KR20190073510A - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

일 형태에 관한 플라스마 처리 장치는, 챔버를 제공하는 챔버 본체와, 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와, 챔버 내에 배치된 스테이지와, 챔버 내의 공간을 통해서 스테이지에 대면하는 원형의 표면을 갖는 상부 전극과, 상부 전극에 접속하는 도체와, 100MHz 이상 1000MHz 이하의 주파수의 제1 고주파를 발생시키는 고주파 전원이며, 도체를 통해서 상부 전극에 접속된 해당 고주파 전원과, 제1 고주파보다도 낮은 주파수의 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 상부 전극에 인가하는 바이어스 전원과, 상부 전극의 표면의 외연을 따라서 연장되는 환형의 절연 링과, 제1 고주파에 기초하여 도체의 주위에서 발생하는 전자파를 전파하는 도파로이며, 상부 전극의 외측에서 절연 링에 접속하는 해당 도파로와, 상부 전극에 인가되는 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어하는 제어부를 구비한다.

Description

플라스마 처리 장치
본 발명의 실시 형태는, 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스 등의 제조에서는, 플라스마에 피처리체를 노출시킴으로써 피처리체를 처리하는 플라스마 처리가 행하여진다. 플라스마 처리에서는, 프로세스 시간의 단축 및 피처리체의 대미지 저감의 관점에서, 고밀도이면서 또한 저전자 온도의 플라스마를 사용하는 것이 바람직하다.
고밀도이면서 또한 저전자 온도의 플라스마를 생성하기 위해서, VHF(Very High Frequency)대 또는 UHF(Ultra High Frequency)대의 고주파를 플라스마 생성용 전력으로서 사용하는 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 하부 전극인 캐소드 전극에 20MHz 이상 200MHz 이하의 고주파를 인가해서 플라스마를 생성하는 평행 평판형 플라스마 처리 장치가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 하부 전극인 서셉터에 100MHz의 고주파 전력을 인가해서 플라스마를 생성하는 평행 평판형 플라스마 처리 장치가 기재되어 있다.
일본 특허 공개 평9-312268호 공보 일본 특허 공개 제2009-021256호 공보
전극에 VHF대 또는 UHF대의 고주파가 인가되면, 당해 고주파에 의해 발생한 전자파가 전극 표면을 표면파로서 전파한다. 이 표면파는, 서로 간섭함으로써 전극 표면에 전압의 강도 분포를 발생시켜, 플라스마 밀도의 균일성을 악화시킨다. 특히, 원형의 전극 표면의 외연으로부터 전극 표면의 중심을 향해서 표면파가 전파되도록 플라스마 처리 장치가 구성되어 있는 경우에는, 전극 표면의 중심 부근에서 표면파의 간섭이 발생하게 되므로, 전극 표면의 직경 방향 내측에서 발생하는 플라스마의 밀도가 전극 표면의 직경 방향 외측에서 발생하는 플라스마의 밀도에 비해서 높아진다. 이에 반해, 특허문헌 1에 기재된 플라스마 장치에서는, 플라스마 밀도의 균일성을 향상시키기 위해서, 당해 하부 전극의 외연에 가까워짐에 따라서 하부 전극의 두께를 두껍게 함으로써, 상부 전극과 하부 전극의 사이의 거리가 외연에 가까워짐에 따라서 좁아지도록 하고 있다.
그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 하부 전극의 형상은 고정되어 있으므로, 프로세스 조건에 따라서 유연하게 플라스마의 밀도 분포를 제어하는 것은 곤란하다. 따라서, 본 기술 분야에서는, 예를 들어 플라스마 생성용 고주파로서 VHF대 또는 UHF대의 고주파를 사용한 경우에도, 플라스마의 밀도 분포를 유연하게 제어할 수 있는 플라스마 처리 장치가 요청되고 있다.
일 형태에 관한 플라스마 처리 장치는, 챔버를 제공하는 챔버 본체와, 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와, 챔버 내에 배치된 스테이지와, 챔버 내의 공간을 통해서 스테이지에 대면하는 원형의 표면을 갖는 상부 전극과, 상부 전극에 접속하는 도체와, 100MHz 이상 1000MHz 이하의 주파수의 제1 고주파를 발생시키는 고주파 전원이며, 도체를 통해서 상부 전극에 접속된 해당 고주파 전원과, 제1 고주파보다도 낮은 주파수의 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 상부 전극에 인가하는 바이어스 전원과, 상부 전극의 표면의 외연을 따라서 연장되는 환형의 절연 링과, 제1 고주파에 기초하여 도체의 주위에서 발생하는 전자파를 전파하는 도파로이며, 상부 전극의 외측에서 절연 링에 접속하는 해당 도파로와, 상부 전극에 인가되는 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어하는 제어부를 구비한다.
상기 일 형태에 관한 플라스마 처리 장치에서는, 제1 고주파가 도체를 통해서 상부 전극에 인가됨으로써, 도체의 주위에 전자파가 발생한다. 이 전자파는, 도파로 및 절연 링을 통과하여, 상부 전극의 표면의 외연으로부터 중심을 향하는 표면파로서 상부 전극의 표면을 따라 전파된다. 이 표면파는, 챔버 내의 공간에 생성되는 플라스마에 에너지를 전달하면서, 서서히 감쇠해 간다. 여기서, 표면파의 감쇠 계수는, 플라스마와 상부 전극의 표면의 사이에 형성되는 시스의 두께에 의존한다. 이 시스의 두께는, 상부 전극에 인가되는 바이어스 전압에 의해 제어할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극에 인가하는 부극성의 바이어스 전압의 절댓값이 커지면 시스의 두께가 증가하고, 표면파의 감쇠 계수는 작아진다. 반대로, 상부 전극에 인가되는 부극성의 바이어스 전압의 절댓값이 작아지면 시스의 두께가 감소하고, 표면파의 감쇠 계수는 커진다. 일 형태에 관한 플라스마 처리 장치에서는, 제어부에 의해 상부 전극에 인가되는 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어함으로써 표면파의 감쇠 계수를 변화시킬 수 있으므로, 상부 전극의 외연으로부터 도입된 표면파 중 상부 전극의 직경 방향의 중심에 도달하는 표면파의 에너지의 비율을 변화시킬 수 있다. 따라서, 일 형태에 관한 플라스마 처리 장치에 의하면, 플라스마 밀도의 직경 방향의 분포를 유연하게 제어할 수 있다.
일 실시 형태에서는, 챔버 본체는 측벽을 갖고, 측벽에는, 챔버 본체의 중심 축선 둘레에 환형으로 연장되어, 스테이지와 측벽의 사이를 전파하는 전자파를 억제하는 초크부가 마련되어 있어도 된다.
일 실시 형태에서는, 초크부는, 챔버 본체의 직경 방향을 따라서 연장되는 제1 부분과, 중심 축선과 평행한 방향을 따라서 연장되는 제2 부분을 갖고 있는, 청구항 2에 기재된 플라스마 처리 장치.
일 실시 형태에서는, 제1 부분의 직경 방향을 따른 길이와 제2 부분의 평행한 방향을 따른 길이의 합은, 스테이지와 측벽의 사이를 전파하는 전자파를 제거하는 길이로 설정되어 있어도 된다.
일 실시 형태에서는, 상부 전극에는, 공간으로부터 상부 전극을 향하는 열유속에 따른 파라미터를 검출하는 복수의 센서가 마련되어 있고, 복수의 센서는, 상부 전극의 직경 방향의 상이한 위치에 배치되고, 제어부는, 복수의 센서의 검출 결과에 기초하여 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어해도 된다.
일 실시 형태에서는, 상부 전극은, 냉매용 유로가 형성된 본체부와, 본체부의 하방에 배치된 샤워 플레이트이며, 표면을 갖고 또한 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 해당 샤워 플레이트를 포함하고, 복수의 센서 각각은, 본체부와 샤워 플레이트의 사이의 온도 차에 따른 출력 신호를 출력하고, 제어부는, 출력 신호에 기초하여 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어해도 된다.
본 발명의 일 형태 및 다양한 실시 형태에 따르면, 플라스마의 밀도 분포를 유연하게 제어할 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 종단면도이다.
도 2는 전자파의 전파 경로를 설명하는 도면이다.
도 3은 센서의 확대도이다.
도 4는 다른 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 종단면도이다.
도 5는 또 다른 실시 형태에 관한 플라스마 처리 장치의 종단면도이다.
도 6은 시스의 두께와 시스 중의 전계 강도의 분포의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
도 7은 초크부의 길이와 투과파 강도의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 하고, 동일하거나 또는 상당하는 부분에 대한 중복된 설명은 생략한다. 또한, 각 도면의 치수 비율은, 반드시 실제의 치수 비율과 일치하고 있지는 않다.
일 실시 형태의 플라스마 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 1은, 일 실시 형태의 플라스마 처리 장치(10A)를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 플라스마 처리 장치(10A)는, 챔버 본체(12)를 구비하고 있다. 챔버 본체(12)는, 예를 들어 알루미늄으로 구성되어 있고, 그 표면은 양극 산화 처리가 되어 있다. 챔버 본체(12)는, 그 내부에 챔버(C)를 제공한다. 이 챔버 본체(12)는 접지되어 있다.
일 실시 형태에서는, 챔버 본체(12)는, 측벽(12a), 저부(12b) 및 덮개부(12c)를 포함할 수 있다. 측벽(12a)은, 대략 원통 형상을 갖고 있다. 측벽(12a)의 중심 축선은, 챔버 본체(12)의 중심 축선(Z)에 일치하고 있다. 저부(12b)는, 측벽(12a)의 하단에 접속하고 있다. 저부(12b)에는, 배기구(12e)가 형성되어 있고, 당해 배기구(12e)에는, 진공 펌프와 같은 배기 장치(14)가 접속되어 있다. 배기 장치(14)는, 챔버 본체(12) 내의 압력이 소정의 압력이 되도록, 챔버 본체(12) 내의 가스를 배기한다. 덮개부(12c)는, 측벽(12a)의 상부에 형성된 개구를 막도록 측벽(12a)의 상단에 접속되어 있다.
챔버(C) 내의 하부에는, 스테이지(20)가 마련되어 있다. 스테이지(20)의 상면에는, 피처리체(W)가 지지된다.
플라스마 처리 장치(10A)는, 상부 전극(30)을 더 구비하고 있다. 상부 전극(30)은, 대략 원반 형상을 갖고 있다. 상부 전극(30)은, 스테이지(20)의 상방에 마련되어 있고, 챔버(C) 내의 공간(S)을 통해서 스테이지(20)와 대면 배치되어 있다. 일 실시 형태에서는, 상부 전극(30)은, 본체부(32) 및 샤워 플레이트(34)를 포함할 수 있다.
본체부(32)는, 대략 원판 형상을 갖고 있으며, 예를 들어 알루미늄 합금으로 구성되어 있다. 일 실시 형태에서는, 본체부(32)의 내부에는, 냉매 유로(32p)가 형성되어 있어도 된다. 냉매 유로(32p)에는, 냉매 입구 배관, 냉매 출구 배관이 접속되어 있고, 이들 냉매 입구 배관 및 냉매 출구 배관은, 칠러 유닛에 접속되어 있다. 냉매는, 칠러 유닛으로부터 냉매 입구 배관을 통해서 냉매 유로(32p)에 공급되고, 냉매 유로(32p)로부터 냉매 출구 배관을 통해서 칠러 유닛에 되돌아가도록 순환한다. 상부 전극(30)은, 냉매 유로(32p) 내에 적당한 냉매, 예를 들어 냉각수 등을 순환시킴으로써, 상부 전극(30)을 소정의 온도로 제어 가능하게 되어 있다.
샤워 플레이트(34)는, 본체부(32)의 하방에 마련되어 있다. 샤워 플레이트(34)는, 대략 원판 형상을 갖고 있으며, 예를 들어 알루미늄 합금으로 구성되어 있다. 샤워 플레이트(34)에는, 복수의 관통 구멍(34h), 즉, 복수의 가스 토출 구멍이 형성되어 있다. 샤워 플레이트(34) 중 스테이지(20)의 상면에 대면하는 표면(35)은, 공간(S)에 노출되어 있다. 표면(35)은, 내측부(35a) 및 외측부(35b)를 포함하고 있다. 내측부(35a)는, 스테이지(20)의 상방에 위치하고 있는 대략 원형의 영역이다. 외측부(35b)는, 표면(35)의 직경 방향에 있어서 스테이지(20)보다도 외측에 위치하는 영역이며, 내측부(35a)의 외측을 둘러싸는 환형의 영역이다. 표면(35)의 외연(35c)은, 외측부(35b)의 최외주에 위치하고 있다.
샤워 플레이트(34)와 본체부(32)의 사이에는 복수의 스페이서(36)가 마련되어 있다. 샤워 플레이트(34)와 본체부(32)는, 당해 복수의 스페이서(36)를 통해서 중심 축선(Z) 방향으로 서로 이격되어 있다. 본체부(32)와 샤워 플레이트(34)의 사이에는, 복수의 관통 구멍(34h)에 연통하는 가스 확산실(38)이 형성되어 있다. 가스 확산실(38)은, 챔버 본체(12)의 외부에 마련된 가스 공급부(GS)에 접속되어 있다. 가스 공급부(GS)는, 가스 소스, 유량 제어기 및 밸브를 포함하고 있다. 가스 소스는, 유량 제어기 및 밸브를 통해서, 가스 확산실(38)에 처리 가스를 공급한다. 가스 공급부(GS)로부터 가스 확산실(38)에 공급된 처리 가스는, 복수의 관통 구멍(34h)을 통해서 공간(S)에 공급된다.
또한, 측벽(12a)의 상부에는, 측벽(12a)의 내면으로부터 직경 방향 내측으로 돌출되는 환형의 지지부(16)가 형성되어 있다. 즉, 측벽(12a)의 지지부(16)가 형성된 부분의 내경은, 지지부(16)가 형성되어 있지 않은 부분의 내경보다도 작게 되어 있다. 이 지지부(16)는, 상방을 향함에 따라서 직경 방향 내측에 가까워지도록 경사지는 경사면(16t)을 가질 수 있다.
플라스마 처리 장치(10A)는, 절연 링(40)을 더 구비하고 있다. 절연 링(40)은, 알루미나와 같은 절연체로 구성되어 있다. 절연 링(40)은, 중심 축선(Z) 둘레로 연장되는 환형체이며, 지지부(16) 상에 지지되어 있다. 절연 링(40)은, 표면(35)의 외연(35c)을 따라 연장되어 있고, 상부 전극(30)을 하방으로부터 지지하고 있다.
일 실시 형태에서는, 절연 링(40)은, 상방을 향함에 따라서 직경 방향 내측에 가까워지도록 경사지는 경사면(40t)을 가질 수 있다. 절연 링(40)의 경사면(40t) 및 지지부(16)의 경사면(16t)은 동일한 경사각을 갖고, 중심 축선(Z)을 지나는 종단면에서 보아 경사면(40t) 및 경사면(16t)이 동일직선 상에 위치하도록 배치되어 있어도 된다. 또한, 절연 링(40)과 상부 전극(30)의 사이, 및 절연 링(40)과 지지부(16)의 사이에는, 각각 O링이 마련되어 있다. 이에 의해, 챔버(C)의 기밀성이 유지되어 있다.
플라스마 처리 장치(10A)는, 동축 도파관(42)을 더 구비하고 있다. 동축 도파관(42)은, 내측 도체(42a) 및 외측 도체(42c)를 포함하고 있다. 내측 도체(42a)의 일단은, 본체부(32)에 접속되어 있다. 내측 도체(42a)의 타단은, 정합기(44)를 거쳐서 고주파 전원(46)에 접속되어 있다. 고주파 전원(46)은, 플라스마 생성용 제1 고주파를 발생하는 전원이며, 100MHz 이상 1000MHz 이하의 범위 내의 주파수를 갖는 제1 고주파를 생성한다. 제1 고주파는, 정합기(44) 및 내측 도체(42a)를 통해서 상부 전극(30)에 인가된다. 정합기(44)는, 고주파 전원(46)의 부하 임피던스를 조정하도록 구성되어 있다.
또한, 내측 도체(42a)의 타단은, 저역 통과 필터(47)를 거쳐서 바이어스 전원(48)에도 접속되어 있다. 바이어스 전원(48)은, 상부 전극(30)에 공급되는 바이어스용 출력파를 생성한다. 바이어스 전원(48)에 의해 생성되는 출력파는, 제1 고주파의 주파수보다도 낮은 주파수를 갖는 제2 고주파이다. 제2 고주파는, 정 또는 부의 직류 성분을 갖는 고주파이며, 예를 들어 500kHz의 주파수를 갖는다. 바이어스 전원(48)은, 제2 고주파를 저역 통과 필터(47) 및 내측 도체(42a)를 통해서 상부 전극(30)에 인가한다. 즉, 제2 고주파는, 제1 고주파에 중첩되어 상부 전극(30)에 인가된다. 또한, 바이어스 전원(48)은, 제2 고주파 대신에 직류 바이어스를 상부 전극(30)에 인가해도 된다.
또한, 동축 도파관(42)의 외측 도체(42c)는, 덮개부(12c)에 접속되어 있다. 내측 도체(42a) 및 외측 도체(42c)는, 후술하는 도파로(42b)의 일부분을 구획 형성한다.
플라스마 처리 장치(10)는, 도파로(42b)를 더 구비하고 있다. 도파로(42b)는, 고주파 전원(46)로부터의 제1 고주파에 기초하여 내측 도체(42a)의 주위에 발생하는 전자파를 공간(S)에 전파한다. 도파로(42b)는, 예를 들어 절연체로 구성되어 있다. 도파로(42b)는, 서로 연속하는 제1 부분(43a)과 제2 부분(43b)을 갖고 있다. 제1 부분(43a)은, 내측 도체(42a)와 외측 도체(42c)의 사이를 따라 연장되어 있다. 제2 부분(43b)은, 상부 전극(30)과 덮개부(12c)의 사이를 따라 연장되어 있고, 상부 전극(30)의 외측에서 절연 링(40)과 접속하고 있다.
플라스마 처리 장치(10A)는, 제어부(50)를 더 구비하고 있다. 제어부(50)는, 프로세서, 기억부 등을 구비하는 컴퓨터 장치 등으로 구성되어 있다. 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)에 접속되어 있고, 바이어스 전원(48)에 제어 신호를 송출함으로써, 바이어스 전원(48)으로부터의 바이어스 전압(제2 고주파 또는 직류 바이어스의 직류 전압)을 제어한다. 또한, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)의 제어 외에도, 플라스마 처리 장치(10A)의 각 부를 제어하는 기능을 갖고 있어도 된다. 예를 들어, 제어부(50)는, 상부 전극(30)에 공급되는 제1 고주파, 챔버 본체(12) 내의 압력, 챔버 본체(12) 내에 공급되는 가스종 및 가스 유량을 제어하도록, 고주파 전원(46), 배기 장치(14), 가스 공급부(GS)에 제어 신호를 공급할 수 있다.
도 2를 참조하여 플라스마 처리 장치(10A)의 기능에 대해서 설명한다. 고주파 전원(46)으로부터 상부 전극(30)에 제1 고주파가 인가되면, 내측 도체(42a)의 주위에는 전자파가 발생한다. 내측 도체(42a)의 주위에 발생한 전자파는, 도 2의 화살표로 나타낸 바와 같이, 도파로(42b)의 내부에서 반사되면서 절연 링(40)을 향해서 전파된다. 절연 링(40)은, 도파로(42b)를 전파해 온 전자파를 받아, 그 전자파를 공간(S)에 투과시킨다. 절연 링(40)을 투과한 전자파는, 공간(S)에 생성된 플라스마와 표면(35)의 사이에 형성된 시스를 따라, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 표면(35)의 중심을 향하는 표면파로서 전파된다. 즉, 표면파는, 금속제의 표면(35)을 따라 전파된다. 이 표면파는, 도 2의 화살표 길이로 나타내는 바와 같이, 공간(S)에 생성된 플라스마에 에너지를 전달하면서, 표면(35)의 직경 방향의 내측을 향함에 따라서 서서히 감쇠해 간다.
여기서, 표면파의 감쇠 계수는, 시스의 두께에 의존한다. 시스의 두께는, 상부 전극(30)에 인가하는 바이어스 전압에 의해 제어할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극(30)에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 커지면 시스의 두께가 증가한다. 시스의 두께가 증가하면, 표면파의 감쇠 계수는 작아진다. 반대로, 상부 전극에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 작아지면 시스의 두께가 감소한다. 시스의 두께가 감소하면, 표면파의 감쇠 계수는 커진다. 플라스마 처리 장치(10A)에서는, 제어부(50)에 의해 상부 전극(30)에 인가되는 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어함으로써 표면파의 감쇠 계수를 변화시킬 수 있으므로, 상부 전극(30)의 외연(35c)으로부터 도입된 표면파 중 표면(35)의 직경 방향의 중심에 도달하는 표면파의 에너지의 비율을 변화시킬 수 있다. 이에 의해, 표면파의 간섭 정도를 조정할 수 있으므로, 플라스마 밀도의 직경 방향의 분포를 유연하게 제어할 수 있다.
도 1을 다시 참조한다. 일 실시 형태에서는, 플라스마 처리 장치(10A)는, 초크부(52)를 더 구비하고 있어도 된다. 초크부(52)는, 스테이지(20)와 측벽(12a)의 사이를 전파하는 전자파를 억제하는 기능을 갖는다. 즉, 초크부(52)는, 스테이지(20)와 측벽(12a)의 사이에 불필요한 플라스마가 생성되는 것을 억제한다. 초크부(52)는, 알루미나, 질화알루미늄 등으로 이루어지는 세라믹 또는 석영과 같은 높은 내열성을 갖는 재료로 구성되어 있고, 중심 축선(Z)을 중심으로 하는 환형을 이루고 있다.
일 실시 형태에서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 초크부(52)는, 챔버 본체(12)의 직경 방향을 따라 연장되는 제1 부분(52a)과, 중심 축선(Z)과 평행한 방향을 따라서 연장되는 제2 부분(52b)을 갖고 있어도 된다. 제1 부분(52a) 및 제2 부분(52b)은 서로 연속하고 있다. 이 초크부(52)의 제1 부분(52a)의 직경 방향을 따른 길이와 제2 부분의 중심 축선(Z)과 평행한 방향을 따른 길이의 합은, 스테이지(20)와 측벽(12a)의 사이를 전파하는 전자파를 제거하는 길이로 설정된다. 구체적으로는, 초크부(52)의 제1 부분(52a)의 직경 방향을 따른 길이와 제2 부분(52b)의 중심 축선(Z)과 평행한 방향을 따른 길이의 합은, 초크부(52) 내를 전파하는 전자파의 파장의 대략 1/4의 길이를 갖고 있다. 초크부(52)의 길이를 초크부(52) 내를 전파하는 전자파의 파장의 대략 1/4의 길이로 설정함으로써, 초크부(52)의 임피던스가 절연 링(40)에서 보아 무한대가 되므로, 스테이지(20)와 측벽(12a)의 사이를 전파하는 전자파를 초크부(52)에 의해 제거할 수 있다. 단, 초크부(52)의 단면 위치를 전기적인 단락면의 위치와 일치시키기 위해서, 초크부(52)의 길이는, 초크부(52) 내를 전파하는 전자파의 파장의 1/4의 길이보다도 약간 커지도록 설계되어 있어도 된다. 또한, 일 실시 형태에서는, 초크부(52)가 직경 방향으로만 연장되어 있고, 초크부(52)의 직경 방향의 길이가 스테이지(20)와 측벽(12a)의 사이를 전파하는 전자파를 제거하는 길이, 즉 초크부(52) 내를 전파하는 전자파의 파장의 대략 1/4의 길이로 설정되어 있어도 된다. 또한, 초크부(52)와 측벽(12a)의 사이에는 O링이 마련되어 있어도 된다.
또한, 일 실시 형태에서는, 플라스마 처리 장치(10A)는, 복수의 센서(60)를 더 구비하고 있어도 된다. 복수의 센서(60)는, 상부 전극(30)의 직경 방향의 상이한 위치에 각각 마련되어 있다. 도 1에 도시하는 실시 형태에서는, 상부 전극(30)에는 복수의 센서(60)인 2개의 센서(60a, 60b)가 마련되어 있다. 센서(60a)는, 상부 전극(30)의 직경 방향의 중심 위치, 즉 중심 축선(Z) 상에 마련되어 있다. 센서(60b)는 센서(90a)보다도 직경 방향의 외측 위치에 마련되어 있다. 이들 복수의 센서(60)는, 공간(S)으로부터 상부 전극(30)을 향하는 열유속에 따른 파라미터를 검출한다.
공간(S)에 생성되는 플라스마 중의 이온 및 고 에너지 전자는, 샤워 플레이트(34)에 입사되어, 샤워 플레이트(34)를 가열한다. 이온 및 전자가 샤워 플레이트(34)에 입사되는 것에 수반하여 발생하는 열유속은, 공간(S)에 생성된 플라스마의 밀도에 비례한다. 따라서, 복수의 센서(60)에 의해 공간(S)으로부터 상부 전극(30)을 향하는 열유속의 분포를 검출함으로써, 공간(S)에 생성된 플라스마의 밀도 분포를 추정할 수 있다.
복수의 센서(60)는, 본체부(32)와 샤워 플레이트(34)의 사이의 온도 차를 계측함으로써 열유속에 따른 파라미터를 취득한다. 이하, 도 3을 참조하여, 복수의 센서(60)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 3은, 센서(60b)를 확대해서 도시하는 단면도이다. 또한, 센서(60a)는 센서(60b)와 동일한 구성을 갖고 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 센서(60b)는, 펠티에 소자(62)를 구비하고 있다. 펠티에 소자(62)는, 제1 전극(62a) 및 제2 전극(62b)을 포함하고 있고, 제벡 효과에 의해 제1 전극(62a)과 제2 전극(62b)의 온도 차에 따른 전압을 출력한다. 제1 전극(62a)은, 금속 파이프(64)를 통해서 샤워 플레이트(34)에 접촉하고 있다. 금속 파이프(64)는, 예를 들어 스테인리스 등의 금속으로 구성되어 있다. 따라서, 제1 전극(62a)은, 샤워 플레이트(34)와 열적으로 접속되고, 또한 샤워 플레이트(34) 및 본체부(32)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 표면(35)의 온도를 보다 정확하게 취득하기 위해서, 금속 파이프(64)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 샤워 플레이트(34)의 상면의 높이 위치보다도 낮은 위치, 즉 표면(35)에 가까운 위치에서 샤워 플레이트(34)와 접촉하고 있어도 된다. 또한, 금속 파이프(64)의 상부와 본체부(32)의 사이에는 O링이 마련되어 있어도 된다.
제2 전극(62b)은, 절연 파이프(66)를 통해서 본체부(32)에 접촉하고 있다. 절연 파이프(66)는, 질화알루미늄 등의 열전도율이 높은 절연체로 구성되어 있다. 따라서, 제2 전극(62b)은, 본체부(32)와 열적으로 접속되어 있지만, 전기적으로는 본체부(32)와 절연되어 있다. 금속 파이프(64)와 절연 파이프(66)의 사이에는, 에폭시 수지 등의 열전도율이 낮은 절연체로 이루어지는 충전재(68)가 충전되어 있다. 이에 의해, 금속 파이프(64)와 절연 파이프(66)가 전기적 및 열적으로 절연되어 있다.
또한, 제2 전극(62b)에는, 금속봉(70)이 접속되어 있다. 금속봉(70)은, 구리 등의 열전도율이 높은 금속으로 구성되어 있다. 또한, 일 실시 형태에서는, 본체부(32)의 상면의 일부에는 오목부가 형성되어 있고, 당해 오목부가 복수의 센서(60)의 일부 및 후술하는 전압 계측 회로(78)를 수용하는 수용 공간(HS)을 구획 형성하고 있어도 된다. 금속봉(70)은, 본체부(32)에 형성된 관통 구멍(TH)을 통해서 수용 공간(HS)까지 연장되어 있다. 금속봉(70)의 상부는, 너트(74)에 의해 본체부(32)에 대하여 체결되어 있다. 너트(74)와 본체부(32)의 상면의 사이에는, 절연 와셔(72)가 마련되어 있다. 절연 와셔(72)는, 예를 들어 질화알루미늄 등의 절연체로 구성되어 있다. 또한, 절연 와셔(72)와 너트(74)의 사이에는, 압착 단자(76)가 마련되어 있다. 압착 단자(76)는, 금속봉(70)을 통해서 제2 전극(62b)에 전기적으로 접속되어 있고, 본체부(32)에는 전기적으로 절연되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 수용 공간(HS)에는, 전압 계측 회로(78)가 마련될 수 있다. 전압 계측 회로(78)는, 배선(77)을 통해서 복수의 센서(60)의 압착 단자(76)에 전기적으로 접속되어 있다. 전압 계측 회로(78)는, 배선(77)과 본체부(32)의 사이의 전압, 즉, 펠티에 소자(62)의 출력 전압을 측정하고, 복수의 센서(60) 각각으로부터의 출력 전압에 따른 출력 신호를 제어부(50)로 송출한다.
제어부(50)는, 전압 계측 회로(78)로부터의 출력 신호에 기초하여 바이어스 전원(48)을 제어한다. 예를 들어, 센서(60a)로부터의 출력 전압이 센서(60b)로부터의 출력 전압보다도 큰 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성된 플라스마의 밀도가 직경 방향 외측에 생성된 플라스마의 밀도보다도 높을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성의 바이어스 전압의 절댓값이 작아지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 얇아지고, 표면파의 감쇠 계수가 커지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급된 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 작아진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성되는 플라스마의 밀도가 저하되므로, 플라스마의 면내 균일성이 향상된다. 반대로, 센서(60a)로부터의 출력 전압이 센서(60b)로부터의 출력 전압보다도 작은 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성된 플라스마의 밀도가 직경 방향 외측에 생성된 플라스마의 밀도보다도 낮을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성의 바이어스 전압의 절댓값이 커지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 두꺼워지고, 표면파의 감쇠 계수가 작아지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급된 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 커진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향의 내측 위치에 생성되는 플라스마의 밀도가 증가하므로, 플라스마 밀도의 면내 균일성이 향상된다.
이어서, 다른 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 4에 도시하는 플라스마 처리 장치(10B)는, 복수의 센서(60) 대신에 복수의 센서(80)를 구비하고 있다. 이하에서는, 도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(10A)와의 상이점을 중심으로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
복수의 센서(80)는, 상부 전극(30)의 직경 방향의 상이한 위치에 각각 마련되어 있다. 도 4에 도시하는 실시예에서는, 상부 전극(30)에는 복수의 센서(80)로서 2개의 센서(80a, 80b)가 마련되어 있다. 센서(80a)는, 상부 전극(30)의 직경 방향의 중심 위치, 즉 중심 축선(Z) 상에 마련되어 있다. 센서(80b)는 센서(80a)보다도 직경 방향 외측에 마련되어 있다. 센서(80a) 및 센서(80b)는, 열전쌍(82) 및 전압 계측 회로(84)를 각각 포함하고 있다. 열전쌍(82)은, 일단 및 타단을 갖고, 일단과 타단의 사이의 온도 차에 따른 전압을 발생시킨다. 열전쌍(82)의 일단은, 샤워 플레이트(34)에 접하고 있다. 열전쌍(82)의 타단은, 본체부(32) 내에 배치되어 있다. 전압 계측 회로(84)는, 열전쌍(82)과 전기적으로 접속되어 있어, 열전쌍(82)에서 발생한 전압을 취득한다. 전압 계측 회로(84)에 의해 취득된 전압은 제어부(50)로 송출된다. 제어부(50)는, 전압 계측 회로(84)로부터의 출력에 기초하여 바이어스 전원(48)으로부터의 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 제어한다.
예를 들어, 센서(80a)로부터의 출력 전압이 센서(80b)로부터의 출력 전압보다도 큰 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성된 플라스마의 밀도가 직경 방향 외측에 생성된 플라스마의 밀도보다도 높을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 작아지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 얇아지고, 표면파의 감쇠 계수가 커지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급된 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 작아진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성되는 플라스마의 밀도가 저하되므로, 플라스마의 면내 균일성이 향상된다. 반대로, 센서(80a)로부터의 출력 전압이 센서(80b)로부터의 출력 전압보다도 작은 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성된 플라스마의 밀도가 직경 방향 외측에 생성된 플라스마의 밀도보다도 낮을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 커지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 두꺼워지고, 표면파의 감쇠 계수가 작아지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급된 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 커진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향의 내측 위치에 생성되는 플라스마의 밀도가 증가하므로, 플라스마 밀도의 면내 균일성이 향상된다.
이 플라스마 처리 장치(10B)에서도, 플라스마 처리 장치(10A)와 동일한 작용 효과를 발휘한다. 즉, 플라스마 처리 장치(10B)에서는, 복수의 센서(80)로부터의 출력에 기초하여, 공간(S)에 생성된 플라스마의 밀도 분포를 검출할 수 있다. 그리고, 복수의 센서(80)로부터의 출력에 따라서 상부 전극(30)에 인가되는 바이어스 전압을 제어함으로써, 플라스마의 밀도 분포를 제어할 수 있다.
이어서, 또 다른 실시 형태에 관한 플라스마 처리 장치에 대해서 설명한다. 도 5에 도시하는 플라스마 처리 장치(10C)는, 복수의 센서(60) 대신에 복수의 센서(90)를 구비하고 있다. 이하에서는, 도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(10A)와의 상이점을 중심으로 설명하고, 중복되는 설명은 생략한다.
복수의 센서(90)는, 상부 전극(30)의 직경 방향의 상이한 위치에 각각 마련되어 있다. 도 5에 도시하는 실시예에서는, 상부 전극(30)에는, 복수의 센서(90)로서 3개의 센서(90a, 90b, 90c)가 마련되어 있다. 센서(90a)는 상부 전극(30)의 직경 방향의 중심 위치 근방, 즉 중심 축선(Z)의 근방에 마련되어 있고, 센서(90c)는 센서(90a)보다도 직경 방향 외측에 마련되어 있다. 센서(90b)는, 상부 전극(30)의 직경 방향에 있어서, 센서(90a)와 센서(90c)의 사이의 위치에 마련되어 있다. 복수의 센서(90a, 90b, 90c)는, 대상물로부터의 열방사(적외선)에 기초하여 대상물의 온도를 검출하는 방사 온도계이다.
본 실시 형태에서는, 덮개부(12c) 및 본체부(32)의 센서(90a, 90b, 90c)에 대응하는 위치에는, 구멍(92a, 92b, 92c)이 각각 형성되어 있다. 구멍(92a) 및 구멍(92c)은, 덮개부(12c)의 상면으로부터 샤워 플레이트(34)까지 중심 축선(Z) 방향에 평행한 방향을 따라 연장되어 있다. 구멍(92b)은, 덮개부(12c)의 상면으로부터 본체부(32) 내까지 중심 축선(Z) 방향에 평행한 방향을 따라 연장되어 있다.
센서(90a) 및 센서(90c)는, 각각 구멍(92a) 및 구멍(92c)을 통해서 취득되는 방사열에 기초하여, 샤워 플레이트(34)의 온도를 검지한다. 센서(90b)는, 구멍(92b)을 통해서 취득되는 방사열에 기초하여, 본체부(32)의 온도를 검지한다. 센서(90a, 90b, 90c)는, 검지한 샤워 플레이트(34) 및 본체부(32)의 온도를 제어부(50)로 송출한다. 제어부(50)는, 센서(90a)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차 및 센서(90c)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차를 산출한다. 그리고, 2개의 온도 차에 기초하여 바이어스 전원(48)으로부터의 제2 고주파 또한 직류 바이어스를 제어한다.
예를 들어, 센서(90a)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차가 센서(90c)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차보다도 큰 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에 직경 방향 외측보다도 높은 밀도의 플라스마가 생성되어 있을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 작아지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 얇아지고, 표면파의 감쇠 계수가 커지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급되는 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 작아진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성되는 플라스마의 밀도가 저하되므로, 플라스마 밀도의 면내 균일성이 향상된다. 반대로, 센서(90a)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차가 센서(90c)가 검지한 샤워 플레이트(34)의 온도와 센서(90b)가 검지한 본체부(32)의 온도의 온도 차보다도 작은 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 외측에 직경 방향 내측보다도 높은 밀도의 플라스마가 생성되어 있을 것으로 추측된다. 따라서, 이 경우에는, 제어부(50)는, 바이어스 전원(48)으로부터 상부 전극(30)에 인가되는 부극성 바이어스 전압의 절댓값이 커지도록 바이어스 전원(48)을 제어한다. 이에 의해, 시스가 두꺼워지고, 표면파의 감쇠 계수가 작아지므로, 표면(35)의 외연(35c)으로부터 공급되는 표면파의 에너지 중 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치에 도달하는 표면파의 에너지의 비율이 커진다. 그 결과, 공간(S)의 직경 방향 내측에 생성되는 플라스마의 밀도가 증가하므로, 플라스마 밀도의 면내 균일성이 향상된다.
플라스마 처리 장치(10C)에서도, 플라스마 처리 장치(10A)와 동일한 작용 효과를 발휘한다. 즉, 플라스마 처리 장치(10C)에서는, 복수의 센서(90)로부터의 출력에 기초하여, 공간(S)에 생성된 플라스마의 밀도 분포를 검출할 수 있다. 그리고, 복수의 센서(90)로부터의 출력에 따라서 상부 전극(30)에 인가되는 바이어스 전압을 제어함으로써, 플라스마의 밀도 분포를 제어할 수 있다.
이하, 실험예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실험예에 한정되는 것이 아니다.
도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(10A)를 사용해서 공간(S)에 플라스마를 생성했을 때, 시스를 따라 상부 전극(30)의 외연(35c)으로부터 표면(35)의 중심을 향해서 전파되는 시스 파의 전계 강도 분포를 시뮬레이션에 의해 계산하였다. 표면(35)의 반경은 200mm로 하였다. 고주파 전원(46)으로부터 상부 전극(30)에 인가하는 제1 고주파의 주파수는 500MHz로 하였다. 또한, 플라스마의 비유전율은 -50으로 하고, 플라스마의 유전 손실은 -0.3으로 하였다. 도 6은, 시스의 두께를 0.2mm, 0.3mm, 0.5mm, 0.9mm로 변화시켰을 때의 시스 중의 전계 강도의 분포를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 또한, 도 6의 횡축의 0mm의 위치는 표면(35)의 직경 방향의 중심 위치를 나타내고 있고, 200mm의 위치는 상부 전극(30)의 외연(35c)의 위치를 나타내고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 시스의 두께가 0.2mm일 경우에는, 표면(35)의 직경 방향 내측으로부터 직경 방향 외측을 향함에 따라서 시스 중의 전계 강도가 크게 됨이 확인되었다. 이 상태에서는, 공간(S)의 직경 방향 내측에서 밀도가 낮고, 직경 방향 외측에서 밀도가 높은 치우침이 있는 플라스마가 생성되게 된다. 한편, 시스의 두께가 커질수록, 표면(35)의 직경 방향 내측에서의 전계 강도가 직경 방향 외측에서의 전계 강도보다도 크게 됨이 확인되었다. 특히, 시스의 두께가 0.9mm일 경우에는, 표면(35)의 직경 방향의 중심에서의 전계 강도는, 표면(35)의 외연(35c)에서의 전계 강도의 4배가 되었다. 이 경우에는, 공간(S)의 직경 방향 내측에서 밀도가 높고, 공간(S)의 직경 방향 외측에서 밀도가 낮은 치우침이 있는 플라스마가 생성되게 된다. 도 6에 도시하는 결과로부터, 바이어스 전압에 의해 시스의 두께를 제어함으로써, 플라스마 밀도의 직경 방향의 분포를 제어할 수 있음이 확인되었다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 시스 중의 전계 강도는 직경 방향을 따라서 소정의 주기로 변동함이 확인되었다. 이 전계 강도의 변동은, 표면(35)의 직경 방향의 외측으로부터 내측을 향해서 감쇠하면서 전파되는 시스 파와 표면(35)의 직경 방향의 외측으로부터 내측을 향해서 전파하는 시스 파가 서로 간섭해서 정재파를 형성하기 때문에 발생한 것이라고 생각된다.
또한, 시스가 두꺼울수록 전계 강도의 변동량이 크고, 또한 변동의 주기가 크게 됨이 확인되었다. 시스가 얇은 경우에는, 시스 파의 에너지 대부분이 플라스마 중에 존재하므로, 시스 파의 전파 중에 시스 파의 에너지 대부분이 감쇠에 의해 상실되게 된다. 이에 의해, 큰 정재파가 발생하기 어려워지므로 전계 강도의 변동이 작아진다고 생각된다. 또한, 시스가 얇은 경우에는, 시스 파의 파장이 짧으므로 변동의 주기가 짧아진다고 생각된다. 반대로, 시스가 두꺼울 경우에는, 시스 파의 에너지가 플라스마 중에 존재하는 비율이 상대적으로 작아지므로, 시스 파의 전파 중에 에너지가 감쇠에 의해 상실되기 어려워진다. 이에 의해, 큰 정재파가 발생하기 쉬워지므로 전계 강도의 변동이 커진다고 생각된다. 또한, 시스가 두꺼울 경우에는, 시스 파의 파장이 길므로 변동의 주기가 길어진다고 생각된다. 또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 정재파의 발생에 의해 플라스마의 밀도 분포에 불균일이 발생하지만, 피처리체(W)의 바로 위에 이르기까지 플라스마가 확산하므로 처리의 균일성은 어느 정도 유지되게 된다.
또한, 초크부(52)의 효과에 대해서 검토를 행하였다. 도 7은, 초크부(52)의 길이와, 입사파 강도에 대한 투과파 강도의 비의 관계를 나타내는 시뮬레이션 결과이다. 이 시뮬레이션에서는, 고주파 전원(46)으로부터의 제1 고주파의 주파수를 1GHz로 하고, 초크부(52)의 재료를 알루미나(비유전율:9.8)로 하였다. 여기서, 초크부(52) 내를 전파하는 전자파의 파장 λg는, 하기식 (1)로 표현된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
식 (1)에서, λ0은 진공 중을 전파하는 전자파의 파장이며, εr은 초크부(52)를 구성하는 알루미나의 비유전율이며, μr은 초크부(52)를 구성하는 알루미나의 비투자율이다. 제1 고주파의 주파수가 1GHz일 경우에는 λ0은 300mm가 되므로, λg의 1/4의 길이는 24.0mm가 된다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 초크부(52)의 길이를 24.0mm 정도로 하면 초크부(52)를 투과하는 투과파 강도가 작아져, 전자파를 억제할 수 있음이 확인되었다. 단, 투과파 강도가 최소로 되는 초크부(52)의 길이는, 24.0mm보다도 약간 긴 25.7mm이었다. 이 결과는, 초크부(52)의 단면의 위치가 전기적인 단락점의 위치와 일치하지 않기 때문이라고 생각된다.
이상, 일 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치에 대해서 설명했지만, 상술한 실시 형태에 한정되지 않고 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변형 양태를 구성 가능하다. 예를 들어, 상술한 플라스마 처리 장치에서는, 고주파 전원(46)으로부터의 제1 고주파와, 바이어스 전원(48)으로부터의 제2 고주파 또는 직류 바이어스가 내측 도체(42a)를 통해서 상부 전극(30)에 인가되어 있지만, 제2 고주파 또는 직류 바이어스는 내측 도체(42a)와는 상이한 다른 도체, 즉 제1 고주파와는 다른 경로를 통해서 상부 전극(30)에 인가되어도 된다.
10A, 10B, 10C : 플라스마 처리 장치
12 : 챔버 본체 12a : 측벽
16 : 지지부 20 : 스테이지
30 : 상부 전극 32 : 본체부
34 : 샤워 플레이트 35 : 표면
35a : 내측부 35b : 외측부
35c : 외연 40 : 절연 링
42 : 동축 도파관 42a : 내측 도체
42b : 도파로 42c : 외측 도체
43a : 도파로의 제1 부분 43b : 도파로의 제2 부분
46 : 고주파 전원 48 : 바이어스 전원
50 : 제어부 52 : 초크부
52a : 초크부의 제1 부분 52b : 초크부의 제2 부분
60, 80, 90 : 센서 GS : 가스 공급부
S : 공간 W : 피처리체
Z : 중심 축선

Claims (6)

  1. 챔버를 제공하는 챔버 본체와,
    상기 챔버 내에 처리 가스를 공급하는 가스 공급부와,
    상기 챔버 내에 배치된 스테이지와,
    상기 챔버 내의 공간을 통해서 상기 스테이지에 대면하는 원형의 표면을 갖는 상부 전극과,
    상기 상부 전극에 접속하는 도체와,
    100MHz 이상 1000MHz 이하의 주파수의 제1 고주파를 발생시키는 고주파 전원이며, 상기 도체를 통해서 상기 상부 전극에 접속된 해당 고주파 전원과,
    상기 제1 고주파보다도 낮은 주파수의 제2 고주파 또는 직류 바이어스를 상기 상부 전극에 인가하는 바이어스 전원과,
    상기 상부 전극의 상기 표면의 외연을 따라서 연장되는 환형의 절연 링과,
    상기 제1 고주파에 기초하여 상기 도체의 주위에서 발생하는 전자파를 전파하는 도파로이며, 상기 상부 전극의 외측에서 상기 절연 링에 접속하는 해당 도파로와,
    상기 상부 전극에 인가되는 상기 제2 고주파 또는 상기 직류 바이어스를 제어하는 제어부
    를 구비하는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버 본체는 측벽을 갖고,
    상기 측벽에는, 상기 챔버 본체의 중심 축선 둘레에 환형으로 연장되고, 상기 스테이지와 상기 측벽의 사이를 전파하는 전자파를 억제하는 초크부가 마련되어 있는, 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초크부는, 상기 챔버 본체의 직경 방향을 따라서 연장되는 제1 부분과, 상기 중심 축선과 평행한 방향을 따라서 연장되는 제2 부분을 갖고 있는, 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 부분의 상기 직경 방향을 따른 길이와 상기 제2 부분의 상기 평행한 방향을 따른 길이의 합은, 상기 스테이지와 상기 측벽의 사이를 전파하는 전자파를 제거하는 길이로 설정되어 있는, 플라스마 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상부 전극에는, 상기 공간으로부터 상기 상부 전극을 향하는 열유속에 따른 파라미터를 검출하는 복수의 센서가 마련되어 있고,
    상기 복수의 센서는, 상기 상부 전극의 직경 방향의 상이한 위치에 배치되고,
    상기 제어부는, 상기 복수의 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 제2 고주파 또는 상기 직류 바이어스를 제어하는, 플라스마 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 상부 전극은,
    냉매용 유로가 형성된 본체부와,
    상기 본체부의 하방에 배치된 샤워 플레이트이며, 상기 표면을 갖고 또한 복수의 가스 토출 구멍이 형성된 해당 샤워 플레이트
    를 포함하고,
    상기 복수의 센서 각각은, 상기 본체부와 상기 샤워 플레이트의 사이의 온도 차에 따른 출력 신호를 출력하고,
    상기 제어부는, 상기 출력 신호에 기초하여 상기 제2 고주파 또는 상기 직류 바이어스를 제어하는, 플라스마 처리 장치.
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