特許 5788992 半導体製造に使用される噴射部材、それを有するプラズマ処理装置、および半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5788992

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年10月7日

(54)【発明の名称】半導体製造に使用される噴射部材、それを有するプラズマ処理装置、および半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20150917BHJP

   C23C 16/509 20060101ALI20150917BHJP

   H05H 1/46 20060101ALI20150917BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/509

   H05H1/46 M

【請求項の数】13

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-546047(P2013-546047)

(86)(22)【出願日】2012年1月12日

(65)【公表番号】特表2014-509066(P2014-509066A)

(43)【公表日】2014年4月10日

(86)【国際出願番号】KR2012000297

(87)【国際公開番号】WO2012096529

(87)【国際公開日】20120719

【審査請求日】2013年6月25日

(31)【優先権主張番号】10-2011-0003681

(32)【優先日】2011年1月13日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】513019210

【氏名又は名称】クックジェ エレクトリック コリア カンパニー リミテッド

(73)【特許権者】

【識別番号】000001122

【氏名又は名称】株式会社日立国際電気

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】八田国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】パク，ヨン スン

(72)【発明者】

【氏名】イ，スン ワン

(72)【発明者】

【氏名】キム，ドン エウ

(72)【発明者】

【氏名】豊田 一行

(72)【発明者】

【氏名】笠原 修

(72)【発明者】

【氏名】稲田 哲明

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０８４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０４５５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２６０１９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／５０９

Ｈ０５Ｈ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の基板が収容されてプラズマ処理工程が遂行される工程チャンバーと、
前記工程チャンバーに設置され、同一平面上に複数の基板が置かれる支持部材と、
前記支持部材と対向されるように設置され、反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を前記支持部材に置かれた複数の基板の各々に対応する位置で独立的に噴射できるように、相互に独立して区画された領域としての複数のバッフルを有する噴射部材と、
前記噴射部材のバッフルが前記支持部材に置かれた複数の基板上を各々順次的に旋回するように、前記支持部材又は前記噴射部材を回転させる駆動部と、を含み、
前記噴射部材は、前記複数のバッフルの中、反応ガスを噴射する少なくとも１つのバッフルに設置され、前記基板へ噴射される反応ガスをプラズマ化するプラズマ発生器を含み、
前記プラズマ発生器は、
基板と対向する底面を有する本体と、
前記本体内の底面側に設置され、ガスをプラズマ状態にするための高周波電源が印加される複数の第１電極と、
前記本体内の底面側において前記第１電極の間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極は、前記支持部材又は前記噴射部材の回転にしたがって、プラズマ発生する領域が前記基板上を均等に通過できるように、同一平面上に放射形に形成されることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

前記噴射部材は、前記プラズマ発生器と前記基板との間隔調節のために前記プラズマ発生器を昇降させる高低調節器をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】

前記噴射部材は、
前記プラズマ発生器が設置される前記少なくとも１つのバッフルに前記プラズマ発生器装着のための開口が形成され、前記プラズマ発生器を囲み、気密性を維持するように設置されるベローズをさらに含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。

【請求項4】

前記第１電極と前記第２電極とは、コーム（ｃｏｍｂ）状に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項5】

前記第１電極と前記第２電極とは、同一平面上にコイル状に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項6】

前記噴射部材は、
円板形状の上部プレートと、
前記複数のバッフルが区画されるように前記上部プレートの底面に設置される仕切りと、を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項7】

前記噴射部材は、前記上部プレートの中央に設置され、外部から供給される反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を各々の対応する前記バッフルへ噴射させるノズル部をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。

【請求項8】

前記噴射部材は、
前記プラズマ発生器が設置された前記バッフル下端において前記プラズマ発生器から離隔され、前記支持部材と対向するように設置されるシャワーヘッドプレートをさらに含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

【請求項9】

プラズマ処理装置に使用される噴射部材において、
円板形状の上部プレートと、
前記上部プレートの中央部に設置され、外部から供給される反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を独立的に噴射する、少なくとも４つの噴射口を有するノズル部と、
前記ノズル部を中心に前記上部プレートに放射状に区画され、前記ノズル部の噴射口と各々連通され、各々のガスを個別に提供する少なくとも４つのバッフルと、
前記少なくとも４つのバッフルの中、いずれか１つのバッフルに設置されてガスをプラズマ化するプラズマ発生器と、を含み、
前記プラズマ発生器は、
プラズマ処理される基板と対向する底面を有する本体と、
前記本体内の底面側に設置され、ガスをプラズマ状態にするための高周波電源が印加される複数の第１電極と、
前記本体内の底面側において前記第１電極の間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極は、前記支持部材又は前記噴射部材の回転にしたがって、プラズマ発生する領域が前記基板上を均等に通過できるように、同一平面上に放射形に形成されることを特徴とする噴射部材。

【請求項10】

前記噴射部材は、前記プラズマ発生器を昇降させる高低調節器をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の噴射部材。

【請求項11】

前記噴射部材は、
前記プラズマ発生器が設置される前記バッフルに前記プラズマ発生器装着のための開口が形成され、前記プラズマ発生器を囲み、気密性を維持するように設置されるベローズをさらに含むことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の噴射部材。

【請求項12】

複数の基板が収容されてプラズマ処理工程が遂行される工程チャンバーと、
前記工程チャンバーに設置され、同一平面上に複数の基板が置かれる支持部材と、
前記支持部材と対向されるように設置され、反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を前記支持部材に置かれた複数の基板の各々に対応する位置で独立的に噴射できるように、相互に独立して区画された領域としての複数のバッフルを有する噴射部材と、
前記噴射部材のバッフルが前記支持部材に置かれた複数の基板上を各々順次的に旋回するように、前記支持部材を回転させる駆動部と、を含み、
前記噴射部材は、前記複数のバッフルの中、反応ガスを噴射する少なくとも１つのバッフルに設置され、前記基板へ噴射される反応ガスをプラズマ化するプラズマ発生器を含み、
前記プラズマ発生器は、
基板と対向する底面を有する本体と、
前記本体内の底面側に設置され、ガスをプラズマ状態にするための高周波電源が印加される第１電極と、
前記本体内の底面側において前記第１電極の間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極と、を含み、
前記第１電極と前記第２電極は、前記支持部材又は前記噴射部材の回転にしたがって、プラズマを発生する領域が前記基板上を均等に通過できるように、同一平面上に放射形に形成されるプラズマ処理装置を提供する工程と、
前記支持部材の上部面に前記基板を載置する工程と、
前記支持部材を回転させる工程と、
前記基板へ噴射される前記反応ガスを前記プラズマ発生器でプラズマ化する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。

【請求項13】

前記プラズマ発生器と前記基板との間隔調節のために、前記プラズマ発生器を昇降させる工程をさらに含む、請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は半導体素子製造に使用される薄膜処理装置に関し、特にプラズマ発生器が搭載された噴射部材及びそれを有するプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体素子を製造するための乾式蝕刻、物理的又は化学的気相蒸着、及びその他の表面処理等の単位工程にはプラズマを利用する装置が広く使用されている。

【0003】

既存のプラズマ処理装置は、プラズマを発生するために第１電極をシャワーヘッドに連結して電極を形成し、第２電極をチャンバーに連結することによって、電気的な連結及びノイズの遮蔽等を考慮した設備構成が要求された。また、サセプタへプラズマバイアスを印加するための別の構成が必要とされる。

【0004】

このような既存のプラズマ処理装置は、シャワーヘッド一体形に形成されており、基板との間隔を調節することができない。また、既存のプラズマ処理装置はリモートプラズマ発生器を使用しているが、プラズマ発生源と基板が遠距離であるので、イオン化されたガス等が基板に薄膜を形成するには損失が多く発生して薄膜形成時間が長く、薄膜の品質にも良くない影響を及ぼすので、一部の装備で制限的に使用されているのが実情である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、安定的なプラズマを生成することができる、半導体製造用の噴射部材及びそれを有するプラズマ処理装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は基板状態にしたがって、基板とプラズマ発生領域の距離を調節できる噴射部材及びそれを有するプラズマ処理装置を提供することにある。

【0006】

本発明の目的はこれらに制限されなく、言及されないその他の目的は下の記載から当業者に明確に理解され得る。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記した課題を達成するための本発明のプラズマ処理装置は、複数の基板が収容されてプラズマ処理工程が遂行される工程チャンバーと、前記工程チャンバーに設置され、同一平面上に複数の基板が置かれる支持部材と、前記支持部材と対向されるように設置され、反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を前記支持部材に置かれた複数の基板の各々に対応する位置で独立的に噴射できるように、相互に独立して区画された領域としての複数のバッフルを有する噴射部材と、前記噴射部材のバッフルが前記支持部材に置かれた複数の基板上を各々順次的に旋回するように、前記支持部材又は前記噴射部材を回転させる駆動部と、を含み、前記噴射部材は、前記複数のバッフルの中、反応ガスを噴射する少なくとも１つのバッフルに設置され、前記基板に噴射される反応ガスをプラズマ化するプラズマ発生器を含む。

【0008】

本発明の一実施形態によれば、前記噴射部材は、前記プラズマ発生器と前記基板との間隔調節のために前記プラズマ発生器を昇降させる高低調節器をさらに含む。

【0009】

本発明の一実施形態によれば、前記噴射部材は前記プラズマ発生器が設置される前記少なくとも１つのバッフルに前記プラズマ発生器装着のための開口が形成され、前記プラズマ発生器を囲み、気密性を維持するように設置されるベローズをさらに含む。

【0010】

本発明の一実施形態によれば、前記プラズマ発生器は、基板と対向する底面を有する本体と、前記本体内の底面側に設置され、ガスをプラズマ状態に形成するための高周波電源が印加される複数の第１電極と、前記本体内の底面側において前記第１電極の間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極と、を含む。

【0011】

本発明の一実施形態によれば、前記第１電極と前記第２電極は、前記支持部材又は前記噴射部材の回転にしたがって、プラズマ発生する領域が前記基板上を均等に通過できるように同一平面上に放射形に形成される。

【0012】

本発明の一実施形態によれば、前記第１電極と前記第２電極とは、コーム（ｃｏｍｂ）状に配置される。

【0013】

本発明の一実施形態によれば、前記プラズマ発生器は基板と対向する底面を有する本体と、前記本体内の底面側に設置され、ガスをプラズマ状態にするための高周波電源が印加される複数の第１電極と、前記本体内の底面側において複数の前記第１電極の間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極と、を含み、前記第１電極と前記第２電極とは、同一平面上にコイル状に配置される。

【0014】

本発明の一実施形態によれば、前記噴射部材は、円板形状の上部プレートと、前記複数個のバッフルが区画されるように前記上部プレートの底面に設置される仕切りと、を含む。

【0015】

本発明の一実施形態によれば、前記噴射部材は、前記上部プレートの中央に設置され、外部から供給される反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を各々の対応する前記バッフルへ噴射させるノズル部をさらに含む。

【0016】

本発明の一実施形態によれば、前記噴射部材は、前記プラズマ発生器が設置された前記バッフルの下端において前記プラズマ発生器から離隔され、前記支持部材と対向するように設置されるシャワーヘッドプレートをさらに含む。

【0017】

上記した課題を達成するためのプラズマ処理装置に使用される噴射部材は、円板形状の上部プレートと、前記上部プレートの中央部に設置され、外部から供給される反応ガス及びファジーガスの少なくとも一方を独立的に噴射する、少なくとも４つの噴射口を有するノズル部と、前記ノズル部を中心に前記上部プレートに放射状に区画され、前記ノズル部の噴射口と各々連通され、各々のガスを個別に提供する少なくとも４つのバッフルと、前記少なくとも４つのバッフルの中、いずれか１つのバッフルに設置されてガスをプラズマ化するプラズマ発生器と、を含む。

【発明の効果】

【0018】

本発明によると、プラズマ発生器出力の高低を個別的に調節することができ、これを通じてプラズマ発生器と基板との間の間隔を部分的に調節できる格別な効果を有する。また、本発明によると、プラズマ発生器がバッフル上に具備されて反応ガスをプラズマ化させることによって、反応ガスの反応性を向上させ、バッフル内のプラズマ密度を増加させることによって、薄膜の蒸着速度を増加させ、膜質を向上させることができる格別な効果を有する。

【0019】

さらに、本発明によると、少なくとも異なる２つの気体（ガス）を基板上に順次的に噴射して基板表面を処理する薄膜蒸着工程等を効率的に進行できるようになり、信頼性をもって半導体装置の単位時間当たり処理量を増加させることができ、半導体装置の収率向上に寄与できる格別な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による薄膜蒸着装置を説明するための図面である。

【図2A】図１に図示された噴射部材の斜視図である。

【図2B】図１に図示された噴射部材の断面図である。

【図3】図１に図示された支持部材の平面図である。

【図4A】プラズマ発生器を示す噴射部材の要部拡大断面図である。

【図4B】図４Ａでプラズマ発生器が高低調節器によって下降した状態を示す図面である。

【図5】第３バッフルにシャワーヘッドプレートが設置された噴射部材の変形形態を示す図面である。

【図6】シャワーヘッドタイプのプラズマ発生器を具備する噴射部材を示す図面である。

【図7】基板との近接性を高くするために第１電極と第２電極がプラズマ発生器の底面に設置された例を示す図面である。

【図8】プラズマ発生器で第１、２電極の変形形態を示す図面である。

【図9】図２Ｂに図示された噴射部材でプラズマ発生器の変形形態を示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態による薄膜蒸着装置及び方法を詳細に説明する。各図面の構成要素に参照符号を付するに際して、同一の構成要素に対しては同一の符号を付した。また、本発明を説明するに際して、関連された公知構成又は機能に対する具体的な説明は、適宜その詳細な説明を省略した。

【0022】

図１は、本発明による薄膜蒸着装置を説明するための図面である。図２Ａ及び図２Ｂは、図１に図示された噴射部材の斜視図及び断面図である。図３は、図１に図示された支持部材の平面図である。

【0023】

図１乃至図３を参照すれば、本発明の実施形態による薄膜蒸着装置１０は工程チャンバー（ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈａｍｂｅｒ）１００および供給部材５００を含み、工程チャンバー１００は支持部材（ｓｕｐｐｏｒｔ ｍｅｍｂｅｒ）２００および噴射部材３００を含む。

【0024】

工程チャンバー１００は、一側に出入口１１２が提供される。出入口１１２を介して、工程進行の時、基板Ｗの出し入れが行われる。また、工程チャンバー１００は、上部縁に、工程チャンバー１００へ供給された反応ガスやファジーガス（パージガスともいう）、及び薄膜蒸着工程の中で発生された反応分散物を排気するための排気ダクト１２０と排気管１１４とを含む。排気ダクト１２０は、噴射部材３００の外側に位置し、リング状に形成される。図示しないが、排気管１１４は真空ポンプに連結され、排気管には圧力制御バルブ、流量制御バルブ等が設置されることは当業者に自明な事実である。

【0025】

図１及び図３で示すように、支持部材２００は、工程チャンバー１００の内部空間に設置され、４枚の基板が置かれるバッチタイプに形成される。支持部材２００は、上部面に基板が置かれる第１乃至第４ステージ２１２ａ−２１２ｄが形成された円板形状のテーブル２１０と、テーブル２１０を支持する支持柱２２０とを含む。第１乃至第４ステージ２１２ａ−２１２ｄは、基板の形状と類似な円形に形成され、支持部材２００の中央を中心に同心円状に９０°間隔に配置される。

【0026】

支持部材２００は、駆動部２９０によって回転される。支持部材２００を回転させる駆動部２９０は、駆動モーターの回転数と回転速度を制御できるエンコーダーが設置されたステッピングモーターを使用することが望ましく、エンコーダーによって噴射部材３００の１サイクル工程（第１反応ガス−ファジーガス−第２反応ガス−ファジーガス）時間を制御できる。

【0027】

図示しないが、支持部材２００は、各々のステージで基板Ｗを昇降させる複数のリフトピン（図示せず）が具備され得る。リフトピンは基板Ｗを昇降させることによって、基板Ｗを支持部材２００のステージから離隔したり、或いはステージに安着させたりする。また、支持部材２００の各ステージ２１２ａ−２１２ｄには、安着された基板Ｗを加熱するヒーター（図示せず）が具備され得る。ヒーターは、基板Ｗの温度を既設定された温度（工程温度）に上昇させるために基板を加熱する。

【0028】

図１及び図２Ｂを参照すれば、供給部材５００は、第１ガス供給部材５１０ａ、第２ガス供給部材５１０ｂ、及びファジーガス供給部材５２０を含む。第１ガス供給部材５１０ａは基板Ｗ上に所定の薄膜を形成するための第１反応ガスを噴射部材３００の第１バッフル３２０ａへ供給し、第２ガス供給部材５１０ｂは第２反応ガスを第３バッフル３２０ｃへ供給し、ファジーガス供給部材５２０はファジーガスを第２及び第４バッフル３２０ｂ、３２０ｄへ供給する。例えば、第１反応ガスと第２反応ガスは、基板Ｗ上に形成しようとする薄膜の造成原料物質を含むガスである。特に、薄膜蒸着工程は、互いに異なる複数の反応ガスを提供し、基板表面で反応ガスを化学的に反応させることによって、基板上に所定の薄膜を形成できる。そして、薄膜蒸着工程の反応ガスが提供される合間に、基板上部に残留する未反応ガスをファジー（パージ）させるためのファジーガスが提供される。

【0029】

なお、本実施形態では、２つの互いに異なる反応ガスを供給するために２つのガス供給部材が使用されたが、工程特性によって３つ以上の互いに異なる反応ガスを供給できるように複数個のガス供給部材が適用され得ることは当然である。

【0030】

図１、図２Ａ、及び図２Ｂを参照すれば、噴射部材３００は、支持部材２００に置かれた４枚の基板の各々へガスを噴射する。

【0031】

噴射部材３００には、第１、２反応ガス及びファジーガスが、供給部材５００から供給される。噴射部材３００は、円板形状の上部プレート３０２と、ノズル部３１０、上述の第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄ、プラズマ発生器３４０、及び高低調節器３５０を含む。

【0032】

ノズル部３１０は、上部プレート３０２の中央部に設置され、供給部材５００から供給された第１、２反応ガス及びファジーガスを各第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄに独立的に噴射する。図２Ｂに示すように、ノズル部３１０は、４つのチャンバー３１１、３１２、３１３、３１４を有する。第１チャンバー３１１には第１反応ガスが提供され、第１バッフル３２０ａへ第１反応ガスを供給するための噴射口３１１ａが側面に形成される。第３チャンバー３１３には第２反応ガスが提供され、第３バッフル３２０ｃへ第２反応ガスを供給するための噴射口３１３ａが側面に形成される。第１チャンバー３１１と第３チャンバー３１３との間に位置する第２チャンバー３１２と第４チャンバー３１４にはファジーガスが提供され、第２バッフル３２０ｂと第４バッフル３２０ｄとへファジーガスを供給するための噴射口３１２ａ、３１４ａが側面に形成される。

【0033】

第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄは、基板上の各々に対応する位置でノズル部３１０から提供されたガスを基板の処理面の全体に提供するための独立された空間を有する。第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄは、上部プレート３０２の底面に設置される仕切り３０９によって区画される。第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄは、ノズル部３１０を中心に９０°間隔に区画された扇形模様に上部プレート３０２の内側で放射状に配置される。第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄは、ノズル部３１０の噴射口３１１ａ、３１２ａ、３１３ａ、３１４ａと各々連通され、支持部材２００と対向する底面が開放されるように形成される。

【0034】

第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄの各々の独立空間には、ノズル部３１０から提供されるガスが供給され、これらは開放された底面を通じて基板へ提供される。第１バッフル３２０ａには第１反応ガスが提供され、第３バッフル３２０ｃには第２反応ガスが提供され、第１バッフル３２０ａと第３バッフル３２０ｃとの間に位置する第２バッフル３２０ｂと第４バッフル３２０ｄとには、第１反応ガスと第２反応ガスの混合を防ぎ、未反応ガスをファジーするためのファジーガスが提供される。

【0035】

本発明によると、基板は、支持部材２００が回転するにしたがって第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄの下で順次的に通過するようになり、基板が第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄを全て通過すれば、基板Ｗ上に一層の原子層が蒸着される。そして、このように基板を持続的に回転させることによって、基板の上に所定厚さの薄膜を蒸着させることができる。

【0036】

なお、噴射部材３００は、第１乃至第４バッフル３２０ａ−３２０ｄを９０°間隔にして扇形状に形成したが、本発明はこれに制限されることはなく、工程の目的や特性によって、４５°間隔又は１８０°間隔に構成することができ、各々のバッフル大きさを異なって構成することもあり得る。

【0037】

図４Ａは噴射部材のプラズマ発生器の要部拡大断面図であり、図４Ｂは図４Ａでプラズマ発生器が高低調節器によって下降した状態を示す図面である。

【0038】

本発明で最も核心的な構成であるいうことができるプラズマ発生器３４０は、噴射部材３００の少なくとも１つのバッフルにおいて、上下方向に移動できるように設置され得る。なお、本実施形態ではプラズマ発生器３４０が第３バッフル３２０ｃにおいて上下に移動できるように設置されたことを例として説明しているが、必要によっては他のバッフルにも設置されることができるのは当然である。

【0039】

図２Ａ、図２Ｂ、図４Ａ、及び図４Ｂを参照すれば、プラズマ発生器３４０は、上部プレート３０２の第３バッフル３２０ｃに対応する領域に形成された開口３０４に設置される。プラズマ発生器３４０は、第３バッフル３２０ｃから独立して昇降移動が可能になるように設置される。

【0040】

プラズマ発生器３４０は、気密性維持のためにベローズ３８０によって囲まれる。本実施形態では、噴射部材３００の上部プレート３０２が工程チャンバー１００の上部カバーと一体的に構成されているので、ベローズ３８０はプラズマ発生器３４０を囲むように開口３０４上に設置される。プラズマ発生器３４０が上部プレート３０２まで持ち上げられた図４Ａの状態から、プラズマ発生器３４０が上部プレート３０２から離れるように下降された図４Ｂの状態に移行しても、べローズ３８０により工程チャンバー１００内の気密性を維持することができる。

【0041】

なお、図示しないが、噴射部材３００が工程チャンバー１００の内部空間に設置される場合、プラズマ発生器３４０は、工程チャンバー１００の上部カバーを貫通して設置される別の昇降軸に連結され、工程チャンバー１００の外に位置する昇降軸は、高低調節器によって昇降可能に構成される。この場合、ベローズ３８０は、工程チャンバーの上部カバーを貫通する昇降軸を囲むように設置される。

【0042】

プラズマ発生器３４０は、第３バッフル３２０ｃ上に具備されて第２反応ガスをプラズマ化させることによって第２反応ガスの反応性を向上させ、第３バッフル３２０ｃ内のプラズマ密度を増加させることによって薄膜の蒸着速度を増加させ、膜質を向上させる。

【0043】

プラズマ発生器３４０は、ガスをプラズマ状態に形成するための高周波電源が印加される第１電極３４３と、第１電極３４３間に配置され、バイアス電源が印加される第２電極３４４とを含む。第１電極３４３と第２電極３４４とは、プラズマ発生器３４０の本体３４１内の底面３４２側に同一平面上に設置される。第１、２電極３４３、３４４は棒形状に互いに交差するように、そして同一間隔に配置される。第１、２電極３４３、３４４の設置方向は、回転方向と直交する方向（図中横方向、すなわち回転中心に向かう方向）にコーム（ｃｏｍｂ）状（又は放射状）に設置される。なお、第２電極にはその他の高周波電源が印加されることもあり得る。また、図８で示すように、第１、２電極３４３ｂ、３４４ｂは、同一平面上にコイル状に配置され得る。

【0044】

また、プラズマ発生器３４０は、第１電極３４３と第２電極３４４との設置方向が回転軌道の接線に平行な縦方向（図２Ｂに図示された状態から９０°回転された状態）に設置され、このようなプラズマ発生器３４０の変形形態は図９に例示されている。

【0045】

プラズマ発生器３４０の本体底面３４２は、支持部材２００と対向するように形成される。第１電極３４３と第２電極３４４とによる影響が工程チャンバー内に及ぶことを防止することができるように、プラズマ発生器３４０の本体３４１は、石英又はセラミックの絶縁及び耐熱、耐化学性の材質から形成される。

【0046】

本発明では、基板Ｗは、プラズマ発生器３４０が設置された第３バッフル３２０ｃの下を通りながら、プラズマ化された第２反応ガスにより表面処理が行われる。即ち、ＲＦパワーとバイアスパワーとがプラズマ発生器３４０の第１、２電極３４３、３４４へ印加され、第２反応ガスがノズル部３１０の第３チャンバー３１３を通じて第３バッフル３２０ｃへ供給されれば、第２反応ガスは第３バッフル３２０ｃ上に設置されたプラズマ発生器３４０で発生した誘導磁気場によってプラズマ状態に励起された後、基板上へ提供される。

【0047】

高低調節器３５０は工程チャンバーの外部に設置され、プラズマ発生器３４０と基板との間隔調節のためにプラズマ発生器３４０を昇降させる。即ち、本発明では、プラズマ発生器３４０の上下移動のための高低調節器３５０を具備することで、基板状態、使用ガス、使用環境にしたがって、基板とプラズマ発生領域（第３バッフル空間）の距離（間隔）を調節しつつ薄膜を形成することができる。

【0048】

図５は、第３バッフルにシャワーヘッドプレートが設置された噴射部材の変形形態を示す図面である。

【0049】

図５に示すように、噴射部材３００は、第３バッフル３２０ｃにシャワーヘッドプレート３９０が設置される。シャワーヘッドプレート３９０は、プラズマ発生器３４０が設置された第３バッフル３２０ｃの下端において、プラズマ発生器３９０から離隔され、支持部材２００と対向するように設置される。シャワーヘッドプレート３９０は、複数の噴射孔を有する。

【0050】

図６は、シャワーヘッドタイプのプラズマ発生器を具備する噴射部材を示す図面である。

【0051】

図６に図示されたプラズマ発生器３４０は、シャワーヘッドに第２反応ガスを供給するバッファ空間３６０と、バッファ空間３６０と連結し、電極３４３、３４４の間に形成されて第３バッフル３２０ｃに連結される噴射孔３６２とを有する。図６に図示された噴射部材では、第２反応ガスは、プラズマ発生器３４０の電極上部に提供されるバッファ空間３６０へ提供された後、第１電極３４３と第２電極３４４との間に形成された噴射孔３６２を通じて第３バッフル３２０ｃへ提供される。

【0052】

図７は、基板との近接性を高くするために第１電極と第２電極とがプラズマ発生器の底面に設置された例を示す図面である。図面では便宜上、高低調節器は省略されている。

【0053】

図７に示すように、第１電極３４３ａと第２電極３４４ａとは、プラズマ発生器３４０ａの底面３４２を貫通して設置され、底面３４２に露出された第１電極３４３ａと第２電極３４４との先端は、絶縁素材３４９で覆われている。

【0054】

本実施形態の薄膜蒸着装置は、セミリモートプラズマ形態にプラズマ発生器３４０ａを噴射部材３００に装着して、一般的なリモートプラズマ発生器より基板との間で数ｍｍから数十ｍｍ距離を維持した状態で、反応ガスの直接的な分解によるラジカル化を経て基板に薄膜を形成することができる。特に、本実施形態に適用されたプラズマ発生器３４０ａは、第１電極３４３ａと第２電極３４４ａとを同時に駆動してプラズマを発生させることによって、工程チャンバー１００及び本体等に別の追加装備を付着しなくとも良い。

【0055】

さらに、一般的なシングル設備の場合、サセプタを上下移動してプラズマ発生領域と基板との間隔を調節するが、上記実施形態のようにバッチ式構造では、プラズマ発生器のみが別に独立昇降構造を採択して基板の状態、使用ガス、環境等にしたがってプラズマ発生器と基板との間隔を調節して薄膜を形成することができる。

【0056】

本発明は、少なくとも異なる２つの気体（ガス）を基板の上に順次的に噴射して基板表面を処理する設備に適用できる。上記では、そのような実施形態の中、薄膜蒸着工程で使用されるバッチ式薄膜蒸着装置の望ましい実施形態の例を説明したが、本発明は高密度プラズマ（ＨＤＰ）を利用する薄膜蒸着装置にも適用することができ、プラズマを使用した蒸着、蝕刻装置にも適用できる。

【0057】

以上の説明は、本発明の技術思想を例示的に説明したに過ぎないので、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性で逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能であることを理解することができる。したがって、本発明に開示された実施形態は、本発明の技術思想を限定するのではなく、単なる説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲は限定されない。本発明の保護範囲は、下の請求の範囲によって解釈しなければならないし、それと同等な範囲内にある全ての技術思想は本発明の権利範囲に含まれると解釈すべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】