KR102664176B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

임의의 처리 조건에 있어서, 반도체 웨이퍼의 둘레 방향에 있어서의 처리 가스의 압력 및 유속의 치우침을 억제한다.
플라즈마 처리 장치(10)는 챔버(1)와 배치대(2)와 배기로(71)와 배기 장치(73)와 배플판(18)과 정류판(19)을 구비한다. 배기로(71)는 배치대(2)를 둘러싸도록 배치대(2)의 주위에 마련되고, 배치대(2)에 배치된 반도체 웨이퍼(W)의 상방의 처리 공간(S) 내의 가스를 배기한다. 배기 장치(73)는 배기로(71)를 통해 처리 공간(S) 내의 가스를 배기한다. 배플판(18)은 복수의 관통 구멍을 가지며, 배치대(2)를 둘러싸도록 처리 공간(S)과 배기로(71) 사이에 마련된다. 정류판(19)은 배플판(18)보다 처리 공간(S)으로부터 먼 위치의 배기로(71) 내에, 배치대(2)를 둘러싸도록 배치대(2)의 주위에 마련되고, 배기 장치(73)가 접속된 배기로(71) 내의 위치로부터 멀어질수록, 배기로(71)의 유로의 단면적이 커지는 개구를 배기로(71) 내에 형성한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 여러가지의 측면 및 실시형태는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리 장치에서는, 챔버 내에 피처리 기판이 반입되고, 챔버 내에 미리 정해진 처리 가스가 공급된다. 그리고, 챔버 내에 처리 가스의 플라즈마가 생성되고, 생성된 처리 가스의 플라즈마에 의해, 피처리 기판에 에칭이나 성막 등의 미리 정해진 처리가 실시된다. 플라즈마 처리에 있어서, 챔버 내의 압력이나 챔버 내에 공급되는 처리 가스의 유속 등은, 처리 후의 피처리 기판의 특성에 영향을 부여하는 중요한 요소의 하나이다. 또한, 챔버 내의 압력이나 처리 가스의 유속의 분포에 치우침이 생기면, 피처리 기판의 면 내에 있어서 CD(Critical Dimension) 등의 특성의 불균일이 커진다. 그 때문에, 챔버 내의 압력이나 처리 가스의 유속의 분포는 피처리 기판의 면 내에 있어서 균일한 것이 바람직하다.
처리 가스의 공급에 대해서는, 피처리 기판의 중심의 상방으로부터 행할 수 있기 때문에, 피처리 기판의 전체 둘레에 걸쳐, 대략 균일하게 처리 가스를 공급할 수 있다. 그러나, 처리 가스의 배기에 대해서는, 플라즈마 처리 장치의 구조 상, 피처리 기판의 중심의 하방에 배기 장치를 배치하는 것이 어렵기 때문에, 피처리 기판의 중심축 위로부터 떨어진 위치에 배기 장치가 마련된다. 그 때문에, 피처리 기판의 둘레 방향에서는, 배기 장치까지의 거리가 상이하며, 배기 장치까지의 거리에 따라, 피처리 기판 상에서의 처리 가스의 배기량이 상이해진다. 이에 의해, 피처리 기판 상에서의 처리 가스의 압력 및 유속의 분포에 치우침이 생기게 된다.
이를 회피하기 위해, 플라즈마가 생성되는 처리 공간과, 처리 가스를 배기하는 배기로 사이에 마련되어 복수의 관통 구멍을 갖는 배플판에 있어서, 배기 장치에 가까운 쪽의 관통 구멍의 개구 면적을 작게 하고, 배기 장치로부터 먼 쪽의 관통 구멍의 개구 면적을 크게 하는 것이 생각된다. 이에 의해, 피처리 기판의 둘레 방향에 있어서, 배기 장치에 가까워질수록 배기 컨덕턴스가 낮아지고, 배기 장치로부터 멀어질수록 배기 컨덕턴스가 높아진다. 이에 의해, 피처리 기판 상에서의 처리 가스의 배기량이 피처리 기판의 둘레 방향으로보다 균일해져, 피처리 기판 상에서의 처리 가스의 압력 및 유속의 분포의 치우침을 억제할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 실용 공개 평성5-4466호 공보
그런데, 배플판에 마련된 관통 구멍의 수나 각 관통 구멍의 개구 면적은, 챔버 내의 압력이나 처리 가스의 유속 등의 챔버 내의 환경에 영향을 부여하기 때문에, 배플판에 마련된 관통 구멍의 수나 각 관통 구멍의 개구 면적은, 처리 조건에 맞추어 최적화된다. 그 때문에, 배기 장치로부터의 거리에 따라 관통 구멍의 개구 면적이 상이한 배플판을 이용하는 경우, 처리 조건이 변할 때마다, 변경 후의 처리 조건에 대응하는 배플판으로 교환하게 된다. 이에 의해, 하나의 피처리 기판에 대하여 복수의 상이한 처리 조건의 처리가 연속해서 행해지는 경우에는, 복수의 처리가 완료하기까지의 시간이 길어진다.
본 발명의 일측면은, 플라즈마 처리 장치로서, 기밀하게 구성되어, 내부에서 생성된 플라즈마에 의해, 내부에 반입된 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 행하는 챔버와, 상기 챔버 내에 마련되고, 상기 피처리 기판을 배치하는 배치대와, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되고, 상기 배치대에 배치된 상기 피처리 기판의 상방의 처리 공간 내의 가스를 배기하는 배기로와, 상기 배기로에 접속되고, 상기 배기로를 통해 상기 처리 공간 내의 가스를 배기하는 배기 장치와, 복수의 관통 구멍을 가지며, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 처리 공간과 상기 배기로 사이에 마련된 배플판과, 상기 배플판보다 상기 처리 공간으로부터 먼 위치의 상기 배기로 내에, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련된 정류판을 구비하고, 상기 정류판은 상기 배치대의 주위에 있어서, 상기 배기 장치가 접속된 상기 배기로 내의 위치로부터 멀어질수록, 상기 배기로 내의 유로의 단면적이 커지는 개구를 상기 배기로 내에 형성한다.
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시형태에 따르면, 임의의 처리 조건에 있어서, 피처리 기판의 둘레 방향에 있어서의 처리 가스의 압력 및 유속의 치우침을 억제할 수 있다.
도 1은 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 배플판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 정류판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 정류판과 정전 척의 상면의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 반도체 웨이퍼의 둘레 방향에 있어서의 챔버 내의 압력 분포의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 처리 조건을 바꾼 경우의 반도체 웨이퍼의 둘레 방향에 있어서의 챔버 내의 압력 분포의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 확대도이다.
도 8은 처리 조건을 바꾼 경우의 챔버 내의 평균 압력의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 실시예 2에 있어서의 정류판과 정전 척의 상면의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다.
개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시형태에 있어서, 챔버와 배치대와 배기로와 배기 장치와 배플판과 정류판을 구비한다. 챔버는 기밀하게 구성되고, 내부에서 생성된 플라즈마에 의해, 내부에 반입된 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 행한다. 배치대는 챔버 내에 마련되어, 피처리 기판을 배치한다. 배기로는 배치대를 둘러싸도록 배치대의 주위에 마련되어, 배치대에 배치된 피처리 기판의 상방의 처리 공간 내의 가스를 배기한다. 배기 장치는 배기로에 접속되어, 배기로를 통해 처리 공간 내의 가스를 배기한다. 배플판은 복수의 관통 구멍을 가지며, 배치대를 둘러싸도록 처리 공간과 배기로 사이에 마련된다. 정류판은 배플판보다 처리 공간으로부터 먼 위치의 배기로 내에, 배치대를 둘러싸도록 배치대의 주위에 마련되고, 배치대의 주위에 있어서, 배기 장치가 접속된 배기로 내의 위치로부터 멀어질수록, 배기로 내의 유로의 단면적이 커지는 개구를 배기로 내에 형성한다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 정류판은 배치대의 주위에 마련된 배기로의 내벽에 있어서, 배치대에 가까운 측의 배기로의 내벽에 마련되고, 정류판의 외주면과, 배치대로부터 먼 측의 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해, 개구가 형성되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 정류판의 형상은 상방에서 본 경우에 환형이며, 내주면이 배기로의 내벽에 접하고, 외주면의 중심이, 피처리 기판이 배치되는 배치대의 배치면의 중심보다 배기 장치에 가까운 위치에 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 정류판은 배치대의 주위에 마련된 배기로의 내벽에 있어서, 배치대로부터 먼 측의 배기로의 내벽에 마련되고, 정류판의 내주면과, 배치대에 가까운 측의 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해, 개구가 형성되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 정류판의 형상은 상방에서 본 경우에 환형이며, 외주면이 배기로의 내벽에 접하고, 내주면의 중심이 피처리 기판이 배치되는 배치대의 배치면의 중심보다 배기 장치로부터 먼 위치에 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 배플판은 피처리 기판이 배치되는 배치대의 배치면보다 낮은 위치에 마련되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 배플판과 정류판은 정류판의 두께보다 긴 거리 떨어져 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 배플판은 배치대로부터 멀어질수록 위치가 높아지도록, 배치대의 주위에 경사지게 마련되어 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 복수의 관통 구멍은 배플판의 면 내에 대략 균등한 간격으로 마련되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 정류판은 배기로 내에 단일의 개구를 형성하여도 좋다.
이하에, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 실시형태에 대해서, 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시형태에 의해 개시되는 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시예는, 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절하게 조합하는 것이 가능하다.
실시예 1
[플라즈마 처리 장치(10)]
도 1은 플라즈마 처리 장치(10)의 일례를 나타내는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(10)는 예컨대 도 1에 나타내는 바와 같이, 기밀하게 구성된 챔버(1)를 구비한다. 챔버(1)는 예컨대 표면에 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄 등에 의해, 대략 원통형으로 형성되어, 접지되어 있다. 챔버(1) 내에는 피처리 기판의 일례인 반도체 웨이퍼(W)를 수평으로 지지하는 배치대(2)가 마련되어 있다.
배치대(2)는 기재(基材)(2a) 및 정전 척(6)을 갖는다. 기재(2a)는 예컨대 알루미늄 등의 도전성의 금속으로 구성되어 있다. 배치대(2)는 하부 전극으로서도 기능한다. 기재(2a)는 도체로 구성된 지지대(4)에 지지되어 있다. 지지대(4)는 절연판(3)을 통해 챔버(1)의 바닥부에 지지되어 있다. 또한, 배치대(2)의 상방의 외주에는 예컨대 단결정 실리콘 등으로 형성된 포커스 링(5)이 마련되어 있다. 또한, 배치대(2) 및 지지대(4)의 주위를 둘러싸도록, 예컨대 석영 등으로 이루어지는 원통형의 내벽 부재(3a)가 마련되어 있다.
기재(2a)의 상면에는 정전 척(6)이 마련되어 있다. 정전 척(6)은 절연체(6b)와, 절연체(6b)의 사이에 마련된 전극(6a)을 갖는다. 전극(6a)은 직류 전원(12)에 접속되어 있다. 정전 척(6)은 직류 전원(12)으로부터 인가된 직류 전압에 의해 정전 척(6)의 표면에 쿨롱력을 발생시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(6)의 상면에 흡착 유지한다. 배치대(2)는 정전 척(6)의 상면에 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 유지시킴으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 배치한다. 정전 척(6)의 상면은 배치대(2)의 배치면에 상당한다.
기재(2a)의 내부에는 냉매가 흐르는 유로(2b)가 형성되어 있다. 유로(2b)에는, 배치대(2)의 유로(2c 및 2d)를 통해 갈덴 등의 냉매가 순환한다. 유로(2b) 내를 순환하는 냉매에 의해, 배치대(2) 및 지지대(4)가 미리 정해진 온도로 제어된다. 또한, 배치대(2)에는, 배치대(2)를 관통하도록, 반도체 웨이퍼(W)의 이면측에 헬륨 가스 등의 열 전달 가스(백사이드 가스)를 공급하기 위한 배관(30)이 마련되어 있다. 배관(30)은 도시하지 않는 백사이드 가스 공급원에 접속되어 있다. 유로(2b) 내를 흐르는 냉매와, 반도체 웨이퍼(W)의 이면측에 공급되는 열 전달 가스에 의해, 정전 척(6)의 상면에 흡착 유지된 반도체 웨이퍼(W)를, 미리 정해진 온도로 제어할 수 있다.
배치대(2)의 상방에는, 배치대(2)와 대략 평행하게 대향하도록, 바꾸어 말하면, 배치대(2) 상에 배치된 반도체 웨이퍼(W)와 대향하도록, 샤워 헤드(16)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는 상부 전극으로서도 기능한다. 즉, 샤워 헤드(16)와 배치대(2)는, 한쌍의 전극(상부 전극과 하부 전극)으로서 기능한다. 배치대(2) 상에 배치된 반도체 웨이퍼(W)와, 샤워 헤드(16) 사이를 처리 공간(S)이라고 부른다. 배치대(2)의 기재(2a)에는 정합기(11a)를 통해 고주파 전원(10a)이 접속되어 있다. 또한, 배치대(2)의 기재(2a)에는 정합기(11b)를 통해 고주파 전원(10b)이 접속되어 있다.
고주파 전원(10a)은 플라즈마의 발생에 이용되는 미리 정해진 주파수(예컨대 100 ㎒)의 고주파 전력을 배치대(2)의 기재(2a)에 공급한다. 또한, 고주파 전원(10b)은 이온의 인입(바이어스)에 이용되는 미리 정해진 주파수의 고주파 전력으로서, 고주파 전원(10a)보다 낮은 주파수(예컨대 13 ㎒)의 고주파 전력을 배치대(2)의 기재(2a)에 공급한다.
샤워 헤드(16)는 챔버(1)의 상부에 마련되어 있다. 샤워 헤드(16)는 본체부(16a)와 상부 천장판(16b)을 구비한다. 샤워 헤드(16)는 절연성 부재(45)를 통해 챔버(1)의 상부에 지지되어 있다. 본체부(16a)는 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등에 의해 형성되고, 그 하부에 상부 천장판(16b)을 착탈 가능하게 지지한다. 상부 천장판(16b)은 예컨대 석영 등의 실리콘 함유 물질로 형성된다.
본체부(16a)의 내부에는 가스 확산실(16c 및 16d)이 마련되어 있다. 본체부(16a)의 바닥부에는, 가스 확산실(16c 또는 16d)의 하부에 위치하도록, 다수의 가스 유통구(16e)가 형성되어 있다. 가스 확산실(16c)은 샤워 헤드(16)의 대략 중앙에 마련되고, 가스 확산실(16d)은 가스 확산실(16c)을 둘러싸도록 가스 확산실(16c)의 주위에 마련되어 있다. 가스 확산실(16c 및 16d)은 처리 가스의 유량 등을 독립적으로 제어 가능하게 되어 있다.
상부 천장판(16b)에는 그 상부 천장판(16b)을 두께 방향으로 관통하도록 가스 유통구(16f)가 마련되어 있고, 각각의 가스 유통구(16f)는 전술한 가스 유통구(16e)에 연통하고 있다. 이러한 구성에 의해, 가스 확산실(16c 및 16d)에 공급된 처리 가스는, 가스 유통구(16e 또는 16f)를 통해 챔버(1) 내에 샤워형으로 확산되어 공급된다. 또한, 본체부(16a) 등에는 도시하지 않는 히터나, 냉매를 순환시키기 위한 도시하지 않는 배관 등의 온도 조정 기구가 마련되어 있어, 반도체 웨이퍼(W)의 처리 중에 샤워 헤드(16)를 원하는 범위 내의 온도로 제어할 수 있게 되어 있다.
샤워 헤드(16)의 본체부(16a)에는, 가스 확산실(16c)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16g)와, 가스 확산실(16d)에 처리 가스를 도입하기 위한 가스 도입구(16h)가 마련되어 있다. 가스 도입구(16g)에는 배관(15a)의 일단이 접속되어 있다. 배관(15a)의 타단은, 밸브(V1) 및 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(15c)를 통해, 반도체 웨이퍼(W)의 처리에 이용되는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급원(15)에 접속되어 있다. 또한, 가스 도입구(16h)에는 배관(15b)의 일단이 접속되어 있다. 배관(15b)의 타단은, 밸브(V2) 및 MFC(15d)를 통해, 처리 가스 공급원(15)에 접속되어 있다. 처리 가스 공급원(15)으로부터 공급된 처리 가스는, 배관(15a 및 15b)을 통해 가스 확산실(16c 및 16d)에 각각 공급되고, 각각의 가스 유통구(16e 및 16f)를 통해 챔버(1) 내에 샤워형으로 확산되어 공급된다.
샤워 헤드(16)에는 로우 패스 필터(LPF)(51) 및 스위치(53)를 통해 가변 직류 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. 스위치(53)는 가변 직류 전원(52)으로부터 샤워 헤드(16)에의 직류 전압의 공급 및 차단을 제어한다. 예컨대, 고주파 전원(10a 및 10b)으로부터 고주파 전력이 배치대(2)에 공급되어 챔버(1) 내의 처리 공간(S)에 플라즈마가 생성될 때에는, 필요에 따라 스위치(53)가 온이 되어, 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(16)에 미리 정해진 직류 전압이 인가된다.
배치대(2)의 주위에는 배치대(2)를 둘러싸도록 배기로(71)가 마련되어 있다. 배기로(71)에는 배기관(72)이 접속되고, 배기관(72)에는 배기 장치(73)가 접속되어 있다. 배기 장치(73)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖는다. 이 진공 펌프를 작동시킴으로써, 배기 장치(73)는 배기로(71)를 통해 챔버(1) 내를 미리 정해진 진공도까지 감압할 수 있다.
처리 공간(S)과 배기로(71) 사이에는, 복수의 관통 구멍을 갖는 배플판(18)이, 배치대(2)를 둘러싸도록 배치대(2)의 주위에 마련되어 있다. 배플판(18)은 배기로(71)의 내벽에 있어서, 배치대(2)에 가까운 측의 내벽(77)과, 배치대(2)로부터 먼 측의 내벽(76) 사이에 마련되어 있다. 본 실시예에 있어서, 배플판(18)은 반도체 웨이퍼(W)가 배치되는 정전 척(6)의 상면보다 낮은 위치에 마련되어 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 배플판(18)은 배치대(2)로부터 멀어질수록 위치가 높아지도록, 배치대(2)의 주위에 경사지게 마련되어 있다. 배플판(18)은 처리 공간(S) 내에 생성된 플라즈마를 처리 공간(S) 내에 가두며, 처리 공간(S) 내의 공급된 처리 가스를 배기로(71) 내에 통과시킨다.
배기로(71) 내에 있어서, 배플판(18)보다 처리 공간(S)으로부터 먼 위치에는, 배치대(2)를 둘러싸도록 배치대(2)의 주위에 정류판(19)이 마련되어 있다. 정류판(19)은 예컨대 표면에 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄 등에 의해 형성된다. 정류판(19)은 배플판(18)으로부터 미리 정해진 거리 떨어져 배치된다. 본 실시예에 있어서, 배플판(18)과 정류판(19) 사이의 거리는, 정류판(19)의 두께보다 길다. 본 실시예에 있어서, 정류판(19)은 배기로(71) 내에 있어서, 배치대(2)에 가까운 측의 내벽(77)에 마련된다. 정류판(19)은 배기로(71) 내에 있어서, 배플판(18)으로부터, 배기관(72)을 통해 배기 장치(73)에 흐르는 처리 가스의 배기량을, 배기 장치(73)로부터의 거리에 따라 조정한다. 즉, 정류판(19)은 배치대(2)의 주위에 있어서, 배기 장치(73)에 가까울수록 배플판(18)으로부터 배기 장치(73)에 흐르는 처리 가스의 배기량이 적고, 배기 장치(73)로부터 멀수록 배플판(18)으로부터 배기 장치(73)에 흐르는 처리 가스의 배기량이 많아지도록, 배기로(71) 내를 흐르는 처리 가스의 배기량을 조정한다.
챔버(1)의 측벽에는 개구부(74)가 마련되어 있고, 개구부(74)에는 그 개구부(74)를 개폐하는 게이트 밸브(G)가 마련되어 있다. 또한, 챔버(1)의 내벽 및 배치대(2)의 외주면에는 디포지션 실드가 착탈 가능하게 마련되어 있다. 디포지션 실드는 챔버(1)의 내벽에 에칭 부생물(디포지션)이 부착하는 것을 방지한다. 정전 척(6) 상에 흡착 유지된 반도체 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이의 디포지션 실드의 위치에는, 직류적으로 그랜드에 접속된 도전성 부재(GND 블록)(79)가 마련되어 있다. GND 블록(79)에 의해, 챔버(1) 내의 이상 방전이 억제된다.
또한, 챔버(1)의 주위에는 동심 원형으로 링 자석(80)이 배치되어 있다. 링 자석(80)은 샤워 헤드(16)와 배치대(2) 사이의 처리 공간(S) 내에 자장을 형성한다. 링 자석(80)은 도시하지 않는 회전 기구에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다.
전술한 바와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(60)에 의해, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(60)는 CPU(Central Processing Unit)를 가지며 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어하는 프로세스 컨트롤러(61)와, 사용자 인터페이스(62)와, 기억부(63)를 구비한다.
사용자 인터페이스(62)는 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(10)를 조작하기 위한 커맨드 등의 입력에 이용되는 키보드나, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등을 포함한다.
기억부(63)에는 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스 컨트롤러(61)의 제어로 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)이나, 처리 조건의 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 프로세스 컨트롤러(61)는 기억부(63) 내에 기억된 제어 프로그램에 기초하여 동작하고, 사용자 인터페이스(62)를 통해 접수한 지시 등에 따라, 레시피 등을 기억부(63)로부터 판독한다. 그리고, 프로세스 컨트롤러(61)가 판독한 레시피 등에 따라 플라즈마 처리 장치(10)를 제어함으로써, 플라즈마 처리 장치(10)에 의해 원하는 처리가 행해진다. 또한, 프로세스 컨트롤러(61)는 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체(예컨대, 하드 디스크, CD, 플렉시블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 제어 프로그램이나 레시피 등을, 그 기록 매체로부터 판독하여 실행하는 것도 가능하다. 또한, 프로세스 컨트롤러(61)는 다른 장치의 기억부 내에 저장된 제어 프로그램이나 레시피 등을, 예컨대 통신 회선을 통해 상기 다른 장치로부터 취득하여 실행하는 것도 가능하다.
플라즈마 처리 장치(10)에 있어서 반도체 웨이퍼(W)에 플라즈마 처리를 행하는 경우, 제어부(60)는 플라즈마 처리 장치(10)에 대하여 이하의 제어를 행한다. 우선, 제어부(60)는 정전 척(6) 상에 반도체 웨이퍼(W)가 배치된 상태로, 밸브(V1), 밸브(V2), MFC(15c) 및 MFC(15d)를 제어하여, 가스 확산실(16c 및 16d) 내에 미리 정해진 유량의 처리 가스를 각각 공급한다. 가스 확산실(16c 및 16d) 내에 공급된 처리 가스는, 가스 유통구(16e 및 16f)를 통해 챔버(1) 내에 샤워형으로 확산되어 공급된다. 또한, 제어부(60)는 배기 장치(73)의 배기량을 제어함으로써, 챔버(1) 내를 미리 정해진 압력으로 제어한다.
그리고, 제어부(60)는 고주파 전원(10a 및 10b)에 각각 미리 정해진 고주파 전력을 발생시켜 배치대(2)에 인가시키며, 스위치(53)를 온으로 제어하여, 샤워 헤드(16)에 미리 정해진 직류 전압을 인가한다. 이에 의해, 정전 척(6) 상의 반도체 웨이퍼(W)와, 샤워 헤드(16) 사이의 처리 공간(S)에, 처리 가스의 플라즈마가 생성된다. 그리고, 처리 공간(S)에 생성된 플라즈마에 포함되는 이온이나 라디칼에 의해, 정전 척(6) 상의 반도체 웨이퍼(W)에 에칭이나 성막 등의 미리 정해진 처리가 행해진다.
도 2는 배플판(18)의 일례를 나타내는 평면도이다. 배플판(18)의 외형은, 예컨대 도 2에 나타내는 바와 같이, 상방에서 본 경우, 즉, 샤워 헤드(16)로부터 배치대(2)를 향하는 방향에서 본 경우에 환형이다. 또한, 배플판(18)에는 배플판(18)의 면 내에 대략 균등한 간격으로 복수의 관통 구멍(180)이 마련되어 있다. 본 실시예에 있어서, 복수의 관통 구멍(180)은 배플판(18)의 면 내에 동심 원형으로 배치되어 있다. 또한, 복수의 관통 구멍(180)은 대략 균등한 간격으로 배플판(18)의 면 내에 마련되어 있으면, 동심 원형의 배치 이외에, 방사형이나 격자형으로 배치되어 있어도 좋다. 또한, 각각의 관통 구멍(180)의 개구는 원형이지만, 각각 개구가 동일한 형상이면, 타원형, 긴 원형, 부채꼴 형상 등이어도 좋다.
도 3은 정류판(19)의 일례를 나타내는 평면도이다. 정류판(19)의 외형은, 예컨대 도 3에 나타내는 바와 같이, 상방에서 본 경우, 즉, 샤워 헤드(16)로부터 배치대(2)를 향하는 방향에서 본 경우에 환형이다. 본 실시예에 있어서, 정류판(19)의 외주면(190) 및 내주면(191)은 상방에서 본 경우에, 대략 원형이다. 단, 외주면(190)이 형성하는 원의 중심(O1)과, 내주면(191)이 형성하는 원의 중심(O2)은, 위치가 상이하다. 즉, 외주면(190)이 형성하는 원은, 내주면(191)이 형성하는 원에 대하여 편심하고 있다. 그 때문에, 정류판(19)은 상방에서 본 경우에, 둘레 방향의 위치에 따라 직경 방향의 폭이 상이하다. 또한, 정류판(19)의 외주면(190) 및 내주면(191)은 상방에서 본 경우에 대략 타원형이어도 좋다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 정류판(19)과 정전 척(6)의 상면의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 샤워 헤드(16)로부터 배치대(2)를 향하는 방향에서 본 경우, 정류판(19)의 직경 방향의 폭은 배기로(71) 내의 유로의 단면의 폭보다 좁다. 그 때문에, 배기로(71) 내에는, 정류판(19)의 외주면(190)과, 배기로(71) 내의 배치대(2)로부터 먼 측의 내벽(76) 사이의 간극(20)에 의해, 개구(75)가 형성된다. 본 실시예에 있어서, 정류판(19)은 배기로(71) 내에 단일의 개구(75)를 형성한다.
또한, 예컨대 도 4에 나타내는 바와 같이, 정류판(19)이 배기로(71) 내에 마련된 상태에 있어서 정류판(19)의 내주면(191)의 중심은, 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)과 일치한다. 한편, 정류판(19)의 외주면(190)의 중심(O1)은 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)보다, 배기로(71)와 배기 장치(73)를 접속하는 배기관(72)측에 위치한다. 즉, 배기관(72)으로부터 외주면(190)의 중심(O1)까지의 거리(L1)는, 배기관(72)으로부터 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)까지의 거리(L2)보다 짧다. 이에 의해, 정류판(19)의 외주면(190)과, 배기로(71) 내의 배치대(2)로부터 먼 측의 내벽(76) 사이에 형성된 개구(75)는, 둘레 방향에 있어서, 배기관(72)에 가까울수록 좁고, 배기관(72)으로부터 멀수록 넓게 되어 있다.
본 실시예의 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 처리 공간(S) 내에 공급된 처리 가스는, 배기 장치(73)의 동작에 의해, 배플판(18)에 형성된 복수의 관통 구멍(180)을 통해 배기로(71) 내에 흐른다. 그리고, 배플판(18)을 통과한 처리 가스는, 정류판(19)의 외주면(190)과, 배기로(71) 내의 내벽(76) 사이에 형성된 개구(75)를 통하여 배기관(72)에 흐른다. 정류판(19)과, 배기로(71) 내의 내벽(76) 사이에 형성된 개구(75)는, 배기관(72)에 가까울수록 좁고, 배기관(72)으로부터 멀수록 넓다. 그 때문에, 배기관(72)에 가까운 유로 내의 배기량의 상승이 억제되고, 배기관(72)으로부터 먼 유로 내의 배기량의 저하가 억제된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서, 처리 공간(S)으로부터 배기로(71)를 통하여 배기되는 처리 가스의 배기량의 치우침을 억제할 수 있다.
여기서, 배플판(18)에 형성된 각 관통 구멍(180)의 개구 면적은, 처리 공간(S) 내에 플라즈마를 가둘 수 있는 범위에서 넓게 형성된다. 이에 의해, 배플판(18)에 의한 배기 컨덕턴스의 저하가 억제된다. 그 때문에, 임의의 압력의 처리 조건에 있어서도, 처리 공간(S) 내의 압력을 미리 정해진 압력으로 제어하는 것이 가능해진다.
또한, 배플판(18)과 정류판(19)은 미리 정해진 거리 떨어져 있기 때문에, 배플판(18)의 각 관통 구멍(180)을 통해 배기로(71) 내에 배기된 처리 가스는, 배기로(71) 내를 통하여, 정류판(19)과, 배기로(71) 내의 내벽(76) 사이에 형성된 개구(75)에 순조롭게 유입된다. 정류판(19)은 배플판(18)의 각 관통 구멍(180)을 통해 배기로(71) 내에 배기된 처리 가스의 흐름을 막는 일없이, 원활하게 유로를 변경한다. 이에 의해, 배플판(18)과 정류판(19) 사이의 배기로(71) 내에 있어서의 배기 컨덕턴스의 저하가 억제되어, 배기로(71) 내에서의 압력 상승이 억제된다.
이와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배기로(71) 내에 배플판(18)과 정류판(19)을 마련하고, 배기되는 처리 가스의 흐름을 2단계로 서서히 정류한다. 이에 의해, 배기로(71) 내의 배기 컨덕턴스의 저하가 억제되며, 배치대(2)의 주위에 있어서 처리 가스의 배기량의 치우침이 억제된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 상의 처리 공간(S)에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 처리 가스의 압력 및 유속의 치우침을 억제할 수 있다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W) 상의 처리 공간(S)에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 처리 가스의 밀도의 치우침을 억제할 수 있어, 처리 후의 반도체 웨이퍼(W)에 있어서의 CD 치우침 등의 특성의 불균일을 억제할 수 있다.
[시뮬레이션 결과]
도 5는 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5의 횡축은 반도체 웨이퍼(W) 상의 미리 정해진 위치를 기준으로 한 둘레 방향의 각도를 나타낸다. 도 5의 종축은 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력과, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 평균 압력의 압력차를 나타낸다. 도 5에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 중심으로부터 150 ㎜ 떨어진 원주 상의 처리 공간(S) 내의 압력을 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 비교예 1은, 배기로(71) 내에 배플판(18)만이 마련되어 있고, 배기로(71) 내에 정류판(19)이 마련되어 있지 않은 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서의 시뮬레이션 결과이다.
도 5의 시뮬레이션 결과로부터 분명한 바와 같이, 비교예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 최대값과 최소값의 차가 약 0.08 mT로 되어 있다. 이에 대하여, 배기로(71) 내에 배플판(18)과 정류판(19)이 마련되어 있는 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 최대값과 최소값의 차가 약 0.01 mT 미만으로 되어 있다. 도 5의 시뮬레이션 결과로부터 분명한 바와 같이, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배기로(71) 내에 배플판(18)과 정류판(19)을 마련함으로써, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 치우침이 억제되어 있다.
도 6 및 도 7은 처리 조건을 바꾼 경우의 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 7은 도 6에 있어서의, 압력차가 0부터 0.02 mT까지의 범위를 확대한 도면이다. 변화시키는 처리 조건으로서는, 챔버(1) 내의 압력과, 챔버(1) 내에 공급되는 처리 가스의 유량을 이용하였다. 처리 가스로서는, N2 가스를 이용하였다. 도 6 및 도 7의 횡축은 처리 가스(N2 가스)의 유량을 나타낸다. 도 6 및 도 7의 종축은 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력의 최대값과 최소값의 차를 나타낸다.
도 6의 (a) 및 도 7의 (a)는 챔버(1) 내의 압력을 15 mT로 제어하고, 처리 가스의 유량을 바꾼 경우의 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 압력차를 나타낸다. 도 6의 (b) 및 도 7의 (b)는 챔버(1) 내의 압력을 50 mT로 제어하고, 처리 가스의 유량을 바꾼 경우의 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 압력차를 나타낸다. 도 6의 (c) 및 도 7의 (c)는 챔버(1) 내의 압력을 80 mT로 제어하고, 처리 가스의 유량을 바꾼 경우의 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향의 압력차를 나타낸다.
여기서, 도 6 및 도 7에 나타낸 비교예 2는, 배기로(71) 내에 배플판(18)만이 마련되어 있고, 배기로(71) 내에 정류판(19)이 마련되어 있지 않은 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서의 시뮬레이션 결과이다. 단, 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에 마련된 배플판(18)의 관통 구멍의 개구 면적은, 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 마련된 배플판(18) 내의 관통 구멍(180)의 개구 면적보다 작다. 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배플판(18)의 관통 구멍의 개구 면적을 작게 함으로써, 배플판(18)을 통해 처리 가스가 배기될 때의 배기 컨덕턴스가 낮아진다. 그 때문에, 배플판(18)을 통해 배기되는 처리 가스의 유속이 전체적으로 작아져, 처리 공간(S) 내에 처리 가스가 체류한다. 이에 의해, 처리 공간(S) 내에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 치우침이 억제된다.
또한, 도 6 및 도 7에 나타낸 비교예 3은, 배기로(71) 내에 배플판(18)만이 마련되어 있고, 배기로(71) 내에 정류판(19)이 마련되어 있지 않은 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서의 시뮬레이션 결과이다. 단, 비교예 3의 플라즈마 처리 장치(10)에 마련된 배플판(18)이 갖는 복수의 관통 구멍은, 배기 장치(73)가 접속된 배기관(72)에 가까울수록 밀도가 낮고, 배기관(72)으로부터 멀수록 밀도가 높아지도록 배치되어 있다. 이에 의해, 비교예 3의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서, 배기 장치(73)가 접속된 배기관(72)에 가까울수록 배기 컨덕턴스가 낮아지고, 배기관(72)으로부터 멀수록 배기 컨덕턴스가 높아진다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서, 배플판(18)을 통해 배기되는 처리 가스의 유속의 치우침이 억제된다. 이에 의해, 처리 공간(S) 내에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 치우침이 억제된다.
도 6의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 비교예 1의 플라즈마 처리 장치(10)는 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차가 크다. 또한, 비교예 1의 플라즈마 처리 장치(10)는 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 챔버(1) 내의 압력 및 처리 가스의 유량의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 변화량이 크다. 처리 조건의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량이 크면, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차를 미리 정해진 범위 내로 억제할 수 있는 처리 조건이 제한되어 버린다.
또한, 도 6 및 도 7의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)는 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차가 작은 경우가 있다. 그러나, 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 챔버(1) 내의 압력 및 처리 가스의 유량의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 변화량이 크다. 비교예 2에 있어서도, 처리 조건의 변화에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량이 크기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차를 미리 정해진 범위 내로 억제할 수 있는 처리 조건이 제한된다.
또한, 도 6 및 도 7의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 비교예 3의 플라즈마 처리 장치(10)는 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차가 전체적으로 크다. 또한, 비교예 3의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 챔버(1) 내의 압력 및 처리 가스의 유량의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 변화량도 크다. 비교예 3에 있어서도, 처리 조건의 변화에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량이 크기 때문에, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차를 미리 정해진 범위 내로 억제할 수 있는 처리 조건이 제한된다.
또한, 도 6 및 도 7의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)는 비교예 1∼3의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차가 작다. 또한, 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 비교예 1∼3의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 챔버(1) 내의 압력 및 처리 가스의 유량의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력차의 변화량이 작다. 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 비교예 1∼3의 플라즈마 처리 장치(10)에 비해서, 처리 조건의 변화에 대하여 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량이 작기 때문에, 보다 광범위한 임의의 처리 조건에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차를 미리 정해진 범위 내로 억제할 수 있다.
또한, 도 6 및 도 7의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 비교예 1∼3 및 실시예 1에서는, 챔버(1) 내의 압력이 낮아질수록, 처리 조건의 변화에 대하여, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량이 커지고 있다. 그 때문에, 반도체 웨이퍼(W)에 대해서 보다 저압의 처리 조건으로 처리가 행해지는 경우, 처리 가스의 유량 등의 처리 조건의 변화에 대한, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 압력차의 변화량은 더욱 커진다.
도 8은 처리 조건을 바꾼 경우의 챔버(1) 내의 평균 압력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 변화되는 처리 조건으로서는, 도 6 및 도 7과 마찬가지로, 챔버(1) 내의 압력과 처리 가스(N2 가스)의 유량을 이용하였다. 도 8의 횡축은 처리 가스(N2 가스)의 유량을 나타낸다. 도 8의 종축은 챔버(1) 내의 평균 압력을 나타낸다.
도 8의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 비교예 2는 비교예 1, 비교예 3 및 실시예 1에 비해서, 챔버(1) 내의 평균 압력이 전체적으로 크다. 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배플판(18)의 관통 구멍(180)의 개구 면적을 작게 함으로써, 배플판(18)의 배기 컨덕턴스를 낮게 하고 있기 때문에, 챔버(1) 내의 평균 압력이 높아진다. 반도체 웨이퍼(W)의 가공의 미세화가 진행되면, 보다 저압의 처리 조건으로 반도체 웨이퍼(W)에 대한 플라즈마 처리가 행해진다. 그러나, 비교예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 챔버(1) 내의 압력 분포의 치우침이 억제되지만, 챔버(1) 내의 압력이 상승하여 버려, 챔버(1) 내를 저압으로 제어하는 것이 곤란해진다.
이에 대하여, 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 도 8의 시뮬레이션 결과로부터 분명한 바와 같이, 챔버(1) 내의 평균 압력의 상승이 억제되어 있다. 그 때문에, 본 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 보다 저압의 처리 조건에 있어서도, 챔버(1) 내의 압력을 미리 정해진 압력으로 제어하는 것이 가능해진다.
이상, 실시예 1에 있어서의 플라즈마 처리 장치(10)에 대해서 설명하였다. 상기 설명으로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1에 있어서의 플라즈마 처리 장치(10)에 따르면, 임의의 처리 조건에 있어서, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서의 처리 가스의 압력 및 유속의 치우침을 억제할 수 있다.
실시예 2
실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 정류판(19)은 배치대(2)에 가까운 측의 배기로(71)의 내벽(77)에 마련되지만, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 정류판(19)이 배치대(2)로부터 먼 측의 배기로(71)의 내벽(76)에 마련되는 점이 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)와는 상이하다. 이하, 실시예 2의 플라즈마 처리 장치(10)에 대해서 설명한다. 또한, 배기로(71) 내에 있어서의 정류판(19)의 부착 위치 이외에는, 도 1을 이용하여 설명한 실시예 1의 플라즈마 처리 장치(10)와 동일하기 때문에, 중복하는 설명은 생략한다.
도 9는 실시예 2에 있어서의 정류판(19)과 정전 척(6)의 상면의 위치 관계의 일례를 나타내는 도면이다. 예컨대 도 9에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 있어서의 정류판(19)은 배기로(71) 내에 있어서, 배치대(2)로부터 먼 측의 내벽(76)에 마련된다. 또한, 상방에서 본 경우, 정류판(19)의 직경 방향의 폭은 배기로(71) 내의 유로의 단면의 폭보다 좁다. 그 때문에, 배기로(71) 내에는, 정류판(19)의 내주면(191)과, 배기로(71) 내의 배치대(2)에 가까운 측의 내벽(77) 사이의 간극(20)에 의해, 개구(75)가 형성된다.
정류판(19)이 배기로(71) 내에 마련된 상태에 있어서 정류판(19)의 외주면(190)의 중심은, 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)과 일치한다. 한편, 정류판(19)의 내주면(191)의 중심(O4)은, 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)보다, 배기관(72)으로부터 먼 측에 위치한다. 즉, 배기관(72)으로부터 정전 척(6)의 상면이 형성하는 원의 중심(O3)까지의 거리(L3)는, 배기관(72)으로부터 내주면(191)의 중심(O4)까지의 거리(L4)보다 짧다. 이에 의해, 정류판(19)의 내주면(191)과, 배기로(71) 내의 배치대(2)에 가까운 측의 내벽(77) 사이에 형성된 개구(75)는, 둘레 방향에 있어서, 배기관(72)에 가까울수록 좁고, 배기관(72)으로부터 멀수록 넓게 되고 있다.
본 실시예에 있어서의 정류판(19)에 있어서도, 배치대(2)의 주위에 있어서, 배기관(72)에 가까울수록 배플판(18)으로부터 배기관(72)에 흐르는 처리 가스의 배기량이 적고, 배기관(72)으로부터 멀수록 배플판(18)으로부터 배기관(72)에 흐르는 처리 가스의 배기량이 많아지도록, 배기로(71) 내를 흐르는 처리 가스의 배기량이 조정된다. 이에 의해, 반도체 웨이퍼(W)의 둘레 방향에 있어서, 처리 공간(S)으로부터 배기로(71)를 통하여 배기되는 처리 가스의 배기량의 치우침을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서도, 배기로(71) 내의 유로 내에 배플판(18)과 정류판(19)이 마련되어, 배기되는 처리 가스가 2단계로 서서히 정류된다. 이에 의해, 배기로(71) 내의 배기 컨덕턴스의 저하가 억제되며, 배치대(2)의 주위에 있어서 처리 가스의 배기량의 치우침이 억제된다.
[그 외]
전술한 실시예 1 및 2에 있어서, 배플판(18)은 배치대(2)로부터 멀어질수록 위치가 높아지도록, 배치대(2)의 주위에 경사지게 마련되어 있지만, 개시된 기술은 이것으로 한정되지는 않는다. 예컨대, 배플판(18)은 배치대(2)의 주위에 대략 수평으로 마련되어도 좋고, 배치대(2)로부터 멀어질수록 위치가 낮아지도록, 배치대(2)의 주위에 경사지게 마련되어도 좋다. 또한, 배플판(18)과 정류판(19) 사이의 거리는, 배플판(18)과 수평면이 이루는 각도가 작을수록 길고, 배플판(18)과 수평면이 이루는 각도가 클수록 짧은 것이 바람직하다. 단, 어느 경우라도, 배플판(18)과 정류판(19) 사이의 거리는, 정류판(19)의 두께보다 길다.
또한, 전술한 각 실시예에서는, 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 플라즈마를 이용한 에칭을 행하는 플라즈마 처리 장치(10)를 예로 설명하였지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 배기로(71) 내에 배플판(18)과 정류판(19)이 마련되고, 플라즈마를 이용하여 반도체 웨이퍼(W)에 대한 처리를 행하는 장치이면, 반도체 웨이퍼(W) 상에 미리 정해진 막을 형성하는 성막 장치나, 반도체 웨이퍼(W)를 플라즈마에 노출시킴으로써 반도체 웨이퍼(W) 상에 형성된 막의 성질을 변화시키는 개질 장치 등에 있어서도, 상기한 각 실시예에서 설명한 기술을 적용할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위로는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 더하는 것이 가능한 것이 당업자에게는 분명하다. 또한, 그와 같은 변경 또는 개량을 더한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 청구범위의 기재로부터 분명하다.
S 처리 공간 W 반도체 웨이퍼
10 플라즈마 처리 장치 1 챔버
2 배치대 6 정전 척
16 샤워 헤드 18 배플판
180 관통 구멍 19 정류판
190 외주면 191 내주면
20 간극 71 배기로
72 배기관 73 배기 장치
75 개구 76 내벽
77 내벽

Claims (20)

  1. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    기밀(氣密)하게 구성되고, 내부에서 생성된 플라즈마에 의해, 내부에 반입된 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 행하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 마련되고, 상기 피처리 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되고, 상기 배치대에 배치된 상기 피처리 기판의 상방의 처리 공간 내의 가스를 배기하는 배기로와,
    상기 챔버에 부착되고, 배기 장치를 상기 배기로에 접속하며, 위쪽으로 향한 개구를 포함하는 배기관으로서, 상기 배기 장치는 상기 배기관을 통해 상기 처리 공간 내의 가스를 배기하는, 상기 배기관과,
    복수의 관통 구멍을 가지며, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 처리 공간과 상기 배기로 사이에 마련된 배플판과,
    상기 배플판보다 상기 처리 공간으로부터 먼 위치의 상기 배기로 내에, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련된 정류판
    을 구비하고,
    상기 정류판은 상기 배치대의 주위에 있어서 상기 배기로 내에 개구를 형성하고, 상기 개구의 상기 배기로 내의 유로의 단면적은, 상기 배기관이 접속된 상기 배기로 내의 위치로부터 먼 측의 위치에서 더 크고, 상기 배기관이 접속된 상기 배기로 내의 위치에 인접한 위치에서 더 작고, 상기 배기관의 상기 위쪽으로 향한 개구는 상기 단면적이 더 작은 영역에만 대향하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정류판은,
    상기 배치대의 주위에 마련된 상기 배기로의 내벽에 있어서, 상기 배치대에 가까운 측의 상기 배기로의 내벽에 마련되고, 상기 정류판의 외주면과, 상기 배치대로부터 먼 측의 상기 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해, 상기 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    기밀하게 구성되고, 내부에서 생성된 플라즈마에 의해, 내부에 반입된 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 행하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 마련되고, 상기 피처리 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되고, 상기 배치대에 배치된 상기 피처리 기판의 상방의 처리 공간 내의 가스를 배기하는 배기로와,
    상기 챔버에 부착되고, 배기 장치를 상기 배기로에 접속하는 배기관과,
    복수의 관통 구멍을 가지며, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 처리 공간과 상기 배기로 사이에 마련된 배플판과,
    상방에서 본 경우에 환형이고, 상기 배플판보다 상기 처리 공간으로부터 먼 측의 위치에서 상기 배기로 내에, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되며, 상기 배기로의 내벽들 사이에 위치하는 정류판
    을 구비하고,
    상기 정류판은,
    상기 배치대에 가까운 측의 상기 배기로의 내벽에 접하는 내주면을 갖고, 상기 정류판의 외주면과, 상기 배치대 주위의 상기 배기로 내에서 상기 배치대로부터 먼 측의 상기 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해 개구를 형성하여, 상기 배기로 내의 유로의 단면적을 상기 배기관이 접속된 상기 배기로 내의 위치로부터 먼 측의 위치에서 더 크게 하고, 상기 외주면의 중심이 상기 피처리 기판이 배치되는 상기 배치대의 배치면의 중심보다 상기 배기관에 가까운 위치에 있고, 상기 배기 장치는 상기 배기로를 통해, 상기 정류판을 지나쳐, 상기 배기관을 수직으로 통해, 상기 처리 공간으로부터 가스를 배기하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 정류판은,
    상기 배치대의 주위에 마련된 상기 배기로의 내벽에 있어서, 상기 배치대로부터 먼 측의 상기 배기로의 내벽에 마련되고, 상기 정류판의 내주면과, 상기 배치대에 가까운 측의 상기 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해, 상기 개구가 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 정류판의 형상은 상방에서 본 경우에 환형이며, 외주면이 상기 배기로의 내벽에 접하고, 내주면의 중심이 상기 피처리 기판이 배치되는 상기 배치대의 배치면의 중심보다 상기 배기관으로부터 먼 위치에 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플판은,
    상기 피처리 기판이 배치되는 상기 배치대의 배치면보다 낮은 위치에 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플판과 상기 정류판은 상기 정류판의 두께보다 긴 거리 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배플판은,
    상기 배치대로부터 먼 위치에서 더 높아지도록, 상기 배치대의 주위에 경사지게 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은,
    상기 배플판의 면 내에 균등한 간격으로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정류판은,
    상기 배기로 내에 단일의 상기 개구를 형성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관은,
    수직 방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관은,
    상기 챔버의 바닥부에서 상기 챔버에 연결되고, 상기 챔버의 적어도 일부분을 통해 연장되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관은,
    상기 배치대의 내벽 및 상기 챔버의 내벽의 적어도 일부분과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기 가스는,
    상기 배플판을 통해 제1 단계로 정류되고, 상기 정류판을 통해 제2 단계로 정류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은,
    상기 배플판의 면 내에서 동심 원형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍은,
    상기 배플판의 면 내에서 방사형 또는 격자형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 관통 구멍의 각각의 형상은 원형, 타원형, 긴 원형, 부채꼴 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  18. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배기관의 상기 위쪽으로 향한 개구는 상기 정류판의 상기 개구의 상기 단면적이 더 작은 영역의 하부에 위치하고, 상기 단면적이 더 작은 영역의 직경 방향의 크기는 상기 배기관의 상기 위쪽으로 향한 개구의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 정류판의 상기 개구의 상기 단면적이 더 작은 영역은 상방에서 본 경우에 상기 배기관의 상기 위쪽으로 향한 개구와 부분적으로 겹치는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  20. 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    기밀하게 구성되고, 내부에서 생성된 플라즈마에 의해, 내부에 반입된 피처리 기판에 미리 정해진 처리를 행하는 챔버와,
    상기 챔버 내에 마련되고, 상기 피처리 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되고, 상기 배치대에 배치된 상기 피처리 기판의 상방의 처리 공간 내의 가스를 배기하는 배기로와,
    상기 챔버에 부착되고, 배기 장치를 상기 배기로에 접속하는 배기관으로서, 상기 배기 장치는 상기 배기관을 통해 상기 처리 공간 내의 가스를 배기하는, 상기 배기관과,
    복수의 관통 구멍을 가지며, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 처리 공간과 상기 배기로 사이에 마련된 배플판으로서, 상기 복수의 관통 구멍은 상기 배플판의 면 내에 균등한 간격으로 마련되는, 상기 배플판과,
    상방에서 본 경우에 환형이고, 상기 배플판보다 상기 처리 공간으로부터 먼 위치의 상기 배기로 내에, 상기 배치대를 둘러싸도록 상기 배치대의 주위에 마련되며, 상기 배기로의 내벽들 사이에 위치하는 정류판
    을 구비하고,
    상기 정류판은, 상기 배치대로부터 먼 측의 상기 배기로의 내벽에 마련되고, 상기 정류판의 내주면과 상기 배치대에 가까운 측의 상기 배기로의 내벽 사이의 간극에 의해 단일의 개구를 형성하여, 상기 배기관이 접속된 상기 배기로 내의 위치로부터 먼 측의 위치에서 상기 배기로 내의 유로의 단면적을 더 크게 하고, 상기 배기관이 접속된 상기 배기로 내의 위치에 인접한 위치에서 상기 배기로 내의 유로의 단면적을 더 작게 함으로써, 상기 배기관의 위쪽으로 향한 개구가 상기 단면적이 더 작은 영역에만 대향하고, 상기 정류판의 외주면이 상기 배치대로부터 먼 측의 상기 배기로의 내벽에 접하고, 상기 정류판의 내주면의 중심이 상기 피처리 기판이 배치되는 상기 배치대의 배치면의 중심보다 상기 배기관으로부터 먼 위치에 있고,
    상기 배플판은, 상기 피처리 기판이 배치되는 상기 배치대의 상기 배치면보다 낮은 위치에 마련되고, 상기 배치대로부터 먼 위치에서 더 높아지도록 상기 배치대의 주위에 경사지게 마련되며, 상기 배플판과 상기 정류판은 상기 정류판의 두께보다 긴 거리 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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