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▶ チャム エンジニアリング カンパニー リミテッドの特許一覧
(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】5905503
(24)【登録日】2016年3月25日
(45)【発行日】2016年4月20日
(54)【発明の名称】ライナーアセンブリ及びこれを備える基板処理装置
(51)【国際特許分類】
C23C 16/455 20060101AFI20160407BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20160407BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20160407BHJP
H05H 1/46 20060101ALI20160407BHJP
H01L 21/205 20060101ALI20160407BHJP
【ＦＩ】
C23C16/455
C23C16/44 J
H01L21/302 101B
H05H1/46 M
H01L21/302 101G
H01L21/205
【請求項の数】12
【全頁数】25
(21)【出願番号】特願2014-52013(P2014-52013)
(22)【出願日】2014年3月14日
(65)【公開番号】特開2014-196561(P2014-196561A)
(43)【公開日】2014年10月16日
【審査請求日】2014年3月14日
(31)【優先権主張番号】10-2013-0030917
(32)【優先日】2013年3月22日
(33)【優先権主張国】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】514058692
【氏名又は名称】チャム エンジニアリング カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110001427
【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ソ ヨンス
(72)【発明者】
【氏名】ハン ヨンギ
(72)【発明者】
【氏名】イ ジュンヒョク
(72)【発明者】
【氏名】シン ウシク
(72)【発明者】
【氏名】ミョン ノソン
【審査官】
安齋 美佐子
(56)【参考文献】
【文献】
特表２０１０−５３８４８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００３−５０５８５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００１−１７９０７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−００８２３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５３７３６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許出願公開第２００９／０１８８６２５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開２００１−２６２３５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００８−０３８１６４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−０４５７９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００７−２２７３７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００９／１４４８１０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１２／０１８４４９（ＷＯ，Ａ２）
【文献】
特表２０１０−５１２０３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−１６７５９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６
Ｃ２３Ｃ １４／００−１４／５８
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１，２１／３０６５，２１／３６５，２１／４６９
Ｈ０５Ｈ １／４６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
上下開放された筒状の側部ライナーと、
前記側部ライナーの上側に設けられた上部ライナーと、
中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられるとともに前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、
中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられるとともに前記中間ライナーから離隔されて前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、
前記下部ライナーに設けられているとともに、前記中間ライナーと接触されて設けられ、前記下部ライナーの開口部と前記中間ライナーの開口部とを囲繞するように設けられ、複数の第２孔が穿設された突出部と、
を備え、
前記上部ライナーは前記側部ライナーの上側と係合され、前記中間ライナーは前記側部ライナーの下側と係合され、前記下部ライナーは前記突出部を間に挟んで前記中間ライナーと係合され、
前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設されたライナーアセンブリ。
前記側部ライナーの上側に設けられた上部ライナーと、
中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられるとともに前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、
中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられるとともに前記中間ライナーから離隔されて前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、
前記下部ライナーに設けられているとともに、前記中間ライナーと接触されて設けられ、前記下部ライナーの開口部と前記中間ライナーの開口部とを囲繞するように設けられ、複数の第２孔が穿設された突出部と、
を備え、
前記上部ライナーは前記側部ライナーの上側と係合され、前記中間ライナーは前記側部ライナーの下側と係合され、前記下部ライナーは前記突出部を間に挟んで前記中間ライナーと係合され、
前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設されたライナーアセンブリ。
【請求項2】
前記下部ライナー及び中間ライナーの前記開口部は、前記側部ライナーの直径よりも小さい請求項１に記載のライナーアセンブリ。
【請求項3】
前記第１孔は、ある領域からこれと遠ざかる領域に進むにつれて大きさまたは数が増大するように穿設された請求項２に記載のライナーアセンブリ。
【請求項4】
反応空間が設けられ、下側側面に排気口が形成されたチャンバと、
前記チャンバ内に設けられて基板を支持する基板支持台と、
前記チャンバ内に工程ガスを噴射するガス噴射アセンブリと、
前記工程ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記チャンバ内に設けられたライナーアセンブリと、
を備え、
前記ライナーアセンブリは、上下開放された筒状の側部ライナーと、前記側部ライナーの上側に設けられた上部ライナーと、中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられているとともに前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられ、前記中間ライナーから離隔されて前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、前記下部ライナーに設けられているとともに、前記中間ライナーと接触されて設けられ、前記下部ライナーの開口部と前記中間ライナーの開口部とを囲繞するように設けられ、複数の第２孔が穿設された突出部とを備え、
前記上部ライナーは前記側部ライナーの上側と係合され、前記中間ライナーは前記側部ライナーの下側と係合され、前記下部ライナーは前記突出部を間に挟んで前記中間ライナーと係合され、
前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設された基板処理装置。
前記チャンバ内に設けられて基板を支持する基板支持台と、
前記チャンバ内に工程ガスを噴射するガス噴射アセンブリと、
前記工程ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記チャンバ内に設けられたライナーアセンブリと、
を備え、
前記ライナーアセンブリは、上下開放された筒状の側部ライナーと、前記側部ライナーの上側に設けられた上部ライナーと、中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられているとともに前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、中心部に開口部が形成された円形の板状に設けられ、前記中間ライナーから離隔されて前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、前記下部ライナーに設けられているとともに、前記中間ライナーと接触されて設けられ、前記下部ライナーの開口部と前記中間ライナーの開口部とを囲繞するように設けられ、複数の第２孔が穿設された突出部とを備え、
前記上部ライナーは前記側部ライナーの上側と係合され、前記中間ライナーは前記側部ライナーの下側と係合され、前記下部ライナーは前記突出部を間に挟んで前記中間ライナーと係合され、
前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設された基板処理装置。
【請求項5】
前記ガス噴射アセンブリは、
第１シャワーヘッドと、
前記第１シャワーヘッドの下側に隔設される第１胴体と、前記第１胴体の下側に隔設され、複数の第１噴射孔及び第２噴射孔が設けられた第２胴体とを有する第２シャワーヘッドと、
上下方向に延びて前記第１胴体と前記第２噴射孔とを継合する継合管と、
を備える請求項４に記載の基板処理装置。
第１シャワーヘッドと、
前記第１シャワーヘッドの下側に隔設される第１胴体と、前記第１胴体の下側に隔設され、複数の第１噴射孔及び第２噴射孔が設けられた第２胴体とを有する第２シャワーヘッドと、
上下方向に延びて前記第１胴体と前記第２噴射孔とを継合する継合管と、
を備える請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記プラズマ発生部は、前記第１シャワーヘッドと、前記第１胴体及び前記第２胴体のうちの少なくとも一方に電源を印加する電源供給部と、を備える請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記電源供給部は、前記第１シャワーヘッドと前記第１胴体との間に第１プラズマを生成する第１プラズマ生成領域が形成され、前記第１胴体と前記第２胴体との間に第２プラズマを生成する第２プラズマ生成領域が形成され、前記第１及び第２プラズマのうちのどちらか一方はイオンエネルギー及び密度が高く、他方はそれに比べてイオンエネルギー及び密度が低いように電源を印加する請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記ガス噴射アセンブリは、プラズマ発生のための電源が印加されて内側若しくは外側に第１プラズマ領域を形成するシャワーヘッドを備える請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記チャンバの内部において前記チャンバの長手方向に延びて前記シャワーヘッドを貫通するように配設され、内部に第２プラズマ領域を形成するプラズマ発生管と、
前記プラズマ発生管の外周面を囲繞するように配設され、プラズマ発生のための電源が印加されるアンテナと、
をさらに備える請求項８に記載の基板処理装置。
前記プラズマ発生管の外周面を囲繞するように配設され、プラズマ発生のための電源が印加されるアンテナと、
をさらに備える請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記シャワーヘッドは、上側に配設され、電源が印加される第１シャワーヘッドと、前記第１シャワーヘッドの下側に隔設されて接地される第２シャワーヘッドと、を備え、
前記第１プラズマ領域は、前記第１シャワーヘッドと第２シャワーヘッドとの間の領域である請求項９に記載の基板処理装置。
前記第１プラズマ領域は、前記第１シャワーヘッドと第２シャワーヘッドとの間の領域である請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記排気口と接続され、前記チャンバの外側部に設けられて前記チャンバの内部を排気するための排気部と、
前記プラズマ発生部と前記基板支持台との間に設けられて前記工程ガスのプラズマの一部を遮断するフィルタ部と、
をさらに備える請求項４に記載の基板処理装置。
前記プラズマ発生部と前記基板支持台との間に設けられて前記工程ガスのプラズマの一部を遮断するフィルタ部と、
をさらに備える請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記下部ライナー及び中間ライナーの前記開口部は、前記側部ライナーの直径よりも小さく、前記基板支持台を支持するシャフトが嵌入される請求項４に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は基板処理装置に係り、特に、工程均一性を向上させることのできるライナーアセンブリ及びこれを備える基板処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、半導体素子、表示装置、発光ダイオードまたは薄膜太陽電池などを製造するためには半導体工程を利用する。すなわち、基板に特定の物質の薄膜を蒸着する薄膜蒸着工程と、感光性物質を用いてこれらの薄膜中の選択された領域を露出させるフォト工程と、選択された領域の薄膜を除去してパターニングするエッチング工程などを複数回繰り返し行って所定の積層構造を形成する。
【0003】
薄膜蒸着工程として化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法を利用することができる。ＣＶＤ方法は、反応チャンバ内に供給された原料ガスが基板の上部表面において化学反応を引き起こして薄膜を成長させる。また、半導体素子の小型化が進むに伴い、パターンを微細化及び高集積化させる技術が研究・開発されており、このために、原料ガスを活性化させてプラズマ化させるプラズマ増強化学気相蒸着（ＰＥ―ＣＶＤ：Ｐｌａｓｍａ ＥｎｈａｎｃｅｄＣＶＤ）方法を利用することができる。
【0004】
通常のＰＥ−ＣＶＤ装置は、内部に所定の空間が設けられたチャンバと、チャンバ内部の上側に設けられたシャワーヘッドと、チャンバ内部の下側に設けられて基板を支持する基板支持台と、チャンバの内部または外部に設けられた電極またはアンテナなどのプラズマ発生源と、を備える。ここで、プラズマ発生源は、電極を利用する容量結合プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ ｃｏｕｐｌｅｄｐｌａｓｍａ）タイプと、アンテナを利用する誘導結合プラズマ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ）タイプとに大別できる。
【0005】
この種のＰＥ−ＣＶＤ装置を用いて薄膜を蒸着するために、安定且つ均一なプラズマ発生源と反応チャンバ内部の均一なガスの流れが最も重要な要因として働くといえる。ところが、容量結合プラズマ装置において生成されたプラズマは電場によってイオンエネルギーが高いというメリットがあるが、高エネルギーのイオンによって基板または基板の上に形成された薄膜が損傷されるという問題が発生する虞があり、パターンの微細化が進むに伴い、高エネルギーのイオンによる損傷の度合いが大きい。なお、誘導結合プラズマ装置は、チャンバ内に形成されるプラズマのイオン密度がチャンバの中央領域においては一定であるが、周縁領域に進むにつれてイオン密度の均一度が低下するという欠点がある。このようなイオン密度の違いは、基板及びチャンバの大型化が進むにつれて一層顕著になる。
【0006】
さらに、チャンバの内部を排気するための排気経路のバラツキによって反応チャンバの内部のガスの流れが不均一になり、これに起因して薄膜の蒸着均一性が低下し、しかも、パーチクルが発生するなど工程上の多くの問題点が発生している。例えば、チャンバの下側の中央部にシャフトが設けられるため排気口がチャンバの下部の外側に形成されなければならず、これにより、排気口が形成された領域とそれ以外の領域の排気時間が異なってくる。このため、基板上のガスの滞留時間が異なってきて薄膜の蒸着均一性が低下する。特に、２０ｍＴｏｒｒ以下の低圧工程を利用する場合、反応チャンバ内に流入する原料も少量であるためガスを用いて蒸着均一性を改善するのに限界がある。
【0007】
このような問題を解消するために種々の方法が試みられているが、その代表例として、マニフォールドを取り付ける方法と、チャンバの側面に少なくとも１以上の排気口を形成する方法とが挙げられる。ところが、チャンバ下部の中央部にシャフトが設けられるため、排気装置をチャンバの側面に取り付けている。また、低圧工程を行うためにターボポンプを取り付ける場合にも、シャフトがチャンバの下側の中央部に設けられているため、ターボポンプをチャンバの側面に設けなければならない。このように排気装置がチャンバの側面に設けられれば、チャンバの内部の圧力を均一にするのに限界がある。なお、チャンバの内部に種々の部品を組み込む場合、プラズマの均一性に影響を及ぼす虞がある。
【0008】
一方、例えば、下記の特許文献１には、上部リアクタ電極と、上部リアクタ電極の下側に配設される下部リアクタ電極と、を備える容量結合プラズマ装置が開示されており、例えば、下記の特許文献２には、チャンバの上部に配設され、チャンバにソースガスを流入させるガス噴射部と、ソース電源が印加されるアンテナと、基板を固定し、バイアス電源が印加される静電チャックと、を備える誘導結合プラズマ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】大韓民国公開特許第１９９７−０００３５５７号
【特許文献2】大韓民国登録特許第１０−０９６３５１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、基板または基板の上に蒸着された薄膜の損傷を防ぐことのできる基板処理装置を提供することである。
【0011】
本発明の他の目的は、基板の上に蒸着される薄膜の均一性を向上させることのできる基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の一態様によるライナーアセンブリは、上下開放された筒状の側部ライナーと、前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、を備え、前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設される。
【0013】
前記ライナーアセンブリは、前記側部ライナーの上側に設けられた上部ライナーをさらに備える。
【0014】
前記下部ライナー及び中間ライナーは、それぞれ中心部に前記側部ライナーの直径よりも小さな開口部が形成される。
【0015】
前記下部ライナーの内側には、上側に突出して前記中間ライナーと接触される突出部がさらに設けられ、前記突出部には複数の第２孔が穿設される。
【0016】
前記第１孔は、ある領域からこれと対向する他の領域に進むにつれて大きさまたは数が増大するように穿設される。
【0017】
本発明の他の態様による基板処理装置は、反応空間が設けられ、下側側面に排気口が形成されたチャンバと、前記チャンバ内に設けられて基板を支持する基板支持台と、前記チャンバ内に工程ガスを噴射するガス噴射アセンブリと、前記工程ガスのプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記チャンバ内に設けられたライナーアセンブリと、を備え、前記ライナーアセンブリは、上下開放された筒状の側部ライナーと、前記側部ライナーの下側に設けられ、上下を貫通する複数の第１孔が穿設された中間ライナーと、前記中間ライナーの下側に設けられた下部ライナーと、を備え、前記第１孔は、複数の領域において異なる大きさまたは数で穿設される。
【0018】
前記ガス噴射アセンブリは、第１シャワーヘッドと、前記第１シャワーヘッドの下側に隔設される第１胴体と、前記第１胴体の下側に隔設され、複数の第１噴射孔及び第２噴射孔が設けられた第２胴体とを有する第２シャワーヘッドと、上下方向に延びて前記第１胴体と前記第２噴射孔とを継合する継合管と、を備える。
【0019】
前記プラズマ発生部は、前記第１シャワーヘッドと、前記第１胴体及び前記第２胴体のうちの少なくとも一方に電源を印加する電源供給部と、を備える。
【0020】
前記電源供給部は、前記第１シャワーヘッドと前記第１胴体との間に第１プラズマを生成する第１プラズマ生成領域が形成され、前記第１胴体と前記第２胴体との間に第２プラズマを生成する第２プラズマ生成領域が形成され、前記第１及び第２プラズマのうちのどちらか一方はイオンエネルギー及び密度が高く、他方はそれに比べてイオンエネルギー及び密度が低いように電源を印加する。
【0021】
前記ガス噴射アセンブリは、プラズマ発生のための電源が印加されて内側若しくは外側に第１プラズマ領域を形成するシャワーヘッドを備える。
【0022】
前記基板処理装置は、前記チャンバの内部において前記チャンバの長手方向に延びて前記シャワーヘッドを貫通するように配設され、内部に第２プラズマ領域を形成するプラズマ発生管と、前記プラズマ発生管の外周面を囲繞するように配設され、プラズマ発生のための電源が印加されるアンテナと、をさらに備える。
【0023】
前記シャワーヘッドは、上側に配設され、電源が印加される第１シャワーヘッドと、前記第１シャワーヘッドの下側に隔設されて接地される第２シャワーヘッドと、を備え、前記第１プラズマ領域は、前記第１シャワーヘッドと第２シャワーヘッドとの間の領域である。
【0024】
前記基板処理装置は、前記排気口と接続され、前記チャンバの外側部に設けられて前記チャンバの内部を排気するための排気部と、前記プラズマ発生部と前記基板支持台との間に設けられて前記工程ガスのプラズマの一部を遮断するフィルタ部と、をさらに備える。
【0025】
前記下部ライナー及び中間ライナーは、それぞれ中心部に、前記側部ライナーの直径よりも小さく、前記基板支持台を支持するシャフトが嵌入される開口部が形成される。
【0026】
前記下部ライナーの内側には、上側に突出して前記中間ライナーと接触される突出部がさらに設けられ、前記突出部には複数の第２孔が穿設される。
【発明の効果】
【0027】
本発明の一実施形態によれば、電極部材の内側若しくは外側に相当する第１プラズマ領域において第１プラズマを生成し、第２シャワーヘッドの内側である第２プラズマ領域において第２プラズマを生成する。ここで、第１及び第２プラズマのうちのいずれか一方はイオンエネルギー及び密度が高いプラズマであり、他方はそれに比べてイオンエネルギー及び密度が低いプラズマである。このため、異なるイオンエネルギー及び密度特性を有する第１及び第２プラズマを併用することにより、従来に比べて基板処理工程速度を向上させることができ、基板または薄膜への損傷を低減することができる。
【0028】
また、本発明の他の実施形態によれば、イオンエネルギー及びプラズマ密度が高い共振プラズマを用いることにより、従来に比べて基板処理工程速度を向上させることができる。一方、共振プラズマが基板に移動する間にその密度が低下することがあるが、共振プラズマに比べてイオンエネルギー及びプラズマ密度が低い容量性プラズマを一緒に形成することにより、共振プラズマ密度の低下を補償する。なお、共振プラズマと容量性プラズマを一緒に形成して、基板に入射または衝突するイオンエネルギーを調節することにより、基板または薄膜が損傷されることを防ぐことができる。
【0029】
そして、本発明のさらに他の実施形態によれば、基板支持台の下側に下部ライナー及び中間ライナーを設け、これらの間の反応チャンバの側面に排気口を形成して排気する。中間ライナーには異なる大きさまたは数の孔が穿設され、排気口から遠く離れている領域に進むにつれて孔の大きさまたは数が増大するように穿設される。このため、排気口に近い領域はガスの流速は速いもののガスの排気量を少なくし、排気口から遠く離れている領域であるほどガスの流速は遅いもののガスの排気量を多くすることにより、全体的に反応チャンバの内部のガスの流れを均一にできる。反応チャンバ内のガスの流れを均一にできるので、基板上への薄膜の蒸着均一性を向上させることができ、パーチクルの生成を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の第１実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図2】本発明の第２実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図3】本発明の第３実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図4】本発明の第４実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図5】本発明の第５実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図6】本発明の第６実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図7】本発明の第７実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図8】本発明によるライナーアセンブリの概略図である。
【図9】本発明によるライナーアセンブリの概略図である。
【図10】本発明によるライナーアセンブリの概略図である。
【図11】従来の技術による基板処理装置と本発明による基板処理装置の薄膜蒸着均一度を測定して示す図である。
【図12】本発明の第８実施形態による基板処理装置の断面図である。
【図13】本発明の第９実施形態による基板処理装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付図面に基づき、本発明の実施形態を詳述する。しかしながら、本発明は後述する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる態様で実現され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、且つ、通常の知識を有する者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものである。
【0032】
図１は、本発明の第１乃至第３実施形態による基板処理装置の断面図であり、図２は、本発明の第１乃至第３実施形態による基板処理装置の断面図であり、図３は、本発明の第１乃至第３実施形態による基板処理装置の断面図である。
【0033】
図１を参照すると、本発明の第１実施形態による基板処理装置は、基板Ｓを処理する内部空間を有するチャンバ１００と、チャンバ１００の内側に配置されてその上部に基板Ｓが保持される基板支持ユニット２００と、チャンバ１００内における基板支持ユニット２００の上側に配置されて原料ガスを噴射するガス噴射アセンブリ６００と、を備える。ここで、ガス噴射アセンブリ６００は、チャンバ１００内における基板支持ユニット２００の上側に配置される第１シャワーヘッド３００と、第１シャワーヘッド３００の下側に上下方向に隔設された第１及び第２胴体４１０、４２０を備え、原料ガスを噴射する第２シャワーヘッド４００と、第１シャワーヘッド３００の内側または第１シャワーヘッド３００の下側に原料ガスを供給する第１ガス供給ライン５１０と、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の空間に原料ガスを供給する第２ガス供給ライン５２０及び第２胴体４２０に電源を印加する第１電源供給部４６０を備える。また、第１及び第２ガス供給ライン５１０、５２０を介して供給される原料ガスは同種のガスであってもよく、異種のガスであってもよい。なお、原料ガスは、基板Ｓの上に薄膜を蒸着するための蒸着ガスであってもよく、基板Ｓまたは薄膜をエッチングするためのエッチングガスであってもよく。
【0034】
チャンバ１００は中空の四角筒状に製作され、内部には所定の内部空間が設けられる。チャンバ１００の形状は四角筒状に何ら限定されるものではなく、基板Ｓの形状に対応する種々の形状に製造可能である。図示はしないが、チャンバ１００の一方の側には基板Ｓが出入りする出入口（図示せず）が設けられ、チャンバ１００の内部の圧力を調節する圧力調節手段（図示せず）及びチャンバ１００の内部を排気する排気手段（図示せず）を備えていてもよい。このようなチャンバ１００は接地されていることが好ましい。この実施形態による基板処理装置においては、チャンバ１００が接地され、第２シャワーヘッド４００に電源、例えば、ＲＦ電源が印加され、第１シャワーヘッド３００が接地されるため、チャンバ１００と、第２シャワーヘッド４００及び第１シャワーヘッド３００間を絶縁させることが好ましい。このため、チャンバ１００の内壁のうち第１シャワーヘッド３００の上側である上部壁に第１絶縁部材１１０ａが取り付けられ、第１シャワーヘッド３００の上側周縁を囲繞するようにチャンバ１００の内側壁に第２絶縁部材１１０ｂが取り付けられ、第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間に相当するチャンバ１００の内側壁及び第２胴体４２０の下側に相当するチャンバ１００の内側壁に第３絶縁部材１１０ｃが取り付けられる。ここで、第１乃至第３絶縁部材１１０ａ〜１１０ｃは、絶縁物質、例えば、セラミック製またはパイレックス製のプレートを用いてもよく、あるいは、セラミックまたはパイレックスからなる物質を塗布してコーティング膜状に製造してもよい。
【0035】
基板支持ユニット２００はチャンバ１００内における第２シャワーヘッド４００の下側に配置され、その上部に基板Ｓが載置される基板支持台２１０及び一方の端が基板支持台２１０と接続され、他方の端がチャンバ１００の下部の外側に突出して第２電源供給部２３０と接続されるシャフト２２０を備える。基板支持台２１０は、例えば、静電気力を用いて基板Ｓを保持する静電チャックであってもよく、真空吸着力を用いて基板Ｓを保持する手段であってもよい。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、基板Ｓが支持可能な様々な手段を基板支持台２１０として用いることができる。なお、図示はしないが、基板支持台２１０の内部には、基板Ｓを加熱するヒータ（図示せず）、基板支持台２１０または基板Ｓを冷却させる冷却ライン（図示せず）が取り付けられてもよい。シャフト２２０の他方の端は、図示はしないが、シャフト２２０または基板支持台２１０を昇降または回転させる駆動部（図示せず）と接続されてもよい。
【0036】
第１シャワーヘッド３００は、チャンバ１００内の上部壁に取り付けられた第１絶縁部材１１０ａの下側に隔設される。この実施形態による第１シャワーヘッド３００はプレート状に製作され、上下方向に連通される複数の孔３００ａを備える。第１シャワーヘッド３００の上部は、原料ガスを供給する第１ガス供給ライン５１０と接続される。このため、第１ガス供給ライン５１０から供給された原料ガスは第１絶縁部材１１０ａと第１シャワーヘッド３００との間の領域内において拡散された後、第１シャワーヘッド３００に設けられた複数の孔３００ａを介して下側に噴射される。このような第１シャワーヘッド３００は接地されるが、このために、第１シャワーヘッド３００の少なくとも一方の端は接地されているチャンバ１００の内壁と接触されるか、あるいは、チャンバ１００とは別途に接地されるように接続されてもよい。
【0037】
第２シャワーヘッド４００は、第１シャワーヘッド３００の下側に隔設された第１胴体４１０と、第１胴体４１０の下側に配置され、原料ガスを噴射する複数の第１噴射孔４４０ａ及び複数の第２噴射孔４４０ｂを有する第２胴体４２０と、第１胴体４１０と第２胴体４２０を貫通するように挿設されて原料ガスを噴射する複数の継合管４３０及び第１胴体４１０内に配設されて第１胴体４１０を冷却させる冷却手段４５０を備える。ここで、第１胴体４１０と第２胴体４２０ととの間における複数の継合管４３０が配設されていない領域は空き空間であり、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の空き空間と第２胴体４２０に設けられた複数の第１噴射孔４４０ａは互いに連通される。また、第２ガス供給ライン５２０はチャンバ１００の側壁を貫通して少なくとも一方の端がチャンバ１００内に嵌入されるように配設されて、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間に原料ガスを供給する。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、第２ガス供給ライン５２０はチャンバ１００の上側から下側に延びて、一方の端が第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の離隔空間に位置するように配設されてもよい。
【0038】
第１胴体４１０は第１シャワーヘッド３００から離れてその下側に配置され、プラズマを発生させるための電源、例えば、ＲＦ電源を印加する第１電源供給部４６０と接続される。このために、第１電源供給部４６０の少なくとも一方の端はチャンバ１００及び第３絶縁部材１１０ｃを貫通して第１胴体４４０と接続される。また、第１胴体４１０に電源が供給されれば、第１胴体４１０に余剰の熱が発生する虞があるため、第１胴体４１０内に冷却手段４５０が挿設される。冷却手段４５０としては、その内部に冷媒、例えば、水または窒素ガスが流れるパイプを用いることができる。
【0039】
第２胴体４２０は第１胴体４１０から離れてその下側に設けられ、少なくとも一方の端が接地されているチャンバ１００の内側壁と接触されるか、あるいば、別途に接地されるように接続される。このような第２胴体４２０には複数の第１噴射孔４４０ａ及び複数の第２噴射孔４４０ｂが設けられるが、第１噴射孔４４０ａ及び第２噴射孔４４０ｂのそれぞれは上部及び下部が開放された形状であり、第２胴体４２０上に隔設される。すなわち、複数の第１噴射孔４４０ａが位置するか、あるいは、複数の第２噴射孔４４０ｂの間に第１噴射孔４４０ａが位置する。換言すれば、第２胴体４２０上に第１噴射孔４４０ａと第２噴射孔４４０ｂが交互に配置される。ここで、複数の第１噴射孔４４０ａは、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間において発生されたプラズマが通過して第２胴体４２０の下側に噴射される移動流路である。なお、複数の第２噴射孔４４０ａは、後述する継合管４３０が嵌入される空間である。
【0040】
継合管４３０は、上部及び下部が開放され、内部空間を有するパイプ状に製作されて第１胴体４１０と第２胴体４２０を上下方向に貫通するように挿設される。すなわち、継合管４３０が第１胴体４１０を貫通し、一方の端が第２胴体４２０に設けられた第２噴射孔４４０ｂに嵌入されるように配設される。このため、継合管４３０は、第２胴体４２０上における複数の第１噴射孔４４０ａの間に位置する。このような継合管４３０は、第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間において発生されたプラズマが通過して第２胴体４２０の下側に移動するようにする流路である。そして、継合管４３０の領域のうち第１胴体４１０に位置する領域の直径に比べて、第１胴体４１０の下側及び第２胴体４２０の第２噴射孔４４０ｂに挿入される領域の直径が小さくなるように製作する。好ましくは、継合管４３０の領域のうち第１胴体４１０の下側及び第２胴体４２０の第２噴射孔４４０ｂに挿入される領域の直径は等しく、第１胴体４１０の下側及び第２噴射孔４４０ｂに挿入される領域の直径は第１胴体４１０に位置する領域の直径に比べて小さくなるように製作する。例えば、継合管４３０はその断面が英文字「Ｔ」状になるように製作される。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、継合管４３０は、第１胴体４１０と第２胴体４２０とを継合し、原料ガスが流れる内部空間を有する様々な形状に製作され得る。また、継合管４３０は、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間を絶縁させるために、絶縁材料、例えば、セラミック製またはパイレックス製のプレートを用いるか、あるいは、セラミックまたはパイレックスからなる物質を塗布してコーティング膜状に製造してもよい。そして、継合管４３０の内部直径と第２胴体４２０に設けられた第１噴射孔４４０ａの大きさは、０．０１インチ以上になることが好ましい。これは、第２シャワーヘッド４００への電源の印加時にアーキングが生じることを抑えるとともに、プラズマの発生時に寄生プラズマが生成されることを抑えるためである。
【0041】
以下に、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間及び第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間においてプラズマを生成する過程について説明する。
【0042】
第１ガス供給ライン５１０から第１シャワーヘッド３００の上側に原料ガスが供給されれば、原料ガスは複数の孔３００ａを介して第１シャワーヘッド３００の下側に噴射される。このとき、第１電源供給部４６０を用いて第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０にＲＦ電源を供給し、第１シャワーヘッド３００を接地させれば、第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間の離隔空間において原料ガスが放電されて第１プラズマが生成される。以下では、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００、好ましくは、第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間の離隔空間を「第１プラズマ領域Ｐ１」と呼び、第１プラズマ領域Ｐ１において発生されたプラズマを第１プラズマと呼ぶ。第１プラズマ領域Ｐ１は、上部（すなわち、第１シャワーヘッド３００）が接地され、下部（すなわち、第１胴体４１０）にＲＦ電源が印加される構造において画成される空間であるため、第１プラズマ領域Ｐ１においては、密度及びイオンエネルギーの高い第１プラズマが生成される。ここで、第１プラズマは、上部が接地され、下部にＲＦ電源が印加されるときに発生される反応性イオンＲＩＤ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）状のプラズマであってもよく、第１プラズマは、密度及び基板Ｓに入射するイオンエネルギーが大きく、シース領域が広いという特性を有する。第１プラズマ領域Ｐ１において生成された第１プラズマは、継合管４３０を介して第２シャワーヘッド４００の下側に移動する。以下では、第２シャワーヘッド４００の下側、すなわち、第２胴体４２０と基板支持台２１０との間の領域を「反応領域Ｒ」と呼ぶ。ここで、第１プラズマは、高密度及び高イオンエネルギーの特性を有している。
【0043】
さらに、第２ガス供給ライン５２０から第２シャワーヘッド４００の内側、すなわち、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間に原料ガスが供給されれば、原料ガスは第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の離隔空間において拡散される。このとき、第１電源供給部４６０を用いて第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０にＲＦ電源を供給し、第２胴体４２０を接地させれば、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の離隔空間に第２プラズマが生成される。ここで、第２プラズマは、上部にＲＦ電源をかけて下部が接地されるときに発生されるＰＥ−ＣＶＤ状のプラズマであり、低いプラズマ密度及び広いシース領域を有するという特性があり、工程速度が高いというメリットがある。
【0044】
以下では、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の離隔空間を「第２プラズマ領域Ｐ２」と呼び、第２プラズマ領域Ｐ２において発生されたプラズマを第２プラズマと呼ぶ。ここで、第２プラズマ領域Ｐ２は、下部（すなわち、第２胴体４２０）が接地され、上部（すなわち、第１胴体４１０）にＲＦ電源が印加される構造において画成される空間であるため、第２プラズマ領域Ｐ２においては第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーの低い第２プラズマが生成される。次いで、第２プラズマ領域Ｐ２において生成された第２プラズマは、第２胴体４２０に設けられた複数の第１噴射孔４４０ａを介して反応領域Ｒに移動する。
【0045】
このように、第１シャワーヘッド３００と及び第２シャワーヘッド４００のそれぞれを介して原料ガスを噴射することにより、原料ガスを時分割的に噴射することができる。また、第１シャワーヘッド３００への電源印加と第２シャワーヘッド４００への電源印加がそれぞれ別々に制御されるため、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の第１プラズマ領域Ｐ１及び第２シャワーヘッド４００の内部の第２プラズマ領域Ｐ２のそれぞれのプラズマ発生をそれぞれ別々に制御することができる。したがって、優れたステップカバレッジを有する膜質を実現することができる。
【0046】
このとき、上部に基板Ｓが載置された基板支持台２１０には第２電源供給部２３０を介してバイアス電源が印加されるため、反応領域Ｒに移動した第１及び第２プラズマのイオンが基板Ｓの表面に入射または衝突することにより、基板Ｓ上に形成された薄膜をエッチングしたり、基板Ｓに薄膜を蒸着したりする。上述したように、第１プラズマ領域Ｐ１において生成された第１プラズマは高密度及び高イオンエネルギーの特性を有し、第２プラズマ領域Ｐ２において発生された第２プラズマは第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーが低い。このため、従来のように第１プラズマを単独で用いる場合、基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜が損傷される虞があり、第２プラズマを単独で用いる場合に工程速度が低い。しかしながら、この実施形態のように密度及びイオンエネルギーの高い第１プラズマと前記第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーの低い第２プラズマを一緒に生成して、前記第１プラズマと第２プラズマとの相互作用によって基板Ｓまたは薄膜が損傷されることを防ぎながらも、工程速度を向上させることができる。
【0047】
以上、図１に示すように、第１シャワーヘッド３００が第１絶縁部材１１０ａの下側に隔設され、第１シャワーヘッド３００に複数の孔３００ａが設けられることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示す第２実施形態のように、第１シャワーヘッド３００が第１絶縁部材１１０ａの下部と接触されるように配設され、複数の孔３００ａが設けられなくても良い。このとき、第１ガス供給ライン５１０は、第１シャワーヘッド３００の下側に原料ガスを噴射する。
【0048】
さらに、以上、図１及び図２に示すように、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第１電源供給部４６０が接続されて、第１胴体４１０にＲＦ電源が供給され、第１シャワーヘッド３００及び第２胴体４２０が接地されることについて説明した。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、図３に示す第３実施形態のように、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０が接地され、第１胴体４１０の上側に配設される第１シャワーヘッド３００に、例えば、ＲＦ電源を印加する第３電源供給部３１０が接続され、第１胴体４１０の下側にそれぞれ配設される第２胴体４２０に第４電源供給部４７０が接続されてもよい。このため、第１プラズマ領域Ｐ１は上部（すなわち、第１シャワーヘッド３００）に電源が供給され、下部（すなわち、第１胴体４１０）が接地される構造であるため、第１プラズマ領域Ｐ１において発生される第１プラズマは第２プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーが低いという特性を有する。また、第２プラズマ領域Ｐ２は上部（第１胴体）が接地され、下部（すなわち、第２胴体４２０）に電源が供給される構造であるため、第２プラズマ領域Ｐ２において発生される第２プラズマは第１プラズマ領域Ｐ１において発生される第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーが高い。なお、この場合、図３に示すように、第１シャワーヘッド３００内に前記第１シャワーヘッド３００を冷却させる冷却手段３００ｂが挿設される。
【0049】
以下に、図１に基づき、第１実施形態による基板処理装置の動作及び基板処理方法について説明する。
【0050】
先ず、チャンバ１００内に基板Ｓを搬入して基板支持台２１０の上に基板Ｓを載置する。基板Ｓとしてはウェーハを用いることができるが、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、ガラス基板、高分子基板、プラスチック基板、金属基板など種々の基板Ｓを用いることができる。
【0051】
基板支持台２１０の上に基板Ｓが載置されれば、第１ガス供給ライン５１０を介して第１シャワーヘッド３００の上側に原料ガスを供給し、第２ガス供給ライン５２０を介して第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間に原料ガスを供給する。原料ガスとしては、ＳｉＨ４、ＴＥＯＳ、Ｏ２、Ａｒ、Ｈｅ、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ及びＮ２、ＣａＨｂのうちのいずれか一種を用いるが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な材料を原料ガスとして用いることができる。この実施形態においては、原料ガスとして、基板の上に形成された薄膜をエッチングするエッチングガスを用いる。
【0052】
そして、第１電源供給部４６０を用いて、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０にＲＦ電源を供給し、第１シャワーヘッド３００及び第２シャワーヘッド４００の第２胴体４２０はそれぞれ接地させる。このため、第１ガス供給ライン５１０から提供された原料ガスは第１シャワーヘッド３００に設けられた複数の孔３００ａを介して第１シャワーヘッド３００の下側、すなわち、第１プラズマ領域Ｐ１に噴射される。次いで、接地された第１シャワーヘッド３００及びＲＦ電源が印加される第１胴体４１０によって第１プラズマ領域Ｐ１において密度及びイオンエネルギーの高い第１プラズマが生成される。第１プラズマ領域Ｐ１において生成された第１プラズマは継合管４３０を介して反応領域Ｒに移動する。ここで、継合管４３０が、上述したように、第１胴体４１０内において前記第１胴体４１０の下側に配置された第２胴体４２０内まで延設されているため、第１プラズマ領域Ｐ１において生成された第１プラズマが継合管４３０を介して反応領域Ｒまで均一に噴射されて、反応領域Ｒにおける第１プラズマの密度が均一になる。
【0053】
また、第２ガス供給ライン５２０から提供された原料ガスは、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０と第２胴体４２０との間の領域、すなわち、第２プラズマ領域Ｐ２の全体に均一に拡散される。次いで、ＲＦ電源が印加される第１胴体４１０及び接地された第２胴体４２０によって第２プラズマ領域Ｐ２において第２プラズマが生成される。第２プラズマ領域Ｐ２において生成された第２プラズマは複数の第１噴射孔４４０ａを介して反応領域Ｒに移動し、複数の第１噴射孔４４０ａを介して反応領域Ｒの全体に均一に拡散される。
【0054】
反応領域Ｒに移動した第１及び第２プラズマは相互作用によってその密度、イオンエネルギーなどの特性が変わる。すなわち、反応領域Ｒに移動した第１プラズマは第１プラズマ領域Ｐ１にあるときに比べてその密度及びイオンエネルギーが減少されるが、これは、反応領域Ｒにおいて遭遇する第２プラズマによる打消作用によるものである。なお、反応領域Ｒに移動した第２プラズマは第２プラズマ領域Ｐ２にあるときに比べてその密度及びイオンエネルギーが増大されるが、これは、反応領域Ｒにおいて遭遇する第１プラズマによるものである。
【0055】
次いで、反応領域Ｒの第１及び第２プラズマイオンはバイアス電源が印加された基板Ｓに入射または衝突することにより、基板Ｓの上に形成された薄膜をエッチングする。ここで、図示はしないが、基板Ｓの上側には複数の開口部が設けられたマスク（図示せず）が配置されていてもよく、第１及び第２プラズマのイオンはマスク（図示せず）の開口部を介して基板Ｓに入射して、前記基板Ｓの上に形成された薄膜をエッチングする。このとき、実施形態においては、従来と同様に、密度及びイオンエネルギーの高いプラズマを単独で用いるか、あるいは、密度及びイオンエネルギーの低いプラズマを単独で用いることなく、密度及びイオンエネルギーの高いプラズマと、それに比べてイオンエネルギーの低いプラズマを併用するので、基板Ｓを向くイオンによって薄膜または基板が損傷されることを防ぐことができ、工程時間を短縮することができる。
【0056】
以上、図１に示す第１実施形態による基板処理装置を例にとって説明したが、図２に示す第２実施形態による基板処理装置と図３に示す第３実施形態による基板処理装置の動作及びプラズマの生成過程も第１実施形態による基板処理装置のそれと同様である。但し、図２に示す第１実施形態においては、第１ガス供給ライン２３０に供給された原料ガスは直ちに第１シャワーヘッド３００の下側に噴射される。そして、図３に示す第３実施形態においては、第１シャワーヘッド３００及び第２シャワーヘッド４００の第２胴体４２０が接地され、第２シャワーヘッド４００の第１胴体４１０が電源供給部４７０と接続される。このため、第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間において第１プラズマが生成され、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間において第２プラズマが生成される。このとき、第２プラズマの方が第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーが高い。ここで、第１胴体４１０と第２胴体４２０との間において生成された第２プラズマは第１シャワーヘッド３００と第１胴体４１０との間において生成された第１プラズマに比べて密度及びイオンエネルギーが高い。
【0058】
図４を参照すると、本発明の第４実施形態による基板処理装置は、基板Ｓを処理する内部空間を有するチャンバ１００と、チャンバ１００の内側に配置されてその上部に基板Ｓが保持される基板支持ユニット２００と、チャンバ１００内における基板支持ユニット２００の上側に配置されて原料ガスを噴射し、上下方向に隔設された第１及び第２シャワーヘッド３００、４００と、上下方向に配置された第１及び第２シャワーヘッド３００、４００を貫通するように配設され、内部においてプラズマが発生されるプラズマ発生管７１０と、プラズマ発生管７１０の外周面に巻取されるアンテナ７２０及びチャンバ１００の内部及び外部のうちの少なくともどちらか一方の領域に配設された複数の磁場発生部８００を備える。また、一方の端が第１シャワーヘッド３００と接続されて第１シャワーヘッド３００に原料ガスを供給する第１原料供給ライン５１０と、一方の端がプラズマ発生管７１０と接続されてプラズマ発生管７１０に原料ガスを供給する第２原料供給ライン５２０と、第１シャワーヘッド３００に電源を印加する第１電源供給部３３０と、アンテナ７２０に電源を印加する第２電源供給部７３０及び基板支持ユニット２００にバイアス電源を供給する第３電源供給部２３０をさらに備えていてもよい。ここで、第１シャワーヘッド３００とプラズマ発生管７１０内に供給される原料ガスとしては、基板Ｓに形成される膜の種類及びエッチングの種類に応じて異種または同種のガスを用いる。例えば、基板Ｓにオキシド（ＳｉＯ２）膜を形成するために第１シャワーヘッド３００にはＯ２またはＮ２Ｏガスを供給してプラズマを形成し、プラズマ発生管７１０にはＳｉＨ４またはＴＥＯＳガスを注入してプラズマを形成する。エッチングの場合、第１シャワーヘッド３００とプラズマ発生管７１０内に供給するガスとして、ＸＦ系（ＮＦ３、Ｆ２、Ｃ３Ｆ８、ＳＦ６など）とＯ２など同種のガスを用いる。また、第１シャワーヘッド３００とプラズマ発生管７１０内に供給する不活性ガスとしても、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２など同種のガスを用いる。エッチングガスとしては、ＮＦ３、Ｆ２、ＢＣｌ３、ＣＨ４、Ｃｌ２、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＣＨ２Ｆ２、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、Ｃ５Ｆ８、Ｃ４Ｆ６などを用いてもよい。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、ＳｉＨ４、ＴＥＯＳ、Ｏ２、ＮＨ４、Ｎ２Ｏ、ＣａＨｂ（炭化水素化合物）などを用いて薄膜を形成してもよく、原料の輸送及びプラズマ発生の補助ガスとして、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２など不活性ガスを用いてもよい。
【0059】
チャンバ１００は内空の四角筒状に製作されるが、内部には所定の内部空間が設けられる。このようなチャンバは接地されていることが好ましい。この実施形態においては、チャンバ１００内部の上側領域に第１及び第２シャワーヘッド３００、４００と、プラズマ発生管７１０及び複数の磁場発生部８００が配設されるため、第１及び第２シャワーヘッド３００、４００とプラズマ発生管７１０と複数の磁場発生部８００との間を絶縁させる必要がある。このため、チャンバ１００の内側壁のうち第１及び第２シャワーヘッド３００、４００と、プラズマ発生管７１０及び複数の磁場発生部８００が配設される領域のチャンバ１００の内側壁に第１絶縁部材１１０ａが取り付けられ、チャンバ１００の上部壁に第２絶縁部材１１０ｂが取り付けられ、第１シャワーヘッド３００の上部面に第３絶縁部材１１０ｃが取り付けられる。
【0060】
基板支持ユニット２００は、チャンバ１００内における第２シャワーヘッド４００の下側に配置され、その上部に基板Ｓが置載される基板支持台２１０と、一方の端が基板支持台２１０と接続され、他方の端がチャンバ１００下部の外側に突出して第３電源供給部２３０と接続されるシャフト２２０と、を備える。
【0061】
第１シャワーヘッド３００は、基板支持ユニット２００の上側において、チャンバ１００の幅方向に延設され、複数の第１噴射孔３００ａを介して原料ガスを噴射する。また、第１シャワーヘッド３００は、原料ガスを供給する第１原料供給ライン５１０及びプラズマ発生のための電源を印加する第１電源供給部３２０と接続される。第２シャワーヘッド４００は、チャンバ１００内における第１シャワーヘッド３００と基板支持台２１０との間に配設され、第１シャワーヘッド３００の延長方向に沿って配設されて接地される。さらに、第２シャワーヘッド４００には複数の第２噴射孔４００ａが設けられるが、第２噴射孔４００ａは第１シャワーヘッド３００が設けられた第１噴射孔３００ａの直下に配設されて、第１噴射孔３００ａを通過した原料ガスが第２噴射孔４００ａに流入できるように互いに連通される。もちろん、本発明はこれに限定されるものではなく、第１噴射孔３００ａと第２噴射孔４００ａが互い違いに配置されてもよい。ここで、第１噴射孔３００ａ及び第２噴射孔４００ａのそれぞれの大きさは０．０１インチ以上となることが好ましい。これは、第１シャワーヘッド３００に電源を印加するときに、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００にアーキングが発生されることを抑え、プラズマの発生時に寄生プラズマが生成されることを抑えるためである。
【0062】
以下、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間にプラズマを生成する過程について説明する。
【0063】
第１原料供給ライン５１０から第１シャワーヘッド３００に原料ガスが供給されれば、原料ガスは複数の第１噴射孔３００ａを介して第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間に噴射される。このとき、第１電源供給部３２０は第１シャワーヘッド３００にＲＦ電源を供給し、第２シャワーヘッド４００を接地させれば、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間において原料ガスが放電されてプラズマ、好ましくは、容量性プラズマ（ＣＣＰプラズマ）が発生される。以下、第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間を「第１プラズマ領域Ｐ１」と呼ぶ。第１プラズマ領域Ｐ１においてプラズマ化されたガスは第２シャワーヘッド４００の複数の第２噴射孔４００ａを介して第２シャワーヘッド４００の下側に移動する。このとき、上部に基板Ｓが載置された基板支持台２１０にはバイアス電源が印加されるため、第２シャワーヘッド４００と基板Ｓとの間の領域のプラズマのうち陽イオンが基板Ｓの表面に入射または衝突することにより、基板Ｓの上に薄膜を形成したり、基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜をエッチングしたりする。ここで、基板支持台２１０には所定の低いＤＣパワーが印加されるため、第２シャワーヘッド４００と基板支持台２１０にｙる別途のプラズマは生成されない。以下では、第２シャワーヘッド４００と基板Ｓとの間の領域を「反応領域Ｒ」と呼ぶ。このように第１プラズマ領域Ｐ１において発生された容量性プラズマ（ＣＣＰプラズマ）は、後述するプラズマ発生管７１０から発生された共鳴プラズマが基板Ｓまで達する過程でその密度が減少することを補償するためのものである。すなわち、プラズマ発生管７１０内において発生された共鳴プラズマはアンテナ７２０から遠ざかるほどその密度が減少する傾向にある。このため、プラズマ発生管７１０から発生された共鳴プラズマが基板まで達する過程でその密度が減少することがある。このため、この実施形態において、さらに容量性プラズマ（ＣＣＰプラズマ）を発生させて共鳴プラズマの物理的な密度の減少を補償する。また、プラズマ発生管７１０において生成される共振プラズマの場合、イオンエネルギー及び移動速度が高いため、共振プラズマのみを単独で用いる場合に基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜が損傷される虞がある。しかしながら、この実施形態のように、第１プラズマ領域Ｐ１において共振プラズマに比べてイオンエネルギー及びプラズマ密度の低い容量性プラズマを一緒に生成して、前記共振プラズマと容量性プラズマとの相互作用によって基板Ｓまたは薄膜が損傷されることを防ぐ。
【0064】
プラズマ発生管７１０は内部空間を有するパイプ状に製作され、その外周面にはアンテナ７２０が巻取される。このようなプラズマ発生管７１０はチャンバ１００の長手方向に延び、第１及び第２シャワーヘッド３００、４００を上下方向に貫通するように取り付けられる。すなわち、プラズマ発生管７１０は第１シャワーヘッド３００の上側から第２シャワーヘッド４００の下部まで延び、プラズマ発生管７１０の下部は第２シャワーヘッド４００の下部に突出しないことが好ましい。この実施形態においてはプラズマ発生管７１０を複数離隔する。このようなプラズマ発生管７１０はパイレックス及びセラミックなどの絶縁物質を用いて製作される。例えば、プラズマ発生管７１０は、パイレックスまたはセラミックを用いた絶縁容器から製作されてもよい。アンテナ７２０は、プラズマ発生管７１０、すなわち、絶縁容器の外周面を巻取し、一方の端が第２電源供給部７３０と接続される。この実施形態によるアンテナ７２０は銅（Ｃｕ）製であってもよく、プラズマ発生管７１０の外周面を螺旋状に巻取する。しかしながら、アンテナ７２０の形状は上述した螺旋状に何ら限定されるものではなく、種々の形状、例えば、ナゴヤ状、ハーフナゴヤ状、ダブルレッグ状、ダブルハーフターン状、ボズウェル（ダブルサドル）状、ショウジ状、フェイズド状などに製作されてもよい。このようなアンテナ７２０は、励起周波数波長をλとしたとき、λ／２の整数倍となる長さを有することが好ましい。これは、複数のプラズマ発生管７１０のそれぞれにアンテナ７２０を巻取することにより、複数のアンテナ７２０のインピーダンスを速やかに整合させて、ＲＦ電源の印加時に不完全なプラズマの発生を低減するためである。
【0065】
以下、プラズマ発生管７１０の内部においてプラズマを生成する過程について説明する。
【0066】
第２原料供給ライン５２０からプラズマ発生管７１０に原料ガスを供給し、第２電源供給部７３０を用いてアンテナにＲＦ電源を印加すれば、プラズマ発生管７１０の内部において原料ガスが放電されてプラズマが生成される。以下、プラズマ発生管７１０の内部を「第２プラズマ領域Ｐ２」と呼ぶ。このとき、アンテナ７２０がプラズマ発生管７１０を螺旋状に巻取し、アンテナ７２０の長さが上述したようにλ／２の整数倍となり、プラズマ発生管７１０の内部の狭い空間において反応が行われるため、第２プラズマ領域Ｐ２においては高密度の共振プラズマが発生される。第２プラズマ領域Ｐ２において発生された共振プラズマのうち陽イオンは基板支持台２１０に印加されたバイアス電源によって、基板支持台２１０上に載置された基板の表面に入射または衝突する。これにより、基板Ｓの上に薄膜を形成したり、基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜をエッチングしたりする。
【0067】
このように第２プラズマ領域Ｐ２において発生された共振プラズマは高密度の特性を有しており、基板Ｓに向かって移動するイオンエネルギー及びプラズマ密度が高いので、工程速度を向上させるという効果がある。しかしながら、共鳴プラズマが基板Ｓまで達する過程でその密度が減少されることがあるが、これを第１プラズマ領域Ｐ１において発生された容量性プラズマ（ＣＣＰプラズマ）が補償する。したがって、基板Ｓと反応するプラズマの全体の密度が減少されることを防ぐことができる。また、プラズマ発生管７１０において生成される共振プラズマの場合、イオンエネルギー及び移動速度が高いため、共振プラズマのみを単独で用いる場合に基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜が損傷される虞がある。しかしながら、この実施形態のように、第１プラズマ領域Ｐ１において共振プラズマに比べてイオンエネルギー及びプラズマ密度が低い容量性プラズマを一緒に生成して共振プラズマと容量性プラズマとの相互作用によって基板Ｓまたは薄膜が損傷されることを防ぐ。
【0068】
磁場発生部８００はチャンバ１００の内部及び外部に配設されて、第１プラズマ領域Ｐ１において発生されたプラズマと第２プラズマ領域Ｐ２において発生されたプラズマが均一に拡散できるように磁場を発生する役割を果たす。このような磁場発生部８００は、チャンバ１００の内部及びチャンバの外部のうちの少なくともどちらか一方の領域に配設される。チャンバ１００の内部に配設される磁場発生部８００は、第１シャワーヘッド３００の上部に取り付けられた第３絶縁部材１１０ｃの上側に位置することが好ましい。すなわち、チャンバ１００の内部に配設される磁場発生部８００は、チャンバ１００内の上部壁に取り付けられた第２絶縁部材１１０ｂと第１シャワーヘッド３００の上部に取り付けられた第３絶縁部材１１０ｃとの間に取り付けられる。また、複数のプラズマ発生管７１０の間に隔設される。チャンバ１００の外部に配設される磁場発生部８００は、チャンバ１００の周りを囲繞するように配設され、チャンバ１００の上側及び下側に配設されることが好ましい。もちろん、チャンバ１００の外部に配設される磁場発生部８００の位置は種々に変更可能である。磁場発生部８００は、電磁石コイルからなる。ここで、磁場発生部８００はコイル状に製作されて、チャンバ１００内に配置された磁場発生部８００はプラズマ発生管７１０の周りを囲繞するように配設され、外部に配設された磁場発生部８００はチャンバ１００の周りを囲繞するように配設される。このような磁場発生部８００に電源を印加すれば、チャンバ１００の外部及び内部に磁場が発生されるが、前記磁場は第１プラズマ領域Ｐ１において発生された容量性プラズマ及び第２プラズマ領域において発生された共振プラズマを均一に拡散させる役割を果たす。例えば、磁場発生部８００が取り付けられない場合、第２プラズマ発生管７１０の内部はプラズマ密度が高いが、第２シャワーヘッド４００の下側に相当する反応領域Ｒのプラズマ密度が低い。このため、チャンバ１００の外部及び内部に磁場発生部８００を取り付けて、プラズマ発生管７１０の周りに磁場をかけることにより、共振プラズマが磁場の磁束によって線形運動をするように誘導する。これにより、プラズマ発生管７１０の内部の共振プラズマが外部に移動して反応領域の全体に均一に拡散される。
【0069】
以上、プラズマ発生管７１０が第１シャワーヘッド３００の上側から第２シャワーヘッド４００の下部まで延設されると説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図５に示す第５実施形態のように、プラズマ発生管７１０が第１シャワーヘッド３００の上側から第１シャワーヘッド３００の下部まで延設されてもよい。すなわち、プラズマ発生管７１０が第１シャワーヘッド３００の下側に突出しないように配設される。なお、図６に示す第６実施形態のように、第１シャワーヘッド３００の下側に第２シャワーヘッド４００が配設されることなく、プラズマ発生管７１０が第１シャワーヘッド３００の上側から第１シャワーヘッド３００の下部まで延設されてもよい。
【0070】
さらに、図４から図６においては、磁場発生部８００がチャンバ１００の内部及び外部の両方に配設されると説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではく、図４から図６に示す第４乃至第６実施形態のそれぞれの場合において、チャンバ１００の内部及び外部のうちのどちらか一方の領域に磁場発生部８００が配設されてもよい。
【0071】
以下、図４に基づき、第４実施形態による基板処理装置の動作及び基板処理方法について説明する。
【0072】
先ず、チャンバ１００内に基板を搬入して、前記チャンバ１００内に配置された基板支持台２１０の上に基板Ｓを載置する。基板支持台２１０の上に基板Ｓが載置されれば、第１原料供給ライン５１０を介して第１シャワーヘッド３００に原料ガスを供給し、第１電源供給部３２０を用いて第１シャワーヘッド３００にＲＦ電源を印加し、第２シャワーヘッド４００を接地させる。また、基板支持台２１０にバイアス電源を印加し、チャンバ１００の内部及び外部に配設された複数の磁場発生部８００に電源を印加して、磁場を発生させる。これにより、第１シャワーヘッド３００の複数の第１噴射孔３００ａを介して第１シャワーヘッド３００と第２シャワーヘッド４００との間の離隔空間、すなわち、第１プラズマ領域Ｐ１に原料ガスが噴射される。第１シャワーヘッド３００にはＲＦ電源が印加され、第２シャワーヘッド４００は接地されているため、第１プラズマ領域Ｐ１に容量性プラズマ（ＣＣＰプラズマ）が発生される。次いで、第１プラズマ領域Ｐ１において発生された容量性プラズマは第２シャワーヘッド４００の複数の第２噴射孔４００ａを介して第２シャワーヘッド４００の下側、すなわち、反応領域Ｒに移動する。
【0073】
第１原料供給ライン５１０を介して第１シャワーヘッド３００に原料ガスを供給し、第１シャワーヘッド３００にＲＦ電源を印加するとともに、第２原料供給ライン５２０を介してプラズマ発生管７１０内に原料ガスを供給し、第２電源供給部７３０を用いてプラズマ発生管７１０を巻取するアンテナ７２０にＲＦ電源を印加する。これにより、プラズマ発生管７１０の内部、すなわち、第２プラズマ領域Ｐ２において共振プラズマが発生される。このとき、プラズマ発生管７１０の内部、すなわち、第２プラズマ領域Ｐ２において生成された共振プラズマは磁場発生部８００によって生成された磁場の磁束によって線形運動をしながら反応領域に移動する。このため、第２プラズマ領域Ｐ２において生成された共振プラズマが反応領域の全体に均一に拡散される。
【0074】
このように第１プラズマ領域Ｐ１において発生されたプラズマ及び第２プラズマ領域Ｐ２において発生されたプラズマは基板Ｓの上に薄膜を形成したり、基板Ｓまたは薄膜をエッチングしたりする。すなわち、第１プラズマ領域Ｐ１において発生されたプラズマ及び第２プラズマ領域Ｐ２において発生されたプラズマの陽イオンがバイアス電源の印加された基板Ｓに入射または衝突することにより、基板Ｓの上に薄膜を形成したり、基板Ｓまたは薄膜をエッチングしたりする。
【0075】
一方、第２プラズマ領域Ｐ２において生成された共振プラズマは反応領域Ｒに移動する間にその密度が減少されることがあるが、これを第１プラズマ領域Ｐ１において生成された容量性プラズマが補償する。このため、共振プラズマの密度が減少されて工程速度が減少されることを防ぐことができ、従来に比べて基板Ｓ処理工程にかかる時間を短縮することができるという効果がある。さらに、プラズマ発生管７１０において生成される共振プラズマの場合、イオンエネルギー及びプラズマ密度が高いため、前記共振プラズマのみを単独で用いる場合に基板Ｓまたは基板Ｓの上に形成された薄膜が損傷される虞がある。しかしながら、この実施形態のように、第１プラズマ領域Ｐ１において生成された共振プラズマに比べてイオンエネルギー及びプラズマ密度の低い容量性プラズマを一緒に生成して、前記共振プラズマと容量性プラズマとの相互作用によって基板Ｓまたは薄膜が損傷されることを防ぐ。したがって、膜質に優れた薄膜を形成することができる。
【0076】
図７は、本発明の第７実施形態による基板処理装置の断面図である。また、図８は、本発明の実施形態による基板処理装置に用いられるライナーアセンブリの分解斜視図であり、図９は、その結合斜視図であり、図１０は、中間ライナーの平面図である。
【0077】
図７を参照すると、本発明の第７実施形態による基板処理装置は、所定の反応空間が設けられたチャンバ１００と、チャンバ１００内の下部に設けられて基板Ｓを支持する基板支持ユニット２００と、チャンバ１００内に工程ガスを噴射するためのシャワーヘッド３１０と、工程ガスを供給するガス供給ライン５１０と、チャンバ１００の外側に設けられてチャンバ１００の内部を排気するための排気部９００と、チャンバ１００の内部に設けられてチャンバ１００の内側壁を保護するとともにチャンバ１００内のガスの流れを均一にするライナーアセンブリ１０００と、を備えていてもよい。
【0078】
チャンバ１００には所定の反応領域を設けて気密性を維持する。チャンバ１００は略円形の平面部及び平面部から上向きに延びた側壁部を備えて所定の空間を有する反応部１００ａと、略円形に反応部１００ａの上に配設されてチャンバ１００の気密性を維持する蓋体１００ｂと、を備えていてもよい。チャンバ１００の側面下部、例えば、基板支持台２１０よりも下側の側面には排気口１２０が形成され、排気口１２０には排気ライン、排気装置などを有する排気部９００が接続される。
【0079】
基板支持ユニット２００はチャンバ１００の内部におけるシャワーヘッド３００と対向する個所に配設される。すなわち、シャワーヘッド３００がチャンバ１００の内部の上側に設けられてもよく、基板支持ユニット２００がチャンバ１００の内部の下側に設けられてもよい。
【0080】
シャワーヘッド３１０はチャンバ１００内に蒸着ガス、エッチングガスなどの工程ガスを噴射し、電源供給部３２０はシャワーヘッド３１０に高周波電源を印加する。シャワーヘッド３１０はチャンバ１００内の上部における基板支持台２１０と対向する個所に配設され、工程ガスをチャンバ１００の下側に噴射する。シャワーヘッド３１０は内部に所定の空間が設けられ、上側は工程ガス供給ライン５１０と接続され、下側には基板Ｓに工程ガスを噴射するための複数の噴射孔３１２が穿設される。また、シャワーヘッド３１０の内部にはガス供給ライン５１０から供給される工程ガスを均一に分布するための分配板３１４がさらに設けられていてもよい。分配板３１４は工程ガス供給ライン５１０と接続されて工程ガスが流入するガス流入部に隣設され、所定の板状に設けられていてもよい。すなわち、分配板３１４はシャワーヘッド３１０の上側面から所定の間隔だけ離れて設けられていてもよい。また、分配板３１４はその上に複数の貫通孔が穿設されていてもよい。このように分配板３１４が設けられることにより、工程ガス供給ライン５１０から供給される工程ガスはシャワーヘッド３１０の内部に均一に分布され、これにより、シャワーヘッド３１０の噴射孔３１２を介して下側に均一に噴射される。また、シャワーヘッド３１０はアルミニウムなどの導電物質を用いて製作されてもよく、チャンバ１００の側壁及び蓋体１００ｂから所定の間隔だけ離れて設けられていてもよい。シャワーヘッド３１０とチャンバ１００の側壁部及び蓋体１００ｂの間には絶縁体３３０が設けられてシャワーヘッド３１０とチャンバ１００を絶縁させる。シャワーヘッド３１０が導電物質から製作されることにより、シャワーヘッド３１０には電源供給部３２０から高周波電源が供給されてプラズマ発生部の上部電極として用いられる。電源供給部３２０はチャンバ１００の側壁及び絶縁体３４０を貫通してシャワーヘッド３１０と接続され、シャワーヘッド３１０にプラズマを発生させるための高周波電源を供給する。このような電源供給部３２０は高周波電源（図示せず）及び整合器（図示せず）を備えていてもよい。高周波電源は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電源を生成し、整合器はチャンバ１００のインピーダンスを検出してインピーダンスの虚数成分とは反対の位相のインピーダンス虚数成分を生成することにより、インピーダンスが実数成分である純粋抵抗に等しくなるようにチャンバ１００内に最大電力を供給し、これにより、最適なプラズマを発生させる。一方、シャワーヘッド３１０に高周波電源が印加されるので、チャンバ１００が接地されてチャンバ１００の内部に工程ガスのプラズマが生成される。
【0081】
工程ガス供給ライン５１０は複数の工程ガス、例えば、エッチングガスと薄膜蒸着ガスなどを供給することができ、エッチングガスとしてはＮＨ３、ＮＦ３などを含んでいてもよく、薄膜蒸着ガスとしてはＳｉＨ４、ＰＨ３などを含んでいてもよい。また、エッチングガス及び薄膜蒸着ガスとともにＨ２、Ａｒなどの不活性ガスが供給されてもよい。さらに、工程ガス供給源と工程ガス供給管との間には工程ガスの供給を制御する弁及び質量流動器などが設けられていてもよい。
【0082】
排気部９００は、チャンバ１００の側面の下部に形成された排気口１２０と接続される。排気部９００は、排気口１２０と接続される排気管９１０と、排気管９１０を介してチャンバ１００の内部を排気する排気装置９２０などを備えていてもよい。このとき、排気装置９２０としては、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプが用いられ、これにより、チャンバ１００の内部を所定の減圧雰囲気、例えば、０．１ｍＴｏｒｒ以下の所定の圧力まで真空吸入できるように構成される。一方、排気部９００は、シャフト２２０が貫通するチャンバ１００の下部に設けられていてもよい。排気部９００がチャンバ１００の下側に設けられることにより、反応ガスの一部をチャンバ１００の下側を介して排気することができる。
【0083】
ライナーアセンブリ１０００は、図８から図１０に示すように、略筒状の側部ライナー１１００と、側部ライナー１１００の上側に設けられた上部ライナー１２００と、側部ライナー１１００の下側に設けられた下部ライナー１３００と、下部ライナー１２００と上部ライナー１３００との間に設けられた中間ライナー１４００と、を備えていてもよい。
【0084】
側部ライナー１１００は上下部が開放された略筒状、例えば、円筒状に製作される。側部ライナー１１００は基板処理装置の反応チャンバ内に取り付けられて反応チャンバの内側壁を工程ガスまたはプラズマから保護する。このような側部ライナー１１００は、上部から下部にかけて同じ直径に、すなわち、垂直に製作されてもよい。また、側部ライナー１１００は上部から下部に向かって直径が小さくなるように、すなわち、内部に下向き斜めに製作されてもよい。側部ライナー１１００が内部に下向き斜めに製作される場合、反応ガスまたはプラズマの流れを反応チャンバ内部の下側に設けられた基板支持台の周りに誘導し、排気面積を狭めて高速排気を可能にする。加えて、側部ライナー１１００が内部に下向き斜めに製作される場合、反応チャンバの内側壁と接触される面積を狭めることができ、プラズマによって高温に加熱されてポリマーが側部ライナー１１００の壁面に蒸着されることを防ぐことができる。一方、側部ライナー１１００は内径が基板支持台の直径よりも大きく製作される。すなわち、側部ライナー１１００は垂直の形状を有するか、あるいは、下向き斜めの形状を有する場合にも最も狭い部分の内径が基板支持台の直径よりも大きく製作される。これは、側部ライナー１１００の内部に基板支持台が設けられ、基板支持台が昇降するためである。一方、側部ライナー１１００の少なくともある領域には圧力などの測定装置などが嵌め込まれる嵌合孔１１２０が穿設されていてもよい。嵌合孔１１２０は、垂直方向に同じ直線上の少なくとも両領域に穿設されてもよい。なお、嵌合孔１１００は水平方向に向かい合う両領域に穿設されてもよい。すなわち、一方の嵌合孔１１２０に測定装置が嵌め込まれて他方の嵌合孔１１２０に嵌め込まれてもよいい。嵌合孔１１２０は同じ大きさに穿設されてもよく、異なる大きさに穿設されてもよい。例えば、垂直方向の両嵌合孔１１２０は同じ大きさに穿設され、水平方向には異なる大きさに穿設されてもよい。
【0085】
上部ライナー１２００は略円板のリング状に製作され、側部ライナー１１００の上部と係合される。すなわち、上部ライナー１２００は中央部に側部ライナー１１００の上部の開口部と略同じ大きさの開口部が形成され、開口部を囲繞するように所定の幅の円形板が形成される。このような上部ライナー１２００は反応チャンバ内において反応空間の中央部を開放するように中央部に開口部が形成されて反応ガスまたはプラズマを反応チャンバの中央部に集中させる。すなわち、側部ライナー１１００が反応チャンバの内側壁から所定の間隔だけ離隔され、上部ライナー１２００は外面が反応チャンバの内側壁と接触されて側部ライナー１１００と反応チャンバの内側壁との間の空間と側部ライナー１１００内の空間を分離することができる。また、上部ライナー１２００は内側下面に側部ライナー１１００と等幅をもって下側に突出した突出部１２２０が形成されていてもよい。すなわち、突出部１２２０が側部ライナー１１００の上部面に止着されて上部ライナー１２００が側部ライナー１１００に固定される。もちろん、突出部１２２０が形成されることなく、上部ライナーの内側下面が側部ライナー１１００に止着されてもよい。一方、側部ライナー１１００がチャンバの内側壁と完全に密着される場合に上部ライナー１２００は不要になり、側部ライナー１１００と上部ライナー１２００が一体に製作されてもよい。
【0086】
下部ライナー１３００は中央部に開口部が形成された略円形の板状に設けられ、側部ライナー１１００の下部と係合される。ここで、下部ライナー１３００の開口部の直径は上部ライナー１２００の開口部よりも小さく形成される。すなわち、上部ライナー１２００の開口部は側部ライナー１１００の内径に等しくてもよく、下部ライナー１３００の開口部は側部ライナー１１００の内径よりも小さくても良い。これは、上部ライナー１２００の開口部を介してシャワーヘッドから噴射された工程ガスを側部ライナー１１００の内部の空間に流入させ、下部ライナー１３００の開口部を介しては基板支持台のシャフトがはめ込まれるためである。また、下部ライナー１３００の直径は側部ライナー１１００よりも大きくてもよいが、例えば、反応チャンバの内径と等しくてもよい。すなわち、側部ライナー１１００は反応チャンバの内側壁から所定の間隔だけ離隔され、下部ライナー１３００は反応チャンバの内側壁と接触自在に製作される。そして、下部ライナー１３００の下部面は少なくとも一部が反応チャンバの下部面と接触されていてもよい。一方、下部ライナー１３０の内側から上側に所定の高さだけ突出した突出部１３２０が設けられる。突出部１３２０には複数の孔１３４０が穿設されていてもよい。複数の孔１３４０は全領域において同じ大きさ及び形状に穿設されてもよい。しかしながら、複数の孔１３４０は領域別に異なる大きさまたは形状に穿設されてもよい。例えば、孔１３４０は、反応チャンバの側面に形成された排気口と隣り合う領域は小さく穿設され、排気口から遠ざかるにつれて大きく穿設されてもよい。さらに、突出部１３２０の高さは下部ライナー１３００と中間ライナー１４００との間の距離に応じて調節可能であるが、排気口と少なくとも同じ高さを維持することが好ましい。
【0087】
中間ライナー１４００は、上部ライナー１２００と下部ライナー１３００との間に設けられる。好ましくは、下部ライナー１３００と中間ライナー１４００との間の間隔が少なくとも排気口の大きさに等しくなるように設けられる。中間ライナー１４００は中心部に開口部が設けられるが、下部ライナー１３００の開口部と同じ大きさに形成される。これは、下部ライナー１３００及び中間ライナー１４００の開口部を介して基板支持台２１０を支持するシャフト２２０が位置するためである。このような中間ライナー１４００は、中心部に開口部が形成された略円形の板状に設けられる。すなわち、中間ライナー１４００は、開口部及び円形の板が下部ライナー１３００の開口部及び円形の板と同じ大きさに設けられる。このため、中間ライナー１４００は外側面が反応チャンバの内側壁と接触される。また、中間ライナー１４００の上面の所定の領域に側部ライナー１１００の下部面が接触される。一方、中間ライナー１４００には複数の孔１４２０が穿設される。もちろん、孔１４２０だけではなく、例えば、スリットなど種々の形状に貫通開口が形成されてもよい。すなわち、中間ライナー１４００の上側の工程ガスが中間ライナー１４００の下側の空間に流出されなければならないため、中間ライナー１４００には複数の孔１４２０が穿設される。ここで、孔１４２０は領域別に異なる大きさ及び数で穿設されてもよい。例えば、排気装置と接続された排気口に近い領域の孔１４２０は小さい大きさにまたは少数で穿設されてもよく、排気口から遠ざかるにつれて孔１４２０の大きさ及び数が増大されてもよい。換言すれば、孔１４２０の大きさが全領域において同じである場合に領域別に異なる数で穿設されてもよく、孔１４２０の数が全領域において同数である場合に領域別に異なる大きさに穿設されてもよい。すなわち、排気口に近い領域の排気圧力及び速度が排気口から遠く離れている領域の排気圧力及び速度よりも高いことがある、中間ライナー１４００の孔の大きさ及び数を調節することにより全領域において同じ排気圧力及び速度を有することができる。
【0088】
一方、ライナーアセンブリ１０００はセラミックまたはアルミニウムやステンレス鋼などの金属性材質から製作されてもよく、金属性材質から製作される場合にはＹ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３などのセラミックがコーティングされてもよい。
【0089】
上述したように、本発明の一実施形態によるライナーアセンブリ１０００を備える基板処理装置は、基板支持台２１０の下側に下部ライナー１３００及び中間ライナー１４００を設け、これらの間のチャンバ１００の側面に排気口１２０を形成して排気する。中間ライナー１４００には異なる大きさまたは数の孔１４２０が穿設され、排気口１２０から遠く離れている領域に進むにつれて孔１４２０の大きさまたは数が増大するように穿設されて中間ライナー１４００の上側のガスが中間ライナー１４００の孔１４２０を介して下側に流出された後に排気される。このため、排気口１２０に近い領域はガスの流速は速いがガスの排気量を少なくし、排気口１２０から遠く離れている領域であるほどガスの流速は遅いがガスの排気量を多くすることにより、全体的にチャンバ１００の内部のガスの流れを均一にできる。これにより、基板Ｓの上への薄膜の蒸着均一性を向上させることができ、パーチクルの生成を抑えることができる。すなわち、図１１Ａに示す中間ライナーを用いない従来の場合と、図１１Ｂに示す中間ライナーを用いる本発明の場合を比較すれば、本発明の場合に薄膜の蒸着均一性が従来よりも向上することが確認される。これは、チャンバ１００内のガスの流れが均一であるため、基板Ｓ上の全領域における工程ガスの滞留時間が等しくなって薄膜の蒸着均一性が向上され、ある領域における工程ガスの滞留時間が長引かないためパーチクルの生成を抑えることができる。
【0090】
図１２は、本発明の第８実施形態による基板処理装置の断面図であり、接地プレート３４０を備える。接地プレート３４０はシャワーヘッド３１０から所定の間隔だけ離れて設けられ、チャンバ１００の側面と接続されてもよい。チャンバ１００が接地端子と接続され、これにより、接地プレート３４０もまた接地電位を維持する。一方、シャワーヘッド３１０と接地プレート３４０との間の空間は、シャワーヘッド３１０を介して噴射される工程ガスをプラズマ状態で励起させるための反応空間となる。すなわち、シャワーヘッド３１０を介して工程ガスが噴射され、シャワーヘッド３１０に高周波電源が印加されれば、接地プレート３４０が接地状態を維持するためこれらの間に電位差が発生し、これにより、反応空間において工程ガスがプラズマ状態で励起される。このとき、シャワーヘッド３１０と接地プレート３４０との間の間隔、すなわち、反応空間の上下間隔はプラズマが励起可能な最小限の間隔以上を維持することが好ましい。例えば、３ｍｍ以上の間隔を維持することができる。このようにして反応空間において励起された工程ガスは基板Ｓの上に噴射されなければならないが、このために、接地プレート３４０は、上下を貫通する複数の孔３４２が穿設された所定の板状に設けられる。このように接地プレート３４０が設けられることにより、反応空間において発生されたプラズマが基板Ｓ上に直接的に触れることを防ぐことができ、これにより、基板Ｓのプラズマダメージを低減することができる。なお、接地プレート３４０は、反応空間にプラズマを閉じ込めて電子温度を低める役割を果たす。
【0091】
図１３は、本発明の第９実施形態による基板処理装置の断面図であり、基板支持ユニット２００とシャワーヘッド３１０との間に設けられたフィルタ部９５０を備える。フィルタ部９５０は接地プレート３４０と基板支持ユニット２００との間に設けられ、側面がチャンバ１００の側壁と接続される。これにより、フィルタ部９５０は接地電位を維持することができる。このようなフィルタ部９５０はプラズマ発生部から発生されたプラズマのイオン、電子及び光をろ過する。すなわち、プラズマ発生部によって発生されたプラズマがフィルタ部９５０を経ると、イオン、電子及び光が遮断されて反応種だけが基板Ｓと反応される。このようなフィルタ部９５０は、プラズマが少なくとも一回はフィルタ部９５０にぶつかった後に基板Ｓに印加されるようにする。これにより、プラズマが接地電位のフィルタ部９５０にぶつかる場合、エネルギーの大きなイオン及び電子が吸収され得る。なお、プラズマの光はフィルタ部９５０にぶつかって透過できなくなる。このようなフィルタ部９５０は種々の形状に設けられてもよいが、例えば、複数の孔９５２が穿設された単一板状に形成してもよく、孔９５２付き板を多層に配置し、各板を多層に配置し、各板の孔９５２を互い違いに穿設してもよく、多数の孔９５２が所定の屈折した経路を有する板状に形成してもよい。
【0092】
本発明の技術的思想は前記実施形態に基づいて具体的に記述されたが、前記実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものではないことを周知しなければならない。なお、本発明の技術分野における当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において種々の実施形態が可能であるということが理解できる筈である。
【符号の説明】
【0093】
１００：チャンバ ２００：基板支持ユニット
３００、４００：シャワーヘッド
５１０、５２０：ガス供給ライン
６００：ガス噴射アセンブリ
７１０：プラズマ発生管
７２０：アンテナ
８００：磁場発生部
９００：排気部
１０００：ライナーアセンブリ
１１００：側部ライナー
１２００：上部ライナー
１３００：下部ライナー
１４００：下部ライナー