KR20160108162A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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요시히로 우메자와
도시키 나카지마
마요 우다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 배치대 상에서의 압력의 분포의 조정을 행하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 배플 구조는, 제1 부재, 및 하나 이상의 제2 부재를 갖는다. 제1 부재는, 배치대와 처리 용기 사이에 있어서 연장되는 원통부를 포함한다. 원통부에는, 연직 방향으로 긴 복수의 관통 구멍이 둘레 방향으로 배열되도록 형성되어 있다. 하나 이상의 제2 부재는, 제1 부재의 원통부의 직경 방향 외측에 배치된다. 하나 이상의 제2 부재는, 원통부의 직경보다 대직경의 직경을 갖는 원통체를 형성하도록 배치 가능하게 구성되어 있다. 일 실시형태에서는, 복수의 제2 부재의 연직 방향의 위치가 개별로 변경 가능하다. 다른 일 실시형태에서는, 단일의 제2 부재의 수평 방향의 위치를 변경 가능하다. 또 다른 실시형태에서는, 단일의 제2 부재를 경사지게 하는 것이 가능하다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 실시형태는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 또는 FPD(Flat Panel Display) 등과 같은 전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피처리체의 가공을 위해, 피처리체에 대하여 플라즈마 처리가 행해진다.
플라즈마 처리에 이용되는 플라즈마 처리 장치는, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 일반적으로 처리 용기, 배치대, 가스 공급부 및 배기 장치를 구비하고 있다. 배치대는, 그 위에 웨이퍼 등과 같은 피처리체를 배치하는 것이며, 처리 용기 내에 마련되어 있다. 가스 공급부는, 처리 용기 내에 처리 가스를 공급한다. 또한, 배기 장치는, 처리 용기 내의 공간에 접속되어 있다. 보다 상세하게는, 처리 용기의 측벽과 배치대 사이에는, 배기되는 가스가 흐르는 배기로가 형성되어 있고, 배기 장치는, 상기 배기로를 통해 가스를 배기한다.
특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에서는, 배기로가 배치대의 주위에 있어서 둘레 방향으로 연장되어 있기 때문에, 배기 장치는, 배치대의 중심보다 직경 방향으로 치우친 위치에 있어서, 배기로에 접속된다. 따라서, 배기로로부터 배기 장치까지의 컨덕턴스는 둘레 방향에 있어서 상이하다. 그 결과, 배치대 상에서의 가스의 흐름이 불균일해져, 피처리체의 플라즈마 처리의 면내 균일성이 저하하는 경우가 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2001-196313호 공보
그런데, 플라즈마 처리 장치에서는, 배치대 상에 배치된 피처리체 상에서의 압력의 분포가 피처리체에 대한 플라즈마 처리에 영향을 부여한다. 따라서, 배치대 상에서의 압력의 분포의 조정이 요구된다.
예컨대, 전술한 배치대 상에서의 가스의 흐름의 불균일성에 기인하는 플라즈마 처리의 면내 균일성의 저하에 대해서도, 배치대 상에서의 압력의 분포의 조정을 행하는 것이 유효하다.
일 양태에 있어서는 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기, 배치대, 배플 구조, 가스 공급부, 배기 장치 및 구동 기구를 구비한다. 배치대는 처리 용기 내에 마련되어 있다. 배치대는, 피처리체가 배치되는 배치 영역을 갖는다. 배플 구조는, 배치 영역보다 하방에서 배치대와 처리 용기 사이에 개재되며, 처리 용기 내에, 배치 영역이 배치되는 제1 공간과 배치 영역보다 하방의 제2 공간을 규정한다. 배플 구조는, 제1 부재 및 하나 이상의 제2 부재를 갖는다. 제1 부재는, 배치대와 처리 용기 사이에 있어서 연장되는 원통부를 포함한다. 원통부에는, 연직 방향으로 긴 복수의 관통 구멍이 둘레 방향으로 배열되도록 형성되어 있다. 하나 이상의 제2 부재는, 제1 부재의 원통부의 직경 방향 외측에 배치된다. 하나 이상의 제2 부재는, 원통부의 직경보다 대직경의 직경을 갖는 원통체를 형성하도록 배치 가능하게 구성되어 있다. 가스 공급부는 제1 공간에 접속되어 있다. 배기 장치는 제2 공간에 접속되어 있다. 구동 기구는, 하나 이상의 제2 부재를 연직 방향에 있어서 이동시키며, 또한 상기 원통체의 둘레 방향에 있어서의 복수의 영역을 개별적으로 연직 방향으로 이동시키고, 하나 이상의 제2 부재를 직경 방향으로 이동시키며, 또는 하나 이상의 제2 부재를 연직 방향에 대하여 경사지게 하도록 구성되어 있다.
일 양태에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 제1 부재의 원통부와 하나 이상의 제2 부재에 의해 구성되는 원통체의 연직 방향에 있어서의 위치 관계를 조정함으로써, 원통부의 복수의 관통 구멍이 제2 부재에 의해 제2 공간에 대하여 차폐되는 비율을 조정할 수 있다. 이에 의해, 제1 공간과 제2 공간 사이의 컨덕턴스를 조정할 수 있으며, 제1 공간의 압력을 조정할 수 있다. 또한, 하나 이상의 제2 부재에 의해 구성되는 원통체의 둘레 방향에 있어서의 복수의 영역을 개별적으로 연직 방향으로 이동시킴으로써, 복수의 관통 구멍의 각각이 제2 부재에 의해 차폐되는 비율을 둘레 방향에 있어서 변화시킬 수 있다. 혹은, 하나 이상의 제2 부재를 직경 방향으로 이동시킴으로써, 원통부와 하나 이상의 제2 부재 사이의 직경 방향의 거리를 둘레 방향에 있어서 변화시킬 수 있다. 혹은, 하나 이상의 제2 부재를 경사시킴으로써, 복수의 관통 구멍의 각각이 제2 부재에 의해 제2 공간에 대하여 차폐되는 비율을 둘레 방향에 있어서 변화시킬 수 있으며, 또한 원통부와 하나 이상의 제2 부재 사이의 직경 방향의 거리를 둘레 방향에 있어서 변화시킬 수 있다. 따라서, 제1 공간과 제2 공간 사이의 컨덕턴스를, 둘레 방향에 있어서 변화시킬 수 있다. 그러므로, 배치대 상에 있어서 압력의 분포를 조정하는 것이 가능해진다.
일 실시형태에서는, 하나 이상의 제2 부재는 복수의 제2 부재이며, 복수의 제2 부재는 원통체를 구성하도록 둘레 방향으로 배열 가능하다. 이 실시형태에서는, 구동 기구는, 복수의 제2 부재를 개별적으로 연직 방향으로 이동시키도록 구성된다.
일 실시형태에서는, 하나 이상의 제2 부재는 단일의 제2 부재이며, 구동 기구는 단일의 제2 부재를 연직 방향 및 직경 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다.
일 실시형태에서는, 하나 이상의 제2 부재는 단일의 제2 부재이며, 구동 기구는, 단일의 제2 부재를 연직 방향으로 이동시키고, 또한 상기 연직 방향에 대하여 경사지게 하도록 구성되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치의 배치대 상에서의 압력의 분포의 조정이 가능해진다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 복수의 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 복수의 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 2 및 도 3에 나타내는 배플 구조의 제1 부재의 원통부 및 복수의 제2 부재의 본체부를 상방에서 보아 나타내는 평면도이다.
도 5는 일 실시형태의 배플 구조 및 구동 기구를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시형태의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재를 나타내는 파단 사시도이다.
도 7은 일 실시형태의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재를 나타내는 파단 사시도이다.
도 8은 배플 구조에 관련하는 제어계의 일 실시형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 10은 도 9에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 측방에서 보아 나타내는 평면도이다.
도 11은 도 9 및 도 10에 나타내는 배플 구조의 제1 부재의 원통부 및 제2 부재를 상방에서 보아 나타내는 평면도이다.
도 12는 또 다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 13은 도 12에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 측방에서 보아 나타내는 평면도이다.
도 14는 도 12에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 측방에서 보아 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 12에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재를 일부 파단하여 나타내는 도면이다.
도 16은 시뮬레이션의 개요를 설명하며, 또한 시뮬레이션 결과를 나타내는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에는, 플라즈마 처리 장치(10)의 종단면 구조가 개략적으로 나타내어져 있다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12)를 구비하고 있다. 처리 용기(12)는, 예컨대 그 표면에 양극 산화 처리가 실시된 알루미늄으로 구성되어 있다. 처리 용기(12)는 측벽(12s)을 가지고 있다. 측벽(12s)은 대략 원통 형상을 가지고 있다. 측벽(12s)의 중심 축선은, 연직 방향으로 연장되는 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 측벽(12s)에는, 웨이퍼(W)의 반입 또는 반출을 위한 개구(12g)가 마련되어 있다. 이 개구(12g)는 게이트 밸브(52)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
처리 용기(12) 내에는 배치대(14)가 마련되어 있다. 일 실시형태에서는, 배치대(14)는 지지부(16)에 의해 지지되어 있다. 지지부(16)는, 대략 원통 형상의 절연성의 부재이며, 처리 용기(12)의 바닥부(12b)로부터 상방으로 연장되어 있다. 일 실시형태에서는, 지지부(16)는, 배치대(14)의 하측 주연부에 접하여 상기 배치대(14)를 지지하고 있다.
배치대(14)는 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 포함하고 있다. 하부 전극(18)은, 대략 원반 형상을 가지고 있고, 도체로 구성되어 있다. 하부 전극(18)에는, 정합기(MU1)를 통해 제1 고주파 전원(HFS)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(HFS)은, 주로 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 발생하는 전원이며, 27 ㎒~100 ㎒의 주파수, 일례에 있어서는 40 ㎒의 고주파 전력을 발생한다. 정합기(MU1)는, 제1 고주파 전원(HFS)의 출력 임피던스와 부하측[하부 전극(18)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
또한, 하부 전극(18)에는, 정합기(MU2)를 통해 제2 고주파 전원(LFS)이 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(LFS)은, 주로 웨이퍼(W)에의 이온 인입용의 고주파 전력(고주파 바이어스 전력)을 발생하여, 상기 고주파 바이어스 전력을 하부 전극(18)에 공급한다. 고주파 바이어스 전력의 주파수는 400 ㎑~13.56 ㎒의 범위 내의 주파수이며, 일례에 있어서는 3 ㎒이다. 정합기(MU2)는, 제2 고주파 전원(LFS)의 출력 임피던스와 부하측[하부 전극(18)측]의 입력 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 가지고 있다.
하부 전극(18) 상에는 정전 척(20)이 마련되어 있다. 정전 척(20)은, 도전막인 전극(20a)을 한 쌍의 절연층 또는 절연 시트 사이에 배치한 구조를 가지고 있다. 전극(20a)에는, 직류 전원(22)이 스위치(SW)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 이 정전 척(20)의 상면은, 피처리체인 웨이퍼(W)가 배치되는 배치 영역(20r)을 구성하고 있다. 이 배치 영역(20r)의 중심은 축선(AX) 상에 위치할 수 있다. 이 정전 척(20)의 전극(20a)에 직류 전원(22)으로부터 직류 전압이 인가되면, 정전 척(20)은 쿨롱력 등의 정전력에 의해, 배치 영역(20r) 상에 배치된 웨이퍼(W)를 흡착한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼(W)의 에지를 둘러싸도록 포커스 링(FR)이 마련된다. 포커스 링(FR)은, 예컨대 실리콘 또는 석영으로 구성될 수 있다.
하부 전극(18)의 내부에는 유로(18a)가 형성되어 있다. 유로(18a)에는, 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(26a)을 통해 냉매, 예컨대 냉각수가 공급된다. 유로(18a)에 공급된 냉매는, 배관(26b)을 통해 칠러 유닛에 복귀된다. 이와 같이 순환되는 냉매의 온도를 제어함으로써, 정전 척(20) 상에 배치된 웨이퍼(W)의 온도가 제어된다.
또한, 배치대(14)에는 가스 공급 라인(28)이 마련되어 있다. 가스 공급 라인(28)은, 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척(20)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 상부 전극(30)을 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 하부 전극(18)의 상방에 있어서, 상기 하부 전극(18)과 대향 배치되어 있다. 하부 전극(18)과 상부 전극(30)은 서로 대략 평행하게 마련되어 있다.
상부 전극(30)은, 절연성 차폐 부재(32)를 통해, 처리 용기(12)의 천장부에 지지되어 있다. 상부 전극(30)은 전극판(34) 및 전극 지지체(36)를 포함할 수 있다. 전극판(34)은, 처리 용기(12) 내의 공간에 면하고 있으며, 복수의 가스 토출 구멍(34a)을 제공하고 있다. 전극판(34)은, 주울열이 적은 저저항의 도전체 또는 반도체로 구성될 수 있다.
전극 지지체(36)는 전극판(34)을 착탈 가능하게 지지하는 것이며, 예컨대 알루미늄 등과 같은 도전성 재료로 구성될 수 있다. 전극 지지체(36)는 수냉 구조를 가질 수 있다. 전극 지지체(36)의 내부에는 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 가스 토출 구멍(34a)에 연통하는 복수의 가스 통류 구멍(36b)이 하방으로 연장되어 있다. 또한, 전극 지지체(36)에는 가스 확산실(36a)에 처리 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는 가스 공급관(38)이 접속되어 있다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 통해 가스 소스군(40)이 접속되어 있다. 가스 소스군(40)은 복수의 가스 소스를 가지고 있다. 이들 복수의 가스 소스는 다른 가스종의 복수의 가스의 소스이다. 밸브군(42)은 복수의 밸브를 가지고 있다. 유량 제어기군(44)은 매스 플로우 컨트롤러 등과 같은 복수의 유량 제어기를 가지고 있다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각, 밸브군(42)에 포함되는 대응의 밸브 및 유량 제어기군(44)에 포함되는 대응의 유량 제어기를 통해, 가스 공급관(38)에 접속되어 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터의 가스가, 대응의 유량 제어기 및 밸브를 통해, 유량 제어된 상태로, 가스 공급관(38)에 공급된다. 가스 공급관(38)에 공급된 가스는, 가스 확산실(36a)에 이르러, 가스 통류 구멍(36b) 및 가스 토출 구멍(34a)을 통해 처리 용기(12) 내의 공간에 도입된다. 또한, 가스 소스군(40), 유량 제어기군(44), 밸브군(42), 가스 공급관(38) 및 상부 전극(30)은, 일 실시형태에 따른 가스 공급부(GS)를 구성하고 있으며, 상기 가스 공급부(GS)는 후술하는 제1 공간(S1)에 접속되어 있다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(12)의 측벽(12s)과 배치대(14)의 직경 방향 외주 사이에는, 둘레 방향에 있어서 환형으로 연장되는 배기로(VL)가 형성되어 있다. 이 배기로(VL)의 바로 아래, 또한 처리 용기(12)의 바닥부(12b)에는, 배기관(48)이 접속되어 있고, 상기 배기관(48)에는 배기 장치(50)가 접속되어 있다. 이에 의해, 배기 장치(50)는 후술하는 제2 공간(S2)에 접속된다. 이 배기 장치(50)는 터보 분자 펌프 등과 같은 진공 펌프를 가지고 있다. 이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 축선(AX)에 대하여 직경 방향으로 편위한 위치에서 배기 장치(50)가 배기로(VL)에 접속되어 있다. 이 때문에, 배기로(VL)의 둘레 방향의 각 위치로부터 배기 장치(50)까지의 컨덕턴스는 둘레 방향에 있어서 상이하다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)는 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 이 제어부(Cnt)는, 프로세서, 기억부, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이며, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 이 제어부(Cnt)에서는, 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(10)를 관리하기 위해 커맨드의 입력 조작 등을 행할 수 있으며, 또한 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)의 기억부에는, 플라즈마 처리 장치(10)에서 실행되는 각종 처리를 프로세서에 의해 제어하기 위한 제어 프로그램이나, 처리 조건에 따라 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된다.
이 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 웨이퍼(W)를 처리하기 위해, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터 처리 용기(12) 내에 가스가 공급된다. 그리고, 하부 전극(18)에 플라즈마 생성용의 고주파 전력이 부여됨으로써, 하부 전극(18)과 상부 전극(30) 사이에 고주파 전계가 발생한다. 이 고주파 전계에 의해, 처리 용기(12) 내에 공급된 가스의 플라즈마가 생성된다. 그리고, 생성된 플라즈마에 의해, 웨이퍼(W)의 처리, 예컨대 에칭이 행해진다. 또한, 하부 전극(18)에 고주파 바이어스 전력을 부여함으로써, 이온을 웨이퍼(W)에 대하여 인입하여도 좋다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배플 구조(60)를 더 구비하고 있다. 배플 구조(60)는, 배치 영역(20r)보다 하방에 있어서 배치대(14)와 처리 용기(12)의 측벽(12s) 사이에 개재되어 있다. 배플 구조(60)는, 처리 용기(12) 내에 있어서 제1 공간(S1) 및 제2 공간(S2)을 규정하고 있다. 제1 공간(S1)은, 배치 영역(20r)가 배치되는 공간, 즉 웨이퍼(W)가 배치되는 공간이다. 제2 공간(S2)은, 배치 영역(20r)보다 하방, 또한 제1 공간(S1)보다 배기 장치(50)측, 즉 하류에 있는 공간이다. 제1 공간(S1)에는, 전술한 가스 공급부(GS)가 접속되어 있고, 제2 공간(S2)에는, 전술한 배기 장치(50)가 접속되어 있다.
이하, 도 1과 함께, 도 2~도 7을 참조한다. 도 2 및 도 3은 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 복수의 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2 및 도 3에서는, 제1 부재의 상측 환형부의 도시가 생략되어 있다. 또한, 도 2에서는, 복수의 제2 부재가 연직 방향에 있어서 동일 위치에 있는 상태가 도시되어 있고, 도 3에서는, 복수의 제2 부재 중 하나가 연직 방향에 있어서 다른 제2 부재와 상이한 위치에 있는 상태가 도시되어 있다. 도 4는 도 2 및 도 3에 나타내는 배플 구조의 제1 부재의 원통부 및 복수의 제2 부재의 본체부를 상방에서 보아 나타내는 평면도이다. 도 5는 일 실시형태의 배플 구조 및 구동 기구를 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7은 일 실시형태의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재를 나타내는 파단 사시도이다. 또한, 각 도면은, 설명의 이해를 위해 나타낸 사시도이며, 도시된 제1 부재 및 제2 부재의 사이즈 및 제1 부재의 원통부에 형성된 관통 구멍의 사이즈 및 개수는, 실제의 제1 부재 및 제2 부재의 사이즈 및 제1 부재의 원통부에 형성된 관통 구멍의 사이즈 및 개수와는 상이하다.
도 1~도 6에 나타내는 바와 같이, 배플 구조(60)는, 제1 부재(61) 및 복수의 제2 부재(62)를 포함하고 있다. 도 2 등에 나타내는 예에서는, 배플 구조(60)는 4개의 제2 부재(62)를 포함하고 있다. 이들 제2 부재(62)는, 축선(AX)에 대하여 둘레 방향으로 배열되어 있다. 또한, 제2 부재(62)의 개수는, 2 이상의 임의의 개수일 수 있다.
제1 부재(61)는, 알루미늄 또는 스테인리스 등과 같은 금속의 표면에 Y2O3이라고 한 피복을 실시함으로써 구성되어 있다. 제1 부재(61)는, 원통부(61a), 하측 환형부(61b) 및 상측 환형부(61c)를 가지고 있다.
원통부(61a)는, 대략 원통 형상을 가지고 있고, 그 중심 축선이 축선(AX)에 대략 일치하도록 마련되어 있다. 원통부(61a)의 판 두께는 예컨대 5 ㎜이다. 또한, 원통부(61a)의 외경(직경)은 예컨대 550 ㎜이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 원통부(61a)는, 배치대(14)와 처리 용기(12)의 측벽(12s) 사이에서 연장되어 있다.
원통부(61a)에는, 복수의 관통 구멍(61h)이 형성되어 있다. 복수의 관통 구멍(61h)은, 원통부(61a)를 축선(AX)에 대하여 방사 방향(즉, 직경 방향)으로 관통하고 있다. 복수의 관통 구멍(61h)은, 연직 방향에 있어서 긴 슬릿 형상을 가지고 있다. 이들 복수의 관통 구멍(61h)은, 원통부(61a)의 전체 둘레에 걸쳐 분포되도록, 대략 균등한 피치로 축선(AX)에 대하여 둘레 방향으로 배열되어 있다.
또한, 복수의 관통 구멍(61h)의 각각의 폭, 즉 복수의 관통 구멍(61h)의 각각의 연직 방향에 직교하는 방향에 있어서의 폭은, 제2 공간(S2)에의 플라즈마의 누설을 억제하는 관점에서는, 대략 3.5 ㎜ 이하일 수 있다. 또한, 복수의 관통 구멍(61h) 각각의 연직 방향에 있어서의 길이는, 제1 공간(S1)의 압력의 조정 범위에 따라 임의로 설정될 수 있다. 예컨대, 복수의 관통 구멍(61h)의 각각의 연직 방향에 있어서의 길이는 30 ㎜이다.
하측 환형부(61b)는 환형상을 가지고 있다. 하측 환형부(61b)는, 원통부(61a)의 하단에 접속하고 있으며, 원통부(61a)의 하단으로부터 직경 방향 내측으로 연장되어 있다. 또한, 상측 환형부(61c)는 환형상을 가지고 있다. 상측 환형부(61c)는, 원통부(61a)의 상단에 연속하고 있으며, 상기 원통부(61a)의 상단으로부터 직경 방향 외측으로 연장되어 있다. 또한, 제1 부재(61)는, 별개의 부재인 원통부(61a), 하측 환형부(61b) 및 상측 환형부(61c)로 구성되어 있어도 좋다. 즉, 제1 부재(61)는 분리 구조를 갖고, 원통부(61a), 하측 환형부(61b) 및 상측 환형부(61c)가 서로 조립됨으로써 작성된 부재여도 좋다. 혹은, 제1 부재(61)는, 원통부(61a), 하측 환형부(61b) 및 상측 환형부(61c)를 갖는 일체 성형의 부재여도 좋다.
또한, 도 1에 나타내는 바와 같이, 처리 용기(12)의 바닥부(12b)는, 대략 원통 형상의 지지부(12m)를 포함하고 있다. 이 지지부(12m)의 상방에는, 통형 부재(64)가 마련되어 있다. 통형 부재(64)는, 예컨대 세라믹 등과 같은 절연체로 구성될 수 있다. 통형 부재(64)는, 지지부(16)의 외주면을 따라 연장되어 있다. 또한, 통형 부재(64) 및 지지부(16) 상에는, 환형 부재(66)가 마련되어 있다. 환형 부재(66)는, 예컨대 세라믹 등과 같은 절연체로 구성될 수 있다. 이 환형 부재(66)는, 하부 전극(18)의 상면을 따라 정전 척(20)의 에지의 근방까지 연장되어 있다. 환형 부재(66) 상에는 전술한 포커스 링(FR)이 마련되어 있다.
제1 부재(61)의 하측 환형부(61b)의 내연부는, 지지부(12m)와 통형 부재(64) 사이에 배치되어 있다. 지지부(12m) 및 통형 부재(64)는, 예컨대 나사에 의해 서로 고정된다. 이에 의해, 지지부(12m)와 통형 부재(64) 사이에, 제1 부재(61)의 하측 환형부(61b)의 내연부가 협지된다.
또한, 처리 용기(12)의 측벽(12s)은, 상측 부분(12s1) 및 하측 부분(12s2)을 포함하고 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 지지 부재(68)를 구비하고 있다. 지지 부재(68)는, 대략 환형상의 상측 부분(68a) 및 대략 환형상의 하측 부분(68c)을 가지고 있고, 이들 상측 부분(68a) 및 하측 부분(68c)은, 대략 원통 형상의 중간 부분을 통해 접속되어 있다. 지지 부재(68)의 상측 부분(68a)은, 측벽(12s)의 상측 부분(12s1)과 하측 부분(12s2) 사이에 협지되어 있다. 또한, 지지 부재(68)의 하측 부분(68c)은, 처리 용기(12) 내에 있어서 직경 방향 내측으로 연장되어 있다. 이 지지 부재(68)의 하측 부분(68c)에는, 제1 부재(61)의 상측 환형부(61c)가 고정되어 있다. 제1 부재(61)의 상측 환형부(61c)는, 예컨대 나사에 의해, 지지 부재(68)의 하측 부분(68c)에 고정되어 있다. 또한, 지지 부재(68)는, 별개의 부재인 상측 부분(68a), 중간 부분 및 하측 부분(68c)으로 구성되어 있어도 좋다. 즉, 지지 부재(68)는 분리 구조를 갖고, 상측 부분(68a), 중간 부분 및 하측 부분(68c)이 서로 조립됨으로써 작성된 부재여도 좋다. 혹은, 지지 부재(68)는, 상측 부분(68a), 중간 부분 및 하측 부분(68c)을 갖는 일체 성형의 부재여도 좋다.
복수의 제2 부재(62)의 각각은, 예컨대 알루미늄 또는 스테인리스 등과 같은 금속의 표면에 Y2O3 등과 같은 피복을 실시함으로써 구성될 수 있다. 복수의 제2 부재(62)는, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 직경 방향 외측에 배치되어 있다. 이들 제2 부재(62)는, 원통부(61a)의 외경보다 대직경의 내경을 갖는 원통체를 구성하도록 배열 가능하다.
복수의 제2 부재(62)의 각각은, 본체부(62a) 및 플랜지부(62b)를 가지고 있다. 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)는, 이들이 연직 방향에 있어서 동일 레벨에 배치될 때에, 원통체를 구성하도록 되어 있다. 즉, 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)의 각각은, 원통체를 둘레 방향으로 분할함으로써 형성되는 곡면 형상을 가지고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 복수의 제2 부재(62)의 각각의 본체부(62a)는, 축선(AX)을 공유하는 내측 곡면(62i)과 외측 곡면(62e)을 가지고 있다. 내측 곡면(62i)은, 상기 내측 곡면(62i) 내의 임의의 점이 축선(AX)에 직교하는 방향에 있어서 축선(AX)으로부터 거리(r1)를 갖도록 형성된 면이다. 또한, 외측 곡면(62e)은, 상기 외측 곡면(62e) 내의 임의의 점이 축선(AX)에 직교하는 방향에 있어서 축선(AX)으로부터 거리(r1)보다 큰 거리(r2)를 갖도록 형성된 면이다. 내측 곡면(62i)의 축선(AX)으로부터의 거리(r1)는, 원통부(61a)의 외주면(61e)의 축선(AX)으로부터의 거리(r3)보다 큰 거리이다. 거리(r1×2), 즉 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)에 의해 구성되는 원통체의 내주면의 직경은, 예컨대 550.4 ㎜이며, 본체부(62a)의 판 두께(즉, r2-r1)는 5 ㎜이다. 따라서, 일례에서는, 본체부(62a)와 원통부(61a) 사이에는, 약 0.4 ㎜의 간극이 존재할 수 있다.
또한, 도 4에 나타내는 예에서는, 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)는, 연직 방향(Z 방향)에 직교하는 Y1 방향으로 축선(AX)으로부터 연장되는 축선(YA)을 기준으로 한 둘레 방향(θA 방향)에 있어서, 이들 제2 부재(62)의 본체부(62a)에 의해 구성되는 원통체를 90°마다 4분할한 것으로 되어 있다. 그러나, 상기 원통체의 분할수, 즉 복수의 제2 부재(62)의 개수는 4개에 한정되는 것이 아니며, 2 이상의 임의의 개수일 수 있다. 또한, 상기 원통체에 있어서 복수의 제2 부재(62)의 각각이 θA 방향에 있어서 차지하는 각도 범위는, 서로 상이하여도 좋다.
플랜지부(62b)는, 본체부(62a)의 하단으로부터 축선(AX)에 대하여 직경 방향 외측으로 연장되어 있다. 또한, 복수의 제2 부재(62)의 각각은, 별개의 부재인 본체부(62a) 및 플랜지부(62b)를 가지고 있어도 좋다. 즉, 복수의 제2 부재(62)의 각각은 분리 구조를 갖고, 본체부(62a) 및 플랜지부(62b)가 서로 조립됨으로써 작성된 부재여도 좋다. 혹은, 복수의 제2 부재(62)의 각각은, 본체부(62a) 및 플랜지부(62b)를 갖는 일체 성형의 부재여도 좋다.
복수의 제2 부재(62)는, 개별적으로 연직 방향으로 이동 가능하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 도 2, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 복수의 제2 부재(62)의 플랜지부(62b)는 각각, 구동 기구(DM)의 복수의 축체(69)에 개별적으로 연결되어 있다. 복수의 축체(69)는, 일 실시형태에서는 이송 나사이며, 대략 균등한 간격을 가지고 둘레 방향으로 배열되어 있다. 복수의 제2 부재(62)의 플랜지부(62b)는 각각 너트(62n)를 통해 대응의 축체(69)에 연결되어 있다. 또한, 각 축체(69)는 전용의 구동 장치(70)에 접속되어 있다. 구동 장치(70)는 예컨대 모터이다. 구동 장치(70)는 축체(69)를 따라 제2 부재(62)를 상하 이동시킨다. 이에 의해, 제2 부재(62)의 본체부(62a)는, 제1 부재(61)의 원통부(61a)와 처리 용기(12)의 측벽(12s) 사이의 간극을 포함하는 영역 내에서, 상하로 이동하도록 되어 있다. 이하, 하나의 제2 부재(62)를 예로 들어, 구동 기구(DM)의 상세를 설명한다.
일 실시형태에서는, 도 5에 나타내는 바와 같이, 축체(69)는 나사부(69a), 축부(69b), 연결기(C1) 및 연결기(C2)를 포함하고 있다. 축부(69b)는, 대략 원기둥 형상을 가지고 있고, 연직 방향으로 연장되어 있다. 축부(69b)의 상단은 처리 용기(12) 내에 위치하고 있으며, 축부(69b)의 하단은 처리 용기(12)의 바닥부(12b)를 관통하여, 처리 용기(12)의 외부에 위치하고 있다. 이 축부(69b)의 하단은 연결기(C1)를 통해 구동 장치(70)의 회전 구동축(70a)에 연결되어 있다. 축부(69b)와 처리 용기(12)의 바닥부(12b) 사이에는, 자성 유체 시일 등과 같은 밀봉 기구(SL)가 마련되어 있다.
축부(69b)의 상단은, 연결기(C2)를 통해 나사부(69a)의 하단에 연결되어 있다. 나사부(69a)는, 축부(69b)의 상방에서 연직 방향으로 연장되어 있다. 제2 부재(62)의 플랜지부(62b)에는, 나사부(69a)에 나사 결합되는 너트(62n)가 부착되어 있다. 축체(69)가 구동 장치(70)에 의해 회전 구동되면, 축체(69)의 회전 운동이 제2 부재(62)의 상하 방향으로의 운동으로 변환된다. 따라서, 도 5에 나타내는 구동 기구(DM)에 따르면, 제2 부재(62)를 상하 이동시키는 것이 가능해진다.
도 5에 나타낸 축체(69)를 구성하는 나사부(69a), 축부(69b) 및 연결기(C2) 및 너트(62n)는, 처리 용기(12) 내에 마련되는 것이다. 따라서, 나사부(69a), 축부(69b), 연결기(C2) 및 너트(62n)의 전부, 또는 이들 부품 중 하나 이상은, 절연체로 구성될 수 있다. 또한, 이들 부품 중 플라즈마가 생성되는 제1 공간(S1)에 가장 가까운 위치에 배치되는 부품인 나사부(69a)만이, 절연체로 구성되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 복수의 제2 부재(62)가 하방으로 이동하여, 복수의 관통 구멍(61h)이 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)와 대면하지 않는 상태, 즉 이들 본체부(62a)에 의해 차폐되지 않는 상태(이하, 「개방 상태」라고 함)가 형성되면, 복수의 관통 구멍(61h)은 제2 공간(S2)에 직접적으로 연통한 상태가 된다. 즉, 제1 공간(S1)이 복수의 관통 구멍(61h)만을 통해 제2 공간(S2)에 연통한 상태가 된다. 이 개방 상태에서는, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이에 개재되는 가스 유로의 컨덕턴스는 커진다. 따라서, 제1 공간(S1)의 압력은 제2 공간(S2)의 압력에 근접하여, 제1 공간(S1)의 압력을 저압으로 설정할 수 있다.
한편, 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 제2 부재(62)가 상방으로 이동하여, 복수의 관통 구멍(61h)에 복수의 제2 부재(62)의 본체부(62a)가 대면하면, 즉 이들 본체부(62a)에 의해 복수의 관통 구멍(61h)이 차폐되면, 제1 공간(S1)은, 복수의 관통 구멍(61h) 및 원통부(61a)와 본체부(62a) 사이의 간극을 통해, 제2 공간(S2)에 접속된 상태(이하, 「차폐 상태」라고 함)가 된다. 이 차폐 상태에서는, 제1 공간(S1)과 제2 공간 사이에 개재되는 가스 유로의 컨덕턴스는 작아진다. 따라서, 제1 공간(S1)의 압력과 제2 공간(S2)의 압력의 차이가 커져, 제1 공간(S1)의 압력을 고압으로 설정할 수 있다.
이와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에 따르면, 제1 부재(61)의 원통부(61a)와 제2 부재(62)의 본체부(62a)의 연직 방향에 있어서의 위치 관계를 조정함으로써, 복수의 관통 구멍(61h)이 본체부(62a)에 의해 제2 공간(S2)에 대하여 차폐되는 비율을 조정할 수 있다. 이에 의해, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는, 차폐 상태에 있어서의 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 컨덕턴스는 주로 원통부(61a)와 본체부(62a) 사이의 간극의 컨덕턴스에 의해 규정된다. 따라서, 제1 부재(61)의 원통부(61a)와 제2 부재(62)의 본체부(62a) 사이의 간극의 직경 방향에 있어서의 길이가 어느 정도의 길이여도, 즉 상기 간극에 엄격한 정밀도를 요구하는 일없이, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이에 작은 컨덕턴스를 얻을 수 있다. 한편, 개방 상태에서는, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이에 큰 컨덕턴스가 얻어진다. 그러므로, 플라즈마 처리 장치(10)에 따르면, 웨이퍼(W)가 배치되는 제1 공간(S1)의 압력의 조정 범위를 크게 하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 제2 부재(62)를 고속으로 상하 이동시킴으로써, 제1 공간(S1)의 압력을 고속으로 증감시키는 것이 가능하다.
또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 복수의 제2 부재(62) 각각의 연직 방향의 위치는, 개별적으로 조정 가능하게 되어 있다. 따라서, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 가스 유로의 컨덕턴스에, 둘레 방향에 있어서 변화하는 분포를 형성할 수 있다. 이에 의해, 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 배기로(VL)의 둘레 방향의 각 위치로부터 배기 장치(50)까지의 컨덕턴스는 둘레 방향에 있어서 상이하다. 즉, 플라즈마 처리 장치(10)의 배기로(VL)는, 배기 장치(50)의 접속 위치의 편위에 기인한 컨덕턴스의 둘레 방향 분포를 가지고 있다. 이 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 복수의 제2 부재(62) 각각의 연직 방향의 위치를 조정하여, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 가스 유로의 컨덕턴스에 둘레 방향 분포를 형성함으로써, 배기로(VL)의 컨덕턴스의 둘레 방향 분포를 저감시키는 것이 가능하다.
도 8은 배플 구조에 관련하는 제어계의 일 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타내는 바와 같이 구동 장치(70)는, 제어부(Cnt)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)는 변이계(90), 압력계(92) 및 압력계(94)로부터 신호를 받는다. 변이계(90)는, 복수의 제2 부재(62) 각각의 연직 방향에 있어서의 위치 또는 기준 위치로부터의 거리를 계측하여, 계측 결과를 나타내는 신호를 제어부(Cnt)에 송출한다. 압력계(92)는, 제1 공간(S1)의 압력을 계측하여, 계측 결과를 나타내는 신호를 제어부(Cnt)에 송출한다. 압력계(94)는, 제2 공간(S2)의 압력을 계측하여, 계측 결과를 나타내는 신호를 제어부(Cnt)에 송출한다. 제어부(Cnt)는, 레시피에 의해 지정된 제1 공간(S1)의 압력, 변이계(90)의 계측 결과를 나타내는 신호, 압력계(92)의 계측 결과를 나타내는 신호 및 압력계(94)의 계측 결과를 나타내는 신호를 받아, 구동 기구(DM)의 각 구동 장치(70)에 신호를 송출하고, 제1 공간(S1)의 압력이 레시피에 의해 지정된 압력이 되도록, 각 구동 장치(70)에 의한 제2 부재(62)의 연직 방향의 위치를 제어한다. 또한, 압력계(92)는, 배치 영역(20r) 상의 공간의 둘레 방향에 있어서의 복수의 영역의 압력을 개별적으로 계측하는 복수의 센서를 갖고, 제어부(Cnt)는, 상기 복수의 센서에 의해 계측된 각 영역의 압력의 계측 결과를 나타내는 신호에 기초하여 각 구동 장치(70)를 제어하여, 제2 부재(62)의 연직 방향의 위치를 개별적으로 제어하여도 좋다.
이하, 배플 구조 및 상기 배플 구조의 구동 기구의 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 9는 별도의 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 10은 도 9에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 측방에서 보아 나타내는 평면도이다. 또한, 도 10에서는, 배플 구조(602)보다 전방에 있는 축체(69), 밀봉 기구(SL) 및 구동 장치(70)의 도시가 생략되어 있다.
도 9 및 도 10에 나타내는 배플 구조(602) 및 구동 기구(DM2)는, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 먼저 설명한 실시형태의 배플 구조(60) 및 구동 기구(DM) 대신에 이용할 수 있는 것이다.
배플 구조(602)의 제1 부재(61)는 배플 구조(60)의 제1 부재(61)와 동일한 부재이다. 배플 구조(602)는 단일의 제2 부재(622)를 가지고 있다. 이 제2 부재(622)는 원통부(61a)의 외경보다 대직경의 내경을 갖는 원통체이며, 원통부(61a)의 직경 방향 외측에 있어서 연직 방향(즉, Z 방향)으로 연장되어 있다. 제2 부재(622)의 내경(직경), 즉 r4×2(도 11을 참조)는, 예컨대 550.4 ㎜일 수 있다.
구동 기구(DM2)는, 구동 기구(DM)과 동일한 부품으로 구성되어 있고, 또한 서포트 부재(HS) 및 수평 방향 구동부(HD)를 가지고 있다. 서포트 부재(HS)는, 일례에서는 제2 부재(622)의 직경 방향 외측에 있어서 둘레 방향으로 연장되는 환형판일 수 있다. 서포트 부재(HS)에는 너트(622n)가 부착되어 있고, 너트(622n)는, 축체(69)가 나사부(69a)에 나사 결합되어 있다. 너트(622n)는, 직경 방향 내측으로 돌출하여, 제2 부재(622)를 지지하고 있다. 또한, 서포트 부재(HS)와 제2 부재(622)의 외주면 사이에는, 수평 방향 구동부(HD)가 마련되어 있다. 수평 방향 구동부(HD)는, 제2 부재(622)를 축선(AX)에 대하여 직교하는 방향, 즉 수평 방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 일례에서는, 수평 방향 구동부(HD)는, 복수의 피에조 소자를 가지고 있고, 상기 복수의 피에조 소자는, 서포트 부재(HS)와 제2 부재(622)의 외주면 사이에 있어서, 둘레 방향으로 배열된다.
이하, 도 11을 참조하여, 배플 구조(602)의 동작에 대해서 설명한다. 도 11은 도 9 및 도 10에 나타내는 배플 구조의 제1 부재의 원통부 및 복수의 제2 부재를 상방에서 보아 나타내는 평면도이다. 도 11의 (a)에는, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 중심 축선과 제2 부재(622)의 중심 축선이 함께 축선(AX) 상에 위치하고 있는 상태가 도시되어 있고, 도 11의 (b)에는, 제2 부재(622)가 연직 방향(Z 방향)에 직교하는 X2 방향으로 거리(SA)만큼 편위하여, 상기 제2 부재(622)의 중심 축선이 축선(AX)에 대하여 X2 방향으로 거리(SA) 떨어진 축선(AX2) 상에 위치하는 상태가 도시되어 있다.
배플 구조(602)에서는, 배플 구조(60)와 마찬가지로, 제2 부재(622)를 상하 방향으로 이동시키는 것이 가능하며, 제2 부재(622)에 의해 원통부(61a)에 형성된 복수의 관통 구멍(61h)이 차폐되는 비율을 조정하는 것이 가능하다. 이에 의해, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 가스 유로의 컨덕턴스를 조정하는 것이 가능하다.
또한, 배플 구조(602)에서는, 수평 방향 구동부(HD)에 의해 제2 부재(622)를 수평 방향으로 이동시킴으로써, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 중심 축선과 제2 부재(622)의 중심 축선이 함께 축선(AX) 상에 위치하는 상태[도 11의 (a)를 참조]로부터, 도 11의 (b)에 나타내는 바와 같이 제2 부재(622)를 수평 방향으로 편위시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 외주면과 제2 부재(62)의 내주면 사이의 간극의 길이를 둘레 방향(도면 중, θB 방향)에 있어서 변화시키는 것이 가능하다.
예컨대, 도 11의 (a)에 나타내는 상태에서는, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 외주면과 제2 부재(622)의 내주면 사이의 축선(AX)에 대하여 방사 방향의 거리는 r4-r3이며, 상기 거리는 둘레 방향(θB 방향)에 있어서 일정하다. 한편, 도 11의 (b)에 나타내는 상태에서는, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 외주면과 제2 부재(622)의 내주면 사이의 축선(AX)에 대하여 방사 방향의 거리는, X2 방향의 한쪽측(도면 중 좌측)에서는 거리 D1(=r4-r3-SH)이며, X2 방향의 다른쪽측(도면 중 우측)에서는 거리 D2(=r4-r3+SH)이다. 이 거리 D2는 거리 D1보다 커진다. 이와 같이, 배플 구조(602)에 따르면, 둘레 방향(θB 방향)에 있어서, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 외주면과 제2 부재(62)의 내주면 사이의 간극의 길이를 변화시킬 수 있다. 따라서, 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능하다. 또한, 도 11에서는, X2 방향이 제2 부재(622)의 이동 방향이지만, 제2 부재(622)의 이동 방향은 연직 방향(Z 방향)에 직교하는 임의의 방향일 수 있다. 즉, Z 방향에 직교하는 Y2 방향으로 축선(AX)으로부터 연장되는 축선(YB)에 대하여 각도(θB)를 갖는 방향을 이동 방향으로 하면, 상기 각도(θB)는 임의의 각도일 수 있다. 또한, 도 9에 나타낸 배플 구조(602) 및 구동 기구(DM)는, 4개의 축체(69)와 4개의 구동 장치(70)를 가지고 있지만, 축체(69)와 구동 장치(70)의 개수는, 임의의 개수일 수 있다.
이하, 배플 구조 및 상기 배플 구조의 구동 기구의 또 다른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 12는 또 다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 13 및 도 14는 도 12에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재 및 구동 기구를 측방에서 보아 나타내는 평면도이다. 도 13에서는 제2 부재(623)가 대략 수평으로 지지된 상태가 도시되어 있고, 도 14에서는 제2 부재(623)가 축선(AX)에 대하여 경사진 상태가 도시되어 있다. 도 15는 도 12에 나타내는 배플 구조의 제1 부재 및 제2 부재를 일부 파단하여 나타내는 도면이며, 동 도면에서는, 도 14에 나타내는 상태의 배플 구조가 실선으로 도시되어 있고, 도 13에 나타내는 상태의 배플 구조가 이점 쇄선으로 도시되어 있다. 또한, 도 13, 도 14 및 도 15에서는, 배플 구조(603)보다 전방에 있는 축체(69), 밀봉 기구(SL) 및 구동 장치(70)의 도시가 생략되어 있다.
도 12~도 15에 나타내는 배플 구조(603) 및 구동 기구(DM)는, 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 먼저 설명한 실시형태의 배플 구조(60) 및 구동 기구(DM) 대신에 이용할 수 있는 것이다.
배플 구조(603)의 제1 부재(61)는, 배플 구조(60)의 제1 부재(61)와 동일한 부재이다. 배플 구조(603)는 단일의 제2 부재(623)를 가지고 있다. 이 제2 부재(623)는 본체부(623a) 및 플랜지부(623b)를 가지고 있다. 본체부(623a)는, 원통부(61a)의 외경보다 대직경의 내경을 갖는 원통 형상이며, 원통부(61a)의 직경 방향 외측에 있어서 연직 방향으로 연장되어 있다. 제2 부재(623)의 본체부(623a) 내경(직경)은, 예컨대 550.4 ㎜일 수 있다.
플랜지부(623b)는 대략 환형판 형상을 가지고 있다. 이 플랜지부(623b)는, 본체부(623a)의 하단에 접속하고 있으며, 본체부(623a)의 하단으로부터 직경 방향 외측으로 연장되어 있다. 또한, 제2 부재(623)의 각각은, 별개의 부재인 본체부(623a) 및 플랜지부(623b)를 가지고 있어도 좋다. 즉, 제2 부재(623)는 분리 구조를 갖고, 본체부(623a) 및 플랜지부(623b)가 서로 조립됨으로써 작성된 부재여도 좋다. 혹은, 제2 부재(623)는, 본체부(623a) 및 플랜지부(62b)를 갖는 일체 성형의 부재여도 좋다.
구동 기구(DM)는, 앞서 설명한 실시형태의 구동 기구(DM)와 동일한 구동 기구이다. 플랜지부(623b)에는 너트(623n)가 부착되어 있고, 상기 너트(623n)는 구동 기구(DM)의 축체(69)가 나사부(69a)에 나사 결합되어 있다. 이 실시형태에 있어서도, 구동 기구(DM)는, 복수의 축체(69)를 가지고 있고, 이들 축체(69)는, 대략 균등한 간격을 가지고 둘레 방향으로 배열되어 있다. 또한, 본 예에서는, 축체(69)의 개수는 4개이지만, 축체(69)의 개수는 2 이상의 임의의 개수일 수 있다.
이하, 도 13, 도 14 및 도 15를 참조하여, 배플 구조(603)의 동작에 대해서 설명한다. 배플 구조(603)에서는, 제2 부재(623)를 상하 방향으로 이동시키는 것이 가능하고, 제2 부재(623)에 의해 원통부(61a)에 형성된 복수의 관통 구멍(61h)이 차폐되는 비율을 조정하는 것이 가능하다. 이에 의해, 제1 공간(S1)과 제2 공간(S2) 사이의 가스 유로의 컨덕턴스를 조정하는 것이 가능하다.
또한, 배플 구조(603)에서는, 구동 기구(DM)에 의해 복수의 너트(623n)의 연직 방향의 위치를 달라지게 함으로써, 제2 부재(623)의 중심 축선이 축선(AX) 상에 위치하는 상태, 즉 제2 부재(623)가 수평으로 지지된 상태(도 13을 참조)로부터, 도 14에 나타내는 바와 같이, 제2 부재(623)를 경사시킬 수 있다.
예컨대, 도 15에 나타내는 바와 같이, 연직 방향(Z 방향)에 직교하는 X3 방향에 있어서 축선(AX)에 대하여 한쪽측(도면 중 좌측)에 위치하는 너트(623n)를 하강시키고, 다른쪽측(도면 중 우측)에 위치하는 너트(623n)를 상승시켜, 상기 한쪽에서의 제2 부재(623)의 하면과 상기 다른쪽측에서의 제2 부재(623)의 하면 사이에 거리(t)의 고저차를 생기게 하면, 제2 부재(623)의 중심 축선(AX3)은, 축선(AX)에 대하여 경사 각도(θC)만큼 경사진다. 이 경사 각도(θC)는, 축선(AX)을 사이에 두고 한쪽측과 다른쪽측에 위치하는 두개의 축체(69) 사이의 거리를 DX로 하면, θC=sin-1(t/DX)로 근사된다. 따라서, 복수의 너트(623n)의 연직 방향의 위치를 조정하여 거리(t)를 변화시킴으로써, 제2 부재(623)의 경사 각도(θC)를 조정할 수 있다. 이와 같이 제2 부재(623)의 경사 각도가 조정되면, 도 15에 있어서 실선으로 나타내는 바와 같이, 복수의 관통 구멍(61h)의 각각이 제2 부재(623)의 본체부에 의해 차폐되는 비율이 둘레 방향에 있어서 변화한다. 또한, 제2 부재(623)의 본체부(623a)의 내주면(도면 중, 참조 부호 623i로 나타냄)의 반경을 ra로 하고, 본체부(623a)의 반경에 대하여 상기 본체부(623a)의 높이 방향의 길이가 매우 작은 것으로 가정하면, X3 방향의 한쪽측(도면 중 좌측)의 본체부(623a)의 내주면의 상단은, 도 15에 있어서 실선으로 나타내는 상태에서는, 도 15에 있어서 이점 쇄선으로 나타내는 상태보다, 원통부(61a)의 외주면으로부터, ra×(1-cosθC)의 거리만큼 멀어진다. 한편, X3 방향의 다른쪽측(도면 중 우측)의 본체부(623a)의 내주면의 상단은, 도 15에 있어서 실선으로 나타내는 상태에서는, 도 15에 있어서 이점 쇄선으로 나타내는 상태보다, 원통부(61a)의 외주면에, ra×(1-cosθC)의 거리만큼 근접한다. 이와 같이 제2 부재(623)의 경사 각도가 조정되면, 제1 부재(61)의 원통부(61a)의 외주면과 제2 부재(623)의 본체부(623a)의 내주면 사이의 직경 방향의 거리가, 둘레 방향에 있어서 변화한다. 따라서, 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능하다.
이상 설명한 배플 구조(60), 배플 구조(602), 또는 배플 구조(603) 중 어느 하나를 갖는 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 예컨대 이하에 설명하는 예시적인 플라즈마 처리를 행할 수 있다. 제1 예의 플라즈마 처리에서는, 제어부(Cnt)는, 제1 제어 및 제2 제어를 실행한다. 제1 제어에서는, 제어부(Cnt)는, 제2 부재를 교대로 상방 및 하방 중 한쪽의 위치로 이동시키도록 구동 기구를 제어한다. 제2 제어에서는, 제어부(Cnt)는, 제2 부재를 교대로 상방 및 하방 중 다른쪽의 위치로 이동시키도록 구동 기구를 제어한다. 이 제1 예의 플라즈마 처리에서는, 제1 공간(S1)의 압력을 고압 또는 저압 중 한쪽으로 설정하여, 상기 제1 공간(S1)에 있어서 웨이퍼의 플라즈마 처리를 실행하고, 계속해서 제1 공간(S1)의 압력을 고압 또는 저압 중 다른쪽으로 설정하여, 상기 제1 공간(S1)에 있어서 웨이퍼의 플라즈마 처리를 실행한다. 또한, 제1 예의 플라즈마 처리의 제1 제어 및 제2 제어의 실행 시에 가스 공급부(GS)로부터 제1 공간(S1)에 공급되는 가스는, 동일한 가스여도 좋다. 또한, 이 제1 예의 플라즈마 처리에서는, 제1 제어 및 제2 제어가 교대로 실행되어도 좋다. 이러한 제1 예의 플라즈마 처리에서는, 제1 공간(S1)에 있어서의 웨이퍼에 대한 플라즈마 처리를, 상기 제1 공간(S1)의 압력을 순차적으로 상이한 압력으로 설정하면서 실행할 수 있고, 또한 제1 공간(S1)의 압력의 전환에 요하는 천이 시간을 단축하는 것이 가능하다. 또한, 웨이퍼가 배치되는 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능하다.
제2 예의 플라즈마 처리에서는, 제어부(Cnt)는, 상기 제1 제어에 있어서 가스 공급부(GS)에 제1 가스를 공급시키고, 상기 제2 제어에 있어서 가스 공급부(GS)에 제2 가스를 공급시킨다. 제2 예의 플라즈마 처리에서는, 제2 가스는 제1 가스와는 상이하고, 즉 제1 가스의 조성과는 상이한 조성을 갖는 가스이다. 제2 예의 플라즈마 처리에서는, 제1 제어 및 제2 제어가 교대로 반복되어도 좋다.
이 제2 예의 플라즈마 처리에 따르면, 예컨대 제1 가스로서 퇴적성의 가스를 이용하고, 제2 가스로서 부식성의 가스를 이용함으로써, 웨이퍼(W)의 막 상에의 보호막의 퇴적 처리와 웨이퍼(W)의 막의 에칭 처리를, 교대로 행할 수 있다. 이러한 플라즈마 처리에서는, 퇴적 처리에 있어서 제1 공간(S1)의 압력으로서 설정하여야 하는 압력과, 에칭 처리에 있어서 제1 공간(S1)의 압력으로서 설정하여야 하는 압력이 상이하다. 따라서, 제1 제어와 제2 제어를 교대로 실행함으로써, 동일한 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 이러한 플라즈마 처리를 실시하는 것이 가능하다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 이러한 퇴적 처리와 에칭 처리 사이에 있어서 제1 공간(S1)의 압력의 전환에 요하는 천이 시간을 단축하는 것이 가능하다. 또한, 웨이퍼가 배치되는 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능하다.
또한, 제2 예의 플라즈마 처리는, 웨이퍼(W)의 2개의 상이한 막종의 막을 연속하여 에칭하는 용도에도 이용할 수 있다. 막종이 상이한 두 개의 막의 에칭에서는, 한쪽의 막의 에칭에 있어서 이용되어야 하는 가스의 가스종 및 제1 공간(S1)의 압력은, 다른쪽의 막의 에칭에 있어서 이용되어야 하는 가스의 가스종 및 제1 공간(S1)의 압력과는 상이하다. 따라서, 제1 제어와 제2 제어를 교대로 실행함으로써, 동일한 플라즈마 처리 장치(10)에 있어서, 이러한 플라즈마 처리를 실시하는 것이 가능하다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 한쪽의 막의 에칭으로부터 다른쪽의 막의 에칭으로 전환하기 위한 제1 공간(S1)의 압력의 전환에 요하는 천이 시간을 단축하는 것이 가능하다. 또한, 웨이퍼가 배치되는 배치 영역(20r) 상에 있어서의 압력의 분포를 조정하는 것이 가능하다.
이상, 여러 실시형태에 대해서 설명하여 왔지만, 전술한 실시형태에 한정되는 일없이 여러 변형 양태를 구성 가능하다. 예컨대, 원통부(61a)에 형성된 복수의 관통 구멍(61h)의 형상은, 연직 방향으로 긴 형상이면, 임의의 형상이어도 좋다. 예컨대, 관통 구멍(61h)의 형상은, 하방을 향함에 따라 폭이 좁아지는 역삼각 형상이어도 좋다. 혹은, 관통 구멍(61h)의 형상은, 능형이어도 좋다.
또한, 구동 장치(70)는, 전술한 실시형태에서는 모터이며, 이송 나사인 축체(69)를 구동시킴으로써 제2 부재(62)를 이동시키고 있었지만, 구동 장치(70)는, 제2 부재(62)를 상하 이동시키기 위한 유압 또는 공기압 실린더여도 좋다.
또한, 전술한 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 제1 고주파 전원(HFS)은 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있지만, 제1 고주파 전원(HFS)은 상부 전극(30)에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
또한, 전술한 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이지만, 전술한 실시형태의 설명에 의해 개시된 사상이 적용될 수 있는 플라즈마 처리 장치는, 임의의 타입의 플라즈마 처리 장치여도 좋고, 예컨대 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치, 혹은 마이크로파 등과 같은 표면파를 이용하는 플라즈마 처리 장치여도 좋다.
이하, 배플 구조(60)를 갖는 플라즈마 처리 장치(10)의 평가를 위해 행한 시뮬레이션에 대해 설명한다. 이 시뮬레이션에서는, 도 16의 (a)에 나타내는 4개의 제2 부재(62)[도면에는 각 제2 부재(62)의 본체부(62a)가 도시되어 있음] 중, 참조 부호 A로 나타내는 제2 부재(62)만을 관통 구멍(61h)에 대면하지 않는 위치에 배치하고, 다른 제2 부재(62)를 관통 구멍(61h)에 대면시켜 상기 관통 구멍(61h)을 완전히 차폐하도록 배치하였을 때에 배치 영역(20r) 바로 위에서 생기는 압력의 분포를 산출하였다. 또한, 이 시뮬레이션에서는, 이하에 기재하는 조건을 설정하였다.
<시뮬레이션의 조건>
·원통부(61a)의 외경(직경): 550 ㎜
·원통부(61a)의 판 두께: 5 ㎜
·관통 구멍(61h)의 폭: 3.5 ㎜
·관통 구멍(61h)의 길이: 30 ㎜
·본체부(62a)의 내측 곡면(62i)의 축선(AX)으로부터 거리(r1): 275.2 ㎜
·가스 공급부(GS)에 의한 가스 공급: N2 가스(200 sccm)
시뮬레이션에 의해 구한 배치 영역(20r) 바로 위에서의 압력 분포를 도 16의 (b)에 나타낸다. 도 16에 있어서, 횡축 및 종축은, 배치 영역(20r)의 중심을 「0」으로 하였을 때의 직교하는 2개의 좌표축 상의 위치를 나타내고 있다. 또한, 도 16에서는, 배치 영역(20r) 바로 위에서의 압력 분포가 등고선에 의해 되시되어 있다. 등고선에 중첩되어 있는 수치는, 파스칼을 단위로 한 압력을 나타내고 있다. 도 16의 (b)에 나타내는 바와 같이, 이 시뮬레이션에서 구해진 압력 분포로서는, 도 16의 (a)에 있어서 참조 부호 A로 나타내는 제2 부재가 배치되어 있는 방향을 향함에 따라 압력이 낮아져 있다. 이것으로부터, 복수의 제2 부재(62)의 연직 방향의 위치를 개별적으로 조정함으로써, 배치 영역(20r) 바로 위에서의 압력 분포를 조정하는 것이 가능한 것이 확인되었다.
10 : 플라즈마 처리 장치 12 : 처리 용기
12s : 측벽 14 : 배치대
18 : 하부 전극 20 : 정전 척
20r : 배치 영역 30 : 상부 전극
40 : 가스 소스군 60 : 배플 구조
61 : 제1 부재 61a : 원통부
61h : 관통 구멍 62 : 제2 부재
62a : 본체부 62n : 너트
DM, DM2 : 구동 기구 69 : 축체
69a : 나사부 69b : 축부
70 : 구동 장치 602 : 배플 구조
622 : 제2 부재 603 : 배플 구조
623 : 제2 부재 HD : 수평 방향 구동부
Cnt : 제어부

Claims (4)

  1. 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서,
    처리 용기;
    상기 처리 용기 내에 마련된 배치대로서, 상기 피처리체가 배치되는 배치 영역을 갖는 것인 배치대;
    상기 배치 영역보다 하방에서 상기 배치대와 상기 처리 용기 사이에 개재되며, 상기 처리 용기 내에, 상기 배치 영역이 배치되는 제1 공간과 상기 배치 영역보다 하방의 제2 공간을 규정하는 배플 구조로서,
    상기 배치대와 상기 처리 용기 사이에 있어서 연장되는 원통부를 포함하며, 연직 방향으로 긴 복수의 관통 구멍이 둘레 방향으로 배열되도록 상기 원통부에 형성된 제1 부재, 및
    상기 원통부의 직경 방향 외측에 배치되는 하나 이상의 제2 부재로서, 상기 원통부의 외경보다 대직경의 내경을 갖는 원통체를 구성하도록 배치 가능한 것인 하나 이상의 제2 부재
    를 갖는 것인 배플 구조;
    상기 제1 공간에 접속된 가스 공급부;
    상기 제2 공간에 접속된 배기 장치;
    상기 하나 이상의 제2 부재를 연직 방향에 있어서 이동시키며, 상기 원통체의 둘레 방향에 있어서의 복수의 영역을 개별적으로 연직 방향으로 이동시키고, 상기 하나 이상의 제2 부재를 직경 방향으로 이동시키며, 또는 상기 하나 이상의 제2 부재를 연직 방향에 대하여 경사지게 하도록 구성된 구동 기구
    를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 부재는, 복수의 제2 부재이며,
    상기 복수의 제2 부재는 원통체를 구성하도록 둘레 방향으로 배열 가능하고,
    상기 구동 기구는, 상기 복수의 제2 부재를 개별적으로 연직 방향으로 이동시키도록 구성되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 부재는, 단일의 제2 부재이며,
    상기 구동 기구는, 상기 단일의 제2 부재를, 연직 방향 및 직경 방향으로 이동시키도록 구성되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 제2 부재는, 단일의 제2 부재이며,
    상기 구동 기구는, 상기 단일의 제2 부재를, 연직 방향으로 이동시키고, 상기 연직 방향에 대하여 경사지게 하도록 구성되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
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