KR102301412B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR102301412B1
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마사히코 곤노
미치타카 아이타
다이조 오카다
히데오 가토
나오키 마츠모토
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

마이크로파를 이용하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 장치는 탑재대, 포커스 링, 제 1 통 형상부, 환상부, 제 2 통 형상부, 및 초크부를 구비한다. 포커스 링은 탑재대의 정전 척을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되어 있다. 제 1 통 형상부는 유전체로 구성되고, 포커스 링의 아래쪽에 있어서 탑재대의 하부 전극의 외주를 따라서 연장되고 있다. 환상부는 유전체로 구성되고, 포커스 링과 제 1 통 형상부의 사이에 마련되어 있다. 제 2 통 형상부는 도전성을 갖고, 제 1 통 형상부의 외주를 따라서 연장되고 있다. 초크부는 유전체로 구성되고, 포커스 링 및 환상부를 거쳐서 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 억제한다. 초크부는 제 1 통 형상부로부터 바깥쪽으로 돌출하고, 또한, 고리 형상으로 연장되고 있다. 제 2 통 형상부는 초크부를 덮고 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시 형태는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는 여러 가지의 플라즈마 처리가 피처리체에 대하여 실시된다. 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치에서는, 처리 용기 내에 공급된 가스가 여기되는 것에 의해 플라즈마가 생성된다. 이 플라즈마에 의해 피처리체가 처리된다.
또한, 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리체는 탑재대 위에 탑재된다. 탑재대는 하부 전극 및 정전 척을 갖고 있다. 정전 척은 하부 전극상에 마련되어 있다. 하부 전극에는 고주파 전력을 발생시키는 고주파 전원이 전기적으로 접속되어 있다.
이와 같은 탑재대를 구비한 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리체에 대한 플라즈마 처리를 균일화하기 위해, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 포커스 링이 이용되는 일이 있다. 포커스 링은 유전체로 구성되어 있고, 정전 척 및 피처리체를 둘러싸도록 마련되어 있다. 또한, 포커스 링은 탑재대의 하부 전극을 둘러싸도록 마련된 유전체로 구성된 부재에 의해 지지되어 있다. 이와 같이 포커스 링을 마련하는 것에 의해, 피처리체의 에지의 바깥쪽에 있어서의 시스 전위(sheath potential)를 조정하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 피처리체에 대한 플라즈마 처리의 면 내 균일성을 조정하는 것이 가능하게 된다.
한편, 처리 가스를 여기시키는 방식에는 여러 가지의 방식이 존재하고 있지만, 최근, 마이크로파에 의해 처리 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치가 주목되고 있다.
(선행 기술 문헌)
(특허 문헌)
(특허 문헌 1) 일본 특허 공개 2005-277369호 공보
(특허 문헌 2) 일본 특허 공개 2005-303099호 공보
마이크로파를 이용하는 플라즈마 처리 장치에서는, 탑재대의 주위에 마련된 포커스 링 및 유전체로 구성된 부재를 거쳐서 마이크로파가 전파한다. 이와 같이 전파하는 마이크로파는 탑재대의 아래쪽에 마련된 다양한 부품에 영향을 미칠 수 있다. 예컨대, 하부 전극에 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원의 전력을 불안정하게 하거나, 혹은, 다양한 계측기의 오작동을 불러오는 일이 있다.
따라서, 마이크로파에 의해 처리 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치에서는, 탑재대의 주위를 전파하는 마이크로파를 억제할 것이 요구되고 있다.
일 측면에 있어서는, 마이크로파에 의해 처리 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 플라즈마 처리 장치는 처리 용기 및 탑재대를 구비한다. 탑재대는 처리 용기 내에 마련되어 있다. 탑재대는 하부 전극 및 그 하부 전극상에 마련된 정전 척을 갖는다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치는 포커스 링, 제 1 통 형상부, 환상부(環狀部), 제 2 통 형상부, 및 초크부를 더 구비하고 있다. 포커스 링은 정전 척을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되고 있다. 제 1 통 형상부는 유전체로 구성되고, 포커스 링의 아래쪽에 있어서 하부 전극의 외주를 따라서 연장되고 있다. 환상부는 유전체로 구성되고, 포커스 링과 제 1 통 형상부의 사이에 마련되어 있다. 제 2 통 형상부는 도전성을 갖고, 제 1 통 형상부의 외주를 따라서 연장되고 있다. 초크부는 유전체로 구성되고, 포커스 링 및 환상부를 거쳐서 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 억제한다. 초크부는 제 1 통 형상부의 중심(中心) 축선에 대한 지름 방향에 있어서 그 제 1 통 형상부로부터 바깥쪽으로 돌출하고, 또한, 고리 형상으로 연장되고 있다. 제 2 통 형상부는 분리 가능한 상측 부분 및 하측 부분을 포함하고 있다. 초크부는 이들 상측 부분과 하측 부분의 사이에 끼어 있고, 또한, 제 2 통 형상부에 의해 덮여 있다. 일 형태에 있어서는, 제 1 통 형상부와 초크부는 일체로 형성된 단일 부재이더라도 좋다. 또한, 일 형태에 있어서는, 지름 방향에 있어서의 초크부의 길이는 해당 초크부 내에서의 마이크로파의 파장의 1/4의 길이이다.
이 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파, 즉 입사파가 포커스 링 및 환상부를 거쳐서 제 1 통 형상부로 전파된다. 입사파의 일부는 초크부로 전파되어 해당 초크부로부터 제 1 통 형상부로 되돌려진다. 이 초크부는 입사파에 대하여 대략 반파장분의 위상차를 갖는 마이크로파, 즉 반사파를 제 1 통 형상부로 되돌린다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 초크부로부터의 반사파가 입사파와 간섭하는 것에 의해, 입사파가 감쇠되거나 또는 상쇄되고, 그 결과, 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파가 억제된다. 또한, 초크부는 제 1 통 형상부로부터 지름 방향에 있어서 바깥쪽으로 돌출하고 있다. 즉, 초크부는 입사파의 전파 방향에 대하여 수직의 방향으로 돌출한 구조를 갖고 있다. 이것에 의해, 초크부는 마이크로파를 크게 억제하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 초크부는 제 2 통 형상부의 상측 부분과 하측 부분에 의해 유지되어 있다. 즉, 초크부에는, 해당 초크부의 유지를 위해 필요하게 될 수 있는 나사구멍 등이 마련되어 있지 않다. 따라서, 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파의 누출을 억제하는 것이 가능하다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치에서는, 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파가 억제되므로, 마이크로파의 공급의 개시의 시점으로부터 플라즈마가 안정되는 시점까지 요하는 기간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
일 형태에 있어서는, 제 2 통 형상부의 상측 부분과 하측 부분은 초크부보다 지름 방향 바깥쪽에 있어서, 서로 나사 고정되어 있더라도 좋다. 이 구성에 의하면, 초크부에 간섭하는 일 없이, 제 2 통 형상부의 상측 부분과 하측 부분을 서로 고정하는 것이 가능하다.
일 형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치는 상기 초크부 및 하나 이상의 다른 초크부를 포함하는 복수의 초크부를 구비하고 있더라도 좋다. 이 형태에서는, 복수의 초크부는 상기 중심(中心) 축선이 연장되는 방향에 있어서 차례로 마련된다. 이 형태에 의하면, 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 더 억제하는 것이 가능하다.
일 형태에 있어서는, 복수의 초크부의 지름 방향에 있어서의 길이는 서로 상이하더라도 좋다. 이 형태에 의하면, 마이크로파의 발신기의 변동에 의해, 마이크로파의 파장에 변동이 발생하더라도, 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 억제하는 것이 가능하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치의 탑재대의 주위를 전파하는 마이크로파를 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 슬롯판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 유전체창의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라서 취한 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 유전체창 위에 도 2에 나타내는 슬롯판을 마련한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 탑재대 및 그 주위의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 일부를 확대한 도면이다.
도 8은 제 1 참고예의 탑재대 및 그 주위의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 제 2 참고예의 탑재대 및 그 주위의 구성의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 10은 플라즈마 처리 장치(10)의 VSWR과 함께 제 1 참고예의 VSWR을 나타내는 그래프이다.
도 11은 플라즈마 처리 장치(10)의 VSWR과 함께 제 1 참고예의 VSWR을 나타내는 그래프이다.
도 12는 제 2 참고예의 VSWR과 함께 제 1 참고예의 VSWR을 나타내는 그래프이다.
도 13은 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부 및 제 3 참고예의 초크부를 나타내는 사시도이다.
도 14는 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부의 VSWR 및 제 3 참고예의 초크부의 VSWR을 나타내는 그래프이다.
도 15는 다른 실시 형태에 따른 초크부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 16은 초크부의 개수를 파라미터로 하여 구한 VSWR의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
도 17은 또 다른 실시 형태에 따른 초크부를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 18은 복수의 초크부의 길이의 차이를 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하여 구한 VSWR의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다.
도 19는 플라즈마 처리 장치(10) 및 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 행한 실험의 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 있어서는, 플라즈마 처리 장치의 종단면이 개략적으로 나타나 있다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는 마이크로파를 이용하여 처리 가스를 여기시키는 것에 의해 플라즈마를 생성하고, 해당 플라즈마에 의해 피처리체(이하, 「웨이퍼」라고 한다) W를 처리하는 장치이다.
플라즈마 처리 장치(10)는 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는 그 내부에 있어서 처리 공간 S를 구획하고 있다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 처리 공간 S 내에 웨이퍼 W가 수용되고, 해당 웨이퍼 W에 대한 플라즈마 처리가 실시된다. 일 실시 형태에 있어서, 처리 용기(12)는 측벽(12a), 저부(12b), 및, 천부(12c)를 포함하고 있다. 측벽(12a)은 축선 Z가 연장되는 방향(이하, 「축선 Z 방향」이라고 한다)으로 연장되는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 저부(12b)는 측벽(12a)의 하단측에 마련되어 있다. 측벽(12a)의 상단부는 개구하고 있다. 측벽(12a)의 상단부 개구는 유전체창(18)에 의해 닫혀 있다. 유전체창(18)은 측벽(12a)의 상단부와 천부(12c)의 사이에 끼어 있다. 이 유전체창(18)과 측벽(12a)의 상단부의 사이에는 봉지 부재 SL1이 개재되어 있더라도 좋다. 봉지 부재 SL1은, 예컨대 O링이고, 처리 용기(12)의 밀폐에 기여한다.
플라즈마 처리 장치(10)는 탑재대(20)를 더 구비하고 있다. 탑재대(20)는 처리 용기(12) 내에 있어서, 유전체창(18)의 아래쪽에 마련되어 있다. 탑재대(20)는 하부 전극 LE 및 정전 척 ESC를 포함하고 있다. 하부 전극 LE는 매칭 유닛 MU를 거쳐서 고주파 전원 RFG에 접속되어 있다. 고주파 전원 RFG는 이온 인입용 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생시킨다. 정전 척 ESC는 하부 전극 LE상에 마련되어 있다. 정전 척 ESC는 쿨롱력에 의해 그 상면에 탑재된 웨이퍼 W를 흡착하여 해당 웨이퍼 W를 유지한다. 이 탑재대(20) 및 그 주위의 구성 요소의 상세에 대해서는 후술한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는 히터 HT 및 HS를 더 구비할 수 있다. 히터 HT는 천부(12c) 내에 마련되어 있고, 안테나(14)를 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되고 있다. 또한, 히터 HS는 측벽(12a) 내에 마련되어 있고, 고리 형상으로 연장되고 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 처리 용기(12) 내에 마이크로파를 도입하기 위해, 일 실시 형태에서는, 안테나(14), 동축 도파관(16), 유전체창(18), 마이크로파 발생기(32), 튜너(34), 도파관(36), 및, 모드 변환기(38)를 더 구비할 수 있다. 마이크로파 발생기(32)는 ㎓대의 마이크로파, 예컨대 2.45㎓의 주파수의 마이크로파를 발생시킨다. 이 마이크로파 발생기(32)는 튜너(34), 도파관(36), 및 모드 변환기(38)를 거쳐서 동축 도파관(16)의 상부에 접속되어 있다. 동축 도파관(16)은 축선 Z를 따라서 연장되고 있다. 또, 탑재대(20)의 탑재 영역 MR, 즉 웨이퍼 W가 탑재되는 영역의 중심(中心)은 축선 Z 위에 위치하고 있다.
동축 도파관(16)은 외측 도체(16a) 및 내측 도체(16b)를 포함하고 있다. 외측 도체(16a)는 축선 Z 방향으로 연장되는 원통 형상을 갖고 있다. 이 외측 도체(16a)의 중심(中心) 축선은 축선 Z에 대략 일치하고 있다. 외측 도체(16a)의 하단은 도전성 표면을 갖는 냉각 재킷(40)의 상부에 전기적으로 접속되어 있다. 내측 도체(16b)는 외측 도체(16a)의 안쪽에 있어서, 해당 외측 도체(16a)와 동축으로 마련되어 있다. 내측 도체(16b)는, 일 실시 형태에서는, 축선 Z 방향으로 연장되는 원통 형상을 갖고 있다. 이 내측 도체(16b)의 하단은 안테나(14)의 슬롯판(44)에 접속되어 있다.
일 실시 형태에 있어서, 안테나(14)는 레이디얼 라인 슬롯 안테나이다. 이 안테나(14)는 천부(12c)에 형성된 개구 내에 배치되어 있고, 유전체창(18)의 상면의 위에 마련되어 있다. 안테나(14)는 유전체판(42) 및 슬롯판(44)을 포함하고 있다. 유전체판(42)은 마이크로파의 파장을 단축시키는 것이고, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 유전체판(42)은, 예컨대, 석영 또는 알루미나로 구성된다. 유전체판(42)은 슬롯판(44)과 냉각 재킷(40)의 하면의 사이에 끼어 있다. 안테나(14)는, 따라서, 유전체판(42), 슬롯판(44), 및, 냉각 재킷(40)의 하면을 포함하고 있다.
도 2는 슬롯판의 일례를 나타내는 평면도이다. 슬롯판(44)은 박판 형상으로서, 원반 형상이다. 슬롯판(44)의 판 두께 방향의 양면은 각각 평평하다. 원형의 슬롯판(44)의 중심(中心) CS는 축선 Z 위에 위치하고 있다. 슬롯판(44)에는, 복수의 슬롯쌍(44p)이 마련되어 있다. 복수의 슬롯쌍(44p)의 각각은 판 두께 방향으로 관통하는 2개의 슬롯 구멍(44a, 44b)을 포함하고 있다. 슬롯 구멍(44a, 44b) 각각의 평면 형상은 긴 구멍 형상이다. 각 슬롯쌍(44p)에 있어서, 슬롯 구멍(44a)의 긴 축이 연장되는 방향과, 슬롯 구멍(44b)의 긴 축이 연장되는 방향은 서로 교차 또는 직교하고 있다.
도 2에 나타내는 예에서는, 복수의 슬롯쌍(44p)은 축선 Z를 중심(中心)으로 하는 가상 원 VC의 안쪽에 마련된 내측 슬롯쌍군 ISP와 가상 원 VC의 바깥쪽에 마련된 외측 슬롯쌍군 OSP로 크게 나누어져 있다. 내측 슬롯쌍군 ISP는 복수의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 내측 슬롯쌍군 ISP는 7개의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 내측 슬롯쌍군 ISP의 복수의 슬롯쌍(44p)은 중심(中心) CS에 대하여 둘레 방향으로 동일한 간격으로 배열되어 있다. 내측 슬롯쌍군 ISP에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44a)은 해당 슬롯 구멍(44a)의 중심(重心)이 슬롯판(44)의 중심(中心) CS로부터 반경 r1의 원 위에 위치하도록, 동일한 간격으로 배열되어 있다. 또한, 내측 슬롯쌍군 ISP에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44b)은 해당 슬롯 구멍(44b)의 중심(重心)이 슬롯판(44)의 중심(中心) CS로부터 반경 r2의 원 위에 위치하도록, 동일한 간격으로 배열되어 있다. 여기서, 반경 r2는 반경 r1보다 크다.
외측 슬롯쌍군 OSP는 복수의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 도 2에 나타내는 예에서는, 외측 슬롯쌍군 OSP는 28개의 슬롯쌍(44p)을 포함하고 있다. 외측 슬롯쌍군 OSP의 복수의 슬롯쌍(44p)은 중심(中心) CS에 대하여 둘레 방향으로 동일한 간격으로 배열되어 있다. 외측 슬롯쌍군 OSP에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44a)은 해당 슬롯 구멍(44a)의 중심(重心)이 슬롯판(44)의 중심(中心) CS로부터 반경 r3의 원 위에 위치하도록, 동일한 간격으로 배열되어 있다. 또한, 외측 슬롯쌍군 OSP에 포함되는 복수의 슬롯 구멍(44b)은 해당 슬롯 구멍(44b)의 중심(重心)이 슬롯판(44)의 중심(中心) CS로부터 반경 r4의 원 위에 위치하도록, 동일한 간격으로 배열되어 있다. 여기서, 반경 r3은 반경 r2보다 크고, 반경 r4는 반경 r3보다 크다.
또한, 내측 슬롯쌍군 ISP 및 외측 슬롯쌍군 OSP의 슬롯 구멍(44a)의 각각은, 중심(中心) CS와 그 중심(重心)을 잇는 선분에 대하여, 그 긴 축이 동일한 각도를 갖도록 형성되어 있다. 또한, 내측 슬롯쌍군 ISP 및 외측 슬롯쌍군 OSP의 슬롯 구멍(44b)의 각각은, 중심(中心) CS와 그 중심(重心)을 잇는 선분에 대하여, 그 긴 축이 동일한 각도를 갖도록, 형성되어 있다.
도 3은 유전체창의 일례를 나타내는 평면도이고, 해당 유전체창을 처리 공간 S측으로부터 본 상태를 나타내고 있다. 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선을 따라서 취한 단면도이다. 유전체창(18)은 대략 원반 형상을 갖고, 석영 또는 알루미나 등의 유전체로 구성되어 있다. 유전체창(18)의 상면(18u) 위에는, 슬롯판(44)이 마련되어 있다.
유전체창(18)의 중앙에는, 관통 구멍(18h)이 형성되어 있다. 관통 구멍(18h)의 상측 부분은 후술하는 중앙 도입부(50)의 인젝터(50b)가 수용되는 공간(18s)이 되고, 하측 부분은 후술하는 중앙 도입부(50)의 중앙 도입구(18i)가 된다. 또, 유전체창(18)의 중심(中心) 축선은 축선 Z와 일치하고 있다.
유전체창의 상면(18u)과 반대쪽의 면, 즉 하면(18b)은 처리 공간 S에 접하고 있고, 플라즈마를 생성하는 쪽의 면이 된다. 이 하면(18b)은 여러 가지의 형상을 구획하고 있다. 구체적으로, 하면(18b)은 중앙 도입구(18i)를 둘러싸는 중앙 영역에 있어서, 평탄면(180)을 갖고 있다. 이 평탄면(180)은 축선 Z에 직교하는 평탄한 면이다. 하면(18b)은 평탄면(180)의 지름 방향 바깥쪽 영역에 있어서, 고리 형상으로 연속하여 유전체창(18)의 판 두께 방향 안쪽을 향해서 테이퍼 형상으로 오목한 고리 형상의 제 1 오목부(181)를 구획하고 있다.
제 1 오목부(181)는 내측 테이퍼면(181a), 저면(181b), 및, 외측 테이퍼면(181c)에 의해 구획되어 있다. 저면(181b)은 평탄면(180)보다 상면(18u)측에 마련되어 있고, 평탄면(180)과 평행하게 고리 형상으로 연장되고 있다. 내측 테이퍼면(181a)은 평탄면(180)과 저면(181b)의 사이에 있어서 고리 형상으로 연장되고 있고, 평탄면(180)에 대하여 경사져 있다. 외측 테이퍼면(181c)은 저면(181b)과 하면(18b)의 주연부의 사이에 있어서 고리 형상으로 연장되고 있고, 저면(181b)에 대하여 경사져 있다. 또, 하면(18b)의 주연 영역은 측벽(12a)에 접하는 면이 된다.
또한, 하면(18b)은 평탄면(180)으로부터 판 두께 방향 안쪽을 향해서 오목한 복수의 제 2 오목부(182)를 구획하고 있다. 복수의 제 2 오목부(182)의 개수는 도 3 및 도 4에 나타내는 예에서는 7개이다. 이들 복수의 제 2 오목부(182)는 둘레 방향을 따라서 동일한 간격으로 형성되어 있다. 또한, 복수의 제 2 오목부(182)는 축선 Z에 직교하는 면에 있어서 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 구체적으로는, 제 2 오목부(182)를 구획하는 내측면(182a)은 축선 Z 방향으로 연장되는 원통면이다. 또한, 제 2 오목부(182)를 구획하는 저면(182b)은 평탄면(180)보다 상면(18u)측에 마련되어 있고, 평탄면(180)과 평행한 원형의 면이다.
도 5는 도 3에 나타내는 유전체창 위에 도 2에 나타내는 슬롯판을 마련한 상태를 나타내는 평면도이고, 유전체창(18)을 아래쪽으로부터 본 상태를 나타내고 있다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 평면에서 볼 때, 즉, 축선 Z 방향으로 보면, 외측 슬롯쌍군 OSP의 복수의 슬롯 구멍(44a) 및 복수의 슬롯 구멍(44b), 및 내측 슬롯쌍군 ISP의 복수의 슬롯 구멍(44b)은 제 1 오목부(181)에 겹쳐 있다. 구체적으로는, 평면에서 볼 때, 외측 슬롯쌍군 OSP의 복수의 슬롯 구멍(44b)은 일부에 있어서 외측 테이퍼면(181c)에 겹쳐 있고, 일부에 있어서 저면(181b)에 겹쳐 있다. 또한, 평면에서 볼 때, 외측 슬롯쌍군 OSP의 복수의 슬롯 구멍(44a)은 저면(181b)에 겹쳐 있다. 또한, 평면에서 볼 때, 내측 슬롯쌍군 ISP의 복수의 슬롯 구멍(44b)은 일부에 있어서 내측 테이퍼면(181a)에 겹쳐 있고, 일부에 있어서 저면(181b)에 겹쳐 있다.
또한, 평면에서 볼 때, 즉, 축선 Z 방향으로 보면, 내측 슬롯쌍군 ISP의 복수의 슬롯 구멍(44a)은 제 2 오목부(182)에 겹쳐 있다. 구체적으로는, 평면에서 볼 때, 복수의 제 2 오목부(182)의 저면의 중심(重心)(중심(中心)) 각각이, 내측 슬롯쌍군 ISP의 복수의 슬롯 구멍(44a) 내에 위치하도록 구성되어 있다.
다시 도 1을 참조한다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 마이크로파 발생기(32)에 의해 발생된 마이크로파가 동축 도파관(16)을 통하여 유전체판(42)에 전파되고, 슬롯판(44)의 슬롯 구멍(44a 및 44b)으로부터 유전체창(18)에 주어진다.
유전체창(18)에서는, 상술한 바와 같이 제 1 오목부(181)를 구획하는 부분의 판 두께, 및, 제 2 오목부(182)를 구획하는 부분의 판 두께는 다른 부분보다 얇게 되어 있다. 따라서, 유전체창(18)에서는, 제 1 오목부(181)를 구획하는 부분, 및, 제 2 오목부(182)를 구획하는 부분에 있어서, 마이크로파의 투과성이 높여져 있다. 또한, 축선 Z 방향으로 본 경우에, 외측 슬롯쌍군 OSP의 슬롯 구멍(44a 및 44b), 및, 내측 슬롯쌍군 ISP의 슬롯 구멍(44b)은 제 1 오목부(181)에 겹쳐 있고, 내측 슬롯쌍군 ISP의 슬롯 구멍(44a)은 제 2 오목부(182)에 겹쳐 있다. 따라서, 제 1 오목부(181) 및 제 2 오목부(182)에 마이크로파의 전계가 집중되어, 해당 제 1 오목부(181) 및 제 2 오목부(182)에 마이크로파의 에너지가 집중된다. 그 결과, 제 1 오목부(181) 및 제 2 오목부(182)에 있어서, 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 것이 가능하게 되고, 유전체창(18)의 바로 아래에 있어서 지름 방향 및 둘레 방향으로 분포한 플라즈마를 안정적으로 발생시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 중앙 도입부(50) 및 주변 도입부(52)를 구비하고 있다. 중앙 도입부(50)는 도관(50a), 인젝터(50b), 및 중앙 도입구(18i)를 포함하고 있다. 도관(50a)은 동축 도파관(16)의 내측 도체(16b)의 안쪽 구멍에 통과되고 있다. 또한, 도관(50a)의 끝머리는 유전체창(18)이 축선 Z를 따라 구획하는 공간(18s)(도 4 참조) 내까지 연장되고 있다. 이 공간(18s) 내 또한 도관(50a)의 끝머리의 아래쪽에는, 인젝터(50b)가 수용되어 있다. 인젝터(50b)에는, 축선 Z 방향으로 연장되는 복수의 관통 구멍이 마련되어 있다. 또한, 유전체창(18)은 중앙 도입구(18i)를 구획하고 있다. 중앙 도입구(18i)는 공간(18s)의 아래쪽으로 연속하고, 또한 축선 Z를 따라서 연장되고 있다. 이러한 구성의 중앙 도입부(50)는 도관(50a)을 거쳐서 인젝터(50b)에 가스를 공급하고, 인젝터(50b)로부터 중앙 도입구(18i)를 거쳐서 가스를 분사한다. 이와 같이, 중앙 도입부(50)는 축선 Z를 따라서 유전체창(18)의 바로 아래에 가스를 분사한다. 즉, 중앙 도입부(50)는 전자 온도가 높은 플라즈마 생성 영역에 가스를 도입한다.
주변 도입부(52)는 복수의 주변 도입구(52i)를 포함하고 있다. 복수의 주변 도입구(52i)는 주로 웨이퍼 W의 에지 영역에 가스를 공급한다. 복수의 주변 도입구(52i)는 웨이퍼 W의 에지 영역, 또는, 탑재 영역 MR의 가장자리를 향해서 개구하고 있다. 복수의 주변 도입구(52i)는 중앙 도입구(18i)보다 아래쪽, 또한, 탑재대(20)의 위쪽에 있어서 둘레 방향을 따라서 배열되어 있다. 즉, 복수의 주변 도입구(52i)는 유전체창의 바로 아래보다 전자 온도가 낮은 영역(플라즈마 확산 영역)에 있어서 축선 Z를 중심(中心)으로 하여 고리 형상으로 배열되어 있다. 이 주변 도입부(52)는 전자 온도가 낮은 영역으로부터 웨이퍼 W를 향해서 가스를 공급한다. 따라서, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간 S에 도입되는 가스의 해리도는 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간 S에 공급되는 가스의 해리도보다 억제된다.
중앙 도입부(50)에는, 제 1 유량 제어 유닛군 FCG1을 거쳐서 제 1 가스 소스군 GSG1이 접속되어 있다. 또한, 주변 도입부(52)에는, 제 2 유량 제어 유닛군 FCG2를 거쳐서 제 2 가스 소스군 GSG2가 접속되어 있다. 제 1 가스 소스군 GSG1은 복수의 제 1 가스 소스를 포함하고 있고, 제 1 유량 제어 유닛군 FCG1은 복수의 제 1 유량 제어 유닛을 포함하고 있다. 복수의 제 1 가스 소스는 각각 복수의 제 1 유량 제어 유닛을 거쳐서 공통 가스 라인 GL1에 접속되어 있다. 이 공통 가스 라인 GL1은 중앙 도입부(50)에 접속되어 있다. 또, 복수의 제 1 유량 제어 유닛의 각각은, 예컨대, 2개의 밸브와, 해당 2개의 밸브 사이에 마련된 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기는, 예컨대, 매스 플로 컨트롤러이다.
제 2 가스 소스군 GSG2는 복수의 제 2 가스 소스를 포함하고 있고, 제 2 유량 제어 유닛군 FCG2는 복수의 제 2 유량 제어 유닛을 포함하고 있다. 복수의 제 2 가스 소스는 각각 복수의 제 2 유량 제어 유닛을 거쳐서 공통 가스 라인 GL2에 접속되어 있다. 이 공통 가스 라인 GL2는 주변 도입부(52)에 접속되어 있다. 또, 복수의 제 2 유량 제어 유닛의 각각은, 예컨대, 2개의 밸브와, 해당 2개의 밸브 사이에 마련된 유량 제어기를 포함하고 있다. 유량 제어기는, 예컨대, 매스 플로 컨트롤러이다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 제 1 가스 소스 및 복수의 제 1 유량 제어 유닛이 중앙 도입부(50) 전용으로 마련되어 있고, 이들 복수의 제 1 가스 소스 및 복수의 제 1 유량 제어 유닛과는 독립된 복수의 제 2 가스 소스 및 복수의 제 2 유량 제어 유닛이 주변 도입부(52) 전용으로 마련되어 있다. 따라서, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간 S에 도입되는 처리 가스에 포함되는 하나 이상의 가스의 종류, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간 S에 도입되는 처리 가스에 포함되는 하나 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있다. 또한, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간 S에 도입되는 처리 가스에 포함되는 하나 이상의 가스의 종류, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간 S에 도입되는 처리 가스에 포함되는 하나 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제어부 Cnt를 더 구비할 수 있다. 제어부 Cnt는 프로그램 가능한 컴퓨터 장치 등의 제어기일 수 있다. 제어부 Cnt는 레시피에 근거하는 프로그램에 따라서 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부 Cnt는 제 1 유량 제어 유닛군 FCG1의 각 유량 제어 유닛에 제어 신호를 송출하여, 중앙 도입부(50)에 공급하는 가스 종류 및 가스의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 제어부 Cnt는 제 2 유량 제어 유닛군 FCG2의 각 유량 제어 유닛에 제어 신호를 송출하여, 주변 도입부(52)에 공급하는 가스 종류 및 가스의 유량을 조정할 수 있다. 또한, 제어부 Cnt는 마이크로파의 파워, RF 바이어스의 파워 및 ON/OFF, 및, 처리 용기(12) 내의 압력을 제어하도록, 마이크로파 발생기(32), 고주파 전원 RFG, 배기 장치(30)에 제어 신호를 공급할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 주변 도입부(52)는 고리 형상의 관(52p)을 더 포함하고 있다. 이 관(52p)에는, 복수의 주변 도입구(52i)가 형성되어 있다. 고리 형상의 관(52p)은, 예컨대, 석영으로 구성될 수 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 고리 형상의 관(52p)은, 일 실시 형태에 있어서는, 측벽(12a)의 내벽면을 따라서 마련되어 있다. 바꿔 말하면, 고리 형상의 관(52p)은 유전체창(18)의 하면과 탑재 영역 MR, 즉 웨이퍼 W를 잇는 경로상에는 배치되어 있지 않다. 따라서, 고리 형상의 관(52p)은 플라즈마의 확산을 저해하지 않는다. 또한, 고리 형상의 관(52p)이 측벽(12a)의 내벽면을 따라서 마련되어 있으므로, 해당 고리 형상의 관(52p)의 플라즈마에 의한 소모가 억제되고, 해당 고리 형상의 관(52p)의 교환 빈도를 감소시키는 것이 가능하게 된다. 또한, 고리 형상의 관(52p)은 히터에 의한 온도 제어가 가능한 측벽(12a)을 따라서 마련되어 있으므로, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간 S에 도입되는 가스의 온도의 안정성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 일 실시 형태에 있어서는, 복수의 주변 도입구(52i)는 웨이퍼 W의 에지 영역을 향해서 개구하고 있다. 즉, 복수의 주변 도입구(52i)는 웨이퍼 W의 에지 영역을 향해서 가스를 분사하도록, 축선 Z에 직교하는 평면에 대하여 경사하고 있다. 이와 같이 주변 도입구(52i)가 웨이퍼 W의 에지 영역을 향해서 경사하도록 개구하고 있으므로, 해당 주변 도입구(52i)로부터 분사된 가스의 활성종은 웨이퍼 W의 에지 영역으로 직접적으로 향한다. 이것에 의해, 가스의 활성종을 웨이퍼 W의 에지에 불활성화시키지 않고서 공급하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 웨이퍼 W의 지름 방향에 있어서의 각 영역의 처리 속도의 격차를 저감하는 것이 가능하게 된다.
이하, 도 1과 함께 도 6 및 도 7을 참조하여, 플라즈마 처리 장치(10)의 탑재대, 및, 그 주위의 구성에 대하여 상세히 설명한다. 도 6은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 탑재대 및 그 주위의 구성을 확대하여 나타내는 도면이다. 또한, 도 7은 도 6의 일부를 확대한 도면이다. 상술한 바와 같이, 탑재대(20)는 하부 전극 LE 및 정전 척 ESC를 포함하고 있다.
하부 전극 LE는, 일 실시 형태에서는, 제 1 플레이트(22a) 및 제 2 플레이트(22b)를 포함하고 있다. 제 1 플레이트(22a)는 대략 원반 형상의 부재이다. 또한, 제 1 플레이트(22a)는 도전성 부재이고, 예컨대, 알루미늄으로 구성되어 있다. 제 1 플레이트(22a)의 중심(中心) 축선은 축선 Z에 대략 일치하고 있다. 이 제 1 플레이트(22a)는 대략 통 형상의 지지부 SP1에 의해 지지되어 있다. 지지부 SP1은 저부(12b)로부터 위쪽으로 연장되고 있고, 제 1 플레이트(22a)의 하면의 주연 영역에 맞닿고 있다. 이 지지부 SP1은 석영 등의 절연체(유전체)로 구성되어 있다.
제 2 플레이트(22b)는 제 1 플레이트(22a) 위에 마련되어 있다. 제 2 플레이트(22b)는 대략 원반 형상의 부재이다. 또한, 제 2 플레이트(22b)는 도전성 부재이고, 예컨대, 알루미늄으로 구성되어 있다. 이 제 2 플레이트(22b)는 제 1 플레이트(22a)에 도통하고 있다. 또한, 제 2 플레이트(22b)의 중심(中心) 축선은 축선 Z에 대략 일치하고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 플레이트(22b)는, 대경부(大徑部)(22c) 및 소경부(小徑部)(22d)를 포함하고 있다. 대경부(22c)는 소경부(22d)의 아래쪽에 있어서 해당 소경부(22d)에 연속하고 있다. 또한, 대경부(22c)의 직경은 소경부(22d)보다 크게 되어 있고, 제 1 플레이트(22a)의 직경과 대략 동일하게 되어 있다.
제 1 플레이트(22a)에는, 급전봉 PFR 및 매칭 유닛 MU를 거쳐서 고주파 전원 RFG가 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원 RFG는 웨이퍼 W에 인입하는 이온의 에너지를 제어하기에 적합한 일정 주파수, 예컨대, 13.65㎒의 고주파 바이어스 전력을 출력한다. 매칭 유닛 MU는 고주파 전원 RFG측의 임피던스와, 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12) 등의 부하측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있다. 이 정합기 내에 자기 바이어스 생성용 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.
제 2 플레이트(22b)의 내부에는, 냉매실 RC가 마련되어 있다. 냉매실 RC는 축선 Z 주위로 나선 형상으로 연장되고 있다. 이 냉매실 RC에는, 칠러 유닛으로부터 배관 PP1, PP2를 거쳐서 소정의 온도의 냉매, 예컨대, 냉각수가 순환하도록 공급된다. 이와 같이 순환되는 냉매에 의해, 정전 척 ESC 위의 웨이퍼 W의 온도가 제어될 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부로부터의 전열 가스, 예컨대, He 가스가 공급관 PP3을 거쳐서 정전 척 ESC의 상면과 웨이퍼 W의 이면의 사이에 공급된다.
정전 척 ESC는 제 2 플레이트(22b)의 상면의 위에 마련되어 있다. 정전 척 ESC는 대략 원반 형상을 갖고 있고, 그 중심(中心) 축선은 실질적으로 축선 Z에 일치하고 있다. 정전 척 ESC의 상면은 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 탑재 영역 MR을 제공하고 있다. 탑재 영역 MR은 대략 원형이고, 그 중심(中心)은 실질적으로 축선 Z 위에 위치하고 있다. 이 정전 척 ESC는 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 유지한다. 그 때문에, 정전 척 ESC는 유전체막의 사이에 끼워진 전극막 EF를 포함하고 있다. 전극막 EF에는, 직류 전원 DS가 스위치 SW를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척 ESC는 직류 전원 DS로부터 인가되는 직류 전압에 의해 발생하는 쿨롱력에 의해 그 상면에 웨이퍼 W를 흡착하고, 해당 웨이퍼 W를 유지할 수 있다.
또한, 정전 척 ESC의 유전체막 내에는, 히터 HC 및 히터 HE가 마련되어 있다. 히터 HC 및 히터 HE는, 예컨대, 전열선으로 구성되어 있다. 히터 HC는 전극막 EF의 아래쪽, 또한, 상술한 탑재 영역 MR의 중앙 부분의 아래쪽, 즉 축선 Z에 교차하는 영역에 마련되어 있다. 또한, 히터 HE는 전극막 EF의 아래쪽에 마련되어 있고, 히터 HC를 둘러싸도록 연장되고 있다. 이 히터 HE는 상술한 탑재 영역 MR의 에지 영역의 아래쪽에 마련되어 있다.
히터 HC에는, 필터 유닛 FU1을 거쳐서 히터 전원 HP1이 접속되어 있다. 히터 전원 HP1은 히터 HC에 교류 전력을 공급한다. 필터 유닛 FU1은 고주파 전원 RFG로부터의 고주파 전력이 히터 전원 HP1에 유입되는 것을 억제한다. 필터 유닛 FU1은, 예컨대, LC 필터로 구성되어 있다. 또한, 히터 HE에는, 필터 유닛 FU2를 거쳐서 히터 전원 HP2가 접속되어 있다. 히터 전원 HP2는 히터 HE에 교류 전력을 공급한다. 필터 유닛 FU2는 고주파 전원 RFG로부터의 고주파 전력이 히터 전원 HP2에 유입되는 것을 억제한다. 필터 유닛 FU2는, 예컨대, LC 필터로 구성되어 있다. 이러한 필터 유닛 FU1 및 FU2에 의해, 고주파 전원 RFG로부터의 고주파 전력이 히터 전원에 유입되어 소비되는 것이 억제된다.
또한, 정전 척 ESC의 지름 방향 바깥쪽에는, 포커스 링 FR이 마련되어 있다. 포커스 링 FR은 정전 척 ESC를 둘러싸도록 정전 척 ESC의 에지 및 웨이퍼 W의 에지를 따라서 고리 형상으로 연장되고 있다. 포커스 링 FR은 석영 등의 유전체로 구성되어 있다. 포커스 링 FR은 웨이퍼 W의 에지의 바깥쪽에 있어서의 시스 전위를 조정하기 위해 마련되어 있고, 웨이퍼 W의 플라즈마 처리의 면 내 균일성에 기여한다.
포커스 링 FR의 아래쪽에는, 제 1 통 형상부 TP1이 마련되어 있다. 제 1 통 형상부 TP1은 알루미나 등의 유전체로 구성되어 있다. 제 1 통 형상부 TP1은 원통 형상을 갖고 있고, 하부 전극 LE의 외주면을 따라서 연장되고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 통 형상부 TP1은 지지부 SP1의 상측 부분의 외주면, 제 1 플레이트(22a)의 외주면, 및, 제 2 플레이트(22b)의 대경부(22c)의 외주면을 따라서 연장되고 있다.
제 1 통 형상부 TP1과 포커스 링 FR의 사이에는, 환상부 AP가 마련되어 있다. 환상부 AP는 알루미나 등의 유전체로 구성되어 있다. 환상부 AP는 제 2 플레이트(22b)의 소경부(22d)의 외주면을 따라서 고리 형상으로 연장되고 있다. 이 환상부 AP의 상면은 포커스 링 FR의 하면에 접하고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 환상부 AP의 상면은 위쪽으로 돌출한 볼록부 PJ1을 포함하고 있다. 볼록부 PJ1은 환상부 AP의 상면의 내연과 외연의 사이의 중간에 있어서, 고리 형상으로 연장되고 있다. 한편, 포커스 링 FR의 하면은 볼록부 PJ1이 맞물리는 오목부를 구획하고 있다. 따라서, 환상부 AP 위에 포커스 링 FR이 탑재되는 것에 의해, 해당 포커스 링 FR의 위치가 결정된다.
또한, 환상부 AP의 하면에는 오목부가 형성되어 있다. 이 오목부는 환상부 AP의 하면의 내연과 외연의 사이의 중간에 있어서 고리 형상으로 연장되고 있다. 또한, 환상부 AP의 하면은 해당 오목부보다 지름 방향 안쪽의 영역 RL1과, 해당 오목부보다 지름 방향 바깥쪽의 영역 RL2를 포함하고 있다. 영역 RL1은 제 2 플레이트(22b)의 대경부(22c)와 소경부(22d)의 사이의 단차면, 및, 제 1 통 형상부 TP1의 상단면에 접하고 있다.
또한, 환상부 AP의 하면에 의해 구획되는 오목부, 및 영역 RL2의 아래쪽에는, 제 2 통 형상부 TP2가 마련되어 있다. 제 2 통 형상부 TP2는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 이 제 2 통 형상부 TP2는 제 1 통 형상부 TP1의 외주를 따라서 연장되고 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 통 형상부 TP2는 제 1 통 형상부 TP1의 외주면 중 하단으로부터 축선 Z 방향의 중간 위치까지의 영역에 접하고 있다. 또한, 제 2 통 형상부 TP2는 지지부 SP1의 하측 부분의 외주면에도 접하고 있다. 이 제 2 통 형상부 TP2는 도전성 재료, 예컨대, 알루미늄으로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 제 2 통 형상부 TP2의 표면에는, 이트리아(Y2O3)로 구성된 막이 형성되어 있더라도 좋다. 혹은, 제 2 통 형상부 TP2의 표면에는, 산화 처리가 실시되어 있더라도 좋다.
제 2 통 형상부 TP2의 외주면 및 환상부 AP의 외주면으로부터 측벽(12a)까지의 사이에는, 배기로 VL이 형성되어 있다. 배기로 VL은 저부(12b)까지 연장되어 있고, 해당 저부(12b)에 장치된 배기관(28)에 접속하고 있다. 이 배기관(28)에는, 배기 장치(30)가 접속되어 있다. 배기 장치(30)는 압력 조정기, 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 이 배기 장치(30)를 동작시키는 것에 의해, 탑재대(20)의 외주로부터 배기로 VL을 거쳐서 가스를 배기할 수 있고, 또한, 처리 용기(12) 내의 처리 공간 S를 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다.
배기로 VL의 축선 Z 방향의 중간에는, 배플판 BP가 마련되어 있다. 배플판 BP는 축선 Z를 중심(中心)으로 하여 고리 형상으로 연장되는 판 형상의 부재이다. 이 배플판 BP에는, 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 이들 관통 구멍은 축선 Z 방향으로 배플판 BP를 관통하고 있다.
배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP는 제 2 통 형상부 TP2와 환상부 AP의 사이에 마련되어 있다. 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP의 상면에는, 볼록부 PJ2가 형성되어 있다. 이 볼록부 PJ2는 환상부 AP의 하면의 상술한 오목부에 맞물린다. 또한, 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP의 상면은 볼록부 PJ2의 바깥쪽에 있어서 환상부 AP의 영역 RL2에 접하고 있다. 또한, 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP의 하면은 제 2 통 형상부 TP2의 상면에 접하고 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 초크부 CH가 마련되어 있다. 초크부 CH는 포커스 링 FR 및 환상부 AP를 거쳐서 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파를 억제한다. 이 초크부 CH는 축선 Z에 대하여 지름 방향에 있어서 제 1 통 형상부 TP1로부터 바깥쪽으로 돌출하고 있다. 또한, 초크부 CH는 축선 Z를 대략 중심(中心)으로 하여 고리 형상으로 연장되고 있다. 초크부 CH는 알루미나 등의 유전체로 구성되어 있다. 이 초크부 CH의 내연과 외연의 사이의 길이 L1은 해당 초크부 CH 내에서의 마이크로파의 파장의 약 1/4의 길이로 되어 있다.
일 실시 형태에서는, 초크부 CH는 제 1 통 형상부 TP1과 일체로 형성되어 있다. 즉, 제 1 통 형상부 TP1과 초크부 CH의 복합체인 부재는 유전체로 구성된 대략 원통 형상의 부재이고, 축선 Z 방향의 중간에 있어서, 해당 부재에 있어서의 상하의 영역의 외경보다 큰 외경을 가진 초크부 CH를 갖는 일체의 부재이더라도 좋다.
초크부 CH는 제 2 통 형상부 TP2에 의해 덮여 있다. 제 2 통 형상부 TP2는 상하로 분리 가능한 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 제 2 통 형상부 TP2는, 상측 부분 UP 및 하측 부분 LP를 포함하고 있다. 상측 부분 UP는 내측 영역 UIP, 및, 해당 내측 영역 UIP보다 지름 방향에 있어서 바깥쪽에 마련된 외측 영역 UOP를 포함하고 있다. 마찬가지로, 하측 부분 LP는 내측 영역 LIP, 및, 해당 내측 영역 LIP보다 지름 방향에 있어서 바깥쪽에 마련된 외측 영역 LOP를 포함하고 있다. 상측 부분 UP의 내측 영역 UIP와 하측 부분 LP의 내측 영역 LIP는 초크부 CH가 수용되는 공간을 양자의 사이에 구획하고 있다. 초크부 CH는 해당 공간 내에 수용되는 것에 의해, 상측 부분 UP 및 하측 부분 LP의 사이에 끼워진다. 또한, 상측 부분 UP의 외측 영역 UOP와 하측 부분 LP의 외측 영역 LOP는 서로 접하고 있고, 또한, 초크부 CH의 외주면에 접하고 있다.
또한, 일 실시 형태에 있어서, 상측 부분 UP 및 하측 부분 LP는 초크부 CH보다 지름 방향 바깥쪽에 있어서, 나사 SR에 의해 서로 고정되어 있다. 일 실시 형태에서는, 상측 부분 UP의 외측 영역 UOP, 하측 부분 LP의 외측 영역 LOP, 및 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP에는, 나사구멍 SH가 형성되어 있다. 나사구멍 SH는 상측 부분 UP의 외측 영역 UOP, 하측 부분 LP의 외측 영역 LOP, 및 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP에 걸쳐서, 축선 Z 방향으로 연장되고 있다. 이 나사구멍 SH에 나사 SR이 끼워지는 것에 의해, 제 2 통 형상부 TP2의 상측 부분 UP 및 하측 부분 LP는 서로 고정된다. 또한, 제 2 통 형상부 TP2의 상측 부분 UP 및 하측 부분 LP와 함께, 배플판 BP의 내측 가장자리 부분 IEP도 고정된다.
이 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 마이크로파, 즉 입사파가 포커스 링 FR 및 환상부 AP를 거쳐서 제 1 통 형상부 TP1에 전파될 수 있다. 이 입사파는 제 1 통 형상부 TP1 내에 있어서 아래쪽으로 전파된다. 입사파의 일부는 초크부 CH에 전파되어 해당 초크부 CH의 외주면에서 반사되고, 제 1 통 형상부 TP1에 반사파로서 되돌려진다. 상술한 바와 같이, 초크부 CH는 해당 초크부 CH 내에서의 마이크로파의 파장의 약 1/4의 길이를 갖고 있다. 따라서, 초크부 CH는 입사파에 대하여 대략 반파장분의 위상차를 갖는 반사파를 제 1 통 형상부 TP1에 되돌린다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 이 반사파가 입사파와 간섭하는 것에 의해, 입사파가 감쇠되거나 또는 상쇄된다. 그 결과, 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파가 억제된다. 이와 같이 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파가 억제되므로, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 마이크로파 발생기(32)로부터의 마이크로파의 공급의 개시의 시점으로부터 튜너(34)의 임피던스 조정의 동작이 안정되는 시점까지의 기간을 단축할 수 있다. 그 결과, 마이크로파의 공급의 개시의 시점으로부터 처리 공간 S에 있어서 발생하는 플라즈마가 안정되는 시점까지 요하는 기간을 단축시키는 것이 가능하게 된다.
또한, 초크부 CH는 제 1 통 형상부 TP1로부터 지름 방향에 있어서 바깥쪽으로 돌출하고 있다. 즉, 초크부 CH는 입사파의 전파 방향에 대하여 수직의 방향으로 돌출한 구조를 갖고 있다. 이것에 의해, 초크부 CH는 마이크로파를 크게 억제하는 것이 가능하다.
또한, 초크부 CH는 유전체 내에서의 마이크로파의 파장에 대하여 1/4의 길이를 갖는 것이고, 하부 전극 LE에 공급되는 고주파 바이어스 전력의 파장에 비하여 극히 작은 사이즈의 구조이다. 또, 고주파 바이어스 전력의 주파수는 수백 ㎑~십수 ㎒의 대역 내의 주파수이다. 따라서, 포커스 링 FR상의 시스 전위를 결정하는 임피던스에 대한 초크부 CH의 영향은 극히 작은 것이 된다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 제 1 통 형상부 TP1의 지름 방향에 있어서의 두께는 얇게 되어 있다. 또한, 유전체로 구성된 초크부 CH 내에서의 마이크로파의 파장은 진공 중에서의 마이크로파의 파장보다 짧아지므로, 제 1 통 형상부 TP1에서의 마이크로파를 억제하기 위해 필요하게 되는 초크부 CH의 길이는 짧다. 따라서, 배기로 VL에 간섭하는 일 없이 초크부 CH를 마련하는 것이 가능하다. 즉, 배기로 VL의 컨덕턴스에 대하여, 초크부 CH가 영향을 주지 않도록 되어 있다.
또한, 초크부 CH는 제 2 통 형상부 TP2의 상측 부분 UP와 하측 부분 LP에 의해 유지되어 있다. 즉, 초크부 CH에는, 해당 초크부 CH의 유지에 필요하게 될 수 있는 나사구멍 등이 마련되어 있지 않다. 따라서, 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파의 누출을 억제하는 것이 가능하다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10)의 평가를 위해 행한 시뮬레이션에 대하여 설명한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)와의 대비를 위해 평가한 제 1 참고예 및 제 2 참고예의 시뮬레이션에 대해서도 설명한다.
우선, 제 1 참고예의 탑재대 및 그 주위의 구성 요소에 대하여 설명한다. 도 8은 제 1 참고예의 탑재대 및 그 주위의 구성을 나타내는 도면이다. 이하, 플라즈마 처리 장치(10)에 대한 제 1 참고예의 차이점에 대하여 설명한다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 제 1 참고예에 있어서는, 초크부 CH는 마련되어 있지 않다. 또한, 제 1 참고예에 있어서는, 제 1 통 형상부 TP1이 아닌, 통 형상부 TP3이 하부 전극 LE의 외주면을 따라서 연장되고 있다. 통 형상부 TP3은 알루미나 등의 유전체로 구성되어 있고, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 통 형상부 TP3은 지지부 SP1의 상측 부분의 외주면, 제 1 플레이트(22a)의 외주면, 및, 제 2 플레이트(22b)의 대경부(22c)의 외주면을 따라서 연장되고 있다. 또한, 통 형상부 TP3의 상단 부분은 환상부 AP의 하면의 오목부에 맞물리고 있다.
또한, 제 1 참고예에서는, 제 2 통 형상부 TP2가 아닌, 통 형상부 TP4가 통 형상부 TP3의 외주면을 따라서 연장되고 있다. 통 형상부 TP4는 알루미늄으로 구성되어 있고, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 통 형상부 TP4는 통 형상부 TP3의 외주면 중 하단으로부터 축선 Z 방향의 중간 위치까지의 영역에 접하고 있고, 또한, 지지부 SP1의 상측 부분의 외주면에도 접하고 있다. 이 통 형상부 TP4와 환상부 AP의 사이에는 배플판 BP의 내측 가장자리 부분이 마련되어 있다.
다음으로, 제 2 참고예에 대하여 설명한다. 도 9는 제 2 참고예의 탑재대 및 그 주위의 구성의 일부를 확대하여 나타내는 도면이다. 제 1 참고예에 대한 제 2 참고예의 차이는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 통 형상부 TP3의 하부 내연 영역이 공동(空洞) CV로 되어 있고, 해당 공동 CV의 아래쪽, 지름 방향 안쪽, 및 지름 방향 바깥쪽을 둘러싸도록 금속으로 구성된 부재 MM이 마련되어 있는 점이다. 이 제 2 참고예에서는, 마이크로파, 즉 입사파는 통 형상부 TP3을 아래쪽으로 전파하고, 반사파는 입사파와는 반대 방향, 즉, 위쪽으로 전파한다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10), 제 1 참고예, 및 제 2 참고예 각각의 시뮬레이션의 상세에 대하여 설명한다. 플라즈마 처리 장치(10)의 시뮬레이션에서는, 초크부 CH의 길이 L1, 및, 두께, 즉 폭 W1(도 7 참조)을 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하여, 제 1 통 형상부 TP1에 있어서의 VSWR(voltage standing wave ratio)을 산출했다. 여기서, VSWR은 이하의 식(1)에 의해 나타낼 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112014100330882-pat00001
(1)식에 있어서, ρ는 VSWR이고, Pr은 반사파의 파워이고, Pf는 입사파의 파워이다. 따라서, ρ가 1인 것은 마이크로파가 억제되고 있지 않은 것을 나타낸다. 또한, 마이크로파가 억제되고 있는 정도는 ρ의 크기에 비례한다.
제 1 참고예의 시뮬레이션에서는, 통 형상부 TP3에 있어서의 VSWR을 산출했다. 또한, 제 2 참고예의 시뮬레이션에 있어서는, 공동 CV의 연직 방향의 길이 L2 및 수평 방향의 폭 W2(도 9 참조)를 파라미터로 하여, 통 형상부 TP3에 있어서의 VSWR을 산출했다.
도 10 및 도 11은 플라즈마 처리 장치(10)의 VSWR과 함께 제 1 참고예의 VSWR을 나타내는 그래프이다. 도 10 및 도 11에 있어서 가로축은 길이 L1을 나타내고 있고, 세로축은 VSWR을 나타내고 있다. 또한, 도 10은 초크부 CH의 유전율이 1인 경우, 즉, 초크부 CH가 공동인 경우의 VSWR을 나타내고 있다. 또한, 도 11은 초크부 CH의 유전율이 9.5인 경우, 즉, 초크부 CH가 알루미나로 구성되어 있는 경우의 VSWR을 나타내고 있다. 또한, 도 12는 제 2 참고예의 VSWR과 함께 제 1 참고예의 VSWR을 나타내는 그래프이다.
도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 시뮬레이션의 결과, 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부 CH에 의하면, VSWR이 제 1 참고예의 VSWR보다 큰 값을 갖는 것이 확인되었다. 구체적으로는, 초크부 CH가 해당 초크부 CH를 구성하는 매체에 따른 마이크로파의 파장의 약 1/4의 길이를 갖는 경우에, 큰 VSWR이 얻어지는 것이 확인되었다.
또한, 도 12와 함께 도 10 및 도 11을 참조하면 분명한 바와 같이, 제 2 참고예의 VSWR에 비하여, 초크부 CH의 VSWR은 상당히 큰 값으로 되어 있었다. 이것으로부터, 입사파의 전파 방향에 대하여 반사파를 수직으로 전파시키는 초크부 CH에 의하면, 마이크로파를 크게 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
이어서, 플라즈마 처리 장치(10)의 다른 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 이 시뮬레이션에서는, 초크부의 구멍의 유무 및 해당 구멍의 사이즈를 파라미터로서 이용하여, 제 1 통 형상부 TP1의 VSWR을 구했다. 도 13은 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부 및 제 3 참고예의 초크부를 나타내는 사시도이다. 도 13(a)에는, 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부 CH와 제 1 통 형상부 TP1이 나타나 있고, 도 13(b)에는, 제 3 참고예의 초크부 CH3과 제 1 통 형상부 TP1이 나타나 있다. 도 13(a)에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부 CH에는 구멍이 형성되어 있지 않다. 한편, 도 13(b)에 나타내는 바와 같이, 제 3 참고예의 초크부 CH3에는, 16개의 구멍 RH가 동일한 간격으로 형성되어 있다. 시뮬레이션에서는, 구멍 RH의 유무 및 구멍 RH의 직경 φ를 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하였다.
도 14는 플라즈마 처리 장치(10)의 초크부의 VSWR 및 제 3 참고예의 초크부의 VSWR을 나타내는 그래프이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, 초크부 CH3에 구멍 RH를 마련한 제 3 참고예에서는, VSWR이 작은 값으로 되어 있었다. 한편, 초크부 CH에 의하면, VSWR이 큰 값으로 되어 있었다. 즉, 구멍이 형성되어 있지 않은 초크부 CH에 의하면, 마이크로파의 누출이 억제되고, 그 결과, 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파를 효율적으로 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
이하, 초크부의 다른 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 15는 다른 실시 형태에 따른 초크부를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 일 실시 형태에서는, 제 1 통 형상부 TP1로부터 바깥쪽으로 돌출하도록, 복수의 초크부 CHA가 마련되어 있더라도 좋다. 이들 초크부 CHA는 지름 방향에 있어서 실질적으로 동일한 길이를 갖고 있고, 축선 Z 방향에 있어서 차례로 마련되어 있다. 이와 같이 복수의 초크부 CHA를 다단으로 마련하는 것에 의해, 마이크로파를 더 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 16은 초크부 CHA의 개수를 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하여 구한 VSWR의 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다. 도 16에 있어서, 가로축은 초크부 CHA의 개수를 나타내고 있고, 세로축은 VSWR을 나타내고 있다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 초크부 CHA의 개수의 증가에 따라, VSWR이 커지고 있다. 즉, 이 시뮬레이션의 결과, 복수의 초크부 CHA에 의해, 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파를 더 억제할 수 있는 것이 가능한 것이 확인되었다.
도 17은 또 다른 실시 형태에 따른 초크부를 확대하여 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 일 실시 형태에서는, 제 1 통 형상부 TP1로부터 바깥쪽으로 돌출하도록, 복수의 초크부 CHB1, CHB2, CHB3이 마련되어 있더라도 좋고, 이들 초크부 CHB1, CHB2, CHB3의 지름 방향에 있어서의 길이는 서로 상이하더라도 좋다. 길이가 상이한 복수의 초크부는 상이한 파장, 즉 상이한 주파수의 입사파(마이크로파)를 억제하는 것을 가능하게 한다. 예컨대, 마이크로파 발생기(32)의 변동에 의해 마이크로파의 주파수가 변동하더라도, 제 1 통 형상부 TP1을 전파하는 마이크로파를 억제하는 것이 가능하게 된다.
도 18은 3개의 초크부의 지름 방향의 길이의 차이 DL을 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하여 구한 제 1 통 형상부 TP1에 있어서의 VSWR의 시뮬레이션 결과를 나타내는 그래프이다. 도 18에 결과를 나타내는 시뮬레이션에서는, 초크부 CHB1, CHB2, CHB3이 동일한 길이를 갖는 경우, 즉, DL=0인 경우의 VSWR을 구했다. 또한, 해당 시뮬레이션에서는, 초크부 CHB2의 길이에 비하여 초크부 CHB1의 길이가 0.25㎜ 길고, 초크부 CHB2의 길이에 대하여 초크부 CHB3의 길이가 0.25㎜ 짧은 경우, 즉, DL=±0.25㎜인 경우의 VSWR을 구했다. 또한, 해당 시뮬레이션에서는, 초크부 CHB2의 길이에 비하여 초크부 CHB1의 길이가 0.5㎜ 길고, 초크부 CHB2의 길이에 비하여 초크부 CHB3의 길이가 0.5㎜ 짧은 경우, 즉, DL=±0.5㎜인 경우의 VSWR을 구했다. 또한, 본 시뮬레이션에 있어서는, 마이크로파의 주파수도 파라미터로서 여러 가지로 상이하게 하였다. 도 18에 있어서, 가로축은 마이크로파의 주파수를 나타내고 있고, 세로축은 VSWR을 나타내고 있다. 도 18에 나타내는 바와 같이, 초크부 CHB1, CHB2, CHB3의 길이의 차이 DL이 커짐에 따라, VSWR이 큰 값을 취하는 마이크로파의 주파수의 범위가 커지는 것이 확인되었다. 이것으로부터, 복수의 초크부를 축선 Z 방향에 있어서 차례로 배열하여, 이들 초크부의 길이를 서로 상이하게 하는 것에 의해, 억제하는 것이 가능한 마이크로파의 대역을 확대하는 것이 가능한 것이 확인되었다.
이하, 플라즈마 처리 장치(10), 및, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 행한 실험에 대하여 설명한다. 또, 플라즈마 처리 장치(10)는 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치이고, 도 6에 나타낸 탑재대 및 그 주위의 구성을 갖는 플라즈마 처리 장치이다. 또한, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치는 도 6에 나타낸 탑재대 및 그 주위의 구성 대신에 도 8에 나타낸 탑재대 및 그 주위의 구성을 갖는 점에서, 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치와 상이한 플라즈마 처리 장치이다.
본 실험에서는, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여, 산화실리콘의 웨이퍼를 탑재대(20) 위에 탑재하고, 아르곤 가스의 플라즈마를 발생시켰다. 그리고, 튜너(34)에 있어서의 입사파의 파워 및 반사파의 파워를 계측하고, 처리 공간 S에 있어서의 707㎚의 파장의 발광의 강도를 계측했다. 또, 707㎚의 파장은 아르곤 가스의 플라즈마의 발광 파장이다. 또한, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치에 대해서도, 동일한 실험을 행하여, 튜너(34)에 있어서의 입사파의 파워 및 반사파의 파워를 계측하고, 처리 공간에 있어서의 707㎚의 파장의 발광의 강도를 계측했다. 또, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 상기 실험 및 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치를 이용한 상기 실험을 각각 20회 행했다.
도 19에 실험의 결과를 나타낸다. 도 19(a)에는, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 1회의 실험에서 계측한 튜너(34)에 있어서의 입사파의 파워 및 반사파의 파워, 및, 처리 공간에 있어서의 707㎚의 파장의 발광의 강도(발광 강도)를 나타내는 그래프가 나타나 있다. 또한, 도 19(b)에는, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치를 이용하여 행한 1회의 실험에서 계측한 튜너에 있어서의 입사파의 파워 및 반사파의 파워, 및, 처리 공간에 있어서의 707㎚의 파장의 발광의 강도(발광 강도)를 나타내는 그래프가 나타나 있다. 도 19의 2개의 그래프에 있어서, 가로축은 시간이고, 세로축은 튜너(34)에 있어서의 입사파의 파워 및 반사파의 파워, 및, 처리 공간에 있어서의 707㎚의 파장의 발광의 강도(발광 강도)이다.
도 19(b)의 그래프에 나타내는 바와 같이, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파의 공급을 개시한 시점(약 0.9초의 시점)으로부터 튜너에 있어서의 반사파의 파워가 안정되는 시점까지의 기간(이하, 「안정 소요 기간」이라고 한다) 내에서, 해당 반사파의 파워가 2개의 피크를 갖고 있었다. 이것은 통 형상부 TP3을 거쳐서 마이크로파가 누출되는 것에 기인하여 처리 용기 내의 상이한 영역에서 플라즈마가 차례로 착화되는 것에 의해, 임피던스의 변동이 생기는 것에 기인하는 것이라고 생각된다. 이것에 의해, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치에서는, 튜너 내에서의 반사파의 파워가 안정되기까지의 사이에 비교적 긴 시간을 요하고 있었다. 또한, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파의 공급을 개시한 시점으로부터 플라즈마의 발광 강도가 안정되는 시점까지, 비교적 긴 시간을 요하고 있었다. 또, 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치를 이용한 20회의 실험의 결과로부터 구한 안정 소요 기간의 평균값 및 표준편차값은 각각 1.27초, 0.08초였다.
한편, 도 19(a)의 그래프에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 안정 소요 기간이 단축되어 있었다. 또한, 마이크로파의 공급을 개시한 시점으로부터 플라즈마의 발광 강도가 안정되는 시점까지의 기간이 제 1 참고예의 플라즈마 처리 장치의 대응하는 기간에 비하여 상당히 단축되어 있었다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 초크부 CH에 의해 제 1 통 형상부 TP1을 거치는 마이크로파의 누출이 억제되고, 그 결과, 마이크로파의 공급 개시의 시점으로부터 플라즈마가 안정되는 시점까지 요하는 시간을 단축할 수 있는 것도 확인되었다. 또, 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 20회의 실험의 결과로부터 구한 안정 소요 기간의 평균값 및 표준편차값은 각각 0.81초, 0.04초였다.
이상, 여러 가지의 실시 형태에 대하여 설명하여 왔지만, 상술한 실시 형태로 한정되는 일 없이 여러 가지의 변형 형태를 구성 가능하다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치(10)는 마이크로파를 도입하기 위한 안테나로서 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 구비하고 있다. 그렇지만, 이것으로 한정되는 일 없이, 처리 가스를 마이크로파에 의해 여기시킬 수 있는 임의의 플라즈마원을 이용하는 것이 가능하다.
또한, 초크부는 석영에 의해 구성되어 있더라도 좋다. 혹은, 초크부는 이트리아, 지르코니아와 같이 알루미나보다 비유전율이 높은 재료로 구성되어 있더라도 좋다. 초크부를 구성하는 재료로서 비유전율이 높은 재료를 이용하는 것에 의해, 해당 초크부를 전파하는 마이크로파의 파장을 짧게 할 수 있다. 따라서, 비유전율이 높은 재료로 구성된 초크부에 의하면, 지름 방향에 있어서의 해당 초크부의 길이를 단축하는 것이 가능하게 된다.
10 : 플라즈마 처리 장치
12 : 처리 용기
14 : 안테나
18 : 유전체창
32 : 마이크로파 발생기
20 : 탑재대
LE : 하부 전극
ESC : 정전 척
FR : 포커스 링
TP1 : 제 1 통 형상부
TP2 : 제 2 통 형상부
LP : 하측 부분
UP : 상측 부분
AP : 환상부
BP : 배플판
CH : 초크부
SH : 나사구멍
VL : 배기로
RFG : 고주파 전원
W : 웨이퍼
Z : 축선

Claims (6)

  1. 마이크로파에 의해 처리 가스를 여기시키는 플라즈마 처리 장치로서,
    처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 마련된 탑재대로서, 하부 전극 및 그 하부 전극상에 마련된 정전 척을 갖는 상기 탑재대와,
    상기 정전 척을 둘러싸도록 고리 형상으로 연장되는 유전체로 구성된 포커스 링과,
    상기 포커스 링의 아래쪽에 있어서 상기 하부 전극의 외주를 따라서 연장되도록 중심(中心) 축선을 둘러싸는 유전체로 구성된 제 1 통 형상부와,
    상기 포커스 링과 상기 제 1 통 형상부의 사이에 마련된 유전체로 구성된 환상부(環狀部)와,
    상기 제 1 통 형상부의 외주를 따라서 연장되는 도전성의 제 2 통 형상부와,
    상기 포커스 링 및 상기 환상부를 거쳐서 상기 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 억제하기 위한 유전체로 구성된 초크부
    를 구비하고,
    상기 초크부는 상기 제 1 통 형상부의 지름 방향에 있어서 상기 제 1 통 형상부로부터 바깥쪽으로 돌출하고, 또한, 고리 형상으로 연장되고 있고,
    상기 제 2 통 형상부는 분리 가능한 상측 부분 및 하측 부분을 포함하고 있고,
    상기 초크부는 상기 상측 부분과 하측 부분의 사이에 끼어 있고, 또한, 상기 제 2 통 형상부에 의해 덮여 있는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지름 방향에 있어서의 상기 초크부의 길이는 상기 초크부 내에서의 상기 마이크로파의 파장의 1/4의 길이인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상측 부분과 상기 하측 부분은 상기 지름 방향에 있어서 상기 초크부보다 바깥쪽에서 서로 나사 고정되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 포커스 링 및 상기 환상부를 거쳐서 상기 제 1 통 형상부를 전파하는 마이크로파를 억제하기 위한 유전체로 구성된 하나 이상의 다른 초크부로서, 상기 지름 방향에 있어서 상기 제 1 통 형상부로부터 바깥쪽으로 돌출하고, 또한, 고리 형상으로 연장되는 상기 하나 이상의 다른 초크부를 더 구비하고,
    상기 초크부, 및 상기 하나 이상의 다른 초크부를 포함하는 복수의 초크부는 상기 제 1 통 형상부의 외주의 각각의 부분으로부터 돌출하며, 상기 각각의 부분은 상기 제 1 통 형상부의 중심(中心) 축선이 연장되는 방향을 따라 배열되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 지름 방향에 있어서의 상기 복수의 초크부의 길이는 서로 상이한 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 통 형상부와 상기 초크부는 일체로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
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