KR20190109260A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20190109260A
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다카시 스즈키
요시카즈 아즈마야
유카리 이소자키
마사시 오시다
신 야마시타
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

주변 도입부의 열팽창에 의한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제함과 아울러, 주변 도입부의 메인터넌스성을 향상시키는 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
피처리체에 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서, 상측벽을 갖는 용기 상부와 하측벽을 갖는 용기 하부가 조립됨으로써 형성된 처리 용기와, 처리 용기의 용기 하부 내에 마련된 재치대와, 적어도 2개의 부재가 조립됨으로써 재치대의 중심을 통과하는 축선에 대하여 둘레 방향으로 뻗는 가스 유로가 그 내부에 형성된 조립체이고, 상측벽과 하측벽의 사이에 끼워져, 축선에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 가스 토출구를 제공하는 주변 도입부를 구비하며, 주변 도입부와 용기 상부 및 용기 하부는, 열적 및 전기적으로 접속된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는, 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 피(被)처리체에 대하여 플라즈마 에칭과 같은 플라즈마 처리가 실시된다. 특허문헌 1에는, 피처리체에 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치가 기재된다. 특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치는, 마이크로파에 의하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 장치이며, 재치대, 중앙 도입부, 및 주변 도입부를 갖는다. 재치대는, 그 위에 피처리체를 재치한다. 중앙 도입부는, 재치대의 중심을 연직 방향으로 통과하는 축선을 따라 재치대의 상방으로부터 가스를 도입한다. 또, 주변 도입부는, 그 내부에 가스 유로가 형성된 링 형상의 부재로 이루어지고, 중앙 도입부의 가스 토출구와 재치대의 사이의 높이 위치에 있어서, 측벽을 따라 마련된다. 주변 도입부에는, 둘레 방향으로 배열된 복수의 가스 토출구가 형성된다. 주변 도입부에는, 그 내부의 가스 유로와 연통하는 배관이 접속된다. 주변 도입부와 배관과의 접속 지점은, 주변 도입부와 배관이 분리되지 않도록, 고정된다. 구체적으로는, 주변 도입부의 가스 도입부와 배관 선단부는, 처리 용기의 측벽에 고정 부재에 의하여 고정된다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2014-096553호
특허문헌 1에 기재된 플라즈마 처리 장치에 있어서, 링 형상의 주변 도입부는 플라즈마열 등에 의하여 온도 상승한다. 온도 상승에 따라, 링 형상의 주변 도입부는 직경 방향으로 열팽창한다. 링 형상의 주변 도입부와 배관과의 접속 지점은 고정단(固定端)이 되기 때문에, 링 형상의 주변 도입부는, 직경 방향으로 균등하게 팽창할 수 없을 우려가 있다. 이 경우, 재치대의 중심을 통과하는 축선과 링 형상의 주변 도입부의 중심을 통과하는 축선이 어긋나기 때문에, 가스의 분포에 편향이 발생할 우려가 있다. 즉, 피처리체에 대한 플라즈마 처리의 균일성이 저하될 우려가 있다.
또, 주변 도입부는 정기적으로 청소할 필요가 있다. 특허문헌 1에 기재된 주변 도입부는, 그 내부에 가스 유로가 형성된 링 형상의 부재이기 때문에, 청소 작업이 용이하지 않다.
따라서, 플라즈마 처리 장치에는, 주변 도입부의 열팽창에 의한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제함과 아울러, 주변 도입부의 메인터넌스성을 향상시키는 것이 필요하다.
일 측면에 있어서는 피처리체에 대하여 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기, 재치대, 및 주변 도입부를 구비한다. 처리 용기는, 상측벽을 갖는 용기 상부와 하측벽을 갖는 용기 하부가 조립됨으로써 형성된다. 재치대는, 처리 용기의 용기 하부 내에 마련된다. 주변 도입부는, 적어도 2개의 부재가 조립됨으로써 재치대의 중심을 통과하는 축선에 대하여 둘레 방향으로 뻗는 가스 유로가 그 내부에 형성된 조립체이다. 주변 도입부는, 상측벽과 하측벽의 사이에 끼워져, 축선에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 가스 토출구를 제공한다. 주변 도입부와 용기 상부 및 용기 하부는, 열적 및 전기적으로 접속된다.
이 플라즈마 처리 장치에 의하면, 주변 도입부는 조립체이기 때문에, 가스 유로를 형성하는 적어도 2개의 부재의 결합을 해제하여 가스 유로 내부를 청소할 수 있다. 또한, 이 플라즈마 처리 장치에 의하면, 링 형상의 주변 도입부는, 상측벽과 하측벽의 사이에 끼워짐으로써 고정되어 있기 때문에, 둘레 방향으로 균일하게 열팽창할 수 있다. 이로 인하여, 이 플라즈마 처리 장치는, 재치대의 중심을 통과하는 축선과 링 형상의 주변 도입부의 중심을 통과하는 축선과의 위치 어긋남을 회피할 수 있다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치는, 주변 도입부의 열팽창에 의한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제할 수 있음과 아울러, 주변 도입부의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
일 형태에 있어서는, 적어도 2개의 부재는 제1 링 부재와 제2 링 부재를 갖고, 제1 링 부재와 제2 링 부재가 조립됨으로써 가스 유로가 형성되어도 된다. 이 경우, 이 플라즈마 처리 장치는, 제1 링 부재와 제2 링 부재와의 결합을 해제하여 가스 유로 내부의 전체를 개방할 수 있다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치는, 메인터넌스성을 더 향상시킬 수 있다.
일 형태에 있어서는, 용기 하부와 제2 링 부재는, 축선을 따라 뻗는 제1 핀에 의하여 위치 결정되고, 제2 링 부재와 제1 링 부재와 용기 상부는, 축선을 따라 뻗는 제2 핀에 의하여 위치 결정되어도 된다. 이 경우, 이 플라즈마 처리 장치는, 제1 핀 및 제2 핀에 의하여, 용기 상부, 제1 링 부재, 제2 링 부재 및 용기 하부의 위치 결정을 행할 수 있다.
일 형태에 있어서는, 주변 도입부, 용기 상부 및 용기 하부는, 동일한 재료로 형성되어도 된다. 이 경우, 주변 도입부, 용기 상부 및 용기 하부의 열팽창 계수가 동일해진다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기와 주변 도입부와의 열팽창의 차이에 기인하여 재치대의 중심을 통과하는 축선과 링 형상의 주변 도입부의 중심을 통과하는 축선이 어긋나는 것을 회피할 수 있다.
일 형태에 있어서는, 주변 도입부, 용기 상부 및 용기 하부는, 알루미늄으로 형성되어도 된다.
일 형태에 있어서는, 가스 유로의 내벽에는 알루미늄의 산화 피막이 형성되고, 가스 토출구는 가스 유로의 횡단면의 모퉁이부와 연통해도 된다. 알루미늄의 산화 피막은 알루마이트 처리로 형성된다. 알루마이트 처리 시에 있어서, 가스 유로의 횡단면의 모퉁이부에는 정체 공기가 형성되기 쉽다. 이 플라즈마 처리 장치는, 가스 토출구가 가스 유로의 횡단면의 모퉁이부에 형성됨으로써, 정체 공기가 모퉁이부에 체류하는 것을 회피할 수 있다.
일 형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치는, 재치대의 상방에 마련된 중앙 도입부이며, 축선을 따라 재치대를 향하여 가스를 도입하는 중앙 도입부와, 처리 용기 내에 마이크로파를 도입하기 위한 안테나를 더 구비해도 된다. 안테나는, 재치대의 상방에 있어서 재치대와 대면하도록 마련되어 있고, 또한 처리 용기 내의 공간에 접하는 유전체창을 갖고 있어도 된다. 유전체창에는 축선을 따라 뻗는 중앙 도입부의 가스 토출구가 형성되어도 된다. 이 플라즈마 처리 장치에 의하면, 중앙 도입부로부터도 가스를 공급할 수 있음과 아울러, 안테나를 이용하여 플라즈마를 여기할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 주변 도입부의 열팽창에 의한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제함과 아울러, 주변 도입부의 메인터넌스성을 향상시키는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 슬롯판의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 유전체창의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 도 3에 나타내는 유전체창 상에 도 2에 나타내는 슬롯판을 마련한 상태를 나타내는 평면도이다.
도 6은 처리 용기의 일례를 나타내는 단면 사시도이다.
도 7은 주변 도입부의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 8은 주변 도입부의 일례를 나타내는 분해도이다.
도 9는 주변 도입부 및 가스 공급 블록의 일례를 나타내는 단면 사시도이다.
도 10은 주변 도입부를 장착한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 11은 주변 도입부를 장착한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 12는 주변 도입부의 가스 토출구의 일례를 나타내는 부분 단면도이다.
도 13은 주변 도입부의 조립의 일례를 나타내는 단면 사시도이다.
도 14는 주변 도입부의 조립의 일례를 나타내는 단면 사시도이다.
도 15는 용기 상부와 주변 도입부와의 접속을 분리하는 누름 나사 기구의 일례를 설명하는 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다. 각 도면에 있어서 동일하거나 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙인다.
[플라즈마 처리 장치의 개요]
도 1은, 일 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타나는 플라즈마 처리 장치(10)는, 피처리체에 플라즈마 처리를 행하기 위한 장치이다. 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기(12)를 구비한다. 처리 용기(12)는, 피처리체를 수용하기 위한 처리 공간(S)을 제공한다. 피처리체의 일례는 웨이퍼(W)이다.
처리 용기(12)는, 상측벽(12a)을 갖는 용기 상부(12A)와 하측벽(12b)을 갖는 용기 하부(12B)가 조립됨으로써 형성된다. 용기 상부(12A)와 용기 하부(12B)와의 조립에 대해서는 후술한다. 처리 용기(12)는, 상측벽(12a)과 하측벽(12b)을 포함하는 측벽을 갖는다. 처리 용기(12)는, 바닥부(12c) 및 천장부(12d)를 더 포함할 수 있다. 상측벽(12a) 및 하측벽(12b)은, 축선(Z)이 뻗는 방향으로 뻗어 있는 대략 원통 형상을 갖는다. 이 축선(Z)은, 예를 들면 후술하는 재치대의 중심을 연직 방향으로 통과하는 축선이다. 일 실시형태에 있어서는, 상측벽(12a) 및 하측벽(12b)의 중심 축선은, 축선(Z)과 일치한다. 상측벽(12a) 및 하측벽(12b)의 내경은, 예를 들면 540mm이다.
바닥부(12c)는, 하측벽(12b)의 하단 측에 마련된다. 또, 상측벽(12a)의 상단부는 개구하고 있다. 상측벽(12a)의 상단부 개구는, 유전체창(18)에 의하여 폐쇄된다. 유전체창(18)은, 상측벽(12a)의 상단부와 천장부(12d)의 사이에 협지된다. 이 유전체창(18)과 상측벽(12a)의 상단부의 사이에는 밀봉 부재(SL1)가 개재되어 있어도 된다. 밀봉 부재(SL1)는, 예를 들면 O링이며, 처리 용기(12)의 밀폐에 기여한다. 용기 상부(12A) 및 용기 하부(12B)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성될 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12)의 용기 하부(12B) 내에 마련된 재치대(20)를 더 구비한다. 재치대(20)는, 유전체창(18)의 하방에 마련된다. 예를 들면, 유전체창(18)의 하면과 재치대(20)의 상면의 사이의 거리는, 245mm이다. 일 실시형태에 있어서는, 재치대(20)는, 하부 전극(LE), 및 정전 척(ESC)을 포함한다.
하부 전극(LE)은, 제1 플레이트(22a) 및 제2 플레이트(22b)를 포함한다. 제1 플레이트(22a) 및 제2 플레이트(22b)는 모두, 대략 원반 형상을 나타내고 있고, 예를 들면 알루미늄으로 구성된다. 제1 플레이트(22a)는, 통 형상의 지지부(SP1)에 의하여 지지된다. 지지부(SP1)는, 바닥부(12c)로부터 수직 상방으로 뻗는다. 제2 플레이트(22b)는, 제1 플레이트(22a) 상에 마련되고, 제1 플레이트(22a)와 도통한다.
하부 전극(LE)은, 급전봉(PFR) 및 매칭 유닛(MU)을 통하여, 고주파 전원(RFG)에 전기적으로 접속된다. 고주파 전원(RFG)은, 고주파 바이어스 전력을 하부 전극(LE)에 공급한다. 고주파 전원(RFG)에 의하여 발생되는 고주파 바이어스 전력은, 웨이퍼(W)에 인입되는 이온의 에너지를 제어하기 위하여 적합한 일정 주파수, 예를 들면 13.65MHz의 주파수를 가질 수 있다. 매칭 유닛(MU)은, 고주파 전원(RFG) 측의 임피던스와, 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12)와 같은 부하 측의 임피던스의 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용한다. 이 정합기 안에는, 예를 들면 자기 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함될 수 있다.
정전 척(ESC)은, 제2 플레이트(22b) 상에 마련된다. 정전 척(ESC)은, 처리 공간(S) 측에 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 재치 영역(MR)을 제공한다. 재치 영역(MR)은, 축선(Z)에 대략 직교하는 대략 원형의 영역이며, 웨이퍼(W)의 직경과 대략 동일한 직경 또는 웨이퍼(W)의 직경보다 약간 작은 직경을 가질 수 있다. 또, 이 재치 영역(MR)은, 재치대(20)의 상면을 구성하고 있고, 당해 재치 영역(MR)의 중심, 즉 재치대(20)의 중심은, 축선(Z) 상에 위치한다.
정전 척(ESC)은, 웨이퍼(W)를 정전 흡착력에 의하여 유지한다. 정전 척(ESC)은, 유전체 내에 마련된 흡착용 전극을 포함한다. 정전 척(ESC)의 흡착용 전극에는, 직류 전원(DCS)이 스위치(SW) 및 피복선(CL)을 통하여 접속된다. 정전 척(ESC)은, 직류 전원(DCS)으로부터 인가되는 직류 전압에 의하여 발생하는 쿨롬(coulomb)력에 의하여, 그 상면에 웨이퍼(W)를 흡착하고, 당해 웨이퍼(W)를 유지할 수 있다. 이 정전 척(ESC)의 직경 방향 외측에는, 웨이퍼(W)의 주위를 환(環) 형상으로 둘러싸는 포커스 링(FR)이 마련된다.
제2 플레이트(22b)의 내부에는, 환 형상의 유로(24g)가 형성된다. 이 유로(24g)에는, 칠러 유닛으로부터 배관(PP1)을 통하여 냉매가 공급된다. 유로(24g)에 공급된 냉매는, 배관(PP3)을 통하여 칠러 유닛에 회수된다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 전열 가스 공급부로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스가 공급관(PP2)을 통하여 정전 척(ESC)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 공급된다.
재치대(20)의 외주의 외측, 즉 재치대(20)와 하측벽(12b)의 사이에는, 공간이 제공된다. 이 공간은, 평면에서 보았을 때에 있어서는 환 형상을 갖는 배기로(VL)가 된다. 배기로(VL)의 축선(Z) 방향에 있어서의 중간에는, 복수의 관통 구멍이 형성된 환 형상의 배플판(26)이 마련된다. 배기로(VL)는, 배기구(28h)를 제공하는 배기관(28)에 접속된다. 배기관(28)은, 처리 용기(12)의 바닥부(12c)에 장착된다. 이 배기관(28)에는, 배기 장치(30)가 접속된다. 배기 장치(30)는, 압력 조정기, 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖는다. 이 배기 장치(30)는, 처리 용기(12) 내의 처리 공간(S)을 원하는 진공도까지 감압할 수 있다. 또, 웨이퍼(W)에 대하여 공급된 가스는, 배기 장치(30)를 동작시킴으로써, 웨이퍼(W)의 표면을 따라 당해 웨이퍼(W)의 에지의 외측을 향하여 흐르고, 재치대(20)의 외주로부터 배기로(VL)를 통하여 배기된다.
일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 온도 제어 기구로서, 히터(HT, HS, HC, 및 HE)를 더 구비할 수 있다. 히터(HT)는, 천장부(12d) 내에 마련되어 있고, 안테나(14)를 둘러싸도록, 환 형상으로 뻗어 있다. 히터(HS)는, 상측벽(12a) 내에 마련되어 있고, 환 형상으로 뻗어 있다. 히터(HS)는, 하측벽(12b) 내에 더 마련되어도 된다. 히터(HC)는, 제2 플레이트(22b) 내에 또는 정전 척(ESC) 내에 마련된다. 히터(HC)는, 상술한 재치 영역(MR)의 중앙 부분의 하방, 즉 축선(Z)에 교차하는 영역에 마련된다. 또, 히터(HE)는, 히터(HC)를 둘러싸도록 환 형상으로 뻗어 있다. 히터(HE)는, 상술한 재치 영역(MR)의 바깥 가장자리 부분의 하방에 마련된다.
일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 안테나(14), 동축 도파관(16), 마이크로파 발생기(32), 튜너(34), 도파관(36), 및 모드 변환기(38)를 더 구비할 수 있다. 이들 안테나(14), 동축 도파관(16), 유전체창(18), 마이크로파 발생기(32), 튜너(34), 도파관(36), 및 모드 변환기(38)는, 처리 용기 내에 도입되는 가스를 여기시키기 위한 플라즈마 생성원을 구성한다.
마이크로파 발생기(32)는, 예를 들면 2.45GHz의 주파수의 마이크로파를 발생한다. 마이크로파 발생기(32)는, 튜너(34), 도파관(36), 및 모드 변환기(38)를 통하여, 동축 도파관(16)의 상부에 접속된다. 동축 도파관(16)은, 그 중심 축선인 축선(Z)을 따라 뻗어 있다.
동축 도파관(16)은, 외측 도체(16a) 및 내측 도체(16b)를 포함한다. 외측 도체(16a)는, 축선(Z) 중심으로 뻗어 있는 원통 형상을 나타낸다. 외측 도체(16a)의 하단은, 도전성의 표면을 갖는 냉각 재킷(40)의 상부에 전기적으로 접속된다. 내측 도체(16b)는, 외측 도체(16a)의 내측에 있어서, 당해 외측 도체(16a)와 동축에 마련된다. 내측 도체(16b)는, 축선(Z) 중심으로 뻗어 있는 원통 형상을 나타낸다. 내측 도체(16b)의 하단은, 안테나(14)의 슬롯판(44)에 접속된다.
안테나(14)는, 처리 용기(12) 내에 마이크로파를 도입한다. 이 안테나(14)는, 재치대(20)의 상방에 있어서 재치대(20)와 대면하도록 마련된다. 안테나(14)는, 천장부(12d)에 형성된 개구 내에 배치된다. 안테나(14)는, 유전체판(42), 슬롯판(44), 및 유전체창(18)을 포함한다. 유전체판(42)은, 마이크로파의 파장을 단축시킨다. 유전체판(42)은, 대략 원반 형상을 나타낸다. 유전체판(42)은, 예를 들면 석영 또는 알루미늄으로 구성된다. 이 유전체판(42)은, 슬롯판(44)과 냉각 재킷(40)의 하면의 사이에 협지된다. 안테나(14)의 일례는, 레이디얼 라인 슬롯 안테나이다.
도 2는, 슬롯판의 일례를 나타내는 평면도이다. 슬롯판(44)은, 박판(薄板) 형상이며, 원판 형상이다. 슬롯판(44)의 판두께 방향의 양면은, 각각 평평하다. 슬롯판(44)의 중심(CS)은, 축선(Z) 상에 위치한다. 슬롯판(44)에는, 복수의 슬롯쌍(44p)이 마련된다. 복수의 슬롯쌍(44p)의 각각은, 판두께 방향으로 관통하는 2개의 슬롯 구멍(44a, 44b)을 포함한다. 슬롯 구멍(44a, 44b) 각각의 평면 형상은, 긴 구멍 형상이다. 각 슬롯쌍(44p)에 있어서, 슬롯 구멍(44a)의 장축이 뻗는 방향과, 슬롯 구멍(44b)의 장축이 뻗는 방향은, 서로 교차하거나 또는 직교한다. 이들 복수의 슬롯쌍(44p)은, 둘레 방향으로 배열된다. 도 2에 나타나는 예에서는, 2개의 동심원을 따라, 복수의 슬롯쌍(44p)이 둘레 방향으로 배열된다. 각 동심원 상에서는, 슬롯쌍(44p)은, 대략 등간격으로 배열된다. 이 슬롯판(44)은, 유전체창(18) 상의 상면(18u)에 마련된다.
도 3은, 유전체창의 일례를 나타내는 평면도이며, 도 4는, 도 3의 IV-IV선을 따라 자른 단면도이다. 도 3 및 도 4에 나타나는 바와 같이, 유전체창(18)은, 석영과 같은 유전체제의 대략 원반 형상의 부재이다. 유전체창(18)의 중앙에는, 관통 구멍(18h)이 형성된다. 관통 구멍(18h)의 상측 부분은, 후술하는 중앙 도입부(50)의 인젝터(50b)가 수용되는 공간(18s)이며, 하측 부분은, 후술하는 중앙 도입부(50)의 가스 토출구(18i)이다. 유전체창(18)의 중심 축선은, 축선(Z)과 일치한다.
유전체창의 상면(18u)과 반대 측의 면, 즉 하면(18b)은, 처리 공간(S)에 접하고 있고, 플라즈마를 생성하는 측의 면이다. 이 하면(18b)은, 다양한 형상을 구획 형성한다. 구체적으로는, 하면(18b)은, 가스 토출구(18i)를 둘러싸는 중앙 영역에 있어서, 평탄면(180)을 구획 형성한다. 이 평탄면(180)은, 축선(Z)에 직교하는 평탄한 면이다. 하면(18b)은, 환 형상의 제1 오목부(181)를 구획 형성한다. 제1 오목부(181)는, 평탄면(180)의 직경 방향 외측 영역에 있어서, 환 형상으로 연결되고 유전체창(18)의 판두께 방향 내방 측을 향하여 테이퍼 형상으로 파여 있다.
또, 하면(18b)은, 복수의 제2 오목부(182)를 구획 형성한다. 이들 복수의 제2 오목부(182)는, 평탄면(180)으로부터 판두께 방향 내방 측을 향하여 파여 있다. 복수의 제2 오목부(182)의 개수는, 도 3 및 도 4에 나타내는 예에서는, 7개이다. 이들 복수의 제2 오목부(182)는, 둘레 방향을 따라 등간격으로 형성된다. 또, 복수의 제2 오목부(182)는, 축선(Z)에 직교하는 면에 있어서 원형의 평면 형상을 갖는다.
도 5는, 도 3에 나타나는 유전체창 상에 도 2에 나타나는 슬롯판을 마련한 상태를 나타내는 평면도이며, 유전체창(18)을 하측에서 본 상태를 나타낸다. 도 5에 나타나는 바와 같이, 평면에서 보았을 때에 있어서, 즉 축선(Z) 방향에서 본 경우, 직경 방향 외측의 동심원을 따라 마련된 슬롯쌍(44p)은, 제1 오목부(181)와 겹쳐진다. 또, 직경 방향 내측의 동심원을 따라 마련된 슬롯쌍(44p)의 슬롯 구멍(44b)은, 제1 오목부(181)와 겹쳐진다. 또한, 직경 방향 내측의 동심원을 따라 마련된 슬롯쌍(44p)의 슬롯 구멍(44a)은, 복수의 제2 오목부(182)와 겹쳐진다.
도 1이 다시 참조된다. 플라즈마 처리 장치(10)에서는, 마이크로파 발생기(32)에 의하여 발생된 마이크로파는, 동축 도파관(16)을 통과하여, 유전체판(42)에 전파되고, 슬롯판(44)의 슬롯 구멍(44a 및 44b)으로부터 유전체창(18)에 부여된다. 유전체창(18)의 바로 아래에 있어서는, 비교적 얇은 판두께를 갖는 부분에 의하여 구획 형성된 제1 오목부(181) 및 제2 오목부(182)에 마이크로파의 에너지가 집중된다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치(10)는, 둘레 방향 및 직경 방향에 안정적으로 분포되도록 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
일 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 중앙 도입부(50)를 구비한다. 중앙 도입부(50)는, 재치대(20)의 상방에 마련된다. 중앙 도입부(50)는, 축선(Z)을 따라 재치대(20)를 향하여 가스를 도입한다. 중앙 도입부(50)는, 도관(50a), 인젝터(50b), 및 가스 토출구(18i)를 포함한다. 도관(50a)은, 동축 도파관(16)의 내측 도체(16b)의 내측 구멍에 통과된다. 도관(50a)의 단부는, 유전체창(18)이 축선(Z)을 따라 구획 형성하는 공간(18s)(도 4 참조) 내까지 뻗어 있다. 이 공간(18s) 내 또한 도관(50a)의 단부의 하방에는, 인젝터(50b)가 수용된다. 인젝터(50b)에는, 축선(Z) 방향으로 뻗는 복수의 관통 구멍이 마련된다. 또, 유전체창(18)은, 상술한 가스 토출구(18i)를 제공한다. 가스 토출구(18i)는, 공간(18s)의 하방으로 연속하고, 또한 축선(Z)을 따라 뻗는다. 이러한 구성의 중앙 도입부(50)는, 도관(50a)을 통하여 인젝터(50b)에 가스를 공급하고, 인젝터(50b)로부터 가스 토출구(18i)를 통하여 가스를 토출한다. 이와 같이, 중앙 도입부(50)는, 축선(Z)을 따라 유전체창(18)의 바로 아래에 가스를 토출한다. 즉, 중앙 도입부(50)는, 전자 온도가 높은 플라즈마 생성 영역에 가스를 도입한다. 또, 중앙 도입부(50)로부터 토출된 가스는, 대략 축선(Z)을 따라 웨이퍼(W)의 중앙의 영역을 향하여 흐른다.
중앙 도입부(50)에는, 제1 유량 제어 유닛군(FCG1)을 통하여 제1 가스 소스군(GSG1)이 접속된다. 제1 가스 소스군(GSG1)은, 복수의 제1 가스 소스를 포함한다. 복수의 제1 가스 소스는, 웨이퍼(W)의 처리에 필요한 각종 가스의 소스이다. 이와 같은 가스는, 다결정 실리콘층을 에칭하는 경우에는, HBr 가스와 같은 부식성 가스를 포함할 수 있다. 또, 당해 가스는, Ar, He과 같은 희가스, 산소 가스와 같은 다양한 가스를 포함할 수 있다. 제1 유량 제어 유닛군(FCG1)은, 복수의 유량 제어기 및 복수의 개폐 밸브를 포함한다. 각 제1 가스 소스는, 제1 유량 제어 유닛군(FCG1)의 대응의 유량 제어기 및 개폐 밸브를 통하여, 중앙 도입부(50)에 접속된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 주변 도입부(52)를 구비한다. 주변 도입부(52)는, 상측벽(12a)과 하측벽(12b)의 사이에 끼워짐으로써, 처리 용기(12)에 마련된다. 이로 인하여, 주변 도입부(52)는, 처리 용기(12)의 측벽의 일부를 구성한다. 주변 도입부(52)는, 높이 방향, 즉 축선(Z) 방향에 있어서는 중앙 도입부(50)의 가스 토출구(18i)와 재치대(20)의 상면의 사이에 마련된다.
도 6은, 처리 용기의 일례를 나타내는 단면 사시도이다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 주변 도입부(52)는, 축선(Z)에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 가스 토출구(52i)를 제공한다. 복수의 가스 토출구(52i)는, 처리 용기(12)의 측벽을 따른 위치로부터 처리 공간(S) 내에 가스를 도입한다. 주변 도입부(52)는, 복수의 가스 토출구(52i)가 형성된 환 형상의 관을 구성한다. 주변 도입부(52)에는, 축선(Z)에 대하여 둘레 방향으로 뻗는 가스 유로(52p)가 그 내부에 형성된다. 주변 도입부(52)는, 예를 들면 재치대(20)의 상면으로부터 상방에 90mm의 거리로 배치된다. 주변 도입부(52)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성될 수 있다.
복수의 가스 토출구(52i)는, 축선(Z)에 가까워짐에 따라 재치대(20)의 상면으로부터 멀어지도록 뻗는다. 환언하면, 복수의 가스 토출구(52i)는, 처리 공간(S)의 중앙을 향하는 성분과 축선(Z)을 따라 재치대(20)로부터 멀어지는 성분을 갖는 방향, 즉 비스듬한 상방으로 뻗는다. 각 가스 토출구(52i)의 중심선은, 축선(Z)에 직교하는 가상면을 상정한 경우, 당해 가상면에 대하여 각도를 이룬다. 이 각도는, 30도 이상 45도 이하의 각도를 가질 수 있다.
주변 도입부(52)의 환 형상의 가스 유로(52p)에는, 가스 공급 블록(62) 및 제2 유량 제어 유닛군(FCG2)(도 1 참조)을 통하여 제2 가스 소스군(GSG2)(도 1 참조)이 접속된다. 제2 가스 소스군(GSG2)은, 복수의 제2 가스 소스를 포함한다. 복수의 제2 가스 소스는, 웨이퍼(W)의 처리에 필요한 각종 가스의 소스이다. 이와 같은 가스는, 다결정 실리콘층을 에칭하는 경우에는, HBr 가스와 같은 부식성 가스를 포함할 수 있다. 또, 당해 가스는, Ar, He과 같은 희가스, 산소 가스와 같은 다양한 가스를 포함할 수 있다. 제2 유량 제어 유닛군(FCG2)은, 복수의 유량 제어기 및 복수의 개폐 밸브를 포함한다. 각 제2 가스 소스는, 제2 유량 제어 유닛군(FCG2)의 대응의 유량 제어기 및 개폐 밸브를 통하여, 주변 도입부(52)에 접속된다.
이 플라즈마 처리 장치(10)는, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 종류, 중앙 도입부(50)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 하나 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있고, 또 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 가스의 종류, 주변 도입부(52)로부터 처리 공간(S)에 도입되는 하나 이상의 가스의 유량을 독립적으로 제어할 수 있다.
또, 주변 도입부(52)로부터 도입된 가스는, 처리 공간(S) 내에 있어서, 비스듬한 상방을 향하여 흐르고, 중앙 도입부(50)로부터 도입되는 가스와 합류하거나, 혹은 중앙 도입부(50)로부터 도입되는 가스의 흐름을 따라 흐른다. 따라서, 재치대(20) 상에 재치된 웨이퍼(W) 상에서는, 가스는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 당해 웨이퍼(W)의 에지를 향하는 방향으로 흐른다. 그러므로, 웨이퍼(W) 상에서의 가스의 체류가 억제된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 처리의 면내 균일성이 향상된다.
일 실시형태에 있어서는, 플라즈마 처리 장치(10)는, 도 1에 나타나는 바와 같이, 제어부(Cnt)를 더 구비할 수 있다. 제어부(Cnt)는, 프로그램 가능한 컴퓨터 장치와 같은 제어기일 수 있다. 제어부(Cnt)는, 레시피에 근거하는 프로그램에 따라 플라즈마 처리 장치(10)의 각부를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(Cnt)는, 제1 유량 제어 유닛군(FCG1)의 유량 제어기 및 개폐 밸브에 제어 신호를 송출하여, 중앙 도입부(50)로부터 도입되는 가스종(種) 및 가스의 유량을 조정할 수 있다. 제어부(Cnt)는, 제2 유량 제어 유닛군(FCG2)의 유량 제어기 및 개폐 밸브에 제어 신호를 송출하여, 주변 도입부(52)로부터 도입되는 가스종 및 가스의 유량을 조정할 수 있다. 제어부(Cnt)는, 마이크로파의 파워, 고주파 바이어스 전력의 파워 및 ON/OFF와, 처리 용기(12) 내의 압력을 제어하도록, 마이크로파 발생기(32), 고주파 전원(RFG), 배기 장치(30)에 제어 신호를 공급할 수 있다. 또한, 제어부(Cnt)는, 히터(HT, HS, HC, 및 HE)의 온도를 조정하기 위하여, 이들 히터에 접속된 히터 전원에 제어 신호를 송출할 수 있다.
상술한 플라즈마 처리 장치(10)를 이용하여 실시되는 플라즈마 처리 방법에 대하여 설명한다. 이 방법에서는, 먼저 웨이퍼(W)가 준비된다. 구체적으로는, 웨이퍼(W)가 재치대(20) 상에 재치되고, 정전 척(ESC)에 의하여 흡착된다. 그리고, 배기 장치(30)가 작동됨으로써, 처리 용기(12) 내의 공간의 압력이 소정의 압력으로 설정된다. 이어서, 처리 용기(12) 내에 중앙 도입부(50) 및 주변 도입부(52)로부터 가스가 도입된다. 이어서, 처리 용기(12) 내에 도입된 가스의 플라즈마가 생성된다. 이 가스의 플라즈마에 의하여 웨이퍼(W)가 처리된다.
[주변 도입부의 상세]
도 7은, 주변 도입부의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 8은, 주변 도입부의 일례를 나타내는 분해도이다. 도 9는, 주변 도입부 및 가스 공급 블록의 일례를 나타내는 단면 사시도이다. 도 7~도 9에 나타나는 바와 같이, 주변 도입부(52)는, 적어도 2개의 부재가 조립된 조립체이다. 적어도 2개의 부재는, 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)를 가질 수 있다. 제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)는, 원환(圓環) 형상의 부재이다. 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)가 조립됨으로써, 환 형상의 관 부재가 구성되고, 그 내부에 가스 유로(52p)가 형성된다. 일례로서, 제1 링 부재(52a)는, 가스 유로(52p)의 직경 방향 내측의 내면을 구획 형성하고, 제2 링 부재(52b)는, 가스 유로(52p)의 직경 방향 외측의 내면을 구획 형성한다.
보다 구체적인 일례로서, 제1 링 부재(52a)는, 제1 베이스(52m), 제1 측부(52n), 및 제1 바닥부(52r)를 갖는다. 제1 베이스(52m)는, 링 형상의 평평한 부분이며, 그 하면에 있어서 가스 유로(52p)의 천장을 구획 형성한다. 제1 측부(52n)는, 제1 베이스(52m)의 내측의 단부에 있어서 하방을 향하여 세워 설치되고, 그 외면에 있어서 가스 유로(52p)의 측면을 구획 형성한다. 즉, 제1 측부(52n)는, 가스 유로(52p)의 2개의 측면 중 축선(Z)에 가까운 내측면을 구획 형성한다. 제1 바닥부(52r)는, 제1 측부(52n)의 하단부로부터 제1 베이스(52m)의 외측을 향하여 세워 설치되고, 그 상면에 있어서 가스 유로(52p)의 바닥면을 구획 형성한다. 이와 같이, 제1 링 부재(52a)는, 가스 유로(52p)의 내면 중, 천장, 내측면, 및 바닥면을 구획 형성한다. 제1 링 부재(52a)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다.
제2 링 부재(52b)는, 일례로서 제2 베이스(52x) 및 단차부(52y)를 갖는다. 제2 베이스(52x)는, 가스 유로(52p)보다 두께가 있는 링 형상의 부분이며, 그 내측의 측면에 있어서, 가스 유로(52p)의 측면을 구획 형성한다. 즉, 제2 베이스(52x)는, 가스 유로(52p)의 2개의 측면 중 축선(Z)으로부터 먼 외측면을 구획 형성한다. 단차부(52y)는, 제2 링 부재(52b)의 내측의 하단부에 있어서 직경 방향 내측으로 돌출된 부분이다. 제2 링 부재(52b)는, 예를 들면 알루미늄으로 형성된다.
제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)를 조립함으로써, 제1 링 부재(52a)의 제1 베이스(52m)의 하면은, 제2 링 부재(52b)의 제2 베이스(52x)의 상면에 접한 상태로 지지된다. 제1 링 부재(52a)의 제1 바닥부(52r)의 하면은, 제2 링 부재(52b)의 단차부(52y)의 상면에 지지된다. 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)는, 조립된 상태로 나사에 의하여 고정된다. 도면 중의 예에서는, 5개의 나사가 제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)에 마련된 나사 구멍에 장착된다.
제1 링 부재(52a)의 제1 베이스(52m)의 하면과, 제2 링 부재(52b)의 제2 베이스(52x)의 상면의 사이에는, O링과 같은 밀봉 부재(54a)가 마련되어도 된다. 예를 들면, 밀봉 부재(54a)는, 원환 형상의 부재이며, 제2 베이스(52x)의 상면에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 제1 링 부재(52a)의 제1 바닥부(52r)의 하면과, 제2 링 부재(52b)의 단차부(52y)의 상면의 사이에는, O링과 같은 밀봉 부재(54b)가 마련되어도 된다. 예를 들면, 밀봉 부재(54b)는, 원환 형상의 부재이며, 단차부(52y)의 상면에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 밀봉 부재(54a, 54b)에 의하여, 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)의 사이의 기밀성이 확보된다.
제1 링 부재(52a)의 제1 베이스(52m)의 하면과, 제2 링 부재(52b)의 제2 베이스(52x)의 상면의 사이에는, 도전 부재(55a)가 마련되어도 된다. 도전 부재(55a)는, 일례로서 얇은 금속을 나선 형상으로 감은 원환 형상의 끈 형상 부재이다. 예를 들면, 도전 부재(55a)는, 제2 베이스(52x)의 상면에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 도전 부재(55a)에 의하여, 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)의 사이의 도전성이 향상된다.
제1 링 부재(52a)의 제1 바닥부(52r)의 내측 하단부에는, 하측 방향으로 돌출된 커버부(52k)가 형성되어도 된다. 커버부(52k)는, 조립 시에 있어서, 제1 링 부재(52a)의 제1 바닥부(52r)의 하면과 제2 링 부재(52b)의 단차부(52y)의 상면과의 접속면보다, 직경 방향 내측에 있어서 하방으로 뻗어 있다. 커버부(52k)는, 제1 링 부재(52a)의 제1 바닥부(52r)의 하면과 제2 링 부재(52b)의 단차부(52y)의 상면과의 접속면을 플라즈마에 직접적으로 면(面)하지 않도록 커버한다. 이로써, 플라즈마나 이온은, 커버부(52k)와 제2 링 부재(52b)의 사이에 형성된 간극을 상승시키지 않으면 접속면에 도달할 수 없다. 커버부(52k)를 마련함으로써, 밀봉 부재(54b)의 수명이 짧아지는 것을 억제할 수 있다.
제2 링 부재(52b)의 측면에는, 고정 블록(53a)이 나사에 의하여 고정된다. 고정 블록(53a)은, 용기 상부(12A)와 주변 도입부(52)와의 접속을 분리하는 누름 나사 기구의 일부이다. 상세에 대해서는 후술한다.
제2 링 부재(52b)의 측면에는, 가스 공급 블록(62)을 접속하기 위한 접속면(52e)이 형성된다. 접속면(52e)에는, 가스 유로(52p)에 연통하는 가스 도입구(52g)가 형성된다. 가스 공급 블록(62)은, 제2 링 부재(52b)의 접속면(52e)에 나사에 의하여 고정된다. 가스 공급 블록(62)은, 제2 가스 소스군(GSG2)(도 1 참조)으로부터 공급된 가스를 출력하는 가스 출력구(62a)를 갖는다. 가스 공급 블록(62)은, 가스 출력구(62a)가 제2 링 부재(52b)의 가스 도입구(52g)와 맞춰지도록 위치 결정되고, 고정된다. 가스 공급 블록(62)과 제2 링 부재(52b)의 사이에는, O링과 같은 밀봉 부재(54c)가 마련되어도 된다. 예를 들면, 밀봉 부재(54c)는, 원환 형상의 부재이며, 가스 출력구(62a)를 둘러싸도록 가스 공급 블록(62)의 접속면에 형성된 원환 형상의 홈에, 수용된다. 밀봉 부재(54c)에 의하여, 가스 공급 블록(62)과 제2 링 부재(52b)의 사이의 기밀성이 확보된다. 제2 링 부재(52b)는, 가스 도입구(52g)와 가스 유로(52p)를 접속하는 중간 유로(52h)를 갖는다. 제2 가스 소스군(GSG2)으로부터 공급된 가스는, 가스 공급 블록(62)의 가스 출력구(62a), 가스 도입구(52g), 중간 유로(52h)를 통과하여, 가스 유로(52p)로 공급된다.
도 10 및 도 11은, 주변 도입부를 장착한 상태의 일례를 나타내는 단면도이다. 도 10은, 가스 공급 블록(62)과의 접속 지점의 단면도이며, 도 11은, 가스 토출구(52i)가 형성된 부분의 단면도이다. 도 10 및 도 11에 나타나는 바와 같이, 주변 도입부(52)는, 용기 상부(12A)와 용기 하부(12B)의 사이에 끼워져 지지된다.
보다 구체적인 일례로서, 주변 도입부(52)는, 제1 링 부재(52a)의 제1 베이스(52m)의 상면과 용기 상부(12A)의 하단부가 접한 상태로 지지된다. 제1 베이스(52m)의 상면과 용기 상부(12A)의 하단부의 사이에는, O링과 같은 밀봉 부재(54d)가 마련되어도 된다. 예를 들면, 밀봉 부재(54d)는, 원환 형상의 부재이며, 제1 베이스(52m)의 상면에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 밀봉 부재(54d)에 의하여, 제1 링 부재(52a)와 용기 상부(12A)의 사이의 기밀성이 확보된다. 제1 베이스(52m)의 상면과 용기 상부(12A)의 하단부의 사이에는, 도전 부재(55d)가 마련되어도 된다. 도전 부재(55d)는, 일례로서 얇은 금속을 나선 형상으로 감은 원환 형상의 끈 형상 부재이다. 예를 들면, 도전 부재(55d)는, 제1 베이스(52m)의 상면에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 도전 부재(55d)에 의하여, 제1 링 부재(52a)와 용기 상부(12A)의 사이의 도전성이 향상된다.
또한 주변 도입부(52)는, 제2 링 부재(52b)의 제2 베이스(52x)의 하면과 용기 하부(12B)의 상단부가 접한 상태로 접속된다. 제2 베이스(52x)의 하면과 용기 하부(12B)의 상단부의 사이에는, O링과 같은 밀봉 부재(54e)가 마련되어도 된다. 예를 들면, 밀봉 부재(54e)는, 원환 형상의 부재이며, 용기 하부(12B)의 상단부에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 밀봉 부재(54e)에 의하여, 제2 링 부재(52b)와 용기 하부(12B)의 사이의 기밀성이 확보된다. 제2 베이스(52x)의 하면과 용기 하부(12B)의 상단부의 사이에는, 도전 부재(55e)가 마련되어도 된다. 도전 부재(55e)는, 일례로서 얇은 금속을 나선 형상으로 감은 원환 형상의 끈 형상 부재이다. 예를 들면, 도전 부재(55e)는, 용기 하부(12B)의 상단부에 형성된 원환 형상의 홈에 수용된다. 도전 부재(55e)에 의하여, 제2 링 부재(52b)와 용기 하부(12B)의 사이의 도전성이 향상된다.
이와 같이, 주변 도입부(52)와 용기 상부(12A) 및 용기 하부(12B)는, 열적 및 전기적으로 접속된다. 주변 도입부(52), 용기 상부(12A), 및 용기 하부(12B)는, 동일한 재료로 형성되어도 된다.
제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)는, 플라즈마에 면하는 외면이 용사(溶射)에 의하여 피막되어 있어도 된다. 용사 금속의 일례는, 알루미늄이나 산화 이트륨(Y2O3)이다. 또, 제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)는, 가스 유로(52p)를 구획 형성하는 외면이 내부식성 재료에 의하여 피막되어 있어도 된다. 내부식성 재료의 일례는, 알루미늄의 산화물이다. 알루미늄의 산화 피막은 알루마이트 처리로 형성된다. 가스 유로(52p)의 내벽에 알루미늄의 산화 피막이 형성됨으로써, 가스에 의한 부식이 억제된다.
또, 도 11에 나타나는 바와 같이, 가스 토출구(52i)는, 가스 유로(52p)의 횡단면의 모퉁이부와 연통하도록 형성된다. 가스 토출구(52i)는, 가스 유로(52p)의 내측 상부로부터 비스듬한 상측을 향하여 개구된다. 상술한 알루마이트 처리 시에 있어서는, 전해액 내에 제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)를 투입하고, 전기 분해에 의하여 산화 피막을 형성한다. 이때, 가스 유로의 횡단면의 모퉁이부에는 정체 공기가 형성되기 쉽다. 모퉁이부에 정체 공기가 형성된 경우, 모퉁이부에는 산화 피막이 형성되지 않게 된다. 가스 토출구(52i)가 가스 유로(52p)의 횡단면의 모퉁이부에 형성됨으로써 정체 공기가 빠지기 쉬워지기 때문에, 정체 공기가 모퉁이부에 체류하는 것을 회피할 수 있다.
도 12는, 주변 도입부의 가스 토출구의 일례를 나타내는 부분 단면도이다. 도 12에 나타나는 바와 같이, 가스 토출구(52i)를 구성하는 선단부(52j)는, 모따기된다. 일례로서, 선단부(52j)의 곡률 반경 R은 0.5이다. 제1 링 부재(52a)의 외면에는, 용사막(56)이 형성된다. 선단부(52j)가 모따기되어 있음으로써, 용사막(56)도 가스 토출구(52i) 근방에서 모따기되도록 수렴한다. 이로써, 용사막(56)은, 박리되기 어려워진다. 제1 링 부재(52a)의 외면(용사면)과 가스 토출구(52i)의 연장 방향은, 수직으로 교차한다. 이로써, 선단부(52j)의 모따기는 대칭적인 형상으로 가공이 가능해져, 용사막(56)이 형성되기 쉬워, 박리되기 어렵다.
도 13 및 도 14는, 주변 도입부의 조립의 일례를 나타내는 단면 사시도이다. 도 13은, 조립 중의 단면 사시도이며, 도 14는 조립이 완료된 주변 도입부의 사시 단면도이다. 도 13 및 도 14에 나타나는 바와 같이, 주변 도입부(52)와 용기 상부(12A) 및 용기 하부(12B)는, 위치 결정용의 핀에 의하여 위치 결정되어도 된다.
일례로서, 용기 하부(12B)의 상면에는 제1 핀(58b)이 마련된다. 제2 링 부재(52b)의 하면에는, 제1 핀(58b)과 대응하는 위치에, 제1 핀(58b)을 수용하는 구멍(52t)이 마련된다. 용기 하부(12B)의 상면에 마련된 제1 핀(58b)에 구멍(52t)이 삽입됨으로써, 제2 링 부재(52b)가 용기 하부(12B)에 대하여 위치 결정된다. 제1 핀(58b)은 복수 이용되어도 된다.
일례로서, 제2 링 부재(52b)의 상면에는 제2 핀(58a)이 마련된다. 제1 링 부재(52a)의 하면에는, 제2 핀(58a)과 대응하는 위치에, 제2 핀(58a)을 수용하는 구멍(52s)이 마련된다. 제2 링 부재(52b)의 상면에 마련된 제2 핀(58a)에 구멍(52s)이 삽입됨으로써, 제1 링 부재(52a)가 제2 링 부재(52b)에 대하여 위치 결정된다. 또한, 용기 상부(12A)의 하단부에는, 제2 핀(58a)을 수용하는 구멍이 마련된다. 이로써, 용기 상부(12A)가 제1 링 부재(52a)에 대하여 위치 결정된다. 제2 핀(58a)은 복수 이용되어도 된다. 도 8에 나타나는 예에서는, 둘레 방향으로 3개의 제2 핀(58a)이 마련된다. 도 8에 나타나는 바와 같이, 제2 핀(58a)은 길이가 달라도 된다. 제2 핀(58a)은, 제2 링 부재(52b)에 고정되어도 된다. 제1 핀(58b) 및 제2 핀(58a)은, 예를 들면 스테인리스로 형성되어도 된다.
메인터넌스 시 등에 있어서 처리 용기(12)를 개방할 때에는, 주변 도입부(52)의 제2 링 부재(52b)와 용기 하부(12B)를 분리한다. 이로써, 용기 상부(12A) 및 주변 도입부(52)와, 용기 하부(12B)에 분리되어, 처리 용기(12)가 개방된다. 즉, 처리 용기(12)의 개폐 시에 있어서, 용기 상부(12A)와 주변 도입부(52)는 일체적으로 동작한다.
용기 상부(12A)와 주변 도입부(52)의 사이에 배치된 밀봉 부재(54d)는, 조립의 압력이나 프로세스 처리의 열 등에 의하여 고착되는 경우가 있다. 도 15는, 용기 상부와 주변 도입부와의 접속을 분리하는 누름 나사 기구의 일례를 설명하는 단면도이다. 도 15의 (A)는 분리 전의 단면도이며, 도 15의 (B)는 분리 후의 단면도이다.
도 15의 (A)에 나타나는 바와 같이, 누름 나사 기구(53)는, 고정 블록(53a), 지지 블록(53b) 및 나사(53c)를 갖는다. 지지 블록(53b)은, 고정 블록(53a)과 대향하도록, 용기 상부(12A)의 측방에 고정된다. 지지 블록(53b)은, 고정 블록(53a)을 향하여 뻗는 나사 구멍을 갖는다. 나사(53c)는, 지지 블록(53b)의 나사 구멍에 장착된다. 나사(53c)는, 그 선단이 고정 블록(53a)에 도달할 수 있는 길이를 갖는다. 나사(53c)를 압압함으로써, 나사(53c)의 선단이 고정 블록(53a)에 충돌하여, 고정 블록(53a)을 압압한다. 제1 링 부재(52a) 및 제2 링 부재(52b)는 나사로 고정되어 있기 때문에, 누름 나사 기구(53)를 동작시킴으로써, 도 15의 (B)에 나타나는 바와 같이, 용기 상부(12A)와 주변 도입부(52)를 분리시킬 수 있다. 이와 같이, 누름 나사 기구(53)에 의하여, 밀봉 부재(54d)에 의하여 고착된 용기 상부(12A)와 주변 도입부(52)와의 접속을 용이하게 해제할 수 있다.
(실시형태의 정리)
이상 설명한 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 주변 도입부(52)는 조립체이기 때문에, 가스 유로(52p)를 형성하는 적어도 2개의 부재의 결합을 해제하여 가스 유로(52p) 내부를 청소할 수 있다. 또한 플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 링 형상의 주변 도입부(52)는, 상측벽(12a)과 하측벽(12b)의 사이에 끼워짐으로써 고정되기 때문에, 둘레 방향으로 균일하게 열팽창할 수 있다. 이로 인하여, 플라즈마 처리 장치(10)는, 재치대(20)의 중심을 통과하는 축선(Z)과 링 형상의 주변 도입부(52)의 중심을 통과하는 축선과의 위치 어긋남을 회피할 수 있다. 따라서, 이 플라즈마 처리 장치(10)는, 주변 도입부(52)의 열팽창에 의한 플라즈마 처리의 균일성의 저하를 억제할 수 있음과 아울러, 주변 도입부(52)의 메인터넌스성을 향상시킬 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 제1 링 부재(52a)와 제2 링 부재(52b)와의 결합을 해제하여 가스 유로(52p) 내부의 전체를 개방할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 메인터넌스성을 더 향상시킬 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 제1 핀(58b) 및 제2 핀(58a)에 의하여, 용기 상부(12A), 제1 링 부재(52a), 제2 링 부재(52b) 및 용기 하부(12B)의 위치 결정을 행할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 주변 도입부(52), 용기 상부(12A) 및 용기 하부(12B)를 동일한 재료로 형성함으로써, 열팽창 계수를 동일하게 할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 장치(10)는, 처리 용기(12)와 주변 도입부(52)와의 열팽창의 차이에 기인하여 재치대(20)의 중심을 통과하는 축선(Z)과 링 형상의 주변 도입부(52)의 중심을 통과하는 축선이 어긋나는 것을 회피할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)에 의하면, 가스 토출구(52i)가 가스 유로(52p)의 횡단면의 모퉁이부에 형성됨으로써, 정체 공기가 모퉁이부에 체류하는 것을 회피할 수 있다. 이로써, 알루마이트 처리를 균일하게 행할 수 있다.
본 개시는, 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형 양태를 구성 가능하다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치(10)는, 플라즈마원으로서 마이크로파를 이용하여 가스를 여기시키는 장치에 한정되지 않는다. 플라즈마 처리 장치는, 임의의 플라즈마원을 가질 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 처리 장치는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치여도 되고, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치여도 된다.
10…플라즈마 처리 장치
12…처리 용기
12A…용기 상부
12B…용기 하부
12a…상측벽
12b…하측벽
14…안테나
18…유전체창
20…재치대
ESC…정전 척
LE…하부 전극
30…배기 장치
32…마이크로파 발생기
50…중앙 도입부
18i…가스 토출구
52…주변 도입부
52a…제1 링 부재
52b…제2 링 부재
58a…제2 핀
58b…제1 핀
52p…가스 유로
52i…가스 토출구
VL…배기로
Z…축선

Claims (7)

  1. 피처리체에 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서,
    상측벽을 갖는 용기 상부와 하측벽을 갖는 용기 하부가 조립됨으로써 형성된 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 상기 용기 하부 내에 마련된 재치대와,
    적어도 2개의 부재가 조립됨으로써 상기 재치대의 중심을 통과하는 축선에 대하여 둘레 방향으로 뻗는 가스 유로가 그 내부에 형성된 조립체이고, 상기 상측벽과 상기 하측벽의 사이에 끼워져, 상기 축선에 대하여 둘레 방향으로 배열된 복수의 가스 토출구를 제공하는 주변 도입부를 구비하며,
    상기 주변 도입부와 상기 용기 상부 및 상기 용기 하부는, 열적 및 전기적으로 접속되는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 2개의 부재는 제1 링 부재와 제2 링 부재를 갖고, 상기 제1 링 부재와 상기 제2 링 부재가 조립됨으로써 상기 가스 유로가 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 용기 하부와 상기 제2 링 부재는, 상기 축선을 따라 뻗는 제1 핀에 의하여 위치 결정되고,
    상기 제2 링 부재와 상기 제1 링 부재와 상기 용기 상부는, 상기 축선을 따라 뻗는 제2 핀에 의하여 위치 결정되는, 플라즈마 처리 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주변 도입부, 상기 용기 상부 및 상기 용기 하부는, 동일한 재료로 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 주변 도입부, 상기 용기 상부 및 상기 용기 하부는, 알루미늄으로 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 가스 유로의 내벽에는 알루미늄의 산화 피막이 형성되고,
    상기 가스 토출구는 상기 가스 유로의 횡단면의 모퉁이부와 연통하는, 플라즈마 처리 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재치대의 상방에 마련된 중앙 도입부이며, 상기 축선을 따라 상기 재치대를 향하여 가스를 도입하는 중앙 도입부와,
    상기 처리 용기 내에 마이크로파를 도입하기 위한 안테나를 더 구비하고,
    상기 안테나는, 상기 재치대의 상방에 있어서 상기 재치대와 대면하도록 마련되어 있으며, 또한 상기 처리 용기 내의 공간에 접하는 유전체창을 갖고,
    상기 유전체창에는 상기 축선을 따라 뻗는 상기 중앙 도입부의 가스 토출구가 형성되는, 플라즈마 처리 장치.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000074127A1 (fr) * 1999-05-26 2000-12-07 Tokyo Electron Limited Dispositif de traitement au plasma
CN1309859C (zh) * 2001-05-17 2007-04-11 东京电子株式会社 基于圆筒的等离子体处理系统
US8298336B2 (en) * 2005-04-01 2012-10-30 Lam Research Corporation High strip rate downstream chamber
JP5074741B2 (ja) * 2006-11-10 2012-11-14 株式会社日立ハイテクノロジーズ 真空処理装置
US8485128B2 (en) * 2010-06-30 2013-07-16 Lam Research Corporation Movable ground ring for a plasma processing chamber
US10950449B2 (en) * 2018-01-12 2021-03-16 Asm Ip Holding B.V. Substrate processing apparatus

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014096553A (ja) 2012-10-09 2014-05-22 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法、及びプラズマ処理装置

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