KR100959441B1

KR100959441B1 - 플라즈마 처리 장치와 방법

Info

Publication number: KR100959441B1
Application number: KR1020087007569A
Authority: KR
Inventors: 다카히로 호리구치; 신스케 오카; 마사키 히라야마
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤; 고쿠리츠다이가쿠호진 도호쿠다이가쿠
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2010-05-25
Anticipated expiration: 2026-09-27
Also published as: KR20080040792A; JP2007103519A; WO2007040110A1; US20090152243A1; TW200727344A; CN101278378A; JP4756540B2

Abstract

[과제] 유전체의 하면 전체에 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치와 방법을 제공한다.

[해결수단] 마이크로파를 도파관(35)의 하면(31)에 복수 형성된 슬롯(70)을 통해서 처리실(4)의 상면에 배치된 유전체(32) 내에 전파시켜, 유전체 표면에서 형성시킨 전자계에서의 전계 에너지에 의해 처리실(4) 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 기판 G에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치(1)로서, 유전체(32)의 하면에 깊이가 다른 복수의 오목부(80a~80g)가 형성되어 있다. 각 오목부(80a~80g)의 깊이를 다르게 한 것에 의해, 유전체(32)의 하면에서의 플라즈마의 생성을 제어한다.

Description

플라즈마 처리 장치와 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 발명은 플라즈마를 생성하여 기판에 대해 성막 등의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치와 방법에 관한 것이다.

예컨대 LCD 장치 등의 제조 공정에 있어서는, 마이크로파를 이용하여 처리실 내에 플라즈마를 생성시켜, LCD 기판에 대해 CVD 처리나 에칭 처리 등을 실시하는 장치가 이용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치로서, 처리실의 위쪽에 복수개의 도파관을 평행하게 배열한 것이 알려져 있다(예컨대, 특허 문헌 1, 2 참조). 이 도파관의 하면(下面)에는 복수의 슬롯이 등간격으로 배열되어 개구되고, 또한, 도파관의 하면을 따라 평판 형상의 유전체가 마련된다. 그리고, 슬롯을 통하여 유전체의 표면에 마이크로파를 전파시켜, 처리실 내에 공급된 처리 가스를 마이크로파의 에너지(전자계)에 의해서 플라즈마화시키는 구성으로 되어 있다. 또한, 유전체 하면에서 생성되는 플라즈마를 균일화시키기 위해서, 유전체의 하면에 요철을 형성한 것이 개시되어 있다(예컨대, 특허 문헌 3 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2004-200646호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 제2004-152876호 공보

특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 제2003-142457호 공보

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그런데, 기판 등의 대형화에 따라 처리 장치도 커져 오고 있으며, 그것에 의해, 처리실의 상면(上面)에 배치되는 유전체도 대형화되고 있다. 그러나, 이와 같이 대형화한 유전체의 하면 전체에, 균일한 플라즈마를 생성시키는 것은 매우 곤란하여, 안정한 플라즈마 처리가 유효하게 되어 있지 않은 것이 현 상태이다. 특히 유전체의 하면에서, 슬롯에 가까운 위치와 슬롯으로부터 떨어진 위치에서는, 플라즈마의 생성 강도가 상이하기 쉽다. 또한, 유전체를 예컨대 알루미늄제의 빔(beam) 등의 지지 부재에 의해서 지지하고 있지만, 유전체의 주변부에서는, 지지 부재로부터 반사한 반사파의 영향으로 정재파가 발생하여, 큰 파의 파동으로 인해 플라즈마의 불균일이 생긴다고 한 문제를 발생하고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 유전체의 하면 전체에 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치와 방법을 제공하는 것에 있다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 의하면, 마이크로파를 도파관의 하면에 복수 형성된 슬롯에 통해서 처리실의 상면에 배치된 유전체 중에 전파시켜, 유전체 표면에서 형성시킨 전자계에서의 전계 에너지에 의해 처리실 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 유전체의 하면에 하나 또는 복수의 오목부가 형성되고, 해당 오목부의 깊이가 슬롯으로부터의 거리에 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

상기 유전체의 하면에서, 상기 슬롯에 가까운 위치와, 상기 슬롯으로부터 떨어진 위치에 오목부가 각각 형성되고, 상기 슬롯으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부의 깊이가, 상기 슬롯에 가까운 위치에 형성된 오목부의 깊이보다도 깊게 되어 있어도 좋다.

상기 처리실의 상면에, 복수의 유전체가 배치되고, 각 유전체의 하면에 깊이가 다른 복수의 오목부가 각각 형성되어 있더라도 좋다. 그 경우, 상기 유전체가, 길이 방향의 길이가 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 길고, 폭 방향의 길이가 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 짧은 직사각형으로 형성되어 있더라도 좋다. 또한, 상기 유전체가 2개의 슬롯에 걸쳐 마련되고, 그들 2개의 슬롯 사이에, 가장 깊이가 깊은 오목부가 형성되어 있더라도 좋다. 그 경우, 상기 2개의 슬롯 사이에 있어, 중앙에 위치하는 오목부의 깊이가 가장 깊게 되어 있어도 좋고, 상기 2개의 슬롯 사이에 있어서, 중앙에 위치하고 있는 오목부와 슬롯에 가장 가까이 위치하고 있는 오목부와의 사이에 있는 오목부의 깊이가 가장 깊게 되어 있더라도 좋다. 또한, 상기 유전체의 하면에서, 길이 방향을 따라 배열되어 형성된 복수의 오목부 중, 양단에 위치하는 오목부의 깊이는 상기 슬롯의 사이에 위치하는 오목부의 깊이보다도 얕게 되어 있더라도 좋다.

또한, 상기 복수의 유전체의 주위에, 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 가스 분사구를 각각 마련하더라도 좋다. 그 경우, 상기 복수의 유전체를 지지하는 지지 부재에 상기 가스 분사구를 마련하더라도 좋다.

또한, 상기 복수의 유전체의 주위에, 처리실 내에 제 1 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 제 1 가스 분사구와, 처리실 내에 제 2 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 제 2 가스 분사구를 각각 마련하더라도 좋다. 그 경우, 상기 제 1 분사구와 제 2 분사구의 한쪽을 다른쪽보다도 아래쪽에 배치하더라도 좋다.

또한, 본 발명에 의하면, 마이크로파를 도파관의 하면에 복수 형성된 슬롯을 통해서 처리실의 상면에 배치된 유전체 내로 전파시켜, 유전체 표면에서 형성시킨 전자계에서의 전계 에너지에 의해 처리실 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜, 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서, 상기 유전체의 하면에 복수의 오목부를 형성하고, 그들 오목부의 깊이를 다르게 함으로써, 유전체의 하면에서의 플라즈마의 생성을 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법이 제공된다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 유전체의 하면에 복수의 오목부를 형성한 것에 의해, 유전체 내를 전파한 마이크로파의 에너지에 의해서, 그들 오목부의 내측면에 대하여 거의 수직인 전계를 형성시켜, 그 근방에서 플라즈마를 효율 좋게 생성시킬 수 있다. 또한, 플라즈마의 생성 개소도 안정시킬 수 있다. 이 경우, 유전체의 하면에 형성한 복수의 오목부의 깊이를 서로 다르게 함으로써, 슬롯의 가까이에 배치된 오목부의 위치에서 생성되는 플라즈마의 강도와, 슬롯으로부터 멀리 떨어져 배치된 오목부의 위치에서 생성되는 플라즈마의 강도를 동일하게 하는 것이 가능해진다. 예컨대 유전체의 하면에서, 슬롯에 가까운 위치와, 슬롯으로부터 떨어진 위치에 오목부가 형성되어 있는 경우, 슬롯으로부터 멀어짐에 따라 슬롯으로부터 유전체 내로 전파된 마이크로파의 에너지로 형성되는 전계 강도가 약해져 간다. 이러한 사정을 고려하여, 슬롯으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부의 깊이를, 슬롯에 가까운 위치에 형성된 오목부의 깊이보다도 깊게 하고, 오목부의 내측면의 면적을 슬롯에 가까운 위치에 형성된 오목부의 내측면의 면적보다도 넓게 함으로써, 슬롯으로부터의 거리에 따르는 전계 강도 저하를 없애는 것이 가능해진다.

또한, 처리실의 상면에 배치한 복수의 유전체를, 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 길고, 폭 방향의 길이가 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 짧은 직사각형으로 형성함으로써, 유전체 내의 마이크로파의 전파를 항상 싱글 모드로 하여, 프로세스 조건이 변화되더라도 모드 점프를 발생시키지 않고, 안정한 플라즈마 상태를 생성할 수 있다. 한편, 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다도 긴 유전체의 길이 방향의 단부에 있어서는, 유전체의 길이 방향을 따라 배열되어 배치된 복수의 오목부의 간격을 조정함으로써, 표면파를 제한하여, 정재파의 발생을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다.

또, 이와 같이 직사각형으로 형성된 유전체의 길이 방향을 따라 복수의 오목부를 배열하여 배치한 경우는, 유전체의 길이 방향의 양단에 위치하는 오목부에 대해서는, 유전체를 지지하고 있는 지지 부재에서의 표면파의 반사에 의해 플라즈마의 강도가 커진다. 그래서, 유전체의 하면에서 길이 방향을 따라 배열되어 형성된 복수의 오목부 중 양단에 위치하는 오목부의 깊이는 슬롯의 안쪽에 위치하는 오목부의 깊이보다도 얕게 하는 것이 바람직하다.

또한, 유전체가 2개의 슬롯에 걸쳐 마련되어 있는 것 같은 경우는, 그들 2개의 슬롯의 사이에, 가장 깊이가 깊은 오목부가 형성되어 있더라도 좋다. 그렇게 하면, 각 슬롯으로부터 나간 마이크로파는, 가장 깊이가 깊은 오목부의 위치에서 효율 좋게 마이크로파의 발생에 소비되어, 각 슬롯으로부터 유전체로 전파된 마이크로파가, 각 슬롯으로부터 재차 도파관 내로 다시 되돌아가는 것도 적어지고, 컷오프 현상이 발생하여 반사파의 발생이 억제된다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도,

도 2는 뚜껑의 하면도,

도 3은 뚜껑의 부분 확대 종단면도,

도 4는 뚜껑의 아래쪽에서 본 유전체의 확대도,

도 5는 도 4 중의 Ⅹ-Ⅹ선에서의 유전체의 종단면,

도 6은 제 2 가스 분사구를 제 2 분사구보다도 아래쪽에 배치한 실시형태의 설명도,

도 7은 다른 실시형태에 따른 도 4 중의 Ⅹ-Ⅹ선에서의 유전체의 종단면,

도 8은 2개의 슬롯 사이에서, 중앙에 위치하지 않는 오목부의 깊이를 가장 깊게 한 실시형태에 따른 도 4 중의 Ⅹ-Ⅹ선에서의 유전체의 종단면,

도 9는 하나의 슬롯에 1장의 유전체를 배치시킨 실시형태에 따른 유전체의 확대도,

도 10은 도 9 중의 Ⅹ-Ⅹ선에서의 유전체의 종단면,

도 11은 실시형태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이며, 슬롯 바로 아래의 안쪽에 인접하는 오목부의 깊이를 4㎜, 6㎜, 8㎜로 변화시킨 경우에 대한, 각 오목부 내에서의 주기 중의 최대 전계 강도의 평균값의 변화를 각 오목부에 대해 나타낸 그래프,

도 12는 실시형태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이며, 슬롯 바로 아래의 안쪽에 인접하는 오목부의 깊이를 4㎜, 6㎜, 8㎜로 변화시킨 경우에 대한, 각 오목부의 중심에서의 주기 중의 최대 전계 강도의 변화를 각 오목부에 대해 나타낸 그래프,

도 13은 실시형태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이며, 슬롯 바로 아 래의 안쪽에 인접하는 오목부의 깊이에 대한, 각 오목부의 전계 강도의 평균값와, 각 오목부의 전계 강도의 균일성을 나타내는 그래프,

도 14는 실시형태의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이며, 슬롯 바로 아래의 안쪽에 인접하는 오목부의 깊이에 대한, 각 오목부의 중심에서의 전계 강도의 평균값와, 각 오목부의 중심에서의 전계 강도의 균일성을 나타내는 그래프이다.

부호의 설명

G : 기판

1 : 플라즈마 처리 장치

2 : 처리 용기

3 : 뚜껑

4 : 처리실

10 : 서셉터

11 : 급전부

12 : 히터

13 : 고주파 전원

14 : 정합기

15 : 고압 직류 전원

16 : 코일

17 : 교류 전원

20 : 승강 플레이트

21 : 통체(barrel unit)

22 : 벨로우즈

23 : 배기구

24 : 정류판

30 : 뚜껑 본체

31 : 슬롯 안테나

32 : 유전체

33 : O 링

35 : 방형(方形) 도파관

36 : 유전 부재

40 : 마이크로파 공급 장치

41 : Y 분기관

45 : 상면

46 : 승강 기구

50 : 커버체

51 : 가이드부

52 : 승강부

55 : 가이드 로드

56 : 승강 로드

57 : 너트

58 : 구멍부

60 : 가이드

61 : 플레이트

62 : 회전 핸들

70 : 슬롯

71 : 유전 부재

75 : 빔

80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, 80g : 오목부

81 : 벽면

85 : 가스 분사구

90 : 가스 배관

91 : 냉각수 배관

95 : 처리 가스 공급원

100 : 아르곤 가스 공급원

101 : 실란 가스 공급원

102 : 수소 가스 공급원

105 : 냉각수 공급원

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 실시형태를, 플라즈마 처리의 일례인 CVD(chemical vapor deposition) 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치(1)에 근거하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 개략적인 구성을 나타낸 종단면도이다. 도 2는 이 플라즈마 처리 장치(1)가 구비하는 뚜껑(3)의 하면도이다. 도 3은 뚜껑(3)의 부분 확대 종단면도이다.

이 플라즈마 처리 장치(1)는, 상부가 개구된 보텀 입방체 형상(bottomed cubic shape)의 처리 용기(2)와, 이 처리 용기(2)의 위쪽을 막는 뚜껑(3)을 구비하고 있다. 처리 용기(2)의 위쪽을 뚜껑(3)으로 막는 것에 의해, 처리 용기(2)의 내부에는 밀폐 공간인 처리실(4)이 형성되어 있다. 이들 처리 용기(2)와 뚜껑(3)은 예컨대 알루미늄으로 이루어지고, 모두 전기적으로 접지된 상태로 되어 있다.

처리실(4)의 내부에는, 기판으로서 예컨대 유리 기판(이하 「기판」이라 함) G를 탑재하기 위한 탑재대로서의 서셉터(10)가 마련되어 있다. 이 서셉터(10)는 예컨대 질화알루미늄으로 이루어지고, 그 내부에는, 기판 G를 정전 흡착함과 아울러 처리실(4)의 내부에 소정의 바이어스 전압을 인가시키기 위한 급전부(11)와, 기판 G를 소정의 온도에 가열하는 히터(12)가 마련되어 있다. 급전부(11)에는, 처리실(4)의 외부에 마련된 바이어스 인가용의 고주파 전원(13)이 콘덴서 등을 구비한 정합기(14)를 거쳐서 접속됨과 아울러, 정전 흡착용의 고압 직류 전원(15)이 코일(16)을 거쳐서 접속되어 있다. 히터(12)에는, 마찬가지로 처리실(4)의 외부에 마련된 교류 전원(17)이 접속되어 있다.

서셉터(10)는, 처리실(4)의 외부 아래쪽에 마련된 승강 플레이트(20) 위에, 통체(21)를 거쳐서 지지되어 있고, 승강 플레이트(20)와 일체적으로 승강함으로써, 처리실(4) 내에서의 서셉터(10)의 높이가 조정된다. 단, 처리 용기(2)의 바닥면과 승강 플레이트(20) 사이에는 벨로우즈(22)가 장착되어 있기 때문에, 처리실(4) 내의 기밀성은 유지되고 있다.

처리 용기(2)의 바닥부에는, 처리실(4)의 외부에 마련된 진공 펌프 등의 배기 장치(도시하지 않음)에 의해서 처리실(4) 내의 분위기를 배기하기 위한 배기구(23)가 마련되어 있다. 또한, 처리실(4) 내에서 서셉터(10)의 주위에는, 처리실(4) 내에서의 가스의 흐름을 적합한 상태로 제어하기 위한 정류판(24)이 마련되어 있다.

뚜껑(3)은, 뚜껑 본체(30)의 하면에 슬롯 안테나(31)를 일체적으로 형성하고, 또한 슬롯 안테나(31)의 하면에, 복수매의 타일 형상의 유전체(32)를 접합한 구성이다. 뚜껑 본체(30) 및 슬롯 안테나(31)는, 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 일체적으로 구성되고, 전기적으로 접지 상태이다. 도 1에 도시하는 바와 같이 처리 용기(2)의 위쪽을 뚜껑(3)에 의해서 막은 상태에서는, 뚜껑 본체(30)의 하면 주변부와 처리 용기(2)의 상면 사이에 배치된 O 링(33)과, 후술하는 각 슬롯(70)의 주위에 배치된 O 링(도시하지 않음)에 의해서, 처리실(4) 내의 기밀성이 유지되어 있다.

뚜껑 본체(30)의 내부에는, 단면 형상이 직사각형 형상인 방형(方形) 도파관(35)이 복수개 수평으로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 모두 직선 상으로 연장되는 6개의 방형 도파관(35)을 갖고 있으며, 각 방형 도파관(35)끼리가 서로 평행하게 되도록 병렬로 배치되어 있다. 각 방형 도파관(35)의 단면 형상(직사각형 형상)의 긴 변 방향이 H 면에서 수직으로 되고, 짧은 변 방향이 E면에서 수평으로 되도록 배치되어 있다. 또, 긴 변 방향과 짧은 변 방향을 어떻게 배치할지는 모드에 따라 변한다. 또한 각 방형 도파관(35)의 내부는, 예컨대 불소 수지(예컨대 테프론(등록 상표)), Al₂O₃, 석영 등의 유전 부재(36)가 각각 충전되어 있다.

처리실(4)의 외부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 3개의 마이크로파 공급 장치(40)가 마련되고 있으며, 각 마이크로파 공급 장치(40)로부터는, 예컨대 2.45㎓의 마이크로파가, 뚜껑 본체(30)의 내부에 마련된 2개씩의 방형 도파관(35)에 대하여 각각 도입되게 되어 있다. 각 마이크로파 공급 장치(40)와 2개씩의 각 방형 도파관(35) 사이에는, 2개의 방형 도파관(35)에 대하여 마이크로파를 분배하여 도입시키기 위한 Y 분기관(41)이 각각 접속되어 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 뚜껑 본체(30)의 내부에 형성된 각 방형 도파관(35)의 상부는 뚜껑 본체(30)의 상면에서 개구되어 있으며, 그렇게 개구한 각 방형 도파관(35)의 위쪽으로부터 각 방형 도파관(35) 내로 상면(45)이 승강 자유롭게 삽입되어 있다. 한편, 뚜껑 본체(30)의 내부에 형성된 각 방형 도파관(35)의 하면 은, 뚜껑 본체(30)의 하면에 일체적으로 형성된 슬롯 안테나(31)를 구성하고 있다. 뚜껑 본체(30)의 위쪽에는, 방형 도파관(35)의 상면(45)을, 수평인 자세를 유지한 채로 방형 도파관(35)의 하면(슬롯 안테나(31)의 상면)에 대하여 승강 이동시키는 승강 기구(46)가 각 방형 도파관(35)마다 마련되어 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 방형 도파관(35)의 상면(45)은 뚜껑 본체(30)의 상면을 덮도록 설치된 커버체(50) 내에 배치된다. 커버체(50)의 내부에는, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강시키기 위해서 충분한 높이를 가진 공간이 형성되어 있다. 커버체(50)의 상면에는, 한 쌍의 가이드부(51)와 가이드부(51)끼리의 사이에 배치된 승강부(52)가 배치되어 있으며, 이들 가이드부(51)와 승강부(52)에 의해서 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강 이동시키는 승강 기구(46)가 구성되어 있다.

방형 도파관(35)의 상면(45)은, 각 가이드부(51)에 마련된 가이드 로드(55)와, 승강부(52)에 마련된 승강 로드(56)를 거쳐서 커버체(50)의 상면으로부터 매달려 있다. 이들 가이드 로드(55)와 승강 로드(56)의 하단에는, 스토퍼용의 너트(57)가 설치되어 있으며, 이들 너트(57)를 방형 도파관(35)의 상면(45)의 내부에 형성된 구멍부(58)에 대하여 계합시킴으로써, 커버체(50)의 내부에서, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 낙하시키지 않고 지지하고 있다.

이들 가이드 로드(55)와 승강 로드(56)의 상단은 커버체(50)의 상면을 관통하여 위쪽으로 돌출하고 있다. 가이드부(51)에 마련된 가이드 로드(55)는 커버체(50)의 상면에 고정된 가이드(60) 내를 관통하여 가이드(60)내에서 수직 방향으 로 슬라이드 이동할 수 있게 되어 있다. 한편, 승강부(52)에 마련된 승강 로드(56)는, 커버체(50)의 상면에 지지된 플레이트(61)와, 이 플레이트(61) 위에 회전 자유롭게 배치된 회전 핸들(62)을 관통하고 있다. 승강 로드(56)의 외주면에는 나사 홈이 형성되어 있으며, 해당 나사 홈을 회전 핸들(62)의 중심에 형성한 나사 구멍에 대하여 계합시킨 구성으로 되어 있다.

이러한 승강 기구(46)에 있어서는, 회전 핸들(62)을 회전 조작함으로써, 승강 로드(56)에 대한 회전 핸들(62)의 계합 위치가 변하고, 그것에 따라, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 커버체(50)의 내부에서 승강 이동시킬 수 있다. 또, 이러한 승강 이동을 행할 때에는, 가이드부(51)에 마련된 가이드 로드(55)가 가이드(60) 내를 수직 방향으로 슬라이드 이동하기 때문에, 방형 도파관(35)의 상면(45)은 항상 수평 자세로 유지되고, 방형 도파관(35)의 상면(45)과 하면(슬롯 안테나(31)의 상면)은 항상 평행하게 된다.

상술한 바와 같이, 방형 도파관(35)의 내부에는 유전 부재(36)가 충전되어 있기 때문에, 방형 도파관(35)의 상면(45)은 유전 부재(36)의 상면에 접하는 위치까지 하강할 수 있다. 그리고, 이와 같이 유전 부재(36)의 상면에 접하는 위치를 하한으로서, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 커버체(50)의 내부에서 승강 이동시키는 것에 의해, 회전 핸들(62)의 회전 조작으로 방형 도파관(35)의 하면(슬롯 안테나(31)의 상면)에 대한 방형 도파관(35)의 상면(45)의 높이 h를 임의로 바꾸는 것이 가능하다. 또, 커버체(50)의 높이는, 후술하는 바와 같이 처리실(4) 내에서 행하여지는 플라즈마 처리의 조건에 따라 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강 이동시 킬 때에, 상면(45)을 충분한 높이로까지 이동시킬 수 있도록 설정된다.

방형 도파관(35)의 상면(45)은, 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 이루어지며, 상면(45)의 주위면부에는, 뚜껑 본체(30)에 대하여 전기적으로 도통시키기 위한 쉴드 스파이럴(65)이 설치되어 있다. 이 쉴드 스파이럴(65)의 표면에는, 전기 저항을 낮추기 위해서 예컨대 금 도금이 실시되어 있다. 따라서, 방형 도파관(35)의 내벽면 전체는 서로 전기적으로 도통한 도전성 부재로 구성되어 있고, 방형 도파관(35)의 내벽면 전체를 따라 방전하지 않고 전류가 원활하게 흐르도록 구성되어 있다.

슬롯 안테나(31)를 구성하는 각 방형 도파관(35)의 하면에는, 투공(透孔)으로서의 복수의 슬롯(70)이 각 방형 도파관(35)의 길이 방향을 따라 등간격으로 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 방형 도파관(35)마다 13개씩(G5 상당)의 슬롯(70)이 각각 직렬로 배열되어 마련되고 있으며, 슬롯 안테나(31) 전체에서, 13개×6열=78개소의 슬롯(70)이 뚜껑 본체(30)의 하면(슬롯 안테나(31)) 전체에 균일하게 분포하여 배치되어 있다. 각 슬롯(70)끼리의 간격은 각 방형 도파관(35)의 길이 방향에서 서로 인접하는 슬롯(70) 사이가 중심축끼리에서 예컨대 λg'/2(λg'는 2.45㎓로 한 경우의 초기 설정시의 마이크로파의 도파관 내 파장)로 되도록 설정된다.

이와 같이 슬롯 안테나(31)의 전체에 균일하게 분포하여 배치된 각 슬롯(70)의 내부에는, 예컨대 불소 수지, Al₂O₃, 석영 등의 유전 부재(71)가 각각 충전되어 있다. 또한, 이들 각 슬롯(70)의 아래쪽에는, 상술한 바와 같이 슬롯 안테나(31)의 하면에 설치된 복수매의 유전체(32)가 각각 배치되어 있다. 각 유전체(32)는 직사각형의 평판 형상을 이루고 있고, 예컨대 석영 유리, AlN, Al₂O₃, 사파이어, SiN, 세라믹 등의 유전 재료로 구성된다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각 유전체(32)는 하나의 마이크로파 공급 장치(40)에 대하여 Y 분기관(41)을 거쳐서 접속된 2개의 방형 도파관(35)에 걸치도록 각각 배치된다. 전술한 바와 같이, 뚜껑 본체(30)의 내부에는 전부로 6개의 방형 도파관(35)이 평행하게 배치되어 있고, 각 유전체(32)는 각각 2개씩의 방형 도파관(35)에 대응하도록, 3열로 배치되어 있다.

또한 전술한 바와 같이, 각 방형 도파관(35)의 하면(슬롯 안테나(31))에는, 각각 12개씩의 슬롯(70)이 직렬로 배열되어 배치되고 있으며, 각 유전체(32)는 서로 인접하는 2개의 방형 도파관(35)(Y 분기관(41)을 거쳐서 동일한 마이크로파 공급 장치(40)에 접속된 2개의 방형 도파관(35))의 각 슬롯(70)끼리 사이에 걸치도록 설치되어 있다. 이에 따라, 슬롯 안테나(31)의 하면에는, 전부 13개×3열=39장의 유전체(32)가 설치되어 있다. 슬롯 안테나(31)의 하면에는, 이들 39장의 유전체(32)를 13개×3열로 배열된 상태로 지지하기 위한, 격자 형상으로 형성된 빔(75)이 마련되어 있다.

여기서, 도 4는, 뚜껑(3)의 아래쪽에서 본 유전체(32)의 확대도이다. 도 5는 도 4 중의 Ⅹ-Ⅹ선에 있어서의 유전체(32)의 종단면이다. 빔(75)은, 각 유전 체(32)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있고, 각 유전체(32)를 슬롯 안테나(31)의 하면에 밀착시킨 상태로 지지하고 있다. 빔(75)은, 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 이루어지고, 슬롯 안테나(31) 및 뚜껑 본체(30)와 함께 전기적으로 접지된 상태로 되어 있다. 이 빔(75)에 의해서 각 유전체(32)의 주위를 지지함으로써, 각 유전체(32)의 하면의 대부분을 처리실(4) 내에 노출시킨 상태로 되어 있다.

각 유전체(32)와 각 슬롯(70) 사이는 O 링(도시하지 않음) 등의 밀봉 부재를 이용하여 밀봉된 상태로 되어 있다. 뚜껑 본체(30)의 내부에 형성된 각 방형 도파관(35)에 대해서는, 예컨대 대기압의 상태로 마이크로파가 도입되는데, 이와 같이 각 유전체(32)와 각 슬롯(70) 사이가 각각 밀봉되어 있기 때문에, 처리실(4) 내의 기밀성이 유지되어 있다.

각 유전체(32)는, 길이 방향의 길이 L이 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장 λg보다도 길고, 폭 방향의 길이 M이 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장 λg보다도 짧은 직사각형으로 형성되어 있다. 마이크로파 공급 장치(40)에서 예컨대 2.45㎓의 마이크로파를 발생시킨 경우, 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장 λg는 약 60㎜로 된다. 이 때문에, 각 유전체(32)의 길이 방향의 길이 L은 60㎜보다도 길며, 예컨대 188㎜로 설정된다. 또한, 각 유전체(32)의 폭 방향의 길이 M은 60㎜보다도 짧고, 예컨대 40㎜로 설정된다.

또한, 각 유전체(32)의 하면에는 요철이 형성되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 직사각형으로 형성된 각 유전체(32)의 하면에서, 그 길이 방향을 따라 7개의 오목부(80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, 80g)가 직렬로 배열되어 배치되고 있다. 이들 각 오목부(80a~80g)는 평면에서 보아서는 모두 거의 같은 대략 직사각형 형상을 이루고 있다. 또한, 각 오목부(80a~80g)의 내측면은, 거의 수직인 벽면(81)으로 되어 있다.

전술한 바와 같이, 각 유전체(32)는, 서로 인접하는 2개의 방형 도파관(35)(Y 분기관(41)을 거쳐서 동일한 마이크로파 공급 장치(40)에 접속된 2개의 방형 도파관(35))의 각 슬롯(70)끼리 사이에 걸치도록 설치되어 있는데, 각 오목부(80a~80g) 중에서, 중앙에 있는 오목부(80d)는, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)과, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)의 거의 중간에 위치하고, 이 중앙에 있는 오목부(80d)를 사이에 두고, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 오목부(80a~80c)가 위치하며, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 오목부(80e~80g)가 위치하고 있다. 그리고, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에서는, 오목부(80a~80c) 중에서, 중앙의 오목부(80b)가 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)의 바로 아래에 위치하고, 그 양측에 오목부(80a)와 오목부(80c)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에서는, 오목부(80e~80g) 중에서, 중앙의 오목부(80f)가 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)의 바로 아래에 위치하고, 그 양측에 오목부(80e)와 오목부(80g)가 배치되어 있다.

각 오목부(80a~80g)의 깊이 d에 대해서는, 모두가 동일한 깊이가 아니라, 오목부(80a~80g)의 깊이의 일부 또는 전부의 깊이 d가 다르게 구성되어 있다. 즉, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d는, 기본적으로는 슬롯(70)으로부터 멀어짐에 따라 깊게 되도록 설정되어 있다. 도 5에 나타낸 실시형태에 근거하여 구체적으로 설명하 면, 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80b, 80f)의 깊이 d가 가장 얕게 되어 있고, 슬롯(70)으로부터 가장 먼 오목부(80d)의 깊이 d가 가장 깊게 되어 있다. 그리고, 슬롯(70) 바로 아래의 오목부(80b, 80f)의 양측에 위치하는 오목부(80a, 80c) 및 오목부(80e, 80g)는 슬롯(70) 바로 아래의 오목부(80b, 80f)의 깊이 d와 슬롯(70)으로부터 가장 먼 오목부(80d)의 깊이 d의 중간의 깊이 d로 되어 있다.

단, 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)와 2개의 슬롯(70)의 안쪽에 위치하고 있는 오목부(80c, 80e)에 대해서는, 이들 오목부(80a, 80g)와 오목부(80c, 80e)는, 슬롯(70)으로부터의 거리가 동일했다고 하여도, 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)에서는, 후술하는 바와 같이, 유전체(32)의 길이 방향의 양단에서 발생한 정재파의 영향으로, 발생하는 플라즈마의 강도가 커진다. 그래서, 이들 양단의 오목부(80a, 80g)의 깊이 d는 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d보다도 얕게 되어 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d의 관계는 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80b, 80f)의 깊이 d < 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)의 깊이 d < 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d < 슬롯(70)으로부터 가장 먼 오목부(80d)의 깊이 d로 되어 있다.

오목부(80a)와 오목부(80g)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t1과, 오목부(80b)와 오목부(80f)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t2와, 오목부(80c)와 오목부(80e)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t3은, 모두 후술하는 바와 같이 유전체(32)의 내부를 마이크로파가 전파할 때에, 오목부(80a~80c)의 위치에 있어서의 마이크로파의 전파와, 오목부(80e~80g)의 위치에 있어서의 마이크로파의 전파를 각각 실질적으로 방해하지 않는 두께로 설정된다. 이에 반하여, 오목부(80d)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t4는, 후술하는 바와 같이 유전체(32)의 내부를 마이크로파가 전파할 때에, 오목부(80d)의 위치에서는 이른바 컷오프를 생기게 하여, 오목부(80d)의 위치에서는 실질적으로 마이크로파를 전파시키지 않는 두께로 설정된다. 이에 따라, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 배치된 오목부(80a~80c)의 위치에 있어서의 마이크로파의 전파와, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 배치된 오목부(80e~80g)의 위치에 있어서의 마이크로파의 전파가 오목부(80d)의 위치에서 컷오프되어, 서로 간섭하지 않아, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파와, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파의 간섭이 방지되어 있다.

각 유전체(32)를 지지하고 있는 빔(75)의 하면에는, 각 유전체(22)의 주위에서 처리실(4) 내에 처리 가스를 공급하기 위한 가스 분사구(85)가 각각 마련되어 있다. 가스 분사구(85)는, 각 유전체(22)마다 그 주위를 둘러싸도록 복수 개소에 형성되는 것에 의해, 처리실(4)의 상면 전체에 가스 분사구(85)가 균일하게 분포하여 배치되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 뚜껑 본체(30) 내부에는 처리 가스 공급용의 가스 배관(90)과, 냉각수 공급용의 냉각수 배관(91)이 마련되어 있다. 가스 배관(90)은 빔(75)의 하면에 마련된 각 가스 분사구(85)에 연통하고 있다.

가스 배관(90)에는, 처리실(4)의 외부에 배치된 처리 가스 공급원(95)이 접 속되어 있다. 본 실시형태에서는, 처리 가스 공급원(95)으로서, 아르곤 가스 공급원(100), 성막 가스로서의 실란 가스 공급원(101) 및 수소 가스 공급원(102)이 준비되고, 각각 밸브(100a, 101a, 102a), 매스플로우 콘트롤러(100b, 101b, 102b), 밸브(100c, 101c, 102c)를 거쳐서 가스 배관(90)에 접속되어 있다. 이에 따라, 처리 가스 공급원(95)으로부터 가스 배관(90)으로 공급된 처리 가스가 가스 분사구(85)로부터 처리실(4) 내로 분사되게 되어 있다.

냉각수 배관(91)에는, 처리실(4)의 외부에 배치된 냉각수 공급원(105)이 접속되어 있다. 냉각수 공급원(105)으로부터 냉각수 배관(91)으로 냉각수가 순환 공급되는 것에 의해, 뚜껑 본체(30)는 소정의 온도로 유지되고 있다.

그런데, 이상과 같이 구성된 본 발명의 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 예컨대 비정질 실리콘 성막하는 경우에 대하여 설명한다. 처리할 때에는, 처리실(4) 내의 서셉터(10) 상에 기판 G를 탑재하고, 처리 가스 공급원(95)으로부터 가스 배관(90), 가스 분사구(85)를 지나서 소정의 처리 가스, 예컨대 아르곤 가스/실란 가스/수소의 혼합 가스를 처리실(4) 내에 공급하면서, 배기구(23)로부터 배기하여 처리실(4) 내를 소정의 압력으로 설정한다. 이 경우, 뚜껑 본체(30)의 하면 전체에 분포하여 배치되어 있는 가스 분사구(85)로부터 처리 가스를 분출하는 것에 의해, 서셉터(10) 상에 탑재된 기판 G의 표면 전체에 처리 가스를 빈틈없이 공급할 수 있다.

그리고, 이와 같이 처리 가스를 처리실(4) 내에 공급하는 한편, 히터(12)에 의해서 기판 G를 소정의 온도로 가열한다. 또한, 도 2에 나타낸 마이크로파 공급 장치(40)에서 발생시킨 예컨대 2.45㎓의 마이크로파가 Y 분기관(41)을 지나서 각 방형 도파관(35)에 도입되어, 각각의 각 슬롯(70)을 통하여 각 유전체(32) 내를 전파해 간다. 또, 이와 같이 방형 도파관(35)에 도입된 마이크로파를 각 슬롯(70)으로부터 각 유전체(32)로 전파시키는 경우, 슬롯(70)의 크기가 충분하지 않으면, 마이크로파가 방형 도파관(35)으로부터 슬롯(70) 내로 들어가지 않게 된다. 그러나, 본 실시형태에서는, 각 슬롯(70) 내에 예컨대 불소 수지, Al₂O₃, 석영 등의 공기보다도 유전률이 높은 유전 부재(71)가 충전되어 있다. 이 때문에, 슬롯(70)이 충분한 크기를 갖고 있지 않더라도, 유전 부재(71)의 존재에 의해서, 외견상은 마이크로파를 들어가게 하는데 충분한 크기를 갖고 있는 슬롯(70)과 동일한 기능을 하게 된다. 이에 따라, 방형 도파관(35)에 도입된 마이크로파를 각 슬롯(70)으로부터 각 유전체(32)로 확실히 전파시킬 수 있다.

이 경우, 방형 도파관(35)의 길이 방향에 있어서의 슬롯(70)의 길이를 a, 방형 도파관(35) 내를 전파하는 마이크로파의 파장(관내 파장)을 λ, 슬롯(70) 내에 배치하는 유전 부재(71)의 유전률을 ε이라고 하면, λg/

≤2a로 되는 유전체를 선택하면 된다. 예컨대 불소 수지, Al₂O₃, 석영에 대해서 말하면, 유전률이 가장 큰 Al₂O₃으로 이루어지는 유전 부재(71)를 슬롯(70) 내에 배치한 경우가, 슬롯(70)으로부터 유전체(32)에 마이크로파를 가장 많이 전파시킬 수 있는 것으로 된다. 또한, 방형 도파관(35)의 길이 방향에 있어서의 길이 a가 동일한 슬롯(70)에 대해서도, 슬롯(70) 내에 배치하는 유전 부재(71)로서 유전률이 다른 것을 사용함으로 써, 슬롯(70)으로부터 유전체(32)로 전파하는 마이크로파의 양을 제어할 수 있게 된다.

이렇게 해서, 각 유전체(32) 내에 전파시킨 마이크로파의 에너지에 의해서 각 유전체(32)의 표면에서 처리실(4) 내에 전자계가 형성되고, 전계 에너지에 의해서 처리 용기(2) 내의 상기 처리 가스를 플라즈마화함으로써, 기판 G 상의 표면에 대하여 비정질 실리콘 성막이 행하여진다. 이 경우, 각 유전체(32)의 하면에 오목부(80a~80g)가 형성되어 있기 때문에, 유전체(32) 내를 전파한 마이크로파의 에너지에 의해서, 이들 오목부(80a~80g)의 내측면(벽면(81))에 전파된 마이크로파의 에너지에 의해 벽면(81)에 대하여 거의 수직인 전계를 형성시켜, 그 근방에서 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 또한, 플라즈마의 생성 개소도 안정시킬 수 있다.

또한, 각 유전체(32)의 하면에 형성된 복수의 오목부(80a~80g)의 깊이 d를 서로 다르게 하고 있는 것에 의해, 각 유전체(32)의 하면 전체에서 거의 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있다. 즉, 슬롯(70)으로부터 유전체(32) 내를 전파한 마이크로파가 처리실(4) 내에 들어갈 때에 유전체(32)의 표면에서 마이크로파의 에너지로 형성되는 전계의 강도는, 슬롯(70)으로부터 멀어짐에 따라 약해져 가지만, 도 5에 나타낸 형태에 있어서는, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d가, 기본적으로는, 슬롯(70)으로부터 멀어짐에 따라 깊어지도록 설정되어 있다. 그 때문에, 슬롯(70)으로부터 떨어진 위치에 있는 오목부일수록 내측면(벽면(81))의 면적이 그만큼 커지기 때문에, 슬롯(70)으로부터의 거리에 따라 전계 강도가 저하한 상태에서도, 저하 한 분만큼 전계 방출 면적을 크게 하여, 면적을 큰 내측면(벽면(81))의 거의 전체에서 전계를 형성시켜, 플라즈마를 효율 좋게 생성시킬 수 있다. 이와 같이, 슬롯(70)으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부(80a, 80c, 80d, 80e, 80g)의 깊이가, 슬롯(70)에 가까운 위치에 형성된 오목부(80b, 80f)가 깊이보다도 각각 깊어지고 있는 것에 의해 전계 강도의 저하를 보충하여, 유전체(32)의 하면 전체에서 거의 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있다.

한편, 슬롯(70)으로부터 유전체(32)로 전파한 마이크로파는, 유전체(32)의 길이 방향 단부까지 전파한 후, 유전체(32)의 주위를 둘러싸도록 배치된 빔(75)에서 반사되고, 정재파로 되어, 다시 양단의 오목부(80a, 80g)의 위치에 전파한다. 이와 같이, 양단의 오목부(80a, 80g)의 위치에서는, 이 정재파에 의해서 생성되는 플라즈마의 강도가 커지지만, 이들 양단의 오목부(80a, 80g)의 깊이 d는, 그러한 정재파의 영향을 고려한 분만큼 얕게 되어 있기 때문에, 유전체(32)의 양 단부에서도, 거의 균일한 플라즈마 강도를 얻을 수 있다. 또한, 이들 양단의 오목부(80a, 80g)의 위치에서, 유전체(32)를 지지하는 빔(75)으로부터 반사한 반사파의 영향을 받아 플라즈마의 생성 강도가 부분적으로 상승한다고 하는 사태도 회피할 수 있게 된다.

또, 상술한 바와 같이, 각 유전체(32) 내에 2개의 슬롯(70)으로부터 마이크로파가 각각 전파해 가지만, 각 유전체(32)의 중앙에 마련된 오목부(80d)에 의해, 2개의 슬롯(70)으로부터 전파된 마이크로파끼리의 간섭이 방지된다. 즉, 먼저 도 4, 도 5에서 설명한 바와 같이, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파는, 오목부(80a~80c)의 위치에서 유전체(32) 내부를 전파하여, 오목부(80a~80c)의 내측면(벽면(81))에서 전계를 형성시켜, 그 근방에서 플라즈마를 생성시킨다. 이 경우, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파는, 오목부(80a~80c)의 위치에서 유전체(32) 내부를 전파하지만, 오목부(80d)의 위치에서 컷오프되기 때문에, 오목부(80e~80g)의 위치까지는 전파되지 않는다. 또한 마찬가지로, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파는, 오목부(80e~80g)의 위치에서 유전체(32) 내부를 전파하여, 오목부(80e~80g)의 내측면(벽면(81))에서 전계를 형성시켜, 그 근방에서 플라즈마를 발생시킨다. 이 경우, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파는, 오목부(80e~80g)의 위치에서 유전체(32) 내부를 전파하지만, 오목부(80d)의 위치에서 컷오프되는 것에 의해, 오목부(80a~80c)의 위치까지는 전파되지 않는다. 이렇게 해서, 각 슬롯(70)으로부터 나간 마이크로파는, 유전체(32)의 표면(오목부(80a~80c) 및 오목부(80e~80g)의 각 내측면)에서 효율 좋게 플라즈마의 생성에 소비되게 된다. 또한, 각 슬롯(70)으로부터 유전체(32)로 전파한 마이크로파가 슬롯(70)으로부터 다시 방형 도파관(35) 내로 다시 되돌아가는 것도 적어져, 반사파의 발생이 억제된다.

또, 처리실(4)의 내부에서는, 예컨대 0.7eV~2.0eV의 저전자 온도, 1011~1013㎝^-3의 고밀도 플라즈마에 의해서, 기판 G로의 손상이 적은 균일한 성막이 행하여진다. 비정질 실리콘 성막의 조건은, 예컨대 처리실(4) 내의 압력에 대해서는 5~100 ㎩, 바람직하게는 10~60㎩, 기판 G의 온도에 대해서는 200~450℃, 바람직하게는 250℃~380℃가 적당하다. 또한, 처리실(4)의 크기는 G3 이상이 적당하며, 예컨대, G4.5(기판 G의 치수 : 730㎜×920㎜, 처리실(4)의 내부 치수 : 1000㎜×1190㎜), G5(기판 G의 치수: 1100㎜×1300㎜, 처리실(4)의 내부 치수 : 1470㎜×1590㎜)이며, 마이크로파 공급 장치의 파워의 출력에 대해서는 1~4W/㎠, 바람직하게는 3W/㎠가 적당하다. 마이크로파 공급 장치의 파워의 출력이 1W/㎠ 이상이면, 플라즈마가 착화되어, 비교적 안정하게 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 마이크로파 공급 장치의 파워의 출력이 1W/㎠ 미만에서는, 플라즈마의 착화가 되지 않거나, 플라즈마의 발생이 매우 불안정하게 되어, 프로세스가 불안정, 불균일하게 되어 실용적이지 않게 된다.

여기서, 처리실(4) 내에서 행하여지는 이러한 플라즈마 처리의 조건(예컨대 가스종, 압력, 마이크로파 공급 장치의 파워 출력 등)은, 처리의 종류 등에 따라 적절히 설정되지만, 한편, 플라즈마 처리의 조건을 변경함에 따라 플라즈마 발생에 대한 처리실(4) 내의 임피던스를 변경하면, 그것에 따라 각 방형 도파관(35) 내를 전파하는 마이크로파의 파장(관내 파장 λg)도 변화되는 성질이 있다. 한편, 상술한 바와 같이 각 방형 도파관(35)마다 슬롯(70)이 소정의 간격(λg'/2)으로 마련되어 있기 때문에, 플라즈마 처리의 조건에 따라 임피던스가 변하고, 그것에 따라 관내 파장 λg가 변화되면, 슬롯(70)끼리의 간격(λg'/2)과, 실제의 관내 파장 λg의 절반의 거리가 일치하지 않게 된다. 그 결과, 각 방형 도파관(35)의 길이 방향을 따라 배열된 복수의 각 슬롯(70)으로부터 처리실(4) 상면의 각 유전체(32)로 효율 좋게 마이크로파를 전파할 수 없게 되어 버린다.

그래서 본 발명의 실시형태에 있어서는, 예컨대 가스종, 압력, 마이크로파 공급 장치의 파워 출력 등의 처리실(4) 내에서 행하여지는 플라즈마 처리의 조건에 따라 임피던스가 변하고, 그것에 따라 변화된 관내 파장 λg를 각 방형 도파관(35)의 상면(45)을 하면(슬롯 안테나(31)의 상면)에 대하여 승강 이동시키는 것에 의해 수정한다. 즉, 처리실(4) 내의 플라즈마 처리 조건에 따라 실제의 관내 파장 λg가 짧아진 경우는, 승강 기구(46)의 회전 핸들(62)을 회전 조작함으로써, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 커버체(50)의 내부에서 하강시킨다. 이와 같이, 각 방형 도파관(35)의 하면에 대한 상면(45)의 높이 h를 낮추면, 관내 파장 λg가 길어지도록 변화되어, 슬롯끼리의 간격(λg'/2)과, 실제의 관내 파장 λg의 산(山) 부분과 골짜기(谷) 부분의 위치 간격간의 어긋남을 해소하여, 관내 파장 λg의 산 부분과 골짜기 부분을 각 슬롯(70)의 위치에 일치시킬 수 있게 된다. 또한 반대로, 처리실(4) 내의 플라즈마 처리 조건에 따라 실제의 관내 파장 λg가 길어진 경우는, 승강 기구(46)의 회전 핸들(62)을 회전 조작함으로써, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 커버체(50)의 내부에서 상승시킨다. 이와 같이, 각 방형 도파관(35)의 하면에 대한 상면(45)의 높이 h를 높이면, 관내 파장 λg가 짧아지도록 변화되어, 슬롯끼리의 간격(λg'/2)과, 실제의 관내 파장 λg의 산 부분과 골짜기 부분의 위치 간격간의 어긋남을 해소하여, 관내 파장 λg의 산 부분과 골짜기 부분을 각 슬롯(70)의 위치에 일치시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 하면(슬롯 안테나(31)의 상면)에 대하여 승강 이동시켜, 각 방형 도파관(35)의 하면에 대한 상면(45)의 높이 h를 임의로 변경하여 마이크로파의 관내 파장 λg를 변화시킴으로써, 실제의 관내 파장 λg의 산 부분과 골짜기 부분의 위치 간격을 각 슬롯(70)의 위치에 자유롭게 일치시킬 수 있다. 그 결과, 방형 도파관(35)의 하면에 형성한 복수의 각 슬롯(70)으로부터 처리실(4) 상면의 각 유전체(32)로 효율 좋게 마이크로파를 전파시킬 수 있게 되어, 기판 G의 위쪽 전체에 균일한 전자계를 형성할 수 있어, 기판 G의 표면 전체에 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있게 된다. 마이크로파의 관내 파장 λg를 변화시킴으로써, 플라즈마 처리의 조건마다 슬롯(70)끼리의 간격을 변화시킬 필요가 없어지기 때문에, 설비 비용을 저감할 수 있고, 또한, 동일한 처리실(4) 내에서 종류가 다른 플라즈마 처리를 연속하여 행하는 것도 가능해진다.

또한, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 처리실(4)의 상면에 타일 형상의 유전체(32)를 복수매 설치하고 있는 것에 의해, 각 유전체(32)를 소형화 또한 경량화할 수 있다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(1)의 제조도 용이하고 또한 저비용으로 되어, 기판 G의 대면화에 대한 대응력을 향상시킬 수 있다. 또한, 각 유전체(32)마다 슬롯(70)이 각각 마련해 놓고, 더구나 각 유전체(32) 하나하나의 면적은 현저하게 작으며, 또한, 그 하면에는 오목부(80a~80g)가 형성되어 있기 때문에, 각 유전체(32)의 내부에 마이크로파를 균일하게 전파시켜, 각 유전체(32)의 하면 전체에서 플라즈마를 효율 좋게 생성시킬 수 있다. 그 때문에, 처리실(4) 내의 전체에서 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.

또한, 본 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 유전체(32)를 직사각형으로 구성 하여, 유전체(32)의 횡폭(橫幅)을 예컨대 40㎜로 하여 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장 λg=약 60㎜보다도 좁게 하고, 유전체(32)의 길이 방향의 길이를 예컨대 188㎜로 하여 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장 λg=약 60㎜보다도 길게 함으로써, 표면파를 유전체(32)의 길이 방향으로만 전파시키는 구성으로 할 수 있다. 그 경우, 유전체(32)의 길이 방향의 양 단부에서는 표면파의 반사에 의한 반사파와 진행파의 간섭에 의해 정재파가 발생한다. 유전체(32)의 폭 방향의 양 둘레부에서는, 유전체(32)의 횡폭을 예컨대 40㎜로 하고 있기 때문에, 정재파의 발생을 억제할 수 있게 된다. 또한, 유전체(32)의 길이 방향의 양 단부에서 발생하는 정재파에 의한 영향을 가능하면 억제하기 위해서는, 유전체(32)의 하면 양 단부에 배치되는 오목부(80a, 80g)의 깊이는 슬롯(70)의 바로 아래에 위치하는 오목부(80b, 80f)의 깊이와 동일한 정도가 바람직하다. 또한, 유전체(32)의 길이 방향의 단부에 있어서의 표면파의 영향은 유전체(32)의 하면에 배열되어 배치된 복수의 오목부(80a~80g)의 간격을 조정하는 것에 의해서도 작아져, 그 결과, 유전체(32)의 길이 방향 단부에서도 정재파의 발생을 최소한으로 억제하는 것이 가능해진다. 그 결과, 프로세스 윈도우를 넓게 할 수 있어, 안정한 플라즈마 처리가 가능해진다. 또한, 유전체(32)를 지지하는 빔(75)(지지 부재)도 가늘게 할 수 있기 때문에, 각 유전체(32)의 하면의 대부분이 처리실(4) 내에 노출되게 되어, 처리실(4) 내에 전자계를 형성시킬 때에 빔(75)이 거의 거추장스러워 지지 않아, 기판 G의 위쪽 전체에 균일한 전자계를 형성할 수 있어, 처리실(4) 내에 균일한 플라즈마를 생성할 수 있게 된다.

또한, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)와 같이 유전체(32)를 지지하는 빔(75)에 처리 가스를 공급하는 가스 분사구(85)를 마련하더라도 좋다. 또한, 본 실시형태에서 설명한 바와 같이, 빔(75)을 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 구성하면, 가스 분사구(85) 등의 가공이 용이하다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태의 일례를 설명했지만, 본 발명은 여기에 나타낸 형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강시키는 승강 기구(46)는, 도시한 바와 같은 가이드부(51)와 승강부(52)로 구성되는 것이 아니더라도 좋고, 실린더나 그 외의 구동 기구를 이용하여 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강시키는 것이더라도 좋다. 또한, 도시한 형태에서는, 방형 도파관(35)의 상면(45)을 승강시키는 형태를 설명했지만, 방형 도파관(35)의 하면(슬롯 안테나(31))을 하강시키는 것에 의해서도, 방형 도파관(35)의 하면(슬롯 안테나(31))에 대한 상면(45)의 높이 h를 변경하는 것도 생각할 수 있다.

또한, 각 방형 도파관(35)의 내부에 불소 수지, Al₂O₃, 석영 등의 유전 부재(36)를 배치한 예를 설명했지만, 각 방형 도파관(35)의 내부는 공동(空洞)이라도 좋다. 또, 방형 도파관(35)의 내부에 유전 부재(36)를 배치한 경우는, 방형 도파관(35)의 내부를 공동으로 한 경우에 비하여, 관내 파장 λ를 짧게 할 수 있다. 이에 따라, 방형 도파관(35)의 길이 방향을 따라 배열하여 배치되는 각 슬롯(70)끼리의 간격도 짧게 할 수 있기 때문에, 그만큼 슬롯(70)의 수도 늘릴 수 있다. 그것에 의하여, 유전체(32)를 더욱 잘게 하고, 설치 매수를 더욱 늘릴 수 있어, 유전 체(32)의 소형화 및 경량화, 처리실(4) 내 전체에서의 균일한 플라즈마 처리라고 한 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또, 방형 도파관(35) 내에 유전 부재(36)를 배치한 경우, 방형 도파관(35) 내의 상부는 상면(45)이 승강 이동하기 위해 부분적으로 공동으로 된다. 그 경우, 방형 도파관(35) 내의 유전률은 유전 부재(36)의 유전률과, 방형 도파관(35) 내의 상부에 존재하는 공기의 유전률 사이의 값으로 된다. 예컨대 유전 부재(36)로서 유전률이 공기와 비교적 가까운 불소 수지(공기의 유전률은 약 1, 불소 수지의 유전율은 약 2)를 이용하면, 방형 도파관(35) 내의 상부에 형성되는 공동의 크기의 영향을 적게 할 수 있고, 반대로 예컨대 유전 부재(36)로서 유전률이 공기와 크게 다른 Al₂O₃(Al₂O₃의 유전률은 약 9)을 이용하면, 방형 도파관(35) 내의 상부에 형성되는 공동의 크기의 영향을 크게 할 수 있다.

또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 유전체(22)의 주위에서, 제 1 처리 가스로서 예컨대 아르곤 가스 공급원(100)으로부터 공급된 Ar 가스를 처리실(4) 내에 공급하는 1 또는 2 이상의 제 1 가스 분사구(120)와, 제 2 처리 가스로서 예컨대 실란 가스 공급원(101) 및 수소 가스 공급원(102)으로부터 공급된 성막 가스를 처리실(4) 내에 공급하는 1 또는 2 이상의 제 2 가스 분사구(121)를 각각 별도로 마련하더라도 좋다. 도시한 예에서는, 유전체(22)를 지지하고 있는 빔(75)의 하면으로부터 적당한 거리를 두고, 빔(75)의 하면과 평행하게 파이프(122)를 지지 부재(123)에 의해서 설치하고 있다. 그리고, 제 1 가스 분사구(120)를 유전체(22)의 하면 근방에서 지지 부재(123)의 측면에 개구시키고, 아르곤 가스 공급원(100)으로부터 공급된 Ar 가스를 빔(75) 및 지지 부재(123)의 내부를 통해서 제 1 가스 분사구(120)로부터 처리실(4) 내로 공급한다. 또한, 제 2 가스 분사구(121)를 파이프(122)의 하면에 개구시키고, 실란 가스 공급원(101) 및 수소 가스 공급원(102)으로부터 공급된 성막 가스를 빔(75), 지지 부재(123) 및 파이프(122)의 내부를 통해서 제 2 가스 분사구(121)로부터 처리실(4) 내로 공급한다.

이러한 구성에 의하면, 성막 가스를 공급하는 제 2 가스 분사구(121)를 Ar 가스를 공급하는 제 1 가스 분사구(120)보다도 아래쪽에 배치한 것에 의해, 유전체(22)의 하면 근방에서 Ar 가스를 공급하여, 유전체(22)의 하면으로부터 아래쪽으로 떨어진 위치에서 성막 가스를 공급할 수 있다. 이에 따라, 유전체(22)의 하면 근방에 있어서는, 불활성인 Ar 가스에 대하여 비교적 강한 전계로 플라즈마를 생성시킬 수 있음과 아울러, 활성인 성막 가스에 대해서는, 그것보다도 약한 전계와 Ar 플라즈마로 플라즈마를 발생시킬 수 있기 때문에, 성막 가스로서의 실란 가스가 프리커서(precursor)(전구체)로서 SiH₃ 래디컬까지 해리되고, SiH₂ 래디컬까지는 과잉 해리되지 않는다고 한 작용 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 유전체(32)의 하면에 형성되는 복수의 오목부의 깊이 d는 모두가 동일한 깊이이면 되고, 예컨대, 복수의 오목부의 깊이 d가 전부 다르더라도 무방하며, 또는, 복수의 오목부 중 일부의 오목부의 깊이 d가 다르더라도 좋다. 예컨대, 도 7에 도시하는 바와 같이, 유전체(32)의 하면에 마련된 7개의 오목부(80a~80g) 중 중앙에 있는 오목부(80d)를 더욱 깊게 하고, 나머지의 오목부(80a~80c)와 오목부(80e~80g)를 모두 동일한 정도의 깊이 d로 구성하는 것도 생각할 수 있다.

이 도 7에 나타내는 실시형태에서는, 오목부(80a~80c)와 오목부(80e~80g)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t1은 마이크로파의 전파를 실질적으로 방해하지 않는 두께로 설정된다. 이에 반하여, 오목부(80d)의 위치에서의 유전체(32)의 두께 t2는 마이크로파를 실질적으로 전파시키지 않는 두께로 설정된다. 이에 따라, 이전과 마찬가지로, 한쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 배치된 오목부(80a~80c)의 위치에서의 마이크로파의 전파와, 다른쪽의 방형 도파관(35)의 슬롯(70)쪽에 배치된 오목부(80e~80g)의 위치에서의 마이크로파의 전파가 오목부(80d)의 위치에서 컷오프되어, 서로 간섭하지 않게 된다.

또, 도 5에 나타낸 실시형태에서는, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d의 관계를 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80b, 80f)의 깊이 d < 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)의 깊이 d < 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d < 슬롯(70)으로부터 가장 먼 오목부(80d)의 깊이 d로 한 예를 설명했지만, 유전체(32)의 길이 방향의 양단에서 발생하는 정재파의 영향을 고려하여, 유전체(32)의 길이 방향 양단의 오목부(80a, 80g)의 깊이 d를 슬롯(70) 바로 아래의 오목부(80b, 80f)의 깊이 d와 거의 동일한 정도로 하는 것도 생각할 수 있다. 이들 오목부(80a, 80g)의 깊이 d와 오목부(80b, 80f)의 대소 관계는 유전체(32) 내를 전파하는 마이크로파의 감쇠도 및 유전체(32)의 길이 방향 양단에서 발생하는 정재파의 영향 등을 검토하여 적절히 결정하면 된다.

또한, 도 5, 도 7에 나타낸 실시형태에서는, 2개의 슬롯(70) 사이를 타서 넘도록 설치된 유전체(32)의 하면에서, 슬롯(70) 사이의 중앙에 위치하는 오목부(80d)를 더욱 깊게 한 예를 나타내었지만, 2개의 슬롯(70) 사이에서, 중앙에 위치하지 않는 오목부(80c, 80e)의 깊이를 가장 깊게 형성하더라도 좋다. 즉, 도 8에 나타내는 실시형태에서는, 2개의 슬롯(70) 사이에 형성된 3개의 오목부(80c, 80d, 80e) 중, 슬롯(70) 바로 아래의 오목부(80b, 80f)의 내측에 인접하여 배치된 오목부(80c, 80e)의 깊이 d가, 슬롯(70) 사이의 중앙에 위치하는 오목부(80d)의 깊이 d보다도 깊게 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d의 관계는 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80b, 80f)의 깊이 d < 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)의 깊이 d < 슬롯(70)으로부터 가장 먼 오목부(80d)의 깊이 d < 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d로 되어 있다.

이러한 구성에 의하면, 슬롯(70)으로부터 유전체(32) 내를 전파한 마이크로파가 처리실(4) 내에 들어갈 때에 유전체(32)의 표면에서 마이크로파의 에너지로 형성되는 전계의 강도는 슬롯(70)으로부터 멀어짐에 따라 약해져 가지만, 슬롯(70) 사이의 중앙에 위치하는 오목부(80d)에서는, 2개의 슬롯(70)의 양쪽으로부터 전파하여 온 마이크로파의 에너지가 중첩하여 전계가 형성된다. 이 때문에, 슬롯(70)으로부터의 거리에 따라 전계 강도가 저하한 상태에서도, 2개의 슬롯(70)으로부터 전파해 온 마이크로파의 에너지가 가산되어, 전계 강도의 저하가 보충되게 된다. 이와 같이, 2개의 슬롯(70) 사이에서, 중앙에 위치하는 오목부(80d)의 깊이 d를 슬 롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d보다도 얕게 함으로써, 유전체(32)의 하면 전체에서 거의 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있게 된다.

또한, 유전체(32)의 하면에 마련하는 오목부의 수나 오목부의 형상, 배치는 임의적이다. 유전체(32)의 하면에 하나의 오목부를 형성하더라도 좋고, 도시한 예에서 설명한 바와 같이, 유전체(32)의 하면에 복수의 오목부를 형성하더라도 좋다. 유전체(32)의 하면에 하나의 오목부를 형성하는 경우는, 당해 오목부의 깊이를 슬롯(70)으로부터의 거리에 따라 변화시켜, 오목부의 깊이가 슬롯(70)으로부터 멀어질수록 깊어지도록 구성하면 좋다. 또한, 유전체(32)의 하면에 복수의 오목부를 형성하는 경우, 각 오목부의 형상이 다르더라도 좋다. 또한, 유전체(32)의 하면에 볼록부를 마련함으로써, 유전체(32)의 하면에 오목부가 형성되도록 하더라도 좋다. 어떻게 하더라도, 유전체(32)의 하면에 오목부를 마련하고, 유전체(32)의 하면에 거의 수직인 벽면을 형성하면, 당해 수직인 벽면에 전파된 마이크로파의 에너지에 의해서 거의 수직인 전계를 형성시켜, 그 근방에서 플라즈마를 효율 좋게 생성시킬 수 있어, 플라즈마의 생성 개소도 안정시킬 수 있다.

또한, 도시한 형태에서는, 유전체(32)가 2개의 슬롯(70) 사이에 걸치도록 설치된 예를 나타내었지만, 유전체와 슬롯의 수를 동일하게 하고, 각 슬롯(70)마다 1장씩 유전체(32)를 배치시키더라도 좋다. 이러한 경우도, 유전체의 하면에 하나 또는 복수의 오목부를 형성하고, 해당 오목부의 깊이가 슬롯으로부터의 거리에 따라 변화되도록 구성하면 된다. 이 경우도, 유전체의 하면에 하나의 오목부를 형성하는 경우는, 당해 오목부의 깊이를 슬롯(70)으로부터의 거리에 따라 변화시켜, 오목부의 깊이가 슬롯(70)으로부터 멀어질수록 깊어지도록 구성하면 된다. 또한, 유전체의 하면에 복수의 오목부를 형성하는 경우는, 슬롯(70)으로부터 떨어진 위치에 형성된 오목부의 깊이는 슬롯(70)에 가까운 위치에 형성된 오목부의 깊이보다도 깊어지는 관계로 하면 된다. 예컨대 도 9, 도 10에 도시하는 바와 같이, 각 오목부(80a~80g) 중에서, 중앙에 있는 오목부(80d)가 방형 도파관(35)의 슬롯(70)의 바로 아래에 위치하고, 그 양측에 오목부(80a~80c)와 오목부(80e~80g)가 배치되어 있다. 이 경우, 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80d)의 깊이 d가 가장 얕게 되어 있고, 오목부(80a~80c)의 깊이 d와 오목부(80c~80g)의 깊이 d는 슬롯(70)으로부터 멀어짐에 따라 깊어지도록 설정되어 있다. 또, 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)의 깊이 d는, 유전체(32)의 길이 방향의 양단에서 발생하는 정재파의 영향을 고려하여, 안쪽에 위치하는 오목부(예컨대 오목부(80b, 80f))의 깊이 d보다도 얕게 형성하더라도 좋다.

또한, 각 방형 도파관(35)의 단면 형상(직사각형 형상)의 긴 변 방향이 E면에서 수평으로 되고, 짧은 변 방향이 H면에서 수직으로 되도록 배치하더라도 좋다. 또, 도시한 실시형태와 같이 방형 도파관(35)의 단면 형상(직사각형 형상)의 긴 변 방향을 H면에서 수직으로 하고, 짧은 변 방향을 E면에서 수평으로 하도록 배치하면, 각 방형 도파관(35)끼리의 간극을 넓게 할 수 있기 때문에, 예컨대 가스 배관(90)이나 냉각수 배관(91)의 배치가 용이하고, 또한, 방형 도파관(35)의 개수를 더욱 늘리기 쉽다.

슬롯 안테나(31)에 형성되는 슬롯(70)의 형상은 여러 가지의 형상으로 할 수 있으며, 예컨대 슬릿 형상 등이라도 좋다. 또한, 복수의 슬롯(70)을 직선상으로 배치하는 외에, 소용돌이 권선 형상이나 동심원 형상으로 배치한 이른바 래디얼 라인 슬롯 안테나를 구성할 수도 있다. 또한, 유전체(32)의 형상은 직사각형이 아니더라도 좋고, 예컨대 정방형, 삼각형, 임의의 다각형, 원판, 타원 등으로 하여도 좋다. 또한, 각 유전체(32)끼리는 서로 동일한 형상이라도, 다른 형상이라도 좋다.

이상의 실시형태에서는, 플라즈마 처리의 일례인 비정실 실리콘 성막을 행하는 것에 대하여 설명했지만, 본 발명은, 비정질 실리콘 성막 외에, 산화막 성막, 폴리실리콘 성막, 실란암모니아 처리, 실란수소 처리, 산화막 처리, 실란산소 처리, 그 밖의 CVD 처리 외에, 에칭 처리에도 적용할 수 있다.

(실시예)

도 8에서 설명한 실시형태와 같이, 2개의 슬롯(70) 사이에 형성된 3개의 오목부(80c, 80d, 80e) 중, 슬롯(70) 바로 아래의 오목부(80b, 80f)의 안쪽에 인접하여 배치된 오목부(80c, 80e)의 깊이 d를 슬롯(70) 사이의 중앙에 위치하는 오목부(80d)의 깊이 d보다도 깊게 구성한 유전체(32)에 대하여, 각 오목부(80a~80g)의 깊이 d에 대한 전계 강도 분포의 의존성을 시뮬레이션하였다. 본 실시예에서는, 유전체(32)의 길이 방향 양단에 위치하는 오목부(80a, 80g)의 깊이 d=4㎜, 슬롯(70)에 가장 가까운 오목부(80b, 80f)의 깊이 d=2.5㎜, 슬롯(70) 사이의 중앙에 위치하는 오목부(80d)의 깊이 d=5㎜으로 하고, 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목 부(80c, 80e)의 깊이 d를 4㎜, 6㎜, 8㎜로 변화시켰다. 전계 강도를 비교하기 위해서, 각 오목부(80a~80g) 내에서의 주기 중의 최대 전계 강도(Complex MagE)의 평균값과, 각 오목부(80a~80g)의 중심에서의 주기 중의 최대 전계 강도(Complex MagE)를 각각 구한 바, 도 11(최대 전계 강도의 평균값), 도 10(최대 전계 강도)을 얻었다. 그 결과, 도 11, 도 12에 도시하는 바와 같이, 각 오목부(80a~80g) 내의 최대 전계 강도는 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d를 6㎜으로 했을 때에 가장 편차가 작아, 유전체(32)의 하면 전체에서 거의 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있었다.

또한, 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d를 4~8㎜의 범위로 변화시켜, 오목부(80c, 80e)의 깊이 d에 대한, 각 오목부(80a~80g)의 전계 강도 평균값(Average)과 균일성(Unif(%))을 조사한 결과, 도 13, 도 14를 얻었다. 또, 도 13에서는, 각 오목부(80a~80g)의 전계 강도 평균값(Average)과 균일성(Unif(%))은 각 오목부(80a~80g)의 주기 중의 최대 전계 강도(Complex MagE)로부터 구했다. 또한, 도 14에서는, 각 오목부(80a~80g)의 전계 강도 평균값(Average)과 균일성(Unif(%))은 각 오목부(80a~80g)의 중심에서의 주기 중의 최대 전계 강도(Complex MagE)로부터 구했다. 또한, 균일성(Unif(%))=(각 오목부(80a~80g)의 전계 강도의 최대값-최소값)/(2×전계 강도 평균값)로 하였다. 그 결과, 도 13, 도 14에 도시하는 바와 같이, 각 오목부(80a~80g) 내의 최대 전계 강도는 슬롯(70)의 안쪽에 위치하는 오목부(80c, 80e)의 깊이 d를 6㎜으로 했을 때에 가장 균일성이 작아져, 유전체(32)의 하면 전체에서 거의 균일하게 플라즈마를 생성시킬 수 있 었다.

본 발명은, 예컨대 CVD 처리, 에칭 처리에 적용할 수 있다.

Claims

기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,

마이크로파를 도파관의 하면에 복수 형성된 슬롯을 통해 처리실의 상면에 배치된 유전체 내에 전파시켜, 유전체 표면에서 형성시킨 전자계에서의 전계 에너지에 의해 처리실 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시키도록 구성되고,

상기 유전체는 길이와 폭을 갖는 긴 직사각형 형상으로 이루어지고, 상기 길이는 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다 길고, 상기 폭은 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다 짧고,

상기 유전체의 하면에 하나 또는 복수의 오목부가 형성되고, 상기 유전체의 하면 전체에 있어서 균일하게 플라즈마가 생성되도록 상기 오목부의 깊이가 슬롯으로부터의 거리에 따라 변화하고 있는 것

을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 처리실의 상면에, 복수의 유전체가 빔에 의해 지지되어 각 유전체의 하면이 상기 처리실 내에 노출된 상태로 배치되고, 각 유전체의 하면에 하나 또는 복수의 오목부가 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 유전체의 하면에 형성된 오목부가 복수인 경우, 상기 슬롯에 가까운 위치와 상기 슬롯으로부터 떨어진 위치에 오목부가 각각 형성되고, 상기 슬롯으로부터 비교적 먼 위치에 형성된 오목부의 깊이는 상기 슬롯에 비교적 가까운 위치에 형성된 오목부의 깊이보다 깊게 되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 유전체의 하면에서, 길이 방향을 따라 복수의 오목부가 배열되어 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 유전체가 2개의 슬롯에 걸쳐 마련되고, 그들 2개의 슬롯 사이에, 가장 깊이가 깊은 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 2개의 슬롯 사이에서, 중앙에 위치하는 오목부의 깊이가 가장 깊은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 2개의 슬롯 사이에서, 중앙에 위치하고 있는 오목부와 슬롯에 가장 가까이 위치하고 있는 오목부와의 사이에 있는 오목부의 깊이가 가장 깊은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 유전체의 하면에서, 길이 방향을 따라 배열되어 형성된 복수의 오목부 중, 양단에 위치하는 오목부의 깊이는 상기 슬롯의 안쪽에 위치하는 오목부의 깊이보다 얕은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복수의 유전체의 주위에, 처리실 내에 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 가스 분사구를 각각 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 복수의 유전체를 지지하는 지지 부재에 상기 가스 분사구를 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 복수의 유전체의 주위에, 처리실 내에 제 1 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 제 1 가스 분사구와, 처리실 내에 제 2 처리 가스를 공급하는 1 또는 2 이상의 제 2 가스 분사구를 각각 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제 12 항에 있어서,

상기 제 1 분사구와 제 2 분사구 중 한쪽을 다른쪽보다 아래쪽에 배치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 방법으로서,

마이크로파를 도파관의 하면에 복수 형성된 슬롯을 통해 처리실의 상면에 배치된 유전체 내에 전파시켜, 유전체 표면에서 형성시킨 전자계에서의 전계 에너지에 의해 상기 처리실 내에 공급된 처리 가스를 플라즈마화시켜 기판에 플라즈마 처리를 실시함에 있어,

상기 유전체는 길이와 폭을 갖는 긴 직사각형 형상으로 이루어지고, 상기 길이는 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다 길고, 상기 폭은 유전체 내를 전파하는 마이크로파의 파장보다 짧게 형성하고,

상기 유전체의 하면에 복수의 오목부를 형성하고, 그들 오목부의 깊이를 다르게 하는 것에 의해, 유전체의 하면 전체에 있어서 균일하게 플라즈마를 생성시키는 것

을 특징으로 하는 플라즈마 처리 방법.