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KR920002864B1 - 플라즈마 처리방법 및 그 장치 - Google Patents

플라즈마 처리방법 및 그 장치 Download PDF

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KR920002864B1
KR920002864B1 KR1019880008942A KR880008942A KR920002864B1 KR 920002864 B1 KR920002864 B1 KR 920002864B1 KR 1019880008942 A KR1019880008942 A KR 1019880008942A KR 880008942 A KR880008942 A KR 880008942A KR 920002864 B1 KR920002864 B1 KR 920002864B1
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KR
South Korea
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plasma
substrate
sputter etching
chamber
cavity
Prior art date
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KR1019880008942A
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English (en)
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KR890003266A (ko
Inventor
히로시 사이또
야스미찌 스즈끼
슌지 사사베
가즈히로 나까지마
Original Assignee
가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼
미다 가쓰시게
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Priority claimed from JP19820087A external-priority patent/JPH0831443B2/ja
Priority claimed from JP62279239A external-priority patent/JPH0819529B2/ja
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Abstract

내용 없음.

Description

플라즈마 처리방법 및 그 장치
제1도는 본 발명의 제1실시예의 단면도.
제2도는 본 발명의 제2실시예의 단면도.
제3도는 종래 장치에 의한 경우와 비교해서 도시한 본 발명의 장치에 의한 에칭 속도 곡선도.
제4도는 본 발명의 제3실시예의 단면도.
제5도는 본 발명의 제4실시예의 횡단면도.
제6도, 제7도, 제8도, 제9도 및 제10도는 각각 달리하는 본 발명 실시예의 스퍼터 에칭 장치의 종단면도.
제11도, 제12도는 본 발명의 장치에서 SiO2막을 에칭한 실시예를 비교예와 비교해서 도시한 특성 곡선도.
제13도는 본 발명의 제7의 1실시예의 단면도.
제14도는 본 발명의 제7의 1실시예중의 분출 구멍 및 가스 공급 구멍을 축방향에서 본 부분도.
제15도는 본 발명의 제8의 1실시예의 단면도.
본 발명은 기판에 손상을 주는 일없이 고속으로 스퍼터 에칭하는, 또는 플라즈마 CVD에 의해 높은 품질의 막을 고속으로 퇴적하는 플라즈마 처리 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
종래의 스퍼터 에칭 장치로서는 진공통내에 기판을 얹어 놓은 에칭 전극을 마련하여 이 전극에 고주파 전력을 인가하고, 이 고주파 전력에 의해 기판상에 발생한 플라즈마 중의 이온율 이 전극에 인가한 전력의 전계에 의해 상기 기판에 충돌시켜 기판을 에칭하는 것이 알려져 있지만 이와같은 장치에서는 기판상에 발생한 플라즈마의 밀도가 높지 않기 때문에 스퍼터 에칭의 속도가 늦고, 또 에칭전극에 인가한 고주파 전력을 크게 해서 스퍼터 에칭속도를 빠르게 해가면 전극의 전압이 높아지므로 기판에 충돌하는 이온의 에너지가 크게 되어 기판에 손상이 발생하는 것이 알려져 있다. 이 스퍼터 에칭의 속도가 빠르고 기판에 입사하는 이온의 에너지를 낮게 해서 기판에의 손상을 저감하는 방법으로서, 일본국 특허 공개 공보 소화 60-74436호가 알려져 있다. 이 방법은 에칭 전극에 인가하는 고주파 전력에 의해 발생한 플라즈마를 플로팅 전극 및 자석을 사용해서 기판상에 제한하여 기판상의 플라즈마의 확산을 방지하는 것으로 플라즈마의 밀도를 높이고, 이온의 수를 증가시키는 것으로 에칭 전극에 인가한 전력에 대하여 전극의 전압이 높아지는 것을 방지하고 있다. 그러나, 이 플라즈마의 밀도는 이 전극에 인가한 전력에 1대1로 정비례는 하지 않으므로 에칭 속도를 더욱 올리기 위해서 인가하는 고주파의 전력을 상승시키면 전극에 발생하는 전압도 크게 되기 때문에 기판에 손상이 발생한다는 문제가 있었다.
또, 종래 기술로서는 일본국 특허 공개 공보 소화 57-26441호가 알려져 있다. 이 종래 기술의 장치는 반응실 외에 플라즈마가 발생 가능한 예비여기실을 갖고 있다. 예비 여기실에는 활성화하기 어려운 가스만을 흐르게하여 예비여기하고, 반응실에 활성화하기 쉬운 가스와 함께 도입하고 있는 것에 의해, 막을 형성하는데 직접 기여하는 활성화 가스 농도가 높아지기 때문에 반응실 내의 전극에 큰 전력을 인가할 필요가 없이 피처리물의 손상의 발생을 방지할 수 있으며, 또 예비발생실과 반응실에 인가하는 전력의 조정에 의해 퇴적막의 조성비의 제어등도 가능하게 되고 고품질의 막이 얻어지지만 본 방법은 활성화하기 어려운 가스의 여기를 고주파 방전에 의해서 행하고 있기 때문에 가스의 활성화가 불충분하다.
한편, 종래 기술로서 일본국 특허 공개 공보 소화57-167631호가 알려져 있다. 즉, 이 종래 기술은 반응가스의 예비기어를 마이크로파로 행하는 것이다. 이와같이 고주파(통상은 13.56MHz)대신에 마이크로파(통상은 2.45GHz)를 사용하면 플라즈마 밀도는 1∼2자리수 높아지므로(
Figure kpo00001
1011/㎤), 반응 가스가 플라즈마중의 전자와 충돌하여 여기하는 비율이 높아져 활성화 가스 농도는 증가한다.
그러나, 상기 종래 기술의 장치에서는 활성화실과 반응실의 거리가 길고 도입구도 한편으로 치우쳐 있으므로, 예비여기한 활성화 가스를 피처리물상에 농도를 저하시키는 일없이 균일하게 도입하는 것은 곤란하고, 피처리 기판상에 고품질의 막은 얻어지지만 처리를 고속으로, 또한 균일하게 행하는 것은 곤란하다.
즉, 상기 종래 기술은 플라즈마의 손상등이 없는 고품질의 막을 균일하게 또한 고속으로 생성하는 점에 대해서 배려가 되어 있지 않고, 처리 속도를 크게 하면 막질의 열화 또는 균일성의 저하가 생기고, 또 품질이 높고 균일한 막을 얻으려고 하면 처리속도가 작아진다는 문제가 있었다.
본 발명의 제1목적은 플라즈마의 발생과 플라즈마중의 이온을 기판에 충돌시키는 전압을 각각 다른 전원을 사용하여 독립적으로 제어하고 플라즈마의 발생시에는 높은 밀도의 플라즈마가 균일하게 얻어지며, 또한 간소하고 신뢰성이 높은 기구로 하는 것으로 에칭 속도가 빠르고 기판에의 손상이 없는 스피터 에칭 방법 및 그 장치를 얻는 것에 있다.
또 본 발명의 제2목적은 플라즈마 CVD에 의해 플라즈마 손상이 없는 고품질의 막을 기판에 대해서 균일하게, 또한 고속으로 생성하도록 한 플라즈마 처리 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
즉, 본 발명은 제1목적을 달성하기 위해서 진공통내에서 기판을 얹어놓은 에칭 전극에 대향해서 플라즈마 발생 수단을 마련하고, 이 플라즈마 발생에는 마이크로파(예를들면, 주파수 2.45GHz)를 사용하는 것으로, 기판상에 고밀도의 플라즈마를 발생시켜 이 플라즈마중의 이온을 에칭 전극에 인가한 고주파 전력에 의해 발생하는 전압으로 기판에 충돌 시키는 구성으로 하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로는 상기 마이크로파에 의한 플라즈마 발생 수단이 마이크로파 발생원과 캐비티와 마이크로파의 도입창으로 구성되고, 상기 캐비티에는 접합 수단을 마련하여 캐비티를 마이크로파의 공동공진기로 할 수가 있다.
또 , 캐비티를 동축구조로 하는 것은 물론이고, 캐비티의 칫수를 마이크로파의 모드가 축대칭으로 되는 칫수로 할수도 있다. 상기 마이크로파의 도입창은 진공통을 구성하는 격벽으로서, 또 캐비티에서 진공통내에 마이크로파를 방사하는 창으로서 작용하는 것이므로 마치크로파의 흡수가 적은 절연재로서, 그리고 진공 격벽을 구성하는 점에서도 가스가 통하기 힘든 불통기성의 재질에서 선택되고, 예를들면, 석영판, 알루미나판 그이 세라믹스판등이 이용된다. 또한, 상기 공동공진기로서는 널리 알려진 원형은 물론이고, 동축, 장방형 어느것이라도 좋지만 바람직하게는 원형공동 공진기를 동축형으로 한 것이고, 전극상에 밀도 분포가 균일한 플라즈마를 얻기 쉽다.
또, 상기 에칭 전극에 인가하는 고주파 전력은 에칭 대상의 기판이 절연물인 경우는 반드시 필요하지만 금속과 같은 도전성 재료가 에칭 대상의 기판으로 되는 경우는 고주파 전원 대신에 직류 전원도 사용할 수 있다.
이와같이 상기 플라즈마 발생 수단은 마이크로파 발생원과 캐비티와 이 캐비티로 아이크로파가 유효하게 들어가도록 하는 정합 수단과 상기 마이크로파가 진공통내로 도입되는 도입창으로 구성되고, 마이크로파 발생원에서 발진된 마이크로파는 도파관에 의해 캐비티로 인도되어 정합 수단에 의해 이 캐비티를 상기 마이크로파의 공동 공진기로 하는 것에 의해서 이 캐비티내에는 유효하게 마이크로파가 도입된다. 이 마이크로파는 도입창을 통해서 진공통내로 인도되고, 여기서 이 마이크로파는 진공통내의 분위기 가스(예를들면 Ar 가스등)를 전리해서 플라즈마를 발생한다.
여기서 마이크로파는 플라즈마 내부를 전파하여 에너지를 플라즈마로 공급할 수가 있기 때문에 2.45GHzDML 마이크로파에서는 플라즈마의 밀도가 7.4×1010/㎤정도의 높은 농도로 할 수가 있다. 또, 캐비티의 형상으로서 캐비티 내의 마이크로파의 모드가 축대칭으로 되는 것과 같은 칫수 또는 동축관 형상으로 하는 것에 의해 균일한 플라즈마 발생이 얻어진다.
상기 플라즈마 발생 수단으로 발생한 고밀도 플라즈마 밑에 기판을 얹어놓은 에칭 전극을 마련하여이 에칭 전극에 고주파 전원을 접속해서 고주파 전력(일반적으로 100KHz∼100MHz)을 인가하여, 이 전력에 의해 에칭 전극의 기판 표면에 발생하는 전압에 의해 플라즈마중의 이온을 기판에 충돌시켜 이 기판을 스퍼터 에칭한다. 이와같이 플라즈마의 발생과 기판에 이온을 충돌시키는 전압의 부여가 각각의 전원으로 되어 발생하는 플라즈마의 밀도와 플라즈마중의 이온이 기판에 충돌하는 에너지를 개별로 제어할 수 있고, 또 플라즈마의 발생은 마이크로파에 의해 고밀도화 할 수 있기 때문에 에칭 속도가 빠르고 기판에 손상을 주지 않는 스피터 에칭이 가능하게 된다. 상기 고주파 전원은 기판의 스퍼터 에칭되는 재료가 절연물인 경우는 필수적인 것이지만, 금속과 같은 도전성 재료인 경우에는 직류전원이라도 좋은 것은 앞서 기술한 대로이다.
또, 본 발명의 스퍼터 에칭 장치의 특징으로 하는 것은 가스 공급 수단과 진공 배기 수단을 갖는 진공통내에 기판을 얹어놓은 스퍼터 에칭 전극을 마련함과 동시에 상기 기판에 대향해서 마이크로파에 의한 플라즈마 발생 수단을 상기 진공통에 마이크로파 도입창을 거쳐서 마련하며, 상기 스퍼터 에칭 전극에 상기 플라즈마 발생 수단에 의해 발생한 플라즈마중의 이온을 상기 기판에 충돌시키기 위한 전압인가 수단이 마련되고, 플라즈마를 발생시키는 마이크로파전원과 상기 스퍼터 에칭 전극에 전압을 인가하는 전원을 각각 독립적으로 마련해서 되는 장치로서, 상기 기판과 상기 마이크로파 도입창 사이의 공간에 생기는 플라즈마를 그 주위에서 자력선으로 둘러싸도록 상기 기판상에 자장을 구성하는 자기 발생수단을 마련한 것에 있다. 그리고, 또 자기 발생 수단에 대해서 그 특징을 다음에 열거한다.
⑴ 상기 자기 발생 수단으로서 반경 방향으로 자화되어 상기 자화의 극성이 지름 방향에서 차례로 반전하는 링 형상의 자석으로 한 것.
⑵ 상기 자기 발생 수단으로서 자석을 마이크로파의 도입창측과 에칭 전극측에 각각 배치하여 2단계의 링 형상 자석으로 한 것.
⑶ 상기 2단계의 링 형상 자석을 코일로 구성한 것.
⑷ 상기 2단계의 링 형상 코일에 각각 역방향의 전류를 흐르게 하는 것.
⑸ 상기 2단계의 링 형상 코일에 각각 동일 방향의 전류를 흐르게 하는 것.
⑹ 상기 2단계의 링 형상 자석을 영구 자석으로 구성한 것.
⑺ 상기 링 형상 영구 자석을 각각 둘레 방향으로 그리고, 서로 역 방향으로 자화되어 있는 것.
⑻ 상기 링 형상 영구 자석은 각각 두께 방향으로 그리고, 서로 역 방향으로 그리고, 서로 역방향으로 자화되어 있는 것.
⑼ 상기 링 형상 영구 자석은 각각 반경 방향으로 그리고, 서로 역 방향으로 자화되어 있는 것,
또, 상기 자기 발생 수단으로서 코일에 의해 자석을 구성할 때에는 통상 전도 코일 대신에 초전도 코일을 사용할 수도 있고, 영구 전류를 초전류 코일내로 흐르게 하는 것에 의해 더욱 안정된 높은 자장을 발생시킬 수가 있다. 또, 플라즈마를 안정되게 제한하는 자계로서는 카스프형이 더욱 바람직하다.
또, 상기 에칭 전극에 인가하는 전원은 일반적으로 100KHz∼100MHz의 고주파 전력이 사용되지만 피가공물인 기판이 금속과 같은 도체인 경우에는 직류전원이라도 좋다. 기판이 절연물인 경우에는 고주파 전력이 필수적으로 된다.
이와같이 플라즈마의 주위에는 자기 발생 수단이 배치되어 있고, 이 자기 발생 수단에 의한 자장에 의해 플라즈마는 기판상에 제한되어 주위로 확산하는 것을 지지한다. 따라서, 플라즈마는 압력에 상관없이 안정되서 고밀도로 된다.
즉, 상기 플라즈마 발생 수단으로 발생한 고밀도 플라즈마밑에 기판을 얹어놓은 에칭 전극을 마련하고, 이 에칭전극에 고주파 전원을 접속해서 고주파 전력(일반적으로 100KHz∼100MHz)을 인가하여, 이 전력에 의해 에칭 전극의 기판 표면에 발생하는 전압에 의해서 플라즈마중의 이온을 기판에 충돌시켜 그 결과로서 기판을 스퍼터 에칭한다.
이와같이, 플라즈마의 발생과 기판에 이온을 충돌시키는 전압의 부여가 각각의 전원으로 되어, 발생하는 플라즈마의 밀도와 플라즈마중의 이온이 기판에 충돌하는 에너지가 개별로 제어될 수 있고, 또 플라즈마의 발생은 마이크로파에 의해 고밀도화 할 수 있으므로 에칭 속도가 빠르고 기판에 손상을 주지 않는 스퍼터 에칭이 가능하게 된다.
또, 본 발명은 제2의 목적을 달성하기 위해서 플라즈마 처리 장치를 플라즈마 발생 수단을 갖는 활성화실과 기판(피처리물)을 얹어놓는 반응실의 2개실로 분할하고, 활성화실에는 여기하기 어려운 반응 가스를 마이크로파에 의해서 발생시킨 플라즈마에 의해서 활성화하여 활성화실과 반응실의 경계에 마련한 평판의 관통한 여러개의 작은 구멍을 통과시켜 기판(피처리물)상에 공급하며, 또 활성화하기 쉬운 가스는 상기 평판의 중공부를 거쳐서 이 평판에 열린 작은 구멍을 통해서 기판(피처리물)을 향해서 공급하여 기판(피처리물)상에 발생시킨 플라즈마에 의해서 활성화 하는 것을 특징으로 하는 것이다.
이와같이 플라즈마 처리 장치는 활성화실과 기판을 갖는 반응실의 2개실로 되고, 활성화실은 마이크로파의 방전에 의해 7.4×1010/㎤의 고밀도의 플라즈마 발생이 가능하게 되지만 자장이 없기 때문에 상기 플라즈마 밀도로 되면 마이크로파는 플라즈마 내부를 전파할 수 없어 표면에서 반사되므로 플라즈마 밀도를 올리는 것을 불가능하게 된다. 그러나, 마이크로파의 도입부재를 볼록형으로 하는 것에 의해 마이크로파와 플라즈마의 접촉면적이 증가하여 플라즈마 체적이 증가한다. 또, 활성화실의 칫수를 공진조건으로 하는 것에 의해 플라즈마의 점화, 안정 플라즈마의 생성이 용이하게 되어 활성화실에도 도입하는 활성화하기 어려운 가스의 활성화 농도를 임의로 높일 수가 있다.
활성화실과 반응실의 경계에 마련한 평판은 활성화실에서 발생시킨 활성화하기 어려운 가스의 활성 이온과 활성화하기 쉬운 반응 가스를 피처리물에 균등하게 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 이때, 활성화실과 피처리물의 거리를 짧게 하는 것이 가능하고, 활성 가스의 농도를 거의 저하시키는 일없이 피처리물에 저하하지 않으며, 또한 균등하게 도입하기 위해 피처리물에 대향해서 가스 분출판, 가스 분출판의 피처리물과 반대측에 활성화실을 마련하고 있다.
상기 활성화실에서 활성화하는 가스는 활성화하기 어려운 가스이고, 활성화하기 쉬운 가스는 반응실로 활성화실에 돌아서 들어가지 않도록 해서 직접 도입하여 피처리물상에서 낮은 전력의 고주파에 의해서 발생시킨 플라즈마에 의해 활성화한다. 여기서 활성화하기 쉬운 가스도 피처리물에 대해서 균등하게 도입하게 위해 가스 분출판의 활성화실로 통하는 작은 구멍과 교대로 열린 구멍에서 도입한다.
이상 기술한 것에 의해 활성화하기 어려운 가스의 활성화 가스 농도를 단독으로 높일 수가 있으며, 또한 농도를 저하시키는 일없이 균일하게 피처리물에 공급할 수 있으며, 또 활성화하기 쉬운 가스는 마이크로파에 의한 고밀도로 되어지는 일없이 피처리물상에 낮은 전력의 플라즈마만에 의해서 활성화할 수 있기 때문에 여러개의 활성화 가스 농도의 비율을 제어하여 적정화가 가능하고, 막의 질을 저하시키는 일없이 고속으로 막을 이룰 수 있다. 또, 가스의 공급을 피처리물과 대향한 가스 분출판에서 균일하게 위로 공급할 수가 있다.
반응실에서는 상기 평판에서 도입된 활성화하기 쉬운 가스를 피처리물상에 발생시킨 저농도의 플라즈마에 의해서 활성화하여 피처리물 표면에서 활성화실에서의 활성가스와 반응시켜 막을 퇴적시킨다.
이상과 같이 반응 가스는 여러개의 플라즈마에 의해서 독립적으로 활성화할 수가 있어 이 활성화 가스를 피처리물에 균등하게 높은 효율로 공급하는 것이 가능하게 되므로 고품질의 막을 균일, 또한 고속으로 형성할 수가 있다.
본 발명의 1실시예를 제1도, 제2도에 의해 설명한다. 제1도에 도시하는 제1의 실시예와 같이 진공통(1)과 플라즈마 발생수단(2)와 진공 배기수단(3), 가스 공급수단(4)로 구성되고, 진공통(1)내에는 기판(5)를 얹어놓은 에칭 전극(6)이 상기 진공통(1)과 전기적으로 절연하여 진공적으로 밀봉하는 기능을 갖는 플랜지(7)을 거쳐서 설치되고, 이 에칭 전극(6)의 끝부(9)에는 전원(8)이 접속된다, 또, 플라즈마 발생수단(2)는 마이크로파 발생원(10), 도파관(11), 캐비티(12), 정합 수단(13) 및 도입창(14)로 구성된다. 상기 마이크로파 도입창(14)로서는 석영판을 사용했다.
상기 구성에 있어서, 마이크로파 발생원(10)에 의해 마이크로파를 발진하여 마이크로파를 도파관(11)을 통해서 캐비티(12)로 보낸다. 여기서, 정합 수단(13)을 조정하여 캐비티(12)를 마이크로파의 공동 공진기의 조건으로 하는 것에 의해 캐비티(12)내의 마이크로파의 전계는 높아지고, 도입창(14)에서 진공통(1)내로 인도된 마이크로파에 의해, 가스 공급 수단(4)에 의해서 진공통(1)내로 공급된 통내의 분위기 가스가 전리하여 플라즈마(15)를 발생시킨다.
이 플라즈마(15)의 밀도는 상기 마이크로파가 플라즈마(15)내를 전파하여 에너지를 공급할 수 있는 한계의 밀도(예를들면, 마이크로파의 주파수가 2.45GHz이면 플라즈마의 밀도는 7.4×1010/㎤)까지 공급하는 마이크로파 전력에 의해 제어할 수 있다. 이와같이 해서 발생한 플라즈마중의 이온을 에칭 전극(6)에 접속한 전원(8)에 의해 고주파 전력을 인가하고, 이것에 의해 에칭 전극(6)을 거쳐서 기판(5)에 발생한 전압에 의해 가속하여 기판에 충돌시켜서 스피터 에칭을 행한다. 여기서 캐비티(12)의 칫수를 캐비티(12)내의 마이크로파의 모드가 축대칭으로 되는 칫수로 하는 것에 의해 기판(5)상의 플라즈마(15)의 밀도 분포가 균일하게 된다.
제2도는 본 발명의 제2의 실시예로서, 진공통(1), 플라즈마 발생수단(2), 진공배기수단(3), 가스공급수단(4) 등의 구성은 제1의 실시예와 동일하고, 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)중앙에 동축(16)이 설치되어 캐비티(12)가 동축형 캐비티로 되어 있는 것만이 다르다. 이와같은 구성으로 하는 것에 의해 캐비티(12)로 보내진 마이크로파의 캐비티(12)내의 모드는 동축 모드로 되어 축대칭의 모드를 안정되게 만들기 쉽게 된다.
따라서, 본 구성으로 하는것에 의해 진공통(1)내의 기판(5)상의 플라즈마(15)의 밀도 분포의 균일화를 안정되게 행할 수가 있다.
이상, 본 실시예에 의하면, 마이크로파에 의한 플라즈마 발생수단에 의해 고밀도 플라즈마를 캐비티 정합수단 및 캐비티 칫수나 동축에 의해 축대칭이 안정된 고밀도 플라즈마로 할 수 있으며, 또한, 플라즈마의 밀도는 마이크로파의 전력으로 제어할 수 있다. 이들의 플라즈마를 사용한 기판의 스퍼터 에칭은 에칭 전극에 접속한 전원으로 행할 수 있으므로 에칭의 속도가 기판의 충돌하는 에너지를 개별로 제어할 수 있다. 또, 마이크로파에 의해 고밀도 플라즈마가 얻어지므로 에칭의 고속화와 기판에의 손상의 저감이 도모된다.
이상의 구성으로 되는 장치를 사용해서 Si 기판상에 형성된 열산화막(SiO2)의 스피터 에칭의 상태를 종래장치에 의해 얻어진 결과와 비교하면서 제3도에 도시한다. 즉, 동일 도면은 기판에 인가하는 고주파 전력과 산화막이 에칭되는 속도(nm/분)의 관계를 도시한 것이지만, 도면에서 명백한 바와같이 본 발명의 경우는 모두(마이크로파 전력을 파라미터로 한)종래 장치와 비교해서 현저하게 높은 에칭 속도가 얻어졌다.
또, 측정에 사용한 시료 및 스퍼터 에칭 처리 조건은 다음과 같다.
⑴ 시료 : 표면에 열산화막을 갖는 Si 기판.
⑵ 분위기 가스 : Ar 가스의 10-2∼10-3Torr.
⑶ 마이크로파 전력 : 200W와 400W로 전환 측정.
⑷ 고주파 전력 : 최대 출력 1.2KW의 것을 사용.
다음에 본 발명의 다른 1실시예를 제4도∼제10도에 의해 설명한다.
먼저 제4도에 도시하는 제3의 실시예에서 설명하면 진공통(1)과 플라즈마 발생 수단(2)와 진공 배기 수단(3)과 가스 공급 수단(4)로 구성되고, 진공통(1)내에는 기판(5)를 얹어놓은 스피터 에칭 전극(이하, 에칭 전극이라한다.)(6)이 상기 진공통(1)과 전기적으로 절연하여 진공적으로 밀봉하는 기능을 갖는 플랜지(7)을 가쳐서 설치되고, 이 에칭 전극(6)의 끝부(9)에는 전원(8)이 접속된다. 또, 플라즈마 발생 수단에서는 마이크로파 발생원(10), 도파관(11), 캐비티(12), 정합 수단(13), 도체봉(16) 및 마이크로파의 도입부로 되는 도입창(14)로 구성된다. 또, 이 도입창(14)와 에칭 전극(6)으로 둘러싸여진 공간의 주위에는 자석(18)이 설치된다.
상기 구성에 있어서 마이크로파 발생원(10)에 의해 마이크로파를 발진하여 마이크로파를 도파관(11)을 통해서 캐비티(12)로 보낸다. 여기서 정합 수단(13)을 조정하여 캐비티(12)를 마이크로파의 공동공진 조건으로 하는 것에 의해 캐비티(12)내의 마이크로파의 전계는 높아지고, 도입창(14)에서 진공통(1)내로 인도된 마이크로파에 의해, 가스 공급 수단(4)에 의해서 진공통(1)내로 공급된 통내의 분위기 가스가 전리하여 플라즈마(20)을 발생시킨다. 이 플라즈마(20)의 주위에 설치한 자석(18)의 두께 방향에서 본 단면도를 제5도에 도시한다. 또, 이 실시예에서는 자석으로서 영구 자석의 예를들고 있지만 전자석이라도 좋은 것은 물론이다. 링 형사이의 자석(18)은 둘레방향으로 짝수개로 분할하여 안쪽, 바깥쪽 둘레의 극성을 교대로 교체하는 것에 의해 자력선(21)은 안쪽으로 볼록한 형상으로 되어(일반적으로 플라즈마를 제한하기 위한 다중 카스프자장이라 한다) 플라즈마(20)을 기판(5)상에 제한 할 수가 있으므로 플라즈마(20)의 저압력 영역에서의 안정 발생 및 플라즈마(20)을 용이하게 고밀도로 할 수가 있다.
이 플라즈마(20)의 밀도는 상기 마이크로파가 플라즈마(20)내를 전파하여 에너지를 공급할 수 있는 한계의 밀도(예를들면, 마이크로파의 주파수가 2,45GHz이면 플라즈마의 밀도는 7.4×1010/㎤)까지 공급하는 마이크로파 전력에 의해 제어할 수 있다. 이와같이하여 발생한 플라즈마(20)중의 이온을 에칭 전극(6)에 접속한 전원(8)(이예에서는 고주파 전력을 인가)에 의해 에칭 전극(6)을 거쳐 기판(5)에 발생한 전압에 의해 가속하여 기판에 충돌시켜서 스퍼터 에칭을 행한다. 여기서 캐비티(12)의 칫수를 캐비티(12)내의 마이크로파 모드가 축대칭으로 되는 칫수로 하는 것에 의해 기판(5)상의 플라즈마(20)의 밀도 분포가 균일하게 된다. 또, 이 캐비티(12)는 중앙에 축(도체봉(16))을 갖는 동축형이지만 축이 없는 공동형에 있어서도 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또, 상기 도입창(14)로서는 석영판을 사용했지만 진공통의 격벽 역할도 겸하고 있으므로 가스를 통하지 않고(불통기성) 마이크로파의 흡수가 적은 절연재, 예를들면 알루미나 등의 세라믹스라도 좋은 것은 앞서 기술한 대로이다. 제6도는 본 발명의 제4의 실시예를 도시한 것으로서, 진공통(1), 플라즈마 발생 수단(2), 진공 배기 수단(3), 가스 공급 수단(4) 등의 구성은 제3의 실시예와 동일하고 플라즈마 발생 수단(2)의 자석(18)이 링 형상의 코일(22)로 대신한 것만이 다르다. 이와같은 구성에서 코일(22a),(22b)를 동심형상으로 2단으로하여 각각에 역방향으로 전류를 흐르게 하는 것에 의해 기판(5)상의 주위에서 2개의 코일에서의 자력선(21a)는 막히게 되어 플라즈마가 반경 방향으로 확산하지 않고, 더욱 안정되게 제한할 수가 있어 플라즈마를 효율좋게 고밀도로 발생시킬 수 있다.
제7도, 제8도는 제4의 실시예와 유사한 구조의 것이고, 제6도의 실시예의 2단의 코일(22)대신에 영구자석(23)으로 치환하는 것이다. 제7도는 링의 둘레 방향에서 각각 역방향으로 자화된 상하 1조의 영구 자석(23)이고, 이것에 의해 자력선(21a)는 플라즈마(20)의 주위에서 막혀 이 플라즈마(20)을 기판(5)상에서 제한한다.
제8도는 자석(23)의 자화(21b)를 두께 방향에서 각각 역방향으로 취한 것이고, 제7도와 거의 마찬가지 자장이 얻어져 플라즈마(20)의 제한 효과가 얻어진다.
제9도는 본 발명의 제5도의 실시예를 도시한 것으로서, 구성은 제6도에서 도시한 제4실시예와 동일하고 자장 발생수단으로서 링 형상의 코일(22a),(22b)를 얹어 놓고 있지만 이 코일(22a),(22b)에는 같은 방향의 전류를 흐르게 하는 것에 의해 이 코일(22)에 의한 자력선(21c)는 기판(5)상에서 안쪽 방향으로 블록 형상으로 되어 플라즈마(20)의 바깥쪽 둘레 방향으로의 확산을 방지하고 있다.
제10도는 본 발명의 제6도의 실시예로서, 구성은 제9도와 유사하지만, 제9도의 코일(22)가 자석(24)로 대체하고 있는 것이 다르다. 자석(24)는 반경 방향으로 자화되어 있어 2개 자석의 극성은 역전하고 있기 때문에 자력선(21d)는 제9도와 유사한 형상으로 되어 플라즈마(20)의 제한 효과를 갖는다.
다음에 제4도의 구성의 스퍼터 에칭 장치를 이용하여 기판(5)로서 표면에 열산화막(SiO2)이 형성된 실리콘 웨이퍼를 다음의 조건에서 스퍼터 에칭한 결과를 비교예로서 자기 발생 수단을 마련하지 않은 장치의 결과와 비교하여 제11도에 도시한다. 동일 도면의 세로축은 에칭 속도를, 가로축은 웨이퍼의 중앙에서의 거리를 도시한 것이다.
에칭 조건은 다음과 같다.
⑴ 기판 : 열산화막(SiO2)이 형성된 실리콘 웨이퍼.
⑵ 에칭 가스 : 아르곤(Ar)
⑶ 압력 : 5×10-3Torr
⑷ 마이크로파 전력 : 400W
⑸ 고주파 전력 : 600W
(스퍼터 에칭 전극에 인가)
상기 제11도에서 명백한 바와 같이 본 발명의 실시예인 자석으로 플라즈마를 제한한 곡선(81)은 웨이퍼의 중앙에서 주변에 걸쳐 비교적 불안정성이 적은 평탄한 에칭 속도를 갖고 있어 균일성이 개선되어 있는 것을 표시하고 있다. 한편, 자석이 없는 비교예를 표시한 곡선(82)는 웨이퍼의 주변부로 진행함에 따라 속도가 저하하여 중앙부와는 큰 불안정성이 생기고 있다.
제12도는 상기 제11도와 동일한 시료에 대해서 에칭 속도와 스퍼터 에칭 전극에 인가한 고주파 전력과의 관계를 도시한 것으로서, 본 발명의 실시예인 자석이 있는 경우(곡선((1))와 없는 경우(곡선((2)) 및 마이크로파에 의한 플라즈마 발생 수단을 가지지 않은 종래의 평행 평판 방식(곡선((3))의 경우와 비교해서 도시한 특성 곡선도이다.
이 도면에서도 본 발명의 실시예인 곡선((1)은 다른 비교예에 비교해서 현저하게 에칭 속도가 빨리 개선되어 있는 것을 알 수 있다.
또, 에칭 조건은 다음과 같다.
⑴ 기판 : 열산화막(SiO2)이 형성된 실리콘 웨이퍼.
⑵ 에칭 가스 : 아르곤(Ar)
⑶ 압력 : 5×10-3Torr
⑷ 마이크로파 전력 : 400W
(곡선((1) 및 ((2)의 경우)
이상의 특성 곡선도에서도 명백한 바와 같이 본 발명에 있어서는 자석의 삽입에 의해 플라즈마의 확산을 방지하고, 특히 주위의 플라즈마 밀도가 증가하기 때문에 평군 스퍼터 에칭 속도가 증가함과 동시에 특히 종래 문제로 되어 있던 기판 주위의 스퍼터 에칭 속도를 증가할 수 있기 때문에 균일성도 동시에 향상한다는 효과가 있다. 균일성을 표시하는 불안정성(중앙부와 주변부)을 비교하면 현상의 데이터에서는 자석이 있는 본 발명의 경우 ±5%인 것에 대하여 자석이 없는 비교예의 경우 ±20%이었다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 플라즈마는 마이크로파에 의한 플라즈마 발생 수단에 의해 고밀도로 발생할 수 있으며, 또 캐비티 정합 수단 및 동축 등에 의해 캐비티 칫수를 마이크로파의 축대칭 모드에 공동 공진기로 하는 것에 의해 축대칭이 안정된 고밀도 플라즈마를 발생할 수 있어 에칭의 고속화와 기판에의 손상의 저감효과가 있다.
또 플라즈마 발생은 마이크로파 전력으로, 기판에 충돌하는 이온 에너지는 에칭 전극에 인가한, 예를들면 고주파 전력과 같은 제2의 전원으로 각각 제어할 수 있으므로 에칭 속도와 그때의 이온의 충돌에너지가 개별로 제어될 수 있기 때문에 기판에 맞추어서 가장 적합한 조건이 선택될 수 있어 스퍼터 에칭 처리의 효율 향상의 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 플라즈마는 마이크로파에 의한 플라즈마 발생 수단에 의해 고밀도로 발생할 수 있고, 또 캐비티 정합 수단 및 동축 등에 의해 캐비티 칫수를 마이크로파의 축대칭 모드의 공동 공진기로하여 발생한 플라즈마의 주위의 확산을 자장에 의해서 방지하는 것에 의해 저압력으로 축대칭의 안정된 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있어 에칭의 고속화와 기판에의 손상의 저감 효과가 있다.
다음에 본 발명의 다른 1실시예를 제13도, 제14도에 의해 설명한다. 제13도는 제7도의 실시예로서 활성화실(31)은 한쪽에 마이크로파 도입용의 도입창(32)를 구비하고, 여기에는 마이크로파를 투과하여 진공을 유지하는 재질(석영 또는 알루미나 자기등)로 되는 마이크로파의 도입 부재(14a)가 마련되며, 이 도입 부재(14a)는 활성화실(31)내로 돌출하고 있다. 상기 활성화실(31)은 입사 마이크로파의 공동 공진기를 형성하고 있고, 플런저(13)에 의해 공진기의 칫수를 변하게 할 수 있도록 되어 있다. 이 활성화실의 다른쪽 끝에는 여러개의 분출구멍(35)가 마련되어 있고, 또 이 활성화실(31)내의 도입창(32)의 근방에는 반응 가스의 제1공급 구멍(36)이 마련되어 있다.
상기 분출 구멍(35)의 출구에는 반응실(1a)가 부착되어 이 반응실(1a)의 하부에는 진공 배기구(38)이 마련되고, 또 중앙부에는 기판(5)가 탑재대(6)상에 놓여져 있다.
이 탑재대(6)은 히터(37)이 내장되어 있어 온도를 임의로 설정할 수가 있고, 또 반응실(1a)와 절연되어 있어 고주파 전원(8)과 접속되어 있는 상기 기판(5)에 대향한 분출 구멍(35)가 열려져 있는 면에는 이 분출 구멍과 교대로 가스의 제2공급 구멍(33)과 연결되어 있는 가스 공급 구멍(34)가 마련되어 있다(제14도 참조), 또, 활성화실(31)의 마이크로파 도입용의 도입창(32)측에는 이 활성화 실과 입사 마이크로파의 매칭을 취하기 위한 튜너나 입사 마이크로파와 반사 마이크로파의 전력을 측정하는 모니터를 구비한 마이크로파 발생원(10)이 설치되어 있다.
이상의 구성에 있어서 활성화하기 어려운 가스(예를들면 SiO2막으로 된 경우는 N2O 또는 O2, Si3N4경우는 N2O)를 공급 구멍(36)에서 용이하게 활성화하는 가스(예를들면 SiO2, Si3N4막으로 되는 경우, SiH4가스)를 가스 공급 구멍(34)에서 각각 공급하여 진공 배기구(38)에서 소정의 압력으로 진공 배기한다. 여기서 마이크로파 발생원(10)에서 마이크로파를 발진하여, 플런저(13)에 의해 인가한 마이크로파의 활성화실(31)의 매칭을 취하는 것에 의해 마이크로파는 도입 부재(14a)를 통해서 활성화실(31)내로 들어가, 여기서 정재파를 형성하고, 이 전계에 의해 공급 구멍(36)에서 공급된 반응 가스를 전리하여 플라즈마 상태로 한다. 여기서 마이크로파는 도입 부재(14a)의 돌출부 전면에서 활성화실내로 들어가 반응성 가스의 플라즈마에 에너지를 공급하기 위해 도입 부재(14a)의 돌출부 전면을 고밀도 플라즈마(플라즈마 밀도 7.4×1010/㎤)로 된다. 이 플라즈마에 의해 활성화된 반응 가스는 진공 배기의 흐름에 편승해서 분출 구멍(35)를 통하여 균등하게 반응실(1a)로 보내진다. 이 반응실(1a)에서는 상기의 활성화된 반응성 가스와 함께 가스 공급 구멍(34)에서 활성화실로 돌아서 들어가지 않고 활성화율이 높은 가스를 기판(5)상에서 고주파에 의해 발생시킨 플라즈마를 통해서 히터(37)에 의해 소정의 온도로 가열된 기판(5)의 표면에서 반응하여 막이 퇴적된다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면 활성화실내에서 플라즈마 발생 면적을 크게 할 수 있으며, 또한 플라즈마로의 마이크로파 흡수 면적을 확대해서 효율좋게 마이크로파 에너지를 플라즈마에 흡수시킬 수 있으므로 활성화실내를 대용량의 고밀도 플라즈마로 할 수 있고, 이것에 의해 고농도의 활성화 반응 가스가 만들어져 이것을 짧은 거리에서 고농도인 채로 기판(피처리물)상에 균일하게 수송할 수 있어 기판상에서 발생시킨 플라즈마에 의해 활성화한 반응성 가스와의 반응이 대폭으로 증가하기 때문에 막질을 열화하는 일없이 고속으로 막을 이룰 수 있다.
제15도는 제8도의 실시예로서 활성화실(31)에 접속하는 마이크로파의 도입구를 상단면에 마련한 것이다. 본 구조에서는 플런저(13)이 없기 때문에 충분한 공진 상태가 얻어지기 힘들어 반사 전력이 크게 되기 쉽다는 결점은 있지만 마이크로파의 도입 부분이 간단하게 되고, 전극 전체가 작게 된다는 이점을 갖고 있어 특성에 대해서는 제1의 실시예와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또, 활성화하기 쉬운 가스는 상기의 마이크로파 플라즈마에 활성화하는 일없이 낮은 전력의 고주파에 의해서 발생시킨 플라즈마에 의해 활성화하여 피처리물상에 균등하게 공급하고, 상기의 마이크로파 플라즈마에 의해서 활성화한 가스와 반응한다. 그래서 피처리물상의 플라즈마 밀도를 높게 하는 고전력의 인가가 필요없고, 또 활성화하기 쉬운 가스의 활성 가스농도만 높아지는 일이 없으므로 정규의 화학량비에 가까운 비율의 반응이 증가하여 막의 질을 열화하는 일없이 막을 이루는데 고속화를 도모할 수가 있으며, 또 마이크로파 플라즈마, 고주파 플라즈마로 여기하는 각각의 가스를 피처리물에 향해서 균등하게 공급하기 때문에 균일성도 확보할 수 있으므로, 고품질의 막을 균일하고 고속으로 형성할 수 있다는 효과가 있다.
이상 설명한 바와 같이 플라즈마 처리 장치는 활성화실(31)과 피처리물(5)를 갖는 반응실(1a)의 2개실로 된다.
활성화실(31)은 마이크로파의 방전에 의해 7.4×1010/㎤의 고밀도의 플라즈마 발생이 가능하게 되만 자장이 없기 때문에 상기 플라즈마 밀도로 되면 마이크로파는 플라즈마중을 전파할 수 없고, 표면에서 반사되어 플라즈마 밀도를 높이는 것은 불가능하게 되지만 마이크로파의 도입 부재를 볼록형으로 하는 것에 의해 마이크로파의 플라즈마의 접촉 면적이 증가하여 플라즈마 체적이 증가한다.
또, 활성화실(31)의 칫수를 공진 조건으로 하는 것에 의해 플라즈마의 점화, 안정 플라즈마의 생성이 용이하게 되어 활성화실(31)에 도입하는 활성화하기 어려운 가스의 활성화 농도를 임의로 높일 수가 있다.
활성화실(31)과 반응실(1a)의 경계에 마련된 평판은 활성화실에서 발생시킨 활성화하기 어려운 가스의 활성 이온과 활성화하기 쉬운 반응 가스를 피처리물(5)에 균등하게 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 이때, 활성화실(31)과 피처리물(5)의 거리를 짧게 하는 것이 가능하고, 활성 가스의 농도를 거의 저하시키는 일없이 피처리물(5)로 저하하지 않으며, 또한 균등하게 도입하기 위해 피처리물(5)에 대향해서 가스 분출판(34), 가스 분출판의 피처리물과 반대측으로 활성화실(31)을 마련하고 있다.
상기 활성화실(31)에서 활성화하는 가스는 활성화하기 어려운 가스이고, 활성화하기 쉬운 가스는 반응실(1a)에 활성화실로 돌아서 들어가지 않도록 해서 직접 도입하여 피처리물(5)상에서 낮은 전력의 고주파에 의해서 발생시킨 플라즈마에 의해 활성화한다. 여기서 활성화 하기 쉬운 가스도 피처리물(5)에 대해서 균등하게 도입하기 위해 가스 분출판의 활성화실에 통하는 작은 구멍(35)가 교대로 열린 구멍(34)에서 도입한다.
이상에 의해 활성화기 어려운 가스의 활성화 가스 농도를 단독으로 높일 수가 있으며, 또한 농도를 저하시키는 일없이 균일하게 피처리물(5)에 공급할 수 있으며, 또 활성화하기 쉬운 가스는 마이크로파에 의한 고밀도로 활성화되는 일없이 피처리물상의 낮은 전력의 플라즈마에 의해서 활성화할 수 있으므로 여러개의 활성화 가스 농도의 비율을 제어하여 적정화가 가능하여 막질을 저하시키는 일없이 고속으로 막을 이룰 수 있다. 또, 가스의 공급을 피처리물(5)와 대향한 가스 분출판에서 균일하게 위로 공급할 수가 있다.
반응실(1a)에서는 상기 평판에서 도입된 활성화하기 쉬운 가스를 피처리물(5)상에 발생시킨 저밀도의 플라즈마에 의해서 활성화하여 피처리물 표면에서 활성화실에서의 활성 가스와 반응시켜 막을 퇴적시킨다.
이상과 같이 반응 가스는 여러개의 플라즈마에 의해서 독립적으로 활성화할 수가 있어 이 활성화 가스를 피처리물에 균등하게 높은 효율로 공급하는 것이 가능하게 되므로 고품질의 막을 균일하고 고속으로 형성할 수가 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 반응 가스를 활성화하는 활성화실과 피처리물을 처리하는 반응실이 각각이고, 활성화실은 입사 마이크로파의 공동 공진기를 형성하기 때문에 저진공 영역(＜1Torr)이라도 안정되게 플라즈마를 발생하며, 마이크로파 도입 부재가 돌출부를 가져서 발생한 플라즈마와 마이크로파가 접하는 면적이 크기 때문에, 반응 가스의 플라즈마는 돌출 표면에 따라서 대용량으로 고밀도7.4×1010/㎤…마이크로파 주파수 2.45GHz)의 플라즈마가 발생한다.
이 고밀도 플라즈마내로 반응 가스가 공급되어 고밀도 플라즈마중을 긴거리를 통과하는 것에 의해 활성화 하기 어려운 반응 가스도 고농도로 활성화된다. 여기서 활성화 가스는 분출구멍을 통해서 반응실로 도입된다. 활성화 가스는 저압력 및 피처리물까지 짧은 거리이기 때문에 농도가 저하하는 일이 없고, 또 활성화 가스의 분출구멍이 균일하게 열려져 있는 것 때문에 피처리물상에 균일하게 공급된다.

Claims (45)

  1. 가스 공급 수단(4)와 진공 배기 수단(3)을 갖는 진공통(1)내에 기판(5)을 얹어 놓은 스피터 에칭전극(6)을 마련해서 이루어진 장치에 있어서, 상기 기판(5)에 대향해서 마이크로파에 의한 플라즈마 발생수단(2)를 마련하고, 상기 스퍼터 에칭전극(6)에는 플라즈마중의 이온을 상기 기판(5)에 충돌시키기 위한 저압 인가수단을 마련하는 것에 의해 플라즈마 발생의 전원과 플라즈마(15)중의 이온을 기판에 충돌시키는 전원을 독립적으로 마련한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  2. 특허청구의 범위 제1항에 있어서, 상기 스퍼터 에칭전극(6)에는 고주파 전력을 인가한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  3. 특허청구의 범위 제1항 또는 제2항에 있어서, 마이크로파에 의한 플라즈마 발생수단(2)는 마이크로파 발생원(10)과 캐비티(12)와 마이크로파의 도입창(14)로 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  4. 특허청구의 범위 제3항에 있어서, 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)에 정합수단(13)을 마련하여 캐비티(12)를 마이크로파의 공동 공진기로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  5. 특허청구의 범위 제3항에 있어서, 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)를 동축구조로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  6. 특허청구의 범위 제4항에 있어서, 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)의 칫수를 마이크로파의 모드가 축대칭으로 되는 칫수로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  7. 특허청구의 범위 제3항에 있어서, 마이크로파의 도입창(14)는 진공통(1)을 구성하는 격벽과 캐비티(12)에서의 마이크로파를 진공통내에 방사하는 양기능을 갖는 마이크로파 흡수가 적은 절연재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  8. 특허청구의 범위 제7항에 있어서, 절연제가 석영 또는 세라믹스의 어느것인가 한쪽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  9. 가스 공급 수단(4)와 진공 배기 수단(3)을 갖는 진공통(1)내에 기판(5)을 얹어 놓은 스퍼터 에칭전극(6)을 마련함과 동시에 상기 기판(5)에 대향해서 마이크로파에 의한 플라즈마 발생수단(2)를 상기 진공통(1)에 마이크로파 도동입창(14)를 거쳐서 마련하고, 상기 스퍼터 에칭전극(6)에는 상기 플라즈마 발생수단(2)에 의해 발생한 플라즈마(20)중의 이온을 상기 기판(5)에 충돌시키기 위한 전압 인가수단이 마련되어 플라즈마를 발생시키는 마이크로파 전원과 상기 스퍼터 에칭전극에 전압을 인가하는 전원을 각각 독립으로 마련해서 이루어지는 장치에 있어서, 상기 기판(5)와 상기 마이크로파 도입창(14) 사이의 공간에 생기는 플라즈마(20)을 그 주위에서 자력선으로 둘러싸도록 상기 기판상에 자장을 구성하는 자기 발생 수단을 마련한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  10. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 스퍼터 에칭전극(6)에 고주파전력을 인가한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  11. 특허청구의 범위 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 마이크로파에 의한 플라즈마 발생수단(2)는 마이크로파 발생원(10), 캐비티(12) 및 마이크로파의 도입창(14)로 구성된 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  12. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)에 정합수단(13)을 마련하여 캐비티(12)를 마이크로파의 공동 공진기로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  13. 특허청구의 범위 제11항에 있어서, 상기 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)를 동축 구조로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  14. 특허청구의 범위 제12항에 있어서, 상기 플라즈마 발생수단(2)의 캐비티(12)의 칫수를 마이크로파의 모드가 축대칭으로 되는 칫수로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  15. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 마이크로파의 도입창(14)는 진공통(1)을 구성하는 격벽과 캐비티(12)에서의 마이크로파를 상기 진공통(1)내에 방사하는 것의 양기능을 갖는 마이크로파 흡수가 적은 절연재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  16. 특허청구의 범위 제15항에 있어서, 상기 절연재가 석영 또는 세라믹스의 어느것인가 한쪽으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  17. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 자기 발생 수단으로서 반경방향으로 자화되고, 상기 자화의 극성이 지름 방향으로 차례로 반전하는 링형상의 자석(18)로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  18. 특허청구의 범위 제9항에 있어서, 상기 자기 발생 수단으로서 자석을 마이크로파의 도입창(14)측과 에칭전극(6)측에 각각 배치하여 2단계의 링 형상 자석으로 한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  19. 특허청구의 범위 제18항에 있어서, 상기 2단계의 링 형상 자석을 코일(22a,22b)로 구성한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  20. 특허청구의 범위 제19항에 있어서, 상기 2단계의 링 형상 자석을 코일(22a,22b)에 각각 역방향의 전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  21. 특허청구의 범위 제19항에 있어서, 상기 2단계의 링 형상 코일(22a,22b)에 각각 같은 방향의 전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  22. 특허청구의 범위 제18항에 있어서, 상기 2단계의 링 형상 자석을 영구 자석(23,24)로 구성한 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  23. 특허청구의 범위 제22항에 있어서, 상기 링형상 영구자석(23)은 각각 둘레 방향으로, 그리고 서로 역방향으로 자화되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  24. 특허청구의 범위 제22항에 있어서, 상기 링형상 영구자석(23)은 각각 두께 방향으로, 그리고 서로 역방향으로 자화되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  25. 특허청구의 범위 제22항에 있어서, 상기 링형상 영구자석(24)는 각각 반경방향으로, 그리고 서로 역방향으로 자화되어 있는 것을 특징으로 하는 스퍼터 에칭장치.
  26. 플라즈마를 발생하는 수단과 원료 가스를 공급하는 수단을 갖는 활성화실(31), 상기 활성화실(31)과 공간적으로 결합하여 피처리물을 얹어 놓은 수단을 갖는 반응실(1a), 상기 활성화실(31) 및 반응실(1a)를 소정의 압력으로 하는 진공 배기 수단을 갖는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 활성화실(31)과 피처리물의 거리단축을 가능하게 하도록 상기 활성화실(31)을 상기 반응실(1a)에 직접 결합시켜 상기 반응실로의 원료가스 공급 수단을 상기 결합부분에 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  27. 특허청구의 범위 제26항에 있어서, 활성화실(31)과는 독립으로 플라즈마를 발생시키는 수단을 반응실(1a)에 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  28. 특허청구의 범위 제27항에 있어서, 반응실(1a)로의 원료가스 공급수단으로서 소정의 지름의 작은 구멍을 여러개 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  29. 특허청구의 범위 제28항에 있어서, 반응실(1a)로의 원료가스 공급 수단을 상기 반응실과 활성화실(31)을 분할하도록 얹어 놓은 평판부분에 갖게 하고, 또 활성화실(31)에서의 원료 가스를 반응실(1a)에 도입하는 수단으로서 상기 평판에 여러개의 관통한 소정지름의 구멍을 여러개 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  30. 특허청구의 범위 제29항에 있어서, 활성화실(31)과 반응실(1a)의 결합부분에 얹어 놓은 평판에 마련한 반응실로의 원료가스 공급의 구멍과 활성화실에서 가스를 공급하는 구멍을 교대로 배치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  31. 특허청구의 범위 제30항에 있어서, 활성화실(31)에 있어서의 플라즈마 발생수단으로서 마이크로파를 도입하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  32. 특허청구의 범위 제31항에 있어서, 활성화실(31)의 마이크로파 도입부재에 돌출부를 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  33. 특허청구의 범위 제32항에 있어서, 활성화실(31)의 칫수가 마이크로파의 공진조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  34. 특허청구의 범위 제33항에 있어서, 활성화실(31)의 일단이 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  35. 가스 공급 수단(4)와 진공 배기 수단(3)을 갖는 진공통(1)내에 기판(5)를 얹어 놓은 기판 탑재대를 마련하여 이루어지는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 기판(5)에 플라즈마중의 이온을 충돌시키기 위해 상기 기판탑재대에 전압을 인가하는 전압 인가수단과 상기 플라즈마를 마이크로파에 의해 발생시키는 마이크로파 플라즈마 발생수단(2)로 이루어지고, 상기 마이크로파 플라즈마 발생수단(2)는 마이크로파 발생원(10)과 캐비티(12) 및 상기 진공통(1)내의 기판(5)면에 대향하는 영역에 상기 캐비티(12)에서 마이크로파를 도입하는 도입창(14)로 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  36. 특허청구의 범위 제35항에 있어서, 상기 캐비티(12)를 마이크로파의 공동 공진기로 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  37. 특허청구의 범위 제35항에 있어서, 상기 마이크로파 플라즈마 발생수단(2) 또는 상기 기판(5)상에 자장을 형성하는 자기 발생수단을 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  38. 가스 공급수단과 진공 배기 수단을 갖는 진공통내에 기판(5)를 얹어 놓은 기판탑재대(6)을 마련하여 이루어지는 플라즈마 처리장치에 있어서, 상기 가스 공급 수단은 제1의 원료 가스 공급수단과, 제2의 원료 가스 공급 수단으로 이루어지고, 상기 기판탑재대(6)을 가열하는 가열수단(37), 마이크로파에 의해 플라즈마를 발생하는 수단과 상기 제1의 원료가스 공급 수단을 갖는 활성화실(31), 상기 활성화실과 인접하여 결합하는 상기 기판탑재대(6)을 갖는 반응실(1a) 및 상기 결합하는 부분에서 반응실(1a)로 제2의 원료가스를 공급하는 상기 제2의 원료가스 공급 수단을 구비하고, 상기 활성화실(31)에서 발생시킨 고밀도의 플라즈마에 의해 제1의 원료가스를 활성화해서 상기 반응실에 공급하여 제2의 원료가스와 반응시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  39. 특허청구의 범위 제38항에 있어서, 또 상기 제2의 원료가스를 활성화하는 수단을 마련한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  40. 특허청구의 범위 제38항에 있어서, 상기 수단으로서 기판탑재대(6)에 전력을 인가하는 수단으로 형성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  41. 특허청구의 범위 제38항에 있어서, 상기 결합부분을 기판(5)면에 대향하는 위치에 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  42. 특허청구의 범위 제38항에 있어서, 활성화실(31)에서 활성화된 제1의 원료가스를 상기 결합 부분에서 반응실(1a)로 공급하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  43. 가스 공급 수단과 진공 배기 수단윽 갖는 진공통내에서 기판탑재대상에 얹어 놓은 기판을 처리하는 플라즈마 처리방법에 있어서, 마이크로파에 의해 고밀도 플라즈마를 발생시키고, 또한, 상기 기판(5)의 근방에는 비교적 약한 전계를 발생시키며, 상기 고밀도 플라즈마중의 하전입자를 상기 기판의 근방에 발생시킨 상기 비교적 약한 전계로 가속하여 상기 기판상에 비교적 작은 에너지로 충돌시켜 상기 기판을 플라즈마 처리하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  44. 특허청구의 범위 제43항에 있어서, 상기 기판(5)에 에칭을 시행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  45. 특허청구의 범위 제43항에 있어서, 상기 기판(5)에 CVD로 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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