KR102301024B1 - 트랩 장치 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
도호쿠 세이미츠 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거하는 것.
[해결수단] 트랩 장치는, 공간을 갖는 제1 통형 부재와, 공간에 착탈이 자유롭게 배치되며 기체류를 유입시키는 상류측 개구와, 상류측 개구로부터 유입되는 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재와, 하류측 개구를 막도록 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재와, 하류측 트랩 부재와 제2 통형 부재의 상류측 개구 사이에 배치되며, 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재를 구비했다.

Description

트랩 장치 및 기판 처리 장치{TRAP APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시형태는 트랩 장치 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체의 제조 프로세스에서는, 박막의 퇴적 또는 에칭 등을 목적으로 한 플라즈마 처리를 실행하는 기판 처리 장치가 널리 이용되고 있다. 기판 처리 장치로서는, 예컨대 박막의 퇴적 처리를 하는 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치나, 에칭 처리를 하는 플라즈마 에칭 장치 등의 플라즈마 처리 장치를 들 수 있다.
기판 처리 장치는, 예컨대, 피처리 기판을 플라즈마 처리하기 위한 처리 용기, 처리 용기의 내부를 감압하기 위한 배기 장치, 및 처리 용기와 배기 장치를 접속하는 배기 유로 등을 갖춘다.
그런데, 기판 처리 장치에서는, 배기 유로를 통류하는 기체류에 처리 용기 내의 플라즈마 반응에 의해서 생긴 반응 생성물이 포함되기 때문에, 기체류로부터 반응 생성물을 제거할 것이 요구된다. 이 점에서, 특허문헌 1에는, 배기 유로에 접속된 외측 통형 부재에 내측 통형 부재를 설치하는 동시에, 내측 통형 부재의 하류측 개구를 막도록 메쉬형의 트랩 매체를 배치하여, 트랩 매체를 이용하여 기체류 중의 반응 생성물을 포착하는 구조가 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 4944331호 공보
그러나, 종래의 구조와 같이, 내측 통형 부재의 하류측 개구를 막도록 메쉬형의 트랩 매체를 배치하는 것만으로는, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거하기가 곤란하다.
본 발명의 일 측면에 따른 트랩 장치는, 공간을 갖는 제1 통형 부재와, 상기 공간에 착탈이 자유롭게 배치되며, 기체류를 유입시키는 상류측 개구와, 상기 상류측 개구로부터 유입되는 상기 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재와, 상기 하류측 개구를 막도록 상기 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재와, 상기 하류측 트랩 부재와 상기 제2 통형 부재의 상기 상류측 개구 사이에 배치되며, 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재를 구비했다.
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시형태에 따르면, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거할 수 있는 트랩 장치 및 기판 처리 장치가 실현된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 상세한 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3은 일 실시형태에 있어서의 상류측 트랩 부재를 내측 통형 부재의 상류측 개구 측에서 본 외관 사시도이다.
도 4는 일 실시형태에 있어서의 상류측 트랩 부재를 하류측 트랩 부재 측에서 본 외관 사시도이다.
도 5는 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 변형예의 단면도이다.
도 6은 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 변형예 2의 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 개시하는 트랩 장치 및 기판 처리 장치에 관해서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하기로 한다. 또한, 이하에서는, 본원이 개시하는 기판 처리 장치를, 예컨대 박막의 퇴적 처리를 하는 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치나, 에칭 처리를 하는 플라즈마 에칭 장치 등의 플라즈마 처리 장치에 적용하는 예에 관해서 설명한다.
개시하는 트랩 장치는, 하나의 실시형태에서, 공간을 갖는 제1 통형 부재와, 공간에 착탈이 자유롭게 배치되며, 기체류를 유입시키는 상류측 개구와, 상류측 개구로부터 유입되는 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재와, 하류측 개구를 막도록 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재와, 하류측 트랩 부재와 제2 통형 부재의 상류측 개구 사이에 배치되며, 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재를 구비했다.
개시하는 트랩 장치는, 하나의 실시형태에서, 상류측 트랩 부재는, 오목부의 직경이 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향을 따라서 작아지는 형상으로 형성된다.
개시하는 트랩 장치는, 하나의 실시형태에서, 상류측 트랩 부재는, 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 뾰족해지는 원추 형상으로 형성된다.
개시하는 트랩 장치는, 하나의 실시형태에서, 상류측 트랩 부재는, 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향을 따라서, 하류측 트랩 부재와 제2 통형 부재의 상류측 개구 사이에 복수 배치된다.
개시하는 트랩 장치는, 하나의 실시형태에서, 복수의 상류측 트랩 부재의 각각은, 기체류를 통과시키는 관통 구멍을 포함하고, 관통 구멍의 밀도 및 직경의 적어도 어느 한쪽이 복수의 상류측 트랩 부재 사이에서 다르다.
개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시형태에서, 피처리 기판을 처리하기 위한 처리 용기와, 처리 용기의 내부를 감압하기 위한 배기 장치와, 처리 용기와 배기 장치를 접속하는 배기 유로와, 배기 유로에 설치된 트랩 장치를 구비한 기판 처리 장치로서, 트랩 장치는, 공간을 갖는 제1 통형 부재와, 공간에 착탈이 자유롭게 배치되며, 기체류를 유입시키는 상류측 개구와, 상류측 개구로부터 유입되는 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재와, 하류측 개구를 막도록 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재와, 하류측 트랩 부재와 제2 통형 부재의 상류측 개구 사이에 배치되며, 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재를 구비했다.
우선, 플라즈마 처리 장치의 전체 구성에 관해서 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 도시하는 종단면도이다.
플라즈마 처리 장치는, 기밀하게 구성되며, 전기적으로 접지 전위로 된 처리 챔버(처리 용기)(1)를 갖고 있다. 이 처리 챔버(1)는 원통형으로 되며, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있고, 플라즈마 처리를 하기 위한 플라즈마 처리 공간을 구획하고 있다. 처리 챔버(1) 내에는, 피처리 기판인 반도체 웨이퍼(W)가 탑재되는 하부 전극(2)이 마련되어 있다. 하부 전극(2)은, 그 기재(2a)가 도전성의 금속, 예컨대 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 이 하부 전극(2)은, 절연판(3)을 통해 도체의 지지대(4)에 지지되어 있다. 하부 전극(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 석영 등으로 이루어지는 원통형의 내벽 부재(3a)가 설치되어 있다.
하부 전극(2)의 기재(2a)에는, 제1 정합기(11a)를 통해 제1 RF 전원(10a)이 접속되고, 또한, 제2 정합기(11b)를 통해 제2 RF 전원(10b)이 접속되어 있다. 제1 RF 전원(10a)은 플라즈마 발생용의 것이며, 이 제1 RF 전원(10a)으로부터는 소정 주파수(27 MHz 이상 예컨대 40 MHz)의 고주파 전력이 하부 전극(2)의 기재(2a)에 공급되도록 되어 있다. 또한, 제2 RF 전원(10b)은 이온 인입용(바이어스용)의 것이며, 이 제2 RF 전원(10b)으로부터는 제1 RF 전원(10a)보다 낮은 소정 주파수(13.56 MHz 이하, 예컨대 3.2 MHz)의 고주파 전력이 하부 전극(2)의 기재(2a)에 공급되도록 되어 있다.
하부 전극(2)의 상측에는, 처리 챔버(1)의 플라즈마 처리 공간을 통해 하부 전극(2)과 대향하도록 상부 전극(16)이 마련되어 있다. 상부 전극(16)과 하부 전극(2)은 한 쌍의 전극으로서 기능하도록 되어 있다. 상부 전극(16)과 하부 전극(2) 사이의 공간이 플라즈마를 생성시키기 위한 플라즈마 처리 공간이 된다.
지지대(4)의 내부에는 냉매 유로(4a)가 형성되어 있고, 냉매 유로(4a)에는, 냉매 입구 배관(4b), 냉매 출구 배관(4c)이 접속되어 있다. 그리고, 냉매 유로(4a) 중에 적절한 냉매, 예컨대 냉각수 등을 순환시킴으로써, 지지대(4) 및 하부 전극(2)을 소정의 온도로 제어할 수 있게 되어 있다. 또한, 하부 전극(2) 등을 관통하도록, 반도체 웨이퍼(W)의 이면 측에 헬륨 가스 등의 냉열 전달용 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 백사이드 가스 공급 배관(30)이 설치되어 있고, 이 백사이드 가스 공급 배관(30)은, 도시하지 않는 백사이드 가스 공급원에 접속되어 있다. 이들 구성에 의해서, 하부 전극(2)의 상면에 탑재된 반도체 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어할 수 있게 되어 있다.
상부 전극(16)은 처리 챔버(1)의 윗벽 부분에 마련되어 있다. 상부 전극(16)은, 본체부(16a)와 전극판을 이루는 상부 윗판(16b)을 구비하고 있고, 절연성 부재(45)를 통해 처리 챔버(1)의 상부에 지지되어 있다. 본체부(16a)는, 도전성 재료, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고, 그 하부에 상부 윗판(16b)을 착탈이 자유롭게 지지할 수 있도록 구성되어 있다.
본체부(16a)의 내부에는 가스 확산실(16c)이 설치되고, 이 가스 확산실(16c)의 하부에 위치하도록, 본체부(16a)의 바닥부에는 다수의 가스 통류 구멍(16d)이 형성되어 있다. 또한, 상부 윗판(16b)에는, 이 상부 윗판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 도입 구멍(16e)이, 상기한 가스 통류 구멍(16d)과 겹치도록 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해 처리 챔버(1) 내에 샤워형으로 분산되어 공급되게 되어 있다. 한편, 본체부(16a) 등에는, 냉매를 순환시키기 위한 도시하지 않는 배관이 설치되어 있어, 플라즈마 에칭 처리 중에 상부 전극(16)을 원하는 온도로 냉각할 수 있게 되어 있다.
본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16f)가 형성되어 있다. 이 가스 도입구(16f)에는 가스 공급 배관(15a)이 접속되어 있고, 이 가스 공급 배관(15a)의 타단에는, 에칭용의 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)이 접속되어 있다. 가스 공급 배관(15a)에는, 상류 측에서부터 순차 매스플로우 컨트롤러(MFC)(15b) 및 개폐 밸브(V1)가 설치되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급원(15)으로부터 플라즈마 에칭을 위한 처리 가스가, 가스 공급 배관(15a)을 통해 가스 확산실(16c)에 공급되고, 이 가스 확산실(16c)로부터, 가스 통류 구멍(16d) 및 가스 도입 구멍(16e)을 통해 처리 챔버(1) 내에 샤워형으로 분산되어 공급된다.
상부 전극(16)에는, 로우 패스 필터(LPF)(51)를 통해 가변 직류 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(52)은, 온·오프 스위치(53)에 의해 급전의 온·오프를 할 수 있게 되어 있다. 가변 직류 전원(52)의 전류·전압 및 온·오프 스위치(53)의 온·오프는, 후술하는 컨트롤러(60)에 의해서 제어되도록 되어 있다. 한편, 후술하는 것과 같이, 제1 RF 전원(10a), 제2 RF 전원(10b)으로부터 고주파가 하부 전극(2)에 인가되어 플라즈마 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는, 필요에 따라서 컨트롤러(60)에 의해 온·오프 스위치(53)가 온으로 되어, 상부 전극(16)에 소정의 직류 전압이 인가된다.
처리 챔버(1)의 측벽으로부터 상부 전극(16)의 높이 위치보다도 위쪽으로 뻗도록 원통형의 접지 도체(1a)가 마련되어 있다. 이 원통형의 접지 도체(1a)는, 그 상부에 윗벽을 갖고 있다.
처리 챔버(1)의 바닥부에는 배기구(71)가 형성되어 있고, 이 배기구(71)에는 배기관(72)을 통해 배기 장치(73)가 접속되어 있다. 배기관(72)은, 처리 챔버(1)와 배기 장치(73)를 접속하는 배기 유로이다. 배기 장치(73)는, 진공 펌프를 갖고 있고, 이 진공 펌프를 작동시킴으로써 처리 챔버(1) 안을 소정의 진공도까지 감압할 수 있게 되어 있다. 처리 챔버(1) 내의 플라즈마 반응에 의해서 생긴 생성물(이하 「반응 생성물」이라고 함)은, 배기 장치(73)에 의해서 처리 챔버(1) 내부가 감압됨으로써, 기체류와 함께 배기관(72)을 통류한다.
또한, 배기관(72)에는, 배기관(72)을 통류하는 기체류로부터 반응 생성물을 제거하기 위한 트랩 장치(100)가 설치되어 있다. 트랩 장치(100)의 상세한 구성에 관해서는 후술한다.
한편, 처리 챔버(1)의 측벽에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입출구(74)가 형성되어 있고, 이 반입출구(74)에는, 이 반입출구(74)를 개폐하는 게이트 밸브(75)가 마련되어 있다.
도면에서 76, 77은, 착탈이 자유롭게 된 증착 실드이다. 증착 실드(76)는, 처리 챔버(1)의 내벽면을 따라서 형성되며, 처리 챔버(1)에 에칭 부생물(증착물)이 부착되는 것을 방지하는 역할을 지니고, 이 증착 실드(76)의 반도체 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이 위치에는, 직류적으로 그라운드에 접속된 도전성 부재(GND 블록)(79)가 설치되어 있으며, 이에 따라 이상 방전이 방지된다.
상기 구성의 플라즈마 처리 장치는, 컨트롤러(60)에 의해서 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 컨트롤러(60)에는, CPU를 갖춰 플라즈마 처리 장치의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러와, 사용자 인터페이스와, 기억부가 설치되어 있다.
컨트롤러(60)의 사용자 인터페이스는, 공정 관리자가 플라즈마 에칭 장치를 관리하기 위해서 커맨드의 입력 조작을 하는 키보드나, 플라즈마 에칭 장치의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.
컨트롤러(60)의 기억부에는, 플라즈마 에칭 장치에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어에 의해 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 컨트롤러(60)의 사용자 인터페이스로부터의 지시 등에 의해 임의의 레시피를 기억부로부터 불러내어 프로세스 컨트롤러에 실행하게 함으로써, 컨트롤러(60)의 프로세스 컨트롤러의 제어 하에서, 플라즈마 에칭 장치에 의한 원하는 처리가 이루어진다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 판독 가능한 컴퓨터 기억 매체(예컨대, 하드디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은 다른 장치로부터, 예컨대 전용 회선을 통해 수시로 전송시켜 온라인으로 이용하거나 할 수도 있다.
이어서, 배기관(72)에 설치된 트랩 장치(100)의 상세한 구성에 관해서 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 상세한 구성을 도시하는 단면도이다. 도 2의 설명에서는, 트랩 장치(100)보다도 처리 챔버(1)의 배기구(71) 측에 위치하는 배기관(72)을 「상류 측의 배기관(72)」이라고 부르고, 트랩 장치(100)보다도 배기 장치(73) 측에 위치하는 배기관(72)을 「하류 측의 배기관(72)」이라고 부르기로 한다.
도 2에 도시하는 것과 같이, 트랩 장치(100)는, 내부 공간(S)을 갖는 외측 통형 부재(110)와, 외측 통형 부재(110)의 내부 공간(S)에 착탈이 자유롭게 배치된 내측 통형 부재(120)를 갖는다. 또한, 트랩 장치(100)는, 내측 통형 부재(120)의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재(130) 및 상류측 트랩 부재(140)를 갖는다.
외측 통형 부재(110)는, 상류측 단부벽(111)과, 통체(112)와, 하류측 단부벽(113)을 갖는다. 상류측 단부벽(111)과, 통체(112)와, 하류측 단부벽(113)에 의해 둘러싸인 공간이 외측 통형 부재(110)의 내부 공간(S)을 구축한다.
상류측 단부벽(111)은, 통체(112)의, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 측의 단부를 막도록 통체(112)에 착탈이 자유롭게 장착된다. 보다 상세하게는, 상류측 단부벽(111)은, 클램프(114)를 통해 통체(112)의 플랜지부(112a)에 착탈이 자유롭게 장착된다. 상류측 단부벽(111)의 중앙에는 개구(111a)가 형성되고, 개구(111a)에는 상류측 이음매(111b)의 기단(基端)이 접속된다. 상류측 이음매(111b)의 선단은, 트랩 장치(100)보다도 처리 챔버(1)의 배기구(71) 측에 위치하는 배기관(72), 즉, 상류 측의 배기관(72)에 접속된다. 상류 측의 배기관(72)을 통류하는 기체류는, 상류측 단부벽(111)의 상류측 이음매(111b) 및 개구(111a)를 통해, 후술하는 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a)에 도입된다.
통체(112)는, 내측 통형 부재(120)의 측방을 둘러싸는 통형의 부재이다. 통체(112)의 일단에는 플랜지부(112a)가 형성되어 있다. 플랜지부(112a)의 내벽(112a-1)은, 후술하는 내측 통형 부재(120)의 외측면에 근접하는 방향으로 팽출되어, 내측 통형 부재(120)의 외측면을 지지한다.
하류측 단부벽(113)은, 통체(112)의 플랜지부(112a)와 반대쪽의 단부, 즉, 통체(112)의, 내측 통형 부재(120)의 하류측 개구(120b) 측의 단부를 막도록 통체(112)에 부착된다. 하류측 단부벽(113)의 중앙에는 개구(113a)가 형성되고, 개구(113a)에는 하류측 이음매(113b)의 기단이 접속된다. 하류측 이음매(113b)의 선단은, 트랩 장치(100)보다도 배기 장치(73) 측에 위치하는 배기관(72), 즉, 하류 측의 배기관(72)에 접속된다. 후술하는 내측 통형 부재(120)의 하류측 개구(120b)로부터 흘러나오는 기체류는, 하류측 단부벽(113)의 개구(113a) 및 하류측 이음매(113b)를 통해, 하류 측의 배기관(72)에 도입된다. 또한, 하류측 단부벽(113)의 상류측 단부벽(111) 측의 표면에는, 내측 통형 부재(120)의 하류측 개구(120b) 측의 단부, 즉, 내측 통형 부재(120)의 바닥부를 수용하기 위한 수용 오목부(113c)가 형성되어 있다.
내측 통형 부재(120)는, 바닥부가 하류측 단부벽(113)의 수용 오목부(113c)에 수용되고, 외측면이 통체(112)의 플랜지부(112a)에 지지되면서 상부가 상류측 단부벽(111)에 막힘으로써, 외측 통형 부재(110)의 내부 공간(S)에 장착된다. 한편, 내측 통형 부재(120)는, 상부가 상류측 단부벽(111)으로부터 해방되면서 바닥부가 하류측 단부벽(113)의 수용 오목부(113c)로부터 해방됨으로써, 외측 통형 부재(110)의 내부 공간(S)으로부터 이탈된다.
내측 통형 부재(120)는 상류측 개구(120a)와 하류측 개구(120b)를 갖는다. 상류측 개구(120a)는, 상류측 단부벽(111)의 상류측 이음매(111b) 및 개구(111a)를 통해 상류 측의 배기관(72)으로부터 도입되는 기체류를 유입시킨다. 하류측 개구(120b)는, 상류측 개구(120a)로부터 유입되는 기체류를 하류 측의 배기관(72)으로 유출시킨다.
하류측 트랩 부재(130)는, 하류측 개구(120b)를 막도록 내측 통형 부재(120)의 내부에 배치된다. 보다 상세하게는, 하류측 트랩 부재(130)는, 내측 통형 부재(120)에 있어서, 하류측 단부벽(113)에서 상류측 단부벽(111)을 향해 이격하되지 않는 위치에 배치된다. 하류측 트랩 부재(130)는, 상류측 개구(120a)로부터 유입되는 기체류를 투과시키는 동시에, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착하는 기능을 갖는 소재에 의해 형성된다. 예컨대, 하류측 트랩 부재(130)는, 금속제의 메쉬 등을 포함하는 메쉬형의 소재에 의해 형성된다.
상류측 트랩 부재(140)는, 하류측 트랩 부재(130)와 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 사이에 배치된다. 상류측 트랩 부재(140)는, 상류측 개구(120a)로부터 유입되는 기체류를 투과시키는 동시에, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착하는 기능을 갖는 소재에 의해 형성된다. 예컨대, 상류측 트랩 부재(140)는, 펀칭 메탈 등의, 기체류를 통과시키는 관통 구멍을 포함하는 소재에 의해 형성된다.
도 3은 일 실시형태에 있어서의 상류측 트랩 부재를 내측 통형 부재의 상류측 개구 측에서 본 외관 사시도이다. 도 4는 일 실시형태에 있어서의 상류측 트랩 부재를 하류측 트랩 부재 측에서 본 외관 사시도이다.
도 2~도 4에 도시하는 것과 같이, 상류측 트랩 부재(140)는, 환상의 기초부(141)와, 환상의 기초부(141)에 접합된 오목부(142)를 갖는다. 환상의 기초부(141)는, 내측 통형 부재(120)의 내측면에 용접 등에 의해 부착된다.
오목부(142)는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로 움푹 파여 있다. 다시 말해서, 오목부(142)는, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a)로부터 하류측 트랩 부재(130)를 향해 유입되는 기체류의 유동 방향을 따라서 움푹 파여 있다. 오목부(142)에는, 기체류를 통과시키는 복수의 관통 구멍(142a)이 형성된다. 관통 구멍(142a)의 밀도 및 직경은, 상류측 트랩 부재(140)가 상류측 개구(120a)로부터 유입되는 기체류를 투과시키는 동시에, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착하는 기능을 발휘하도록 설정된다.
또한, 상류측 트랩 부재(140)는, 오목부(142)의 직경(R)이 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향을 따라서 작아지는 형상으로 형성된다. 여기서, 오목부(142)의 직경(R)이란, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로 뻗는 축선(X)이 가상적으로 설정된 경우에, 축선(X)에 직교하는 가상 평면(P)에 투사되는 오목부(142) 단면의 가장자리 중 상호 대향하는 가장자리끼리의 폭을 가리킨다. 일 실시형태에서는, 상류측 트랩 부재(140)는 도 2~도 4에 도시하는 것과 같이, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로, 즉, 축선(X)이 뻗어 있는 방향으로 뾰족해지는 원추 형상으로 형성된다.
이어서, 배기관(72)에 설치된 트랩 장치(100)에 의한 작용의 일례에 관해서 설명한다. 처리 챔버(1) 내의 플라즈마 반응에 의해서 생긴 반응 생성물은, 배기 장치(73)에 의해서 처리 챔버(1) 내부가 감압됨으로써, 기체류와 함께 배기관(72)을 통류한다.
이어서, 트랩 장치(100)보다도 처리 챔버(1)의 배기구(71) 측에 위치하는 배기관(72)을 통류하는 기체류는, 상류측 단부벽(111)의 상류측 이음매(111b) 및 개구(111a)를 통해, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a)에 도입된다. 상류측 트랩 부재(140)는, 상류측 개구(120a)로부터 유입되는 기체류를 투과시키는 동시에, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착한다. 상세하게는, 상류측 트랩 부재(140)는, 오목부(142)의 복수의 관통 구멍(142a)에 의해서 기체류를 투과시키는 동시에, 오목부(142)의 복수의 관통 구멍(142a) 이외의 부분에 의해서 기체류 중의 반응 생성물을 포착한다. 여기서, 오목부(142)는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로 움푹 파여 있다. 이에 따라, 상류측 트랩 부재(140)로부터 기체류에 작용하는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향과는 역방향의 힘이 억제되기 때문에, 상류측 트랩 부재(140)에서 상류측 개구(120a)로 향한 기체류의 역류를 피하게 된다.
이어서, 상류측 트랩 부재(140)를 투과한 기체류는, 하류측 트랩 부재(130)에 도달한다. 하류측 트랩 부재(130)는, 상류측 트랩 부재(140)를 투과한 기체류를 투과시키는 동시에, 기체류에 포함되는, 상류측 트랩 부재(140)에 의해 포착되지 않은 반응 생성물을 포착한다.
이어서, 상류측 트랩 부재(140) 및 하류측 트랩 부재(130)를 투과한 기체류는, 내측 통형 부재(120)의 하류측 개구(120b)를 지나, 트랩 장치(100)보다도 배기 장치(73) 측에 위치하는 배기관(72)으로 흘러나간다.
이상, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 내측 통형 부재(120)의 내부에 하류측 트랩 부재(130)를 배치하는 동시에, 하류측 트랩 부재(130)와, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 사이에, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부(142)를 갖는 상류측 트랩 부재(140)를 배치했다. 이 때문에, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 이중의 트랩 부재를 이용하여 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착하면서, 상류측 트랩 부재(140)로부터 기체류에 작용하는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향과는 역방향의 힘을 억제할 수 있다. 그 결과, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 일 실시형태의 트랩 장치에서는, 상류측 트랩 부재(140)는, 오목부(142)의 직경(R)이 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향을 따라서 작아지는 형상으로 형성된다. 이 때문에, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 오목부(142)에 의한 반응 생성물의 포착 능력을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 일 실시형태의 트랩 장치에서는, 상류측 트랩 부재(140)는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향으로 뾰족해지는 원추 형상으로 형성된다. 여기서, 상류측 트랩 부재(140)가 펀칭 메탈 등의 금속에 의해 성형되는 경우, 원추 형상은 금속으로 용이하게 성형할 수 있는 형상의 하나이다. 이 때문에, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 상류측 트랩 부재(140)의 성형성을 향상시키면서, 오목부(142)에 의한 반응 생성물의 포착 능력을 향상시킬 수 있다. 그 결과, 일 실시형태의 트랩 장치에 따르면, 장치의 제조에 동반되는 부담을 삭감하면서, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거할 수 있다.
(변형예 1)
상기 일 실시형태에서는, 하류측 트랩 부재(130)와, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 사이에 하나의 상류측 트랩 부재(140)를 배치하는 트랩 장치(100)를 일례로서 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 이하, 트랩 장치의 변형예 1에 관해서 설명한다. 도 5는 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 변형예 1의 단면도이다.
도 5에 도시하는 것과 같이, 변형예 1에 따른 트랩 장치(100)에서는, 상류측 트랩 부재(140)는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향을 따라서, 하류측 트랩 부재(130)와, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 사이에 복수 배치된다. 본 변형예 1에서는, 3개의 상류측 트랩 부재(140)가, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향, 즉, 축선(X)이 뻗어 있는 방향을 따라서 배치된다. 도 5에서는, 3개의 상류측 트랩 부재(140)는, 축선(X)이 뻗어 있는 방향을 따라서 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 측에서부터, 상류측 트랩 부재(140-1), 상류측 트랩 부재(140-2) 및 상류측 트랩 부재(140-3)로 나타내어져 있다. 상류측 트랩 부재(140-1), 상류측 트랩 부재(140-2) 및 상류측 트랩 부재(140-3)의 각각의 오목부(142)에는, 기체류를 통과시키는 복수의 관통 구멍(142a)이 형성된다. 본 변형예 1에서는, 관통 구멍(142a)의 밀도 및 직경은, 상류측 트랩 부재(140-1), 상류측 트랩 부재(140-2) 및 상류측 트랩 부재(140-3) 사이에서 동일하다.
이상, 변형예 1의 트랩 장치에 따르면, 내측 통형 부재(120)의 내부에 하류측 트랩 부재(130)를 배치하는 동시에, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향을 따라서, 하류측 트랩 부재(130)와, 내측 통형 부재(120)의 상류측 개구(120a) 사이에 상류측 트랩 부재(140)를 복수 배치했다. 이 때문에, 변형예 1의 트랩 장치에 따르면, 사중의 트랩 부재를 이용하여 기체류에 포함되는 반응 생성물을 포착하면서, 상류측 트랩 부재(140)로부터 기체류에 작용하는, 하류측 트랩 부재(130)에 근접하는 방향과는 역방향의 힘을 억제할 수 있다. 그 결과, 변형예 1의 트랩 장치에 따르면, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 더욱 효율적으로 제거할 수 있다.
한편, 상기 변형예 1에서는, 관통 구멍(142a)의 밀도 및 직경은, 상류측 트랩 부재(140-1), 상류측 트랩 부재(140-2) 및 상류측 트랩 부재(140-3) 사이에서 동일한 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 예컨대, 관통 구멍(142a)의 밀도 및 직경의 적어도 어느 한쪽이, 상류측 트랩 부재(140-1), 상류측 트랩 부재(140-2) 및 상류측 트랩 부재(140-3) 사이에서 다른 것으로 하여도 좋다. 이와 같이 함으로써, 복수의 상류측 트랩 부재를 투과하는 기체류의 투과량이나, 복수의 상류측 트랩 부재에 의해서 포착되는 기체류 중의 반응 생성물의 포착량을 미세 조정할 수 있게 된다.
(변형예 2)
또한, 상기한 일 실시형태에서는, 하류측 트랩 부재(130)는, 내측 통형 부재(120)에 있어서, 하류측 단부벽(113)에서부터 상류측 단부벽(111)을 향해 이격하지 않는 위치에 배치되는 예를 나타냈지만, 이것에 한정되지는 않는다. 이하, 트랩 장치의 변형예 2에 관해서 설명한다. 도 6은 일 실시형태에 있어서의 트랩 장치의 변형예 2의 단면도이다.
도 6에 도시하는 것과 같이, 변형예 2에 따른 트랩 장치(100)에서는, 하류측 트랩 부재(130)는, 내측 통형 부재(120)의 내부에 있어서, 하류측 단부벽(113)에서 상류측 단부벽(111)을 향해 소정의 거리만큼 이격된 위치에 배치된다. 여기서, 소정의 거리는 바람직하게는 25 mm~100 mm이다.
이상, 변형예 2의 트랩 장치에 따르면, 하류측 트랩 부재(130)는, 내측 통형 부재(120)의 내부에 있어서, 하류측 단부벽(113)에서 상류측 단부벽(111)을 향해 소정의 거리만큼 이격된 위치에 배치된다. 이 때문에, 변형예 2의 트랩 장치에 따르면, 내측 통형 부재(120)의 내부에서의 압력 손실을 저감하면서, 기체류에 포함되는 반응 생성물을 효율적으로 제거할 수 있다.
1: 처리 챔버(처리 용기), 2: 하부 전극, 2a: 기재, 5: 포커스 링, 6: 정전 척, 6a: 전극, 6b: 절연층, 16: 상부 전극, 72: 배기관(배기 유로), 73: 배기 장치, 100: 트랩 장치, 110: 외측 통형 부재(제1 통형 부재), 120: 내측 통형 부재(제2 통형 부재), 120a: 상류측 개구, 120b: 하류측 개구, 130: 하류측 트랩 부재, 140: 상류측 트랩 부재, 142: 오목부, 142a: 관통 구멍

Claims (7)

  1. 트랩 장치에 있어서,
    공간을 갖는 제1 통형 부재;
    상기 공간에 착탈이 자유롭게 배치되고 기체류를 유입시키는 상류측 개구 및 상기 상류측 개구로부터 유입되는 상기 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재; 및
    상기 하류측 개구를 막도록 상기 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재; 및
    상기 하류측 트랩 부재와 상기 제2 통형 부재의 상기 상류측 개구 사이에 배치되며, 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재
    를 포함하고,
    상기 제1 통형 부재는, 상기 제2 통형 부재의 상기 하류측 개구에 대응하는 위치에 상기 제2 통형 부재의 바닥부를 수용하는 수용 오목부를 갖는 것인, 트랩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상류측 트랩 부재는, 상기 오목부의 직경이 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향을 따라서 작아지는 형상으로 형성되는 것인, 트랩 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상류측 트랩 부재는, 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 뾰족해지는 원추 형상으로 형성되는 것인, 트랩 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상류측 트랩 부재는, 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향을 따라서, 상기 하류측 트랩 부재와 상기 제2 통형 부재의 상기 상류측 개구 사이에 복수개가 배치되는 것인, 트랩 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    복수의 상기 상류측 트랩 부재 각각은 기체류를 통과시키는 관통 구멍을 포함하고,
    상기 관통 구멍의 밀도 및 직경 중 적어도 하나가 복수의 상기 상류측 트랩 부재 간에 상이한 것인, 트랩 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 통형 부재는,
    상기 제2 통형 부재의 측방을 둘러싸는 통체;
    상기 제2 통형 부재의 상기 상류측 개구 측의 단부를 막도록 상기 통체에 착탈이 자유롭게 장착되는, 상기 통체의 상류측 단부벽; 및
    상기 제2 통형 부재의 상기 하류측 개구 측의 단부를 막도록 상기 통체에 부착되어 상기 통체 및 상기 상류측 단부벽과 함께 상기 공간을 구축하는, 상기 통체의 하류측 단부벽
    을 포함하며,
    상기 하류측 트랩 부재는, 상기 제2 통형 부재의 내부에서, 상기 하류측 단부벽에서 상기 상류측 단부벽을 향해 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에 배치되는 것인, 트랩 장치.
  7. 기판 처리 장치에 있어서,
    피처리 기판을 처리하기 위한 처리 용기;
    상기 처리 용기의 내부를 감압하기 위한 배기 장치;
    상기 처리 용기와 상기 배기 장치를 접속하는 배기 유로; 및
    상기 배기 유로에 설치된 트랩 장치
    를 포함하며, 상기 트랩 장치는,
    공간을 갖는 제1 통형 부재;
    상기 공간에 착탈이 자유롭게 배치되어 기체류를 유입시키는 상류측 개구 및 상기 상류측 개구로부터 유입되는 상기 기체류를 유출시키는 하류측 개구를 갖는 제2 통형 부재;
    상기 하류측 개구를 막도록 상기 제2 통형 부재의 내부에 배치된 하류측 트랩 부재; 및
    상기 하류측 트랩 부재와 상기 제2 통형 부재의 상기 상류측 개구 사이에 배치되며, 상기 하류측 트랩 부재에 근접하는 방향으로 움푹 파인 오목부를 갖는 상류측 트랩 부재
    를 포함하고,
    상기 제1 통형 부재는, 상기 제2 통형 부재의 상기 하류측 개구에 대응하는 위치에 상기 제2 통형 부재의 바닥부를 수용하는 수용 오목부를 갖는 것인, 기판 처리 장치.
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