KR20220106044A - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

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KR20220106044A
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KR1020220003153A
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히토시 가토
히로유키 기쿠치
신지 아사리
유지 사와다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

플라스마에 의해 발생하는 이온의 공급량을 조정할 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공한다.
처리실과,
상기 처리실 내에 마련되고, 기판을 둘레 방향을 따라 적재 가능한 회전 테이블과,
상기 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 공급 노즐과,
상기 처리실 상이며, 상기 처리 가스 공급 노즐의 적어도 일부를 덮는 위치에 마련된 플라스마 안테나와,
상기 처리 가스 공급 노즐보다도 상방이며, 상기 처리실 내의 상기 플라스마 안테나의 적어도 일부와 겹치는 위치에 마련된 이온 트랩 플레이트를 갖는다.

Description

플라스마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICES}
본 발명은, 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
종래부터, 긴 변 방향 및 짧은 변 방향을 갖는 소정의 주회 형상을 형성하도록, 소정의 주회 형상을 따라서 연장되고, 긴 변 방향에 있어서의 연결 위치가 짧은 변 방향에 있어서 대향하여 쌍을 이루도록 단부끼리가 연결된 복수의 안테나 부재와, 인접하는 복수의 안테나 부재의 단부끼리를 연결하는 변형 가능하고 도전성을 갖는 연결 부재와, 복수의 안테나 부재의 적어도 2개에 개별로 연결되어, 복수의 안테나 부재의 적어도 2개를 상하 이동시켜서 연결 부재를 지지점으로 하는 굽힘 각도를 변경 가능한 적어도 2개의 상하 이동 기구를 갖는 안테나 장치를 갖는 플라스마 처리 장치가 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2018-41685호 공보
본 개시는, 플라스마에 의해 발생하는 이온의 공급량을 조정할 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일 형태에 관한 플라스마 처리 장치는, 처리실과,
상기 처리실 내에 마련되고, 기판을 둘레 방향을 따라 적재 가능한 회전 테이블과,
상기 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 공급 노즐과,
상기 처리실 상이며, 상기 처리 가스 공급 노즐의 적어도 일부를 덮는 위치에 마련된 플라스마 안테나와,
상기 처리 가스 공급 노즐보다도 상방이며, 상기 처리실 내의 상기 플라스마 안테나의 적어도 일부와 겹치는 위치에 마련된 이온 트랩 플레이트를 갖는다.
본 개시에 의하면, 플라스마 안테나에 의해 생성되는 이온의 공급량을 조정 할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례의 개략 종단면도이다.
도 2는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례의 개략 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 서셉터의 동심원을 따른 단면도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 발생부의 일례의 종단면도이다.
도 5는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 발생부의 일례의 분해 사시도이다.
도 6은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 발생부에 마련되는 하우징의 일례의 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 서셉터의 회전 방향을 따라서 진공 용기를 절단한 종단면도를 도시한 도면이다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 처리 영역에 마련된 플라스마 처리용 가스 노즐을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 발생부의 일례의 평면도이다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 플라스마 발생부에 마련되는 패러데이 실드의 일부를 도시하는 사시도이다.
도 11은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 발생 장치의 사시도이다.
도 12는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 발생 장치의 측면도이다.
도 13은, 안테나의 측면도이다.
도 14는, 이온 트랩 플레이트를 마련한 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례를 도시한 도면이다.
도 15는, 이온 트랩 플레이트의 일례를 도시한 도면이다.
도 16은, 가동식 이온 트랩 플레이트의 일례를 도시한 도면이다.
도 17은, 이온 트랩 플레이트의 진공 용기 내에 있어서의 배치 예를 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 형태 설명을 행한다.
[플라스마 처리 장치의 구성]
도 1에, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례의 개략 종단면도를 도시한다. 또한, 도 2에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례의 개략 평면도를 도시한다. 또한, 도 2에서는, 설명의 편의상, 천장판(11)의 묘화를 생략하고 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치는, 평면 형상이 대략 원형인 진공 용기(1)와, 이 진공 용기(1) 내에 마련되고, 진공 용기(1)의 중심에 회전 중심을 가짐과 함께 웨이퍼(W)를 공전시키기 위한 서셉터(2)를 구비하고 있다.
진공 용기(1)는, 웨이퍼(W)를 수용하여 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된 막 등에 플라스마 처리를 행하기 위한 처리실이다. 진공 용기(1)는, 서셉터(2)의 후술하는 오목부(24)에 대향하는 위치에 마련된 천장판(천장부)(11)과, 용기 본체(12)를 구비하고 있다. 또한, 용기 본체(12)의 상면의 주연부에는, 링 형상으로 마련된 시일 부재(13)가 마련되어 있다. 그리고, 천장판(11)은, 용기 본체(12)로부터 착탈 가능하게 구성되어 있다. 평면으로 보아서 진공 용기(1)의 직경 치수(내경 치수)는 한정되지 않지만, 예를 들어 1100mm 정도로 할 수 있다.
진공 용기(1) 내의 상면측에 있어서의 중앙부에는, 진공 용기(1) 내의 중심부 영역(C)에 있어서 서로 다른 처리 가스끼리가 혼합되는 것을 억제하기 위하여 분리 가스를 공급하는, 분리 가스 공급관(51)이 접속되어 있다.
서셉터(2)는, 중심부에서 개략 원통 형상의 코어부(21)에 고정되어 있고, 이 코어부(21)의 하면에 접속됨과 함께 연직 방향으로 신장하는 회전축(22)에 대하여, 연직축 둘레, 도 2에 도시하는 예에서는 시계 방향으로, 구동부(23)에 의해 회전 가능하게 구성되어 있다. 서셉터(2)의 직경 치수는, 한정되지 않지만, 예를 들어 1000mm 정도로 할 수 있다.
회전축(22) 및 구동부(23)는, 케이스체(20)에 수납되어 있고, 이 케이스체(20)는, 상면측의 플랜지 부분이 진공 용기(1)의 저면부(14)의 하면에 기밀하게 설치되어 있다. 또한, 이 케이스체(20)에는, 서셉터(2)의 하방 영역에 질소 가스 등을 퍼지 가스(분리 가스)로서 공급하기 위한 퍼지 가스 공급관(72)이 접속되어 있다.
진공 용기(1)의 저면부(14)에 있어서의 코어부(21)의 외주측은, 서셉터(2)에 하방측으로부터 근접하도록 링 형상으로 형성되어서 돌출부(12a)를 이루고 있다.
서셉터(2)의 표면부에는, 직경 치수가 예를 들어 300mm인 웨이퍼(W)를 적재하기 위한 원 형상의 오목부(24)가 기판 적재 영역으로서 형성되어 있다. 이 오목부(24)는, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라, 복수 개소, 예를 들어 5군데에 마련되어 있다. 오목부(24)는, 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간, 구체적으로는 1mm 내지 4mm 정도 큰 내경을 갖는다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼(W)의 두께와 거의 동등하거나, 또는 웨이퍼(W)의 두께보다도 크게 구성된다. 따라서, 웨이퍼(W)가 오목부(24)에 수용되면, 웨이퍼(W)의 표면과, 서셉터(2)의 웨이퍼(W)가 적재되지 않는 영역의 표면이 동일한 높이가 되거나, 웨이퍼(W)의 표면이 서셉터(2)의 표면보다도 낮아진다. 또한, 오목부(24)의 깊이는, 웨이퍼(W)의 두께보다도 깊은 경우에도, 너무 깊게 하면 성막에 영향을 미치는 경우가 있으므로, 웨이퍼(W)의 두께의 3배 정도의 깊이까지로 하는 것이 바람직하다. 또한, 오목부(24)의 저면에는, 웨이퍼(W)를 하방측으로부터 밀어 올려서 승강시키기 위한 예를 들어 후술하는 3개의 승강 핀이 관통하는, 도시하지 않은 관통 구멍이 형성되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라, 제1 처리 영역(P1)과, 제2 처리 영역(P2)과, 제3 처리 영역(P3)이 서로 이격하여 마련된다. 제3 처리 영역(P3)은, 플라스마 처리 영역이므로, 이후, 플라스마 처리 영역(P3)으로 나타내도 되는 것으로 한다. 또한, 서셉터(2)에 있어서의 오목부(24)의 통과 영역과 대향하는 위치에는, 예를 들어 석영으로 이루어지는 복수개, 예를 들어 7개의 가스 노즐(31, 32, 33, 34, 35, 41, 42)이 진공 용기(1)의 둘레 방향으로 서로 간격을 두고 방사 형상으로 배치되어 있다. 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 35, 41, 42)은, 서셉터(2)와 천장판(11) 사이에 배치된다. 또한, 이들 각각의 가스 노즐(31 내지 34, 41, 42)은, 예를 들어 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심부 영역(C)을 향하여 웨이퍼(W)에 대향하여 수평하게 신장하도록 설치되어 있다. 한편, 가스 노즐(35)은, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심 영역(C)을 향하여 연장한 후, 굴곡하여 직선적으로 중심부 영역(C)을 따르도록 반시계 방향(서셉터(2)의 회전 방향의 반대 방향)으로 연장되어 있다. 도 2에 도시하는 예에서는, 후술하는 반송구(15)로부터 시계 방향(서셉터(2)의 회전 방향)으로, 플라스마 처리용 가스 노즐(33, 34), 플라스마 처리용 가스 노즐(35), 분리 가스 노즐(41), 제1 처리 가스 노즐(31), 분리 가스 노즐(42), 제2 처리 가스 노즐(32)이 이 순서로 배열되어 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)에서 공급되는 가스는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에서 공급되는 가스와 동질인 가스가 공급되는 경우가 많지만, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에서 당해 가스의 공급이 충분한 경우에는, 반드시 마련되지는 않아도 된다.
또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)은, 1개의 플라스마 처리용 가스 노즐로 대용해도 된다. 이 경우, 예를 들어 제2 처리 가스 노즐(32)과 마찬가지로, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 중심 영역(C)을 향하여 연장된 플라스마 처리용 가스 노즐을 마련하게 해도 된다.
제1 처리 가스 노즐(31)은, 제1 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 제2 처리 가스 노즐(32)은, 제2 처리 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)은, 각각 플라스마 처리용 가스 공급부를 이루고 있다. 또한, 분리 가스 노즐(41, 42)은, 각각 분리 가스 공급부를 이루고 있다.
각 노즐(31 내지 35, 41, 42)은, 유량 조정 밸브를 통해, 도시하지 않은 각각의 가스 공급원에 접속되어 있다.
이들의 노즐(31 내지 35, 41, 42)의 하면측(서셉터(2)에 대향하는 측)에는, 전술한 각 가스를 토출하기 위한 가스 토출 구멍(36)이 서셉터(2)의 반경 방향을 따라서 복수 개소에 예를 들어 등간격으로 형성되어 있다. 각 노즐(31 내지 35, 41, 42)의 각각의 하단부 테두리와 서셉터(2)의 상면의 이격 거리가 예를 들어 1 내지 5mm 정도로 되도록 배치되어 있다.
제1 처리 가스 노즐(31)의 하방 영역은, 제1 처리 가스를 웨이퍼(W)에 흡착시키기 위한 제1 처리 영역(P1)이고, 제2 처리 가스 노즐(32)의 하방 영역은, 제1 처리 가스와 반응하여 반응 생성물을 생성 가능한 제2 처리 가스를 웨이퍼(W)에 공급하는 제2 처리 영역(P2)이다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 하방 영역은, 웨이퍼(W) 상의 막의 개질 처리를 행하기 위한 제3 처리 영역(P3)이 된다. 분리 가스 노즐(41, 42)은, 제1 처리 영역(P1)과 제2 처리 영역(P2) 및 제3 처리 영역(P3)과 제1 처리 영역(P1)을 분리하는 분리 영역(D)을 형성하기 위하여 마련된다. 또한, 제2 처리 영역(P2)과 제3 처리 영역(P3) 사이에는 분리 영역(D)은 마련되어 있지 않다. 제2 처리 영역(P2)에서 공급하는 제2 처리 가스와, 제3 처리 영역(P3)에서 공급하는 혼합 가스는, 혼합 가스에 포함되어 있는 성분의 일부가 제2 처리 가스와 공통되는 경우가 많으므로, 특히 분리 가스를 사용하여 제2 처리 영역(P2)과 제3 처리 영역(P3)을 분리할 필요가 없기 때문이다.
상세는 후술하지만, 제1 처리 가스 노즐(31)로부터는, 성막하려고 하는 막의 주성분을 이루는 원료 가스가 제1 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막(SiO2)인 경우에는, 유기 아미노실란 가스 등의 실리콘 함유 가스가 공급된다. 제2 처리 가스 노즐(32)로부터는, 원료 가스와 반응하여 반응 생성물을 생성 가능한 반응 가스가 제2 처리 가스로서 공급된다. 예를 들어, 성막하려고 하는 막이 실리콘 산화막(SiO2)인 경우에는, 산소 가스, 오존 가스 등의 산화 가스가 공급된다. 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)로부터는, 성막된 막의 개질 처리를 행하기 위해서, 제2 처리 가스와 마찬가지의 가스와 희가스를 포함하는 혼합 가스가 공급된다. 여기서, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)는, 서셉터(2) 상의 다른 영역에 가스를 공급하는 구조로 되어 있으므로, 영역마다, 희가스의 유량비를 다르게 하여, 개질 처리가 전체에서 균일하게 행해지도록 공급해도 된다.
도 3에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 서셉터 동심원을 따른 단면도를 도시한다. 또한, 도 3은, 분리 영역(D)으로부터 제1 처리 영역(P1)을 거쳐서 분리 영역(D)까지의 단면도이다.
분리 영역(D)에 있어서의 진공 용기(1)의 천장판(11)에는, 개략 부채형의 볼록형부(4)가 마련되어 있다. 볼록형부(4)는, 천장판(11)의 이면에 설치되어 있고, 진공 용기(1) 내에는, 볼록형부(4)의 하면인 평탄한 낮은 천장면(44)(제1 천장면)과, 이 천장면(44)의 둘레 방향 양측에 위치하는, 천장면(44)보다도 높은 천장면(45)(제2 천장면)이 형성된다.
천장면(44)을 형성하는 볼록형부(4)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정상부가 원호 형상으로 절단된 부채형의 평면 형상을 갖고 있다. 또한, 볼록형부(4)에는, 둘레 방향 중앙에 있어서, 반경 방향으로 신장하도록 형성된 홈부(43)가 형성되고, 분리 가스 노즐(41, 42)이 이 홈부(43) 내에 수용되어 있다. 또한, 볼록형부(4)의 주연부(진공 용기(1)의 외측 테두리측의 부위)는, 각 처리 가스끼리의 혼합을 저지하기 위해서, 서셉터(2)의 외측 단부면에 대향함과 함께 용기 본체(12)에 대하여 약간 이격하도록, L자형으로 굴곡하여 있다.
제1 처리 가스 노즐(31)의 상방측에는, 제1 처리 가스를 웨이퍼(W)를 따라 통류시키기 위해서, 또한 분리 가스가 웨이퍼(W)의 근방을 피하여 진공 용기(1)의 천장판(11)측을 통류하도록, 노즐 커버(230)가 마련되어 있다. 노즐 커버(230)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 제1 처리 가스 노즐(31)을 수납하기 위하여 하면측이 개구하는 개략 상자형의 커버체(231)와, 이 커버체(231)의 하면측 개구 단부에 있어서의 서셉터(2)의 회전 방향 상류측 및 하류측에 각각 접속된 판상체인 정류판(232)을 구비하고 있다. 또한, 서셉터(2)의 회전 중심측에 있어서의 커버체(231)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)의 선단부에 대향하도록 서셉터(2)를 향하여 연장되기 시작하고 있다. 또한, 서셉터(2)의 외측 테두리측에 있어서의 커버체(231)의 측벽면은, 제1 처리 가스 노즐(31)에 간섭하지 않도록 절결되어 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 상방측에는, 진공 용기(1) 내로 토출되는 플라스마 처리용 가스를 플라스마화하기 위해서, 플라스마 발생 장치(80)가 마련되어 있다.
도 4에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례의 종단면도를 도시한다. 또한, 도 5에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부의 일례의 분해 사시도를 도시한다. 또한, 도 6에, 본 실시 형태에 따른 플라스마 발생부에 마련되는 하우징의 일례의 사시도를 도시한다.
플라스마 발생 장치(80)는, 금속선 등으로 형성되는 안테나(83)를 코일 형상으로 예를 들어 연직축 주위에 3겹으로 권회하여 구성되어 있다. 또한, 플라스마 발생 장치(80)는, 평면으로 보아 서셉터(2)의 직경 방향으로 신장하는 띠상체 영역을 둘러싸도록, 또한 서셉터(2) 상의 웨이퍼(W)의 직경 부분을 걸쳐 배치되어 있다.
안테나(83)는, 정합기(84)를 통해 주파수가 예를 들어 13.56MHz 및 출력 전력이 예를 들어 5000W의 고주파 전원(85)에 접속되어 있다. 그리고, 안테나(83)는, 진공 용기(1)의 내부 영역으로부터 기밀하게 구획되도록 마련되어 있다. 또한, 도 1 및 도 3에 있어서, 안테나(83)와 정합기(84) 및 고주파 전원(85)을 전기적으로 접속하기 위한 접속 전극(86)이 마련되어 있다.
또한, 안테나(83)는, 상하로 절곡 가능한 구성을 갖고, 안테나(83)를 자동적으로 상하로 절곡 가능한 상하 이동 기구가 마련되지만, 도 2에 있어서는 그것들의 상세는 생략되어 있다. 그 상세에 대해서는 후술한다.
도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 상방측에 있어서의 천장판(11)에는, 평면으로 보아 개략 부채형으로 개구하는 개구부(11a)가 형성되어 있다.
또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35) 상에는, 이온 트랩 플레이트(140)가 배치된다. 이온 트랩 플레이트(140)는, 생성한 플라스마 이온의 웨이퍼(W)로의 공급을 제한하고, 플라스마 처리의 면내 균일성을 높이기 위한 차폐판이다. 이온 트랩 플레이트(130)의 상세에 대해서는 후술한다. 먼저, 플라스마 처리 장치의 전제가 되는 이온 트랩 플레이트(130) 이외의 구성 요소를 중심으로 설명한다.
개구부(11a)에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 개구부(11a)의 개구 테두리 부를 따라, 이 개구부(11a)에 기밀하게 마련되는 환상 부재(82)를 갖는다. 후술하는 하우징(90)은, 이 환상 부재(82)의 내주면측에 기밀하게 마련된다. 즉, 환상 부재(82)는, 외주측이 천장판(11)의 개구부(11a)에 면하는 내주면(11b)에 대향함과 함께, 내주측이 후술하는 하우징(90)의 플랜지부(90a)에 대향하는 위치에, 기밀하게 마련된다. 그리고, 이 환상 부재(82)를 통해, 개구부(11a)에는, 안테나(83)를 천장판(11)보다도 하방측에 위치시키기 위해서, 예를 들어 석영 등의 유도체에 의해 구성된 하우징(90)이 마련된다. 하우징(90)의 저면은, 플라스마 발생 영역(P2)의 천장면(46)을 구성한다.
하우징(90)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 상방측의 주연부가 둘레 방향에 걸쳐서 플랜지 형상으로 수평하게 신장하기 시작하여 플랜지부(90a)를 이룸과 함께, 평면으로 보아, 중앙부가 하방측의 진공 용기(1)의 내부 영역을 향하여 오목해지도록 형성되어 있다.
하우징(90)은, 이 하우징(90)의 하방에 웨이퍼(W)가 위치한 경우에, 서셉터(2)의 직경 방향에 있어서의 웨이퍼(W)의 직경 부분을 걸쳐 배치되어 있다. 또한, 환상 부재(82)와 천장판(11) 사이에는, O-링 등의 시일 부재(11c)가 마련된다.
진공 용기(1)의 내부 분위기는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 통해 기밀하게 설정되어 있다. 구체적으로는, 환상 부재(82) 및 하우징(90)을 개구부(11a) 내에 내려 넣고, 이어서 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 상면이며, 환상 부재(82) 및 하우징(90)의 접촉부를 따르도록 프레임 형상으로 형성된 압박 부재(91)에 의해 하우징(90)을 하방측을 향하여 둘레 방향에 걸쳐서 압박한다. 또한, 이 압박 부재(91)를 도시하지 않은 볼트 등에 의해 천장판(11)에 고정한다. 이에 의해, 진공 용기(1)의 내부 분위기는 기밀하게 설정된다. 또한, 도 5에 있어서는, 간단화를 위하여, 환상 부재(82)를 생략하여 도시하고 있다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 하면에는, 당해 하우징(90)의 하방측 처리 영역(P2)을 둘레 방향을 따라 둘러싸도록, 서셉터(2)를 향하여 수직으로 신장하기 시작하는 돌기부(92)가 형성되어 있다. 그리고, 이 돌기부(92)의 내주면, 하우징(90)의 하면 및 서셉터(2)의 상면에 의해 둘러싸인 영역에는, 전술한 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)이 수납되어 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 기단부(진공 용기(1)의 내벽측)에 있어서의 돌기부(92)는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 외형을 따르도록 개략 원호 형상으로 절결되어 있다.
하우징(90)의 하방(제2 처리 영역(P2))측에는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 돌기부(92)가 둘레 방향에 걸쳐서 형성되어 있다. 시일 부재(11c)는, 이 돌기부(92)에 의해, 플라스마에 직접 노출되지 않고, 즉, 제2 처리 영역(P2)으로부터 격리되어 있다. 그 때문에, 제2 처리 영역(P2)으로부터 플라스마가 예를 들어 시일 부재(11c)측으로 확산하려고 해도, 돌기부(92)의 하방을 경유해 가게 되므로, 시일 부재(11c)에 도달하기 전에 플라스마가 실활하게 된다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 하방의 제3 처리 영역(P3) 내에는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)이 마련되고, 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)에 접속되어 있다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)과 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122) 사이에는, 각각에 대응하는 유량 제어기(130, 131, 132)가 마련되어 있다. 아르곤 가스 공급원(120), 헬륨 가스 공급원(121) 및 산소 가스 공급원(122)으로부터 각각 유량 제어기(130, 131, 132)를 통해 Ar 가스, He 가스 및 O2 가스가 소정의 유량비(혼합비)로 각 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에 공급되고, 공급되는 영역에 따라서 Ar 가스, He 가스 및 O2 가스가 정해진다.
또한, 플라스마 처리용 가스 노즐이 1개인 경우에는, 예를 들어 상술한 Ar 가스, He 가스 및 O2 가스의 혼합 가스를 1개의 플라스마 처리용 가스 노즐에 공급하도록 한다.
도 7은, 서셉터(2)의 회전 방향을 따라서 진공 용기(1)를 절단한 종단면도를 도시한 도면이다. 도 7에 도시되는 바와 같이, 플라스마 처리 중에는 서셉터(2)가 시계 방향으로 회전하므로, N2 가스가 이 서셉터(2)의 회전에 연동되어 서셉터(2)와 돌기부(92) 사이의 간극으로부터 하우징(90)의 하방측으로 침입하려고 한다. 그 때문에, 간극을 통해 하우징(90)의 하방측으로의 N2 가스의 침입을 저지하기 위해서, 간극에 대하여 하우징(90)의 하방측으로부터 가스를 토출시키고 있다. 구체적으로는, 플라스마 발생용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(36)에 대해서, 도 4 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 이 간극을 향하도록, 즉 서셉터(2)의 회전 방향 상류측 또한 하방을 향하도록 배치하고 있다. 연직축에 대한 플라스마 발생용 가스 노즐(33)의 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도 θ는, 도 7에 도시하는 바와 같이 예를 들어 45° 정도여도 되고, 돌기부(92)의 내측면에 대향하도록, 90° 정도여도 된다. 즉, 가스 토출 구멍(36)이 향하는 각도 θ는, N2 가스의 침입을 적절하게 방지할 수 있는 45° 내지 90° 정도의 범위 내에서 용도에 따라서 설정할 수 있다.
도 8은, 플라스마 처리 영역(P3)에 마련된 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)을 확대하여 도시한 사시도이다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)은, 웨이퍼(W)가 배치되는 오목부(24)의 전체를 커버할 수 있고, 웨이퍼(W)의 전체 면에 플라스마 처리용 가스를 공급 가능한 노즐이다. 한편, 플라스마 처리용 가스 노즐(34)은, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)보다도 약간 상방에, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)과 대략 겹치도록 마련된, 플라스마 처리용 가스 노즐(33)의 절반 정도의 길이를 갖는 노즐이다. 또한, 플라스마 처리용 가스 노즐(35)은, 진공 용기(1)의 외주벽으로부터 부채형의 플라스마 처리 영역(P3)의 서셉터(2)의 회전 방향 하류측의 반경을 따르도록 연장되고, 중심 영역(C) 부근에 도달하면 중심 영역(C)을 따르도록 직선적으로 굴곡한 형상을 갖고 있다. 이후, 구별의 용이를 위하여, 전체를 커버하는 플라스마 처리용 가스 노즐(33)을 베이스 노즐(33), 외측만 커버하는 플라스마 처리용 가스 노즐(34)을 외측 노즐(34), 내측까지 연장된 플라스마 처리용 가스 노즐(35)을 축측 노즐(35)이라고 칭해도 되는 것으로 한다.
베이스 노즐(33)은, 플라스마 처리용 가스를 웨이퍼(W)의 전체 면에 공급하기 위한 가스 노즐이고, 도 7에서 설명한 바와 같이, 플라스마 처리 영역(P3)을 구획하는 측면을 구성하는 돌기부(92)쪽을 향하여 플라스마 처리용 가스를 토출한다.
한편, 외측 노즐(34)은, 웨이퍼(W)의 외측 영역에 중점적으로 플라스마 처리용 가스를 공급하기 위한 노즐이다.
축측 노즐(35)은, 웨이퍼(W)의 서셉터(2)의 축측에 가까운 중심 영역에 플라스마 처리용 가스를 중점적으로 공급하기 위한 노즐이다.
또한, 플라스마 처리용 가스 노즐을 1개로 하는 경우에는, 베이스 노즐(33)만을 마련하게 하면 된다.
이어서, 플라스마 발생 장치(80)의 패러데이 실드(95)에 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 하우징(90)의 상방측에는, 당해 하우징(90)의 내부 형상에 개략 따르도록 형성된 도전성의 판상체인 금속판 예를 들어 구리 등으로 이루어지는, 접지된 패러데이 실드(95)가 수납되어 있다. 이 패러데이 실드(95)는, 하우징(90)의 바닥면을 따르도록 수평하게 걸림 지지된 수평면(95a)과, 이 수평면(95a)의 외측 종단부로부터 둘레 방향에 걸쳐서 상방측으로 신장하는 수직면(95b)을 구비하고 있고, 평면으로 보아 예를 들어 개략 육각형이 되도록 구성되어 있어도 된다.
도 9는, 안테나(83)의 구조의 상세 및 상하 이동 기구를 생략한 플라스마 발생 장치(80)의 일례의 평면도이다. 도 10은, 플라스마 발생 장치(80)에 마련되는 패러데이 실드(95)의 일부를 도시하는 사시도를 도시한다.
서셉터(2)의 회전 중심으로부터 패러데이 실드(95)를 본 경우의 우측 및 좌측에 있어서의 패러데이 실드(95)의 상단부 테두리는, 각각, 우측 및 좌측으로 수평하게 신장하기 시작하여 지지부(96)를 이루고 있다. 그리고, 패러데이 실드(95)와 하우징(90) 사이에는, 지지부(96)를 하방측으로부터 지지함과 함께 하우징(90)의 중심부 영역(C)측 및 서셉터(2)의 외연부측의 플랜지부(90a)에 각각 지지되는 프레임상체(99)가 마련되어 있다.
전계가 웨이퍼(W)에 도달하는 경우, 웨이퍼(W)의 내부에 형성되어 있는 전기 배선 등이 전기적으로 대미지를 받아버리는 경우가 있다. 그 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 수평면(95a)에는, 안테나(83)에 있어서 발생하는 전계 및 자계(전자계) 중 전계 성분이 하방의 웨이퍼(W)를 향하는 것을 저지함과 함께, 자계를 웨이퍼(W)에 도달시키기 위해서, 다수의 슬릿(97)이 형성되어 있다.
슬릿(97)은, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 안테나(83)의 권회 방향에 대하여 직교하는 방향으로 신장하도록, 둘레 방향에 걸쳐서 안테나(83)의 하방 위치에 형성되어 있다. 여기서, 슬릿(97)은, 안테나(83)에 공급되는 고주파에 대응하는 파장의 1/10000 이하 정도의 폭 치수가 되도록 형성되어 있다. 또한, 각각의 슬릿(97)의 긴 변 방향에 있어서의 일단부측 및 타단부측에는, 이들 슬릿(97)의 개구 단부를 막도록, 접지된 도전체 등으로 형성되는 도전로(97a)가 둘레 방향에 걸쳐서 배치되어 있다. 패러데이 실드(95)에 있어서 이들 슬릿(97)의 형성 영역으로부터 벗어난 영역, 즉, 안테나(83)가 권회된 영역의 중앙측에는, 당해 영역을 통해 플라스마의 발광 상태를 확인하기 위한 개구부(98)가 형성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서는, 간단화를 위하여, 슬릿(97)을 생략하고 있고, 슬릿(97)의 형성 영역 예를, 일점 쇄선으로 나타내고 있다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 패러데이 실드(95)의 수평면(95a) 상에는, 패러데이 실드(95)의 상방에 적재되는 플라스마 발생 장치(80)와의 사이의 절연성을 확보하기 위해서, 두께 치수가 예를 들어 2mm 정도의 석영 등으로 형성되는 절연판(94)이 적층되어 있다. 즉, 플라스마 발생 장치(80)는, 하우징(90), 패러데이 실드(95) 및 절연판(94)을 통해 진공 용기(1)의 내부(서셉터(2) 상의 웨이퍼(W))를 덮도록 배치되어 있다.
이어서, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나를 보유 지지하는 안테나 장치(81) 및 플라스마 발생 장치(80)의 일례에 대하여 설명한다.
도 11은, 안테나 장치(81) 및 플라스마 발생 장치(80)의 사시도이다. 도 12는, 안테나 장치(81) 및 플라스마 발생 장치(80)의 측면도이다.
안테나 장치(81)는, 안테나(83)와, 접속 전극(86)과, 상하 이동 기구(87)와, 리니어 인코더(88)와, 지지점 지그(89)를 가진다.
또한, 플라스마 발생 장치(80)는, 안테나 장치(81)와, 정합기(84)와, 고주파 전원(85)을 더 구비한다.
안테나(83)는, 안테나 부재(830)와, 연결 부재(831)와, 스페이서(832)를 갖는다. 안테나(83)는, 전체적으로는, 코일 형상, 주회 형상으로 구성되고, 평면적으로 보아, 긴 변 방향 및 짧은 변 방향(또는 폭 방향)을 갖는 가늘고 긴 환상으로 구성된다. 평면 형상으로서는, 각을 갖는 타원, 또는 모서리가 제거된 직사각형의 프레임에 가까운 형상을 가진다. 이러한 안테나(83)의 주회 형상은, 안테나 부재(830)를 연결함으로써 형성되어 있다. 안테나 부재(830)는, 안테나(83)의 일부를 구성하는 부재이고, 주회 형상을 따라서 연장되는 복수의 작은 안테나 부재(830)의 단부끼리를 연결함으로써, 안테나(83)가 형성된다. 안테나 부재(830)는, 직선적인 형상을 갖는 직선부(8301)와, 직선부(8301)끼리를 굽혀서 접속하기 위한 곡선적인 형상을 갖는 곡선부(8302)를 포함한다.
그리고, 직선부(8301)와, 곡선부(8302)를 조합하여 연결함으로써, 안테나 부재(830)는, 양단부(830a, 830b)와, 중앙부(830c, 830d)가 연결되어서 전체로서 주회 형상이 형성되어 있다. 도 11에 있어서, 안테나(83)는, 전체 형상으로서는, 양단부(830a, 830b)가 원호에 가까운 형상을 갖고, 중앙부(830c, 830d)가 직선적인 형상을 가진다. 그리고, 원호에 가까운 형상의 양단부의 안테나 부재(830a, 830b)끼리를, 중앙의 직선적인 형상의 안테나 부재(830c, 830d)가 접속하고, 중앙의 안테나 부재(830c, 830d)끼리가 대략 평행하게 대향하는 형상으로 되어 있다. 안테나(83)는, 전체적으로는, 안테나 부재(830c, 830d)가 긴 변을 이루고, 안테나 부재(830a, 830b)가 짧은 변을 이루도록 하는 형상으로 되어 있다.
또한, 도 11에 도시되는 바와 같이, 안테나 부재(830a, 830b)는, 3개의 직선부(8301)끼리를 2개의 곡선부(8302)가 연결하여 원호 형상에 근사한 형상으로 형성되어 있다. 안테나 부재(830c)는, 1개의 긴 직선부(8301)로 구성되어 있다. 또한, 도 11 및 도 12에 도시되는 바와 같이, 안테나 부재(830d)는, 2개의 긴 직선부(8301)와 그 사이의 1개의 짧은 직선부를 상하로 단차를 마련하여 작은 2개의 곡선부(8302)가 연결됨으로써 구성되어 있다.
안테나 부재(830)는, 전체로서 다단이 되도록 주회 형상을 형성하고, 도 11, 12에 있어서는, 3단의 주회 형상을 형성하는 안테나 부재(830)가 도시되어 있다.
연결 부재(831)는, 인접하는 안테나 부재(830)끼리를 연결하기 위한 부재이고, 도전성을 가짐과 함께, 변형 가능한 재질로 구성된다. 연결 부재(831)는, 예를 들어 플렉시블 기판 등으로 구성되어도 되고, 재질로서는, 구리재로 구성되어도 된다. 구리재는, 높은 도전성을 가짐과 함께 유연한 소재이므로, 안테나 부재(830)끼리를 연결하는데 적합하다.
연결 부재(831)는, 플렉시블한 재료로 구성되어 있기 때문에, 연결 부재(831)를 지지점으로 하여, 안테나 부재(830)를 절곡하는 것이 가능하게 된다. 이에 의해, 안테나 부재(830)를 연결 부재(831)의 개소에서 절곡한 상태로 유지하는 것이 가능하게 되고, 안테나(83)의 입체 형상을 여러가지로 변화시킬 수 있다. 안테나(83)와 웨이퍼(W)의 거리는, 플라스마 처리의 강도에 영향을 미치고, 안테나(83)를 웨이퍼(W)에 접근시키면 플라스마 처리의 강도가 높아지고, 안테나(83)를 웨이퍼(W)로부터 멀리 떨어지게 하면 플라스마 처리의 강도는 낮아지는 경향이 있다.
또한, 안테나(83)의 형상을 정하는 방법 및 형상의 상세에 대해서는 후술한다.
서셉터(2)의 오목부(24) 상에 웨이퍼(W)를 적재하고, 서셉터(2)를 회전시켜서 플라스마 처리를 행하면, 웨이퍼(W)는 서셉터(2)의 둘레 방향을 따라 배치되어 있기 때문에, 서셉터(2)의 중심측의 이동 속도가 느리고, 외주측의 이동 속도가 빨라진다. 그렇게 하면, 길게 플라스마에 조사되고 있는 웨이퍼(W)의 중심측의 플라스마 처리의 강도(또는 처리량)가, 외주측의 플라스마 처리의 강도보다도 높아지는 경향이 있다. 이것을 시정하기 위해서, 예를 들어 중심측에 배치된 단부의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고, 외주측에 배치된 안테나 부재(830b)를 하방으로 절곡하도록 하는 형상으로 하면, 중심측의 플라스마 처리 강도를 저하시켜, 외주측의 플라스마 처리 강도를 높이고, 서셉터(2)의 반경 방향에 있어서, 전체의 플라스마 처리량을 균일화할 수 있다.
또한, 도 11에 있어서는, 4개의 안테나 부재(830a 내지 830d)를 연결하기 위해서, 4개의 연결 부재(831)가 마련되어 있다. 그러나, 안테나 부재(830) 및 연결 부재(831)의 개수는, 용도에 따라서 증감시킬 수 있다. 최저한, 양단부의 안테나 부재(830a, 830b)가 존재하면 되고, 이것을 양단부뿐만 아니라 중앙부까지 연장되는 긴 U형의 형상으로 구성하고, 2개의 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830b)를 2개의 연결 부재(831)로 연결하도록 하는 구성으로 해도 된다. 또한, 보다 다양하게 안테나(83)의 형상을 변화시키고 싶은 경우에는, 중앙부에 4개의 안테나 부재(830)를 배치하고, 보다 절곡 가능한 개소를 증가시키도록 구성해도 된다.
어느 경우에도, 대향하는 연결 부재(831)의 위치가, 긴 변 방향에 있어서 동일한 위치가 되도록, 즉 대향하는 안테나 부재(830)의 긴 변 방향에 있어서의 길이가 동등해지도록 구성하는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 안테나(83)는, 긴 변 방향에 있어서 높이를 조정하는 것이고, 절곡 개소는, 서로 짧은 변 방향에 있어서 대향하고, 긴 변 방향에 있어서 일치하도록 구성하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에 있어서는, 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830c)를 연결하는 연결 부재(831)와, 안테나 부재(830a)와 안테나 부재(830d)를 연결하는 연결 부재(831)는, 짧은 변 방향에 있어서 서로 대향하고, 긴 변 방향에 있어서 동일 위치가 되도록 구성되어 있다. 마찬가지로, 안테나 부재(830b)와 안테나 부재(830c)를 연결하는 연결 부재(831)와, 안테나 부재(830b)와 안테나 부재(830d)를 연결하는 연결 부재(831)는, 역시 짧은 변 방향에 있어서 서로 대향하고, 긴 변 방향에 있어서 동일 위치가 되도록 구성되어 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 긴 변 방향에 있어서의 플라스마 처리의 강도를 조정하도록 안테나(83)의 형상을 변화시킬 수 있다.
단, 절곡하는 개소를 비스듬히 어긋나게 하고, 평행사변형과 같은 변형을 행하고 싶은 경우에는, 짧은 변 방향에 있어서 서로 정면으로 대향하는 것은 아니고, 경사 방향에 있어서 대향하고, 연결 부재(831)의 긴 변 방향의 위치가, 830c측과 830d측으로 다른 위치에 설정하는 구성도 가능하다.
스페이서(832)는, 안테나(83)가 변형되어도, 상하단에서 접촉하여 쇼트가 발생하지 않도록, 다단의 안테나 부재(830)를 상하로 이격하기 위한 부재이다.
상하 이동 기구(87)는, 안테나 부재(830)를 상하 이동시키기 위한 상하 이동 기구이다. 상하 이동 기구(87)는, 안테나 보유 지지부(870)와, 구동부(871)와, 프레임(872)을 갖는다. 안테나 보유 지지부(870)는, 안테나(83)를 보유 지지하는 부분이고, 구동부(871)는, 안테나 보유 지지부(870)를 통해 안테나(83)를 상하 이동시키기 위한 구동 부분이다. 안테나 보유 지지부(870)는, 안테나(83)의 안테나 부재(830)를 보유 지지할 수 있으면, 다양한 구성을 가져도 되지만, 예를 들어 도 12에 도시되는 바와 같이, 안테나 부재(830)의 주위를 덮어서 안테나 부재(830)를 보유 지지하는 구조여도 된다.
구동부(871)도, 안테나 부재(830)를 상하 이동할 수 있으면, 여러가지 구동 수단이 사용되어도 되지만, 예를 들어 에어 구동을 행하는 에어 실린더를 사용해도 된다. 도 12에 있어서는, 에어 실린더를 상하 이동 기구(87)의 구동부(871)에 적용한 예가 도시되어 있다. 그 밖에, 모터 등도 상하 이동 기구(87)에 사용할 수 있다.
프레임(872)은, 구동부(871)를 보유 지지하기 위한 지지부이고, 구동부(871)를 적절한 위치에 보유 지지한다. 또한, 안테나 보유 지지부(870)는, 구동부(871)에 의해 보유 지지되어 있다.
상하 이동 기구(87)는, 복수의 안테나 부재(830a 내지 830d) 중, 적어도 2개 이상으로 개별로 마련된다. 본 실시 형태에서는, 안테나(83)의 변형은, 작업원이 조정하는 것은 아니고, 상하 이동 기구(87)를 사용하여 자동적으로 행한다. 따라서, 안테나(83)를 여러가지의 형상으로 변형하기 위해서는, 안테나 부재(830a 내지 830d)의 각각에 개별로 상하 이동 기구(87)가 마련되고, 각각이 독립된 동작을 하는 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 안테나 부재(830a 내지 830d)의 각각에 개별로 상하 이동 기구(87)를 마련하도록 하고, 전체의 안테나 부재(830a 내지 830d)에 상하 이동 기구(87)가 마련되지 않는 경우에, 적어도 2개의 안테나 부재(830a 내지 830d)에는, 상하 이동 기구(87)를 마련하도록 한다.
도 11 및 도 12에는, 상하 이동 기구(87)는 1개밖에 도시되어 있지 않지만, 절곡 대상이 되는 안테나 부재(830a 내지 830d)에는 개별로 마련하도록 한다. 예를 들어, 서셉터(2)의 회전 방향 중심측에 안테나 부재(830a)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 마련함과 함께, 안테나 부재(830c, 830d)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 더 마련하도록 하면, 안테나 부재(830a, 830c, 830d)를 임의의 형상으로 변형시킬 수 있다. 그 때, 예를 들어 중심 측단부의 안테나 부재(830a)를 상방으로 절곡하고 싶은 경우, 안테나 부재(830a)를 대응하는 상하 이동 기구(87)가 끌어올려, 안테나 부재(830c, 830d)를 대응하는 상하 이동 기구(87)가 고정하거나 또는 끌어내리는 동작을 행하고, 복수의 상하 이동 기구(87)로 협동하여 안테나(83)의 변형을 행하게 해도 된다. 연결 부재(831)가 충분히 유연하고, 대응하는 상하 이동 기구(87)의 상하 이동만으로 안테나(83)의 절곡이 가능한 경우에는 이러한 동작은 반드시 행할 필요는 없지만, 연결 부재(831)가 변형 가능하지만, 변형에 어느 정도 힘을 가하는 것이 필요한 경우에는, 이와 같이, 복수의 상하 이동 기구(87)로 협동하여 안테나(83)의 절곡 동작을 행하게 해도 된다.
또한, 안테나(83)의 절곡은, 연결 부재(831)를 지지점으로 하고, 연결 부재(831)를 끼우는 양측의 안테나 부재(830a 내지 830d)와 연결 부재(831)로 형성하는 각도를 변화시킴으로써 행하여진다.
리니어 인코더(88)는, 직선축의 위치를 검출하고, 위치 정보로서 출력하는 장치이다. 이에 의해, 안테나 부재(830a)의 패러데이 실드(95)의 상면으로부터의 거리를 정확하게 계측할 수 있다. 또한, 리니어 인코더(88)도, 정확하게 위치 정보로 하려고 하는 임의의 개소에 마련할 수 있고, 복수개 마련하도록 해도 된다. 또한, 안테나(83)의 위치, 높이를 측정할 수 있으면, 리니어 인코더(88)는, 광학식, 자기식, 전자기 유도식의 어느 방식이어도 된다. 또한, 안테나(83)의 위치, 높이를 측정할 수 있으면, 리니어 인코더(88) 이외의 높이 측정 수단을 사용해도 된다.
지지점 지그(89)는, 가장 하단의 안테나 부재(830)를 회동 가능하게 고정하기 위한 부재이다. 이에 의해, 안테나(83)를 경사지게 하는 것이 용이해진다. 또한, 지지점 지그(89)는, 외주측의 단부의 최하단의 안테나 부재(830b)를 지지하도록 마련되는 것이 일반적이다. 상술한 바와 같이, 중심측을 높게 하도록 안테나(83)를 변형하는 경우가 많기 때문이다. 단, 지지점 지그(89)를 마련하는 것은 필수는 아니고, 오히려, 안테나 부재(830b)를 상하 이동시키는 상하 이동 기구(87)를 마련하는 것이 바람직하다.
접속 전극(86)은, 안테나 접속부(860)와, 조정용 버스 바(861)를 가진다. 접속 전극(86)은, 고주파 전원(85)로부터 출력되는 고주파 전력을 안테나(83)에 공급하는 역할을 행하는 접속 배선이다. 안테나 접속부(860)는, 안테나(83)에 직접 접속되는 접속 배선이고, 조정용 버스 바(861)는, 안테나(83)의 상하 이동에 의해, 안테나 접속부(860)도 상하 이동했을 때에, 그 변형을 흡수하기 위하여 탄력성을 갖는 구조로 된 개소이다. 전극이므로, 전체 금속 등의 도전성 재료로 구성된다.
이와 같이, 안테나(83)의 형상을 자동적으로 임의의 형상으로 변형할 수 있는 안테나 장치(81) 및 플라스마 발생 장치(80)를 사용해도 된다.
도 13은, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나(83)의 측면도이다. 도 13에 도시되는 바와 같이, 연결 부재(831)를 지지점으로 하여, 안테나 부재(830)의 굽힘 각도를 여러가지로 변화시킴과 함께, 안테나 부재(830)의 높이도 장소에 따라서 변화시킬 수 있다.
그러나, 안테나 부재(830a)의 높이를 너무 높게 하면, 하우징(90)의 저면과 안테나 부재(830a)의 거리가 길어지고, 플라스마의 파워가 진공 용기(1) 내에 전해지기 어려워진다. 그렇게 하면, 플라스마가 착화로 하기 어려운, 실활하기 쉬운 등의 현상이 보이게 된다. 구체적으로는, 예를 들어 안테나 부재(830a)의 높이를 20mm 이상으로 하면, 그러한 현상이 발생하기 쉬워진다.
따라서, 안테나 부재(830a)와 하우징(90)의 저면 사이의 거리를 그다지 크게 하지 않고, 회전 테이블(2)의 중심축측과 외주측 사이의 플라스마 강도를 균일화 할 필요가 있다.
이러한 관점에서, 안테나 부재(830a)의 높이를 가능한 한 낮게 하고, 조정량의 부족은, 진공 용기(1) 내에 이온 트랩 플레이트(140)를 마련하여 보충하는 것으로 하였다(도 4 참조).
[이온 트랩 플레이트]
도 14는, 이온 트랩 플레이트를 마련한 본 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치의 일례를 도시한 도면이다. 도 14에 있어서는, 플라스마 처리 영역(P3)을 확대하여 도시하고 있다. 도 14는, 투과적으로 플라스마 처리 영역(P3)이 도시되어 있지만, 하우징(90)은 투명하기 때문에, 상면도와 동의이다. 도 4에서 설명한 바와 같이, 플라스마 트랩 플레이트(140)는, 진공 용기(1) 내에 마련된다.
도 14에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 이온 트랩 플레이트(140)는, 하우징(90)의 저면의 외형의 일부와 겹치도록 하는 형상으로 구성된다. 도 14에 있어서, 이온 트랩 플레이트(140)는, 안테나(83)의 지점(83a)으로부터 지점(83b) 사이의 커버 영역(83c)의 부분이 이온 트랩 플레이트(140)에 의해 덮여 있다.
커버 영역(83c)은, 안테나(83)의 회전 테이블(2)의 중심측의 영역이 많이 포함되어 있고, 가장 외주측의 부분은 포함되어 있지 않다. 즉, 안테나(83)의 중심측의 영역이 많이 이온 트랩 플레이트(140)에 덮이고, 안테나(83)의 외주측의 부분은 적게 또는 전혀 덮이지 않는 상태로 되어 있다.
이와 같이, 안테나(83)와 겹치는 영역에 이온 트랩 플레이트(140)를 마련함으로써, 플라스마에 의해 발생하는 이온을 블록하고, 플라스마의 산화력을 저하시킬 수 있다. 따라서, 이온 트랩 플레이트(140)를 이온 블록 플레이트 또는 이온 차폐 플레이트라고 칭해도 된다. 이에 의해, 안테나(83)(안테나 부재(830a))의 설정 높이를 낮게 해도, 회전 테이블(2)의 중심축측의 영역의 산화력을 저하시켜, 반경 방향에 있어서의 플라스마 산화력을 균일하게 할 수 있다.
또한, 이온 트랩 플레이트(140)는, 반드시 이온을 트랩하지 않아도, 이온을 차폐(블록)하면 되고, 안테나(83)의 중심축측의 영역에 있어서, 산화 가스의 이온 웨이퍼(W)로의 공급을 일부 제한할 수 있으면 된다.
예를 들어, 안테나 부재(830a)의 높이를 15mm, 10mm, 0mm와 15mm 이하로 설정하는 것도 가능하게 되고, 플라스마의 실화, 착화의 실패를 방지할 수 있다.
또한, 이온 트랩 플레이트(140)의 형상, 안테나(83)와 겹치는 영역에 대해서는, 용도에 따라서 여러가지 설정할 수 있다. 도 14에 있어서는, 안테나(83)를 비스듬히 가로지르도록 하는 형상으로 이온 트랩 플레이트(140)의 평면 형상이 구성되어 있지만, 용도에 따라서 다양한 변형이 가능하다.
도 15는, 이온 트랩 플레이트(140)의 일례를 도시한 도면이다. 회전 테이블(2)의 중심축측에 둘레 방향으로 연장되는 변(141)을 가짐과 함께, 반경 방향으로 연장되는 변(145)을 가진다. 또한, 중심축측의 변(141)의 단부와 반경 방향으로 연장되는 변(144)의 외주측의 단부를 연결하도록, 반경 방향으로 비스듬히 연장되는 변(142)과, 둘레 방향을 따라 연장되는 변(143)을 갖고, 변(142)과 변(143)이 둥글게 가공된 곡선부(144)에서 곡선적으로 접속되어 있고, 곡선적인 각을 형성하고 있다.
이온 트랩 플레이트(140)는, 문자 그대로 판상으로 구성되는 것이 바람직하다. 진공 용기(1) 내의 스페이스는 한정되어 있고, 이온을 차폐 또는 트랩하는 기능을 행하기 위해서는, 얇은 판 형상으로 충분하기 때문이다.
이온 트랩 플레이트(140)의 재질은, 이온을 차폐 또는 트랩할 수 있으면 적절히 용도에 따라서 사용 가능하지만, 예를 들어 석영을 사용해도 된다. 하우징(90)도 석영인 것, 고온에 견딜 수 있는 것, 오염을 발생시키기 어려운 것 등으로부터, 석영을 적합하게 이용할 수 있다.
도 16은, 가동식 이온 트랩 플레이트(146)의 일례를 도시한 도면이다. 도 16에 도시되는 바와 같이, 피봇 축(150)을 마련하여, 피봇 축(150)을 중심으로 가동식 이온 트랩 플레이트(146)와 회전 이동시켜, 안테나(83)를 덮는 범위를 변경하도록 해도 된다.
가동식 이온 트랩 플레이트(146)로서 구성하는 경우, 전체를 작게 구성하고, 플라스마 처리 영역(P3) 내에서 이동 가능한 형상으로 구성하는 것이 바람직하다. 도 16에 있어서는, 선단을 세밀하게 하여, 전체의 폭도 이온 트랩 플레이트(140)보다도 작게 구성하고 있다.
가동식으로 구성함으로써, 프로세스에 따라서 이온의 트랩양, 블록양을 조정 할 수 있고, 산화력의 미세 조정을 행할 수 있다. 이와 같이, 용도에 따라, 이러한 가동식 이온 트랩 플레이트(146)로서 구성해도 된다.
도 17은, 이온 트랩 플레이트의 진공 용기(1) 내에 있어서의 배치 예를 도시한 도면이다. 도 17의 (a)는, 이온 트랩 플레이트(147)가 하우징(90)의 좌측의 영역에 마련된 예를 도시하고 있다. 이와 같이, 이온 트랩 플레이트(147)는, 안테나(83)의 중심축측의 영역을 효과적으로 덮을 수 있으면, 좌우 막론하고 배치할 수 있다.
도 17의 (b)는, 이온 트랩 플레이트(147)를 배치한 플라스마 처리 장치의 연직 방향의 구조의 일례를 도시한 일부 단면도이다. 도 17의 (b)에 도시되는 바와 같이, 이온 트랩 플레이트(147)는, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)의 상방에 마련된다. 이온 트랩 플레이트(147)는, 복수의 갈고리(148)를 갖고 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)에 고정하여 마련되어도 된다. 도 17의 (b)에 있어서는, 이온 트랩 플레이트(147)가 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35) 상에 적재된 예가 예시되어 있지만, 다른 지지 수단에 의해 지지되고, 플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35)과 간격을 두고 상방에 마련되어도 된다.
또한, 이온 트랩 플레이트(140, 146)도 이온 트랩 플레이트(147)와 마찬가지로 하여 진공 용기(1) 내에 마련할 수 있다.
플라스마 처리용 가스 노즐(33 내지 35) 위 또는 그것보다도 상방의 위치에 이온 트랩 플레이트(140, 146, 147)를 마련함으로써, 플라스마 처리용 가스의 흐름을 방해하는 일 없이 이온을 트랩할 수 있고, 산화력을 조정할 수 있다.
이에 의해, 안테나(83)의 경사를 낮게 하고, 안정된 상태에서 플라스마를 유지할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 제한되지 않고, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 상술한 실시 형태에 다양한 변형 및 치환을 가할 수 있다.

Claims (10)

  1. 처리실과,
    상기 처리실 내에 마련되고, 기판을 둘레 방향을 따라 적재 가능한 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블에 처리 가스를 공급 가능한 처리 가스 공급 노즐과,
    상기 처리실 상이며, 상기 처리 가스 공급 노즐의 적어도 일부를 덮는 위치에 마련된 플라스마 안테나와,
    상기 처리 가스 공급 노즐보다도 상방이며, 상기 처리실 내의 상기 플라스마 안테나의 적어도 일부와 겹치는 위치에 마련된 이온 트랩 플레이트를 갖는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 플라스마 안테나는, 상기 회전 테이블을 반경 방향에 있어서 덮도록 마련되고,
    상기 이온 트랩 플레이트는, 상기 반경 방향으로 연장되는 평면 형상을 갖는 플라스마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트의 상기 플라스마 안테나와 겹치는 영역이, 상기 회전 테이블의 외주측보다도 중심측에 있어서 넓어지도록 상기 이온 트랩 플레이트가 배치되는 플라스마 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 플라스마 안테나는, 상기 반경 방향을 따라서 연장된 코일 형상을 갖고,
    상기 이온 트랩 플레이트는, 상기 플라스마 안테나의 일부를 비스듬히 덮도록 배치되는 플라스마 처리 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 플라스마 안테나는, 상기 회전 테이블의 상기 중심측이 상기 외주측보다도 높아지도록 경사져서 배치되어 있는 플라스마 처리 장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트는, 상기 처리 가스 공급 노즐 상에 배치된 플라스마 처리 장치.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트는, 이온을 차폐할 수 있는 부재로 구성된 플라스마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트는, 석영으로 이루어지는 플라스마 처리 장치.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트는, 이동 가능한 것인 플라스마 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 이온 트랩 플레이트는, 상기 중심측에 피봇 고정되어, 각도 조정이 가능한 플라스마 처리 장치.
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