KR20160125908A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20160125908A
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 안테나의 기계적 강도를 확보하면서, 안테나와 피처리 기판 사이의 거리를 짧게 한다.
[해결수단] 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(14)와 안테나(22a)를 구비한다. 배치대(14)는, 처리 용기 내에 설치되고, 기판(W)을 배치한다. 안테나(22a)는, 배치대(14)와 대향하도록 배치대(14)의 상방에 설치되고, 상부판(40)을 가지며, 상부판(40)을 통해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성한다. 상부판(40)은, 안테나(22a)의 하면에 설치되고, 적어도 배치대(14)와 대향하는 측의 면이 평면형으로 형성된 평판부(40a)와, 평판부(40a)의 둘레 가장자리를 따라서, 평판부(40a)로부터 상측으로 돌출된 리브(40b)를 갖는다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 여러가지 측면 및 실시형태는, 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
마이크로파에 의해 여기된 고밀도 플라즈마를 이용하여 피처리 기판을 처리하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 예컨대 다수의 슬롯이 배열된 평판형의 안테나를 이용하여 처리 장치 내에 마이크로파를 방사함으로써, 처리 장치 내에 보다 균일한 마이크로파를 발생시킬 수 있다. 이에 따라, 마이크로파 플라즈마 처리 장치는, 처리 장치 내에 공급된 가스를 전리시켜 보다 균일한 고밀도 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 상기 안테나의 하면에는, 유전체로 형성된 유전체창이 설치된다. 그 유전체창에는, 기계적인 강도를 확보하기 위해 리브가 형성되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2015-18686호 공보
그런데, 마이크로파 플라즈마 장치에 있어서, 피처리 기판의 막질을 향상시키기 위해서는, 피처리 기판의 온도를 높게 설정하거나, 혹은, 안테나와 피처리 기판 사이의 거리를 짧게 하는 것이 고려된다. 그러나, 피처리 기판의 온도를 높게 설정하면, 하지층이 열에 의한 손상을 받는 경우가 있다. 그 때문에, 안테나와 피처리 기판 사이의 거리를 짧게 함으로써, 피처리 기판의 막질을 향상시키는 것이 검토되고 있다. 그러나, 상기 마이크로파 플라즈마 장치에서는, 유전체창의 하면에 리브가 형성되어 있기 때문에, 안테나와 피처리 기판 사이의 거리를 짧게 하는 것이 어렵다.
본 발명의 일측면에서의 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파의 플라즈마를 이용하여 처리 용기 내에서 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 배치대와 안테나를 구비한다. 배치대는, 처리 용기 내에 설치되고, 피처리 기판을 배치한다. 안테나는, 배치대와 대향하도록 배치대의 상방에 설치되고, 유전체판을 가지며, 유전체판을 통해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성한다. 유전체판은, 안테나의 하면에 설치되고, 적어도 배치대와 대향하는 측의 면이 평면형으로 형성된 평판부와, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면에 형성된 리브를 갖는다.
본 발명의 여러가지 측면 및 실시형태에 의하면, 안테나의 기계적 강도를 확보하면서, 안테나와 피처리 기판 사이의 거리를 짧게 할 수 있다.
도 1은, 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치로부터 처리 용기의 상부를 제거한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 3은, 도 1 및 도 2에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 A-A 단면도이다.
도 4는, 도 3을 바라보고 축선(X)의 좌측 부분의 확대 단면도이다.
도 5는, 도 3을 바라보고 축선(X)의 우측 부분의 확대 단면도이다.
도 6은, 상부판의 개략 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 7은, 상부판의 개략 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 8은, 슬롯판의 개략 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 9는, 지파판의 개략 형상의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 10은, 리브가 설치되어 있지 않은 상부판의 제1 주응력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 리브의 높이 및 폭을 설명하는 도면이다.
도 12는, 리브가 설치된 상부판의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13은, 안테나의 다른 예를 나타내는 확대 단면도이다.
개시하는 플라즈마 처리 장치는, 하나의 실시형태에 있어서, 마이크로파의 플라즈마를 이용하여 처리 용기 내에서 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 배치대와 안테나를 구비한다. 배치대는, 처리 용기 내에 설치되고, 피처리 기판을 배치한다. 안테나는, 배치대와 대향하도록 배치대의 상방에 설치되고, 유전체판을 가지며, 유전체판을 통해 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성한다. 유전체판은, 안테나의 하면에 설치되고, 적어도 배치대와 대향하는 측의 면이 평면형으로 형성된 평판부와, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면에 형성된 리브를 갖는다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 안테나는, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면에 접하도록 설치되고, 마이크로파를 전파시키는 도체판을 가져도 좋으며, 리브는, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면 중에서, 도체판이 설치되어 있지 않은 영역에 형성되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 리브는, 평판부로부터 상방으로 돌출되도록, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면의 둘레 가장자리를 따라서 형성되어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 리브는, 평판부에 있어서 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐, 평판부에 설치되어 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 평판부의 두께는, 유전체판 내에 있어서의 마이크로파의 파장을 λ로 한 경우에, λ/8로부터 3λ/8의 범위 내이어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 리브의 평판부로부터의 높이는, 평판부의 두께의 2배로부터 4배의 범위 내이어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 리브의 두께는, 평판부의 두께의 1배로부터 1.5배의 범위 내이어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 평판부는, 배치대와 대향하는 측의 평면형의 면에 미리 정해진 코팅이 실시되어 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 평판부의 하면과 배치대에 배치된 피처리 기판의 거리는, 평판부의 두께의 3배로부터 4배의 범위 내이어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 유전체판은, 알루미나, 석영, 질화알루미늄, 질화실리콘 또는 산화이트륨으로 형성되어 있어도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 배치대는, 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있어도 좋다. 또한, 처리 용기는, 배치대의 회전에 의해 축선에 대하여 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나누어져 있어도 좋다. 또한, 안테나는, 복수의 영역 중의 하나의 영역에 있어서, 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써, 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성해도 좋다.
또한, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 하나의 실시형태에 있어서, 안테나는, 축선을 따르는 방향에서 본 경우의 단면형상이 대략 정삼각형이어도 좋다.
이하에, 개시하는 플라즈마 처리 장치의 실시형태에 관해, 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 또, 본 실시형태에 의해 개시되는 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 실시형태는, 처리 내용을 모순시키지 않는 범위에서 적절하게 조합하는 것이 가능하다.
(실시형태)
[플라즈마 처리 장치(10)]
도 1은, 플라즈마 처리 장치(10)를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 도 2는, 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)로부터 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)를 제거한 상태를 나타내는 평면도이다. 도 3은, 도 1 및 도 2에서의 플라즈마 처리 장치(10)의 A-A 단면도이다. 도 4는, 도 3을 바라보고 축선(X)의 좌측 부분의 확대 단면도이다. 도 5는, 도 3을 바라보고 축선(X)의 우측 부분의 확대 단면도이다. 도 1∼도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치(10)는, 주로 처리 용기(12), 배치대(14), 제1 가스 공급부(16), 배기부(18), 제2 가스 공급부(20) 및 플라즈마 생성부(22)를 구비한다. 본 실시형태에서의 플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대 세미 배치식의 기판 처리 장치이다.
처리 용기(12)는, 예컨대 도 1에 나타낸 바와 같이, 축선(X)을 중심축으로 하는 대략 원통형의 용기이다. 처리 용기(12)는 처리실(C)을 내부에 구비한다. 처리실(C)은, 분사부(16a)를 구비한 유닛(U)을 포함한다. 처리 용기(12)는, 예컨대 알루마이트 처리 또는 Y2O3(산화이트륨)의 용사 처리 등의 내플라즈마 처리가 내면에 실시된 Al(알루미늄) 등의 금속으로 형성된다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12) 내에 복수의 플라즈마 생성부(22)를 갖는다. 각각의 플라즈마 생성부(22)는, 처리 용기(12)의 상방에, 마이크로파를 출력하는 안테나(22a)를 구비한다. 도 1 및 도 2에 예시하는 플라즈마 처리 장치(10)에는, 예컨대 3개의 안테나(22a)가 설치되지만, 플라즈마 처리 장치(10)에 설치되는 안테나(22a)의 수는, 도 1 및 도 2에 나타내는 것에 한정되지 않고, 적절하게 변경되어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이, 상면에 복수의 배치 영역(14a)을 갖는 배치대(14)를 구비한다. 배치대(14)는, 축선(X)을 중심축으로 하는 대략 원판형의 부재이다. 배치대(14)의 상면에는, 피처리 기판의 일례인 기판(W)을 배치하는 배치 영역(14a)이, 축선(X)을 중심으로 하여 동심원형으로 복수(도 2의 예에서는 5개) 형성된다. 기판(W)은 배치 영역(14a) 내에 배치되고, 배치 영역(14a)은, 배치대(14)가 회전했을 때, 기판(W)이 어긋나지 않도록 기판(W)을 지지한다. 배치 영역(14a)은, 대략 원형의 기판(W)과 대략 동일 형상인 대략 원형의 오목부이다. 배치 영역(14a)의 오목부의 직경(W1)은, 배치 영역(14a)에 배치되는 기판(W)의 직경과 비교하여 대략 동일하다. 즉, 배치 영역(14a)의 오목부의 직경(W1)은, 배치되는 기판(W)이 오목부에 감합되어, 배치대(14)가 회전하더라도, 원심력에 의해 기판(W)이 감합 위치로부터 이동하지 않도록 기판(W)을 고정하는 정도이면 된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12)의 외측 가장자리에, 로봇 아암 등의 반송 장치를 통해, 기판(W)을 처리실(C)에 반입하고, 기판(W)을 처리실(C)로부터 반출하기 위한 게이트 밸브(G)를 구비한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 배치대(14)의 외측 가장자리의 하방에 배기구(22h)를 구비한다. 배기구(22h)에는 배기 장치(52)가 접속된다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 배기 장치(52)의 동작을 제어함으로써, 처리실(C) 내의 압력을 목적으로 하는 압력으로 유지한다. 본 실시형태에 있어서, 처리실(C) 내의 압력은, 예컨대 1∼5 Torr의 범위 내로 설정된다.
처리 용기(12)는, 예컨대 도 3에 나타낸 바와 같이, 하부 부재(12a) 및 상부 부재(12b)를 갖는다. 하부 부재(12a)는, 상방으로 개구된 대략 통형상을 가지며, 처리실(C)을 형성하는 측벽 및 저벽을 포함하는 오목부를 형성한다. 상부 부재(12b)는 대략 통형상을 가지며, 하부 부재(12a)의 오목부의 상부 개구를 폐쇄함으로써 처리실(C)을 형성하는 덮개이다. 하부 부재(12a)와 상부 부재(12b) 사이의 외주부에는, 처리실(C)을 밀폐하기 위한 탄성 밀봉 부재, 예컨대 O링 등이 설치되어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12)에 의해 형성되는 처리실(C)의 내부에 배치대(14)를 구비한다. 배치대(14)는, 구동 기구(24)에 의해 축선(X)을 중심으로 회전 구동된다. 구동 기구(24)는, 모터 등의 구동 장치(24a) 및 회전축(24b)을 가지며, 처리 용기(12)의 하부 부재(12a)에 부착된다.
회전축(24b)은, 축선(X)을 중심 축선으로 하고, 처리실(C)의 내부까지 연장된다. 회전축(24b)은, 구동 장치(24a)로부터 전달되는 구동력에 의해 축선(X)을 중심으로 회전한다. 배치대(14)는, 중앙 부분이 회전축(24b)에 의해 지지된다. 따라서, 배치대(14)는, 축선(X)을 중심으로, 회전축(24b)의 회전에 따라서 회전한다. 또, 처리 용기(12)의 하부 부재(12a)와 구동 기구(24) 사이에는, 처리실(C)을 밀폐하는 O링 등의 탄성 밀봉 부재가 설치되어 있어도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 처리실(C) 내부의 배치대(14)의 하방에, 배치 영역(14a)에 배치된 기판(W)을 가열하기 위한 히터(26)를 구비한다. 구체적으로는, 배치대(14)를 가열함으로써 배치대(14)에 배치된 기판(W)을 가열한다. 기판(W)은, 처리 용기(12)에 설치된 게이트 밸브(G)를 통해, 도시하지 않은 로봇 아암 등의 반송 장치에 의해 처리실(C)에 반입되어, 배치 영역(14a)에 배치된다. 또한, 기판(W)은, 반송 장치에 의해 게이트 밸브(G)를 통해 처리실(C)로부터 반출된다.
처리실(C)은, 예컨대 도 2에 나타낸 바와 같이, 축선(X)을 중심으로 하는 원주 위에 배열된 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 형성한다. 배치 영역(14a)에 배치된 기판(W)은, 배치대(14)의 회전에 따라서 제1 영역(R1) 및 제2 영역(R2)을 순서대로 통과한다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 영역(R1)의 상방에, 배치대(14)의 상면에 대면하도록, 제1 가스 공급부(16)가 배치된다. 제1 가스 공급부(16)는 분사부(16a)를 구비한다. 즉, 처리실(C)에 포함되는 영역 중 분사부(16a)에 대면하는 영역이 제1 영역(R1)이다.
분사부(16a)는 복수의 분사구(16h)를 구비한다. 제1 가스 공급부(16)는, 복수의 분사구(16h)를 통해 제1 영역(R1)에 전구체 가스를 공급한다. 전구체 가스가 제1 영역(R1)에 공급되는 것에 의해, 제1 영역(R1)을 통과하는 기판(W)의 표면에 전구체 가스의 원자 또는 분자가 화학적으로 흡착된다. 전구체 가스는, 예컨대 DCS(디클로로실란)나 모노클로로실란, 트리클로로실란 등이다.
제1 영역(R1)의 상방에는, 배치대(14)의 상면에 대면하도록, 배기부(18)의 배기구(18a)가 설치되어 있다. 배기구(18a)는 분사부(16a)의 주위에 설치된다. 배기부(18)는, 진공 펌프 등의 배기 장치(34)의 동작에 의해, 배기구(18a)를 통해 처리실(C) 내의 가스를 배기한다.
제1 영역(R1)의 상방에는, 배치대(14)의 상면에 대면하도록, 제2 가스 공급부(20)의 분사구(20a)가 설치되어 있다. 분사구(20a)는 배기구(18a)의 주위에 설치되어 있다. 제2 가스 공급부(20)는, 분사구(20a)를 통해 제1 영역(R1)에 퍼지 가스를 공급한다. 제2 가스 공급부(20)에 의해 공급되는 퍼지 가스는, 예컨대 Ar(아르곤) 등의 불활성 가스이다. 퍼지 가스가 기판(W)의 표면에 분사되는 것에 의해, 기판(W)에 과잉으로 화학 흡착된 전구체 가스의 원자 또는 분자(잔류 가스 성분)가 기판(W)으로부터 제거된다. 이에 따라, 기판(W)의 표면에, 전구체 가스의 원자 또는 분자가 화학 흡착된 원자층 또는 분자층이 형성되게 된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 분사구(20a)로부터 퍼지 가스를 분사하고, 배기구(18a)로부터 배치대(14)의 표면을 따라서 퍼지 가스를 배기한다. 이에 따라, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제1 영역(R1)에 공급되는 전구체 가스가 제1 영역(R1)의 밖으로 누출되는 것을 억제한다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)는, 분사구(20a)로부터 퍼지 가스를 분사하여 배기구(18a)로부터 배치대(14)의 면을 따라서 퍼지 가스를 배기하기 때문에, 제2 영역(R2)에 공급하는 반응 가스 또는 반응 가스의 라디칼 등이 제1 영역(R1) 내에 침입하는 것을 억제한다. 즉, 플라즈마 처리 장치(10)는, 제2 가스 공급부(20)로부터의 퍼지 가스의 분사 및 배기부(18)로부터의 배기에 의해, 제1 영역(R1)과 제2 영역(R2)을 분리한다.
또, 플라즈마 처리 장치(10)는, 분사부(16a), 배기구(18a), 분사구(20a)를 포함하는 유닛(U)을 구비한다. 즉, 분사부(16a), 배기구(18a) 및 분사구(20a)는, 유닛(U)을 구성하는 부위로서 형성된다. 유닛(U)은, 예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 부재(M1), 제2 부재(M2), 제3 부재(M3) 및 제4 부재(M4)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 유닛(U)은, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)의 하면에 접촉하도록 처리 용기(12)에 부착된다.
유닛(U)에는, 예컨대 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 부재(M2)∼제4 부재(M4)를 관통하는 가스 공급로(16p)가 형성되어 있다. 가스 공급로(16p)는, 상단이, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 설치된 가스 공급로(12p)와 접속된다. 가스 공급로(12p)에는, 밸브(16v) 및 매스플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(16c)를 통해, 전구체 가스의 가스 공급원(16g)이 접속된다. 또한, 가스 공급로(16p)의 하단은, 제1 부재(M1)와 제2 부재(M2) 사이에 형성된 공간(16d)에 접속된다. 공간(16d)에는, 제1 부재(M1)에 설치된 분사부(16a)의 분사구(16h)가 접속된다.
유닛(U)에는, 제4 부재(M4)를 관통하는 가스 공급로(20r)가 형성된다. 가스 공급로(20r)는, 상단이, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 설치된 가스 공급로(12r)와 접속된다. 가스 공급로(12r)에는, 밸브(20v) 및 매스플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(20c)를 통해, 퍼지 가스의 가스 공급원(20g)이 접속된다.
유닛(U)은, 가스 공급로(20r)의 하단이, 제4 부재(M4)의 하면과 제3 부재(M3)의 상면 사이에 설치된 공간(20d)에 접속된다. 또한, 제4 부재(M4)는, 제1 부재(M1)∼제3 부재(M3)를 수용하는 오목부를 형성한다. 오목부를 형성하는 제4 부재(M4)의 내측면과 제3 부재(M3)의 외측면 사이에는 갭(20p)이 형성된다. 갭(20p)은 공간(20d)에 접속된다. 갭(20p)의 하단은 분사구(20a)로서 기능한다.
유닛(U)에는, 제3 부재(M3) 및 제4 부재(M4)를 관통하는 배기로(18q)가 형성된다. 배기로(18q)는, 상단이, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 설치된 배기로(12q)와 접속된다. 배기로(12q)는, 진공 펌프 등의 배기 장치(34)에 접속된다. 또한, 배기로(18q)는, 하단이, 제3 부재(M3)의 하면과 제2 부재(M2)의 상면 사이에 설치된 공간(18d)에 접속된다.
제3 부재(M3)는, 제1 부재(M1) 및 제2 부재(M2)를 수용하는 오목부를 구비한다. 제3 부재(M3)가 구비하는 오목부를 구성하는 제3 부재(M3)의 내측면과, 제1 부재(M1) 및 제2 부재(M2)의 외측면의 사이에는, 갭(18g)이 형성된다. 공간(18d)은 갭(18g)에 접속된다. 갭(18g)의 하단은 배기구(18a)로서 기능한다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 분사구(20a)로부터 퍼지 가스를 분사하여 배기구(18a)로부터 배치대(14)의 면을 따라서 퍼지 가스를 배기함으로써, 제1 영역(R1)에 공급하는 전구체 가스가 제1 영역(R1)의 밖으로 누출되는 것을 억제한다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대 도 5에 나타낸 바와 같이, 제2 영역(R2)의 상방에 설치된 상부 부재(12b)의 개구(AP)에, 배치대(14)의 상면에 대면하도록 설치된 플라즈마 생성부(22)를 구비한다. 플라즈마 생성부(22)는, 안테나(22a)와, 안테나(22a)에 마이크로파를 공급하는 동축 도파관(22b)을 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 상부 부재(12b)에는 예컨대 3개의 개구(AP)가 형성되고, 플라즈마 처리 장치(10)는, 예컨대 3개의 플라즈마 생성부(22)를 구비한다.
플라즈마 생성부(22)는, 제2 영역(R2)에 반응 가스 및 마이크로파를 공급하여, 제2 영역(R2)에 있어서 반응 가스의 플라즈마를 생성한다. 반응 가스에 질소 함유 가스를 이용한 경우, 플라즈마 생성부(22)는, 기판(W)에 화학적으로 흡착된 원자층 또는 분자층을 질화시킨다. 반응 가스로는, 예컨대 N2(질소) 또는 NH3(암모니아) 등의 질소 함유 가스를 이용할 수 있다.
플라즈마 생성부(22)는, 예컨대 도 5에 나타낸 바와 같이, 개구(AP)를 폐색하도록 안테나(22a)를 기체가 밀폐되게 배치한다. 안테나(22a)는, 상부판(40), 슬롯판(42) 및 지파판(44)을 갖는다.
도 6 및 도 7은, 상부판(40)의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6은, 축선(X)을 따라서 상부판(40)을 상방으로부터 본 경우의 상부판(40)의 형상의 일례를 나타내고, 도 7은, 축선(X)을 따라서 상부판(40)을 하방으로부터 본 경우의 상부판(40)의 형상의 일례를 나타낸다. 상부판(40)은, 유전체에 의해 형성되고, 예컨대 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 평판부(40a)와, 평판부(40a)의 둘레 가장자리를 따라서 평판부(40a)로부터 상방으로 돌출된 리브(40b)를 갖는다. 본 실시형태에 있어서, 리브(40b)는, 평판부(40a)의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐 평판부(40a) 상에 형성된다.
본 실시형태에 있어서, 상부판(40)은, 예컨대 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 축선(X)의 방향에서 본 경우의 형상이, 예컨대 모서리가 둥근 대략 정삼각형이다. 본 실시형태에 있어서, 상부판(40)은 예컨대 알루미나로 형성된다. 또, 상부판(40)은, 알루미나 외에, 석영, 질화알루미늄, 질화실리콘 또는 산화이트륨 등으로 형성되어도 좋다. 상부판(40)은, 평판부(40a)의 하면이 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)에 형성된 개구(AP)로부터 제2 영역(R2)에 노출되도록 상부 부재(12b)에 의해 지지되어 있다.
본 실시형태의 상부판(40)에서는, 적어도 배치 영역(14a)에 배치된 기판(W)이 통과하는 영역에 대향하는 평판부(40a)의 하면의 영역이 평면형으로 형성되어 있다. 그리고, 평면형으로 형성된 평판부(40a)의 하면의 영역은, 예컨대 Al2O3, Y2O3 또는 YF2 등에 의해 코팅되어 있다. 이들 코팅은, 용사나 에어로졸 디포지션법 등에 의해 행할 수 있다. 이에 따라, 기판(W)의 처리 과정에서 상부판(40)의 재료가 기판(W)의 표면에 부착되는 것에 의해 발생하는 콘터미네이션을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서, 평판부(40a)의 하면은 평면형으로 형성되기 때문에, 평판부(40a)의 하면에 코팅되는 막의 밀착성을 향상시킬 수 있다.
상부판(40) 상에는 슬롯판(42)이 설치되어 있다. 슬롯판(42)은, 상부판(40)의 리브(40b)로 둘러싸인 영역 내에 배치되어 있다. 도 8은, 슬롯판(42)의 일례를 나타내는 도면이다. 슬롯판(42)은 금속에 의해 판형으로 형성된다. 슬롯판(42)은, 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 축선(X) 방향에서 본 경우의 형상이, 예컨대 모서리가 둥근 대략 정삼각형이다. 슬롯판(42)에는, 예컨대 도 8에 나타낸 바와 같이, 복수의 슬롯쌍(42c)이 형성되어 있다. 각 슬롯쌍(42c)에는, 서로 교차 또는 직교하는 방향으로 연장되는 긴 구멍인 2개의 슬롯 구멍(42a 및 42b)이 포함되어 있다. 이들 슬롯쌍(42c)은, 슬롯판(42)의 면내에 반경이 상이한 동심원형으로 둘레 방향으로 복수 형성되어 있다. 또한, 슬롯판(42)에는, 동축 도파관(22b)을 배치하기 위한 개구(42d)가 형성된다. 슬롯판(42)은 도체판의 일례이다.
슬롯판(42) 상에는 지파판(44)이 설치되어 있다. 지파판(44)은, 상부판(40)의 지파판(44b)으로 둘러싸인 영역 내에 배치되어 있다. 도 9는, 지파판(44)의 일례를 나타내는 도면이다. 지파판(44)은, 예컨대 알루미나 등의 유전체로 형성된다. 지파판(44)은, 예컨대 도 9에 나타낸 바와 같이, 축선(X) 방향에서 본 경우의 형상이, 예컨대 모서리가 둥근 대략 정삼각형이다. 지파판(44)에는, 동축 도파관(22b)의 외측 도체(62b)를 배치하기 위한 대략 원통형의 개구가 형성된다. 그 개구의 주위를 형성하는 지파판(44)의 내경측의 단부에는, 지파판(44)의 두께 방향으로 돌출된 링형의 돌출부(44a)가 설치되어 있다. 지파판(44)은, 돌출부(44a)가 상측으로 돌출되도록 슬롯판(42) 상에 부착된다.
지파판(44)의 상면에는 냉각 플레이트(46)가 설치된다. 냉각 플레이트(46)는, 그 내부에 형성된 유로를 유통하는 냉매에 의해, 지파판(44)을 통해 안테나(22a)를 냉각시킨다. 냉각 플레이트(46)의 표면은 금속제이다. 냉각 플레이트(46)는, 도시하지 않은 스파이럴 스프링 개스킷 등의 스프링에 의해 지파판(44)의 상면에 압박되어 있고, 냉각 플레이트(46)의 하면은, 지파판(44)의 상면에 밀착되어 있다. 이에 따라, 안테나(22a)는, 냉각 플레이트(46)를 통해 효율적으로 방열할 수 있다.
동축 도파관(22b)은, 중공의 대략 원통형의 내측 도체(62a) 및 외측 도체(62b)를 구비한다. 내측 도체(62a)는, 안테나(22a)의 상방으로부터 지파판(44)의 개구 및 슬롯판(42)의 개구를 관통한다. 외측 도체(62b)는, 내측 도체(62a)의 외주면과 외측 도체(62b)의 내주면 사이에 간극을 두고, 내측 도체(62a)를 둘러싸도록 설치된다. 외측 도체(62b)의 하단은, 냉각 플레이트(46)의 개구부에 접속된다. 내측 도체(62a)와 외측 도체(62b) 사이에는, 외측 도체(62b)로부터 내측 도체(62a)의 방향을 향해, 하방향으로 비스듬히 복수의 스터브(80)가 삽입되어 있다. 각각의 스터브(80)의 삽입량을 제어함으로써, 상부판(40)의 하면으로부터 제2 영역(R2)에 방사되는 마이크로파의 분포를 제어할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 도파관(60) 및 고주파 발생기(68)를 갖는다. 고주파 발생기(68)는, 예컨대 1 MHz∼3 THz의 대역에 포함되는 고주파를 발생시킨다. 본 실시형태에 있어서, 고주파 발생기(68)는, 300 MHz∼3 THz의 대역에 포함되는 마이크로파(예컨대 2.45 GHz의 마이크로파)를 발생시킨다. 고주파 발생기(68)가 발생시킨, 예컨대 약 2.45 GHz의 마이크로파는, 도파관(60)을 통해 동축 도파관(22b)에 전파되고, 내측 도체(62a)와 외측 도체(62b)의 간극을 전파한다. 그리고, 지파판(44) 내를 전파한 마이크로파는, 슬롯판(42)의 슬롯 구멍으로부터 상부판(40)에 전파되고, 상부판(40)으로부터 제2 영역(R2)에 방사된다.
제2 영역(R2)에는, 반응 가스 공급부(22c)로부터 반응 가스가 공급된다. 반응 가스 공급부(22c)는, 예컨대 개구(AP)의 주위에 연장되도록, 처리 용기(12)의 상부 부재(12b)의 내측에 복수 설치되고, 반응 가스를 상부판(40)의 하방을 향해 분사한다. 반응 가스 공급부(22c)에는, 밸브(50v) 및 매스플로우 컨트롤러 등의 유량 제어기(50c)를 통해, 반응 가스의 가스 공급원(50g)이 접속된다.
플라즈마 생성부(22)는, 반응 가스 공급부(22c)에 의해 제2 영역(R2)에 반응 가스를 공급하고, 안테나(22a)에 의해 제2 영역(R2)에 마이크로파를 방사한다. 이에 따라, 제2 영역(R2)에 있어서 반응 가스 플라즈마가 생성된다.
또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(10)는, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성 요소를 제어하기 위한 제어부(70)를 구비한다. 제어부(70)는, CPU(Central Processing Unit) 등의 제어 장치, 메모리 등의 기억 장치, 입출력 장치 등을 구비하는 컴퓨터이어도 좋다. 제어부(70)는, 메모리에 기억된 제어 프로그램에 따른 CPU의 동작에 기초하여, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성 요소를 제어한다.
예컨대, 제어부(70)는, 배치대(14)의 회전 속도를 제어하는 제어 신호를 구동 장치(24a)에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 기판(W)의 온도를 제어하는 제어 신호를 히터(26)에 접속된 전원에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 전구체 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(16v) 및 유량 제어기(16c)에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 배기량을 제어하는 제어 신호를 배기 장치(34)에 출력한다.
또한, 제어부(70)는, 퍼지 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(20v) 및 유량 제어기(20c)에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 마이크로파의 파워를 제어하는 제어 신호를 고주파 발생기(68)에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 반응 가스의 유량을 제어하는 제어 신호를 밸브(50v) 및 유량 제어기(50c)에 출력한다. 또한, 제어부(70)는, 배기구(22h)로부터의 배기량을 제어하는 제어 신호를 배기 장치(52)에 송신한다.
[상부판(40)의 형상]
플라즈마 처리 장치(10)를 이용한 기판(W)의 플라즈마 처리에서는, 처리 용기(12) 내는 대기압보다 낮은 압력으로 설정된다. 그 때문에, 상부판(40)에는, 대기압과 처리 용기(12) 내의 압력의 차압에 따른 압력이 가해진다. 그 때문에, 상부판(40)에는, 압력에 대한 강도를 확보하기 위해, 상부판(40)에 리브가 설치되는 경우가 있다. 마이크로파를 이용한 플라즈마 처리에서는, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리가 짧아지면, 기판(W)에 공급되는 라디칼의 양이 증가하고, 기판(W) 상에 형성된 막의 질이 향상된다. 그러나, 상부판(40)의 기계적인 강도를 확보하기 위해, 상부판(40)의 배치대(14)측의 면에 리브가 설치되면, 리브의 높이만큼, 안테나(22a)를 기판(W)에 가깝게 하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 기판(W) 상에 형성된 막의 질을 향상시키는 것이 어려워진다.
따라서, 발명자들은, 배치대(14)측의 면에 리브가 설치되어 있지 않은 상부판(40)을 이용하는 것을 검토했다. 리브가 설치되어 있지 않은 판형의 상부판을 이용하여 플라즈마 처리를 실시한 경우의 상부판의 제1 주응력을 시뮬레이션한 바, 도 10에 나타낸 바와 같은 시뮬레이션 결과를 얻었다. 도 10은, 리브가 설치되어 있지 않은 상부판의 제1 주응력의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 도 10에 나타낸 시뮬레이션 결과에서는, 11 mm, 13 mm 및 16 mm의 3가지 두께(L1)의 상부판에 관해, 안테나(22a)로부터 공급되는 마이크로파의 전력을 바꾼 경우의 상부판의 제1 주응력의 시뮬레이션 결과가 나타나 있다. 또, 도 10에 나타낸 시뮬레이션 결과에서는, 상부판의 재질로서 알루미나를 사용하고 있다.
도 10의 결과에서 분명한 바와 같이, 모든 두께(L1)의 상부판에 있어서 마이크로파의 전력이 증가함에 따라서, 상부판의 제1 주응력이 증가하고 있다. 그리고, 두께(L1)가 11 mm 또는 13 mm인 상부판에서는, 5 kW의 마이크로파를 공급한 경우의 제1 주응력이 75 MPa를 초과했다. 또한, 두께(L1)가 16 mm인 상부판에서는, 5 kW의 마이크로파를 공급한 경우의 제1 주응력이 75 MPa 부근의 값이 되어 있다.
여기서, 본 실시형태에서는, 상부판의 과거의 사용 실적으로부터, 5 kW의 마이크로파를 공급한 경우의 제1 주응력의 상한값을 75 MPa로 정했다. 도 10의 시뮬레이션 결과를 참조하면, 두께(L1)가 11 mm 또는 13 mm인 상부판에서는, 5 kW의 마이크로파를 공급한 경우의 제1 주응력이 상한값을 초과한 것을 알 수 있다. 또한, 두께(L1)가 16 mm인 상부판에서는, 5 kW의 마이크로파를 공급한 경우의 제1 주응력이 75 MPa 부근의 값이 되어 있어, 상한값에 대하여 마진이 얻어지지 않은 것을 알 수 있다. 따라서, 리브가 설치되어 있지 않은 판형의 상부판을 이용한 경우에는, 강도를 확보할 수 없는 것을 알 수 있다.
다음으로, 리브가 설치된 상부판의 시뮬레이션 결과에 관해 설명한다. 상부판의 배치대(14)측의 면에 리브가 설치되면, 리브의 높이만큼, 안테나(22a)를 기판(W)에 가깝게 하는 것이 어려워진다. 그 때문에, 본 실시형태에서는, 예컨대 도 6 및 도 7에서 설명한 바와 같이, 배치대(14)측의 면과 반대측의 면의 둘레 가장자리 전체에 리브가 설치된 상부판(40)을 이용한다.
여기서, 시뮬레이션에서 이용한 파라메터에 관해 설명한다. 도 11은, 리브의 높이 및 폭을 설명하는 도면이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 상부판(40)에 있어서, 평판부(40a)의 두께를 L1, 리브(40b)의 평판부(40a)로부터의 높이를 L2, 리브(40b)의 폭을 L3으로 정의한다.
또, 상부판(40)의 평판부(40a)는, 슬롯판(42)의 아래에 배치된다. 그리고, 슬롯판(42)에 형성된 각각의 슬롯 구멍(42a 및 42b)으로부터 방사된 마이크로파는, 상부판(40)을 전파하고, 상부판(40)으로부터 제2 영역(R2)에 방사된다. 여기서, 기계적인 강도를 높이기 위해서는, 상부판(40)의 두께(L1)를 증가시키는 것이 고려된다. 그러나, 상부판(40)의 두께(L1)를 증가시키면, 각각의 슬롯 구멍(42a 및 42b)으로부터 방사된 마이크로파가, 상부판(40)의 면내 방향으로 확대되기 쉬워지고, 상부판(40) 상에 있어서, 마이크로파의 정재파가 발생하기 쉬워진다. 마이크로파의 정재파가 발생하면, 상부판(40)의 면내에 있어서, 슬롯 구멍(42a 및 42b)의 바로 아래와는 상이한 위치에서 마이크로파가 강해지는 경우가 있다. 그 때문에, 마이크로파가, 슬롯 구멍(42a 및 42b)의 배치와는 상이한 분포가 되어, 마이크로파의 분포의 제어성이 저하된다. 이에 따라, 플라즈마의 착화 불량이나 플라즈마 분포의 편차가 발생한다. 그 때문에, 평판부(40a)는, 지나치게 두꺼운 것도 바람직하지 않다.
본 실시형태에서는, 기계적인 강도와, 마이크로파의 분포의 제어성의 관점에서, 평판부(40a)의 두께(L1)는, 상부판(40) 내의 마이크로파의 파장을 λ로 한 경우에, 예컨대 λ/8∼3λ/8의 범위 내의 두께인 것이 바람직하다. 상부판(40)의 재질이 알루미나인 경우, 2.45 GHz의 마이크로파에 대하여, 평판부(40a)의 두께(L1)는, 예컨대 약 5 mm∼15 mm의 범위 내인 것이 바람직하다. 마이크로파의 분포의 제어성의 관점에서는, 평판부(40a)의 두께(L1)는 λ/4인 것이 보다 바람직하다. 상부판(40)의 재질이 알루미나인 경우, 상부판(40) 내에서의 2.45 GHz의 마이크로파의 파장은 약 40 mm이므로, 마이크로파의 분포의 제어성의 관점에서는, 평판부(40a)의 두께(L1)는 약 10 mm 정도인 것이 바람직하다. 그러나, 기계적 강도를 고려하면, 약 10 mm의 두께에서는, 강도의 마진이 적다고 생각된다. 그 때문에, 이하에서는, 평판부(40a)의 두께(L1)를 13 mm로 하여 시뮬레이션을 행했다.
도 12는, 리브가 설치된 상부판(40)의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면이다. 또, 도 12에 나타낸 시뮬레이션 결과에서는, 상부판(40)의 재질로서 알루미나를 사용하고 있다.
도 12의 시뮬레이션 결과에서 분명한 바와 같이, 리브(40b)의 높이(L2)가 높아질수록, 마이크로파의 강도의 증가에 대하여, 제1 주응력의 증가가 억제되고 있다. 그러나, 리브(40b)의 높이(L2)가 지나치게 높아지면, 리브(40b)와 평판부(40a)의 접속 부분에 집중하는 응력이 증가하는 경향이 있다. 그 때문에, 리브(40b)의 높이(L2)는 미리 정해진 범위 내인 것이 바람직하고, 예컨대 평판부(40a)의 두께(L1)의 2배∼4배의 범위 내인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 리브(40b)의 높이(L2)는, 예컨대 20 mm∼40 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
또한, 도 12의 시뮬레이션 결과에서 분명한 바와 같이, 리브(40b)의 폭(L3)이 클수록, 마이크로파의 강도의 증가에 대하여, 제1 주응력의 증가가 억제되고 있다. 그러나, 리브(40b)의 폭(L3)이 지나치게 크면, 슬롯판(42)이나 지파판(44)을 배치하기 위한 평판부(40a)의 영역이 좁아진다. 그 때문에, 리브(40b)의 폭(L3)은 미리 정해진 범위 내인 것이 바람직하고, 예컨대 평판부(40a)의 두께(L1)의 1배∼1.5배의 범위 내인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 리브(40b)의 폭(L3)은, 예컨대 10 mm∼15 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
도 12에서 분명한 바와 같이, 시뮬레이션에서는, 평판부(40a)의 두께(L1)를 13 mm, 리브(40b)의 높이(L2)를 27.5 mm, 리브(40b)의 폭(L3)을 12.5 mm로 설정함으로써, 상부판(40)에 발생하는 제1 주응력을 62.9 MPa까지 억제할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 예컨대 도 5∼도 7에 나타낸 바와 같이, 배치대(14)측의 면과 반대측의 면에 리브가 설치된 상부판(40)을 이용함으로써, 배치대(14)측의 면에 리브가 설치되어 있지 않은 경우라 하더라도, 상부판(40)에 발생하는 제1 주응력을 미리 정해진 값 이하로 억제할 수 있다. 이에 따라, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리를 짧게 할 수 있다.
예컨대, 하면에 리브가 형성된 상부판(40)을 이용한 종래의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 리브 이외의 부분의 상부판(40)의 하면으로부터 기판(W)까지의 거리가 67 mm였다. 이에 비해, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 상부판(40)의 하면으로부터 기판(W)까지의 거리를 45.7 mm까지 짧게 할 수 있었다. 즉, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 종래의 플라즈마 처리 장치(10)와 비교해서, 상부판(40)으로부터 기판(W)까지의 거리를 21.3 mm 단축할 수 있다.
이와 같이, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리를 짧게 함으로써, 안테나(22a) 부근에서 생성된 라디칼이, 보다 기판(W)에 닿기 쉬워진다. 따라서, 기판(W)에 공급되는 라디칼의 양을 증가시킬 수 있고, 보다 낮은 처리 온도에서도, 기판(W)의 막질을 향상시키는 것이 가능해진다.
또, 상부판(40)과 기판(W) 사이의 거리는, 지나치게 짧아지면, 기판(W)에 차지업 손상이 발생한다. 실험에서는, 상부판(40)의 하면과 기판(W)의 거리가 30 mm 미만이 된 경우에, 기판(W)에 차지업 손상이 발생했다. 그 때문에, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리를 지나치게 짧게 하는 것도 바람직하지 않다. 그 때문에, 본 실시예에서는, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리는 미리 정해진 범위 내인 것이 바람직하고, 예컨대 평판부(40a)의 두께(L1)의 3배∼4배의 범위 내인 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 안테나(22a)와 기판(W) 사이의 거리는, 예컨대 30 mm∼40 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.
이상, 실시형태에 관해 설명했다. 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 기판(W)의 막질을 향상시킬 수 있다. 특히, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 안테나(22a)의 하면의 상부판(40)의 두께(L1)를 3λ/8 이하의 두께로 유지한 채로, 상부판(40)의 하면을 평탄하게 할 수 있기 때문에, 플라즈마가 생성되는 영역에서의 마이크로파의 분포의 제어성의 향상과, 기판(W)에 공급되는 라디칼의 양의 증가를 양립시킬 수 있다.
또, 개시된 기술은, 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지의 범위 내에서 여러가지 변형이 가능하다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, 안테나(22a)로서, 축선(X)을 따르는 방향에서 본 경우의 단면형상이 대략 정삼각형인 안테나(22a)가 이용되었지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 형태로서, 축선(X)을 따르는 방향에서 본 경우의 안테나(22a)의 형상은, 대략 정삼각형 이외의 형상, 예컨대 대략 원형이나 다각형 등이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치(10)로서, 세미 배치식의 기판 처리 장치를 예를 들어 설명했다. 그러나, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 매엽식의 플라즈마 처리 장치(10)에 대해서도, 상기 상부판(40)이 이용되어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서의 상부판(40)은, 평판부(40a)의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐 리브(40b)가 설치된다. 그러나, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 리브(40b)는, 평판부(40a)의 둘레 가장자리 중에서, 일부 구간에 설치되어 있지 않아도 좋다. 또, 축선(X)을 따르는 방향에서 본 경우의 상부판(40)의 형상이 대략 정삼각형인 경우, 코너 부분에 응력이 집중하기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 평판부(40a)의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 리브(40b)가 설치되지 않은 경우라 하더라도, 그 코너 부분에는 리브(40b)가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 리브(40b)는, 평판부(40a)의 둘레 가장자리 이외의 부분에 설치되어 있어도 좋다.
또한, 리브(40b)는, 평판부(40a)의 상면(배치대(14)와 대향하는 측의 면과 반대측의 면)에 설치되어 있으면 되며, 반드시 평판부(40a)의 상면의 둘레 가장자리에 설치되어 있지 않아도 좋다. 단, 이 경우, 리브(40b)는, 평판부(40a)의 상면에 있어서, 슬롯판(42)이 배치되는 영역 이외의 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 실시형태에서는, 상부판(40)의 리브(40b)는, 평판부(40a)의 둘레 가장자리를 따라서 평판부(40a)로부터 배치대(14)와 대향하는 측의 면과 반대측으로 돌출되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 리브(40b)는, 예컨대 도 13에 나타낸 바와 같이, 평판부(40a)의 둘레 가장자리를 따라서 평판부(40a)로부터 배치대(14)와 대향하는 측의 면과 반대측으로 돌출되고, 또한 평판부(40a)의 면과 대략 평행한 방향을 따라서 외측으로 돌출된 형상이어도 좋다. 이에 따라, 상부판(40)의 기계적 강도를 유지하면서, 안테나(22a) 전체를 더욱 기판(W)에 가깝게 할 수 있다.
이상, 본 발명을 실시형태를 이용하여 설명했지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 기재된 범위에는 한정되지 않는다. 상기 실시형태에 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능한 것이 당업자에게 분명하다. 또한, 그와 같은 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이, 특허청구범위의 기재로부터 분명하다.
W : 기판
10 : 플라즈마 처리 장치
12 : 처리 용기
14 : 배치대
16 : 제1 가스 공급부
18 : 배기부
20 : 제2 가스 공급부
22 : 플라즈마 생성부
22a : 안테나
22b : 동축 도파관
22c : 반응 가스 공급부
24 : 구동 기구
26 : 히터
34 : 배기 장치
40 : 상부판
40a : 평판부
40b : 리브
42 : 슬롯판
44 : 지파판

Claims (12)

  1. 마이크로파의 플라즈마를 이용하여 처리 용기 내에서 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 상기 피처리 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 배치대와 대향하도록 상기 배치대의 상방에 설치되고, 유전체판을 가지며, 상기 유전체판을 통해 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써 상기 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 안테나
    를 구비하고,
    상기 유전체판은,
    상기 안테나의 하면에 설치되고, 적어도 상기 배치대와 대향하는 측의 면이 평면형으로 형성된 평판부와,
    상기 평판부에 있어서 상기 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면에 형성된 리브
    를 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 안테나는,
    상기 평판부에 있어서 상기 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면에 접하도록 설치되고, 상기 마이크로파를 전파시키는 도체판을 가지며,
    상기 리브는,
    상기 평판부에 있어서 상기 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면 중에서, 상기 도체판이 설치되어 있지 않은 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리브는,
    상기 평판부로부터 상방으로 돌출되도록, 상기 평판부에 있어서 상기 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면의 둘레 가장자리를 따라서 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 리브는,
    상기 평판부에 있어서 상기 배치대와 대향하는 측의 면과 반대측의 면의 둘레 가장자리의 전체 둘레에 걸쳐, 상기 평판부에 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평판부의 두께는, 상기 유전체판 내에 있어서의 마이크로파의 파장을 λ로 한 경우에, λ/8로부터 3λ/8의 범위 내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리브의 상기 평판부로부터의 높이는, 상기 평판부의 두께의 2배로부터 4배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 리브의 두께는, 상기 평판부의 두께의 1배로부터 1.5배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평판부는, 상기 배치대와 대향하는 측의 평면형의 면에 미리 정해진 코팅이 실시되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 평판부의 하면과 상기 배치대에 배치된 상기 피처리 기판의 거리는, 상기 평판부의 두께의 3배로부터 4배의 범위 내인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 유전체판은, 알루미나, 석영, 질화알루미늄, 질화실리콘 또는 산화이트륨으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배치대는, 상기 피처리 기판이 축선의 주위를 이동하도록 상기 축선을 중심으로 회전 가능하게 설치되어 있고,
    상기 처리 용기는, 상기 배치대의 회전에 의해 상기 축선에 대하여 상기 피처리 기판이 이동하는 둘레 방향으로 복수의 영역으로 나누어져 있고,
    상기 안테나는, 상기 복수의 영역 중의 하나의 영역에 있어서, 상기 처리 용기 내에 마이크로파를 방사함으로써 상기 처리 용기 내에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 안테나는, 상기 축선을 따르는 방향으로부터 본 경우의 단면형상이 정삼각형인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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