KR102147022B1 - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

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다카후미 노가미
히로시 가네코
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 피처리체에 대한 플라스마 처리를 당해 피처리체의 면내에서 균일하게 행할 수 있도록 한다. 플라스마 처리 장치(1)는, 안테나(40)로부터 처리 용기(10)의 천장판(10b)을 통해서 처리 용기(10) 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 처리 용기(10) 내의 웨이퍼(W)에 플라스마 처리를 행하는 것으로서, 처리 용기(10)의 천장판(10b)과 대향하는 면에 홈이 형성되고, 안테나(40)를 처리 용기(10)의 천장판(10b)으로 누르는 누름 부재(60)와, 홈에 배치되어, 누름 부재(60)와 안테나(40)에 의해 끼여 변형되어, 처리 용기(19)의 방향으로의 압박력을, 안테나(40)에 부여하는 탄성 부재(70)를 구비하고, 홈은, 천장판(10b)과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 형성되고, 탄성 부재(70)는, 상기 복수의 원환 형상 영역의 일부에만 배치되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여, 플라스마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 처리 등의 미리 결정된 플라스마 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치로서, 마이크로파를 사용하는 것이 알려져 있다. 마이크로파를 사용하는 플라스마 처리 장치는, 예를 들어 처리 용기의 천장판측에 미리 결정된 축을 따라 배치된 동축 도파관과, 지파판 및 복수의 슬롯이 형성된 슬롯판이 상측에서부터 이 순서로 적층된 안테나를 구비하고, 상기 안테나가 유전체로 이루어지는 처리 용기의 천장판의 상부에 배치되어 있고, 상기 동축 도파관의 하단이 상기 슬롯판에 접속되어 있다. 이러한 구성의 플라스마 발생 기구에 의해, 마이크로파 발생기로부터의 마이크로파가, 동축 도파관을 통해서, 지파판에서 직경 방향으로 방사상으로 전파되어, 슬롯판의 슬롯으로부터 천장판을 투과해서 처리 용기의 내부에 방사되어, 전계를 발생시켜, 플라스마를 발생시킨다.
이러한 종류의 플라스마 처리 장치에서는, 처리 용기 내의 전계 분포가 치우쳐서 플라스마 처리가 면내에서 불균일해지는 경우가 있다.
그에 비해, 특허문헌 1의 플라스마 처리 장치에서는, 동축 도파관의 외도체측으로부터 내도체측을 향해서 연장 돌출 가능한 스터브 부재가 둘레 방향을 따라 예를 들어 등간격으로 6개 설치되어 있다. 그리고, 이 플라스마 처리 장치에서는, 각 스터브 부재와 상기 내도체의 외주면과의 거리를 변경함으로써, 동축 도파관 내에서의 전기력선의 둘레 방향의 밸런스를 조정하여, 둘레 방향에서 균일한 플라스마를 처리 용기 내에 발생시켜, 플라스마 처리의 면내 균일성을 확보하고 있다.
국제 공개 2011-21607호
그러나, 플라스마 처리 장치에 의한 플라스마 처리의 면내 불균일성에는, 특허문헌 1에 개시된 스터브 부재를 사용해도 해소할 수 없는 것이 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 처리 용기 내의 피처리체에 대한 플라스마 처리를 당해 피처리체의 면내에서 균일하게 행하는 것이 가능한 플라스마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은, 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며, 상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와, 상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 구비하고, 상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고, 상기 복수의 탄성 부재는 상기 복수의 원환 형상 영역의 일부에만 배치된다.
상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각 원환 형상 영역에서의 일부분에만 배치되어 있어도 된다.
상기 누름 부재는, 평면으로 보아 반원의 부재로 2분할되고, 상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각이며, 상기 반원의 중심과 당해 반원의 정상부를 포함하는 부채상 영역을 제외한 부분에만 배치되어 있어도 된다.
상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각이며, 상기 부채상 영역을 제외한 부분에만 형성되어 있어도 된다.
상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각의 전체에 형성되어 있어도 된다.
상기 복수의 홈은, 상기 복수의 원환 형상 영역 각각에 형성되고, 상기 복수의 탄성 부재는, 상기 복수의 원환 형상 영역 중 일부의 원환 형상 영역에만 배치되어 있어도 된다.
다른 실시형태에 따른 본 발명은, 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며, 상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와, 상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 구비하고, 상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고, 상기 복수의 탄성 부재의 일부분은 상기 복수의 탄성 부재의 다른 부분과 상이한 적어도 하나의 형태를 갖는다.
상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각에서, 제1 부분과 제2 부분에서 상이한 적어도 하나의 형태를 가져도 된다.
상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 하나의 원환 형상 영역과 다른 원환 형상 영역에서 상기 상이한 적어도 하나의 형태를 가져도 된다.
상기 적어도 하나의 형태란, 재료 및 직경으로 이루어지는 그룹으로 선택되어도 된다.
상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 스파이럴 스프링이며, 상기 상이한 적어도 하나의 형태란, 권취수이어도 된다.
또 다른 실시형태에 따른 본 발명은, 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며, 상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와, 상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 구비하고, 상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고, 상기 복수의 홈의 일부분은 상기 복수의 홈의 다른 부분과 깊이가 상이하다.
상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각에서, 제1 부분과 제2 부분에서 깊이가 상이해도 된다.
상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역에서의 하나의 원환 형상 영역과 다른 원환 형상 영역에서 깊이가 상이해도 된다.
본 발명에 따르면, 피처리체에 대한 플라스마 처리를 당해 피처리체의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1의 누름 부재의 하면도이다.
도 3은 탄성 부재가 배치된 누름 부재의 하면도이다.
도 4는 비교용의 플라스마 처리 장치에 의해 웨이퍼 상에 성막된 막의 웨이퍼 면내에서의 막 두께 분포를 도시하는 도면이다.
도 5는 도 1의 플라스마 처리 장치에 의해 웨이퍼 상에 성막된 막의 웨이퍼 면내에서의 막 두께 분포를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재의 하면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재의 하면도이다.
도 8은 도 7의 누름 부재에 대하여 배치되는 탄성 부재의 평면도이다.
도 9는 도 7의 누름 부재에 탄성 부재를 배치한 상태의 확대 하면도이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 탄성 부재를 설명하기 위한 하면도이다.
도 11은 도 10의 탄성 부재의 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재의 하면도이다.
도 13은 도 12의 누름 부재의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 탄성 부재의 설명도이다.
도 15는 도 14의 탄성 부재의 단면도이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 요소에 있어서는, 동일한 번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다. 이하에서는, 플라스마 처리 장치가, 피처리체로서의 반도체 웨이퍼의 표면(상면)에 대하여 플라스마 CVD 처리를 행하는 성막 장치인 경우를 예로 들어 설명한다. 또한, 본 발명은 플라스마를 사용해서 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 장치 전반에 적용 가능하며, 플라스마 CVD 처리를 행하는 성막 장치에 한정되는 것은 아니다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치(1)의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
플라스마 처리 장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 처리 용기(10)를 갖고 있다. 처리 용기(10)는, 천장면이 개구된 대략 원통 형상의 용기 본체(10a)와, 상기 개구부를 막는 유전체 재료로 이루어지는 천장판(10b)을 갖고, 천장판(10b)의 상방에는 후술하는 안테나(40)가 배치되어 있다.
또한, 용기 본체(10a)의 측면에는 원판 형상의 반도체 웨이퍼(W)(이하, 웨이퍼(W)라고 기재)의 반입출구(11)가 형성되고, 당해 반입출구(11)에는 게이트 밸브(12)가 설치되어 있다. 그리고, 처리 용기(10)는 그 내부를 밀폐 가능하게 구성되어 있다. 또한, 용기 본체(10a)에는 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속이 사용되고, 용기 본체(10a)는 전기적으로 접지되어 있다.
천장판(10b)은, 석영, Al2O3, AlN 등의 유전체 재료로 형성된 유전체판이며, 안테나(40)가 방사한 마이크로파를 투과시킨다. 이 천장판(10b)은, 처리 용기(10)의 내부가 기밀하게 유지되도록, 예를 들어 O링 등의 시일재(도시하지 않음)를 통해서, 용기 본체(10a)의 상부에 기밀하게 설치되어 있다. 천장판(10b)의 중심부에는, 분사구(10c)가 형성되어 있다.
처리 용기(10) 내의 저부에는, 웨이퍼(W)를 상면에 적재시키는 원통 형상의 적재대(20)가 설치되어 있다. 적재대(20)에는, 예를 들어 AlN 등이 사용된다.
적재대(20)의 상면에는 정전 척(21)이 설치되어 있다. 정전 척(21)은, 절연재의 사이에 전극(22)이 끼워진 구성을 갖고 있다. 전극(22)은 처리 용기(10)의 외부에 설치된 직류 전원(23)에 접속되어 있다. 이 직류 전원(23)에 의해 정전 척(21)의 표면에 쿨롱력을 발생시켜, 웨이퍼(W)를 정전 척(21) 상에, 즉 적재대(20) 상에 정전 흡착할 수 있다.
또한, 적재대(20)에는, 콘덴서(24)를 통해서, RF(Radio Frequency) 바이어스용의 고주파 전원(25)이 접속되어 있어도 된다. 고주파 전원(25)은, 웨이퍼(W)에 인입되는 이온의 에너지를 제어하기에 적합한 일정한 주파수, 예를 들어 13.56MHz의 고주파를 미리 결정된 파워로 출력한다.
또한, 적재대(20)의 상면에는, 정전 척(21) 상의 웨이퍼(W)를 둘러싸도록 환상의 포커스 링(26)이 설치되어 있다. 포커스 링(26)에는 예를 들어 세라믹스 또는 석영 등의 절연성 재료가 사용되고, 포커스 링(26)은 플라스마 처리의 균일성을 향상시키도록 작용한다.
또한, 적재대(20)에는, 웨이퍼(W)를 하방으로부터 지지해서 승강시키기 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 승강 핀은, 적재대(20)에 형성된 관통 구멍(도시하지 않음)을 삽입 관통해서 적재대(20)의 상면으로부터 돌출 가능하게 되어 있다.
적재대(20)의 주위에 있어서, 당해 적재대(20)와 처리 용기(10)의 내측면과의 사이에는, 환상의 배기 공간(30)이 형성되어 있다. 배기 공간(30)의 상부에는, 처리 용기(10) 내를 균일하게 배기하기 위해서, 복수의 배기 구멍이 형성된 환상의 배플판(31)이 설치되어 있다. 배기 공간(30)의 저부이며, 처리 용기(10)의 저면에는, 배기관(32)이 접속되어 있다. 배기관(32)의 수는 임의로 설정할 수 있고, 원주 방향으로 복수 형성되어 있어도 된다. 배기관(32)은, 예를 들어 진공 펌프를 구비한 배기 장치(33)에 접속되어 있다. 배기 장치(33)는, 처리 용기(10) 내의 분위기를 미리 결정된 진공도까지 감압할 수 있다.
처리 용기(10)의 상방에는, 플라스마 생성용의 마이크로파를 방사·공급하는 안테나(40)가 설치되어 있다. 안테나(40)는, 슬롯판(41), 지파판(42), 냉각 재킷(냉각판이라고도 칭함)(43)을 갖고, 이들이 하방에서부터 이 순서대로 적층되어 있다.
슬롯판(41)은, 처리 용기(10)의 천장판(10b)의 상면에, 적재대(20)와 대향하도록 설치되어 있다. 슬롯판(41)에는 복수의 슬롯(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 천장판(10b)의 분사구(10c)와 겹치는 위치에 개구가 형성되어 있다. 슬롯판(41)에는, 도전성을 갖는 재료, 예를 들어 구리, 알루미늄, 니켈 등이 사용된다. 슬롯판(41)은, 후술하는 동축 도파관(80)으로부터 전파해 온 마이크로파를, 상기 슬롯을 통해서 천장판(10b)에 조사한다.
지파판(42)은, 평면으로 보아 원 형상으로 형성되어 있고, 슬롯판(41)의 상면에 설치되어 있다. 지파판(42)에는 저손실 유전체 재료, 예를 들어 석영, Al2O3, AlN 등이 사용되고, 지파판(42)은 마이크로파의 파장을 단축하고, 또한 마이크로파를 직경 방향으로 전파한다. 또한, 지파판(42)에는, 후술하는 동축 도파관(80)의 내부 도체(81)가 관통하고, 해당 내부 도체(81)와 외부관(82) 사이에 있는 대략 원통 형상의 개구부가 설치되어 있다.
냉각 재킷(43)은, 지파판(42)의 상면에, 지파판(42)과 슬롯판(41)을 덮도록 설치되어 있다. 냉각 재킷(43)의 내부에는, 예를 들어 냉각 매체를 유통시키는 평면으로 보아 원환 형상의 유로(43a)가 복수 설치되어 있다. 또한, 냉각 재킷(43)의 상면에는, 히터(50)가 설치되어 있다. 유로(43a)를 흐르는 냉각 매체의 조정과, 히터(50)의 온도 조정에 의해, 처리 용기(10)의 천장판(10b), 안테나(40)의 슬롯판(41), 지파판(42) 및 냉각 재킷(43)이 미리 결정된 온도로 조절된다.
히터(50)의 상방에는, 당해 히터(50)나 안테나(40)를 처리 용기(10)의 천장판(10b)에 누르는 원판 형상의 누름 부재(60)가 설치되어 있다.
누름 부재(60)의 재료에는, 예를 들어 스테인리스가 사용되고, 누름 부재(60)의 천장판(10b)측의 면에는, 홈(62)(도 2 참조)이 형성되어 있고, 해당 홈(62)에 대하여 탄성 부재(70)가 배치되어 있다.
탄성 부재(70)는 예를 들어 스파이럴 스프링 개스킷으로 구성된다. 이 탄성 부재(70)는, 누름 부재(60)와 안테나(40)에 의해 끼여 변형되어, 처리 용기(10)의 방향으로의 압박력을, 히터(50)를 통해서 안테나(40)에 부여한다.
누름 부재(60) 및 탄성 부재(70)로 이루어지는 밀어 붙임 기구에 의해, 안테나(40)는, 전계 분포가 처리 용기(10) 내의 미리 결정된 면내에서 균일해지도록, 당해 처리 용기(10)의 천장판(10b)으로 밀어 붙여진다.
누름 부재(60) 및 탄성 부재(70)의 상세에 대해서는 후술한다.
또한, 안테나(40)의 중앙부에는, 안테나(40)에 마이크로파 및 반응 가스를 공급하는 동축 도파관(80)이 접속되어 있다. 동축 도파관(80)은, 중공의 대략 원통 형상의 내부 도체(81)와 외부관(82)을 갖고 있다. 내부 도체(81)는, 지파판(42)의 개구 및 슬롯판(41)의 개구를 관통하고 있다.
동축 도파관(80)에는, 도파관(83), 마이크로파를 발생하는 마이크로파 발생 장치(84)가 동축 도파관(80)측으로부터 이 순서로 접속되어 있다. 마이크로파 발생 장치(84)는, 소정 주파수, 예를 들어 2.45GHz의 마이크로파를 발생시킨다.
이러한 구성에 의해, 마이크로파 발생 장치(84)에 의해 발생된 마이크로파는, 도파관(83), 동축 도파관(80)을 순차 전파하여, 안테나(40) 내에 공급되고, 지파판(42) 내를 전파하여, 슬롯판(41)의 슬롯으로부터 천장판(10b)을 투과해서 처리 용기(10) 내에 방사된다. 이 마이크로파에 의해 처리 용기(10) 내에서는 처리 가스를 플라스마화시킬 수 있고, 이 플라스마에 의해 웨이퍼(W)의 플라스마 처리를 행할 수 있다.
또한, 동축 도파관(80)의 내부 도체(81) 내의 공간(85)은, 천장판(10b)의 분사구(10c)에 연통하고 있다. 또한, 내부 도체(81)의 상단에는, 밸브(86) 및 매스 플로우 컨트롤러 등의 유량 제어부(87)를 거쳐서, 반응 가스의 공급원(88)이 접속되어 있다. 공급원(88)으로부터 공급된 가스는, 동축 도파관(80)의 내부 도체(81) 내의 공간(85) 및 천장판(10b)의 분사구(10c)를 통해서, 처리 용기(10) 내에 공급된다. 또한, 공급원(88)에는, 성막용 원료 가스나, Ar 가스 등의 플라스마 여기용 가스, 퍼지용 가스가 각각 개별로 저류되어 있다.
이상의 각 구성부로 이루어지는 플라스마 처리 장치(1)에서는, 홈(62)이 형성된 누름 부재(60)와 안테나(40)에 의해 끼여 변형되는 탄성 부재(70)에 의해, 안테나(40)는 처리 용기(10)의 천장판(10b)으로 압박되어 있고, 본 예에서는, 탄성 부재(70)의 배치 위치가 조정되어, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행하는 것이 가능하게 되어 있다. 이하에서는, 탄성 부재(70)와, 해당 탄성 부재(70)가 배치되는 홈(62)에 대해서, 도 2 및 도 3을 사용해서 설명한다.
도 2는, 홈(62)이 형성된 누름 부재(60)의 하면도이며, 도 3은, 홈(62)에 대하여 탄성 부재(70)가 배치된 누름 부재(60)의 하면도이다.
본 예의 누름 부재(60)는, 상부에 동축 도파관(80)보다 굵은 구조물이 설치된 동축 도파관(80)(도 1 참조)이 안테나(40)에 대하여 배치된 상태에서 당해 누름 부재(60)를 배치 가능하도록, 도 2에 도시한 바와 같이, 평면으로 보아 반원의 부재로 2분할되어, 즉, 2개의 반원판 부재(60a, 60b)로 이루어진다. 또한, 이하에서는, 누름 부재(60)를 플라스마 처리 장치(1)에 내장했을 때 반원판 부재(60a)와 반원판 부재(60b)의 사이의 경계선이 연장되는 방향을, 누름 부재(60)의 분할 방향이라고 한다.
반원판 부재(60a, 60b)에는, 동축 도파관(80)이 관통하는 개구를 구성하는 절결이, 서로 대향하는 부분의 중앙에 형성되어 있다.
또한, 반원판 부재(60a, 60b)에는, 천장판(10b)과 수직인 미리 결정된 축으로서의 중심축(P)을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각에, 하면에서 보아 중심축(P)을 중심으로 한 반원 환상의 홈(62)이 형성되어 있다. 홈(62)은, 단면으로 보아 반원 형상을 갖는다.
또한, 홈(62)은, 둘레 방향을 따라 균일한 깊이로 형성되어 있고, 홈(62)간에서 깊이는 동일하다.
한편, 탄성 부재(70)는, 상기 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4)의 일부에만 배치되고, 구체적으로는, 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각에서의 일부분에만 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 탄성 부재(70)는, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)이며, 반원판 부재(60a, 60b)가 이루는 반원의 중심과 당해 반원의 정상부를 포함하는 부채상 영역(R11)을 제외한 부분에만 배치되어 있다. 부채상 영역(R11)은, 예를 들어 중심축(P)을 중심으로 한 각도(α)가 36° 내지 72인 부채형을 형성한다.
또한, 탄성 부재(70)의 단면으로 보았을 때의 직경 등의 형태는, 둘레 방향을 따라 균일하며, 탄성 부재(70)간에서 형태는 동일하다. 탄성 부재(70)의 형태란, 상술한 단면으로 보았을 때의 직경 외에, 예를 들어 재료, 당해 탄성 부재(70)를 구성하는 스파이럴 스프링의 권취수이다.
도 4는, 플라스마 처리 장치(1)와는 달리 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 전체, 즉 홈(62) 전체에 탄성 부재(70)가 배치된 플라스마 처리 장치(이하, 비교용 플라스마 처리 장치라고 기재)에 의해 웨이퍼(W) 상에 성막된 막의 웨이퍼 면내에서의 막 두께 분포를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 5는, 플라스마 처리 장치(1)에 의해 웨이퍼(W) 상에 성막된 막의 웨이퍼 면내에서의 막 두께 분포를 모식적으로 도시하는 도이다. 도 4 및 도 5에서는, 막 두께의 대소가 농담으로 도시되어 있으며, 색이 옅은 것은 막 두께가 큰 것을 나타내고, 색이 짙은 것은 막 두께가 작은 것을 나타낸다.
비교용 플라스마 처리 장치와 같이 누름 부재(60)가 중심에서 2분할되어 있는 플라스마 처리 장치에서 처리한 경우, 도 4에 도시한 바와 같이, 기판에서의 누름 부재(60)의 분할 방향(A)의 양단의 막 두께가 커진다. 이것은, 누름 부재(60)의 반원판 부재(60a)와 반원판 부재(60b)의 경계 부분에서는 안테나(40)가 처리 용기(10)의 천장판(10b)에 압박되지 않기 때문에, 처리 용기(10) 내에 발생하는 플라스마의 강도가, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 균일하지 않고, 누름 부재(60)의 분할 방향(A)의 양단에서 커서, 플라스마의 분포가 웨이퍼(W)의 표면 상에서 왜곡되어 있는 것에 기인한다. 비교용 플라스마 처리 장치에서 플라스마 처리를 행하는 경우의 플라스마 왜곡은, 플라스마의 강도를 등고선으로 나타냈을 때 누름 부재(60)의 분할 방향(A)을 장축 방향으로 하는 타원형이 되는 타원 왜곡이다. 이러한 플라스마의 타원 왜곡은, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 스터브 부재를 사용한 방법으로는 해소할 수 없다.
그에 반해 플라스마 처리 장치(1)에서는, 누름 부재(60)가 중심에서 2분할된 구조에 기인해서 플라스마의 강도가 작아지는 경향이 있는 부분의 상부에 위치하는 상기 부채상 영역(R11)에는 탄성 부재(70)를 배치하지 않고, 부채상 영역(R11) 이외의 부분에만, 탄성 부재(70)를 배치하고 있다. 이에 의해, 상기 부채상 영역(R11), 즉 누름 부재(60)의 분할 방향(A)과 직교하는 방향의 양단을 포함하는 영역에서, 탄성 부재(70)에 의한 압박력을 약화시키고 있다. 그 때문에, 처리 용기(10) 내의 플라스마의 강도를 웨이퍼(W)의 표면 상에서 균일하게 할 수 있어, 웨이퍼(W)에 대한 플라스마 처리를 당해 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다. 따라서, 플라스마 처리 장치(1)에서 플라스마 처리를 행한 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 성막된 막의 두께가 웨이퍼(W)의 주연부에서 균일해진다.
이와 같이, 플라스마 처리 장치(1)에서는, 처리 용기(10) 내에서, 누름 부재(60)가 중심에서 2분할된 구조에 기인하는 플라스마의 타원 왜곡을 발생시키지 않고, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 플라스마를 균일하게 발생시킬 수 있어, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 부채상 영역(R11)이 이루는 부채의 각도(α)는, 예를 들어 실제의 플라스마 처리 결과에 기초하여, 플라스마 처리가 면내에서 균일해지도록 설정된다. 부채상 영역(R11), 즉 탄성 부재(70)가 배치되지 않는 영역이 이루는 부채의 각도(α)가, 설정된 각도보다 작으면, 처리 용기(10) 내에 발생하는 플라스마의 분포는 누름 부재(60)의 분할 방향(A)을 장축 방향으로 하는 타원형으로 왜곡되고, 설정된 각도보다 크면, 상기 플라스마의 분포는 누름 부재(60)의 분할 방향(A)을 단축 방향으로 하는 타원형으로 왜곡되게 된다.
또한, 천장판(10b)은 처리 용기(10) 내가 진공 상태로 되었을 때 당해 처리 용기(10) 내의 처리 공간의 방향으로 인장되어, 아래로 볼록한 형상으로 변형되고, 그때, 안테나(40)와 천장판(10b)의 사이에 간극이 발생한다. 플라스마 처리 장치(1)는, 상기 간극이 작을수록, 안테나(40)로부터 방사된 마이크로파가 천장판(10b)을 투과하는 투과율이 큰 모드(이하, 비공진 모드)에서 동작하는 경우와, 상기 간극에서 마이크로파의 공진이 일어나기 때문에 간극이 클수록 상기 투과율이 커지는 모드(공진 모드)에서 동작하는 경우가 있다.
플라스마 처리 장치(1)에서는, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 반원판 부재(60a)와 반원판 부재(60b)의 경계 영역의 하방, 또는, 탄성 부재(70)가 배치되어 있지 않은 부채상 영역(R11)의 하방에 위치하는 영역에서, 즉 안테나(40)와 천장판(10b)의 간극이 큰 영역에서, 막 두께가 커져, 즉, 마이크로파의 투과율이 높아 플라스마의 강도가 높게 되어 있다. 즉, 본 예의 처리 레시피 및 슬롯판에서는, 플라스마 처리 장치(1)는 공진 모드에서 동작하고 있다.
계속해서, 플라스마 처리 장치(1)의 제조 방법의 일례에 대해서 설명한다.
플라스마 처리 장치(1)를 제조할 때는, 먼저, 홈(62)이 형성된 누름 부재(60)를 제작함과 함께, 임시의 탄성 부재(70)를 홈(62) 내의 미리 결정된 영역에 배치하여, 탄성 부재(70)의 배치 조건의 조절용의 플라스마 처리 장치(1)를 제작한다.
이어서, 이 조절용의 플라스마 처리 장치(1)를 사용하여, 원하는 처리 레시피로, 웨이퍼(W)에 플라스마 처리를 행하여, 웨이퍼(W) 상에 막을 형성한다.
이어서, 형성된 막의 상태에 기초하여, 즉, 플라스마 처리의 결과에 기초하여, 탄성 부재(70)를 배치하는 영역의 조건을 조정한다.
그리고, 조정된 조건에 기초하여 탄성 부재(70)를 배치한다. 이에 의해, 플라스마 처리 장치(1)는 완성된다.
상술한 일련의 공정은, 유저로부터 원하는 처리 레시피의 정보를 취득한 플라스마 처리 장치(1)의 제조업자가 플라스마 처리 장치의 제조 공장에서 행해도 되고, 유저가, 플라스마 처리 장치(1)가 사용되는 유저의 반도체 제조 공장에서 행해도 된다.
또한, 홈(62)의 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분의 저부에는 관통 구멍(도시하지 않음)이 둘레 방향을 따라 복수 형성되어 있다. 해당 관통 구멍은, 탄성 부재(70)를 홈(62)에 보유 지지하기 위한 보유 지지 부재(도시하지 않음)를 고정하는 나사가 삽입 관통된다. 이렇게 관통 구멍을 둘레 방향을 따라 복수 형성함으로써, 다양한 길이의 탄성 부재(70)를 홈(62)에 보유 지지할 수 있다.
상술한 바와 같이 제조함으로써, 플라스마 처리 장치(1)에서는, 누름 부재(60)가 중심에서 2분할된 구조에 기인하는 플라스마의 타원 왜곡을 발생시키지 않아, 처리 용기(10) 내의 웨이퍼(W)의 표면 상에서 플라스마를 균일하게 발생시킬 수 있어, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 처리 용기(10) 내의 플라스마의 생성 상태는, 플라스마 처리의 레시피 및 슬롯판(41)에 따라 상이하고, 바꾸어 말하면, 플라스마 처리의 레시피 및 슬롯판(41)이 동일하면, 상기 플라스마의 생성 상태는 동일하다. 따라서, 플라스마 처리의 레시피 및 슬롯판(41)이 동일하면, 조절용의 플라스마 처리 장치를 사용해서 조정한 탄성 부재(70)를 배치하는 조건은, 복수의 플라스마 처리 장치(1)에 적용할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 6은, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재(100)의 하면도이다. 누름 부재(100) 이외의 구조는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태의 누름 부재(100)는, 도 2의 누름 부재(60)와 마찬가지로, 2개의 반원판 부재(100a, 100b)로 이루어진다. 또한, 도 2의 누름 부재(60)에서는, 홈(62)이, 부채상 영역(R11)을 포함해서 원환 형상 영역(R1 내지 R4)의 전체에 형성되고, 평면으로 보아 반원호환 형상을 갖고 있었다. 그에 반해 본 실시 형태의 누름 부재(100)에서는, 홈(101)이, 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각에서의 부채상 영역(R11)을 제외한 부분에만 형성되어 있다.
이 누름 부재(100)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)에서도, 누름 부재(100)가 중심에서 2분할된 구조에 기인하는 플라스마의 타원 왜곡을 발생시키지 않아, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 플라스마를 균일하게 발생시킬 수 있어, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
본 실시 형태의 플라스마 처리 장치(1)를 제조할 때는, 임시의 홈(101)이 미리 결정된 영역에 형성된 누름 부재(60)를 제작함과 함께, 임시의 탄성 부재(70)를 임시의 홈(101)에 배치하여, 홈(101)의 형성 조건 및 탄성 부재(70)의 배치 조건의 조절용의 플라스마 처리 장치(1)를 제작한다. 그리고, 이 조절용의 플라스마 처리 장치(1)에 의한 플라스마 처리의 결과에 기초하여, 홈(101)의 형성 조건 및 탄성 부재(70)의 배치 조건을 조정한다.
(제3 실시 형태)
도 7은, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재(110)의 하면도이다. 도 8은, 누름 부재(110)에 대하여 배치되는 탄성 부재(120)의 평면도이다. 도 9는, 누름 부재(110)에 탄성 부재(120)를 배치한 상태의 확대 하면도이다. 누름 부재(110) 및 탄성 부재(120) 이외의 구조는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
도 2 등의 예의 누름 부재(60)는, 2개의 반원판 부재(60a, 60b)에 의해 하나의 원형 부재가 구성되어 있었지만, 본 실시 형태의 누름 부재(110)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 하나의 원형 부재로 구성되어 있다. 그리고, 본 실시 형태의 누름 부재(110)는, 홈(111)이 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 각각에 형성되어 있고, 각 홈(111)은 평면으로 보아 원환 형상을 갖는다. 또한, 본 실시 형태에서는, 탄성 부재(120)는 각각, 도 8에 도시하는 바와 같이 원환 형상으로 형성된다. 또한, 탄성 부재(120)는, 도 9에 도시하는 바와 같이 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 중 일부에만 배치되고, 보다 구체적으로는, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)의 홈(111)에만 배치되어 있다.
이들 누름 부재(110) 및 탄성 부재(120)를 갖는 플라스마 처리 장치에서는, 당해 플라스마 처리 장치가, 상술한 비공진 모드에서 동작하는 경우, 상술한 바와 같이, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에만 탄성 부재(120)를 배치함으로써, 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 모두에 탄성 부재(120)를 배치하는 경우에 비해서, 웨이퍼(W)의 주연부에서의 플라스마의 강도를 작게 할 수 있다. 따라서, 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 모두에 탄성 부재(120)를 배치하면 플라스마 처리를 행했을 때 웨이퍼(W)의 주연부의 막 두께가 커지는 경우에, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에만 탄성 부재(70)를 배치하는 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 의하면, 막 두께를 면내에서 균일하게 하는 것, 즉, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
본 실시 형태의 플라스마 처리 장치(1)를 제조할 때는, 홈(111)이 형성된 누름 부재(110)를 제작함과 함께, 임시의 탄성 부재(120)를 모든 홈(111)에 배치하여, 탄성 부재(120)의 배치 조건의 조절용의 플라스마 처리 장치(1)를 제작한다. 그리고, 이 조절용의 플라스마 처리 장치(1)에 의한 플라스마 처리의 결과에 기초하여, 탄성 부재(120)의 배치 조건, 즉, 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 중 어느 것에 탄성 부재(120)를 배치할지를 조정한다.
또한, 탄성 부재(120)를 설치하지 않는 원환 형상 영역은, 상술한 예에서는 하나이었지만, 복수이어도 된다. 또한, 탄성 부재(120)를 설치하지 않는 원환 형상 영역은, 상술한 예에서는 최외주의 영역이었지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 최내주의 영역이어도 되고, 최외주와 최내주의 사이에 위치하는 영역이어도 된다.
(제4 실시 형태)
도 10은, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 탄성 부재(130)를 설명하는 하면도이며, 탄성 부재(130)가 배치된 상태의 누름 부재(60')를 도시하고 있다. 도 11은, 탄성 부재(130)의 단면도이며, 도 11의 (A)는 탄성 부재(130)의 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분의 단면도이며, 도 11의 (B)는 탄성 부재(130)의 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분에서의 단면도이다. 탄성 부재(130) 이외의 구조는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
제1 실시 형태에서는, 누름 부재(60)가 2개의 반원판 부재(60a, 60b)로 구성되고, 탄성 부재(70)는, 평면으로 보아 반원 환보다 둘레 방향으로 작은 원환호 형상을 갖고, 원 동심의 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각의 일부에만 배치되고, 탄성 부재(70)의 직경 등의 형태는, 둘레 방향을 따라 균일하며, 탄성 부재(70)간에서 형태는 동일하다.
그에 반해 본 실시 형태에서는, 누름 부재(60')는 제1 실시 형태와 공통이지만, 탄성 부재(130)는, 도 10에 도시하는 바와 같이 평면으로 보아 반원호환 형상을 갖고, 동심의 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각의 전체에 배치된다. 그리고, 탄성 부재(130)는, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분의 단면으로 보았을 때의 직경이, 도 11의 (A) 및 도 11의 (B)에 도시하는 바와 같이, 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 것보다, 작게 형성되어 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 홈(62)은, 둘레 방향을 따라 균일한 깊이로 형성되어 있고, 홈(62)간에서 깊이는 동일하다.
따라서, 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 부채상 영역(R11)의 하방에서의 탄성 부재(130)에 의한 안테나(40)에 대한 압박력이 작게 되어 있기 때문에, 누름 부재(60')가 중심에서 2분할된 구조에 기인하는 플라스마의 타원 왜곡을 발생시키지 않고, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 플라스마를 균일하게 발생시켜, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 탄성 부재(130)는, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분이, 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분보다 단면으로 보았을 때의 직경이 작게 형성되는 것 대신에, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분이, 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분보다 경도가 작은 재료에 의해 형성되어 있어도 된다. 또한, 상술한 것 대신에, 탄성 부재(130)는, 당해 탄성 부재(130)가 스파이럴 스프링으로 구성되는 경우에 있어서, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분보다 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분의 권취수를 적게 해도 된다.
(제5 실시 형태)
도 12는, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 누름 부재(140)의 하면도이다. 도 13은, 누름 부재(140)의 단면도이며, 도 13의 (A)는 탄성 부재(140)의 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분의 단면도이며, 도 13의 (B)는 탄성 부재(140)의 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분에서의 단면도이다. 누름 부재(140) 및 탄성 부재(150) 이외의 구조는, 제1 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 제4 실시 형태와 마찬가지로, 누름 부재(140)는, 2개의 반원판 부재(140a, 140b)로 구성되고, 각각에 홈(141)이 형성되어 있고, 탄성 부재(150)는, 평면으로 보아 반원호환 형상을 갖고, 동심의 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R4) 각각의 전체에 배치된다.
상술한 바와 같이, 제4 실시 형태에서는, 홈(62)이 둘레 방향을 따라 균일한 깊이로 형성되고, 홈(62)간에서 깊이는 동일하며, 탄성 부재(130)의 형태가, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분과, 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분에서 상이하였다. 그에 반해 본 실시 형태에서는, 탄성 부재(150)의 형태가 둘레 방향을 따라 균일하게 형성되고, 탄성 부재(150)간에서 형태는 동일하며, 홈(141)은, 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에 도시하는 바와 같이, 부채상 영역(R11)에 위치하는 부분의 깊이가, 부채상 영역(R11) 이외의 영역에 위치하는 부분의 깊이보다 작아지도록 형성되어 있다.
따라서, 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서도, 제1 실시 형태 및 제4 실시 형태와 마찬가지로, 부채상 영역(R11)의 하방에서의 탄성 부재(150)에 의한 안테나(40)에 대한 압박력이 작게 되어 있기 때문에, 누름 부재(140)가 중심에서 2분할된 구조에 기인하는 플라스마의 타원 왜곡을 발생시키지 않아, 웨이퍼(W)의 표면 상에서 플라스마를 균일하게 발생시켜, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 도의 예에서는, 홈(141)은, 단면으로 보아 직사각 형상을 갖고 있다. 그러나, 단면으로 보았을 때의 홈(141)의 형상은 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 직경이 탄성 부재(150)보다 큰 반원 형상이어도 되고, 타원 형상이어도 된다. 홈(141)의 형상을 상술한 바와 같이 단면으로 보아 직사각 형상 등으로 함으로써, 홈(141)을 형성하는 벽면과 탄성 부재(150)의 사이의 간극을, 탄성 부재(150)가 변형되었을 때를 위한 릴리프로서 기능시킬 수 있다.
(제6 실시 형태)
도 14는, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 탄성 부재(160, 161)의 설명도이며, 누름 부재(110)에 탄성 부재(160, 161)를 배치한 상태의 확대 하면도이다. 도 15는, 탄성 부재(160, 161)의 단면도이며, 도 15의 (A)는 탄성 부재(160)의 단면을 도시하고, 도 15의 (B)는 탄성 부재(161)의 단면을 도시하고 있다. 탄성 부재(160, 161) 이외의 구조는, 다른 실시 형태와 마찬가지이기 때문에, 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서 사용되는 누름 부재(110)는, 도 7 등에 도시하는 제3 실시 형태와 마찬가지의 것이며, 평면으로 보아 원환 형상의 홈(111)이 형성되어 있다. 또한, 홈(111)은, 둘레 방향을 따라 균일한 깊이로 형성되고, 홈(111)간에서 깊이는 동일하다.
제3 실시 형태에서는, 각각 원환 형상으로 형성된 탄성 부재(120)가, 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 중 일부의 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에만 배치되어 있었지만, 본 실시 형태에서는, 도 14에 도시하는 바와 같이 각각 원환 형상으로 형성된 탄성 부재(160, 161)가 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 모두에 배치되어 있다. 그리고, 본 실시 형태에서는, 도 15의 (A) 및 도 15의 (B)에 도시하는 바와 같이, 원환 형상 영역(R5)에 배치되는 탄성 부재(161)의 단면으로 보았을 때의 직경이, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에 배치되는 탄성 부재(160)의 것보다 작게 형성되어 있다.
따라서, 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서는, 당해 플라스마 처리 장치가, 상술한 비공진 모드에서 동작하는 경우, 원환 형상 영역(R5)에는 가는 직경의 탄성 부재(161)를 배치함으로써, 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 모두에 대직경의 탄성 부재(160)를 배치하는 경우에 비해, 웨이퍼(W)의 주연부에서의 플라스마의 강도를 작게 할 수 있다. 따라서, 원환 형상 영역(R1 내지 R5) 모두에 대직경의 탄성 부재(160)를 배치하면 플라스마 처리를 행했을 때 웨이퍼(W)의 주연부의 막 두께가 커지는 경우에, 원환 형상 영역(R5)에 가는 직경의 탄성 부재(161)를 배치하는 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 의하면, 막 두께를 면내에서 균일하게 하는 것, 즉, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 원환 형상 영역(R5)에 배치되는 탄성 부재(161)가, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에 배치되는 탄성 부재(160)보다 단면으로 보았을 때의 직경이 작게 형성되는 것 대신에, 원환 형상 영역(R5)에 배치되는 탄성 부재(161)가, 상기 탄성 부재(160)보다 경도가 큰 재료에 의해 형성되어 있어도 된다. 또한, 상술한 것 대신에, 탄성 부재(161)를 탄성 부재(160)보다 권취수가 적은 스파이럴 스프링으로 구성하도록 해도 된다.
(제7 실시 형태)
본 실시 형태에서는, 제6 실시 형태와 마찬가지로, 누름 부재가 하나의 원판 부재로 구성되고, 원환 형상의 홈이 형성되어 있고, 탄성 부재가, 원환 형상을 갖고, 동심의 복수의 원환 형상 영역(R1 내지 R5)(도 7 참조) 각각의 전체에 배치된다.
상술한 바와 같이, 제6 실시 형태에서는, 또한 홈(111)은, 둘레 방향을 따라 균일한 깊이로 형성되고, 홈(111)간에서 깊이는 동일하며, 원환 형상 영역(R5)의 탄성 부재(161)의 형태가, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)의 탄성 부재(160)와 상이하였다. 그에 반해 본 실시 형태에서는, 탄성 부재의 형태가 둘레 방향을 따라 균일하게 형성되고, 탄성 부재간에서 형태는 동일하며, 원환 형상 영역(R5)에 형성되는 홈의 깊이가, 원환 형상 영역(R1 내지 R4)에 형성되는 홈의 깊이보다도 크게 되어 있다.
따라서, 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에서는, 당해 플라스마 처리 장치가, 상술한 비공진 모드에서 동작하는 경우, 원환 형상 영역(R5)의 홈을 얕게 형성함으로써, 원환 형상 영역(R1 내지 R5)의 홈 모두를 깊게 형성하는 경우에 비해서, 웨이퍼(W)의 주연부에서의 플라스마의 강도를 크게 할 수 있다. 따라서, 원환 형상 영역(R1 내지 R5)의 홈 모두를 깊게 형성하면 플라스마 처리를 행했을 때 웨이퍼(W)의 주연부의 막 두께가 작아지는 경우에, 원환 형상 영역(R5)의 홈을 얕게 형성하는 본 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 의하면, 막 두께를 면내에서 균일하게 하는 것, 즉, 플라스마 처리를 웨이퍼(W)의 면내에서 균일하게 행할 수 있다.
또한, 제4 내지 제7 실시 형태의 플라스마 처리 장치를 제조할 때는, 임시의 홈이 형성된 누름 부재를 제작함과 함께, 임시의 탄성 부재를 모든 홈에 배치하여, 홈의 형성 조건 및/또는 탄성 부재의 형태 조건을 조절하기 위한 조절용의 플라스마 처리 장치를 제작한다. 그리고, 이 조절용의 플라스마 처리 장치에 의한 플라스마 처리의 결과에 기초하여, 홈의 형성 조건 및/또는 탄성 부재의 형태 조건을 조절한다.
상술한 제6 및 제7 실시 형태에 따른 설명에서는, 비공진 모드에서 동작하는 플라스마 처리 장치에 있어서 웨이퍼(W)의 주연부에서의 플라스마의 강도가 작아지도록, 즉, 누름 부재의 주연부에 있어서 탄성 부재에 의한 압박력이 작아지도록, 홈 및 탄성 부재가 형성되어 있었다. 그러나, 이 예에 한정되지 않고, 홈 및 탄성 부재는, 누름 부재의 중심부에 있어서 탄성 부재에 의한 압박력이 작아지도록 형성되어 있어도 되고, 누름 부재의 주연부와 중심부의 사이의 중간부에서 탄성 부재에 의한 압박력이 작게 또는 커지게 형성되어 있어도 된다. 또한, 홈 및 탄성 부재는, 누름 부재의 중심으로부터 주연부를 향해서 탄성 부재에 의한 압박력이 서서히 크게 또는 작아지게 형성되어 있어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있음은 명확하며, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체에 대하여 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치에 유용하다.
1 : 플라스마 처리 장치 10 : 처리 용기
10a : 용기 본체 10b : 천장판
40 : 안테나 41 : 슬롯판
42 : 지파판 43 : 냉각 재킷
60 : 누름 부재 62 : 홈
70 : 탄성 부재 80 : 동축 도파관
83 : 도파관 84 : 마이크로파 발생 장치
100 : 누름 부재 101 : 홈
110 : 누름 부재 111 : 홈
120 : 탄성 부재 130 : 탄성 부재
140 : 누름 부재 141 : 홈
150 : 탄성 부재 160 : 탄성 부재
160, 161 : 탄성 부재 A : 분할 방향
R1 내지 R5 : 원환 형상 영역 R11 : 부채상 영역

Claims (14)

  1. 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며,
    상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와,
    상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기 내의 처리 공간의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 포함하고,
    상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고,
    상기 복수의 탄성 부재는 상기 복수의 원환 형상 영역의 일부에만 배치되는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각으로서, 원환 형상 영역에서의 일부분에만 배치되어 있는 플라스마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 누름 부재는, 평면으로 보아 반원의 부재로 2분할되고,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각으로서, 상기 반원의 중심과 당해 반원의 정상부를 포함하는 부채상 영역을 제외한 부분에만 배치되어 있는 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각으로서, 상기 부채상 영역을 제외한 부분에만 형성되어 있는 플라스마 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각의 전체에 형성되어 있는 플라스마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 홈은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각에 형성되고,
    상기 복수의 탄성 부재는, 상기 복수의 원환 형상 영역 중 일부의 원환 형상 영역에만 배치되어 있는 플라스마 처리 장치.
  7. 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며,
    상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와,
    상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기 내의 처리 공간의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 포함하고,
    상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고,
    상기 복수의 탄성 부재의 일부분은, 상기 복수의 탄성 부재의 다른 부분과 상이한 적어도 하나의 형태를 갖는 플라스마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각에서, 제1 부분과 제2 부분에서 상기 상이한 적어도 하나의 형태를 갖는 플라스마 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 하나의 원환 형상 영역과 다른 원환 형상 영역에서 상기 상이한 적어도 하나의 형태를 갖는 플라스마 처리 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 상이한 적어도 하나의 형태란, 재료 및 직경으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 플라스마 처리 장치.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 복수의 탄성 부재의 각각은, 스파이럴 스프링이며,
    상기 상이한 적어도 하나의 형태란, 권취수인 플라스마 처리 장치.
  12. 안테나로부터 처리 용기의 천장판을 통해서 당해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사하여, 플라스마를 생성하고, 당해 처리 용기 내의 피처리체에 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치이며,
    상기 처리 용기의 상기 천장판과 대향하는 면에 복수의 홈이 형성되고, 상기 안테나를 상기 처리 용기의 천장판으로 누르는 누름 부재와,
    상기 복수의 홈에 배치되어, 상기 누름 부재와 상기 안테나에 의해 끼여 변형되어, 상기 처리 용기 내의 처리 공간의 방향으로의 압박력을, 상기 안테나에 부여하는 복수의 탄성 부재를 포함하고,
    상기 복수의 홈 및 상기 복수의 탄성 부재는 각각, 상기 천장판과 수직인 미리 결정된 축을 중심으로 한 동심의 복수의 원환 형상 영역에, 상기 미리 결정된 축을 중심으로 한 원호 환상 또는 원환 형상으로 설치되고,
    상기 복수의 홈의 일부분은, 상기 복수의 홈의 다른 부분과 깊이가 상이한 플라스마 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역의 각각에서, 제1 부분과 제2 부분에서 깊이가 상이한 플라스마 처리 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 홈의 각각은, 상기 복수의 원환 형상 영역에서의 하나의 원환 형상 영역과 다른 원환 형상 영역에서 깊이가 상이한 플라스마 처리 장치.
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