KR101170006B1

KR101170006B1 - 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구

Info

Publication number: KR101170006B1
Application number: KR1020107027709A
Authority: KR
Inventors: 신야 니시모토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2009-07-01
Publication date: 2012-07-31
Also published as: KR20110007251A; CN102077320B; TW201010527A; US20110168673A1; JPWO2010001938A1; JP5444218B2; WO2010001938A1; CN102077320A

Abstract

플라즈마 처리에 이용하는 마이크로파를 투과시키는 유전체창의 온도를 보다 정밀하게 제어하여, 보다 양호한 플라즈마 처리 특성을 실현할 수 있는 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구를 제공한다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 처리 용기(2), 유전체창(샤워 플레이트)(3), 안테나(4), 도파관(5), 냉각 블록(6), 기판 보지대(保持台)(7), 처리 용기(2)의 상부에 부착된 보지 링(어퍼 플레이트)(15)을 구비한다. 유전체창(3)의 주연부를 보지 링(15)으로 계지(engage)한다. 안테나(4)의 위에, 내부에 열매체를 유통시킬 수 있는 냉각 유로(6a)를 구비한 냉각 블록(6)이 형성된다. 도파관(5)의 주위에 온도 센서(16)가 형성되어, 안테나(4) 등의 온도가 검출된다. 보지 링(15)의 내부에는 램프 히터(151)가 구비된다. 유전체창(3)은, 제어 수단에 의해 제어되는 냉각 블록(6)의 냉각 수단 및 보지 링(15)의 가열 수단에 의해, 소정의 온도 분포로 제어된다.

Description

플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구{PLASMA PROCESSING DEVICE, PLASMA PROCESSING METHOD, AND MECHANISM FOR REGULATING TEMPERATURE OF DIELECTRIC WINDOW}

본 발명은 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구에 관한 것이다.

반도체의 제조 프로세스에서는, 박막의 퇴적 또는 에칭 등을 목적으로 한 플라즈마 처리가 널리 행해지고 있다. 고성능 그리고 고기능인 반도체를 얻기 위해서는, 청정도가 높은 공간 내에서, 피(被)처리 기판의 피처리면 전면(全面)에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 요구된다. 이 요구는, 기판의 대경(大徑)화에 수반하여 더욱더 강해지고 있다.

현재, 플라즈마 처리에 있어서의 플라즈마 발생 방법으로서, 마이크로파에 의한 프로세스 가스의 여기(excitation)가 널리 이용되고 있다. 마이크로파는 유전체를 투과하는 성질을 갖는다. 플라즈마 처리 장치에, 유전체 재료로 형성되어 마이크로파를 투과시키는 창(이하, 유전체창이라고 호칭함)을 형성함으로써, 플라즈마 처리 장치 외부로부터 내부로 마이크로파를 조사(irradiation)하는 것이 가능해진다. 플라즈마 처리 장치 내에 도입된 프로세스 가스가 이 마이크로파에 의해 여기된 결과, 플라즈마가 발생한다. 이 구성에 의하면, 플라즈마 처리 장치 내에 방전 전극을 형성할 필요가 없기 때문에, 처리 장치 내의 청정도가 높게 유지된다. 또한, 이 방법은, 비교적 저온에서도 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있기 때문에, 생산성이나 에너지 효율도 우수하다.

이 방법에서는 유전체창에 근접한 공간에 있어서 고밀도의 플라즈마가 형성되기 때문에, 유전체창은 대량의 이온이나 전자에 노출된다. 또한, 마이크로파를 공급하는 안테나로부터도 열이 발생한다. 이 때문에, 플라즈마 처리를 장시간 행하면, 유전체창에 열이 축적된다. 유전체창의 과열은, 프로세스 가스의 여기 효율을 변화시키거나, 프로세스 가스를 분해시키거나 하는 바람직하지 않은 현상의 원인이 된다.

유전체창의 과열을 막기 위해, 예를 들면 특허문헌 1에는, 처리 용기와, 냉각부를 구비하는 마이크로파 안테나와, 유전체 재료로 이루어지는 샤워 플레이트와, 유전체 재료로 이루어지고 마이크로파 안테나와 샤워 플레이트와의 사이에 형성된 커버 플레이트를 구비하는 플라즈마 처리 장치가 기재되어 있다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 냉각부를 구비하는 마이크로파 안테나를, 커버 플레이트를 개재하여 샤워 플레이트와 밀접시킴으로써, 유전체창의 과열을 방지하고 있다.

일본공개특허공보 2002-299330호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치에 있어서도, 장시간 플라즈마 처리를 행하면, 유전체창에 매우 큰 온도 분포의 치우침이 생기고, 나아가서는 유전체창에 열왜곡이 발생하여, 장치의 특성이 변화되어 버려, 균일한 플라즈마 처리가 곤란하게 되는 등과 같은 문제가 있다. 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 처리 특성을 향상시키기 위해서는, 유전체창의 과열을 방지하는 것만으로는 충분하지 않고, 유전체창의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 중요하다는 것을, 발명자들의 실험 등에 의해 알게 되었다.

본 발명은, 이러한 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 플라즈마 처리에 이용하는 유전체창의 온도 분포를 균일화하여, 양호한 플라즈마 처리 특성을 실현할 수 있는 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치는,

유전체 재료로 형성된 유전체창을 구비하고, 내부를 감압 가능한 처리 용기와,

상기 유전체창을 통하여 상기 처리 용기의 내부에 마이크로파를 공급하는 안테나와,

프로세스 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 가스 공급 수단과,

상기 유전체창을 복사선(輻射線)으로 가열하는 가열 수단과,

상기 유전체창을 냉각하는 냉각 수단

을 구비한다.

바람직하게는, 상기 플라즈마 처리 장치는,

상기 유전체창의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단과,

상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 온도에 응답하여, 상기 가열 수단 및/또는 상기 냉각 수단을 제어하기 위한 제어 수단

을 추가로 구비한다.

바람직하게는, 상기 온도 검출 수단은 복수의 센서로 구성되고, 상기 센서는 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 상기 구역마다 적어도 1 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가열 수단은, 상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치된 복수의 히터로 구성되고,

상기 히터는 상기 제어 수단에 의해 제어되고,

상기 유전체창의 주연부(周緣部)를, 각 히터에 대하여 독립적으로 설정된 발열량으로 가열하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가열 수단과 상기 유전체창의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 냉각 수단은, 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 당해 구역마다 열매체의 도입구와 배출구를 갖는 것을 특징으로 한다.

특히 바람직하게는, 상기 냉각 수단은, 상기 제어 수단에 의해 제어되고, 상기 유전체창의 상기 구역마다 독립적으로 설정된 유량으로 상기 열매체를 유통시키는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가열 수단을 보지(保持; holding)하는 보지 부재는, 상기 보지 부재의 온도를 소정의 온도로 유지하기 위한 온도 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 플라즈마 처리 방법은, 가열 수단을 보지하는 보지 부재는, 적어도 하나의 피처리 대상물에 대하여 플라즈마 처리가 행해지는 동안, 온도 조정 수단에 의해 일정한 온도로 유지되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 관점에 따른 유전체창의 온도 조절 기구는,

유전체창의 온도 조절 기구로서,

상기 유전체창을 복사선으로 가열하는 가열 수단과,

상기 유전체창을 냉각하는 냉각 수단과,

상기 유전체창의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단과,

상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 온도에 응답하여, 상기 가열 수단 및/또는 냉각 수단을 제어하기 위한 제어 수단

을 구비하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가열 수단은,

상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치된 복수의 히터로 구성되고,

상기 제어 수단에 의해 제어되고,

상기 유전체창의 주연부를, 각 히터에 대하여 독립적으로 설정된 발열량으로 가열하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 가열 수단과 상기 유전체창과의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게는, 상기 냉각 수단은, 상기 제어 수단에 의해 제어되고, 상기 구역마다 독립적으로 설정된 유량으로 상기 열매체를 유통시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 플라즈마 처리 장치, 플라즈마 처리 방법 및 유전체창의 온도 조절 기구에 의하면, 플라즈마 처리에 이용하는 유전체창의 온도 분포를 균일화하여, 양호한 플라즈마 처리 특성을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 2는 냉각 블록을 처리 용기의 외측으로부터 본 평면도이다.
도 3은 보지 링의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 4a는 보지 링의 단면의 확대도이다.
도 4b는 보지 링을 유전체창측으로부터 본 부분 평면도이다.
도 5는 램프 히터의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 6은 레이디얼 라인 슬롯 안테나(radial line slot antenna)의 평면도이다.
도 7은 유전체창의 온도 제어 실시 형태(냉각 블록에 의한 온도 제어)를 나타내는 도면이다.
도 8은 유전체창의 온도 제어 실시 형태(보지 링에 의한 온도 제어)를 나타내는 도면이다.
도 9는 3종류의 가열 장치(단파장 적외선, 중파장 적외선, 카본(원적외선))의 특성을 대비하여 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고, 그 설명은 반복하지 않는다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는, 처리 용기(챔버)(2), 안테나(4), 도파관(waveguide; 5), 냉각 블록(6), 기판 보지대(保持台; 7), 배기 포트(8a), 진공 펌프(8b), 고주파 전원(9), 게이트(11), 온도 센서(16), 커버(17), 가스 공급 장치(18)를 구비한다.

처리 용기(2)는, 하부 용기(12), 보지 링(어퍼 플레이트; upper plate)(15), 유전체창(샤워 플레이트)(3)을 구비한다.

처리 용기(2)는 밀봉 가능하게 구성된다. 처리 용기(2)를 밀봉함으로써, 처리 용기(2)의 내부의 압력을 소정의 값으로 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 처리 용기(2)를 밀봉함으로써, 처리 용기(2)의 내부에서 발생한 플라즈마를 처리 용기(2)의 내부에 봉지하는 것이 가능해진다.

하부 용기(12)는, Al 등의 금속으로 이루어진다. 그 내벽면에는, 예를 들면 산화 처리에 의해 산화 알루미늄 등으로 이루어지는 보호막이 형성되어 있다. 또한, 하부 용기(12)의 내측의 저부에는, 기판 보지대(7)가 부착되어 있다.

보지 링(어퍼 플레이트)(15)은, Al 등의 금속으로 이루어진다. 그 내벽면에는, 예를 들면 산화 처리에 의해 산화 알루미늄 등으로 이루어지는 보호막이 형성되어 있다. 보지 링(어퍼 플레이트)(15)은, 하부 용기(12)의 위에 부착되어 있다. 보지 링(15)은, 처리 용기(2)의 천정측을 향하여 링 지름(내경)이 확대되는 동심원 형상의 단차(段差)(장출부(張出部; 15a))를 갖고 있다. 장출부(15a)와 연속한 단차(평면부(15b))는, 유전체창(3)의 하면 주연부를 지지하고 있다.

또한, 보지 링(15)은, 유전체창(3)의 주연부를 측면으로부터 가열하는 수단인 가열 장치(여기에서는 램프 히터(151))를 내부에 복수 구비한다. 또한, 보지 링(15)은 유로(158)를 내부에 구비한다. 유로(158) 내에 열매체를 유통시킴으로써, 보지 링(15)의 과열이 방지된다.

유전체창(3)은, SiO₂나 Al₂O₃ 등의 마이크로파를 투과시키는 유전체 재료로 이루어진다. 유전체창(3)은 안테나(4)로부터 공급된 마이크로파를 처리 용기(2)의 내부로 투과시킨다. 또한, 유전체창(3)은, 보지 링(15)에 감합(engagement)되어 처리 용기(2)의 덮개로서의 역할도 완수한다.

유전체창(샤워 플레이트)(3)은, 커버 플레이트(3a), 베이스 플레이트(3b)를 구비한다. 베이스 플레이트(3b)는, 다수의 노즐 개구부(3c), 오목 형상의 홈(3d), 가스 유로(3e)를 구비한다. 노즐 개구부(3c)와, 홈(3d)과, 가스 유로(3e)와는 연통되어 있다. 베이스 플레이트(3b)에 커버 플레이트(3a)를 부착한 상태에 있어서, 가스 공급 장치(18)로부터 공급된 프로세스 가스는, 가스 유로(3e), 홈(3d)을 경유하여, 노즐 개구부(3c)로부터, 유전체창(3) 바로 아래의 공간(S) 중에 농도 분포가 균일하게 되도록 공급된다.

안테나(4)는 도파부(4a), 레이디얼 라인 슬롯 안테나(RLSA)(4b), 지파판(wavelength-shortening plate; 4c)으로 이루어진다. 안테나(4)는 유전체창(3)과 결합되어 있다. 보다 상세하게는, 안테나(4)의 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)가, 유전체창(3)의 커버 플레이트(3a)에 밀접되어 있다. 도파부(4a)는 냉각 블록(6)과 일체가 되는 실드(shield) 부재로 구성되고, 지파판(4c)은 SiO₂나 Al₂O₃ 등의 유전체 재료로 구성된다. 지파판(4c)은, 도파부(4a)와 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)와의 사이에 배치되어, 마이크로파의 파장을 압축하는 역할을 완수한다.

도파관(5)은 안테나(4)에 접속되어 있다. 도파관(5)은 외측 도파관(5a)과 내측 도파관(5b)으로 이루어지는 동축(coaxial) 도파관이다. 외측 도파관(5a)은 안테나(4)의 도파부(4a)에 접속되어 있다. 내측 도파관(5b)은 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)에 결합되어 있다.

냉각 블록(6)(소위 냉각 재킷)은 안테나(4)의 위에 형성되어 있다. 냉각 블록(6)은 내부에 열매체의 냉각 유로(6a)를 복수 구비한다. 냉각 효율을 올리기 위해, 냉각 블록(6)은 도파부(4a)와 일체로 형성되어 있다. 냉각 유로(6a) 내를 소정의 온도까지 냉각된 열매체가 유통함으로써, 안테나(4)나 유전체창(3)의 과열이 방지된다. 냉각 유로(6a)는, 냉각 블록(6)의 내부에 있어서 전체에 골고루 퍼지도록 형성되어 있다. 예를 들면, 냉각 블록(6)이 안테나(4)의 형상에 대응하여 원반 형상일 때는, 도 2에 나타내는 바와 같이 원의 중심부와 주연부를 잇도록 하여, 방사상으로 복수의 냉각 유로(6a)가 등간격으로 배치된다.

온도 센서(16)는, 도파관(5)의 주위에 필요한 수가 형성되어 있다. 온도 센서(16)는, 샤워 플레이트(3)나 안테나(4) 등의 온도를 검출한다. 온도 센서(16)는, 예를 들면 파이버(fiber) 센서 등으로 이루어진다.

커버(17)는, 냉각 블록(6)과, 안테나(4)를 포함하는 처리 용기(2)의 상부 전체를 덮도록 하여 부착되어 있다.

다음으로, 플라즈마 처리 장치(1)의 동작에 대해서 설명한다. 플라즈마 처리를 행할 때, 처리 용기(2) 내는, 진공 펌프(8b)에 의해 감압되어 진공 상태로 된다. 기판 보지대(7)에는, 피처리 기판(W)이 고정되어 있다.

가스 공급 장치(18)로부터, 아르곤(Ar) 또는 크세논(Xe) 및, 질소(N₂) 등의 불활성 가스와, 필요에 따라서 예를 들면 C5F8 등의 프로세스 가스가, 가스 유로(18a)에 공급된다. 가스는 가스 유로(3e), 홈(3d)을 경유하여, 노즐 개구부(3c)로부터 유전체창(3) 바로 아래의 공간(S)에 농도 분포가 균일해지도록 공급된다.

마이크로파는, 마이크로파원으로부터 도파관(5)을 통하여 공급된다. 그리고, 마이크로파는 도파부(4a)와 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)와의 사이를 지름 방향으로 투과하여, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)의 슬롯으로부터 방사된다.

공급된 마이크로파는, 공간(S)에 공급되어 있는 가스를 여기하여, 플라즈마를 발생시킨다. 이와 같이 하여, 기판 보지대(7)에 설치한 피처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에 의해 행해지는 처리로서는, 예를 들면, 소위 CVD(Chemical Vapor Deposition)에 의한 피처리 기판(W) 상에의 절연막 등의 성막을 들 수 있다. 플라즈마 처리가 종료되면, 피처리 기판(W)을 반입하고 플라즈마 처리 후에 반출한다는 일련의 흐름이 반복되어, 소정 매수의 기판에 대하여 소정의 기판 처리가 행해진다.

플라즈마 처리가 행해질 때, 유전체창(3) 안에 열이 축적되어, 유전체창(3) 및 그 주변부는 고온이 된다. 이 때문에, SiO₂나 Al₂O₃ 등의 유전체 재료로 이루어지는 유전체창(3) 및, Al 등의 재료로 이루어지는 보지 링(15)은 의도하지 않게 열 팽창되어 버린다. Al 등으로 이루어지는 보지 링(15)의 열팽창 계수는 SiO₂나 Al₂O₃등의 유전체 재료로 이루어지는 유전체창(3)의 열팽창 계수보다도 크다. 이 때문에, 온도가 높아질수록, 유전체창(3)의 측면과 보지 링(15)과의 사이의 간극은 확대된다.

과열을 방지하기 위해, 유전체창(3)은, 냉각 유로(6a)에 의해 냉각되고 있지만, 플라즈마를 형성할 때의 발열에 의해, 그 온도는 통상 약 160～170℃로 유지되어 있다. 한편, 보지 링(15)은, 보지 링(15)의 공간(S)을 둘러싸는 벽 부분에 퇴적물이 부착되는 것을 방지하기 위해, 통상 120～130℃의 범위로 온도 조절되어 있다. 이때, 유전체창(3)과 보지 링(15)과의 사이에는, 대략 30～50℃의 온도차가 존재한다. 이 때문에, 온도가 높은 유전체창(3)으로부터 보지 링(15)을 향하여, 열의 이동이 일어난다.

이 열의 이동은, 주로 보지 링(15)에 직접 접촉하고 있는 유전체창(3)의 하면 주연부에 있어서 일어난다. 이 결과, 유전체창(3)의 중앙부와 주연부와의 사이에 온도차가 발생한다. 이 온도차는, 공간(S)에 있어서 생성되는 플라즈마의 밀도의 치우침이나, 유전체창(3)의 열왜곡의 원인이 된다.

여기에서, 보지 링(15)의 내부에는, 유전체창(3)의 주연부를 측면으로부터 가열하는 수단인 램프 히터(151)가 구비되어 있다. 램프 히터(151)가 유전체(3)의 주연부를 측면 방향으로부터 가열함으로써, 유전체창(3)에 있어서의 반경 방향의 균일한 온도 분포가 실현된다. 이와 같이 하여 유전체창(3) 내의 온도차가 해소되고, 공간(S)에 있어서 생성되는 플라즈마의 밀도의 치우침이나, 유전체창(3)의 열왜곡이 방지된다.

또한, 냉각 블록(6)은, 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서의 발열 부위의 하나인 안테나(4) 상에 설치되어 있다. 유전체창(3)은, 레이디얼 슬롯 안테나(4b)를 통하여 냉각된다. 유전체창(3)과 안테나(4)가 동시에 냉각되기 때문에, 냉각이 효율 좋게 행해진다. 또한, 장치 내의 다른 부분이 과도하게 냉각되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 냉각 수단인 냉각 블록(6)의 냉각 유로(6a)와, 가열 수단인 보지 링(15)의 램프 히터(151)와, 온도 검출 수단인 온도 센서(16)는, 각각이 복수 구비되어 있다. 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도는 제어 수단에 반영된다. 제어 수단이 복수의 냉각 수단 및 복수의 가열 수단을 각각 독립적으로 제어함으로써, 유전체창(3) 내의 온도 분포를 보다 균일한 것으로 할 수 있다.

또한, 온도 센서(16) 이외에, 별도로, 보지 링(15)의 온도를 검출하는 온도 검출 수단이 1 또는 2 이상 구비되어 있어도 좋다. 제어 수단은, 각 온도 검출 수단에 의해 검출된 각 부분의 온도에 응답하여, 복수의 냉각 수단 및 복수의 가열 수단을 제어한다. 이와 같이 하여 보다 정밀하게, 플라즈마 처리 장치(1) 전체가 소정의 온도로 그리고 온도 분포가 균일한 상태로 유지된다.

다음으로, 보지 링(15)의 구조에 대해서, 도 3, 도 4a 및 도 4b를 참조하면서 보다 상세하게 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 보지 링(15)은 가열 수단으로서 램프 히터(151)를 구비하고, 냉각 수단으로서 유로(158)를 구비한다. 가열 수단은 유전체창(3)의 주연부를 가열하는 역할을 완수한다. 냉각 수단은, 보지 링(15)을 필요에 따라서 냉각하여, 소정의 온도로 조절하는 역할을 완수한다.

도 4a 및 도 4b에 나타내는 바와 같이, 보지 링(15)의 내부에는, 체결용의 볼트홈(150), 램프 히터(151)용의 복수의 관통공(157a)(관통공(157a)의 집합체를 구멍(157)으로 나타냄) 및, 열매체의 유로(158)가 형성되어 있다. 램프 히터(151)는 보지 링(15)에 형성된 램프 히터용의 홈에 삽입되어 있다. 램프 히터(151)의 복사열 방출면은, 구멍(157)의 근방에 배치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 가열 수단으로서의 램프 히터(151)는, 보지 링(15)의 외측으로부터 매입되는 것과 같은 형태로, 등간격으로 12개 배치되어 있다. 램프 히터(151)는, 보지 링(15)의 중심을 대칭 중심으로 하여 점대칭으로, 그리고 반경 방향에 대하여 소정 각도 기울여져 배치되어 있다. 램프 히터(151)는, 비(非)접촉식의 적외선 히터, 예를 들면 단파장 적외선 히터이고, 카본 히터라도 좋다. 램프 히터(151)의 복사열 방출면은, 보지 링(15)의 내측의 측면에 접하고 있다.

보지 링(15)의 램프 히터(151)의 복사열 방출면과 접하고 있는 부분에는, 복수의 구멍(157)이 형성되어 있다. 구멍(157)은, 소정의 피치로 근접하여 형성된 복수의 관통공(157a)으로 이루어진다. 구멍(157)은, 램프 히터(151)로부터 발해지는 단파장 적외선이 그 관통공(157a)을 투과하도록, 램프 히터(151)의 설치 위치에 대응하여, 복수 개소(구체적으로는 램프 히터의 수에 대응한 합계 12개소)에 형성되어 있다.

여기에서, 관통공(157a)의 사이즈는, 단파장 적외선을 투과시키고, 그리고, 마이크로파를 투과시키지 않는 사이즈인 것이 바람직하다. 즉, 단파장 적외선의 파장보다도 크고, 그리고, 마이크로파의 파장보다도 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 직경 6㎜, 깊이 5㎜의 원주 형상의 관통공(157a)이 6-7㎜의 피치로 배치된다. 이 경우에, 적외선을 투과시키고 마이크로파를 투과시키지 않는 특성을 나타내는 것이 확인되고 있다.

관통공(157a)의 형상에 대해서, 원주일 필요는 없고, 구멍의 단면이 사각이거나, 틀 밖으로 향할수록 직경이 확대되거나 축소되는 테이퍼(taper) 형상이라도 좋다. 테이퍼 형상의 경우는, 구멍 단면의 지름의 최소값이, 단파장 적외선을 투과시키고, 마이크로파를 투과시키지 않는 사이즈로 함으로써, 적외선을 투과시키고 마이크로파를 투과시키지 않는 특성을 나타내는 것이 확인되고 있다.

도 3 및 도 4a에 나타내는 바와 같이, 냉각 수단으로서, 보지 링(15) 내에 2개의 유로(158)가 형성되어 있다. 유로(158) 내에 소정의 온도의 열매체를 흘림으로써, 보지 링(15)은 냉각된다. 열매체 입구(159a)로부터 유로(158)에 공급된 열매체는, 보지 링(15) 내를 유통하여, 열매체 출구(159b)로부터 배출된다.

여기에서, 보지 링(15)에 구비된 가열 수단, 냉각 수단 및, 구멍(157)의 기능에 대해서 상세하게 서술한다. 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 플라즈마 처리가 행해질 때, 유전체창(3)의 주연부의 온도가 저하되는 것은 앞서 서술한 대로이다. 이때, 램프 히터(151)가 유전체(3)의 주연부를 측면 방향으로부터 가열함으로써, 유전체창(3)에 있어서의 반경 방향의 온도 분포를 균일하게 할 수 있다.

관통공(157a)은, 램프 히터(151)로부터 발해지는 단파장 적외선을 투과시키고 그리고 마이크로파를 투과시키지 않는 정도의 직경을 갖는다. 여기에서는, 관통공(157a)은 당해 단파장 적외선의 파장보다도 크고 그리고 마이크로파의 파장보다도 작은 직경을 갖는 원주 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 램프 히터(151)로부터 발해지는 단파장 적외선은 관통공(157a)을 투과한다. 이 때문에, 램프 히터(151)는, 보지 링(15)에 방해받는 일 없이 유전체창(3)을 직접 가열할 수 있다. 한편, 도파관(5)을 통하여 처리 용기(2) 내에 공급되는 마이크로파는, 보지 링(15)의 내벽에서 반사되어, 보지 링(15)의 틀 내에 갇힌다. 이와 같이 하여, 마이크로파의 손실을 방지하면서, 램프 히터(151)에 의해 유전체창(3)의 주연부를 효율 좋게 가열하는 것이 가능해진다.

한편, 유로(158) 내에는 필요에 따라서 소정의 온도의 열매체가 흘려져, 보지 링(15)이 냉각되고 있다. 이때, 열매체 입구(159a)로부터 유로(158)에 공급된 열매체는, 열을 빼앗으면서 보지 링(15) 내를 유통하여, 열매체 출구(159b)로부터 배출된다. 열매체의 온도는, 보지 링(15) 내를 유통하는 동안에 조금씩 상승한다. 이 때문에, 열매체 입구(159a) 부근을 유통하는 열매체와, 열매체 출구(159b)를 유통하는 열매체에서는, 그 온도에 차이가 발생해 버린다. 이 결과, 보지 링(15)의 둘레 방향을 따라서 온도차가 발생할 수 있다. 앞서 서술한 대로, 유전체창(3)의 주연부와 보지 링(15)과의 사이에서는 열의 이동이 일어난다. 이 때문에, 보지 링(15)의 둘레 방향을 따라서 발생할 수 있는 온도차는, 유전체창(3)의 주연부의 온도 분포의 치우침의 원인이 될 우려가 있다.

여기에서, 도 3에 나타내는 바와 같이, 램프 히터(151)는 보지 링(15)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 복수 배치되어 있다. 제어 수단은, 복수 구비된 온도 센서(16)에 의해 검출된 유전체창의 각 부분의 온도에 응답하여, 개개의 램프 히터(151)의 발열량을 독립적으로 제어한다. 개개의 램프 히터(151)가, 유전체창(3)의 주연부에 발생한 온도차를 보전(補塡)함으로써, 유전체창(3)의 온도 분포를 보다 균일하게 할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 보지 링(15)의 표면은 경면(鏡面) 마무리되어 있다. 경면 마무리된 보지 링(15)의 표면은, 램프 히터(151)로부터 발해진 단파장 적외선을 반사한다. 이와 같이 함으로써, 램프 히터(151)는, 유로(158)에 의한 보지 링(15)의 냉각을 방해하는 일 없이, 보다 효율 좋게 유전체창(3)을 가열할 수 있다.

또한 유전체창(3)의, 구멍(157)을 통하여 램프 히터(151)에 대향하는 면, 즉 유전체창(3)의 측벽부를 적당히 조면화(粗面化)하거나, 또는 램프 히터(151)로부터 발해지는 복사열을 효율 좋게 흡수하는 재료로 피복해도 좋다. 이와 같이 함으로써, 유전체창(3)의 주연부의 보다 효율 좋은 가열이 가능해진다. 이때, 피복에 이용하는 재료는 마이크로파의 투과에 영향을 주지 않는 것이 바람직하다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 램프 히터(151)는 한쪽 끝 접속식의 트윈 튜브(twin tube) 구조를 갖는다. 출사 방향의 반대 측에는 방사 적외선이 밖으로 빠져나가지 않도록 반사막(R)(예를 들면 금 반사막)이 형성되어 있다.

도 6에 나타내는 바와 같이, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)에는, 마이크로파를 투과시키는 슬롯(40a, 40b)이 대칭적으로 그리고 동심원 형상으로 배열되어 있다. 슬롯(40a, 40b)은, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(4b)의 중심으로부터 지름 방향에, 지파판(4c)에 의해 압축된 마이크로파의 파장에 대응한 간격으로 형성되어 있고, 편파면(plane of polarization)을 갖는다. 또한, 슬롯(40a)과 슬롯(40b)은 각각 직교하는 형태로 형성되어 있다. 이 결과, 슬롯(40a, 40b)으로부터 방출되는 마이크로파는 2개의 직교하는 편파 성분을 포함하는 원편파(circularly polarized wave)를 형성한다.

또한, 여기에서는 가열 수단으로서 단파장 적외선 히터인 램프 히터(151)가 이용되었지만 다른 단파장 적외선 히터가 이용되어도 좋다. 또한, 원적외선의 카본 히터나, 중파장 적외선을 이용한 히터, 할로겐 히터 등이 이용되어도 좋다. 또한, 전열선 등의 저항 가열 히터나 그 외의 비접촉식의 가열 장치도 용도 등에 따라서 이용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에는 추가로, 프로세스 가스의 공급이나 고주파 전원의 동작을 제어하는 전자 제어 장치가 형성되어 있다. 온도 컨트롤러(601, 602)는 당해 전자 제어 장치와의 사이에서 통신 가능하여, 전자 제어 장치로부터의 정보에 기초하여 온도 제어를 행할 수 있다.

본 발명의 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 유전체창(3)과 피처리 기판(W)과의 사이의 공간(S)에 있어서, 소망하는 균일한 기판 처리를 행하는 것이 가능해진다. 가능한 기판 처리의 예로서는, 예를 들면 플라즈마 산화 처리, 플라즈마 질화 처리, 플라즈마 산질화 처리, 또는 플라즈마 CVD 처리, 플라즈마 에칭 처리 등이 있다.

또한, 플라즈마 처리가 행해질 때, 보지 링(15)은, 적어도 하나의 기판을 처리하는 동안, 일정한 온도로 유지되는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 하나의 기판을 처리하는 동안에 보지 링(15)이나 유전체창(3)에 열왜곡이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 기판을 처리하는 동안에 처리 용기 내에 도입되는 마이크로파가 변동하는 것이 방지되어, 보다 균일한 플라즈마 처리를 행하는 것이 가능해진다. 상기 일정한 온도는 처리 온도 부근으로 설정하는 것이 바람직하다. CVD 처리에서는 예를 들면 150℃로 설정된다. 이 경우, 유전체창(3)으로의 막의 부착을 억제할 수 있는 효과도 있다. 덧붙여, 하부 용기(12)가 가열 가능하도록 구성되어 있어도 좋고, 이때 후술하는 본 발명의 온도 조절 기구가 이용되어도 좋다.

다음으로, 본 발명에 따른 유전체창의 온도 조절 기구의 실시 형태에 대해서, 도 7을 참조하면서 설명한다. 이 유전체창은, 앞서 설명한 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 실시 형태에 있어서의 유전체창(3)에 해당한다. 유전체창(3)을 이용한 플라즈마 처리 장치는, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 실시 형태인 플라즈마 처리 장치(1)와 동일하다.

우선, 냉각 블록(6)을 이용한 냉각 제어의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 냉각 블록(6)은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 냉각 유로(6a), 온도 센서(16), 열매체의 유입로(171a), 열매체의 유출로(171b)를 구비한다. 냉각 유로(6a), 온도 센서(16), 열매체의 유입로(171a) 및, 열매체의 유출로(171b)는, 유전체창(3)을 부채꼴로 6등분한 각 부분에 대응한 위치에 구비되어 있다. 도 7 중의 1점쇄선은, 방사상으로 형성되어 있는 냉각 유로(6a)의 하나를 나타낸다. 다른 냉각 유로(6a)는 이해를 용이하게 하기 위해 생략되어 있다.

냉각 블록(6)의 냉각 유로(6a) 내를 열매체가 유통함으로써, 냉각 블록(6)의 온도가 조정된다. 이 결과, 냉각 블록(6)의 하면에 접하는 안테나(4)의 온도와, 안테나(4)의 하면에 접하는 유전체창(3)의 온도가 조정된다.

각각의 냉각 유로(6a)는, 안테나(4) 내측의 중심 부근에 있는 유입로(171a)로부터 주연부에 있는 유출로(171b)를 향하여 열매체가 유통하도록 형성되어 있다. 열매체는 칠러 유닛(chiller unit; 500)으로부터 공급된다. 가열기(521)(예를 들면 전기 히터 등)는, 열매체를 소정의 온도로 가온(加溫)하는 역할을 완수한다. 소정의 온도로 가온된 열매체는 매니폴드(manifold; 531a)에서 6개의 냉각 유로(6a)로 분배된다. 각각의 냉각 유로(6a) 내를 유통한 열매체는, 매니폴드(531b)에 의해 집속(集束)된다. 매니폴드(531b)에 집속되기 전에 구비된 유량 조절 밸브(541b)에 의해, 각각의 냉각 유로(6a)를 흐르는 열매체의 유량이 조절된다. 열매체는 매니폴드(531b)로부터 재차 칠러 유닛(500)으로 보내진다. 즉, 열매체는, 칠러 유닛(500)과 냉각 유로(6a)를 순환하면서, 유전체창(3)을 냉각한다. 열매체로서는, 예를 들면 실리콘 오일, 불소계 액체, 또는 에틸렌글리콜 등의 액체의 열교환 매체가 이용된다.

여기에서, 앞서 서술한 바와 같이, 냉각 블록(6)은, 유전체창(3)을 부채꼴로 6등분한 각각의 부분에 대응하는 위치에 온도 센서(16)를 구비한다. 온도 컨트롤러(601)는, 소정 시간마다, 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도를 기초로 온도 제어를 행하도록 설정되어 있다. 온도 컨트롤러(601)에 의한 온도 제어는, 각 온도 센서(16)에 대응한 각각의 부분에 대하여 독립적으로 행해진다. 온도 컨트롤러(601)가 유량 조절 밸브(541b)에 밸브의 개폐의 지시를 내림으로써, 각 온도 센서(16)의 위치에 대응하는 냉각 유로(6a)의 열매체의 유량이 제어된다. 예를 들면, 하나의 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도가, 다른 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도보다도 높은 경우는, 복수의 냉각 유로(6a) 중의 하나의 온도 센서(16)에 대응하는 부분에 흐르는 열매체의 양이 늘어난다. 이 결과, 냉각 블록(6)의 대응하는 부분으로부터 보다 많은 열이 빼앗겨, 온도차가 해소된다. 이와 같이 하여, 냉각 블록(6)의 하면에 접하는 안테나(4)의 온도와, 안테나(4)의 하면에 접하는 유전체창(3)의 온도가 부분마다 조정되어, 온도 분포가 균일화된다. 한편, 온도 센서(16)에서 검출한 결과가 전체적으로 소정의 온도보다도 높거나 또는 낮은 경우는, 온도 컨트롤러(601)로부터 가열기(521)(예를 들면 전기 히터 등)로 온도 제어의 지시가 행해져 열매체의 온도가 조정된다.

또한, 냉각 블록(6)의 형상은 안테나(4)에 대응하는 형상인 것이 바람직하다. 냉각 블록(6)의 냉각 유로(6a)는 복수로 나누어 전체적으로 배치되어 있으면 좋다. 냉각 유로(6a)의 형상은 실시 형태에 있어서 나타낸 방사상에 한정되지 않는다. 또한, 냉각 유로(6a)의 배치 장소나 수도, 플라즈마 처리 장치(1)의 구조나 플라즈마 처리의 종류 등에 따라서 임의로 설정될 수 있다. 온도 센서(16)는 복수인 냉각 유로(6a)의 각각에 대응한 위치에 구비되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써, 유전체창(3)의 보다 정밀한 온도 제어가 용이해진다.

또는, 유전체창(3)을 냉각하는 방법으로서, 냉각 블록(6)에 더하여 유전체창(3) 내에 냉각 유로가 형성되어도 좋다. 구체적으로는, 외부와 연통하여 열매체를 유통 가능한 유로가 유전체창(3) 내에 형성된다. 이 유로 내를 열매체가 유통함으로써 유전체창(3)의 직접 냉각이 가능해진다. 이때, 열매체의 유로는 유전체창(3) 내의 전체에 형성되는 것이 바람직하다. 복수의 냉각 수단을 병용함으로써 유전체창(3)의 온도 상승이 보다 효과적으로 방지된다.

다음으로, 보지 링(15)을 이용한 온도 제어(가열 및 냉각)의 일 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 이 보지 링(15)은 도 3에 있어서 나타낸 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 실시 형태에 있어서의 보지 링(15)과 동일하다. 보지 링(15)은 냉각 수단과 복수의 가열 수단을 구비한다. 냉각 수단은 보지 링(15)을 냉각하는 역할을 완수한다. 가열 수단은 유전체창(3)을 가열하는 역할을 완수한다. 또한, 보지 링(15) 또는 그 근방에는 복수의 온도 센서(16)가 배치되어 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 보지 링(15) 내에는 냉각 수단으로서 2개의 유로(158)가 형성되어 있다. 2개의 유로(158)는 각각 열매체 입구(159a)와 열매체 출구(159b)를 갖는다. 소정의 온도로 조정된 열매체가 유로(158) 내를 유통하여 보지 링(15)을 냉각한다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 보지 링(15)은 가열 수단으로서 복수의 램프 히터(151)를 구비하고 있다. 복수의 램프 히터(151)는 보지 링(15)의 둘레 방향을 따라서 균등하게 배치되어 있다.

또한, 도 8에 나타내는 바와 같이, 보지 링(15)의 근방에는 복수의 온도 센서(16)가 배치되어 있다. 온도 컨트롤러(602)는 소정 시간마다 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도를 기초로 온도 제어를 행하도록 설정되어 있다.

보지 링(15) 내를 유통하는 열매체는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 칠러 유닛(500)으로부터 공급된다. 열매체는 가열기(522)(예를 들면 전기 히터 등)에서 소정의 온도로 조정된다. 소정의 온도로 조정된 열매체는 매니폴드(532a)에 의해 2개로 분배된다. 열매체는 열매체 입구(159a)에 공급되고, 각각의 유로(158)를 경유하여, 열매체 출구(159b)로부터 배출된다. 열매체는 2개로 분배된 상태에서 유량 조절 밸브(542b)를 통과하여, 매니폴드(532b)에 의해 집속된다. 집속된 열매체는 재차 칠러 유닛(500)에 보내진다. 즉, 열매체는 칠러 유닛(500)과 보지 링(15)의 유로(158)를 순환하면서 보지 링(15)을 냉각한다. 열매체로서는, 예를 들면 실리콘 오일, 불소계 액체, 또는 에틸렌글리콜 등의 액체의 열교환 매체가 이용된다.

앞서 서술한 바와 같이, 보지 링(15) 내를 유통하는 열매체의 온도는 보지 링(15) 내를 유통하는 동안에 변화한다. 이 때문에 보지 링(15)에는 둘레 방향을 따라서 온도차가 발생할 수 있다. 이 온도차에 의해, 보지 링(15)에 의해 지지되어 있는 유전체창(3)의 주연부에도 둘레 방향을 따라서 온도차가 발생할 수 있다.

여기에서, 보지 링(15)의 근방에는 복수의 온도 센서(16)가 배치되어 있다. 복수의 온도 센서(16)는 각각, 대응하는 각 부분의 온도를 검출한다. 하나의 온도 센서(16)가 다른 온도 센서(16)보다도 낮은 온도를 검출한 경우, 온도 컨트롤러(602)는 당해 하나의 온도 센서(16)에 대응하는 램프 히터(151)의 발열량을 늘리도록 지시를 내린다. 이와 같이 하여, 유전체창(3)의 둘레 방향을 따라서 온도차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 복수의 온도 센서(16)에 의해 검출된 온도가 전체적으로 소정의 온도보다도 높거나 또는 낮은 경우가 있다. 예를 들면, 온도가 120～130℃의 범위로 제어되고 있는 경우에 있어서, 복수의 온도 센서(16)가 130℃를 초과하는 온도를 검출한 경우 등을 들 수 있다. 이 경우, 온도 컨트롤러(602)로부터 복수의 램프 히터(151)에 발열량을 줄이도록 지시가 나온다. 또는, 온도 컨트롤러(602)로부터 유량 조절 밸브(542b)에, 유로(158)를 유통하는 열매체의 양을 늘리도록 지시가 나와도 좋다. 이와 같이 하여 보지 링(15)의 과열이 방지된다.

또한, 여기에서는 가열 수단으로서 단파장 적외선 히터인 램프 히터(151)가 이용되었지만, 다른 단파장 적외선 히터가 이용되어도 좋다. 또는, 원적외선의 카본 히터나, 중파장 적외선을 이용한 히터나 할로겐 히터 등이 이용되어도 좋다. 또한, 전열선 등의 저항 가열 히터나 그 외의 비접촉식의 가열 장치도, 용도 등에 따라서 이용될 수 있다.

(실시예)

도 9는 3 종류의 가열 장치(단파장 적외선, 중파장 적외선, 카본(원적외선))의 특성을 대비하여 나타낸 것이다. 관(管) 단면 사이즈는, 도 4의 램프 히터(151)의 경우, X와 Y의 곱으로 나타난다.

온도 안정 시간은 응답성에 관련된다. 온도 안정 시간이 짧은 쪽이 온도 제어하기 쉬워, 가열 장치에 적합하다는 것을 나타낸다. 평균 수명은 긴 쪽이, 가열 장치의 교환 회수가 적고, 메인터넌스(maintenance) 시간이 적게 들기 때문에 바람직하다. 이것들을 고려하면, 가열 수단은 카본을 열원으로 한 가열 장치인 것이 바람직하다. 그러나, 카본을 열원으로 이용한 가열 장치는 사이즈가 크기 때문에, 플라즈마 처리 장치(1)의 크기에 따라서는 사용에 적합하지 않은 경우가 있다. 이러한 경우는, 실시 형태에서 예로 든 램프 히터(151) 등, 단파장 적외선을 열원으로 이용한 가열 장치가 이용되어도 좋다.

또한, 실시 형태에서 설명한 플라즈마 처리 장치 및 유전체창의 온도 조절 기구는 일 예이며, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 처리 방법, 플라즈마 처리에 이용되는 가스, 유전체창의 재질 및 형상, 가열 냉각 수단 및 그 배치 방법, 처리를 행하는 기판의 종류 등은 임의로 선택될 수 있다.

본 출원은, 2008년 7월 4일에 출원된 일본국특허출원 2008-175589호에 기초한다. 본 명세서 중에 일본국특허출원 2008-175589호의 명세서, 특허 청구의 범위, 도면 전체를 참조로서 원용하는 것으로 한다.

1 : 플라즈마 처리 장치
2 : 처리 용기(챔버)
3 : 유전체창(샤워 플레이트)
3a : 커버 플레이트
3b : 베이스 플레이트
3c : 노즐 개구부
3d : 홈
3e : 가스 유로
4 : 안테나
4a : 도파부
4b : 레이디얼 라인 슬롯 안테나(RLSA)
4c : 지파판
5 : 도파관
5a : 외측 도파관
5b : 내측 도파관
6 : 냉각 블록
6a : 냉각 유로
7 : 기판 보지대
8a : 배기 포트
8b : 진공 펌프
9 : 고주파 전원
11 : 게이트
12 : 하부 용기
15 : 보지 링(어퍼 플레이트)
15a : 장출부(張出部)
16 : 온도 센서
17 : 커버
18 : 가스 공급 장치
18a : 가스 유로
40a, 40b : 슬롯
150 : 볼트홈
151 : 램프 히터
157 : 구멍
157a : 관통공
158 : 유로
159a : 열매체 입구
159b : 열매체 출구
171a : 유입로
171b : 유출로
500 : 칠러 유닛
521, 522 : 가열기
531, 532 : 매니폴드
541b, 542b : 유량 조절 밸브
601, 602 : 온도 컨트롤러
S : 공간
W : 피처리 기판

Claims

유전체 재료로 형성된 유전체창을 구비하고, 내부를 감압 가능한 처리 용기와,
상기 유전체창을 통하여 상기 처리 용기의 내부에 마이크로파를 공급하는 안테나와,
프로세스 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 가스 공급 수단과,
상기 유전체창의 주연부를 그 측방으로부터 복사선에 의해 가열하는 가열 수단과,
상기 유전체창을 냉각하는 냉각 수단
을 구비하는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 유전체창의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단과,
상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 온도에 응답하여, 상기 가열 수단 및 상기 냉각 수단의 어느 한쪽 또는 양쪽을 제어하기 위한 제어 수단
을 추가로 구비하는 플라즈마 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 온도 검출 수단은 복수의 센서로 구성되고, 상기 센서는 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 상기 구역마다 적어도 1 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 가열 수단은,
상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치된 복수의 히터로 구성되고,
상기 히터는 상기 제어 수단에 의해 제어되고,
상기 유전체창의 주연부(周緣部)를, 각 히터에 대하여 독립적으로 설정된 발열량으로 가열하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창과의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창의 사이에는, 상기 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 냉각 수단은, 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 당해 구역마다 열매체의 도입구와 배출구를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제9항에 있어서,
상기 냉각 수단은, 상기 제어 수단에 의해 제어되고,
상기 유전체창의 상기 구역마다 독립적으로 설정된 유량으로 상기 열매체를 유통시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 가열 수단을 보지(保持; holding)하는 보지 부재는, 상기 보지 부재의 온도를 소정의 온도로 유지하기 위한 온도 조정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
삭제
유전체창의 온도 조절 기구로서,
상기 유전체창의 주연부를 그 측방으로부터 복사선에 의해 가열 수단과,
상기 유전체창을 냉각하는 냉각 수단과,
상기 유전체창의 온도를 검출하기 위한 온도 검출 수단과,
상기 온도 검출 수단에 의해 검출된 온도에 응답하여, 상기 가열 수단 및 상기 냉각 수단의 어느 한쪽 또는 양쪽을 제어하기 위한 제어 수단
을 구비하는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제13항에 있어서,
상기 온도 검출 수단은 복수의 센서로 구성되고, 상기 센서는 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 상기 구역마다 적어도 1 이상 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제14항에 있어서,
상기 가열 수단은,
상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치된 복수의 히터로 구성되고,
상기 제어 수단에 의해 제어되고,
상기 유전체창의 주연부를, 각 히터에 대하여 독립적으로 설정된 발열량으로 가열하는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제13항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창과의 사이에는, 상기 유전체창을 통하여 공급되는 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제14항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창과의 사이에는, 상기 유전체창을 통하여 공급되는 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제15항에 있어서,
상기 가열 수단과 상기 유전체창과의 사이에는, 상기 유전체창을 통하여 공급되는 마이크로파를 차단하고, 그리고, 상기 가열 수단의 상기 복사선을 투과하는 창이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제15항에 있어서,
상기 냉각 수단은, 복수의 구역으로 분할된 상기 유전체창의 당해 구역마다 열매체의 도입구와 배출구를 갖는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제19항에 있어서,
상기 냉각 수단은, 상기 제어 수단에 의해 제어되고, 상기 구역마다 독립적으로 설정된 유량으로 상기 열매체를 유통시키는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 수단은, 보지 부재 또는 상기 처리 용기에 보지되고, 상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치되며,
상기 창은, 상기 가열 수단과 상기 유전체창의 측면을 연통하는 복수의 관통공으로서, 상기 보지 부재 또는 상기 처리 용기에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제21항에 있어서,
상기 관통공의 지름은, 상기 복사선의 파장보다 크고, 그리고 상기 마이크로파의 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열 수단은, 보지 부재에 보지되고, 상기 유전체창의 측면에 대향하여 배치되며,
상기 창은, 상기 가열 수단과 상기 유전체창의 측면을 연통하는 복수의 관통공으로서, 상기 보지 부재에 형성되는 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.
제23항에 있어서,
상기 관통공의 지름은, 상기 복사선의 파장보다 크고, 그리고 상기 마이크로파의 파장보다 작은 것을 특징으로 하는 유전체창의 온도 조절 기구.