KR20210009344A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

플라즈마 처리 장치는, 지지부와, 필터부와, 승강부를 갖는다. 지지부는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체가 배치되는 배치대를 지지하고, 플라즈마 처리에 이용되는 배선이 배치된다. 필터부는, 배선의 단부에 접속되고, 배선을 전파하는 노이즈를 감쇠한다. 승강부는, 지지부 및 필터부를 일체로서 승강한다.

Description

플라즈마 처리 장치
본 개시는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 반도체 웨이퍼 등의 피처리체를 배치하는 배치대를 승강시키는 승강 기구를 구비한 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치는, 피처리체의 반입, 반출을 행할 때, 피처리체의 반송 위치로 배치대를 하강시키고, 플라즈마 처리를 행할 때, 플라즈마 처리에 적합한 처리 위치로 배치대를 상승시킨다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2006-045635호 공보
본 개시는 배치대를 승강시킨 경우에도, 배선을 전파하는 노이즈를 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의한 플라즈마 처리 장치는, 지지부와, 필터부와, 승강부를 갖는다. 지지부는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체가 배치되는 배치대를 지지하고, 플라즈마 처리에 이용되는 배선이 배치된다. 필터부는, 배선의 단부에 접속되고, 배선을 전파하는 노이즈를 감쇠한다. 승강부는, 지지부 및 필터부를 일체로서 승강한다.
본 개시에 의하면, 배치대를 승강시킨 경우에도, 배선을 전파하는 노이즈를 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 도시한 단면도이다.
도 2는 실시형태에 따른 배치대 및 지지부의 구성의 일례를 도시한 단면도이다.
도 3은 실시형태에 따른 배치대 부근을 확대한 확대도이다.
도 4는 실시형태에 따른 지지부의 구성의 일례를 도시한 상면도이다.
도 5는 실시형태에 따른 지지부의 구성의 일례를 도시한 하면도이다.
도 6a는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다.
도 6b는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다.
도 6c는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다.
도 6d는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본원이 개시하는 플라즈마 처리 장치의 실시형태에 대해 상세히 설명한다. 한편, 본 실시형태에 의해, 개시하는 플라즈마 처리 장치가 한정되는 것은 아니다.
그런데, 플라즈마 처리 장치는, 플라즈마의 생성에 따라 고주파의 노이즈를 발생하고, 배치대에 설치된 배선을 타고 노이즈를 전파할 수 있다. 플라즈마 처리 장치는, 노이즈의 외부로의 전파를 억제하기 위해서, 배선의 단부에 노이즈를 감쇠하는 필터가 설치된다. 예컨대, 플라즈마 처리 장치는, 히터나 히터에의 급전 배선이 배치대에 설치된다. 급전 배선에는, 플라즈마 처리 시에 인가되는 고주파(Radio Frequency) 전력에 의해 노이즈가 발생한다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치는, 급전 배선의 단부에 노이즈를 감쇠하는 필터가 설치된다.
그러나, 플라즈마 처리 장치에서는, 배치대를 승강시킨 경우, 승강에 의해 배선이 움직여 배선의 임피던스가 변화하여, 필터에 의해 배선의 노이즈를 충분히 억제할 수 없는 경우가 있다. 그래서, 배치대를 승강시킨 경우에도, 배선의 노이즈를 억제하는 것이 기대되고 있다.
[플라즈마 처리 장치의 구성]
다음으로, 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해 설명한다. 이하에서는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체로서, 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 칭함)에 대해 플라즈마 처리에 의해 성막(成膜)을 행하는 플라즈마 처리 장치를 예로 설명한다. 도 1은 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성의 일례를 도시한 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 처리 용기(1)와, 배치대(2)와, 상부 전극(3)과, 배기부(4)와, 가스 공급 기구(5)와, 제어부(6)를 갖고 있다.
처리 용기(1)는, 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되고, 대략 원통형을 갖고 있다.
처리 용기(1)의 측벽에는, 웨이퍼(W)를 반입 또는 반출하기 위한 반입 반출구(11)가 형성되어 있다. 반입 반출구(11)는, 게이트 밸브(12)에 의해 개폐된다. 처리 용기(1)의 본체 위에는, 단면이 직사각형 형상을 이루는 원환형의 배기 덕트(13)가 설치되어 있다. 배기 덕트(13)에는, 내주면을 따라 슬릿(13a)이 형성되어 있다. 배기 덕트(13)의 외벽에는, 배기구(13b)가 형성되어 있다. 배기 덕트(13)의 상면에는, 처리 용기(1)의 상부 개구를 막도록 상부 전극(3)이 설치되어 있다. 배기 덕트(13)와 상부 전극(3) 사이는 시일(15)로 기밀하게 밀봉되어 있다.
배치대(2)는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼(W)를 수평으로 지지한다. 배치대(2)는, 웨이퍼(W)에 대응한 크기의 원판형으로 형성되어 있다. 배치대(2)는, 지지부(30)에 의해 지지되어 있다. 배치대(2)는, 히터(21)나, 전극(22) 등이 매립되고, 히터(21)의 제어용의 파이버 온도계(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 또한, 배치대(2)는, 전열 가스를 분출하는 도시하지 않은 분출구가 상면에 형성되어 있다. 또한, 배치대(2)는, 냉매 유로(23)가 내부에 형성되어 있다.
지지부(30)에는, 각종의 배선이 설치되어 있다. 예컨대, 지지부(30)에는, 히터(21)에 접속된 배선(50)이나, 전극(22)에 접속된 배선(51), 파이버 온도계에 접속된 배선(52)이 각각 설치되어 있다. 또한, 지지부(30)에는, 배치대(2)에 고주파 전력을 공급하는 배선(53)이 설치되어 있다. 또한, 지지부(30)에는, 전열 가스를 공급하는 배관(55)이나, 냉매 순환용의 2개의 배관(56, 57)이 설치되어 있다.
배선(50)은, 노이즈의 외부로의 전파를 억제하기 위해서, 종단에 필터(60)가 설치되어 있다. 필터(60)는, 히터 전원(61)에 접속되어 있다. 배선(51)은, 직류 전원(62)에 접속되어 있다. 배선(52)은, 히터 전원(61)에 접속되어 있다. 배선(53)은, 정합기(63)를 통해 제1 고주파 전원(64)이 접속되어 있다. 배관(55)은, 도시하지 않은 분출구에 전열 가스를 공급하는 가스 공급원(65)에 접속되어 있다. 배관(56, 57)은, 냉매 유닛(66)에 접속되어 있다. 한편, 배치대(2)의 상세한 구성은, 후술한다.
히터 전원(61)은, 필터(60) 및 배선(50)을 통해 히터(21)에 전력을 공급한다. 히터(21)는, 히터 전원(61)으로부터 필터(60)를 통해 급전되어 발열하고, 배치대(2)의 배치면을 가열함으로써, 소정의 프로세스 온도까지 웨이퍼(W)를 승온한다. 히터 전원(61)에는, 배선(52)으로부터 파이버 온도계의 온도 신호가 입력된다. 파이버 온도계는, 유전체로 구성되어 있고, 고주파 노이즈의 전파를 적게 한정할 수 있다. 히터 전원(61)은, 파이버 온도계의 온도 신호에 따라, 히터(21)에 공급하는 전력을 제어한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 제어된다.
직류 전원(62)은, 배선(51)을 통해, 전극(22)에 소정의 직류 전압을 인가한다. 전극(22)은, 직류 전압이 인가됨으로써 발생하는 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착한다.
제1 고주파 전원(64)은, 플라즈마의 이온 인입용으로, 소정 주파수의 고주파 전력을 정합기(63) 및 배선(53)을 통해 배치대(2)에 인가한다. 예컨대, 제1 고주파 전원(64)은, 이온 인입용으로, 13.56 ㎒의 고주파 전력을 배치대(2)에 인가한다. 이와 같이, 배치대(2)는, 하부 전극으로서도 기능한다. 정합기(63)는, 가변 콘덴서, 임피던스 제어 회로가 설치되고, 용량, 임피던스 중 적어도 한쪽의 제어가 가능하게 되어 있다. 정합기(63)는, 제1 고주파 전원(64)의 내부 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다.
가스 공급원(65)은, 배관(55)을 통해, 배치대(2)의 상면에 전열 가스를 공급한다. 냉매 유닛(66)은, 예컨대 칠러 유닛이다. 냉매 유닛(66)은, 냉매의 온도가 제어 가능하게 되어 있고, 소정의 온도의 냉매를 배관(56)에 공급한다. 냉매 유로(23)에는, 배관(56)으로부터 냉매가 공급된다. 냉매 유로(23)에 공급된 냉매는, 배관(57)을 통해 냉매 유닛(66)으로 되돌아간다. 냉매 유닛(66)은, 배관(56, 57)을 통해 냉매 유로(23) 중에 냉매를 순환시킴으로써, 배치대(2)의 온도를 제어한다.
상부 전극(3)은, 배치대(2)의 상부에, 배치대(2)와 대향하도록 배치되어 있다. 플라즈마 처리를 행할 때, 상부 전극(3)에는, 소정 주파수의 고주파 전력이 인가된다. 예컨대, 상부 전극(3)에는, 정합기(45)를 통해, 제2 고주파 전원(46)이 접속되어 있다. 정합기(45)는, 가변 콘덴서, 임피던스 제어 회로가 설치되고, 용량, 임피던스 중 적어도 한쪽의 제어가 가능하게 되어 있다. 정합기(45)는, 제2 고주파 전원(46)의 내부 임피던스에 부하 임피던스를 정합시킨다. 제2 고주파 전원(46)은, 플라즈마의 생성용으로 소정 주파수의 전력을 상부 전극(3)에 인가한다. 예컨대, 제2 고주파 전원(46)은, 13.56 ㎒의 고주파 전력을 상부 전극(3)에 인가한다.
상부 전극(3)에는, 가스 배관(5a)을 통해 가스 공급 기구(5)가 접속되어 있다. 가스 공급 기구(5)는, 플라즈마 처리에 이용하는 각종의 가스의 가스 공급원에, 각각 도시하지 않은 가스 공급 라인을 통해 접속되어 있다. 각 가스 공급 라인은, 플라즈마 처리의 프로세스에 대응하여 적절히 분기되고, 개폐 밸브, 유량 제어기가 설치되어 있다. 가스 공급 기구(5)는, 각 가스 공급 라인에 설치된 개폐 밸브나 유량 제어기를 제어함으로써, 각종의 가스의 유량의 제어가 가능하게 되어 있다. 가스 공급 기구(5)는, 플라즈마 처리에 이용하는 각종의 가스를 상부 전극(3)에 공급한다.
상부 전극(3)은, 내부에 가스 유로가 형성되고, 가스 공급 기구(5)로부터 공급된 각종의 가스를 처리 용기(1) 내에 공급한다. 즉, 상부 전극(3)은, 각종의 가스를 공급하는 가스 공급부로서도 기능한다.
배치대(2)에는, 상면의 외주 영역 및 측면을 덮도록 알루미나 등의 세라믹스에 의해 형성된 커버 부재(24)가 설치되어 있다. 배치대(2)는, 지지부(30)에 의해 지지되고, 지지부(30)의 바닥면에는, 배치대(2)를 승강시키는 승강부(31)가 설치되어 있다.
지지부(30)는, 처리 용기(1)의 바닥벽에 형성된 구멍부를 관통하여 처리 용기(1)의 하방으로 연장되고, 하단에, 외측을 향해 확대되는 플랜지부(32)가 설치되어 있다. 승강부(31)는, 지지부(30)를 사이에 두도록 플랜지부(32)에 2개의 승강 기구(31a)가 설치되어 있다. 승강 기구(31a)는, 모터 등의 액추에이터를 내장하고, 액추에이터의 구동력에 의해 로드(31b)를 신축시켜 지지부(30)를 승강시킨다. 승강부(31)는, 2개의 승강 기구(31a)를 동기하여 승강시킴으로써, 지지부(30)를 승강시킨다. 승강부(31)는, 도 1의 실선으로 나타낸 처리 위치와, 그 하방의 이점 쇄선으로 나타낸 웨이퍼(W)의 반송이 가능한 반송 위치 사이에서 배치대(2)를 승강시켜, 웨이퍼(W)의 반입 및 반출을 가능하게 한다.
처리 용기(1)의 바닥면과 플랜지부(32) 사이에는, 처리 용기(1) 내의 분위기를 외기와 구획하고, 배치대(2)의 승강 동작에 따라 신축하는 벨로우즈(26)가 설치되어 있다.
처리 용기(1)의 바닥면 근방에는, 승강판(27a)으로부터 상방으로 돌출하도록 3개(2개만 도시)의 웨이퍼 지지핀(27)이 설치되어 있다. 웨이퍼 지지핀(27)은, 처리 용기(1)의 하방에 설치된 승강 기구(28)에 의해 승강판(27a)을 통해 승강한다.
웨이퍼 지지핀(27)은, 반송 위치에 있는 배치대(2)에 형성된 관통 구멍(2a)에 삽입 관통되어 배치대(2)의 상면에 대해 돌출 및 함몰 가능하게 되어 있다. 웨이퍼 지지핀(27)을 승강시킴으로써, 반송 기구와 배치대(2) 사이에서 웨이퍼(W)의 전달이 행해진다. 배치대(2)가 처리 위치에 존재한 상태에서, 배치대(2)와 상부 전극(3) 사이에, 처리 공간(38)이 형성된다.
배기부(4)는, 처리 용기(1)의 내부를 배기한다. 배기부(4)는, 배기구(13b)에 접속된 배기 배관(41)과, 배기 배관(41)에 접속된 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기 기구(42)를 갖는다. 처리 시에는, 처리 용기(1) 내의 가스가 슬릿(13a)을 통해 배기 덕트(13)에 이르고, 배기 덕트(13)로부터 배기 배관(41)을 통해 배기 기구(42)에 의해 배기된다.
도 2는 실시형태에 따른 배치대 및 지지부의 구성의 일례를 도시한 단면도이다. 도 3은 실시형태에 따른 배치대 부근을 확대한 확대도이다. 배치대(2)는, 정전 척(70)과, 베이스(71)를 갖는다.
정전 척(70)은, 상면이 평탄한 원반형으로 되고, 상기 상면이 웨이퍼(W)가 배치되는 배치면(70a)으로 되어 있다. 배치면(70a)에는, 플라즈마 처리 시, 웨이퍼(W)가 중앙에 배치되고, 웨이퍼(W)의 주위에, 포커스 링(FR)이 배치된다. 포커스 링(FR)은, 예컨대 단결정 실리콘으로 형성되어 있다.
정전 척(70)은, 전극(22)과, 절연체(70b)를 갖고 있다. 전극(22)은, 절연체(70b)의 내부에 설치되어 있다. 전극(22)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 배선(51)을 통해 직류 전원(62)이 접속되어 있다. 정전 척(70)은, 전극(22)에 직류 전압이 인가됨으로써, 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 흡착한다. 또한, 정전 척(70)은, 절연체(70b)의 내부에 히터(21)가 설치되어 있다.
여기서, 실시형태에 따른 정전 척(70)은, 배치면(70a)을 복수의 존으로 나누고, 각 존에 각각 히터(21)가 매립되어 있으며, 각 존의 온도를 개별적으로 제어 가능하게 되어 있다. 예컨대, 정전 척(70)은, 배치면(70a)의 중앙으로부터 순서대로 외주측을 향해 원형의 존과, 환형의 존으로 나누고, 존마다, 히터(21)가 매립되어 있다. 예컨대, 정전 척(70)은, 웨이퍼(W)가 배치되는 영역을 중앙으로부터 순서대로, 중앙의 원형의 존과, 3개의 환형의 존으로 나누고, 히터(21a∼21d)가 매립되어 있다. 또한, 정전 척(70)은, 포커스 링(FR)이 배치되는 영역을 하나의 존으로 하여 히터(21e)가 매립되어 있다. 히터(21a∼21e)에는, 전력을 공급하는 5개의 배선[50(50a∼50e)]이 각각 개별적으로 접속되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 배치면(70a)을 5개의 존으로 나누어 각각에 히터(21)를 설치하여 온도 제어하지만, 존수는 5개에 한하지 않고, 2 내지 4개여도 좋고, 6개 이상이어도 좋다.
정전 척(70)의 하부에는, 베이스(71)가 배치되어 있다. 베이스(71)는, 정전 척(70)과 같은 정도의 사이즈의 평판형으로 되고, 정전 척(70)을 지지하고 있다. 베이스(71)는, 도전성의 금속, 예컨대 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다. 베이스(71)는, 하부 전극으로서 기능한다.
베이스(71)에는, 고주파 전력을 공급하는 급전봉(73)이 접속되어 있다. 급전봉(73)에는, 배선(53)이 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 배선(53)을 내부가 대기 분위기를 포함하는 통형 관으로 구성하고 있다. 또한, 베이스(71)의 내부에는, 냉매 유로(23)가 형성되어 있다.
베이스(71)의 하부에는, 유전부(74)가 배치되어 있다. 유전부(74)는, 베이스(71)와 같은 정도의 사이즈의 평판형으로 되고, 베이스(71)를 지지하고 있다. 유전부(74)는, 유전체, 예컨대, 알루미나 등의 세라믹스나 석영 등의 유리 등으로 구성되어 있다.
유전부(74)의 하부에는, 지지부(30)가 배치되어 있다. 지지부(30)는, 상부에, 베이스(71)와 같은 정도의 사이즈의 평판형의 평판부(75)가 형성되고, 하부에, 평판부(75)를 지지하는 원기둥형의 기둥형부(76)가 형성되어 있다. 지지부(30)는, 도전성의 금속, 예컨대 표면에 양극 산화 피막이 형성된 알루미늄 등으로 구성되어 있다.
배치대(2), 유전부(74), 평판부(75)의 측면에는, 커버 부재(24)가 배치되어 있다.
지지부(30)는, 기둥형부(76)의 축을 따라 중공의 중공부(77)가 형성되어 있다. 기둥형부(76)의 중공부(77)에는, 기둥형부(76)의 내벽면과 간격을 두고 배선(53)이 배치되어 있다.
또한, 지지부(30)는, 기둥형부(76)의 측벽 내에 축을 따라, 각종의 배선의 배치나 각종의 배관으로서 이용하는 관통 구멍(80)이 형성되어 있다. 여기서, 실시형태에 따른 배치대(2)에는, 히터(21a∼21e)에의 급전용의 5개의 배선(50a∼50e)과, 전극(22)에의 급전용의 배선(51)과, 파이버 온도계의 배선(52)과, 전열 가스의 배관(55)과, 냉매 순환용의 배관(56, 57)이 필요하다. 이 때문에, 기둥형부(76)의 측벽 내에는, 10개의 관통 구멍(80)이 형성되어 있다.
도 4는 실시형태에 따른 지지부의 구성의 일례를 도시한 상면도이다. 도 4에는, 지지부(30)를 평판부(75)측에서 본 상면도가 도시되어 있다. 지지부(30)의 평판부(75)에는, 중앙에 원형의 중공부(77)가 형성되어 있다. 또한, 지지부(30)의 평판부(75)에는, 중공부(77) 주위에 10개의 관통 구멍(80a∼80j)이 형성되어 있다. 또한, 지지부(30)의 평판부(75)에는, 전술한 웨이퍼 지지핀(27)을 통과시키는 관통 구멍(2a)이 형성되어 있다.
관통 구멍(80a∼80j)에는, 배선(50a∼50e, 51, 52)과, 배관(55, 56, 57)을 개개로 배치한다. 본 실시형태에서는, 관통 구멍(80a, 80d, 80f, 80h, 80i)에는, 배선(50a∼50e)을 각각 배치한다. 관통 구멍(80b, 80c)에는, 배관(56, 57)을 각각 배치한다. 관통 구멍(80e)에는, 배선(52)을 배치한다. 관통 구멍(80g)에는, 배선(51)을 배치한다. 관통 구멍(80j)에는, 배관(55)을 배치한다.
배치대(2)는, 히터(21)의 배치 위치의 하부에 히터(21)에의 급전 단자(81)가 설치되어 있다. 도 3에는, 히터(21c)에 접속된 급전 단자(81c)와, 히터(21e)에 접속된 급전 단자(81e)가 도시되어 있다.
각 히터(21)의 급전 단자(81)에는, 배선(50)이 개개로 접속되어 있다. 도 3에는, 급전 단자(81c)에 급전하는 배선(50c)과, 급전 단자(81e)에 급전하는 배선(50e)이 도시되어 있다.
또한, 배치대(2)는, 전극(22)에 급전하는 도시하지 않은 급전 단자가 설치되어 있다. 전극(22)의 급전 단자에는, 배선(51)이 접속되어 있다. 또한, 배치대(2)는, 온도의 측정 대상으로 된 소정 위치에 도시하지 않은 파이버 온도계가 설치되어 있다. 파이버 온도계에는, 배선(52)이 접속되어 있다. 또한, 배치대(2)는, 전열 가스의 분출구에 연통(連通)되는 도시하지 않은 관통 구멍이 형성되어 있다. 분출구에 연통되는 관통 구멍에는, 배관(55)이 접속되어 있다. 또한, 베이스(71)에는, 냉매 유로(23)의 일단 및 타단이 되는 도시하지 않은 개구가 하면에 형성되어 있다. 냉매 유로(23)의 일단의 개구에는, 배관(56)이 접속되고, 다른쪽의 개구에는, 배관(57)이 접속되어 있다.
유전부(74)는, 각 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)의 각각의 배치 경로를 따라 홈(74a)이 하면에 형성되고, 홈(74a)에 각 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)이 수용되어 있다. 도 3의 예에서는, 급전 단자(81c)와 관통 구멍(80)을 잇는 홈(74a)에 배선(50c)이 수용되고, 급전 단자(81e)와 관통 구멍(80)을 잇는 홈(74a)에 배선(50e)이 수용되어 있다. 홈(74a)에는, 수용한 각 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)을 고정 및 보호하기 위해서, 커버(74b)가 설치되어 있다.
각 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)은, 각각 관통 구멍(80)을 통해 지지부(30)의 하면에 도달한다. 도 5는 실시형태에 따른 지지부의 구성의 일례를 도시한 하면도이다. 도 5에는, 지지부(30)를 기둥형부(76)측에서 본 하면도가 도시되어 있다. 기둥형부(76)에 형성된 중공부(77)는, 하면까지 도달하고 있다. 기둥형부(76)의 하면에는, 중공부(77)를 덮도록 절연성의 보호 부재(85)가 설치되어 있다. 보호 부재(85)에는, 급전 단자(86)가 설치되어 있다. 배선(53)은, 급전 단자(86)에 접속되어 있다. 급전 단자(86)는, 도시하지 않은 배선에 의해 정합기(63)를 통해 제1 고주파 전원(64)에 접속되고, 제1 고주파 전원(64)으로부터 소정 주파수의 고주파 전력이 공급된다.
기둥형부(76)의 중공부(77)는, 대기로 채워진 대기 분위기의 공간으로 되어 있으나, 외부와의 대기의 교류를 억제하기 위해서, 보호 부재(85)가 구비되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 평판부(75)와 유전부(74) 사이에는, 간극(78)이 형성되어 있다. 예컨대, 평판부(75)와 유전부(74)는, 평판부(75) 및 유전부(74) 중 적어도 한쪽의 대향면에 형성된 도시하지 않은 돌기에 의해 일부가 접촉하고 있고, 돌기 이외의 부분에 간극(78)이 형성되어 있다. 간극(78)은, 수 ㎜(예컨대 1 ㎜∼3 ㎜) 정도이면 된다. 간극(78)은, 중공부(77)와 연통되고 대기로 채워진 대기 분위기의 공간으로 되어 있고, 대향면의 모든 둘레 방향에 형성되어 있다.
배치대(2), 유전부(74) 및 지지부(30)에는, 중공부(77) 및 간극(78)의 대기를 차단하여, 처리 용기(1) 내를 진공 상태로 유지하기 위해서, 시일이 설치되어 있다. 예컨대, 유전부(74)에는, 배치대(2)와 대향하는 면의 급전봉(73) 주위에 시일(95)이 설치되어 있다. 또한, 지지부(30)의 평판부(75)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 유전부(74)와 대향하는 면의 가장자리부를 따라 시일(96)이 설치되어 있다. 또한, 평판부(75)는, 관통 구멍을 둘러싸도록 개별적으로 시일이 설치되어 있다. 예컨대, 평판부(75)는, 각 관통 구멍(2a) 주위에 시일(97)이 설치되어 있다. 이에 의해, 간극(78)의 대기의 처리 용기(1) 내로의 누설이 방지되어 있다.
다음으로, 관통 구멍(80) 내에서의 배선의 배치에 대해 설명한다. 도 6a는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 도 6a에는, 전극(22)에 급전하는 배선(51)의 배치의 일례가 도시되어 있다. 배선(51)은, 노이즈 필터(51A)가 설치되고, 도시하지 않은 테플론(등록 상표) 등의 절연성 부재에 의해 주위가 덮여지며, 관통 구멍(80) 내에서 정지하도록 배치되어 있다. 관통 구멍(80)의 하부에는, 배선(51)의 단부에 접속된 접속 단자(87)가 설치되어 있다. 접속 단자(87)는, 도시하지 않은 배선을 통해 직류 전원(62)에 접속되어 있다.
도 6b는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 도 6b에는, 관통 구멍(80) 내에서의 배관(55)의 배치의 일례가 도시되어 있다. 배관(55)은, 도시하지 않은 절연성 부재에 의해 주위가 덮여지고, 관통 구멍(80) 내에서 정지하도록 배치되어 있다. 관통 구멍(80)의 하부에는, 접속 단자(88)가 설치되고, 접속 단자(88)가 도시하지 않은 배관을 통해 가스 공급원(65)에 접속되어 있다.
도 6c는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 도 6c는 냉매가 흐르는 배관(56, 57)의 관통 구멍(80) 내에서의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 한편, 배관(56, 57)의 관통 구멍(80)은, 동일한 구성이기 때문에, 배관(56)에 대해 설명한다. 본 실시형태에서는, 지지부(30)에 대해 관통 구멍(80)을 배관(56)으로서 이용하고 있다. 관통 구멍(80)의 하부에는, 접속 단자(89)가 설치되고, 접속 단자(89)가 도시하지 않은 배관을 통해 냉매 유닛(66)에 접속되어 있다. 배관(56, 57)의 2개의 접속 단자(89)는, 관통 구멍(80)의 하부에서 등전위로 되어 있다.
도 6d는 실시형태에 따른 관통 구멍 내에서의 배선의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 도 6d는 히터(21)에 급전하는 배선(50)의 관통 구멍(80) 내에서의 배치의 일례를 도시한 도면이다. 본 실시형태에서는, 히터(21)에 급전하는 배선(50)을 2개의 도선에 의한 2배선 급전으로 하고 있고, 2개의 도선 사이 및 주위를 절연 부재가 덮고 있다. 배선(50)은, 도시하지 않은 절연성 부재에 의해 주위가 덮여지고, 관통 구멍(80) 내에서 정지하도록 배치되어 있다. 관통 구멍(80)의 하부에는, 커넥터(90)가 설치되어 있다. 커넥터(90)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 필터(60)를 배치하기 위한 공간을 확보하기 위해서, 배선(50)을 외주측으로 오프셋시키고 있고, 배선(50)의 종단이 되는 접속 단자(91)가 하면에 설치되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 커넥터(90)는, 원반형으로 원반부(90a)가 형성되고, 원반부(90a)의 둘레의 일부에 직경 방향으로 돌출한 돌출부(90b)가 형성되어 있다. 원반부(90a)의 중앙에는, 접속 단자(91)가 설치되어 있다.
히터(21)에 급전하는 배선(50)이 통과하는 관통 구멍(80)에는, 각각 커넥터(90)가 각각 배치된다. 커넥터(90)는, 돌출부(90b)가 관통 구멍(80)을 덮고, 원반부(90a)가 지지부(30)의 외주측을 향하도록 배치된다.
여기서, 본 실시형태에서는, 지지부(30)의 하면 주위에 커넥터(90)가 대략 균등한 배치가 되도록, 배선(50)을 통과시키는 관통 구멍(80)을 정하고 있다. 본 실시형태에서는, 관통 구멍(80a, 80d, 80f, 80h, 80i)에 배선(50a∼50e)을 각각 배치하고 있다. 이에 의해, 도 5의 예에서는, 상측에 커넥터(90)가 2개 배치되고, 하측에 커넥터(90)가 3개 배치된다. 또한, 도 5의 예에서는, 상하 좌우로 각 커넥터(90)가 대략 균등하게 되도록, 상측에 2개의 커넥터(90)가 간격을 두고 배치된다. 또한, 지지부(30)의 하면 주위에, 지지부(30)에 대해 대칭으로, 승강 기구(31a)를 배치하는 공간을 확보하도록, 일부의 커넥터(90) 사이에서 간격을 두고 배치하고 있다. 도 5의 예에서는, 지지부(30)에 대해 대칭으로, 파선으로 나타낸 공간(99)이 확보되어 있다. 공간(99)에는, 전술한 승강 기구(31a)가 각각 배치된다.
지지부(30)는, 하단에, 플랜지부(32)가 설치되어 있다. 커넥터(90)는, 각각 플랜지부(32)에 고정되어 있다. 각 커넥터(90)의 접속 단자(91)에는, 각각 필터(60)가 접속되어 있다. 필터(60)는, 지지부(30)와 일체로서 승강하도록 플랜지부(32)에 고정되어 있다. 필터(60)는, 도시하지 않은 배선을 통해 히터 전원(61)에 접속되어 있다. 지지부(30)는, 플랜지부(32)나 기둥형부(76)의 하부에서 도시하지 않은 배선을 통해 접지되고, 접지 전위로 되어 있다. 필터(60)는, 지지부(30)와 도통(導通)하여 등전위로 되어 있다. 예컨대, 필터(60)는, 케이스가 플랜지부(32)에 전기적으로 접속되어 접지 전위로 되어 있다.
도 1로 되돌아간다. 상기한 바와 같이 구성된 플라즈마 처리 장치(100)는, 제어부(6)에 의해, 동작이 통괄적으로 제어된다. 제어부(6)는, 예컨대 컴퓨터이고, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), 보조 기억 장치 등을 구비한다. CPU는, ROM 또는 보조 기억 장치에 저장된 프로그램이나, 플라즈마 처리의 프로세스 조건에 기초하여 동작하고, 장치 전체의 동작을 제어한다. 예컨대, 제어부(6)는, 가스 공급 기구(5)로부터의 각종의 가스의 공급 동작, 승강부(31)의 승강 동작, 배기 기구(42)에 의한 처리 용기(1) 내의 배기 동작, 제1 고주파 전원(64) 및 제2 고주파 전원(46)으로부터의 공급 전력을 제어한다. 한편, 제어에 필요한 컴퓨터에 판독 가능한 프로그램은, 기억 매체에 기억되어 있어도 좋다. 기억 매체는, 예컨대 플렉시블 디스크, CD(Compact Disc), CD-ROM, 하드 디스크, 플레시 메모리 혹은 DVD 등을 포함한다. 또한, 제어부(6)는, 플라즈마 처리 장치(100)의 내부에 설치되어 있어도 좋고, 외부에 설치되어 있어도 좋다. 제어부(6)가 외부에 설치되어 있는 경우, 제어부(6)는, 유선 또는 무선 등의 통신 수단에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)를 제어할 수 있다.
다음으로, 제어부(6)의 제어에 의해 플라즈마 처리 장치(100)가 실행하는 플라즈마 처리의 흐름을 간단히 설명한다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 배기 기구(42)에 의해, 처리 용기(1) 내를 진공 분위기로 감압한다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 웨이퍼(W)를 반입할 때, 배치대(2)를 웨이퍼(W)의 전달 위치까지 강하시키고, 게이트 밸브(12)를 개방한다. 반입 반출구(11)를 통해 웨이퍼 반송 기구에 의해 웨이퍼(W)가 배치대(2)에 반입된다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 게이트 밸브(12)를 폐쇄하고, 배치대(2)를 처리 위치까지 상승시킨다.
플라즈마 처리 장치(100)는, 처리 용기(1) 내의 압력 조정을 행한 후, 상부 전극(3)으로부터 처리 용기(1) 내에 플라즈마 처리에 이용하는 각종의 가스를 공급하면서 상부 전극(3) 및 배치대(2)에 소정 주파수의 고주파를 인가하여 플라즈마를 생성한다.
그런데, 전술한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(100)는, 플라즈마의 생성에 따라 고주파의 노이즈가 발생한다. 예컨대, 히터(21)에 급전하는 배선(50)에는, 플라즈마 처리 시에 인가되는 고주파 전력에 의해 노이즈가 전파하는 경우가 있다. 배선(50)에 전파한 노이즈가 히터 전원(61)에 돌입하면, 히터 전원(61)은, 동작 내지 성능이 상하게 될 우려가 있다.
그래서, 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 배선(50)에 전파한 노이즈를 필터(60)에 의해 충분한 레벨로 억제하고 있다. 필터(60)에는, 공심 코일이 설치되고, 노이즈의 주파수에 대응한 병렬 공진 주파수가 얻어지도록 공심 코일의 권선 갭이 조정되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)에 필터(60)를 고정하고 있고, 배치대(2)를 승강시키는 경우, 지지부(30) 및 필터(60)를 일체로서 승강한다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)를 승강시킨 경우에도, 승강에 의해 배선(50)이 움직이는 일이 없고, 또한 배선(50)의 배선 길이가 변화하는 일도 없기 때문에, 배선(50)의 임피던스가 변화하지 않는다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)를 승강시킨 경우에도, 배선(50)의 노이즈를 필터(60)에 의해 충분한 레벨로 억제할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(100)에서는, 플라즈마 처리 시에 인가되는 고주파 전력의 주파수가 ㎒ 이상이 되면 노이즈나 방전이 발생하기 쉬워진다. 그래서, 플라즈마 처리 장치(100)는, 도전성의 지지부(30)에 형성된 관통 구멍(80) 내에 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)을 수용하고 있다. 도전성의 지지부(30)는, 실드로서 작용한다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(100)는, 고주파 전력에 의한 노이즈가 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)에 진입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)에 대기 분위기된 중공부(77)를 형성하고, 고주파 전력이 흐르는 배선(53)을 기둥형부(76)의 내벽면과 간격을 두고 배치하고 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 배선(53)에 고주파 전력이 흐른 경우에도 주위에서 방전이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 도전성의 지지부(30)에 형성된 관통 구멍(80) 내에 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)을 수용하고 있다. 도전성의 지지부(30)는, 실드로서 작용한다. 이 때문에, 배선(53)에 고주파 전력을 공급했을 때에, 고주파 전력에 의한 노이즈가 배선(50, 51, 52), 배관(55, 56, 57)에 진입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(100)는, 평판부(75)와 유전부(74) 사이에는, 대기 분위기된 간극(78)이 형성되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 플라즈마의 생성에 따라 발생한 노이즈 등에 의해 이상 방전이 배치대(2) 내에서 발생하는 것을 억제하고, 지지부(30)를 통해 노이즈가 외부로 누설되는 것을 억제할 수 있다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)와, 필터(60)와, 승강부(31)를 갖는다. 지지부(30)는, 플라즈마 처리의 대상으로 된 웨이퍼(W)가 배치되는 배치대(2)를 지지하고, 플라즈마 처리에 이용되는 배선(50)이 배치된다. 필터(60)는, 배선(50)의 단부에 접속되고, 배선(50)에 발생하는 노이즈를 감쇠한다. 승강부(31)는, 지지부(30) 및 필터(60)를 일체로서 승강한다. 이와 같이, 지지부(30) 및 필터(60)를 일체로서 승강함으로써, 승강에 의해 배선(50)이 움직이는 일이 없고, 배선(50)의 임피던스가 변화하지 않는다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 승강부(31)에 의해, 지지부(30)를 통해 배치대(2)를 승강시킨 경우에도, 필터(60)에 의해 배선(50)을 전파하는 노이즈를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 필터(60)가, 지지부(30)에 고정되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 필터(60)와 지지부(30)를 일체로서 승강시킬 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리 장치(100)는, 승강부(31)에 의해, 지지부(30)를 통해 배치대(2)를 승강시킨 경우에도, 필터(60)에 의해 배선(50)을 전파하는 노이즈를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)가, 도전성을 갖고, 접지 전위로 되며, 배선(50)을 수용하는 관통 구멍(80)이 형성되어 있다. 필터(60)는, 지지부(30)와 도통하여 등전위로 되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)가 실드로서 작용하여, 고주파 전력에 의한 노이즈가 배선(50)에 진입하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 배선(50)이, 절연성 부재에 의해 주위가 덮여져 관통 구멍(80) 내에 정지하도록 배치되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)를 승강시킨 경우에도 관통 구멍(80) 내에서 배선(50)이 움직이는 일이 없고, 배선(50)의 임피던스가 변화하지 않는다. 이 때문에, 플라즈마 처리 장치(100)는, 필터(60)에 의해 배선(50)의 노이즈를 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)에, 급전에 의해 발열하는 히터(21)가 설치되어 있다. 배선(50)은, 히터(21)에 급전하는 급전 배선으로 되었다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 히터(21)에의 급전 배선을 전파하는 노이즈를 충분히 억제할 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리 장치(100)는, 노이즈가 히터 전원(61)에 돌입하는 것을 억제할 수 있고, 히터 전원(61)의 동작 내지 성능이 상하게 되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)와 지지부(30) 사이에 유전체로 형성된 유전부(74)를 더 갖는다. 지지부(30)는, 유전부(74)와의 사이에 대기 분위기의 간극(78)이 형성되고, 유전체와 대향하는 면의 가장자리부를 따라 시일(96)이 설치되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 고주파 전력에 의해 발생한 노이즈 등에 의해, 간극(78)에서 방전이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)가, 배치대(2)와 대향하는 평판형의 평판부(75)와, 평판부(75)를 지지하고, 원기둥형으로 되며, 원기둥의 축을 따라 대기 분위기의 중공부(77)가 형성된 기둥형부(76)를 갖는다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)에 고주파 전력을 공급하는 배선(53)이 중공부(77)에 기둥형부(76)의 내벽면과 간격을 두고 배치되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 배선(53)에 고주파 전력이 흐른 경우에도 배선(53) 주위에서 방전이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는, 지지부(30)에 배선(50)이 복수개 설치되어 있다. 필터(60)는, 복수의 배선(50)에 대응하여 복수개 설치되고, 지지부(30)의 하부에 설치된 플랜지부(32)의 하면에 둘레 방향에 대해 균등한 배치가 되도록 고정되어 있다. 이에 의해, 플라즈마 처리 장치(100)는, 복수의 필터(60)를 밸런스 좋게 플랜지부(32)에 배치할 수 있고, 지지부(30)를 승강시킬 때의 안정성을 높일 수 있다.
이상, 실시형태에 대해 설명해 왔으나, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 실제로, 상기한 실시형태는, 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또한, 상기한 실시형태는, 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예컨대, 실시형태에서는, 피처리체를 반도체 웨이퍼로 한 경우를 예로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 피처리체는, 유리 기판 등, 다른 기판이어도 좋다.
또한, 실시형태에서는, 성막을 행하는 플라즈마 처리 장치(100)를 예로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 플라즈마 처리 장치(100)는, 배치대(2)를 승강시켜, 플라즈마 처리를 행하는 것이면 어느 것이어도 좋다.
또한, 실시형태에서는, 상부 전극(3) 및 배치대(2)에 인가하는 고주파 전력의 주파수를 13.56 ㎒로 하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 고주파 전력의 주파수는, 예컨대, 2 ㎒ 내지 60 ㎒여도 좋고, 또한, VHF의 주파수대여도 좋다.
또한, 실시형태에서는, 배치대(2)의 온도를 파이버 온도계로 계측하는 경우를 예로 설명하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 배치대(2)에 열전대를 설치하고, 배선(51)을 통해 열전대의 신호로부터 온도를 계측해도 좋다. 배선(51)에는, 노이즈가 전파하기 때문에, 배선(51)은, 배선(50)과 마찬가지로, 단부에 필터(60)를 설치하고, 필터(60)를 지지부(30)에 고정하면 된다.

Claims (8)

  1. 플라즈마 처리 장치로서,
    플라즈마 처리의 대상으로 된 피처리체가 배치되는 배치대를 지지하고, 플라즈마 처리에 이용되는 배선이 배치된 지지부와,
    상기 배선의 단부에 접속되고, 상기 배선을 전파하는 노이즈를 감쇠하는 필터부와,
    상기 지지부 및 상기 필터부를 일체로서 승강하는 승강부
    를 포함하는, 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필터부는, 상기 지지부에 고정된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 도전성을 갖고, 접지 전위로 되며, 상기 배선을 수용하는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 필터부는, 상기 지지부와 도통(導通)하여 등전위로 된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 배선은, 절연성 부재에 의해 주위가 덮여져 상기 관통 구멍 내에 정지하도록 배치된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배치대는, 급전에 의해 발열하는 히터가 설치되고,
    상기 배선은, 상기 히터에 급전하는 급전 배선으로 된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배치대와 상기 지지부 사이에 유전체로 형성된 유전부를 더 갖고,
    상기 지지부는, 상기 유전부와의 사이에 대기 분위기의 간극이 형성되며, 상기 유전체와 대향하는 면의 가장자리부를 따라 시일이 설치된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 배치대와 대향하는 평판형의 평판부와, 상기 평판부를 지지하고, 원기둥형으로 되며, 원기둥의 축을 따라 대기 분위기의 중공부가 형성된 기둥형부를 갖고,
    상기 배치대에 고주파 전력을 공급하는 급전 배선이 상기 중공부에 상기 기둥형부의 내벽면과 간격을 두고 배치된 것인, 플라즈마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지지부는, 상기 배선이 복수개 설치되고,
    상기 필터부는, 복수의 상기 배선에 대응하여 복수개 설치되며, 상기 지지부의 하부에 설치된 플랜지부의 하면에 둘레 방향에 대해 균등한 배치가 되도록 고정된 것인, 플라즈마 처리 장치.
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