KR20200134163A

KR20200134163A - 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20200134163A
Application number: KR1020200059162A
Authority: KR
Inventors: 타케히로 타니카와; 슈헤이 야마베; 요헤이 우치다; 야스하루 사사키
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-12-01
Also published as: CN111986972A; JP7274347B2; US20200373130A1; US11984300B2; JP2020191351A

Abstract

챔버의 내부 공간 내에 마련된 실리콘제의 그라운드 부재의 손상을 억제하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공한다. 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 챔버, 벽 부재, 단열 부재 및 그라운드 부재를 구비한다. 벽 부재는 챔버의 내부 공간 내에 부분적으로 배치되고, 챔버의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있다. 단열 부재는 벽 부재 상에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 실리콘으로 형성되어 있다. 그라운드 부재는 내부 공간 내에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 단열 부재 상에 탑재되어 있다. 벽 부재는 그라운드 부재에 비접촉 상태로 단열 부재를 개재하여 그라운드 부재를 지지하고 있다. 그라운드 부재는 단열 부재의 구 형상면에 접하고 있고, 이 구 형상면 상에 탑재되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치 {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 개시의 예시적 실시 형태는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

플라즈마 처리 장치가 기판의 처리를 위하여 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치는 챔버를 구비하고 있다. 플라즈마 처리 장치는 챔버 내에서 가스를 해리시켜, 플라즈마를 생성하도록 구성되어 있다. 챔버 내에는 그라운드 부재가 마련되는 경우가 있다. 그라운드 부재를 구비한 플라즈마 처리 장치는 특허 문헌 1에 기재되어 있다.

일본특허공개공보 2012-138497호

플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 공간 내에 마련된 실리콘제의 그라운드 부재의 손상을 억제하는 것이 요구되고 있다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는 챔버, 벽 부재, 하나 이상의 단열 부재 및 그라운드 부재를 구비한다. 벽 부재는 챔버의 내부 공간 내에 부분적으로 배치되고, 내부 공간으로부터 챔버의 외측을 향해 연장되어 챔버의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있다. 하나 이상의 단열 부재는 벽 부재 상에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 실리콘으로 형성되어 있다. 그라운드 부재는 내부 공간 내에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 벽 부재와 함께 접지 전위로 설정된다. 그라운드 부재는 하나 이상의 단열 부재 상에 탑재되어 있다. 벽 부재는 그라운드 부재에 비접촉 상태로 하나 이상의 단열 부재를 개재하여 그라운드 부재를 지지하고 있다. 하나 이상의 단열 부재의 각각은 구 형상면을 가진다. 그라운드 부재는 구 형상면에 접하고 있고, 상기 구 형상면 상에 탑재되어 있다.

하나의 예시적 실시 형태에 따르면, 플라즈마 처리 장치의 챔버의 내부 공간 내에 마련된 실리콘제의 그라운드 부재의 손상이 억제된다.

도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 4는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 5는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다.
도 6은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 사시도이다.
도 7은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 사시도이다.
도 8은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 사시도이다.

이하, 각종 예시적 실시 형태에 대하여 설명한다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 플라즈마 처리 장치는 챔버, 벽 부재, 하나 이상의 단열 부재 및 그라운드 부재를 구비한다. 벽 부재는 챔버의 내부 공간 내에 부분적으로 배치되고, 내부 공간으로부터 챔버의 외측을 향해 연장되어 챔버의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있다. 하나 이상의 단열 부재는 벽 부재 상에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 실리콘으로 형성되어 있다. 그라운드 부재는 내부 공간 내에 마련되어 있다. 그라운드 부재는 벽 부재와 함께 접지 전위로 설정된다. 그라운드 부재는 하나 이상의 단열 부재 상에 탑재되어 있다. 벽 부재는 그라운드 부재에 비접촉 상태로 하나 이상의 단열 부재를 개재하여 그라운드 부재를 지지하고 있다. 하나 이상의 단열 부재의 각각은 구 형상면을 가진다. 그라운드 부재는 구 형상면에 접하고 있고, 이 구 형상면 상에 탑재되어 있다.

상기 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 벽 부재는 챔버의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있으므로, 냉각될 수 있다. 따라서, 플라즈마로부터의 화학종이, 벽 부재의 표면 상에 퇴적되어, 벽 부재가 에칭되는 것을 억제한다. 또한, 그라운드 부재는 벽 부재에는 접촉하고 있지 않으므로, 벽 부재와 그라운드 부재 사이의 열 교환이 억제되어, 그라운드 부재의 냉각이 억제된다. 따라서, 플라즈마로부터의 화학종이 그라운드 부재의 표면 상에 마이크로 마스크를 형성하는 것이 억제되고, 마이크로 마스크가 형성된 상태에서의 그라운드 부재의 에칭이 억제된다. 또한, 그라운드 부재는 하나 이상의 단열 부재의 각각의 구 형상면 상에 탑재되어 있다. 따라서, 하나 이상의 단열 부재의 각각과 그라운드 부재 사이의 열 교환이 억제되고, 벽 부재와 그라운드 부재 사이의 열 교환이 더 억제된다. 또한, 그라운드 부재에 국소적으로 큰 힘이 걸리는 것이 억제된다. 따라서, 그라운드 부재의 손상이 억제된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 하나 이상의 단열 부재는 복수의 구체여도 된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 벽 부재는 상방을 향해 개구된 복수의 홈을 구획 형성하고 있어도 된다. 이 실시 형태에서는, 복수의 구체의 각각은, 복수의 홈 중 대응하는 홈 내에 부분적으로 배치되어 있어도 된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 복수의 홈의 각각은 호리병 형상이어도 된다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 홈의 각각의 개구단의 폭은, 복수의 구체의 각각의 직경보다 작다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 구체의 각각의 중심은 복수의 홈 중 대응하는 홈 내에 위치하고 있다. 이 실시 형태에 따르면, 벽 부재로부터 복수의 구체가 탈락하는 것이 억제된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 복수의 홈의 각각의 바닥을 구획 형성하는 저면은, 부분적으로 오목부를 구획 형성하고 있어도 된다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 구체의 각각은, 대응하는 홈에 있어서, 부분적으로 오목부 내에 배치되어 있어도 된다. 이 실시 형태에 따르면, 복수의 구체의 각각의 대응하는 홈 내에서의 이동이 억제된다. 또한, 복수의 구체와 벽 부재와의 접촉에 의한 벽 부재의 오목한 곳에 기인하는 복수의 구체의 높이 방향의 위치의 불균일, 및, 복수의 구체의 각각과 그라운드 부재 사이의 접촉압의 불균일이 억제된다.

하나의 예시적 실시 형태에서는, 벽 부재의 상기 저면에 있어서 오목부를 구획 형성하는 영역은 구 형상 오목면이어도 된다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 구체의 각각은, 부분적으로 당해 영역을 따라 연장되도록 배치된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 하나 이상의 단열 부재는 그라운드 부재의 열 전도율 및 벽 부재의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가지고 있어도 된다.

하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 하나 이상의 단열 부재는 세라믹스, 석영, 또는 스테인리스 스틸로 형성되어 있어도 된다.

이하, 도면을 참조하여 각종 예시적 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에서 동일 또는 상당한 부분에 대해서는 동일한 부호를 부여하는 것으로 한다.

도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도이다. 도 2, 도 3 및 도 4는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다. 도 2에는 일례의 셔터 기구의 밸브체에 의해 대응하는 개구가 닫혀 있는 상태가 나타나 있다. 또한, 도 3에는 일례의 셔터 기구의 밸브체가 대응하는 개구를 열고 있는 상태가 나타나 있다. 도 1 ~ 도 4에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)는 챔버(10)를 구비하고 있다. 챔버(10)는 그 중에 내부 공간(10s)을 제공하고 있다. 내부 공간(10s)은 감압 가능하다. 내부 공간(10s) 내에서는 플라즈마가 형성된다.

일실시 형태에 있어서, 챔버(10)는 챔버 본체(12) 및 천부(14)를 포함할 수 있다. 챔버 본체(12)는 챔버(10)의 측벽 및 저부를 구성하고 있다. 챔버 본체(12)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 챔버 본체(12)의 중심축선은 연직 방향으로 연장되는 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 챔버 본체(12)는 전기적으로 접지되어 있다. 챔버 본체(12)는 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있다. 챔버 본체(12)의 표면에는 내부식성의 막이 형성되어 있다. 내부식성의 막은 예를 들면 산화 알루미늄 또는 산화 이트륨과 같은 재료로 형성되어 있다.

챔버(10)의 측벽에는 개구(12p)가 형성되어 있다. 개구(12p)는 챔버 본체(12)에 의해 제공되어 있다. 개구(12p)는 게이트 밸브(12g)에 의해 개폐 가능하다. 기판(W)은 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부와의 사이에서 반송될 때에 개구(12p)를 통과한다.

일실시 형태에 있어서, 챔버 본체(12)는 제 1 부재(12a) 및 제 2 부재(12b)를 포함하고 있다. 제 1 부재(12a)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 제 1 부재(12a)는 챔버(10)의 저부 및 측벽의 일부를 구성하고 있다. 제 2 부재(12b)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 제 2 부재(12b)는 제 1 부재(12a) 상에 마련되어 있다. 제 2 부재(12b)는 챔버(10)의 측벽의 다른 일부를 구성하고 있다. 제 2 부재(12b)는 개구(12p)를 제공하고 있다.

내부 공간(10s) 내에는 지지대(16)가 마련되어 있다. 지지대(16)는 그 위에 배치되는 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 지지대(16)의 하방에는 저판(17)이 마련되어 있다. 저판(17)은 챔버(10)의 저부, 예를 들면 제 1 부재(12a)에 의해 지지되어 있다. 저판(17)으로부터는 지지체(18)가 상방으로 연장되어 있다. 지지체(18)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 지지체(18)는 예를 들면 석영과 같은 절연체로 형성되어 있다. 지지대(16)는 지지체(18) 상에 탑재되어 있고, 지지체(18)에 의해 지지되어 있다.

지지대(16)는 하부 전극(20) 및 정전 척(22)을 포함하고 있다. 지지대(16)는 전극 플레이트(24)를 더 포함하고 있어도 된다. 전극 플레이트(24)는 대략 원반 형상을 가지고 있다. 전극 플레이트(24)의 중심축선은 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 전극 플레이트(24)는 알루미늄과 같은 도체로 형성되어 있다.

하부 전극(20)은 전극 플레이트(24) 상에 마련되어 있다. 하부 전극(20)은 전극 플레이트(24)에 전기적으로 접속되어 있다. 하부 전극(20)은 대략 원반 형상을 가지고 있다. 하부 전극(20)의 중심축선은 축선(AX)에 대략 일치하고 있다. 하부 전극(20)은 알루미늄과 같은 도체로 형성되어 있다. 하부 전극(20) 내에는 유로(20f)가 형성되어 있다. 유로(20f)는 예를 들면 소용돌이 형상으로 연장되어 있다. 유로(20f)에는 칠러 유닛(26)으로부터 냉매가 공급된다. 칠러 유닛(26)은 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 칠러 유닛(26)은 예를 들면 액상의 냉매를 유로(20f)로 공급한다. 유로(20f)로 공급된 냉매는, 칠러 유닛(26)으로 되돌려진다.

정전 척(22)은 하부 전극(20) 상에 마련되어 있다. 정전 척(22)은 본체와 전극(22a)을 포함하고 있다. 정전 척(22)의 본체는 대략 원반 형상을 가지고 있다. 정전 척(22)의 중심축선은 축선(AX)과 대략 일치하고 있다. 정전 척(22)의 본체는 세라믹으로 형성되어 있다. 전극(22a)은 도체로 형성된 막이다. 전극(22a)은 정전 척(22)의 본체 내에 마련되어 있다. 전극(22a)에는 스위치(22s)를 개재하여 직류 전원(22d)이 접속되어 있다. 정전 척(22)에 기판(W)을 유지시키는 경우에는, 직류 전원(22d)으로부터의 전압이 전극(22a)에 인가된다. 전극(22a)에 전압이 인가되면 정전 척(22)과 기판(W) 사이에 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판(W)은 정전 척(22)으로 끌어당겨져, 정전 척(22)에 의해 유지된다. 플라즈마 처리 장치(1)는 정전 척(22)과 기판(W)의 이면 사이에 전열 가스(예를 들면, 헬륨 가스)를 공급하는 가스 라인을 제공하고 있어도 된다.

정전 척(22)의 주연부 상에는 포커스 링(FR)이, 기판(W)을 둘러싸도록 배치된다. 포커스 링(FR)은 기판(W)에 대한 플라즈마 처리의 면내 균일성을 개선하기 위하여 이용된다. 포커스 링(FR)은 예를 들면 실리콘, 석영 또는 탄화 규소로 형성되어 있다. 포커스 링(FR)과 하부 전극(20) 사이에는 링(27)이 마련되어 있다. 링(27)은 절연체로 형성되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 통 형상부(28) 및 통 형상부(29)를 더 구비하고 있어도 된다. 통 형상부(28)는 지지대(16) 및 지지체(18)의 외주를 따라 연장되어 있다. 통 형상부(28)는 통 형상부(29) 상에 마련되어 있다. 통 형상부(28)는 내부식성을 가지는 절연체로 형성되어 있다. 통 형상부(28)는 예를 들면 석영으로 형성되어 있다. 통 형상부(29)는 지지체(18)의 외주를 따라 연장되어 있다. 통 형상부(29)는 내부식성을 가지는 절연체로 형성되어 있다. 통 형상부(29)는 예를 들면 석영으로 형성되어 있다.

천부(14)는 챔버(10)의 상단 개구를 닫도록 마련되어 있다. 천부(14)는 상부 전극(30)을 포함하고 있다. 천부(14)는 부재(32) 및 부재(34)를 더 포함할 수 있다. 부재(32)는 대략 환상의 판이며, 알루미늄과 같은 금속으로 형성되어 있다. 부재(32)는 후술하는 벽 부재(58)를 개재하여, 챔버(10)의 측벽 상에 마련되어 있다. 부재(34)는 상부 전극(30)과 부재(32) 사이에 마련되어 있다. 부재(34)는 축선(AX)에 대하여 둘레 방향으로 연장되어 있다. 부재(34)는 석영과 같은 절연체로 형성되어 있다. 또한, 상부 전극(30)와 부재(34) 사이에는 O링과 같은 밀봉 부재(35a)가 개재되어 있다. 부재(34)와 부재(32) 사이에는 O링과 같은 밀봉 부재(35b)가 개재되어 있다.

상부 전극(30)은 천판(36) 및 지지체(38)를 포함하고 있다. 천판(36)은 대략 원반 형상을 가지고 있다. 천판(36)은 내부 공간(10s)에 접하고 있다. 천판(36)에는 복수의 가스 토출홀(36h)이 형성되어 있다. 복수의 가스 토출홀(36h)은 판 두께 방향(연직 방향)으로 천판(36)을 관통하고 있다. 천판(36)은 실리콘, 산화 알루미늄 또는 석영으로 형성되어 있다. 혹은, 천판(36)은 알루미늄과 같은 도체제의 부재의 표면 상에 내부식성의 막을 형성함으로써 구성되어 있어도 된다. 내부식성의 막은 예를 들면 산화 알루미늄 또는 산화 이트륨과 같은 재료로 형성되어 있다.

지지체(38)는 천판(36) 상에 마련되어 있다. 지지체(38)는 천판(36)을 착탈 가능하게 지지하고 있다. 지지체(38)는 예를 들면 알루미늄으로 형성되어 있다. 지지체(38)에는 유로(38f)가 형성되어 있다. 유로(38f)는 지지체(38) 내에서, 예를 들면 소용돌이 형상으로 연장되어 있다. 유로(38f)에는 칠러 유닛(40)으로부터 냉매가 공급된다. 칠러 유닛(40)은 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 칠러 유닛(40)은 액상의 냉매(예를 들면 냉각수)를 유로(38f)로 공급한다. 유로(38f)로 공급된 냉매는 칠러 유닛(40)으로 되돌려진다. 이 칠러 유닛(40)은 예를 들면 4 L/min 이상의 유량으로 냉매를 유로(38f)로 공급할 수 있다.

지지체(38)의 내부에는 가스 확산실(38d)이 형성되어 있다. 지지체(38)에는 복수의 홀(38h)이 형성되어 있다. 복수의 홀(38h)은 가스 확산실(38d)로부터 하방으로 연장되어, 복수의 가스 토출홀(36h)에 각각 접속하고 있다. 지지체(38)에는 포트(38p)가 마련되어 있다. 포트(38p)는 가스 확산실(38d)에 접속하고 있다. 포트(38p)에는 가스 소스군(41)이, 밸브군(42), 유량 제어기군(43) 및 밸브군(44)을 개재하여 접속되어 있다.

가스 소스군(41)은 복수의 가스 소스를 포함하고 있다. 밸브군(42) 및 밸브군(44)의 각각은 복수의 밸브를 포함하고 있다. 유량 제어기군(43)은 복수의 유량 제어기를 포함하고 있다. 복수의 유량 제어기의 각각은 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(41)의 복수의 가스 소스의 각각은 밸브군(42)의 대응하는 밸브, 유량 제어기군(43)의 대응하는 유량 제어기, 및 밸브군(44)의 대응하는 밸브를 개재하여 포트(38p)에 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 가스 소스군(41)의 복수의 가스 소스 중 선택된 1 이상의 가스 소스의 각각으로부터의 가스가, 가스 확산실(38d)로 공급된다. 가스 확산실(38d)로 공급된 가스는, 복수의 가스 토출홀(36h)로부터 내부 공간(10s)으로 공급된다.

플라즈마 처리 장치(1)는 제 1 고주파 전원(51) 및 제 2 고주파 전원(52)을 더 구비하고 있다. 제 1 고주파 전원(51)은 플라즈마 생성용의 제 1 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 1 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 27 MHz 이상이다. 제 1 고주파 전원(51)은 정합기(53)를 개재하여 하부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다. 정합기(53)는 부하측(하부 전극(20)측)의 임피던스를 제 1 고주파 전원(51)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 매칭 회로를 가지고 있다. 또한, 제 1 고주파 전원(51)은 하부 전극(20)이 아닌, 정합기(53)를 개재하여 상부 전극(30)에 접속되어 있어도 된다.

제 2 고주파 전원(52)은 기판(W)에 이온을 인입하기 위한 제 2 고주파 전력을 발생시키는 전원이다. 제 2 고주파 전력의 주파수는 예를 들면 13.56 MHz 이하이다. 제 2 고주파 전원(52)은 정합기(54)를 개재하여 하부 전극(20)에 전기적으로 접속되어 있다. 정합기(54)는 부하측(하부 전극(20)측)의 임피던스를 제 2 고주파 전원(52)의 출력 임피던스에 정합시키기 위한 매칭 회로를 가지고 있다.

플라즈마 처리 장치(1)는 벽 부재(58)를 더 구비하고 있다. 벽 부재(58)는 부분적으로 내부 공간(10s) 내에 마련되어 있다. 즉, 벽 부재(58)의 일부는 내부 공간(10s) 내에서 플라즈마에 노출된다. 벽 부재(58)는 내부 공간(10s)으로부터 챔버(10)의 외측을 향해 연장되어 챔버(10)의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있다.

일실시 형태에서는, 벽 부재(58)는 플라즈마 처리에 의한 부생성물이 챔버(10)의 내벽면에 퇴적되는 것을 억제하도록, 챔버(10)의 내벽면을 따라 연장되어 있다. 구체적으로, 벽 부재(58)는 챔버 본체(12)의 내벽면 또는 제 2 부재(12b)의 내벽면을 따라 연장되어 있다. 벽 부재(58)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 벽 부재(58)는 알루미늄과 같은 도체제의 부재의 표면 상에 내부식성의 막을 형성함으로써 구성될 수 있다. 내부식성의 막은 예를 들면 산화 알루미늄 또는 산화 이트륨과 같은 재료로 형성되어 있다. 또한, 벽 부재(58)는 그라운드에 접속되어 있고, 그 전위는 접지 전위로 설정된다.

일실시 형태에 있어서, 벽 부재(58)는 챔버 본체(12)와 천부(14)와의 사이에서 협지되어 있다. 예를 들면, 벽 부재(58)는 챔버 본체(12)의 제 2 부재(12b)와 천부(14)의 부재(32)와의 사이에서 협지되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 스페이서(59)를 더 구비하고 있어도 된다. 스페이서(59)는 판 형상을 이루고 있고, 축선(AX)의 주위에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 스페이서(59)는 벽 부재(58)와 챔버(10)와의 사이에 마련되어 있다. 스페이서(59)는 예를 들면 도체로 형성되어 있다. 스페이서(59)는 알루미늄의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가지는 재료로 형성되어 있어도 된다. 스페이서(59)는 예를 들면 스테인리스로 형성되어 있어도 된다. 스페이서(59)는 알루미늄의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가지는 재료이면, 스테인리스 이외의 재료로 형성되어 있어도 된다. 또한, 스페이서(59)는 알루미늄으로 형성되어 있어도 된다.

일실시 형태에 있어서, 스페이서(59)는 벽 부재(58)와 제 2 부재(12b)와의 사이에 마련되어 있다. 일실시 형태에 있어서, 스페이서(59) 및 제 2 부재(12b)는 나사(60a)를 이용하여 제 1 부재(12a)에 고정되어 있다. 나사(60a)는 스페이서(59) 및 제 2 부재(12b)를 관통하여 제 1 부재(12a)의 나사홀에 나사 결합하고 있다. 벽 부재(58)는 나사(60b)를 이용하여 스페이서(59)에 고정되어 있다. 나사(60b)는 벽 부재(58)를 관통하여 스페이서(59)의 나사홀에 나사 결합하고 있다. 이 실시 형태에 따르면, 예를 들면 그 메인터넌스를 위하여 벽 부재(58)가 챔버(10)로부터 분리되어도, 스페이서(59) 및 제 2 부재(12b)는 나사(60a)에 의해 제 1 부재(12a)에 고정된 채이다. 따라서, 스페이서(59) 및 제 2 부재(12b)의 고정을 유지한 채로, 벽 부재(58)를 챔버(10)로부터 분리하는 것이 가능해진다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 히터 유닛(62)을 더 구비하고 있다. 히터 유닛(62)은 본체(62m) 및 히터(62h)를 포함하고 있다. 히터(62h)는 벽 부재(58)를 가열하도록 구성되어 있다. 히터(62h)는 저항 가열 소자일 수 있다. 히터(62h)는 본체(62m) 내에 마련되어 있다. 본체(62m)는 벽 부재(58)에 열적으로 접하고 있다. 일실시 형태에서는, 본체(62m)는 벽 부재(58)에 물리적으로 접하고 있다. 본체(62m)는 알루미늄과 같은 도체로 형성되어 있다. 히터(62h)는 본체(62m)를 개재하여 벽 부재(58)를 가열하도록 구성되어 있다. 일실시 형태에 있어서, 본체(62m)는 대략 환상의 판이며, 상부 전극(30)을 둘러싸도록 둘레 방향으로 연장되어 있다.

플라즈마 처리 장치(1)는 그라운드 부재(56)를 더 구비하고 있다. 그라운드 부재(56)는 천부(14)의 일부를 구성할 수 있다. 그라운드 부재(56)는 실리콘(예를 들면 다결정 실리콘)으로 형성되어 있다. 그라운드 부재(56)는 내부 공간(10s), 즉 그 안에서 플라즈마가 형성되는 공간 내에 마련되어 있다. 그라운드 부재(56)는 그라운드에 접속되어 있다. 그라운드 부재(56)는 벽 부재(58)와 함께 접지 전위로 설정되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 그라운드 부재(56)는 대략 환상의 판이다. 그라운드 부재(56)는 천판(36)의 직경 방향 외측의 영역에서 둘레 방향으로 연장되어 있다. 직경 방향은 축선(AX)에 대하여 방사 방향이다. 히터 유닛(62)은 그라운드 부재(56)와 부재(32)의 사이, 또한 부재(34)와 벽 부재(58)의 사이에 마련되어 있다.

본체(62m)와 그 주위의 부재의 사이에는, 내부 공간(10s)을 포함하는 감압 환경과 대기압 환경을 분리하기 위하여 O링과 같은 밀봉 부재가 마련되어 있다. 구체적으로, 본체(62m)와 부재(32)의 사이에는 밀봉 부재(63a)가 마련되어 있다. 또한, 본체(62m)와 벽 부재(58)의 사이에는 밀봉 부재(63b)가 마련되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 벽 부재(58)와 지지체(18)의 사이에는 배플 부재(72)가 마련되어 있다. 일실시 형태에 있어서, 배플 부재(72)는 대략 원통 형상을 가지고 있다. 배플 부재(72)의 상단은 차양 형상으로 형성되어 있다. 배플 부재(72)의 하단은 대략 환 형상으로 형성되어 있고, 직경 방향 내측으로 연장되어 있다. 배플 부재(72)의 상단의 외연은, 벽 부재(58)의 하단에 결합되어 있다. 배플 부재(72)의 하단의 내연은 통 형상부(29)와 저판(17)과의 사이에 협지되어 있다. 배플 부재(72)는 알루미늄과 같은 도체제의 판으로 형성되어 있다. 배플 부재(72)의 표면에는 내부식성의 막이 형성되어 있다. 내부식성의 막은 예를 들면 산화 알루미늄 또는 산화 이트륨과 같은 재료로 형성되어 있다. 배플 부재(72)에는 복수의 관통홀이 형성되어 있다.

내부 공간(10s)은 배플 부재(72)의 하방에서 연장되는 배기 영역을 포함하고 있다. 배기 영역에는 배기 장치(74)가 접속되어 있다. 배기 장치(74)는 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 조정기 및 터보 분자 펌프와 같은 감압 펌프를 포함하고 있다.

벽 부재(58)에는 개구(58p)가 형성되어 있다. 개구(58p)는 개구(12p)와 대면하도록 벽 부재(58)에 형성되어 있다. 기판(W)은 내부 공간(10s)과 챔버(10)의 외부와의 사이에서 반송될 때에, 개구(12p) 및 개구(58p)를 통과한다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 셔터 기구(76)를 더 구비하고 있어도 된다. 셔터 기구(76)는 개구(58p)를 개폐하도록 구성되어 있다. 셔터 기구(76)는 밸브체(76v) 및 축체(76s)를 가지고 있다. 셔터 기구(76)는 통체(76a), 밀봉부(76b), 벽부(76w) 및 구동부(76d)를 더 가질 수 있다.

밸브체(76v)는 개구(58p) 내에 배치되어 있는 상태에서는 개구(58p)를 닫는다. 밸브체(76v)는 축체(76s)에 의해 지지되어 있다. 즉, 축체(76s)는 밸브체(76v)에 연결하고 있다. 축체(76s)는 밸브체(76v)로부터 하방으로 연장되어 있다. 축체(76s)는 주부(主部)(76m) 및 플랜지(76f)를 포함하고 있다. 주부(76m)는 대략 통 형상으로 형성되어 있다. 즉, 축체(76s)는 그 내부에 공동(76c)을 제공하고 있다. 플랜지(76f)는 주부(76m)의 상단 상에 마련되어 있다. 밸브체(76v)는 플랜지(76f) 상에 마련되어 있다. 축체(76s)의 공동(76c)은 플랜지(76f) 내에도 형성되어 있다. 플랜지(76f) 내에는 히터(76h)가 마련되어 있다. 히터(76h)는 예를 들면 저항 가열 소자이다. 히터(76h)는 플랜지(76f)를 개재하여 밸브체(76v)를 가열하도록 구성되어 있다.

통체(76a)는 통 형상을 이루고 있다. 통체(76a)는 직접적으로 또는 간접적으로 챔버 본체(12)에 고정되어 있다. 축체(76s)의 주부(76m)는 통체(76a) 내를 통과하여 상하로 이동 가능하게 되어 있다. 구동부(76d)는 축체(76s)의 주부(76m)를 상하로 이동시키기 위한 동력을 발생시킨다. 구동부(76d)는 예를 들면 모터를 포함한다.

밀봉부(76b)는 통체(76a) 내에 마련되어 있다. 밀봉부(76b)는 통체(76a)와 축체(76s)의 주부(76m)와의 사이의 간극을 닫고 있어, 내부 공간(10s)의 기밀을 확보하고 있다. 밀봉부(76b)는 한정되는 것은 아니지만, O링 또는 자성 유체 실일 수 있다. 벽부(76w)는 통체(76a)와 챔버 본체(12) 사이에서 연장되어 있다. 벽부(76w)는 통체(76a)와 챔버 본체(12) 사이의 간극을 닫고 있어, 내부 공간(10s)의 기밀을 확보하고 있다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 공급기(78)를 더 구비하고 있어도 된다. 공급기(78)는 공동(76c)에 냉매를 공급하도록 구성되어 있다. 냉매는 예를 들면 에어, 냉각 공기 또는 불활성 가스이다. 셔터 기구(76)의 축체(76s)에 냉매가 공급됨으로써, 밸브체(76v)가 간접적으로 냉각된다. 따라서, 밸브체(76v)에 직접적으로 냉매를 공급하지 않고, 간접적으로 밸브체(76v)를 냉각하는 것이 가능하다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 제어부(80)를 더 구비할 수 있다. 제어부(80)는 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어하도록 구성되어 있다. 제어부(80)는 예를 들면 컴퓨터 장치이다. 제어부(80)는 프로세서, 기억부, 키보드와 같은 입력 장치, 표시 장치 및 신호의 입출력 인터페이스를 가진다. 기억부에는 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 기억되어 있다. 프로세서는 제어 프로그램을 실행하고, 레시피 데이터에 따라 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부에 입출력 인터페이스를 개재하여 제어 신호를 송출한다.

이상 설명한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 벽 부재(58)는 감압된 내부 공간(10s) 내에만 배치되는 것이 아니라, 내부 공간(10s)으로부터 챔버(10)의 외측을 향해 연장되어 챔버(10)의 외측의 대기에 접하도록 구성되어 있다. 따라서, 벽 부재(58)는 충분히 냉각될 수 있다. 또한, 벽 부재(58)는 히터(62h)에 의해 가열된다. 따라서, 벽 부재(58)의 온도를 제어하는 것이 가능하다.

일실시 형태에 있어서는, 상술한 바와 같이, 스페이서(59)가 챔버(10)와 벽 부재(58) 사이에 마련되어도 된다. 스페이서(59)는 챔버(10)와 벽 부재(58) 사이의 열 저항을 증가시킨다. 따라서, 내부 공간(10s) 내에서 플라즈마가 생성되어 있는 경우에, 플라즈마로부터의 열에 의해 벽 부재(58)의 온도가 상승해도, 챔버(10)의 온도 상승이 억제될 수 있다.

일실시 형태에 있어서, 스페이서(59)는 알루미늄의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가지는 재료(예를 들면 스테인리스)로 형성되어 있어도 된다. 이러한 스페이서(59)의 재료는 높은 열 저항을 가진다. 따라서 이 실시 형태에 따르면, 내부 공간(10s) 내에서 플라즈마가 생성되어 있는 경우에, 챔버(10)의 온도 상승이 더 억제될 수 있다.

이하, 도 1 ~ 도 4에 더하여, 도 5 ~ 도 8을 참조한다. 도 5는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 단면도이다. 도 5에는 벽 부재(58) 및 그라운드 부재(56)와 함께 일실시 형태의 단열 부재가 나타나 있다. 도 6, 도 7 및 도 8은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 일부 확대 사시도이다. 도 6 및 도 7에는 벽 부재(58)와 함께 일실시 형태의 단열 부재가 나타나 있다. 도 8에는 벽 부재(58)에 형성된 일례의 홈이 나타나 있다.

플라즈마 처리 장치(1)는 하나 이상의 단열 부재(84)를 더 구비하고 있다. 하나 이상의 단열 부재(84)는 벽 부재(58) 상에 마련되어 있다. 그라운드 부재(56)는 하나 이상의 단열 부재(84) 상에 탑재되어 있다. 벽 부재(58)는 그라운드 부재(56)에 비접촉 상태로 하나 이상의 단열 부재(84)를 개재하여 그라운드 부재(56)를 지지하고 있다. 하나 이상의 단열 부재(84)의 각각은 구 형상면(84s)을 가진다. 그라운드 부재(56)는 하나 이상의 단열 부재(84)의 각각의 구 형상면(84s)에 접하고 있고, 당해 구 형상면(84s) 상에 탑재되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 하나 이상의 단열 부재(84)는 그라운드 부재(56)의 열 전도율 및 벽 부재(58)의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가질 수 있다. 하나 이상의 단열 부재(84)는 예를 들면 세라믹스, 석영 또는 스테인리스 스틸로 형성될 수 있다.

플라즈마 처리 장치(1)에서는, 벽 부재(58)는 챔버(10)의 외측의 공간에 대하여 노출되어 있으므로, 냉각될 수 있다. 따라서, 플라즈마로부터의 화학종이, 벽 부재(58)의 표면 상에 퇴적되어, 벽 부재(58)가 에칭되는 것을 억제한다. 또한, 그라운드 부재(56)는 벽 부재(58)에는 접촉하고 있지 않으므로, 벽 부재(58)와 그라운드 부재(56) 사이의 열 교환이 억제되어, 그라운드 부재(56)의 냉각이 억제된다. 따라서, 플라즈마로부터의 화학종이 그라운드 부재(56)의 표면 상에 마이크로 마스크를 형성하는 것이 억제되어, 마이크로 마스크가 형성된 상태에서의 그라운드 부재(56)의 에칭이 억제된다. 또한, 그라운드 부재(56)는 하나 이상의 단열 부재(84)의 각각의 구 형상면(84s) 상에 탑재되어 있다. 따라서, 하나 이상의 단열 부재(84)의 각각과 그라운드 부재(56) 사이의 열 교환이 억제되고, 벽 부재(58)와 그라운드 부재(56) 사이의 열 교환이 더 억제된다. 또한, 그라운드 부재(56)에 국소적으로 큰 힘이 걸리는 것이 억제된다. 따라서, 그라운드 부재(56)의 손상이 억제된다.

일실시 형태에 있어서, 플라즈마 처리 장치(1)는 하나 이상의 단열 부재(84)로서, 복수의 단열 부재(84)를 구비하고 있어도 된다. 복수의 단열 부재(84)의 각각은 구체여도 된다. 즉, 플라즈마 처리 장치(1)는 복수의 단열 부재(84)로서, 복수의 구체를 구비하고 있어도 된다. 일실시 형태에 있어서는, 복수의 단열 부재(84)는 그 위에 탑재되는 그라운드 부재(56)를 지지하도록, 벽 부재(58) 상에서 둘레 방향을 따라 배열되어 있어도 된다.

일실시 형태에 있어서, 그라운드 부재(56) 상부 외연은 플랜지(56f)를 가지고 있다. 플랜지(56f)는 축선(AX)에 대하여 둘레 방향으로 연장되어 있다. 플랜지(56f)는 환 형상을 가질 수 있다. 플랜지(56f)는 하면(56b)을 제공하고 있다. 벽 부재(58)의 내연은 플랜지(58f)를 가지고 있다. 플랜지(58f)는 축선(AX)에 대하여 둘레 방향으로 연장되어 있다. 플랜지(58f)는 환 형상을 가질 수 있다. 플랜지(58f)의 상면은 플랜지(56f)의 하면(56b)의 하방에서 연장되어 있고, 하면(56b)에 대면하고 있다. 복수의 단열 부재(84)는 플랜지(58f) 상에 탑재되어 있다. 그라운드 부재(56)의 플랜지(56f)의 하면(56b)은, 복수의 단열 부재(84)의 각각의 구 형상면(84s)에 접하고 있다.

일실시 형태에 있어서, 벽 부재(58)는 상방을 향해 개구된 복수의 홈(58g)을 구획 형성하고 있어도 된다. 일실시 형태에 있어서, 복수의 홈(58g)은 벽 부재(58)의 플랜지(58f)에 의해 제공되어 있다. 즉, 복수의 홈(58g)은 플랜지(58f)에 형성되어 있고, 둘레 방향을 따라 배열되어 있다. 복수의 단열 부재(84)의 각각, 즉 복수의 구체의 각각은, 복수의 홈(58g) 중 대응하는 홈 내에 부분적으로 배치되어 있다. 즉, 복수의 단열 부재(84)의 각각은, 그 구 형상면(84s)이 벽 부재(58)의 플랜지(58f)로부터 상방으로 돌출되도록, 대응하는 홈(58g) 내에 부분적으로 배치되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 복수의 홈(58g)의 각각은 호리병 형상이어도 된다. 복수의 홈(58g)의 각각의 개구단(즉, 상단 개구)의 폭은 복수의 단열 부재(84)(즉, 복수의 구체)의 각각의 직경보다 작다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 단열 부재(84)의 각각의 중심은 복수의 홈(58g) 중 대응하는 홈(58g) 내에 위치하고 있다. 이 실시 형태에서는, 벽 부재(58)로부터 복수의 단열 부재(84)가 탈락하는 것이 억제된다.

일실시 형태에 있어서는, 복수의 홈(58g)의 각각의 개구단의 둘레 방향에 있어서의 양단 부분은, 한 쌍의 덮개(86)에 의해 각각 닫혀 있다. 복수의 단열 부재(84)(즉, 복수의 구체)의 각각은, 대응하는 홈(58g) 내에서 한 쌍의 덮개(86)의 사이에 배치되어 있다. 일례에 있어서, 한 쌍의 덮개(86)의 각각은 나사이다. 이 예에서는, 복수의 홈(58g)의 각각의 개구단의 둘레 방향에 있어서의 양단 부분을 구획 형성하는 벽 부재(58)의 면에는, 암나사가 형성되어 있다.

일실시 형태에 있어서, 복수의 홈(58g)의 각각의 바닥을 구획 형성하는 저면(58b)은, 부분적으로 오목부(58d)를 구획 형성하고 있어도 된다. 이 실시 형태에 있어서, 복수의 단열 부재(84)(즉, 복수의 구체)의 각각은, 대응하는 홈(58g)에 있어서, 부분적으로 오목부(58d) 내에 배치되어 있어도 된다. 이 실시 형태에 따르면, 복수의 단열 부재(84)의 각각의 대응하는 홈(58g) 내에서의 이동이 억제된다. 또한, 복수의 단열 부재(84)와 벽 부재(58)와의 접촉에 의한 벽 부재(58)의 오목한 곳에 기인하는 복수의 단열 부재(84)(즉, 복수의 구체)의 높이 방향의 위치의 불균일이 억제된다. 또한, 복수의 단열 부재(84)의 각각과 그라운드 부재(56) 사이의 접촉압의 불균일이 억제된다.

일실시 형태에서는, 저면(58b)에 있어서 오목부(58d)를 구획 형성하는 영역은 구 형상 오목면이어도 된다. 이 경우에는, 복수의 단열 부재(84)의 각각은, 부분적으로 당해 영역을 따라 연장되도록 배치된다.

이상, 각종 예시적 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상술한 예시적 실시 형태에 한정되지 않고, 다양한 생략, 치환 및 변경이 이루어져도 된다. 또한, 상이한 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.

예를 들면, 플라즈마 처리 장치(1)는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이지만, 다른 실시 형태에 있어서 플라즈마 처리 장치는 다른 타입의 플라즈마 처리 장치여도 된다. 다른 타입의 플라즈마 처리 장치로서는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치 또는 마이크로파와 같은 표면파를 이용하여 플라즈마를 생성하는 플라즈마 처리 장치가 예시된다.

이상의 설명으로부터, 본 개시의 각종 실시 형태는 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있으며, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 각종 변경을 이룰 수 있는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 각종 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않으며, 진정한 범위와 주지는 첨부한 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.

Claims

플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서,
챔버와,
상기 챔버의 내부 공간 내에 부분적으로 배치되고, 상기 내부 공간으로부터 상기 챔버의 외측을 향해 연장되어 상기 챔버의 외측의 공간에 대하여 노출된 벽 부재와,
상기 벽 부재 상에 마련된 하나 이상의 단열 부재와,
실리콘으로 형성되어 있고, 상기 내부 공간 내에 마련되어 있으며, 상기 벽 부재와 함께 접지 전위로 설정되어, 상기 하나 이상의 단열 부재 상에 탑재된 그라운드 부재
를 구비하고,
상기 벽 부재는, 상기 그라운드 부재에 비접촉 상태로 상기 하나 이상의 단열 부재를 개재하여 상기 그라운드 부재를 지지하고 있고,
상기 하나 이상의 단열 부재의 각각은 구 형상면을 가지고,
상기 그라운드 부재는 상기 구 형상면에 접하고 있고, 상기 구 형상면 상에 탑재되어 있는,
플라즈마 처리 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 하나 이상의 단열 부재는 복수의 구체인, 플라즈마 처리 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 벽 부재는, 상방을 향해 개구된 복수의 홈을 구획 형성하고 있고,
상기 복수의 구체의 각각은, 상기 복수의 홈 중 대응하는 홈 내에 부분적으로 배치되어 있는,
플라즈마 처리 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 복수의 홈의 각각은 호리병 형상이며, 그 개구단의 폭은 상기 복수의 구체의 각각의 직경보다 작고,
상기 복수의 구체의 각각의 중심은, 상기 복수의 홈 중 대응하는 홈 내에 위치하고 있는,
플라즈마 처리 장치.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 복수의 홈의 각각의 바닥을 구획 형성하는 저면은, 부분적으로 오목부를 구획 형성하고 있고,
상기 복수의 구체의 각각은, 상기 대응하는 홈에 있어서, 부분적으로 오목부 내에 배치되어 있는,
플라즈마 처리 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 저면에 있어서 상기 오목부를 구획 형성하는 영역은 구 형상 오목면이며,
상기 복수의 구체의 각각은, 부분적으로 상기 영역을 따라 연장되도록 배치되는,
플라즈마 처리 장치.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 하나 이상의 단열 부재는, 상기 그라운드 부재의 열 전도율 및 상기 벽 부재의 열 전도율보다 낮은 열 전도율을 가지는,
플라즈마 처리 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 하나 이상의 단열 부재는 세라믹스, 석영 또는 스테인리스 스틸로 형성되어 있는, 플라즈마 처리 장치.