KR20210057669A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20210057669A
KR20210057669A KR1020200145231A KR20200145231A KR20210057669A KR 20210057669 A KR20210057669 A KR 20210057669A KR 1020200145231 A KR1020200145231 A KR 1020200145231A KR 20200145231 A KR20200145231 A KR 20200145231A KR 20210057669 A KR20210057669 A KR 20210057669A
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gas flow
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KR1020200145231A
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신타로 이케다
히데토시 하나오카
나오키 다마루
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시 내용의 일 양태에서는, 플라즈마 처리 장치에 구비된 부재 간 틈새에 반응 생성물이 부착되는 것을 억제하기 위해, 처리 용기 내에 구비된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 외측에 구비된 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽에 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이의 틈새로 가스를 흘려보내는 유로가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시 내용은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 특허문헌 1은, 플라즈마 처리 장치에 있어서 플라즈마 처리 공간에 면하는 틈새로 들어오는 반응 생성물을 이온 스퍼터링에 의해 제거하는 것을 제안하고 있다.
일본국 공개특허공보 특개2008-251633호
본 개시 내용은, 플라즈마 처리 장치에 구비된 부재 간 틈새에 반응 생성물이 부착되는 것을 억제하는 기술을 제공한다
본 개시 내용의 일 양태에 의하면, 처리 용기 내에 구비된 제1 부재와, 상기 제1 부재의 외측에 구비된 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽에 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이의 틈새로 가스를 흘려보내는 유로가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
일 측면에 의하면, 플라즈마 처리 장치에 구비된 부재 간 틈새에 반응 생성물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일 예를 나타내는 단면 모식도이다.
도 2a 내지 도 2c는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 주변 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3a 내지 도 3e는 일 실시형태에 따른 내측 전극 플레이트를 상면에서 보았을 때의 가스 공급 경로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법의 일 예를 나타내는 플로우 챠트이다.
이하에서는, 도면을 참조하여 본 개시 내용을 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어, 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이며 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다.
[플라즈마 처리 장치]
일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에 대해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)의 일 예를 나타내는 단면 모식도이다. 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 평행 평판 처리 장치이며, 처리 용기(10)를 구비한다. 처리 용기(10)는, 예를 들어, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 원통 형상 용기이며, 접지되어 있다.
처리 용기(10)의 바닥부에는, 세라믹 등으로 이루어지는 절연판(12)을 사이에 두고 원기둥 형상의 지지 테이블(14)이 배치되며, 이 지지 테이블(14) 상에, 예를 들어, 거치대(16)가 설치되어 있다. 거치대(16)는, 정전 척(20)과 베이스 테이블(18)을 포함하며, 정전 척(20)의 상면에 웨이퍼(W)를 거치한다. 웨이퍼(W)의 주위에는, 예를 들어 실리콘으로 이루어지는 환형의 에지 링(24)이 배치되어 있다. 에지 링(24)은 포커스 링이라고도 한다. 베이스 테이블(18) 및 지지 테이블(14)의 주위에는, 예를 들어, 석영으로 이루어지는 환형의 인슐레이터 링(26)이 구비되어 있다. 정전 척(20)의 내부에는, 기판(W)의 아랫쪽에 도전막으로 이루어지는 제1 전극(20a)이 절연층(20b) 사이에 끼워져 매설되어 있다. 제1 전극(20a)은 전원(22)에 접속되며, 전원(22)으로부터 제1 전극(20a)으로 인가된 직류 전압에 의해 정전력을 발생시켜, 정전 척(20)의 거치면에 기판(W)을 흡착한다. 한편, 정전 척(20)은 히터를 구비하여 이로써 온도를 제어할 수도 있다.
베이스 테이블(18)의 내부에는, 예를 들어 링 형상 또는 소용돌이 형상의 유로(28)가 형성되어 있다. 칠러 유닛(미도시)으로부터 공급되는 소정 온도의 열 매체, 예를 들어, 냉매가 배관(30a), 유로(28), 배관(30b)을 통해 칠러 유닛으로 돌아온다. 이로써, 베이스 테이블(18)에서 열 제거 등을 발생시켜, 기판(W)의 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열(傳熱) 가스 공급 기구로부터 공급되는 전열 가스, 예를 들어, He 가스가 가스 공급 라인(32)을 통해 정전 척(20) 표면과 기판(W) 뒷면 사이로 공급된다. 이 전열 가스에 의해 정전 척(20) 표면과 기판(W) 뒷면 간 열 전달이 좋아져서, 기판(W)의 온도 제어를 효과적으로 실행할 수 있다. 또한, 정전 척(20)에 히터를 구비시키는 경우, 히터와, 유로(28)를 통과하는 열 매체에 의해, 기판(W)의 온도를 좋은 응답성으로 제어할 수 있다.
상부 전극(34)은 거치대(16)에 대향하여 처리 용기(10)의 천정부에 구비된다. 상부 전극(34)과 거치대(16)의 사이는 플라즈마 처리 공간이다. 상부 전극(34)은 절연성 차폐부재(42)를 사이에 두고 처리 용기(10) 천정부의 개구를 폐색한다. 상부 전극(34)은 전극 플레이트(36)와 전극 지지체(38)를 포함한다. 전극 플레이트(36)는 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o)를 갖는다.
내측 전극 플레이트(36i)는, 실리콘(Si), 실리콘 카바이트(SiC) 등과 같은 실리콘 함유물로 형성되며, 거치대(16)와의 대향면에 형성된 다수의 가스 유로(가스 구멍, 37)를 갖는다. 가스 유로(37)에는, 내측 전극 플레이트(36i)의 두께 방향으로 내측 전극 플레이트(36i)를 관통하는 제1 가스 유로(37a)와, 외주 쪽으로 개구되며 단면이 L자형으로 형성된 제2 가스 유로(37b)를 구비한다.
외측 전극 플레이트(36o)는, 실리콘, 실리콘 카바이트 등과 같은 실리콘 함유물로 형성되며, 내측 전극 플레이트(36i)의 외측에 배치된다. 내측 전극 플레이트(36i)는 처리 용기(10) 내에 구비되는 제1 부재의 일 예이다. 외측 전극 플레이트(36o)는 제1 부재의 외측에 구비되는 제2 부재의 일 예이다.
내측 전극 지지체(38i)는, 내측 전극 플레이트(36i)를 탈착 가능하게 지지하며, 도전성 재료, 예를 들어, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 형성된다. 내측 전극 지지체(38i)의 내부에서는, 다수 개의 가스 통류 구멍(41a,41b)이 가스 확산실(40a,40b)로부터 아랫쪽으로 연장되어 가스 유로(37)에 연통되어 있다. 외측 전극 지지체(38o)는, 외측 전극 플레이트(36o)를 탈착 가능하게 지지하며, 도전성 재료, 예를 들어, 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 형성된다. 내측 전극 지지체(38i)와 외측 전극 지지체(38o) 사이에는 절연성 차폐 부재(39)가 배치되어 있다.
가스 도입구(50)는 가스 공급관(52)을 통해 처리 가스 공급원(54)에 접속된다. 가스 공급관(52)에는, 처리 가스 공급원(54)이 배치된 상류측에서부터 매스 플로우 컨트롤러(MFC,56), 개폐 밸브(58)의 순서로 구비되어 있다. 처리 가스는, 처리 가스 공급원(54)으로부터 공급되고, 매스 플로우 컨트롤러(56) 및 개폐 밸브(58)에 의해 유량 및 개폐를 제어받아 가스 공급관(52)을 통해 가스 확산실(40a,40b), 가스 통류 구멍(41a,41b)을 지나며, 가스 유로(37)로부터 토출되는 가스의 유량(컨덕턴스)을 독립적으로 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 상부 전극(34)은 가스를 공급하는 샤워 헤드로도 기능한다.
플라즈마 처리 장치(1)는 제1 고주파 전원(61)과 제2 고주파 전원(64)을 구비한다. 제1 고주파 전원(61)은 제1 고주파 전력(이하, "HF 전력"이라고도 함)을 발생시키는 전원이다. 제1 고주파 전력은 플라즈마 생성에 적합한 주파수를 가지며, 예를 들어, 27MHz~100MHz의 주파수를 가질 수 있다. 제1 고주파 전원(61)은 정합기(62) 및 급전 라인(63)을 사이에 두고 상부 전극(34)에 접속되어 있다. 정합기(62)는 제1 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측(상부 전극(34)측) 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다. 한편. 제1 고주파 전원(61)은 정합기(62)를 사이에 두고 하부 전극으로서 기능하는 거치대(16)에 접속되어 있을 수도 있다.
제2 고주파 전원(64)은 제2 고주파 전력(이하, "LF 전력"이라고도 함)을 발생시키는 전원이다. 제2 고주파 전력의 주파수는 제1 고주파 전력의 주파수보다 낮은 주파수이며, 제1 고주파 전력과 함께 제2 고주파 전력이 사용되는 경우에는, 제2 고주파 전력은 이온을 기판(W)으로 끌어당기기 위한 바이어스용 고주파 전력으로서 사용된다. 제2 고주파 전력의 주파수는, 예를 들어, 400kHz~13.56MHz의 주파수일 수 있다. 제2 고주파 전원(64)은 정합기(65) 및 급전 라인(66)을 사이에 두고 거치대(16)에 접속되어 있다. 정합기(65)는 제2 고주파 전원(64)의 출력 임피던스와 부하측(베이스 테이블(18)측) 임피던스를 정합시키기 위한 회로를 갖는다.
한편, 제1 고주파 전력을 사용하지 않고 제2 고주파 전력을 사용하여, 즉, 단일의 고주파 전력만을 사용하여 플라즈마를 생성할 수도 있다. 이 경우에는, 제2 고주파 전력의 주파수는 13.56MHz보다 큰 주파수, 예를 들어, 40MHz일 수 있으며, 플라즈마 처리 장치(1)가 제1 고주파 전원(61) 및 정합기(62)를 구비하지 않을 수도 있다.
제1 가변 전원(71)은 내측 전극 지지체(38i)에 접속되어 직류 전압을 내측 전극 플레이트(36i)에 인가한다. 제2 가변 전원(72)은 외측 전극 지지체(38o)에 접속되어 직류 전압을 외측 전극 플레이트(36o)에 인가한다. 이로써, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o)에 각각 독립적으로 직류 전압이 인가될 수 있도록 구성되어 있다. 제3 가변 전원(73)은 에지 링(24)에 접속되어 직류 전압을 에지 링(24)에 인가한다. 한편, 예를 들어, 제1 가변 전원(71)과 제2 가변 전원(72) 중 적어도 어느 한쪽으로부터 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o) 중 적어도 어느 한쪽으로 직류 전압이 인가될 수 있도록 구성될 수도 있다.
배기 장치(84)는 배기관(82)에 접속된다. 배기 장치(84)는, 터보 분자 펌프 등과 같은 진공 펌프를 구비하며, 처리 용기(10)의 바닥부에 형성된 배기구(80)로부터 배기관(82)을 통해 배기를 행하여 처리 용기(10) 안을 원하는 진공도로 감압시킨다. 또한, 배기 장치(84)는 처리 용기(10) 내 압력을 계측하는 압력계(미도시)의 값을 사용하면서 처리 용기(10) 내 압력을 일정하게 제어한다.
배플 플레이트(83)는 인슐레이터 링(26)과 처리 용기(10) 측벽 사이에 환형으로 구비된다. 배플 플레이트(83)는 복수 개의 관통 구멍을 가지고 알루미늄으로 형성되며, 그 표면은 Y2O3 등과 같은 세라믹으로 피복되어 있다.
처리 용기(10)의 측벽에는, 기판(W)을 반출입하기 위한 반출입구(91)가 구비되어 있다. 또한, 반출입구(91)를 개폐하는 게이트 밸브(90)가 구비되어 있다.
플라즈마 처리 장치(1)에는, 장치 전체의 동작을 제어하는 제어부(100)가 구비되어 있다. 제어부(100)에 구비된 CPU는, ROM, RAM 등의 메모리에 저장된 레시피에 따라 에칭 등 원하는 플라즈마 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 장치 제어 정보인 프로세스 시간, 압력(가스 배기), 제1 고주파 전력 및 제2 고주파 전력이나 전압, 각종 가스 유량 등이 설정되어 있을 수 있다. 또한, 레시피에는, 처리 용기 내 온도(상부 전극 온도, 처리 용기 측벽 온도, 기판(W) 온도, 정전 척 온도 등), 칠러로부터 출력되는 냉매의 온도 등이 설정될 수도 있다. 한편, 이들 프로그램, 처리 조건 등을 나타내는 레시피는 하드 디스크, 반도체 메모리 등에 기억될 수도 있다. 또한, 레시피는 CD-ROM, DVD 등과 같이 운반 가능하며 컴퓨터에 의해 읽어들일 수 있는 기억 매체에 수용된 상태에서 소정 위치에 설정되어 읽어들여지도록 할 수도 있다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에서 플라즈마 에칭 처리 등과 같은 소정의 플라즈마 처리를 실행할 때에는, 게이트 밸브(90)를 열어 기판(W)을 반출입구(91)를 통해 처리 용기(10) 내로 반입하고 거치대(16) 상에 거치하고서 게이트 밸브(90)를 닫는다. 처리 가스를 처리 용기(10) 내부로 공급하고, 처리 용기(10) 안을 배기 장치(84)에 의해 배기시킨다.
제1 고주파 전력을 상부 전극(34)에 인가하고, 제2 고주파 전력을 거치대(16)에 인가한다. 전원(22)으로부터 직류 전압을 제1 전극(20a)에 인가하여 기판(W)을 거치대(16)에 흡착시킨다. 한편, 직류 전압을 제1 가변 전원(71) 및 제2 가변 전원(72)으로부터 내측 전극 플레이트(36i) 및 외측 전극 플레이트(36o)에 인가할 수도 있다. 또한, 직류 전압을 제3 가변 전원(73)으로부터 에지 링(24)에 인가할 수도 있다. 플라즈마 처리 공간에 생성된 플라즈마 중의 라디칼, 이온 등에 의해, 기판(W)에 에칭 등의 플라즈마 처리가 행해진다.
기판(W)에 플라즈마 처리를 행하면, 반응 생성물(이하, "데포"라고도 함)이 처리 용기(10)의 내벽, 틈새 등에 부착한다. 그리하여, 처리 용기(10) 내에 부착된 데포(depo)를 플라즈마 처리에 의해 제거하는 드라이 클리닝 처리를 실행하는 경우가 있다. 그러나, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o) 사이에 데포가 부착되므로, 클리닝에 의해서도 데포를 충분히 제거하기는 쉽지 않다.
도 2a에는, 종래의 상부 전극의 내측 전극 플레이트(136i) 및 외측 전극 플레이트(136o)의 구성의 일 예를 비교예로서 나타낸다. 비교예에서는, 내측 전극 플레이트(136i)의 두께 방향으로 다수 개의 가스 유로(137)가 수직으로 형성되어 있다. 또한, 내측 전극 플레이트(136i)와 외측 전극 플레이트(136o) 사이의 틈새(D)에, 탄소(C), 불소(F), 이트리아(이트륨(Y)의 산화물), 불화이트륨(이트륨(Y)의 불화물), 알루미나(알루미늄(Al)의 산화물), 실리콘(Si) 등이 포함된 데포(R)가 부착되어 있다.
기판(W)을 에칭할 때에, 플라즈마를 생성하기 위한 처리 가스가 가스 유로(137)로부터 공급된다. 처리 가스에는 C, F가 포함된다. 또한, 처리 용기(10)의 내벽은, 예를 들어, 이트리아 용사막(溶射膜)으로 피복되어 있다. 이트리아는 일 예이며, 알루미나나 그 밖의 용사막으로 구성될 수도 있다. 이하에서는, 처리 용기(10)의 내벽이 이트리아로 구성되는 것으로 하여 설명한다.
틈새(D)는 0.5mm~1mm 정도이다. 따라서, 플라즈마 생성시에, 처리 가스가 플라즈마화하여 생성된 C, F의 고체화 성분과, 처리 용기(10)의 내벽인 이트리아 용사막이 스퍼터링된 성분이 내측 전극 플레이트(136i)와 외측 전극 플레이트(136o) 사이의 0.5mm~1mm 정도 틈새(D)로 들어와서 데포가 된다. 그러면, 틈새(D)에 부착된 데포를 제거할 수 없으며, 틈새(D)에서 데포가 퇴적되어 일정 두께 이상으로 된 데포가 박리되어 기판(W) 상으로 떨어져 파티클로 된다. 기판(W) 상으로 떨어진 파티클은 기판(W)의 에칭에 영향을 미쳐서, 제품 불량이 발생하고 수율 악화를 일으키는 원인으로 된다.
또한, 틈새(D)에 데포가 생기면, 틈새(D)의 공간이 더 좁아져서 이상 방전이 일어나기 쉽다. 그러면, 이상 방전 발생에 의해 데포가 더 잘 박리되어 더 많은 파티클을 발생시킨다. 내측 전극 플레이트(136i)과 외측 전극 플레이트(136o)에 직류 전압을 따로따로 인가할 수 있으나, 이상 방전은 이러한 직류 전압의 제어에도 이상을 일으키는 경우가 있다. 또한, 틈새(D)에서 이상 방전이 발생하면, 내측 전극 플레이트(136i) 및 외측 전극 플레이트(136o) 자체에 크랙 등의 손상을 입히는 경우도 있다.
따라서, 내측 전극 플레이트(136i)와 외측 전극 플레이트(136o)의 틈새(D)에 부착되는 데포를 제거할 것이 요구된다. 이에 대해 플라즈마 중의 이온을 틈새(D)로 입사시켜 이온 스퍼터링에 의해 틈새(D)의 데포를 제거하는 것을 생각할 수 있다. 이 때, 내측 전극 플레이트(136i)와 외측 전극 플레이트(136o) 각각에 인가되는 직류 전압을 바꾸어 내측 전극 플레이트(136i) 및 외측 전극 플레이트(136o)의 하면에 형성되는 시스(sheath)의 두께를 바꿈으로써, 이온의 조사(照射) 각도를 제어하는 것도 가능하다. 그러나, 이러한 제어에서는, 예를 들어, 틈새(D)의 양측에 부착된 데포(R) 중, 시스의 두께에 따라 이온이 비스듬하게 조사되는 한쪽 데포(R)는 제거할 수 있어도, 그 반대쪽에는 이온이 조사되지 않으므로 반대쪽 데포(R)는 제거할 수 없으므로, 스퍼터링 효과를 충분하게 얻을 수 없다. 또한, 이온 스퍼터링의 효과를 얻기 위해서는, 틈새(D)에 맞는 각도로 이온을 입사시키는 특별한 단계를 추가할 필요가 있으나, 그리하면 추가한 단계의 처리 시간만큼 스루풋(throughput)이 나빠진다. 또한, 틈새(D)에 맞는 각도로 이온을 조사하는 것 자체가 어려워서 틈새(D)의 데포(R)를 충분히 제거하기가 어렵다.
[상부 전극의 주변 구조]
그리하여, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 가스 유로(37)로부터 공급되는 처리 가스의 일부를 직접 틈새(D)로 흘려보낸다. 이와 같이 기판(W)의 처리에 필요한 처리 가스의 공급 경로를 고안함으로써, 틈새(D) 안을, 플라즈마 중의 C, F, 처리 용기(10)의 내벽인 이트리아 용사막이 스퍼터링된 성분 등을 포함하는 분위기로부터 처리 가스 분위기로 치환시킨다. 이에 의하면, 처리 가스에 C, F가 함유되어 있더라도 이들 성분이 가스 상태로 틈새(D) 안을 통과하므로, 처리 가스를 틈새(D)로 통하게 함에 의해 틈새(D) 측벽에 C, F가 고체화된 성분이 부착되지는 않는다. 또한, 이트리아 용사막이 스퍼터링된 성분이 틈새(D) 안으로 들어오지 않는다. 이로써, 틈새(D) 안에서 C, F가 고체화된 성분 및 이트리아 용사막이 스퍼터링된 성분이 데포(R)로 되어 퇴적하는 것을 회피할 수 있다. 또한, 틈새(D)로 흘려보내는 처리 가스의 컨덕턴스를 조정함으로써 처리 가스의 유속을 제어하고, 이에 의해 틈새(D)에 부착된 데포(R)를 박리하여 제거할 수 있다.
처리 가스의 공급 경로에 대해, 도2a~도2c를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 2b는 도 1에서의 영역 A의 확대도로서, 일 실시형태에 따른 상부 전극(34)에서의 가스 공급 경로의 일 예를 나타내는 도면이다.
내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o)는, 틈새(D)를 사이에 두고 서로 대향하는 면(36i1, 36o1)을 가진다. 내측 전극 플레이트(36i)에는 가스 유로(37)가 형성되어 있다. 내측 전극 플레이트(36i)에 형성되는 가스 유로(37)는 제1 가스 유로(37a)와 제2 가스 유로(37b)를 포함한다.
제1 가스 유로(37a)는 내측 전극 플레이트(36i)의 두께 방향으로 내측 전극 플레이트(36i)를 관통한다. 제2 가스 유로(37b)는, 내측 전극 플레이트(36i)의 두께 방향을 향하는 가스 유로(37b1)와, 틈새(D)를 향하는 가스 유로(37b2)를 포함하며, 가스 유로(37b1)→가스 유로(37b2)의 순서로 가스를 흘려보낸다. 제2 가스 유로(37b)는 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 경로(43)에 연결되어 틈새(D)로 가스를 흘려보낸다.
일 실시형태에서는, 제1 가스 유로(37a)와 제2 가스 유로(37b)에, 기판(W)의 처리에 사용되는 처리 가스를 공급하는데, 이에 한정되지는 않으며, 처리 가스 이외의 가스, 예를 들어, N2 가스 등과 같은 퍼지 가스를 공급할 수도 있다. 즉, 틈새(D)에는 반응성 가스 또는 불활성 가스 중 어느 것을 공급할 수도 있다. 또한, 제1 가스 유로(37a)와 제2 가스 유로(37b)에 흘려보내는 가스의 종류는, 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
또한, 가스 유로(37)가 형성되는 전극 플레이트는 내측 전극 플레이트(36i)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o) 중 적어도 어느 한쪽에 가스 유로가 형성될 수도 있다. 즉, 외측 전극 플레이트(36o) 쪽에서 가스를 틈새(D)로 공급할 수도 있고, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o) 양쪽에서 가스를 틈새(D)로 공급할 수도 있다. 이에 의하면, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o) 중 적어도 어느 한쪽으로부터 틈새(D)로 가스를 공급함으로써, 틈새(D) 안을 공급된 가스 분위기로 치환시킬 수가 있다. 또한, 틈새(D)로 흘려보내는 가스의 컨덕턴스를 조정함으로써 가스의 유속을 제어하여, 이로써 틈새(D)에 부착되는 데포(R)를 제거하여 데포(R)의 부착을 억제할 수 있다.
(변형예)
제2 가스 유로(37b)의 변형예에 대해, 도 2c를 참조하여 설명한다. 변형예에 따른 제2 가스 유로(37b)는, 내측 전극 플레이트(36i)의 두께 방향을 향하는 가스 유로(37b1)와, 틈새(D)를 향하는 가스 유로(37b2)를 포함한다. 또한, 제2 가스 유로(37b)는 내측 전극 플레이트(36i)의 두께 방향에 수직한 방향을 향하는 가스 유로(37b3)를 포함하여, 가스 유로(37b3)→가스 유로(37b1)→가스 유로(37b2)의 순서로 가스를 통하게 한다. 이러한 구성에 의해 내측 전극 플레이트(36i)로부터 가스를 틈새(D)로 직접 공급할 수 있다. 다만, 제2 가스 유로(37b)의 구성이 이에 한정되지는 않으며, 처리 가스를 직접 틈새(D)로 공급할 수 있다면 어떠한 구성이라도 가능하다.
예를 들어, 가스 유로(37b1)로부터 분기되어 틈새(D)를 향하는 가스 유로(37b2)가 2개 이상 형성될 수도 있다. 또한, 가스 유로(37b1)는 내측 전극 플레이트(36i)를 관통하는 유로로서, 도중에서 가스 유로(37b2)로 분기될 수 있다. 또한, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 유로는, 내측 전극 플레이트(36i)를 관통하는 제1 가스 유로(37a) 중 적어도 어느 하나에서 분기될 수도 있다. 즉, 틈새(D)로 가스를 공급하는 유로는, 내측 전극 플레이트(36i)에 형성된 가장 바깥 둘레쪽의 제2 가스 유로(37b)뿐 아니라, 그 안쪽의 제1 가스 유로(37a)로부터 형성될 수도 있다. 또한, 외측 전극 플레이트(36o)에 가스 유로가 형성되어 있는 경우, 틈새(D)로 가스를 공급하는 유로는, 외측 전극 플레이트(36o)에 형성된 가장 바깥 둘레쪽의 가스 유로일 수도 있으며, 그 안쪽의 가스 유로일 수도 있으며, 양쪽 가스 유로일 수도 있다.
도3a~도3e를 참조하여, 일 실시형태에 따른 내측 전극 플레이트(36i)를 상면에서 보았을 때의 가스 공급 경로를 설명한다. 도3a~도3c는 일 실시형태에 따른 내측 전극 플레이트(36i)를 상면에서 보았을 때의 가스 공급 경로의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3a에서는, 내측 전극 플레이트(36i)에 원주 형상으로 형성된 제1 가스 유로(37a) 및 제2 가스 유로(37b)에 대해, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2,37a1)를 형성한다. 도 3b에서는, 내측 전극 플레이트(36i)에 격자 형상으로 형성된 제1 가스 유로(37a) 및 제2 가스 유로(37b)에 대해, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2)를 형성한다. 도 3d는 도 3a의 B-B 단면이다. 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 유로의 일 예를 도 3d의 가스 유로(도 3d에서 가로 구멍)로써 나타낸다. 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2)는, 가장 바깥 둘레쪽인 제2 가스 유로(37b)의 가스 유로(37b1)에 연결되어 있다. 다만, 가장 바깥 둘레쪽인 제2 가스 유로(37b) 안쪽의 제1 가스 유로(37a)로부터 틈새로 가스를 흘려보내는 유로를 설치할 수도 있다. 이 경우 틈새로 가스를 흘려보내는 유로의 일 예를 도 3a 및 도 3d의 가스 유로(37a1)로써 나타낸다. 다만, 제1 가스 유로(37a)로부터 구비된 가스 유로(37a1)를 설치하지 않을 수도 있다.
도 3a 및 도 3b에 나타내는 바와 같이, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2)는 등간격으로 구비되어 있다. 도 3a에서, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 복수 개의 가스 유로(37b2)는, 가장 바깥 둘레쪽의 복수 개의 가스 유로(37b1) 각각으로부터 등간격으로 구비되어 있다. 도 3b에서 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2)는, 가장 바깥 둘레쪽의 복수 개의 가스 유로(37b1) 중 등간격으로 배치된 8개의 가스 유로(37b1)에 연통되는 구멍으로서 구비되어 있다.
도 3c에서는, 내측 전극 플레이트(36i)에 원주 형상으로 형성된 제1 가스 유로(37a) 및 제2 가스 유로(37b)에 대해, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 가스 유로(37b2) 및 홈(37b4)을 형성한다. 도 3e는 도 3c의 C-C 단면이다. 틈새로 가스를 흘려보내는 유로의 일 예를 도 3e의 가스 유로(37b2) 및 홈(37b4)으로써 나타낸다. 본 예에서는, 틈새(D)로 가스를 흘려보내는 유로가 홈(37b4)을 구비한다. 홈(37b4)은 둘레를 따라 틈새(D)에 개구된 오목부의 일 예이다. 즉, 본 예에서는 내측 전극 플레이트(36i)의 외주면(36i1)에 홈(37b4)을 둘레를 따라 설치함으로써, 한 개의 가스 유로(37b2)로부터 홈(37b4)으로 가스를 원주 방향으로 확산시켜, 틈새(d)로 가스를 공급하는 구성으로 되어 있다. 다만, 홈(37b4)은 둘레 전체를 따르는 형상이 아닐 수도 있다. 예를 들어, 복수 개의 부채꼴 홈(37b4)을 둘레를 따라 등간격으로 구비하고 각 홈(37b4)에 각각 가스 유로(37b2)를 연통시킴으로써, 각 가스 유로(37b2)로부터 각 홈(37b4)으로 가스를 확산시켜 틈새(D)로 가스를 공급하는 구성으로 할 수도 있다.
도 3a 내지 도 3e에 나타내는 구성에서는, 기판(W) 처리 중에 틈새(D)로 가스를 흘려보냄으로써 틈새(D)에 데포(R)가 부착되는 것을 억제할 수 있고, 또한 틈새(D)에 부착된 데포(R)를 제거할 수 있다. 이로써, 클리닝 공정 등과 같은 특별한 단계를 필요로 하지 않고서 틈새(D)의 데포(R)를 제거할 수 있으며, 그 결과, 클리닝 공정 등과 같은 특별한 단계를 실행하는 경우에 비해 스루풋을 향상시킬 수 있다.
[플라즈마 처리 방법]
이어서, 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법의 일 예에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 방법의 일 예를 나타내는 플로우 챠트이다. 도 4의 플라즈마 처리 방법은 제어부(100)에 의해 제어된다.
도 4의 플라즈마 처리 방법에서는, 우선, 제어부(100)는, 기판(W)을 처리 용기(10) 내로 반입하고 거치대(16)에 거치하여 기판(W)을 준비한다(단계 S1). 이어서, 제어부(100)는, 제1 가스 유로(37a) 및 제2 가스 유로(37b)로부터 가스를 공급한다(단계 S3). 이어서, 제어부(100)는 고주파 전력을 인가한다(단계 S5). 그리고, 제어부(100)는 그 인가 시간의 누적값을 산출한다(단계 S5). 이어서, 제어부(100)는, 제1 가변 전원(71)으로부터 내측 전극 플레이트(36i)로 직류 전압을 인가하고, 제2 가변 전원(72)으로부터 외측 전극 플레이트(36o)로 직류 전압을 인가한다(단계 S7).
이어서, 제어부(100)는, 고주파 전력에 의해 가스로부터 생성된 플라즈마에 의해 기판(W)을 에칭한다(단계 S9). 이어서, 제어부(100)는, 처리가 끝난 기판(W)을 반출한다(단계 S11).
이어서, 제어부(100)는 다음 기판이 있는지 여부를 판정한다(단계 S13). 제어부(100)는, 다음 기판이 있다고 판정하면, 단계 S1로 돌아가서 다음의 미처리 기판(W)을 준비하고, 다음 기판(W)에 플라즈마 처리를 실행하고서 반출한다(단계 S1~S11). 단계 S13에서 제어부(100)가 다음 기판이 없다고 판정하면, 본 처리를 종료한다. 한편, 본 처리 종료시에 고주파 전력 인가와 가스 공급을 정지한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 일 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1) 및 플라즈마 처리 방법에 의하면, 플라즈마 처리 장치에 구비된 부재 간 틈새에 반응 생성물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
이번에 개시된 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 이해되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부의 청구범위 및 그 요지를 일탈하지 않으면서 여러 형태로 변형 및 개량 가능하다. 상기 복수 개의 실시형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있으며, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수도 있다.
예를 들어, 상기 실시형태 및 변형예에서는, 내측 전극 플레이트(36i)와 외측 전극 플레이트(36o)의 틈새(D)에 데포가 부착하는 것을 억제하는 예를 들었으나, 본 발명을 적용할 수 있는 틈새(D)는 이에 한정되지 않는다. 본 발명은, 예를 들어, 내측 전극 플레이트(36i)와 차폐 부재(39) 사이의 틈새, 외측 전극 플레이트(36o)와 차폐 부재(39) 사이의 틈새, 외측 전극 플레이트(36o)와 차폐 부재(42) 사이의 틈새 등과 같이, 플라즈마 처리 장치(1)의 처리 용기 내부의 부재 간 틈새에 적용될 수 있다.
본 개시 내용의 플라즈마 처리 장치는 Atomic Layer Deposition(ALD) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna(RLSA), Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP) 중 어느 타입의 장치에도 적용 가능하다.
본원은 일본 특허청에 2019년 11월 12일에 출원된 특허출원 2019-204977호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 전체 내용을 참조로써 여기에 원용한다.

Claims (6)

  1. 처리 용기 내에 구비된 제1 부재와,
    상기 제1 부재의 외측에 구비된 제2 부재를 포함하며,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽에, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 사이의 틈새로 가스를 흘려보내는 유로가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 틈새로 가스를 흘려보내는 유로는 등간격으로 구비되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 틈새로 가스를 흘려보내는 유로는 상기 가스를 공급하는 유로 중 가장 바깥쪽 유로에 연결되어 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 틈새로 가스를 흘려보내는 유로는, 둘레를 따라 상기 틈새에 개구되어 있는 오목부를 포함하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스를 공급하는 유로는 상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽을 관통하는 유로를 포함하며,
    상기 틈새로 가스를 흘려보내는 유로는 상기 관통하는 유로 중 적어도 어느 하나로부터 분기되는 것인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부재와 상기 제2 부재 중 적어도 어느 한쪽에 직류 전압을 인가할 수 있는 것인 플라즈마 처리 장치.
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