플라즈마가 쉽게 발생할 수 없게 되어 있다. 따라서, 인젝터(22A)로부터의 파티클의 발생이 더 억제될 수 있다.

상술한 바와 같이, 인젝터(22A)와 유전체창(16)은 일체화되어 있으므로, 인젝터(22A)와 유전체창(16) 간에서의 간극의 발생을 억제할 수 있다. 이에 의해, 처리 공간(S) 등으로부터 처리 가스가 간극을 거쳐 공간(16s)으로 역류하여 플라즈마 처리 장치의 부품을 오염시키는 사태를 방지할 수 있다.

또한, 인젝터(22A)에 대한 전계 차폐부인 제 3 부분(52c)이 공급로(52)의 일부로서 구성될 수 있다. 즉, 전계 차폐부가 인젝터(22A)에의 처리 가스의 배관과 일체화될 수 있다. 이에 의해, 전계 차폐부의 조립 및 배치와 같은 제조 공정이 간이화된다.

또한, 제 3 부분(52c), 즉 전계 차폐부는 인젝터(22A)의 면(22c)보다 축선(X) 방향에서 처리 공간(S)에 가까운 위치까지 연장될 수 있다. 이에 의해, 인젝터(22A)가 배치된 공간에서의 전계 강도가 더 저감된다. 그 결과, 인젝터(22A)의 내부에서의 플라즈마의 발생이 더 억제되고, 인젝터(22A)로부터의 파티클의 발생이 더 억제된다.

또한 전계 차폐부의 하단면, 즉 제 3 부분(52c)의 하단면(52d)과 인젝터(22A)의 면(22c) 간의 축선(X) 방향의 거리(GAP)와, 인젝터(22A)가 배치된 공간에서의 전계 강도와의 관계의 시뮬레이션 결과, 전계 차폐부의 하단면(52d)을 인젝터(22A)의 면(22c)보다 하방에 설치함으로써 전계 강도를 작게 하여, 인젝터(22A)의 내부에서의 플라즈마의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 스테인리스 스틸 등으로 이루어지는 공급로(52)의 제 2 부분(52b)의 하면에, 이트리아(산화 이트륨(Y₂O₃))으로 이루어지는 보호층(PL1)을 형성할 수 있다. 보호층(PL1)은 플라즈마 또는 가스로부터 제 2 부분(52b)을 보호하고 있지만, 파티클 발생 억제 및 강도의 증강의 관점으로부터, 보호층(PL1)에 특정의 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 즉, 산소 함유 분위기 중에서의 금속 이트륨 또는 이트리아의 용사, 혹은 감압 환경 하에서의 이트리아의 용사보다, 제 2 부분(52b)의 하면 상에 퇴적된 이트리아로 이루어지는 보호층(PL1)에 전자빔 등의 에너지선을 조사함으로써, 보호층(PL1)이 가열되어 용해되기 때문에, 냉각 후에 이를 아몰퍼스화할 수 있다. 이에 의해, 보호층(PL1)이 개질화되어 증강되게 된다. 이 경우, 보호층(PL1)의 평탄성도 높아지고, 표면 입자 간의 간극이 채워지므로, 표면적이 작아져 가스 등에 대한 내성이 더 높아진다.

W : 웨이퍼(기판)
1 : 플라즈마 처리 장치
3 : 대
11a : 배기구
16 : 유전체창
20 : 슬롯판
21 : 슬롯
35 : 마이크로파 발생기
41 : 공통 가스원
42 : 첨가 가스원
44 : 플로우 스플리터
45 : 공통 가스 라인
46, 47 : 분기 공통 가스 라인
48 : 첨가 가스 라인
55 : 중앙 도입부
58 : 중앙 도입구
61 : 주변 도입부
62 : 주변 도입구

Claims

유전체창과,
상기 유전체창의 일방면에 설치되고 복수의 슬롯을 가진 슬롯판
을 구비하고,
상기 유전체창의 타방면은,
상기 유전체창의 직경 방향 외측 영역에서, 상기 유전체창의 두께를 연속적으로 변화시키는 영역을 형성하는 환상의 제 1 오목부로 둘러싸인 평탄면과,
상기 평탄면의 중심 위치를 둘러싸도록, 상기 평탄면 내에 형성된 복수의 제 2 오목부를 가지고,
상기 슬롯판의 주 표면과 수직인 방향에서 봤을 경우, 상기 슬롯판에서의 각각의 슬롯 내에 각각의 상기 제 2 오목부의 중심 위치가 중첩되어 위치하고 있고,
제 2 오목부는 평면 형상이 원형이고, 내측의 측면이 원통면을 구성하고, 저면이 평탄한 형상을 하고 있고,
상기 제 2 오목부의 직경 및 상기 제 2 오목부의 저면으로부터 상기 유전체창의 상면까지의 거리는, 도입되는 마이크로파의 파장(λ)의 4 분의 1로 설정되는 것을 특징으로 하는 안테나.
제 1 항에 있어서,
상기 슬롯판은,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 1 거리에 위치하는 제 1 슬롯군과,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 2 거리에 위치하는 제 2 슬롯군과,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 3 거리에 위치하는 제 3 슬롯군과,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 제 4 거리에 위치하는 제 4 슬롯군
을 구비하고,
제 1 거리 < 제 2 거리 < 제 3 거리 < 제 4 거리의 관계를 충족시키고,
대상이 되는 슬롯을 향해 상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장된 직경과 상기 슬롯의 긴 방향이 이루는 각도는, 제 1 ~ 제 4 슬롯군에서의 각각의 슬롯군마다 동일하며,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 1 슬롯군의 슬롯과 제 2 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고,
상기 슬롯판의 중심 위치로부터 연장되는 동일 직경 상에 위치하는 제 3 슬롯군의 슬롯과 제 4 슬롯군의 슬롯은, 상이한 방향으로 연장되어 있고,
제 1 슬롯군의 슬롯수와 제 2 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수(N1)이며,
제 3 슬롯군의 슬롯수와 제 4 슬롯군의 슬롯수는 동일한 수(N2)이며,
N2는 N1의 정수배인 것을 특징으로 하는 안테나.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 안테나와,
상기 안테나를 내부에 가지는 처리 용기와,
상기 처리 용기의 내부에 설치되고, 상기 유전체창의 타방면에 대향하고, 처리되는 기판이 재치되는 대와,
마이크로파 발생기와 상기 슬롯판을 접속하는 마이크로파 도입로
를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 4 항에 있어서,
공통 가스원에 접속되는 공통 가스 라인과,
상기 공통 가스 라인에 설치되고, 상기 공통 가스 라인을 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인으로 분기하고, 상기 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인을 흐르는 가스의 유량의 비율을 조절 가능한 플로우 스플리터와,
첨가 가스원과 상기 제 1 및 제 2 분기 공통 가스 라인 중 적어도 일방을 접속하는 첨가 가스 라인을 구비하고,
가스 공급원은 상기 공통 가스원과 상기 첨가 가스원을 구비하고 있으며,
제 1 가스 도입부는 상기 제 1 분기 공통 가스 라인에 접속되며, 상기 기판의 중앙부의 상방에 위치하는 중앙 도입구를 가지는 중앙 도입부이며,
제 2 가스 도입부는 상기 제 2 분기 공통 가스 라인에 접속되며, 상기 기판 상방의 공간의 둘레 방향을 따라 배열되며, 상기 유전체창보다 하방에 위치하는 복수의 주변 도입구를 가지는 주변 도입부인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 가스 공급원은 제 1 및 제 2 가스원을 가지고,
상기 제 1 가스 도입부는 상기 유전체창 직하의 플라즈마 여기 영역측에 설치되고,
상기 제 2 가스 도입부는 상기 기판 직상의 플라즈마 확산 영역측에 설치되고,
상기 플라즈마 여기 영역은 전자 온도가 상기 플라즈마 확산 영역보다 높고,
상기 제 1 및 제 2 가스 도입부에는 상기 제 1 가스원으로부터 가스 공급이 행하여 지고,
상기 제 1 또는 제 2 가스 도입부에는 상기 제 2 가스원으로부터 가스 공급이 행하여 지고,
상기 기판의 플라즈마 처리의 특성을 변화시키도록, 상기 제 1 및 제 2 가스 도입부에 공급되는 가스량이 변화 가능하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 제 1 가스 도입부에서 가스를 공급하는 단계와,
상기 제 2 가스 도입부에서 가스를 공급하는 단계를 미리 정해진 주기로 반복 제어를 실시하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.