KR102004037B1 - 마이크로파 플라즈마 처리 장치 및 마이크로파 플라즈마 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
플라즈마 처리 장치는, 챔버(1)와, 마이크로파 발생원(39)과, 도파관(37)과, 복수의 슬롯(32)을 갖는 평면 안테나(31)와, 마이크로파 투과판(28)과, 가스 공급 기구(16)와, 배기 기구(24)를 갖는다. 평면 안테나(31)는, 1개 또는 복수개의 슬롯(32)으로 이루어지는 하나의 결속을 이루는 슬롯군(60)을 복수개 가지고, 그 슬롯군의 원주 방향의 수가 3 이상의 홀수가 되도록, 슬롯(32)이 형성되어 있다.
Description
도 2는 도 1의 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 이용되는 평면 안테나의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 TM11 모드에 의해 출현하는 플라즈마 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 원주 방향의 슬롯군의 수가 7개인 도 2의 평면 안테나의 경우의 플라즈마 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 종래예의 평면 안테나를 나타내는 평면도이다.
도 6은 오벌 스큐의 산출 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 슬롯군의 수가 7개인 평면 안테나를 이용한 본 발명예와, 도 5의 슬롯군의 수가 8개인 평면 안테나를 이용한 종래예에 대해서, 얻어진 SiN막의 막질[굴절률(RI)의 값]과, 오벌 스큐의 값의 관계를 구한 도면이다.
5; 히터 15; 가스 도입부
16; 가스 공급 기구 24; 배기 기구
28; 마이크로파 투과판 31; 평면 안테나
32; 슬롯 33; 지파재
37; 도파관 38; 매칭 회로
39; 마이크로파 발생 장치 40; 모드 변환기
50; 제어부 60; 슬롯군
61; 슬롯쌍 100; 마이크로파 플라즈마 처리 장치
W; 반도체 웨이퍼(피처리체)
Claims (14)
- 피처리체가 수용되는 챔버와,
마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생원과,
마이크로파 발생원에서 발생된 마이크로파를 상기 챔버를 향하여 유도하는 도파 수단과,
상기 도파 수단에 유도된 마이크로파를 상기 챔버를 향하여 방사하는 복수의 슬롯을 갖는 도체로 이루어지는 평면 안테나와,
상기 챔버의 천장벽을 구성하며, 상기 평면 안테나의 상기 복수의 슬롯으로부터 방사된 마이크로파를 투과하는, 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판과,
상기 챔버 내에 가스를 공급하는 가스 공급 기구와,
상기 챔버 내를 배기하는 배기 기구를 포함하고,
상기 평면 안테나는, 복수개의 상기 슬롯으로 이루어지는 하나의 결속을 이루는 슬롯군을 복수개 가지며, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 3 이상의 홀수가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있고,
2개의 슬롯이 슬롯쌍을 구성하고, 하나의 슬롯군이 3개의 슬롯쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 평면 안테나는, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 소수(素數)가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 평면 안테나는, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 7개가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도파 수단은, 상기 마이크로파 발생원으로부터 발생한 마이크로파를 TE 모드로 전파하는 직사각형 도파관과, TE 모드를 TEM 모드로 변환하는 모드 변환기와, TEM 모드로 변환된 마이크로파를 상기 평면 안테나를 향하여 전파하는 동축 도파관을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로파 플라즈마 처리는, 상기 가스 공급 기구로부터 성막 가스를 상기 챔버 내에 공급하여 플라즈마 CVD에 의해 피처리체에 미리 정해진 막을 성막하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제5항에 있어서,
상기 가스 공급 기구로부터 공급되는 성막 가스는 규소 원료 가스 및 질소 함유 가스이고,
피처리체에 질화 규소막이 성막되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 제6항에 있어서,
상기 성막된 질화 규소막의 원주 방향의 막 두께 분포의 지표인 오벌 스큐가 1.7% 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치. - 챔버 내에 피처리체를 수용하며,
마이크로파 발생원으로부터 발생된 마이크로파를 도파 수단에 의해 유도하고,
상기 도파 수단에 의해 유도된 마이크로파를, 도체로 이루어지는 평면 안테나에 형성된 복수의 슬롯으로부터 방사시키며, 또한, 상기 챔버의 천장벽을 구성하는 유전체로 이루어지는 마이크로파 투과판을 투과시키고,
가스 공급 기구에 의해 상기 챔버 내에 가스를 공급함으로써, 상기 마이크로파 투과판의 하방 부분에 상기 마이크로파에 의한 플라즈마를 생성시키고,
상기 플라즈마에 의해 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 실시하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법으로서,
상기 평면 안테나는, 복수개의 상기 슬롯으로 이루어지는 하나의 결속을 이루는 슬롯군을 복수개 가지며, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 3 이상의 홀수가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있고,
2개의 슬롯이 슬롯쌍을 구성하고, 하나의 슬롯군이 3개의 슬롯쌍으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제8항에 있어서,
상기 평면 안테나는, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 소수가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제9항에 있어서,
상기 평면 안테나는, 상기 슬롯군의 원주 방향의 수가 7개가 되도록, 상기 슬롯이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도파 수단은, 상기 마이크로파 발생원으로부터 발생한 마이크로파를 TE 모드로 전파하는 직사각형 도파관과, TE 모드를 TEM 모드로 변환하는 모드 변환기와, TEM 모드로 변환된 마이크로파를 상기 평면 안테나를 향하여 전파하는 동축 도파관을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 마이크로파 플라즈마 처리는, 상기 가스 공급 기구로부터 성막 가스를 상기 챔버 내에 공급하여 플라즈마 CVD에 의해 피처리체에 미리 정해진 막을 성막하는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제12항에 있어서,
상기 가스 공급 기구로부터 공급되는 성막 가스는 규소 원료 가스 및 질소 함유 가스이며, 피처리체에 질화 규소막이 성막되는 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법. - 제13항에 있어서,
상기 성막된 질화 규소막의 원주 방향의 막 두께 분포의 지표인 오벌 스큐가 1.7% 이하인 것을 특징으로 하는 마이크로파 플라즈마 처리 방법.
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