KR20150077347A - 기판 처리 장치, 셔터 기구 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 장치, 셔터 기구 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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KR20150077347A
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Abstract

챔버 내에서의 이상 방전을 억제한다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 피처리 기판을 반입하기 위한 개구부(51)를 가지는 원통 형상의 챔버(10)와, 챔버(10)의 내벽을 따라 배치되고, 개구부(51)에 대응하는 위치에 개구부(71a)를 가지는 퇴적물 실드(71)와, 판 형상으로 형성되고, 개구부(71a)를 개폐하는 셔터(55)를 구비하고, 셔터(55)가 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 외연은, 셔터(55)의 두께 방향에서 퇴적물 실드(71)와 중첩되고, 개구부(71a)의 내연은 셔터(55)의 두께 방향에서 셔터(55)와 중첩된다.

Description

기판 처리 장치, 셔터 기구 및 플라즈마 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS, SHUTTER DEVICE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 다양한 측면 및 실시예는 기판 처리 장치, 셔터 기구 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스용의 피처리 기판인 웨이퍼에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 플라즈마 처리 장치는, 예를 들면 웨이퍼를 수용하는 챔버를 구비하고, 챔버 내에는, 웨이퍼를 재치(載置)하고 하부 전극으로서 기능하는 재치대(이하, '서셉터')와, 서셉터에 대향하는 상부 전극이 배치되어 있다. 또한, 재치대 및 상부 전극 중 적어도 일방에는 고주파 전원이 접속되고, 재치대 및 상부 전극은 처리실 내 공간에 고주파 전력을 인가한다.
플라즈마 처리 장치에서는, 처리실 내 공간으로 공급된 처리 가스를 고주파 전력에 의해 플라즈마로 여기하여 이온 등을 발생시키고, 발생시킨 이온 등을 웨이퍼로 유도하여, 웨이퍼에 원하는 플라즈마 처리, 예를 들면 에칭 처리를 실시한다.
또한 챔버의 측벽에는, 반도체 웨이퍼의 반입·반출용의 개구부가 형성되고, 개구부를 개폐하는 게이트 밸브가 배치된다. 게이트 밸브의 개폐에 의해 반도체 웨이퍼의 반입 및 반출이 행해진다. 챔버 내에는, 에칭 부생물(퇴적물)이 부착하는 것을 방지하는 퇴적물 실드가 챔버의 내벽을 따라 설치되고, 챔버의 개구부의 위치에 맞추어, 퇴적물 실드에도 개구부가 형성된다.
게이트 밸브는 챔버의 외측(대기측)에 배치되어 있으므로, 개구부가 대기측으로 돌출된 공간이 형성된다. 챔버 내에서 생성된 플라즈마가 개구부의 공간까지 확산되면, 플라즈마의 균일성이 악화되거나, 그 플라즈마에 의해 게이트 밸브의 씰 부재가 열화된다. 이 때문에, 챔버 및 퇴적물 실드의 개구부는, 셔터에 의해 차단되도록 구성된다. 또한 셔터는, 예를 들면 셔터의 구동부가 개구부의 하방에 배치되고, 구동부에 의해 개폐 구동된다.
일본특허공개공보 2011-171763호 일본특허공개공보 2000-031106호
그러나 상술한 기술에서는, 퇴적물 실드와 셔터의 극간이, 셔터의 두께 방향의 단면에 있어서, 챔버의 내벽에 이르기까지 직선 형상이다. 이 때문에, 챔버 내에서 발생한 이온 등이 이 극간으로 진입한 경우, 이온 등은 챔버의 내벽에 이르기까지 실활(失活)되지 않고, 챔버의 내벽에서 이상 방전이 발생한다.
개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 피처리 기판을 반입하기 위한 제 1 개구부를 가지는 원통 형상의 챔버와, 상기 챔버의 내벽을 따라 배치되고, 상기 제 1 개구부에 대응하는 위치에 제 2 개구부를 가지는 보호 부재와, 판 형상으로 형성되고, 상기 제 2 개구부를 개폐하는 개폐 부재를 구비하고, 상기 개폐 부재가 상기 제 2 개구부를 닫은 상태에서, 상기 개폐 부재의 외연은, 상기 개폐 부재의 두께 방향에서 상기 보호 부재와 중첩되고, 상기 제 2 개구부의 내연은, 상기 개폐 부재의 두께 방향에서 상기 개폐 부재와 중첩된다.
개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 피처리 기판을 반입하기 위한 제 1 개구부를 가지는 원통 형상의 챔버와, 챔버의 내벽을 따라 배치되고, 제 1 개구부에 대응하는 위치에 제 2 개구부를 가지는 보호 부재와, 판 형상으로 형성되고, 제 2 개구부를 개폐하는 개폐 부재를 구비하고, 개폐 부재가 제 2 개구부를 닫은 상태에서, 개폐 부재의 외연은, 개폐 부재의 두께 방향에서 보호 부재와 중첩되고, 제 2 개구부의 내연은, 개폐 부재의 두께 방향에서 개폐 부재와 중첩된다.
또한 개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 개폐 부재가 제 2 개구부를 닫은 상태에서, 개폐 부재에서의, 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 개폐 부재의 외연과 제 2 개구부의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 1.10 mm 이하이다.
또한 개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 개폐 부재가 제 2 개구부를 닫은 상태에서, 개폐 부재에서의, 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 개폐 부재의 상단에서의 외연과 제 2 개구부의 상단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 1.00 mm 이하이며, 개폐 부재에서의, 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 개폐 부재의 좌단에서의 외연과 제 2 개구부의 좌단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭, 및 개폐 부재의 우단에서의 외연과 제 2 개구부의 우단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 각각 0.80 mm 이하이다.
또한 개시하는 기판 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 챔버 내에 설치된 리니어 가이드를 더 구비하고, 개폐 부재는, 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 제 2 개구부를 개폐한다.
또한 개시하는 셔터 기구는, 하나의 실시예에 있어서, 플라즈마 처리 장치 내의 공간으로 기판을 반입하는 개구부를 차단하고, 개구부의 극간에 이상 방전을 억제하는 셔터 기구로서, 플라즈마가 생성되는 공간을 구획하는 제 1 부재와, 공간으로부터 플라즈마가 밖으로 확산되지 않도록 개구부를 차폐하는 차폐 부재를 구비하고, 제 1 부재와 차폐 부재의 사이에 형성된 극간이, 극간 내에 이상 방전이 생성되지 않는 범위의 극간으로 제어되어 있다.
또한 개시하는 셔터 기구는, 하나의 실시예에 있어서, 극간이, 차폐 부재의 두께 방향에서 제 1 부재와 차폐 부재가 중첩되도록 형성된다.
또한 개시하는 셔터 기구는, 하나의 실시예에 있어서, 차폐 부재의 상단에서의 극간의 폭이 1.00 mm 이하이며, 차폐 부재의 좌단 및 우단에서의 극간의 폭이 0.80 mm 이하이다.
또한 개시하는 셔터 기구는, 하나의 실시예에 있어서, 차폐 부재가, 플라즈마 처리 장치 내에 설치된 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 이동하여 개구부를 차폐한다.
또한 개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 플라즈마 처리 장치 내에 공간을 가지고, 공간 내로 기판이 반입되는 챔버와, 챔버의 개구부를 차단하는 셔터 기구를 구비하고, 셔터 기구는, 플라즈마가 생성되는 공간을, 챔버 내의 측벽을 따라 구획하는 제 1 부재와, 공간으로부터 플라즈마가 밖으로 확산되지 않도록 개구부를 차폐하는 차폐 부재를 가지고, 차폐 부재가 개구부를 닫은 상태에서, 제 1 부재와 차폐 부재의 사이에 형성된 극간이, 극간 내에 이상 방전이 생성되지 않는 범위의 극간으로 제어되어 있다.
또한 개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 극간이, 차폐 부재의 두께 방향에서 제 1 부재와 차폐 부재가 중첩되도록 형성된다.
또한 개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 차폐 부재의 상단에서의 극간의 폭이 1.00 mm 이하이며, 차폐 부재의 좌단 및 우단에서의 극간의 폭은 0.80 mm 이하이다.
또한 개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시예에 있어서, 차폐 부재가, 플라즈마 처리 장치 내에 설치된 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 이동하여 개구부를 차폐한다.
개시하는 기판 처리 장치의 하나의 형상에 의하면, 챔버 내에서의 이상 방전을 억제하는 것이 가능해진다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 상부 전극 주변의 개략 구성을 도시한 확대 단면도이다.
도 3은 퇴적물 실드의 개략 형상의 일례를 도시한 사시도이다.
도 4는 셔터 부근의 구성의 일례를 도시한 확대도이다.
도 5는 셔터가 퇴적물 실드의 개구부를 닫고 있는 상태를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6은 도 5의 A-A 단면의 일례를 도시한 단면도이다.
도 7은 도 5의 B-B 단면의 일례를 도시한 단면도이다.
도 8은 셔터가 퇴적물 실드의 개구부를 닫고 있는 상태에서의 셔터와 퇴적물 실드의 극간의 위치를 설명하기 위한 도이다.
도 9는 셔터와 퇴적물 실드의 극간의 폭을 변경한 경우의 이상 방전의 유무를 조사한 실험 결과의 일례를 나타낸 설명도이다.
도 10은 제 2 실시예에서의 셔터 부근의 구성의 일례를 도시한 확대도이다.
도 11은 도 10의 C-C 단면의 일례를 도시한 단면도이다.
도 12는 셔터가 열린 상태의 일례를 도시한 개략도이다.
도 13은 셔터가 열린 상태의 일례를 도시한 개략도이다.
도 14는 가이드 부재의 변형예를 도시한 단면도이다.
이하에, 개시하는 기판 처리 장치의 실시예에 대하여, 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또한, 본 실시예에 의해 개시하는 발명이 한정되는 것은 아니다. 각 실시예는 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절히 조합하는 것이 가능하다.
(제 1 실시예)
도 1은 제 1 실시예에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성을 도시한 단면도이다. 도 2는 도 1에서의 상부 전극 주변의 개략 구성을 도시한 확대 단면도이다. 또한 이하에서는, 기판 처리 장치가 플라즈마 처리 장치인 경우를 예로 설명하는데, 이에 한정되지 않고, 셔터 부재를 가지는 임의의 기판 처리 장치여도 된다.
도 1에서, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 표면이 알루마이트 처리(양극 산화 처리)된 알루미늄으로 이루어지는 원통 형상의 챔버(처리실)(10)를 구비한다. 챔버(10)는 보안 접지 되어 있다. 단, 이에 한정되지 않고, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않고, 유도 결합 플라즈마(ICP(Inductively Coupled Plasma)), 마이크로파 플라즈마, 마그네트론 플라즈마 등 임의의 형식의 플라즈마 처리 장치여도 된다.
챔버(10)의 저부에는, 세라믹 등의 절연판(11)을 개재하여 원기둥 형상의 서셉터 지지대(12)가 배치되고, 이 서셉터 지지대(12) 상에, 도전성의 예를 들면 알루미늄 등으로 이루어지는 서셉터(13)가 배치되어 있다. 서셉터(13)는 하부 전극으로서 기능하는 구성을 가지고, 에칭 처리가 실시되는 기판, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 재치한다.
서셉터(13)의 상면에는 반도체 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전 척(ESC)(14)이 배치되어 있다. 정전 척(14)은 도전막으로 이루어지는 전극판(15)과, 전극판(15)을 협지하는 한 쌍의 절연층, 예를 들면 Y2O3, Al2O3, AlN 등의 유전체로 이루어지고, 전극판(15)에는 직류 전원(16)이 접속 단자를 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(14)은, 직류 전원(16)에 의해 인가된 직류 전압에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡(Johnsen-Rahbek)력에 의해 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 보지한다.
또한, 정전 척(14)의 상면에서 반도체 웨이퍼(W)가 흡착 보지되는 부분에는, 정전 척(14)의 상면으로부터 돌출 가능한 리프트 핀으로서의 복수의 푸셔 핀(예를 들면 3 개)이 배치되어 있다. 이들 푸셔 핀은, 모터(도시하지 않음)에 볼 나사(도시하지 않음)를 개재하여 접속되고, 볼 나사에 의해 직선 운동으로 변환된 모터의 회전 운동에 기인하여 정전 척(14)의 상면으로부터 자유롭게 돌출된다. 이에 의해, 푸셔 핀은, 정전 척(14) 및 서셉터(13)를 관통하여, 내측 공간에서 돌출 및 함몰 상하 운동한다. 반도체 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시하는 경우에 있어서 정전 척(14)이 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 보지할 때에는, 푸셔 핀은 정전 척(14)에 수용되고, 에칭 처리가 실시된 반도체 웨이퍼(W)를 플라즈마 생성 공간(S)으로부터 반출할 때에는, 푸셔 핀은 정전 척(14)로부터 돌출되어 반도체 웨이퍼(W)를 정전 척(14)으로부터 이간시켜 상방으로 들어올린다.
서셉터(13)의 주위 상면에는, 에칭의 균일성을 향상시키기 위한, 예를 들면 실리콘(Si)으로 이루어지는 포커스 링(17)이 배치되고, 포커스 링(17)의 주위에는, 포커스 링(17)의 측부를 보호하는 커버 링(54)이 배치되어 있다. 또한, 서셉터(13) 및 서셉터 지지대(12)의 측면은, 예를 들면 석영(SiO2)으로 이루어지는 원통 형상의 부재(18)로 덮여 있다.
서셉터 지지대(12)의 내부에는, 예를 들면 원주 방향으로 연장되는 냉매실(19)이 배치되어 있다. 냉매실(19)에는 외부 부착의 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(20a, 20b)을 거쳐 소정 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매실(19)은 냉매의 온도에 의해 서셉터(13) 상의 반도체 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어한다.
또한, 전열 가스 공급 기구(도시하지 않음)로부터 전열 가스, 예를 들면 헬륨(He) 가스가 가스 공급 라인(21)을 거쳐 정전 척(14)의 상면 및 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 사이로 공급함으로써, 반도체 웨이퍼(W)와 서셉터(13)의 열 이동이 효율 좋게 균일하게 제어된다.
서셉터(13)의 상방에는, 서셉터(13)와 평행 또한 대향하도록 상부 전극(22)이 배치되어 있다. 여기서, 서셉터(13) 및 상부 전극(22)의 사이에 형성되는 공간은 플라즈마 생성 공간(S)(처리실 내 공간)으로서 기능한다. 상부 전극(22)은, 서셉터(13)와 소정의 간격을 두고 대향 배치되어 있는 환 형상 또는 도너츠 형상의 외측 상부 전극(23)과, 외측 상부 전극(23)의 반경 방향 내측에 외측 상부 전극(23)과 절연되어 배치되어 있는 원판 형상의 내측 상부 전극(24)으로 구성된다. 또한 플라즈마 생성에 관하여, 외측 상부 전극(23)이 주가 되고, 내측 상부 전극(24)이 보조가 되는 관계를 가지고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 외측 상부 전극(23)과 내측 상부 전극(24)의 사이에는 예를 들면 0.25 ~ 2.0 mm의 환 형상 갭(극간)이 형성되고, 갭에 예를 들면 석영으로 이루어지는 유전체(25)가 배치된다. 또한, 이 갭에는 석영으로 이루어지는 유전체(25) 대신에 세라믹체를 배치해도 된다. 외측 상부 전극(23)과 내측 상부 전극(24)이 유전체(25)를 개재함으로써 콘덴서가 형성된다. 콘덴서의 커패시턴스(C1)는, 갭의 크기와 유전체(25)의 유전율에 따라 원하는 값으로 선정 또는 조정된다. 또한, 외측 상부 전극(23)과 챔버(10)의 측벽의 사이에는, 예를 들면 알루미나(Al2O3) 혹은 이트리아(Y2O3)로 이루어지는 환 형상의 절연성 차폐 부재(26)가 기밀하게 배치되어 있다.
외측 상부 전극(23)은, 줄열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체, 예를 들면 실리콘으로 구성되는 것이 바람직하다. 외측 상부 전극(23)에는 상부 정합기(27), 상부 급전봉(28), 커넥터(29) 및 급전통(30)을 개재하여 상부 고주파 전원(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 상부 고주파 전원(31)은 13.5 MHz 이상의 주파수, 예를 들면 60 MHz의 고주파 전압을 출력한다. 상부 정합기(27)는 상부 고주파 전원(31)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키고, 챔버(10) 내에 플라즈마가 생성되어 있을 때, 상부 고주파 전원(31)의 출력 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다. 또한, 상부 정합기(27)의 출력 단자는 상부 급전봉(28)의 상단에 접속되어 있다.
급전통(30)은 대략 원통 형상 또는 원추 형상의 도전판, 예를 들면 알루미늄판 또는 구리판으로 이루어지고, 하단이 둘레 방향에서 연속적으로 외측 상부 전극(23)에 접속되고, 상단이 커넥터(29)를 개재하여 상부 급전봉(28)의 하단부에 전기적으로 접속되어 있다. 급전통(30)의 외측에서는, 챔버(10)의 측벽이 상부 전극(22)의 높이 위치보다 상방으로 연장되어 원통 형상의 접지 도체(10a)를 구성하고 있다. 원통 형상의 접지 도체(10a)의 상단부는 통 형상의 절연 부재(69)에 의해 상부 급전봉(28)으로부터 전기적으로 절연되어 있다. 본 구성에서는, 커넥터(29)로부터 본 부하 회로에서, 급전통(30), 외측 상부 전극(23) 및 접지 도체(10a)에 의해 급전통(30) 및 외측 상부 전극(23)을 도파로로 하는 동축 선로가 형성된다.
내측 상부 전극(24)은 다수의 전극판 가스 통기홀(32a)(제 1 가스 통기홀)을 가지는, 예를 들면 실리콘 또는 탄화규소(SiC) 등의 반도체 재료로 이루어지는 상부 전극판(32)과, 상부 전극판(32)을 착탈 가능하게 지지하는 도전 재료, 예를 들면 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 이루어지는 전극 지지체(33)를 가진다. 상부 전극판(32)은 볼트(도시하지 않음)에 의해 전극 지지체(33)에 체결된다. 볼트의 헤드부는 상부 전극판(32)의 하부에 배치된 환 형상의 실드 링(53)에 의해 보호된다.
상부 전극판(32)에서 각 전극판 가스 통기홀(32a)은 상부 전극판(32)을 관통한다. 전극 지지체(33)의 내부에는, 후술하는 처리 가스가 도입되는 버퍼실이 형성되고, 버퍼실은 예를 들면 O 링으로 이루어지는 환 형상 격벽 부재(43)로 분할된 2 개의 버퍼실, 즉 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)로 이루어지고, 하부가 개방되어 있다. 전극 지지체(33)의 하방에는 버퍼실의 하부를 폐색하는 쿨링 플레이트(이하, 'C/P'라고 함)(34)(중간 부재)가 배치되어 있다. C/P(34)는 표면에 알루마이트 처리가 실시된 알루미늄으로 이루어지고, 다수의 C/P 가스 통기홀(34a)(제 2 가스 통기홀)을 가진다. C/P(34)에서 각 C/P 가스 통기홀(34a)은 C/P(34)를 관통한다.
또한 상부 전극판(32) 및 C/P(34)의 사이에는, 실리콘 또는 탄화규소 등의 반도체 재료로 이루어지는 스페이서(37)가 개재된다. 스페이서(37)는 원판 형상 부재이며, C/P(34)에 대향하는 표면(이하, 단순히 '상면'이라고 함)에서 원판과 동심으로 형성된 다수의 상면 환 형상 홈(37b)과, 스페이서(37)를 관통하고 또한 각 상면 환 형상 홈(37b)의 저부에 개구되는 다수의 스페이서 가스 통기홀(37a)(제 3 가스 통기홀)을 가진다.
내측 상부 전극(24)은, 후술하는 처리 가스 공급원(38)으로부터 버퍼실로 도입된 처리 가스를, C/P(34)의 C/P 가스 통기홀(34a), 스페이서(37)의 스페이서 가스 유로 및 상부 전극판(32)의 전극판 가스 통기홀(32a)을 거쳐, 플라즈마 생성 공간(S)으로 공급한다. 여기서, 중심 버퍼실(35)과, 그 하방에 존재하는 복수의 C/P 가스 통기홀(34a), 스페이서 가스 유로 및 전극판 가스 통기홀(32a)은 중심 샤워 헤드(처리 가스 공급 경로)를 구성하고, 주변 버퍼실(36)과, 그 하방에 존재하는 복수의 C/P 가스 통기홀(34a), 스페이서 가스 유로 및 전극판 가스 통기홀(32a)은 주변 샤워 헤드(처리 가스 공급 경로)를 구성한다.
또한 도 1에 도시한 바와 같이, 챔버(10)의 외부에는 처리 가스 공급원(38)이 배치되어 있다. 처리 가스 공급원(38)은 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)로 처리 가스를 원하는 유량비로 공급한다. 구체적으로, 처리 가스 공급원(38)으로부터의 가스 공급관(39)이 도중에 2 개의 분기관(39a 및 39b)으로 분기되어 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)에 각각 접속된다. 분기관(39a 및 39b)은 각각 유량 제어 밸브(40a, 40b)(유량 제어 장치)를 가진다. 처리 가스 공급원(38)으로부터 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)까지의 유로의 컨덕턴스가 동일해지도록 설정되어 있으므로, 유량 제어 밸브(40a, 40b)의 조정에 의해, 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)로 공급하는 처리 가스의 유량비를 임의로 조정할 수 있도록 되어 있다. 또한, 가스 공급관(39)에는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)(41) 및 개폐 밸브(42)가 배치되어 있다.
이상의 구성에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)는, 중심 버퍼실(35)과 주변 버퍼실(36)로 도입하는 처리 가스의 유량비를 조정함으로써, 중심 샤워 헤드로부터 분출되는 가스의 유량(FC)과 주변 샤워 헤드로부터 분출되는 가스의 유량(FE)의 비율(FC / FE)을 임의로 조정한다. 또한, 중심 샤워 헤드 및 주변 샤워 헤드로부터 각각 분출시키는 처리 가스의 단위 면적당 유량을 개별로 조정하는 것도 가능하다. 또한, 분기관(39a, 39b)의 각각에 대응하는 2 개의 처리 가스 공급원을 배치함으로써 중심 샤워 헤드 및 주변 샤워 헤드로부터 각각 분출시키는 처리 가스의 가스 종류 또는 가스 혼합비를 독립 또는 별개로 설정하는 것도 가능하다. 단, 이에 한정되지 않고, 플라즈마 처리 장치(1)는, 중심 샤워 헤드로부터 분출되는 가스의 유량(FC)과 주변 샤워 헤드로부터 분출되는 가스의 유량(FE)의 비율을 조정할 수 없는 것이어도 된다.
또한, 내측 상부 전극(24)의 전극 지지체(33)에는 상부 정합기(27), 상부 급전봉(28), 커넥터(29) 및 상부 급전통(44)을 개재하여 상부 고주파 전원(31)이 전기적으로 접속되어 있다. 상부 급전통(44)의 도중에는, 커패시턴스를 가변 조정할 수 있는 가변 콘덴서(45)가 배치되어 있다. 또한, 외측 상부 전극(23) 및 내측 상부 전극(24)에도 냉매실 또는 냉각 재킷(도시하지 않음)을 설치하여, 외부의 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 공급되는 냉매에 의해 전극의 온도를 제어해도 된다.
챔버(10)의 저부에는 배기구(46)가 형성되고, 이 배기구(46)에 배기 매니폴드(47)를 개재하여 가변식 버터플라이 밸브인 자동 압력 제어 밸브(Automatic Pressure Control Valve)(이하, 'APC 밸브'라고 함)(48) 및 터보 분자 펌프(Turbo Molecular Pump)(이하, 'TMP'라고 함)(49)가 접속되어 있다. APC 밸브(48) 및 TMP(49)는 협동하여, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)을 원하는 진공도까지 감압한다. 또한, 배기구(46) 및 플라즈마 생성 공간(S)의 사이에는, 복수의 통기홀을 가지는 환 형상의 베플판(50)이 서셉터(13)를 둘러싸도록 배치되고, 베플판(50)은 플라즈마 생성 공간(S)으로부터 배기구(46)로의 플라즈마의 누설을 방지한다.
또한 챔버(10)의 외측의 측벽에는, 반도체 웨이퍼(W)의 반입·반출용의 개구부(51)가 형성되고, 개구부(51)를 개폐하는 게이트 밸브(52)가 배치된다. 또한 챔버(10)의 내측에는, 대략 원통 형상의 퇴적물 실드(71)가 챔버(10)의 내벽을 따라 배치되어 있다. 도 3은 퇴적물 실드의 개략 형상의 일례를 도시한 사시도이다. 퇴적물 실드(71)는, 도 3에 도시한 바와 같이 측벽에 개구부(71a)를 가지고, 개구부(71a)가 챔버(10)의 개구부(51)와 연통하도록, 챔버(10)의 내벽을 따라 챔버(10) 내에 배치된다. 퇴적물 실드(71)는, 챔버(10)의 내벽에 에칭 부생물(퇴적물)이 부착하는 것을 방지하는 보호 부재로서 기능한다. 또한, 대략 원통 형상의 퇴적물 실드(71)의 내벽은 예를 들면 이트리아(Y2O3) 등으로 용사에 의해 코팅되어 있다.
반도체 웨이퍼(W)는 게이트 밸브(52)를 개폐시켜 반입·반출된다. 단, 게이트 밸브(52)는 챔버(10)의 외측(대기측)에 배치되어 있기 때문에, 개구부(51)가 대기측으로 돌출된 공간이 형성되어 있다. 이 때문에, 챔버(10) 내에서 생성된 플라즈마가 그 공간까지 확산되어, 플라즈마의 균일성의 악화, 또는 게이트 밸브(52)의 씰 부재의 열화가 일어난다. 이 때문에, 셔터(55)에 의해 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 차단함으로써, 챔버(10)의 개구부(51)와 플라즈마 생성 공간(S)을 차단한다. 또한, 셔터(55)를 구동하는 구동부(56)가 예를 들면 퇴적물 실드(71)의 하방에 배치되고, 셔터(55)는, 구동부(56)에 의해 상하로 구동되고, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 개폐한다. 또한, 퇴적물 실드(71) 및 셔터(55)를 합쳐 셔터 기구라 칭해도 된다.
또한 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 하부 전극으로서의 서셉터(13)에 하부 정합기(58)를 개재하여 하부 고주파 전원(제 1 고주파 전원)(59)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 하부 고주파 전원(59)은 2 ~ 27 MHz의 범위 내의 주파수, 예를 들면 2 MHz의 고주파 전압을 출력한다. 하부 정합기(58)는, 하부 고주파 전원(59)의 내부(또는 출력) 임피던스에 부하 임피던스를 정합시키기 위한 것으로, 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)에 플라즈마가 생성되어 있을 때 하부 고주파 전원(59)의 내부 임피던스와 부하 임피던스가 외관상 일치하도록 기능한다. 또한 하부 전극에는, 다른 제 2 하부 고주파 전원(제 2 고주파 전원)을 접속해도 된다. 이 경우, 제 1 고주파 전원으로서는 예를 들면 2 MHz의 고주파 전압이 인가되고, 제 2 고주파 전원으로서는 예를 들면 13.56 MHz의 고주파 전압이 인가된다.
또한 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 내측 상부 전극(24)에, 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력(60 MHz)을 그라운드에 통하게 하지 않고, 하부 고주파 전원(59)으로부터의 고주파 전력(2 MHz)을 그라운드에 통하게 하는 로우 패스 필터(LPF)(61)가 전기적으로 접속되어 있다. 이 LPF(61)는, 바람직하게는 LR 필터 또는 LC 필터로 구성되는 것이 바람직하다. 단, 1 개의 도선이라도 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력에 대하여 충분히 큰 리액턴스를 부여하는 것이 가능하므로, LR 필터 또는 LC 필터 대신에 1 개의 도선을 내측 상부 전극(24)에 전기적으로 접속하는 것 만이어도 된다. 한편 서셉터(13)에는, 상부 고주파 전원(31)으로부터의 고주파 전력을 그라운드에 통하게 하기 위한 하이 패스 필터(HPF)(62)가 전기적으로 접속되어 있다.
이어서, 플라즈마 처리 장치(1)에서 에칭을 행할 경우에는, 우선 게이트 밸브(52) 및 셔터(55)를 개방 상태로 하여 가공 대상의 반도체 웨이퍼(W)를 챔버(10) 내로 반입하고, 서셉터(13) 상에 재치한다. 그리고, 처리 가스 공급원(38)으로부터 처리 가스, 예를 들면 C4F8 가스 및 아르곤(Ar) 가스의 혼합 가스를 소정의 유량 및 유량비로 중심 버퍼실(35) 및 주변 버퍼실(36)로 도입하고, APC 밸브(48) 및 TMP(49)에 의해 챔버(10) 내의 플라즈마 생성 공간(S)의 압력을 에칭에 적절한 값, 예를 들면 수 mTorr ~ 1 Torr의 범위 내의 어느 한 값으로 설정한다.
또한, 상부 고주파 전원(31)에 의해 플라즈마 생성용의 예를 들면 60 MHz 등의 고주파 전력을 소정의 파워로 상부 전극(22)(외측 상부 전극(23), 내측 상부 전극(24))에 인가하고, 또한 하부 고주파 전원(59)으로부터 바이어스용의 예를 들면 2 MHz 등의 고주파 전력을 소정의 파워로 서셉터(13)인 하부 전극에 인가한다. 또한, 직류 전원(16)으로부터 직류 전압을 정전 척(14)의 전극판(15)에 인가하여, 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(13)에 정전 흡착한다.
그리고, 샤워 헤드로부터 분출된 처리 가스에 의해 플라즈마 생성 공간(S)에서 플라즈마가 생성되고, 이 때 생성되는 라디칼 또는 이온에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 피처리면이 물리적 또는 화학적으로 에칭된다.
플라즈마 처리 장치(1)에서는, 상부 전극(22)에 대하여 높은 주파수 영역(이온이 움직일 수 없는 예를 들면 5 ~ 10 MHz 이상)의 고주파를 인가함으로써, 플라즈마를 바람직한 해리 상태로 고밀도화된다. 또한, 보다 저압의 조건하에서도 고밀도 플라즈마를 형성할 수 있다.
한편 상부 전극(22)에서는, 플라즈마 생성을 위한 고주파 전극으로서 외측 상부 전극(23)을 주로 하고, 내측 상부 전극(24)을 부로 하여, 상부 고주파 전원(31) 및 하부 고주파 전원(59)에 의해 상부 전극(22) 직하(直下)의 전자에 부여하는 전계 강도의 비율을 조정 가능하게 하고 있다. 따라서, 이온 밀도의 공간 분포를 직경 방향에서 제어하고, 반응성 이온 에칭의 공간적인 특성을 임의 또한 정밀하게 제어할 수 있다.
이어서, 본 실시예에서의 셔터(55) 부근의 구성에 대하여 설명한다. 도 4는 셔터 부근의 구성의 일례를 도시한 확대도이다. 셔터(55)는 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 개폐하는 판 형상의 부재이며, 예를 들면 알루미늄재 등에 의해 단면이 대략 L 자 형상으로 형성된다. 셔터(55)의 표면은, 예를 들면 이트리아(Y2O3) 등으로 코팅 되어 있다.
또한 도 4의 단면도에 도시한 바와 같이, 셔터(55)의 상단부에는 도전성의 탄성 부재인 스파이럴(57)이 배치되어 있다. 또한 도 4에 도시한 바와 같이, 단면 대략 L 자 형상의 셔터(55)의 하부에서, 플라즈마 생성 공간(S)측(도 4의 우측)으로 연장되어 있는 연장부(55a)의 상면에도 도전성의 스파이럴(57)이 배치되어 있다.
셔터(55)는, 구동부(56)에 의해 상방으로 밀어올려짐으로써 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫고, 구동부(56)에 의해 하방으로 내려짐으로써 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 연다. 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 상부 및 하부에 배치된 스파이럴(57)이 각각 퇴적물 실드(71)에 접촉함으로써, 셔터(55)가 스파이럴(57)을 개재하여 퇴적물 실드(71)와 전기적으로 접속된다. 퇴적물 실드(71)는 챔버(10)의 접지 도체(10a)에 접촉하고 있기 때문에, 셔터(55)는 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서 퇴적물 실드(71)를 개재하여 접지된다.
도 5는 셔터가 퇴적물 실드의 개구부를 닫고 있는 상태를 설명하기 위한 설명도이다. 도 5는 셔터(55) 및 퇴적물 실드(71)를, 플라즈마 생성 공간(S)측(퇴적물 실드(71)의 내측)에서 본 도이다. 도 6은 도 5의 A-A 단면의 일례를 도시한 단면도이다. 도 7은 도 5의 B-B 단면의 일례를 도시한 단면도이다.
도 6의 단면도에 도시한 바와 같이, 셔터(55)의 상부에서, 셔터(55)의 두께 방향에서의 플라즈마 생성 공간(S)측(도 6의 y 방향측)에는, 접지 도체(10a)측(도 6의 y 방향과 반대 방향측)보다 상방으로 연장되어 있는 볼록부(55b)가 형성되어 있다. 또한, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 상부에서, 셔터(55)의 두께 방향에서의 플라즈마 생성 공간(S)측에는, 접지 도체(10a)측보다 상방으로 오목한 오목부(71b)가 형성되어 있다. 그리고, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 볼록부(55b)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 오목부(71b)와 대향하고 있다.
또한 도 6의 단면도에 도시한 바와 같이, 도전성의 스파이럴(57)은, 셔터(55)의 상단부에 형성된 홈(55c)에 배치되고, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 상단면(71c)에 접촉한다. 또한, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 상부의 그 외의 부분과, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 사이에는 극간이 존재한다.
여기서, 예를 들면 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간이, 챔버(10)의 접지 도체(10a)의 내벽에 이르기까지 직선 형상으로 존재한다고 하면, 플라즈마 생성 공간(S)에서 발생한 이온 등이, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간으로 진입하여, 높은 에너지를 유지한 채로 접지 도체(10a)의 내벽에 이르러, 접지 도체(10a)의 내벽에서 이상 방전이 발생한다. 이상 방전이 발생하면, 접지 도체(10a)의 내벽의 일부가 박리되어 플라즈마 생성 공간(S) 내를 부유하여, 파티클 오염의 원인이 된다. 또한, 이상 방전이 발생하면, 플라즈마 생성 공간(S)에서 생성된 플라즈마의 에너지가 이상 방전에 빼앗겨, 플라즈마의 밀도 저하 또는 균일성의 악화가 일어나, 에칭의 품질이 저하된다.
이에 대하여 본 실시예에서는, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 상부의 외연, 즉 볼록부(55b)의 상단면이, 셔터(55)의 두께 방향(도 6의 y 방향)에서 퇴적물 실드(71)와 중첩되어 있다. 또한, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 내연, 즉 개구부(71a)의 상단면(71c)이, 셔터(55)의 두께 방향에서 셔터(55)와 중첩되어 있다.
이러한 구성에 의해, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 상단부와 퇴적물 실드(71)의 극간은, 도 6의 단면도에 도시한 바와 같이, 적어도 일부가 셔터(55)의 두께 방향과는 상이한 방향으로 꺽인, 이른바 래버린스 구조가 된다. 이에 의해, 플라즈마 생성 공간(S)에서 발생한 이온 등이, 예를 들면 도 6의 화살표(80)에 나타낸 바와 같이 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간으로 진입한 경우라도, 셔터(55) 또는 퇴적물 실드(71)의 면에서 난반사를 반복하여 실활된다. 이 때문에, 접지 도체(10a)의 내벽에서의 이상 방전을 억제할 수 있다.
또한, 플라즈마 생성 공간(S)에서 발생한 이온 등이, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간으로 진입하는 양을 줄일 수 있으면, 높은 에너지를 유지한 채로 접지 도체(10a)의 내벽에 이르는 이온 등의 양을 줄일 수 있어, 이상 방전의 발생을 더 억제할 수 있다. 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간으로 진입하는 이온 등의 양을, 접지 도체(10a)의 내벽에서 이상 방전이 발생하지 않을 정도의 양으로 억제하기 위해서는, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 플라즈마 생성 공간(S)측(도 6의 y 방향측)으로부터, 셔터(55)의 상단부와 퇴적물 실드(71)의 사이에 보이는 극간(DU)의 폭을, 소정치 이하로 유지하는 것이 바람직하다. 극간(DU)의 바람직한 값에 대해서는 후술한다.
또한 도 7의 단면도에 도시한 바와 같이, 셔터(55)의 좌단부에서, 셔터(55)의 두께 방향에서의 플라즈마 생성 공간(S)측(도 7의 y 방향측)에는, 접지 도체(10a)측(도 7의 y 방향과 반대 방향측)보다 셔터(55)의 면 방향(도 7의 z 방향과 반대 방향)으로 연장되어 있는 볼록부(55d)가 형성되어 있다. 또한, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 좌단부에서, 셔터(55)의 두께 방향에서의 플라즈마 생성 공간(S)측에는, 접지 도체(10a)측보다 셔터(55)의 면 방향(도 7의 z 방향과 반대 방향)으로 오목한 오목부(71d)가 형성되어 있다. 그리고, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 볼록부(55d)가, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 오목부(71d)와 대향하고 있다.
또한, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 좌단부와 퇴적물 실드(71)의 사이에는 극간이 존재한다. 본 실시예에서는, 셔터(55)의 좌단부와 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 좌단부의 관계에서도, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 좌단부의 외연, 즉 볼록부(55d)의 좌단면이, 셔터(55)의 두께 방향에서 퇴적물 실드(71)와 중첩되어 있다. 또한, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 내연, 즉 개구부(71a)의 좌단면(71e)이 셔터(55)의 두께 방향에서 셔터(55)와 중첩되어 있다.
이러한 구성에 의해, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 좌단부와 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 극간은, 도 7의 단면도에 도시한 바와 같이, 적어도 일부가 셔터(55)의 두께 방향과는 상이한 방향으로 꺽인, 이른바 래버린스 구조가 된다. 이에 의해, 플라즈마 생성 공간(S)에서 발생한 이온 등이, 예를 들면 도 7의 화살표(81)에 나타낸 바와 같이 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간으로 진입한 경우라도, 셔터(55) 또는 퇴적물 실드(71)의 면에서 난반사를 반복하여 실활된다. 이 때문에, 접지 도체(10a)의 내벽에서의 이상 방전을 억제할 수 있다.
또한, 셔터(55)의 좌단부와 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 좌단부의 극간(DS)에서도, 그 폭을 소정치 이하로 유지함으로써, 접지 도체(10a)의 내벽에서의 이상 방전을 더 억제할 수 있다. 극간(DS)의 바람직한 값에 대해서는 후술한다.
또한, 셔터(55)의 우단부 및 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 우단부에 대해서도, 좌우를 반대로 할 뿐으로, 셔터(55)의 좌단부 및 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 좌단부와 동일하게 구성되어 있다. 이 때문에, 셔터(55)의 우단부와 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 극간에서도, 접지 도체(10a)의 내벽에서의 이상 방전이 억제된다.
이어서, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간을 변경한 경우의 이상 방전의 유무를 조사한 실험 결과에 대하여 설명한다. 도 8은 셔터가 퇴적물 실드의 개구부를 닫고 있는 상태에서의 셔터와 퇴적물 실드의 극간의 위치를 설명하기 위한 도이다. 도 9는 셔터와 퇴적물 실드의 극간의 폭을 변경한 경우의 이상 방전의 유무를 조사한 실험 결과의 일례를 나타낸 설명도이다.
실험에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 플라즈마 생성 공간(S)측으로부터, 셔터(55)의 좌단에 보이는 극간(DS1 및 DS2), 우단에 보이는 극간(DS3 및 DS4), 그리고 상단에 보이는 극간(DU1, DU2 및 DU3)의 폭을 각각 변화시켜, 이상 방전의 유무를 조사했다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 실험 1부터 3에서는, 모두 셔터(55)와 퇴적물 씰(71)의 극간에서 이상 방전이 발생했다. 그러나 실험 4에서는, 셔터(55)와 퇴적물 씰(71)의 극간에서 이상 방전이 발생하지 않았다. 실험 4의 결과로부터, 셔터(55)의 좌우의 단부에 대해서는, 퇴적물 실드(71)와의 극간(DS1 ~ DS4)의 폭의 최대치가 0.51 mm 이하인 경우에 이상 방전이 발생하지 않는 것을 알았다. 또한 실험 4의 결과로부터, 셔터(55)의 상단부에 대해서는, 퇴적물 실드(71)와의 극간(DU1 ~ DU3)의 폭의 최대치가 0.72 mm 이하이면 이상 방전이 발생하지 않는 것을 알 수 있다.
또한, 발명자는 실험을 더 거듭한 결과, 셔터(55)의 상단부에 대해서는, 퇴적물 실드(71)와의 극간(DU1 ~ DU3)의 폭의 최대치가 1.00 mm 이하이면 이상 방전의 발생이 더 억제되는 것을 알았다. 이 때문에, 셔터(55)의 상단부와 퇴적물 실드(71)의 극간의 폭의 최대치가 1.00 mm 이하가 되도록, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 위치 관계를 조절하는 것이 바람직하다. 셔터(55)의 상단부와 퇴적물 실드(71)의 극간의 폭은, 예를 들면 셔터(55)를 구동하는 구동부(56)의 밀어올리는 양의 조절, 셔터(55)의 상단부에 설치되는 스파이럴(57)의 크기 또는 반발력의 변경 등에 의해 실현할 수 있다.
또한, 발명자는 실험을 더 거듭한 결과, 셔터(55)의 좌우의 단부에 대해서는, 퇴적물 실드(71)와의 극간(DS1 ~ DS4)의 폭의 최대치가 0.80 mm 이하이면 이상 방전의 발생이 더 억제되는 것을 알았다. 이 때문에, 셔터(55)의 좌우의 단부와 퇴적물 실드(71)의 극간의 폭의 최대치가 0.80 mm 이하가 되도록, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 위치 관계를 조절하는 것이 바람직하다.
이상, 제 1 실시예에 대하여 설명했다. 본 실시예의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 퇴적물 실드(71)와 셔터(55)의 극간에서의 이상 방전을 억제하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 플라즈마 생성 공간(S)에서 생성된 플라즈마의 밀도 저하 및 균일성의 악화를 억제할 수 있어, 에칭의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
(제 2 실시예)
이어서, 제 2 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 본 실시예에서 제 1 실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략한다. 도 10은 제 2 실시예에서의 셔터 부근의 구성의 일례를 도시한 확대도이다. 도 11은 도 10의 C-C 단면의 일례를 도시한 단면도이다. 도 12는 셔터가 열린 상태의 일례를, 퇴적물 실드(71)의 내측으로부터 본 개략도이다. 도 13은 셔터가 열린 상태의 일례를, 퇴적물 실드(71)의 외측으로부터 본 개략도이다. 도 10은 도 11의 D-D 단면의 일례를 도시하고 있다.
본 실시예에서, 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 사이에는 가이드 부재(84)가 설치된다. 가이드 부재(84)는 가이드 레일(82)과 가이드 레일(82)을 따라 이동하는 슬라이더(83)를 가진다. 가이드 레일(82)은 예를 들면 도 12에 도시한 바와 같이, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)의 양측에 1 개씩 설치된다. 또한 가이드 레일(82)은, 예를 들면 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 퇴적물 실드(71)의 두께 방향에서 셔터(55)와 중첩되는 퇴적물 실드(71)의 영역에 나사 등에 의해 고정된다.
슬라이더(83)는, 예를 들면 도 13에 도시한 바와 같이, 셔터(55)의 양측에 1 개씩 설치된다. 또한, 슬라이더(83)는 예를 들면 도 11 및 도 13에 도시한 바와 같이, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서, 셔터(55)의 두께 방향에서 퇴적물 실드(71)와 중첩되는 셔터(55)의 영역에 나사 등에 의해 고정된다. 퇴적물 실드(71)에의 가이드 레일(82)의 장착 위치를 조절함으로써, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서의 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간(DS)을 조절할 수 있다.
셔터(55)는, 구동부(56)에 의해 상방으로 밀어올려진 경우에, 슬라이더(83)와 함께 가이드 레일(82)을 따라 상승한다. 이에 의해, 가이드 부재(84)는, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태의 셔터(55)의 위치의 정밀도를 높일 수 있다. 따라서 가이드 부재(84)는, 셔터(55)가 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서의 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간(DS)을 높은 정밀도로 소정의 값 이하로 유지할 수 있다.
또한, 퇴적물 실드(71)의 개구부(71a)를 닫은 상태에서의 셔터(55)의 면 방향의 위치 정밀도를, 구동부(56)만으로 실현한다고 하면, 고도의 위치 조정을 실현하기 위한 기구를 추가할 필요가 있다. 이에 대하여, 본 실시예에서는, 가이드 부재(84)를 이용하여 셔터(55)와 퇴적물 실드(71)의 극간(DS)의 폭을 제어하기 위하여, 구동부(56)에 추가의 구성을 설치할 필요가 없어, 플라즈마 처리 장치(1) 전체의 코스트 상승을 억제할 수도 있다. 또한 본 실시예에서는, 가이드 레일(82)이 퇴적물 실드(71)에 장착되어 있기 때문에, 가이드 레일(82)의 장착 작업의 부담을 경감할 수도 있다.
(변형예)
도 14는 가이드 부재의 변형예를 도시한 단면도이다. 가이드 레일(82)은 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 챔버(10)의 접지 도체(10a)의 내벽에 나사 등에 의해 고정되어도 된다. 본 변형예에서는, 접지 도체(10a)의 내벽에 가이드 레일(82)을 장착하기 위하여, 가이드 부재(84)의 장착 공간을 넓게 취할 수 있다. 이 때문에, 가이드 레일(82) 및 슬라이더(83)를, 제 2 실시예에서의 가이드 레일(82) 및 슬라이더(83)보다 크게 형성할 수 있다. 이 때문에, 가이드 레일(82) 및 슬라이더(83)의 가공 코스트를 삭감할 수 있어, 플라즈마 처리 장치(1) 전체의 코스트 상승을 억제할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시예를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시예에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시예에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다는 것이 당업자에게는 명백하다. 또한, 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 특허 청구의 범위의 기재로부터 명백하다.
10a : 접지 도체
55 : 셔터
55b : 볼록부
55c : 홈
57 : 스파이럴
71 : 퇴적물 실드
71a : 개구부
71b : 상단면
71c : 상단면
80 : 화살표

Claims (12)

  1. 피처리 기판을 반입하기 위한 제 1 개구부를 가지는 원통 형상의 챔버와,
    상기 챔버의 내벽을 따라 배치되고, 상기 제 1 개구부에 대응하는 위치에 제 2 개구부를 가지는 보호 부재와,
    판 형상으로 형성되고, 상기 제 2 개구부를 개폐하는 개폐 부재를 구비하고,
    상기 개폐 부재가 상기 제 2 개구부를 닫은 상태에서,
    상기 개폐 부재의 외연은, 상기 개폐 부재의 두께 방향에서 상기 보호 부재와 중첩되고,
    상기 제 2 개구부의 내연은, 상기 개폐 부재의 두께 방향에서 상기 개폐 부재와 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐 부재가 상기 제 2 개구부를 닫은 상태에서,
    상기 개폐 부재에서의 상기 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 상기 개폐 부재의 외연과 상기 제 2 개구부의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 1.10 mm 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개폐 부재가 상기 제 2 개구부를 닫은 상태에서,
    상기 개폐 부재에서의 상기 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 상기 개폐 부재의 상단에서의 외연과 상기 제 2 개구부의 상단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 1.00 mm 이하이며,
    상기 개폐 부재에서의 상기 제 1 개구부측의 면과 반대측의 면측으로부터, 상기 개폐 부재의 좌단에서의 외연과 상기 제 2 개구부의 좌단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭, 및 상기 개폐 부재의 우단에서의 외연과 상기 제 2 개구부의 우단에서의 내연의 사이에 보이는 극간의 폭이 각각 0.80 mm 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버 내에 설치된 리니어 가이드를 더 구비하고,
    상기 개폐 부재는,
    상기 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 상기 제 2 개구부를 개폐하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 플라즈마 처리 장치 내의 공간으로 기판을 반입하는 개구부를 차단하고, 개구부의 극간의 이상 방전을 억제하는 셔터 기구로서,
    플라즈마가 생성되는 상기 공간을 구획하는 제 1 부재와, 상기 공간으로부터 상기 플라즈마가 밖으로 확산되지 않도록 상기 개구부를 차폐하는 차폐 부재를 구비하고,
    상기 제 1 부재와 상기 차폐 부재의 사이에 형성된 상기 극간이,
    상기 극간 내에 이상 방전이 생성되지 않는 범위의 극간으로 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 셔터 기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 극간은,
    상기 차폐 부재의 두께 방향에서 상기 제 1 부재와 상기 차폐 부재가 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 셔터 기구.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐 부재의 상단에서의 상기 극간의 폭은 1.00 mm 이하이며,
    상기 차폐 부재의 좌단 및 우단에서의 상기 극간의 폭은 0.80 mm 이하인 것을 특징으로 하는 셔터 기구.
  8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 차폐 부재는,
    상기 플라즈마 처리 장치 내에 설치된 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 이동하여 상기 개구부를 차폐하는 것을 특징으로 하는 셔터 기구.
  9. 플라즈마 처리 장치 내에 공간을 가지고, 상기 공간 내로 기판이 반입되는 챔버와,
    상기 챔버의 개구부를 차단하는 셔터 기구를 구비하고,
    상기 셔터 기구는,
    플라즈마가 생성되는 상기 공간을, 상기 챔버 내의 측벽을 따라 구획하는 제 1 부재와,
    상기 공간으로부터 상기 플라즈마가 밖으로 확산되지 않도록 상기 개구부를 차폐하는 차폐 부재를 가지고,
    상기 차폐 부재가 상기 개구부를 닫은 상태에서, 상기 제 1 부재와 상기 차폐 부재의 사이에 형성된 극간이, 상기 극간 내에 이상 방전이 생성되지 않는 범위의 극간으로 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 극간은,
    상기 차폐 부재의 두께 방향에서 상기 제 1 부재와 상기 차폐 부재가 중첩되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 차폐 부재의 상단에서의 상기 극간의 폭은 1.00 mm 이하이며,
    상기 차폐 부재의 좌단 및 우단에서의 상기 극간의 폭은 0.80 mm 이하인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 차폐 부재는,
    상기 플라즈마 처리 장치 내에 설치된 리니어 가이드에 의해 안내되는 궤도를 따라 이동하여 상기 개구부를 차폐하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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