KR102491984B1

KR102491984B1 - 안테나, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

Info

Publication number: KR102491984B1
Application number: KR1020197023638A
Authority: KR
Inventors: 가즈키 다카하시; 유키 가와다; 나오키 마츠모토; 다카히로 센다; 고지 고야마; 쇼헤이 후카노; 준 요시카와; 히로유키 곤도; 다카시 미나카와
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2023-01-27
Also published as: TW201832619A; US10832892B2; WO2018135307A1; JP2018116836A; KR20190103367A; US20200058468A1

Abstract

일 양태에 관한 안테나는, 제1 면 및 제2 면을 갖는 유전체창이며, 제2 면은, 환상의 오목면, 및 오목면으로 둘러싸인 평탄면을 갖는, 그 유전체창과, 슬롯판과, 유전체판과, 서로 대향하는 상면 및 하면을 갖는 금속제의 전열 부재와, 냉각 재킷과, 히터를 구비하고, 상면은, 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 냉각 재킷은, 복수의 제1 영역 상에 탑재되어 있고, 제2 영역은, 복수의 제1 영역보다 하면 측으로 파여 있으며, 히터는, 제2 영역 상에 탑재되어 있고, 복수의 제1 영역의 각각은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 적어도 부분적으로 평탄면과 겹치는 위치에 마련되어 있다.

Description

안테나, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법

본 발명의 실시형태는, 안테나, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.

반도체 디바이스와 같은 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체에 대한 플라즈마 처리, 예를 들면 피처리체를 에칭하는 처리가 행해진다. 플라즈마 처리에서는, 챔버 내에 있어서 플라즈마원으로부터 공급되는 에너지에 의하여 처리 가스가 여기된다. 이와 같은 플라즈마 처리에 이용되는 플라즈마 처리 장치로서, 최근, 레이디얼 라인 슬롯 안테나(Radial Line Slot Antenna)를 갖는 플라즈마 처리 장치가 개발되어 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 챔버 본체, 스테이지, 마이크로파 발생기 및 안테나를 구비하고 있다. 이 안테나는, 유전체창, 슬롯판 및 냉각 재킷을 포함하는 안테나를 포함하고 있다. 유전체창은, 석영으로 구성되어 있고, 스테이지의 상방에 마련되어 있다. 유전체창 상에는 슬롯판이 설치되어 있다. 슬롯판에는, 제1 슬롯군 및 제2 슬롯군이 형성되어 있다. 제1 슬롯군은, 슬롯판의 중심축선의 둘레 방향을 따라 배열된 복수의 슬롯쌍으로 구성되어 있다. 제2 슬롯군은, 제1 슬롯군의 외측에 있어서, 슬롯판의 중심축선에 대한 둘레 방향을 따라 배열된 복수의 슬롯쌍으로 구성되어 있다. 제1 슬롯군의 내측에는, 대략 소용돌이 모양의 히터가 배치되어 있다. 제1 슬롯군과 제2 슬롯군의 사이, 및 제2 슬롯군의 외측에는, 환상(環狀)의 히터가 각각 배치되어 있다. 슬롯판 상에는, 유전체판을 통하여 냉각 재킷이 설치되어 있다. 냉각 재킷의 내부에는, 냉매용의 유로가 형성되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파 발생기에 의하여 발생되는 마이크로파를 안테나에 공급한다. 안테나는, 마이크로파 발생기로부터의 마이크로파에 근거하여, 플라즈마 생성용 마이크로파를 방사한다.

그런데, 피처리체의 플라즈마 처리 중에는, 플라즈마로부터의 입열에 의하여 유전체창이 가열된다. 따라서, 동일 로트에 속하는 복수의 피처리체를 순서대로 플라즈마 처리하는 경우, 당해 동일 로트의 최초의 피처리체를 처리할 때의 유전체창의 온도와, 2번째 이후의 피처리체를 처리할 때의 유전체창의 온도의 사이에 차이가 발생하는 경우가 있다. 유전체창의 온도에 차이가 발생하면, 동일 로트 내에서 피처리체의 가공의 정도에 편차가 발생한다. 이에 대하여, 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때에 히터를 이용하여 유전체창을 가열함으로써, 동일 로트에 속하는 피처리체의 가공의 정도에 편차가 발생하는 것을 억제하고 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2013-243218호

상기와 같이, 특허문헌 1에서는, 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때에, 히터에 의하여 유전체창이 가열된다. 한편, 플라즈마 처리 중에는, 유전체창의 온도를 소정의 온도로 유지하기 위하여, 냉각 재킷을 이용하여 유전체창을 냉각하는 것이 생각된다. 그러나, 히터가 형성된 위치에서는 냉각 재킷과 유전체창의 사이의 열저항이 커지기 때문에, 유전체창의 냉각이 불균일해질 우려가 있다.

따라서, 본 기술분야에서는, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 온도와 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때의 유전체창의 온도와의 차이를 억제하면서, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 억제하는 것이 요청되고 있다.

일 양태에 관한 안테나는, 제1 면 및 상기 제1 면과 반대 측에서 뻗는 제2 면을 갖는 유전체창이며, 제2 면은, 중심축선 둘레로 뻗고 또한 제1 면 측으로 파인 환상의 오목면, 및 오목면으로 둘러싸인 평탄면을 갖는, 상기 유전체창과, 제1 면 상에 마련된 슬롯판과, 슬롯판 상에 마련된 유전체판과, 서로 대향하는 상면 및 하면을 갖는 금속제의 전열 부재이며, 상기 하면과 슬롯판의 사이에 유전체판을 협지(挾持)하는, 상기 전열 부재와, 전열 부재 상에 마련된 냉각 재킷과, 전열 부재와 냉각 재킷의 사이에 마련된 히터를 구비하고, 상면은, 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며, 냉각 재킷은, 복수의 제1 영역 상에 탑재되어 있고, 제2 영역은, 복수의 제1 영역보다 하면 측으로 파여 있으며, 히터는, 제2 영역 상에 탑재되어 있고, 복수의 제1 영역의 각각은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 적어도 부분적으로 평탄면과 겹치는 위치에 마련되어 있다.

일 양태에 관한 안테나에서는, 히터를 이용하여 유전체창을 가열함으로써, 유전체창의 온도가 저하되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 이 안테나가 마이크로파의 도입 기구로서 플라즈마 처리 장치에 탑재된 경우에는, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 온도와 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때의 유전체창의 온도와의 차이를 억제할 수 있다.

한편, 플라즈마 처리 중에는, 냉각 재킷에 의하여 유전체창이 냉각된다. 여기에서, 평탄면이 형성된 위치에서의 유전체창의 제1 면과 제2 면의 사이의 최대의 두께는, 오목면이 형성된 위치에서의 유전체창의 제1 면과 제2 면의 사이의 최대의 두께보다 두껍다. 유전체창 중 두께가 두꺼운 부분은, 두께가 얇은 부분에 비하여 온도가 변화하기 어렵다. 따라서, 유전체창에 대하여 균일하게 냉각을 행하면, 유전체창 중 두께가 두꺼운 부분, 즉 평탄면이 형성된 부분의 온도가 저하되기 어렵기 때문에, 유전체창의 온도 분포가 불균일해질 우려가 있다. 이에 대하여, 일 양태에 관한 안테나에서는, 복수의 제1 영역의 각각이, 중심축선의 방향에서 보아, 적어도 부분적으로 평탄면과 겹쳐져 있다. 이 복수의 제1 영역 상에는 냉각 재킷이 탑재되어 있기 때문에, 일 양태에 관한 안테나에서는, 유전체창 중 평탄면이 형성된 부분이 효율적으로 냉각된다. 따라서, 일 양태에 관한 안테나에서는, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 억제할 수 있다.

일 실시형태에서는, 오목면은, 바닥면과, 바닥면과 평탄면을 접속하는 내측 경사면이며, 평탄면에 가까워질수록 제1 면으로부터 멀어지도록 경사지는 상기 내측 경사면과, 바닥면으로부터 외측으로 뻗고, 유전체창의 외연(外緣)에 가까워질수록 제1 면으로부터 멀어지도록 경사지는 외측 경사면을 포함하며, 슬롯판에는, 중심축선에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 슬롯 구멍이 형성되어 있고, 복수의 슬롯 구멍의 각각은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 내측 경사면과 겹치는 위치에 형성되어 있어도 된다.

일 실시형태에서는, 제1 면은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 복수의 슬롯 구멍을 둘러싸도록 뻗는 2개의 환상의 홈을 구획 형성하고, 2개의 환상의 홈의 각각의 내부에는, 환상의 도체가 마련되어 있어도 된다. 복수의 슬롯을 둘러싸도록 뻗는 환상의 도체를 배치함으로써, 복수의 슬롯 구멍의 바로 아래에 전계를 집중시킬 수 있다.

일 실시형태에서는, 제1 면은, 중심축선의 방향에서 보아, 복수의 슬롯 구멍의 각각을 둘러싸는 복수의 홈을 구획 형성하고, 복수의 홈의 각각의 내부에는, 도체가 마련되어 있어도 된다. 복수의 슬롯 구멍의 각각을 둘러싸도록 도체를 배치함으로써, 복수의 슬롯 구멍의 바로 아래에 전계를 집중시킬 수 있다.

일 실시형태에서는, 복수의 제1 영역은, 중심축선에 대한 둘레 방향을 따라 배열되고, 복수의 제1 영역의 각각은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 평탄면 및 내측 경사면과 겹치는 위치에 마련되어 있어도 된다. 복수의 슬롯 구멍의 바로 아래에는 전계가 집중되기 때문에, 내측 경사면에 대한 플라즈마로부터의 입열은 커진다. 이에 대하여, 일 실시형태에서는, 복수의 제1 영역의 각각이, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 평탄면 및 내측 경사면과 겹치는 위치에 마련되어 있기 때문에, 평탄면 및 내측 경사면을 효율적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 일 양태에 관한 안테나에 의하면, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 억제할 수 있다.

일 실시형태에서는, 상면은 제3 영역을 더 포함하고, 냉각 재킷은, 복수의 제1 영역 및 제3 영역 상에 탑재되어 있으며, 제3 영역은, 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 외측 경사면과 겹치는 위치에 형성되어 있어도 된다. 외측 경사면이 형성된 위치에서의 유전체창의 제1 면과 제2 면의 사이의 최대의 두께는 바닥면이 형성된 위치에서의 유전체창의 제1 면과 제2 면의 사이의 최대의 두께보다 두껍다. 이에 대하여, 일 실시형태에 관한 안테나에서는, 제3 영역이, 축선에 평행한 방향에서 보아, 외측 경사면과 겹치는 위치에 형성되어 있음으로써, 유전체창 중 외측 경사면이 형성된 부분을 효율적으로 냉각할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 보다 억제할 수 있다.

일 양태에 관한 플라즈마 처리 장치는, 챔버를 제공하는 챔버 본체와, 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와, 챔버 내에 마련된 스테이지와, 스테이지의 상방에 마련된, 상기 안테나와, 안테나에 접속된 마이크로파 발생기를 구비한다.

일 양태에서는, 상기 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법이 제공된다. 이 플라즈마 처리 방법은, 히터를 이용하여 유전체창을 가열하는 공정과, 히터에 의한 유전체창의 가열을 정지한 후에, 냉각 재킷을 이용하여 유전체창을 냉각하면서 피처리체를 플라즈마 처리하는 공정을 포함한다. 일 양태에 관한 플라즈마 처리 방법에서는, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 온도와 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때의 유전체창의 온도와의 차이를 억제하면서, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 억제할 수 있다.

본 발명의 일 양태 및 다양한 실시형태에 의하면, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 온도와 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때의 유전체창의 온도와의 차이를 억제하면서, 플라즈마 처리 중의 유전체창의 냉각의 불균일성을 억제할 수 있다.

도 1은 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 관한 안테나를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 슬롯판을 상방에서 본 평면도이다.
도 4는 도 2에 나타내는 전열 부재를 상방에서 본 평면도이다.
도 5는 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 6은 다른 실시형태에 관한 슬롯판을 상방에서 본 평면도이다.

이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 하고, 동일 또는 상당하는 부분에 대한 중복된 설명은 생략한다. 또, 각 도면의 치수 비율은, 반드시 실제의 치수 비율과는 일치하고 있지 않다.

도 1은, 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 챔버 본체(12), 스테이지(14), 마이크로파 발생기(16) 및 안테나(18)를 구비하고 있다.

챔버 본체(12)는, 그 내부에 챔버(C)를 제공하고 있다. 챔버 본체(12)는, 측벽(12a), 및 바닥부(12b)를 포함할 수 있다. 측벽(12a)은, 축선(Z) 방향으로 뻗는 대략 통 형상을 갖고 있다. 이 축선(Z)은, 안테나(18)의 중심축선에 일치하고 있다. 바닥부(12b)는, 측벽(12a)의 하단 측에 마련되어 있다. 바닥부(12b)에는, 배기용의 배기 구멍(12h)이 마련되어 있다. 또, 챔버 본체(12)의 측벽(12a)에는 피처리체(W)의 반입출구(12g)가 마련되어 있고, 이 반입출구(12g)는 게이트 밸브(13)에 의하여 개폐 가능하게 되어 있다. 측벽(12a)의 상단부는 개구하고 있다.

스테이지(14)는, 챔버(C) 내의 하부에 배치되어 있다. 스테이지(14) 상에는, 피처리체(W)가 지지된다. 스테이지(14)는, 대(臺)(14a), 포커스 링(14b), 및 정전 척(14c)을 포함할 수 있다.

대(14a)는, 통 모양 지지부(48)에 의하여 지지되어 있다. 통 모양 지지부(48)는, 절연성의 재료로 구성되어 있고, 바닥부(12b)로부터 수직 상방으로 뻗어 있다. 또, 통 모양 지지부(48)의 외주에는, 도전성의 통 모양 지지부(50)가 마련되어 있다. 통 모양 지지부(50)는, 통 모양 지지부(48)의 외주를 따라 챔버 본체(12)의 바닥부(12b)로부터 수직 상방으로 뻗어 있다. 이 통 모양 지지부(50)와 측벽(12a)의 사이에는, 환상의 배기로(51)가 형성되어 있다.

배기로(51)의 상부에는, 복수의 관통 구멍이 마련된 환상의 배플판(52)이 장착되어 있다. 배기 구멍(12h)의 하부에는 배기관(54)을 통하여 배기 장치(56)가 접속되어 있다. 배기 장치(56)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 배기 장치(56)에 의하여, 챔버 본체(12) 내의 처리 공간(S)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다.

대(14a)는, 고주파 전극을 겸하고 있다. 대(14a)에는, 매칭 유닛(60) 및 급전봉(62)을 통하여, RF 바이어스용의 고주파 전원(58)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원(58)은, 피처리체(W)로 인입되는 이온의 에너지를 제어하는 데 적합한 일정의 주파수, 예를 들면 13.65MHz의 고주파 전력을 소정의 파워로 출력한다. 매칭 유닛(60)은, 고주파 전원(58) 측의 임피던스와, 주로 전극, 플라즈마, 챔버 본체(12)와 같은 부하 측의 임피던스와의 사이에서 정합(整合)을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있다. 이 정합기 중에 자기(自己) 바이어스 생성용의 블로킹 커패시터가 포함되어 있다.

대(14a)의 상면에는, 정전 척(14c)이 마련되어 있다. 정전 척(14c)은, 피처리체(W)를 정전 흡착력으로 지지한다. 정전 척(14c)의 직경 방향 외측에는, 피처리체(W)의 주위를 환상으로 둘러싸는 포커스 링(14b)이 마련되어 있다. 정전 척(14c)은, 전극(14d), 절연막(14e), 및 절연막(14f)을 포함하고 있다. 전극(14d)은, 도전막에 의하여 구성되어 있고, 절연막(14e)과 절연막(14f)의 사이에 마련되어 있다. 전극(14d)에는, 고압의 직류 전원(64)이 스위치(66) 및 피복선(68)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척(14c)은, 직류 전원(64)으로부터 인가되는 직류 전압에 의하여 발생하는 쿨롱력에 의하여, 피처리체(W)를 흡착 지지할 수 있다.

대(14a)의 내부에는, 둘레 방향으로 뻗는 환상의 냉매실(14g)이 마련되어 있다. 이 냉매실(14g)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(70, 72)을 통하여 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매가 순환함으로써, 대(14a) 및 정전 척(14c)은 소정의 온도로 제어된다. 또, 정전 척(14c)의 상면과 피처리체(W)의 이면의 사이에는, 예를 들면 He 가스가 가스 공급관(74)을 통하여 공급된다.

마이크로파 발생기(16)는, 예를 들면 2.45GHz의 마이크로파를 발생시킨다. 일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 튜너(22), 도파(導波)관(24), 모드 변환기(26), 및 동축 도파관(28)을 더 구비하고 있다.

마이크로파 발생기(16)는, 튜너(22)를 통하여 도파관(24)에 접속되어 있다. 도파관(24)은, 예를 들면 직사각형 도파관이다. 도파관(24)은, 모드 변환기(26)에 접속되어 있고, 당해 모드 변환기(26)는, 동축 도파관(28)의 상단에 접속되어 있다.

동축 도파관(28)은, 축선(Z)을 따라 뻗어 있다. 이 동축 도파관(28)은, 외측 도체(28a) 및 내측 도체(28b)를 포함하고 있다. 외측 도체(28a)는, 축선(Z) 방향으로 뻗는 대략 원통 형상을 갖고 있다. 내측 도체(28b)는, 외측 도체(28a)의 내부에 마련되어 있다. 이 내측 도체(28b)는, 축선(Z)을 따라 뻗는 대략 원통 형상을 갖고 있다.

마이크로파 발생기(16)에 의하여 발생된 마이크로파는, 튜너(22) 및 도파관(24)을 통하여 모드 변환기(26)에 도파된다. 모드 변환기(26)는, 마이크로파의 모드를 변환하여, 모드 변환 후의 마이크로파를 동축 도파관(28)에 공급한다. 동축 도파관(28)으로부터의 마이크로파는, 안테나(18)에 공급된다.

안테나(18)는, 마이크로파 발생기(16)에 의하여 발생되는 마이크로파에 근거하여, 플라즈마 생성용의 마이크로파를 방사한다. 안테나(18)는, 유전체창(20), 슬롯판(30), 유전체판(32), 전열 부재(34) 및 냉각 재킷(36)을 포함한다. 안테나(18)의 상세에 대해서는, 후술한다.

일 실시형태에 있어서는, 동축 도파관(28)의 내측 도체(28b)의 내측 구멍에는, 도관(38)이 통과하고 있다. 도관(38)은, 축선(Z)을 따라 뻗어 있고, 가스 공급계(39)에 접속되어 있다.

가스 공급계(39)는, 도관(38)에 피처리체(W)를 처리하기 위한 처리 가스를 공급한다. 가스 공급계(39)는, 가스원(39a), 밸브(39b), 및 유량 제어기(39c)를 포함할 수 있다. 가스원(39a)은, 처리 가스의 가스원이다. 밸브(39b)는, 가스원(39a)으로부터의 처리 가스의 공급 및 공급 정지를 전환한다. 유량 제어기(39c)는, 예를 들면 매스 플로 컨트롤러이며, 가스원(39a)으로부터의 처리 가스의 유량을 조정한다.

일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 가스 공급부(42)를 더 구비할 수 있다. 가스 공급부(42)는, 스테이지(14)와 안테나(18)의 사이에 있어서, 축선(Z)의 주위로부터 가스를 처리 공간(S)에 공급한다. 가스 공급부(42)는, 도관(42a)을 포함할 수 있다. 도관(42a)은, 안테나(18)와 스테이지(14)의 사이에 있어서 축선(Z)을 중심으로 환상으로 뻗어 있다. 도관(42a)에는, 복수의 가스 공급 구멍(42b)이 형성되어 있다. 복수의 가스 공급 구멍(42b)은, 환상으로 배열되어 있고, 축선(Z)을 향하여 개구하고 있으며, 도관(42a)에 공급된 가스를, 축선(Z)을 향하여 공급한다. 이 가스 공급부(42)는, 도관(42c)을 통하여, 가스 공급계(43)에 접속되어 있다.

가스 공급계(43)는, 가스 공급부(42)에 피처리체(W)를 처리하기 위한 처리 가스를 공급한다. 가스 공급계(43)는, 가스원(43a), 밸브(43b), 및 유량 제어기(43c)를 포함할 수 있다. 가스원(43a)은, 처리 가스의 가스원이다. 밸브(43b)는, 가스원(43a)으로부터의 처리 가스의 공급 및 공급 정지를 전환한다. 유량 제어기(43c)는, 예를 들면 매스 플로 컨트롤러이며, 가스원(43a)으로부터의 처리 가스의 유량을 조정한다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 안테나(18)에 대하여 보다 상세히 설명한다. 도 2는, 일 실시형태의 안테나(18)를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 상기와 같이, 안테나(18)는, 유전체창(20), 슬롯판(30), 유전체판(32), 전열 부재(34) 및 냉각 재킷(36)을 포함하고 있다.

유전체창(20)은, 축선(Z) 방향에 있어서, 처리 공간(S)을 통하여 스테이지(14)와 대면하도록 측벽(12a)의 상단부에 지지되어 있다. 측벽(12a)의 상단부 개구는, 이 유전체창(20)에 의하여 폐쇄되어 있다. 유전체창(20)은, 대략 원판 형상을 갖고 있으며, 예를 들면 세라믹스에 의하여 구성되어 있다. 유전체창(20)과 측벽(12a)의 상단부의 사이에는 O링(21)이 개재될 수 있다. 이 O링(21)에 의하여, 챔버 본체(12)의 밀폐가 보다 확실해진다.

이 유전체창(20)은, 제1 면(20a) 및 제2 면(20b)을 포함하고 있다. 제2 면(20b)은, 제1 면(20a)의 반대 측으로 뻗어 있으며, 처리 공간(S)에 노출되어 있다.

일 실시형태에서는, 유전체창(20)의 제1 면(20a)은, 직경 방향의 중앙 영역에 있어서, 제2 면(20b) 측으로 파인 오목면(80)을 구획 형성할 수 있다. 오목면(80)은, 제1 바닥면(80a) 및 제2 바닥면(80b)을 포함하고 있다. 제1 바닥면(80a)은, 그 중심이 축선(Z)과 일치하는 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 이 제1 바닥면(80a)과 제2 면(20b)의 사이에는, 유전체창(20)을 관통하는 관통 구멍(20h)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(20h)은, 축선(Z)을 따라 뻗어 있다. 제2 바닥면(80b)은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 제1 바닥면(80a)을 둘러싸는 원환 형상을 갖고 있다. 이 제2 바닥면(80b)은, 제1 바닥면(80a)보다 제2 면(20b) 측에 위치하고 있다. 따라서, 제1 바닥면(80a)과 제2 바닥면(80b)의 사이에는 단차가 형성되어 있다. 이 오목면(80)은, 수용 공간(20s)을 구획 형성하고 있다.

수용 공간(20s)에는, 인젝터(40)가 수용되어 있다. 인젝터(40)는, 도관(38)으로부터의 가스를 유전체창(20)에 형성된 관통 구멍(20h)에 공급하는 기능을 갖는다. 인젝터(40)는, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인리스로 구성되어 있다. 인젝터(40)는, 본체부(40a) 및 측부(40b)를 포함할 수 있다. 본체부(40a) 및 측부(40b)는, 일체적으로 형성될 수 있다. 본체부(40a)는, 그 중심축선이 축선(Z)에 일치하는 대략 원기둥 형상을 갖고, 제1 바닥면(80a) 상에 마련되어 있다. 본체부(40a)에는, 축선(Z) 방향을 따라 뻗은 관통 구멍(40h)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(40h)은, 도관(38) 및 관통 구멍(20h)에 연통하고 있다. 측부(40b)는, 축선(Z)을 중심으로 하는 환상을 이루고 있고, 제2 바닥면(80b) 상에 마련되어 있다. 이 측부(40b)는, 본체부(40a)를 둘러싸도록 당해 본체부(40a)의 외주면에 연속하고 있다. 측부(40b)는, 유전체창(20)의 외연으로부터 중심 영역을 향하여 당해 유전체창(20)의 내부를 전반(傳搬)하는 마이크로파를 차폐하는 기능을 갖는다.

인젝터(40)의 내부에는, 초크(86)가 마련되어 있다. 도 1 및 도 2에 나타내는 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 복수의 초크(86), 구체적으로는 3개의 초크(86)를 구비하고 있다. 초크(86)는, 축선(Z)을 중심으로 하는 환상을 이루고 있고, 예를 들면 석영, 세라믹스와 같은 유전체에 의하여 구성되어 있다. 일 실시형태에서는, 초크(86)는, 유전체창(20)과 동일한 재료로 구성되어 있어도 된다. 이 초크(86)는, 유전체창(20)의 주연(周緣) 영역으로부터 중심 영역으로 전파되는 마이크로파를 억제하는 기능을 갖고 있다.

초크(86)는, 관통 구멍(20h)을 둘러싸도록 측부(40b)의 내부에 마련되어 있다. 일 실시형태에서는, 초크(86)는, 그 일단면이 측부(40b)의 하면으로부터 노출된 상태로, 측부(40b) 내에 매립되어 있다. 초크(86)의 일단면은, 유전체창(20)의 제2 바닥면(80b)에 접하고 있다. 초크(86)의 일단면과 타단면의 사이의 길이, 즉 축선(Z)에 평행한 방향에 있어서의 초크(86)의 길이는, 유전체창(20)을 전파하는 마이크로파의 파장의 약 1/4로 설정되어 있다.

초크(86)는, 유전체창(20)의 내부를 전파하는 마이크로파, 즉 입사파의 일부를 제2 바닥면(80b)에 접하는 일단면으로부터 슬롯판(30) 측에 위치하는 타단면에 전파한다. 입사파의 일부는, 초크(86)의 타단면에서 반사되어, 유전체창(20)으로 반사파로서 되돌려진다. 초크(86)는, 당해 유전체창(20)을 전파하는 마이크로파의 파장의 약 1/4의 길이를 갖고 있다. 따라서, 초크(86)는, 입사파에 대하여 대략 반파장분(分)의 위상차를 갖는 반사파를 유전체창(20)으로 되돌린다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 이 반사파가 입사파와 간섭함으로써, 입사파가 감쇠하거나 또는 상쇄된다. 따라서, 일 실시형태의 안테나(18)에서는, 유전체창(20)의 관통 구멍(20h)에서의 전계 강도를 저감시킬 수 있고, 그 결과, 관통 구멍(20h) 내에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 일 실시형태에서는, 유전체창(20)의 제1 면(20a)은, 2개의 환상의 홈(82a, 82b)을 추가로 구획 형성하고 있어도 된다. 이들 홈(82a, 82b)은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 축선(Z)을 중심으로 하는 동심원상을 이루고 있다. 홈(82a, 82b)의 내부에는, 원환상의 2개의 도체(84a 및 84b)가 각각 마련되어 있다. 도체(84a 및 84b)는, 예를 들면 금속제이며, 슬롯판(30)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도체(84a 및 84b)는, 슬롯판(30)과 일체적으로 형성되어 있어도 된다.

일 실시형태에서는, 유전체창(20)의 제2 면(20b)은, 평탄면(44), 오목면(45) 및 외연면(46)을 포함할 수 있다. 평탄면(44)은, 안테나(18)의 중심축선, 즉 축선(Z)에 직교하는 평탄한 면이며, 제2 면(20b)의 직경 방향의 중앙 영역에 마련되어 있다. 오목면(45)은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아 환상으로 뻗어 있고, 그 중심축선은 축선(Z)에 일치하고 있다. 이 오목면(45)은, 평탄면(44)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 외연면(46)은, 오목면(45)과 동축의 환상을 이루고 있고, 오목면(45)의 직경 방향 외측에 마련되어 있다. 이 외연면(46)은, 제2 면(20b)의 외연을 구성하고 있다.

오목면(45)은, 바닥면(45a), 내측 경사면(45b) 및 외측 경사면(45c)을 포함하고 있다. 바닥면(45a)은, 축선(Z)에 대하여 수직인 평탄면이며, 제1 면(20a)과 대향하고 있다. 내측 경사면(45b)은, 바닥면(45a)과 평탄면(44)을 접속하고 있다. 이 내측 경사면(45b)은, 바닥면(45a)으로부터 평탄면(44)에 가까워짐에 따라, 제1 면(20a)으로부터 멀어지도록 경사져 있다. 외측 경사면(45c)은, 바닥면(45a)과 외연면(46)을 접속하고 있다. 이 외측 경사면(45c)은, 바닥면(45a)으로부터 외연면(46)에 가까워짐에 따라, 제1 면(20a)으로부터 멀어지도록 경사져 있다.

유전체창(20)의 제1 면(20a) 상에는, 슬롯판(30)이 마련되어 있다. 일 실시형태에 있어서는, 슬롯판(30)은, 레이디얼 라인 슬롯 안테나를 구성하는 슬롯판일 수 있다. 슬롯판(30)은, 도전성을 갖는 금속제의 원판으로 구성된다. 도 3은, 일 실시형태에 관한 슬롯판(30)을 상방에서 본 평면도이다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 슬롯판(30)에는, 복수의 슬롯 구멍(30a) 및 복수의 슬롯 구멍(30b)이 형성되어 있다. 복수의 슬롯 구멍(30a)은, 축선(Z)을 중심으로 하는 반경 r1을 갖는 원(C1)을 따라 배열되어 있다. 복수의 슬롯 구멍(30a)의 각각은, 원(C1)을 따라 뻗는 긴 구멍 형상을 갖고 있다. 일 실시형태에서는, 이 원(C1)의 반경 r1은, 축선(Z)으로부터 평탄면(44)과 내측 경사면(45b)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 크고, 축선(Z)으로부터 바닥면(45a)과 내측 경사면(45b)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 작다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 각각은, 축선(Z)의 직경 방향에서 보아, 내측 경사면(45b)과 겹치는 위치에 형성되어 있다.

복수의 슬롯 구멍(30b)은, 축선(Z)을 중심으로 하는 원(C2)을 따라 배열되어 있다. 이 원(C2)은, 원(C1)의 반경 r1보다 큰 반경 r2를 갖고 있다. 복수의 슬롯 구멍(30b)의 각각은, 원(C2)을 따라 뻗는 긴 구멍 형상을 갖고 있다. 이 원(C2)의 반경 r2는, 축선(Z)으로부터 바닥면(45a)과 외측 경사면(45c)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 크고, 축선(Z)으로부터 외측 경사면(45c)과 외연면(46)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 작다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 슬롯 구멍(30b)의 각각은, 축선(Z)의 직경 방향에서 보아, 외측 경사면(45c)과 겹치는 위치에 형성될 수 있다.

일 실시형태에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 면(20a)에 형성된 2개의 환상의 홈(82a, 82b)은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 복수의 슬롯 구멍(30a)을 둘러싸도록 뻗어 있어도 된다. 즉, 이들 홈(82a, 82b) 내에 각각 마련된 2개의 도체(84a 및 84b)는, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 직경 방향 내측의 연부(緣部) 및 직경 방향 외측의 연부를 따라 각각 뻗는다. 이와 같이 2개의 도체(84a 및 84b)는, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 하방에 있어서, 당해 복수의 슬롯 구멍(30a)을 사이에 두도록 배치되어 있다. 이와 같이 2개의 도체(84a 및 84b)를 배치함으로써, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 바로 아래에 전계를 집중시킬 수 있다.

도 2를 다시 참조한다. 슬롯판(30) 상에는, 유전체판(32)이 마련되어 있다. 유전체판(32)은, 예를 들면 석영 또는 알루미나제이며, 대략 원판 형상을 갖고 있다. 유전체판(32)은, 마이크로파의 파장을 단축시키는 기능을 갖고 있다.

유전체판(32) 상에는, 전열 부재(34)가 마련되어 있다. 전열 부재(34)는, 알루미늄 등의 높은 열전도율을 갖는 금속으로 구성되고, 축선(Z)을 중심으로 하는 원형의 평면 형상을 갖고 있다. 전열 부재(34)는, 서로 대향하는 상면(34a) 및 하면(34b)을 포함하고 있다. 전열 부재(34)는, 그 하면(34b)과 슬롯판(30)의 사이에 유전체판(32)을 협지하고 있다. 전열 부재(34)의 상면(34a) 상에는, 냉각 재킷(36)이 마련되어 있다.

냉각 재킷(36)의 표면은, 도전성을 가질 수 있다. 냉각 재킷(36) 내에는, 냉매용의 유로(36a)가 형성되어 있다. 이 유로(36a)에는, 칠러 유닛으로부터 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매가 순환함으로써, 전열 부재(34), 유전체판(32) 및 슬롯판(30)을 통하여 유전체창(20)이 냉각된다. 이 냉각 재킷(36)의 상부 표면에는, 외측 도체(28a)의 하단이 전기적으로 접속되어 있다. 또, 내측 도체(28b)의 하단은, 냉각 재킷(36) 및 유전체판(32)의 중앙 부분에 형성된 구멍을 통하여, 슬롯판(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 동축 도파관(28)으로부터의 마이크로파는, 유전체판(32)에 전파되고, 슬롯판(30)의 슬롯으로부터 유전체창(20)을 통하여, 처리 공간(S) 내에 도입된다.

도 2 및 도 4를 참조하여, 전열 부재(34)에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는, 전열 부재(34)를 상방에서 본 평면도이다. 전열 부재(34)의 상면(34a)은, 복수의 제1 영역(R1), 제2 영역(R2) 및 제3 영역(R3)을 포함하고 있다. 일 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 전열 부재(34)의 복수의 제1 영역(R1)은, 각각 원형의 평면 형상을 갖고 있으며, 축선(Z)에 대한 둘레 방향을 따라 배열될 수 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 제1 영역(R1) 상에는, 냉각 재킷(36)이 탑재되어 있다. 즉, 제1 영역(R1)은, 냉각 재킷(36)의 하면에 접촉할 수 있다. 여기에서, 축선(Z)과 복수의 제1 영역(R1)의 사이의 직경 방향에 있어서의 최단 거리 d1은, 축선(Z)으로부터 평탄면(44)과 내측 경사면(45b)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 작게 설정되어 있다. 즉, 복수의 제1 영역(R1)의 각각은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 적어도 부분적으로 평탄면(44)과 겹치는 위치에 마련되어 있다. 또, 일 실시형태에서는, 축선(Z)과 복수의 제1 영역(R1)의 사이의 직경 방향에 있어서의 최대 거리 d2는, 축선(Z)으로부터 평탄면(44)과 내측 경사면(45b)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 크고, 축선(Z)으로부터 내측 경사면(45b)과 바닥면(45a)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 작게 설정될 수 있다. 즉, 복수의 제1 영역(R1)의 각각은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 평탄면(44) 및 내측 경사면(45b)과 겹치는 위치에 마련될 수 있다.

제3 영역(R3)은, 축선(Z)을 중심으로 하는 환상의 평면 형상을 갖고 있으며, 상면(34a)의 외연을 따라 뻗을 수 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 제3 영역(R3) 상에는, 냉각 재킷(36)이 탑재되어 있다. 즉, 제3 영역(R3)은, 냉각 재킷(36)의 하면에 접촉할 수 있다. 축선(Z)과 제3 영역(R3)의 사이의 직경 방향에 있어서의 최단 거리 d3은, 축선(Z)과 바닥면(45a)과 외측 경사면(45c)의 사이의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 크게 설정되어 있다. 또, 축선(Z)과 제3 영역(R3)의 사이의 직경 방향에 있어서의 최대 거리 d4는, 축선(Z)으로부터 외측 경사면(45c)과 외연면(46)의 경계까지의 직경 방향의 거리보다 작게 설정되어 있다. 즉, 제3 영역(R3)은, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 외측 경사면(45c)과 겹치는 위치에 마련되어 있다.

도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 영역(R2)은, 상면(34a) 중 복수의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)을 제외한 위치에 마련되어 있다. 제2 영역(R2)은, 복수의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)보다 하면(34b) 측에 위치하고 있다. 즉, 제2 영역(R2)은, 복수의 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)보다 하면(34b) 측으로 파여 있으며, 냉각 재킷(36)과 이간하고 있다.

안테나(18)는, 히터(HT)를 더 구비하고 있다. 히터(HT)는, 전열 부재(34)와 냉각 재킷(36)의 사이에 마련되어 있다. 구체적으로, 히터(HT)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2 영역(R2) 상에 당해 제2 영역(R2)의 대략 전역을 덮도록 마련되어 있다. 즉, 제2 영역(R2) 상에는, 히터(HT)가 탑재되어 있다. 히터(HT)는, 단자(T)를 통하여, 히터 전원(HP)에 전기적으로 접속되어 있다. 히터(HT)는, 히터 전원(HP)으로부터 공급된 전력에 의하여 열을 발생시킨다. 히터(HT)에 있어서 발생한 열은, 전열 부재(34), 유전체판(32) 및 슬롯판(30)을 통하여 유전체창(20)에 전달되어, 유전체창(20)을 가열한다.

또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 히터(HT)와 냉각 재킷(36)의 사이에는, 부재(88)가 마련되어 있어도 된다. 부재(88)는, 당해 부재(88)와 상면(34a)의 제2 영역(R2)의 사이에서 히터(HT)를 협지한다. 부재(88)는, 예를 들면 알루미늄과 같은 금속으로 구성되어 있다. 부재(88)의 상면은, 제1 영역(R1) 및 제3 영역(R3)과 함께, 냉각 재킷(36)의 지지면을 제공한다.

일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 제어부(Cnt)는, 프로세서, 기억부 등을 구비하는 컴퓨터 장치 등으로 구성되어 있다. 제어부(Cnt)는, 기억부에 기억된 프로그램에 따라 다양한 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어부(Cnt)로부터의 다양한 제어 신호는, 마이크로파 발생기(16), 배기 장치(56), 밸브(39b), 유량 제어기(39c), 밸브(43b), 유량 제어기(43c) 및 히터 전원(HP)에 부여된다. 보다 구체적으로는, 제어부(Cnt)는, 마이크로파 발생기(16)를 동작 상태로 설정하기 위한 제어 신호를 당해 마이크로파 발생기(16)에 출력한다. 또, 제어부(Cnt)는, 밸브(39b) 및 밸브(43b)가 개방되도록 당해 밸브(39b) 및 밸브(43b)의 각각에 제어 신호를 부여한다. 또한, 제어부(Cnt)는, 가스원(39a)으로부터의 가스의 유량을 소정의 유량으로 조정하도록 유량 제어기(39c)에 제어 신호를 부여하고, 가스원(43a)으로부터의 가스의 유량을 소정의 유량으로 조정하도록 유량 제어기(43c)에 제어 신호를 부여한다. 또, 제어부(Cnt)는, 배기 장치(56)의 배기량을 조정하기 위한 제어 신호를 당해 배기 장치(56)에 출력한다. 또, 제어부(Cnt)는, 히터(HT)의 발열량을 제어하기 위하여, 히터 전원(HP)이 히터(HT)에 인가하는 전력을 조정하기 위한 제어 신호를 히터 전원(HP)에 출력한다.

일 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때에는, 히터 전원(HP)으로부터 히터(HT)에 전력이 인가된다. 전력의 인가에 의하여 히터(HT)에서 발생한 열은, 전열 부재(34), 유전체판(32) 및 슬롯판(30)을 통하여 유전체창(20)에 전달되어, 유전체창(20)을 가열한다. 이로써, 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때에 유전체창(20)의 온도가 저하되는 것이 억제된다. 따라서, 플라즈마 처리 중의 유전체창(20)의 온도와 플라즈마 처리가 행해지고 있지 않을 때의 유전체창(20)의 온도와의 차이가 억제된다.

한편, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 플라즈마 처리 중에는, 냉각 재킷(36)에 의하여 유전체창(20)이 냉각된다. 여기에서, 평탄면(44)이 형성된 위치에서의 유전체창(20)의 최대의 두께는 오목면(45)이 형성된 위치에서의 유전체창(20)의 최대의 두께보다 두껍다. 이로 인하여, 유전체창(20) 중 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아 평탄면(44)과 겹치는 부분은, 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아 오목면(35)과 겹치는 부분보다 온도가 변화하기 어렵다. 또, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 도체(84a, 84b)의 영향에 의하여 복수의 슬롯 구멍(30a)의 바로 아래에 전계가 집중된다. 이로 인하여, 내측 경사면(45b)에는, 플라즈마로부터의 입열이 커진다. 따라서, 유전체창(20)에 대하여 균일하게 냉각을 행하면, 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아, 유전체창(20) 중 평탄면(44) 및 내측 경사면(45b)과 겹치는 부분의 온도가 다른 부분의 온도보다 높아져, 유전체창(20)의 온도 분포가 불균일해질 우려가 있다. 이에 대하여, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 제1 영역(R1)의 각각의 위에, 냉각 재킷(36)이 탑재되어 있기 때문에, 유전체창(20) 중 복수의 제1 영역(R1)의 하방에 있는 영역, 즉, 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아, 평탄면(44) 및 내측 경사면(45b)과 겹치는 영역이 효율적으로 냉각된다. 따라서, 안테나(18)에 의하면, 플라즈마 처리 중의 유전체창(20)의 냉각의 불균일성을 억제할 수 있다.

또, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 슬롯 구멍(30b)의 바로 아래에도 전계가 집중되기 때문에, 플라즈마로부터 외측 경사면(45c)에 대한 입열은 크다. 이에 대하여, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 제3 영역(R3)의 각각의 위에, 냉각 재킷(36)이 탑재되어 있기 때문에, 유전체창(20) 중 복수의 제3 영역(R3)의 하방에 있는 부분, 즉, 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아 외측 경사면(45c)과 겹치는 부분이 효율적으로 냉각된다. 따라서, 플라즈마 처리 중의 유전체창(20)의 냉각의 불균일성을 보다 억제할 수 있다.

다음으로, 상술한 플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에 대하여 설명한다. 도 5는, 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5에 나타내는 플라즈마 처리 방법의 각 공정은, 예를 들면 제어부(Cnt)가, 플라즈마 처리 장치(10)의 각부에 제어 신호를 송출함으로써 실행된다. 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 먼저 공정 ST1에 있어서, 히터(HT)에 의하여, 유전체창(20)이 가열된다. 이 가열은, 피처리체(W)의 플라즈마 처리가 개시되기 전에 실행된다.

공정 ST1에 있어서, 유전체창(20)이 소정의 온도가 될 때까지 가열된 후 또는 유전체창(20)의 가열 시간이 소정의 시간에 도달한 후에, 공정 ST2가 행해진다. 공정 ST2에서는, 히터(HT)에 의한 유전체창(20)의 가열이 정지된다. 또한, 공정 ST2는, 후술하는 공정 ST3과 공정 ST4의 사이에서 행해져도 된다.

이어서, 공정 ST3이 행해진다. 공정 ST3에서는, 반입출구(12g)로부터 피처리체(W)가 챔버(C) 내에 반입되고, 당해 피처리체(W)가 정전 척(14c) 상에 재치된다. 이어서, 공정 ST4가 행해진다. 공정 ST4에서는, 냉각 재킷(36)에 의하여 유전체창(20)이 냉각되면서, 피처리체(W)가 플라즈마 처리된다. 이때, 유전체창(20) 중 복수의 제1 영역(R1)의 하방에 있는 영역, 즉, 축선(Z)과 평행한 방향에서 보아, 평탄면(44) 및 내측 경사면(45b)과 겹치는 영역이 효율적으로 냉각된다. 이어서, 공정 ST5가 행해진다. 공정 ST5에서는, 반입출구(12g)로부터 피처리체(W)가 반출된다.

이어서, 공정 ST6이 행해진다. 공정 ST6에서는, 소정 수의 피처리체(W)의 플라즈마 처리가 종료되었는지 여부가 판단된다. 소정 수의 피처리체(W)의 플라즈마 처리가 종료되어 있지 않은 경우에는, 소정 수의 피처리체(W)의 플라즈마 처리가 종료될 때까지, 공정 ST3~공정 ST5가 반복하여 실행된다. 한편, 소정 수의 피처리체(W)의 플라즈마 처리가 종료되어 있는 경우에는, 일 실시형태의 플라즈마 처리 방법을 종료한다.

이상, 실시형태에 대하여 설명해 왔지만, 상술한 실시형태에 한정되지 않고 다양한 변형 양태를 구성 가능하다. 예를 들면, 도 3에 나타내는 실시형태에서는, 유전체창(20)의 제1 면(20a)에, 축선(Z)에 평행한 방향에서 보아, 복수의 슬롯 구멍(30a)을 둘러싸도록 뻗는 2개의 환상의 홈(82a, 82b)이 구획 형성되고, 2개의 환상의 홈(82a, 82b)의 각각의 내부에 환상의 도체(84a, 84b)가 마련되어 있다. 그러나, 일 실시형태에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 유전체창(20)의 제1 면(20a)에, 축선(Z)의 방향에서 보아, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 각각을 둘러싸도록 복수의 홈(90)이 구획 형성되고, 이들 복수의 홈의 각각의 내부에 도체(92)가 마련되어 있어도 된다. 안테나(18)는, 이들 복수의 도체(92)를 구비함으로써, 복수의 슬롯 구멍(30a)의 바로 아래에 전계를 집중시킬 수 있다.

또, 상기 실시형태에서는, 전열 부재(34)의 상면(34a)은, 복수의 제1 영역(R1), 제2 영역(R2) 및 제3 영역(R3)을 포함하고 있지만, 상면(34a)은, 적어도 복수의 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 포함하고 있으면 되고, 제3 영역(R3)은 포함하지 않아도 된다. 예를 들면, 제2 영역(R2)이, 제3 영역(R3)의 위치, 즉 상면(34a)의 외연까지 확산되어 있어도 된다.

10…플라즈마 처리 장치
12…챔버 본체
12a…측벽
12b…바닥부
12g…반입출구
12h…배기 구멍
13…게이트 밸브
14…스테이지
16…마이크로파 발생기
18…안테나
20…유전체창
20a…제1 면
20b…제2 면
30…슬롯판
30a, 30b…슬롯 구멍
32…유전체판
34…전열 부재
34a…상면
34b…하면
36…냉각 재킷
36a…유로
39…가스 공급계
40…인젝터
43…가스 공급계
44…평탄면
45…오목면
45a…바닥면
45b…내측 경사면
45c…외측 경사면
46…외연면
82a, 82b, 90…홈
84a, 84b, 92…도체
86…초크
C1, C2…원
Cnt…제어부
HT…히터
R1…제1 영역
R2…제2 영역
R3…제3 영역
S…처리 공간
W…피처리체
Z…축선

Claims

제1 면 및 상기 제1 면과 반대 측에서 뻗는 제2 면을 갖는 유전체창이며, 상기 제2 면은, 중심축선 둘레로 뻗고 또한 상기 제1 면 측으로 파인 환상(環狀)의 오목면, 및 상기 오목면으로 둘러싸인 평탄면을 갖는, 상기 유전체창과,
상기 제1 면 상에 마련된 슬롯판과,
상기 슬롯판 상에 마련된 유전체판과,
서로 대향하는 상면 및 하면을 갖는 금속제의 전열 부재이며, 상기 하면과 상기 슬롯판의 사이에 상기 유전체판을 협지하는, 상기 전열 부재와,
상기 전열 부재 상에 마련된 냉각 재킷과,
상기 전열 부재와 상기 냉각 재킷의 사이에 마련된 히터를 구비하고,
상기 상면은, 복수의 제1 영역 및 제2 영역을 포함하며,
상기 냉각 재킷은, 상기 복수의 제1 영역 상에 탑재되어 있고,
상기 제2 영역은, 상기 복수의 제1 영역보다 상기 하면 측으로 파여 있으며,
상기 히터는, 상기 제2 영역 상에 탑재되어 있고,
상기 복수의 제1 영역의 각각은, 상기 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 적어도 부분적으로 상기 평탄면과 겹치는 위치에 마련되어 있는, 안테나.
청구항 1에 있어서,
상기 오목면은, 바닥면과, 상기 바닥면과 상기 평탄면을 접속하는 내측 경사면이며, 상기 평탄면에 가까워질수록 상기 제1 면으로부터 멀어지도록 경사지는 상기 내측 경사면과, 상기 바닥면으로부터 외측으로 뻗고, 상기 유전체창의 외연에 가까워질수록 상기 제1 면으로부터 멀어지도록 경사지는 외측 경사면을 포함하며,
상기 슬롯판에는, 상기 중심축선에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 슬롯 구멍이 형성되어 있고, 상기 복수의 슬롯 구멍의 각각은, 상기 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 상기 내측 경사면과 겹치는 위치에 형성되어 있는, 안테나.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 면은, 상기 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 상기 복수의 슬롯 구멍을 둘러싸도록 뻗는 2개의 환상의 홈을 구획 형성하고, 상기 2개의 환상의 홈의 각각의 내부에는, 환상의 도체가 마련되어 있는, 안테나.
청구항 2에 있어서,
상기 제1 면은, 상기 중심축선의 방향에서 보아, 상기 복수의 슬롯 구멍의 각각을 둘러싸는 복수의 홈을 구획 형성하고, 상기 복수의 홈의 각각의 내부에는, 도체가 마련되어 있는, 안테나.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제1 영역은, 상기 중심축선에 대한 둘레 방향을 따라 배열되고, 상기 복수의 제1 영역의 각각은, 상기 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 상기 평탄면 및 상기 내측 경사면과 겹치는 위치에 마련되어 있는, 안테나.
청구항 2 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 상면은 제3 영역을 더 포함하고,
상기 냉각 재킷은, 상기 복수의 제1 영역 및 상기 제3 영역 상에 탑재되어 있으며,
상기 제3 영역은, 상기 중심축선에 평행한 방향에서 보아, 상기 외측 경사면과 겹치는 위치에 형성되어 있는, 안테나.
챔버를 제공하는 챔버 본체와,
상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
상기 챔버 내에 마련된 스테이지와,
상기 스테이지의 상방에 마련된, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 안테나와,
상기 안테나에 접속된 마이크로파 발생기를 구비하는, 플라즈마 처리 장치.
청구항 7에 기재된 플라즈마 처리 장치를 이용한 플라즈마 처리 방법으로서,
상기 히터를 이용하여 상기 유전체창을 가열하는 공정과,
상기 히터에 의한 상기 유전체창의 가열을 정지한 후에, 상기 냉각 재킷을 이용하여 상기 유전체창을 냉각하면서 피처리체를 플라즈마 처리하는 공정을 포함하는, 플라즈마 처리 방법.