KR20230068308A - 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 효과적으로 파티클의 발생을 억제한다.
[해결 수단] 공급구가 형성되며, 상기 공급구로부터 공급하는 상기 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 금속 부재와, 배출구가 형성되며, 상기 배출구로부터 배출하는 상기 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 세라믹 부재와, 챔버 내에 플라즈마 생성용의 전력을 공급하는 전력 공급부를 구비하며, 상기 챔버는 상기 금속 부재와 상기 세라믹 부재로 구성되며, 상기 처리 가스를 플라즈마화하여 생성한 활성화 가스를 상기 배출구로부터 상기 챔버의 외부로 배출하도록 구성되는, 플라즈마원이 제공된다

Description

플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA SOURCE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다
가스의 반응종을 리모트 플라즈마원으로부터 리액터에 공급하고, 리액터 내에서 웨이퍼 처리나 리액터 내의 클리닝을 실행하는 플라즈마 처리 방법이 있다. 예를 들면, 특허문헌 1은 기판 처리 장치에 설치된 리모트 플라즈마원으로부터 리액터에 불소 함유 가스의 반응종을 공급하여, 리액터 내의 클리닝을 실행하는 방법이 개시되어 있다. 불소 함유 가스의 반응종을 리액터에 공급하는 리모트 플라즈마원의 내벽에는, 불소 수지의 코팅이 실시되어, 불소 함유 가스에 의한 내벽의 데미지를 저감하고, 파티클의 발생을 억제할 수 있도록 되어 있다.
일본 특허 공개 제 2004-179426 호 공보
본 개시는 효과적으로 파티클의 발생을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
본 개시의 하나의 일 태양에 의하면, 공급구가 형성되며, 상기 공급구로부터 공급하는 상기 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 금속 부재와, 배출구가 형성되며, 상기 배출구로부터 배출되는 상기 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 세라믹 부재와, 챔버 내에 플라즈마 생성용의 전력을 공급하는 전력 공급부를 구비하며, 상기 챔버는 상기 금속 부재와 상기 세라믹 부재로 구성되며, 상기 처리 가스를 플라즈마화하여 생성한 활성화 가스를 상기 배출구로부터 상기 챔버의 외부로 배출하도록 구성되는, 플라즈마원이 제공된다.
하나의 측면에 의하면, 효과적으로 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마원의 구성예 1 및 플라즈마 처리 장치의 구성예를 도시하는 도면이다.
도 2는 종래의 플라즈마원의 구성예 a를 도시하는 도면이다.
도 3은 실시형태에 따른 응력 완충재의 변형예를 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 종래의 플라즈마원의 구성예 b, 도 4의 (b)는 실시형태에 따른 플라즈마원의 구성예 2를 도시하는 도면이다.
도 5는 실시형태에 따른 플라즈마원의 구성예 3을 도시하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 도면부호를 부여하고, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.
예를 들면, NF3 가스 등의 불소 함유 가스의 반응종(활성화 가스)을 리모트 플라즈마원(이하, 플라즈마원이라고도 함)으로부터 리액터에 공급하여, 리액터 내를 클리닝하거나, 웨이퍼를 일 예로 하는 기판을 처리 가스에 의해 처리하는 플라즈마 처리 방법이 있다. 이러한 플라즈마 처리 방법에서는, 플라즈마원의 배관의 굽힘 부분, 활성화 가스의 배출구 부근의 배관이나 내벽 등, 불소 함유 가스가 체류되는 개소에서 발열에 수반하여 불화가 진행된다. 종래의 플라즈마원에서는, 예를 들면 챔버 벽을 구성하는 알루미늄이 불화되어 AlF(불화 알루미늄)가 되고, 벽으로부터 박리되어 파티클이 되는 일이 있다.
챔버 내벽에 알루마이트 처리(양극 산화 처리) 등의 표면 처리를 실시하여 알루미나(Al2O3)를 형성한 경우나, 이트리아(Y2O3) 등의 산화막을 형성한 경우, 챔버 벽의 불화를 억제하여 파티클을 저감할 수 있다. 그러나, 산화막도 데미지를 받아 절삭되거나, 크랙이 발생하여 불소 함유 가스가 챔버 벽을 구성하는 알루미늄에 도달한다. 그 결과, 챔버 내벽으로부터 발생한 삭편(削片)이나 AlF가 파티클이 되어 리액터 내에 떨어지는 일이 있다.
그래서, 본 실시형태에 따른 플라즈마원에서는, 종래의 알루미나나 이트리아의 산화막의 표면 처리가 아닌, 챔버 내의 불화되기 쉬운 개소, 예를 들면 반응종(활성화 가스)의 배출구 부근을 예를 들면 이트리아의 소결체에 의해 구성한다. 즉, 플라즈마원에 가스를 공급하는 공급구로부터 챔버 내에 공급된 가스의 체류 시간이 길어지거나, 가스의 밀도가 높아져 불화되기 쉬운 가스의 하류측의 챔버의 벽을 이트리아의 소결체에 의해 구성한다. 이에 의해, 챔버 벽의 내구성을 높인다. 이에 의해, 챔버 내의 불화되기 쉬운 개소의 벽 등에 불소 성분이 인입되지 않도록 하여, 데미지에 의한 챔버 벽 등으로부터의 파티클의 발생을 억제하고, 파티클이 플라즈마원으로부터 리액터 내에 낙하하지 않도록 한다. 이하, 도 1을 참조하여 실시형태에 따른 플라즈마원의 구성예 1 및 플라즈마 처리 장치에 대해 상세하게 설명한다.
[플라즈마원의 구성예 1 및 플라즈마 처리 장치]
도 1은 실시형태에 따른 플라즈마원(2)의 구성예 1 및 플라즈마원(2)을 포함하는 플라즈마 처리 장치(1)의 구성예를 도시하는 도면이다. 플라즈마원(2)은 챔버(36)와 전력 공급부(37)를 갖는다. 챔버(36)는 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)로 구성된다. 또한, 도 1에서는 플라즈마원(2)과 리액터(10)의 대소 관계는 무시한다.
(챔버 구조)
금속 부재(30)는 알루미늄 등의 금속에 의해 구성되며, 대략 원통형이며, 내부는 플라즈마 생성 공간(30s)으로 되어 있다. 금속 부재(30)의 상부는 폐쇄되고, 하부는 개구되어 있다. 금속 부재(30)의 상부의 대략 중앙에는 처리 가스의 공급구(28)가 형성되어 있다. 공급구(28)는 개폐 밸브(29)를 거쳐서 가스 공급부(24)에 접속되어 있다. 금속 부재(30)는 공급구(28)로부터 공급하는 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성한다. 처리 가스는 가스 공급부(24)로부터 공급되며, 개폐 밸브(29)에 의해 공급 및 공급 정지가 제어되며, 공급구(28)로부터 금속 부재(30)의 내부에 도입된다. 처리 가스에는 클리닝 가스, 성막 가스, 에칭 가스 등이 포함된다.
전력 공급부(37)는 챔버(36) 내에 플라즈마 생성용의 전력을 공급한다. 플라즈마 생성용의 전력은 400㎑, 13.56㎒ 등의 고주파(RF) 전력일 수 있다. 전력 공급부(37)는 금속 부재(30)의 주위에 감긴 코일(33)에 접속되며, 코일(33)에 고주파 전력을 인가한다. 금속 부재(30)의 측벽에는 코일(33)이 배치된 높이로 원주방향으로 간극이 마련되며, 그 간극에 환상의 유전체창(32)이 끼워져있다. 코일(33)에 고주파 전력을 인가하여 형성되는 전자계는, 유전체창(32)을 투과하여 금속 부재(30) 내의 플라즈마 생성 공간(30s)에 전반되어, 가스로부터 플라즈마를 생성하는데 기여한다.
이에 의해, 플라즈마 생성 공간(30s)에서는 처리 가스의 플라즈마가 생성된다. 금속 부재(30)의 내벽은 이트리아의 용사막(30a)에 의해 코팅되어 있다. 금속 부재(30)의 내벽에 PEO(플라즈마 전계 산화) 처리를 실행하여도 좋다. 모두 플라즈마 내성을 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 플라즈마원(2)의 챔버(36)는 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 금속 부재(30)와, 하류측의 흐름을 획정하는 세라믹 부재(31)의 2개의 부재로 주로 구성된다. 즉, 세라믹 부재(31)에는, 배출구(27)가 형성되며, 배출구(27)로부터 배출하는 처리 가스(활성화 가스)의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성한다. 본 실시형태의 플라즈마원(2)에서는, 세라믹 부재(31)는 이트리아 소결체에 의해 구성한다.
종래의 플라즈마원(102)의 구성예 a를 도 2에 도시한다. 종래의 플라즈마원(102)의 구성예 a에서는, 알루미늄에 의해 구성된 챔버(136)의 상부의 공급구(128)로부터 처리 가스를 도입하여, 플라즈마 생성 공간(30s)에서 플라즈마를 생성한다. 가스의 체류 시간이 길어지거나, 가스의 밀도가 높아져, 불화되기 쉬운 가스의 하류측의 배출구(127)의 근방(예를 들면 A 영역)에서는, 알루미늄의 챔버 벽에 불소 성분이 인입되어, 파티클의 발생 원인이 된다. 또한, 챔버(136)의 내벽면에 용사에 의한 세라믹 피막을 형성한 경우에 있어서도, 마찬가지로, 예를 들면 A 영역에 있어서의 세라믹 피막에 불소 성분이 인입되어, 파티클의 발생 원인이 된다.
그래서, 도 1에 도시하는 본 실시형태의 플라즈마원(2)의 구성예 1에서는, 배출구(27) 부근의 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 이트리아의 소결체에 의해 구성한다. 즉, 본 개시의 챔버(36)는 이트리아 소결체의 세라믹 부재(31)와 알루미늄의 금속 부재(30)로 주로 구성된다.
이에 의해, 가스의 체류 시간이 길어지거나, 가스의 밀도가 높아지는 배출구(27) 및 그 주위의 처리 가스의 흐름의 하류측만을 이트리아 소결체로 하여 불소에 대한 내구성을 향상시킨다. 즉, 세라믹 부재(31)의 부분을 용사에 의해 형성된 세라믹이 아닌, 용사보다 치밀한 소결체에 의해 구성하는 것에 의해, 불소에 대한 내구성을 더욱 향상시킨다. 단, 이트리아는 열전도가 양호하지 않기 때문에, 이트리아 소결체의 세라믹 부재(31)는 챔버(36) 내의 가스가 체류되는 부분에만 배치하는 것이 바람직하다. 공급구(28) 및 그 주위의 처리 가스의 흐름의 상류측 및 상류측과 하류측의 중간은 알루미늄의 금속 부재(30)로 구성한다.
이러한 구성에 의해, 챔버(36)는 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)로 구성되며, 처리 가스를 플라즈마화하여 생성된 활성화 가스를 배출구(27)로부터 챔버(36)의 외부로 배출하도록 구성된다. 이에 의해, 가스의 하류측에서 챔버 벽이 불화되어, 파티클이 발생하는 것을 억제할 수 있으며, 또한 금속 부재(30)에 의해 열전도성을 양호하게 하여 챔버(36)를 냉각하기 쉬운 구조로 할 수 있다.
이트리아에 플라즈마 내성이 있기 때문에, 세라믹 부재(31)의 내벽은 이트리아 소결체가 노출된 그대로가 좋다. 한편, 세라믹 부재(31)의 외벽에는 금속의 증착막(31b)을 형성할 필요가 있다. 세라믹 부재(31)는 유전체이기 때문에, 증착막(31b)이 없으면, 플라즈마 생성 공간(30s)을 전반하는 전자파가 챔버(36) 외부의 대기측까지 투과한다. 이것을 방지하기 위해, 세라믹 부재(31)의 외벽에 예를 들면 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄탈 등의 금속을 증착한다. 증착막(31b)에 의해, 전자파의 누설을 방지할 수 있다.
또한, 세라믹 부재(31)는 이트리아 소결체 대신 알루미나(Al2O3) 소결체, 불화 이트륨(YF3) 소결체, 불화 마그네슘(MgF) 소결체, 불화 칼슘(CaF) 소결체를 사용할 수 있다. 단, 알루미나 소결체, 불화 마그네슘 소결체 및, 불화 칼슘 소결체는, 이트리아 소결체보다 불소 플라즈마 내성이 낮기 때문에, 세라믹 부재(31)에는 이트리아 소결체를 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 금속 부재(30)는 알루미늄 대신, 불화 플라즈마 처리에 내성이 있는 표면을 형성할 수 있는 재료이면 이것으로 한정되지 않는다.
챔버(36) 전체를 이트리아 소결체로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 세라믹 부재(31)의, 유전체창(32)을 제외하는 외벽 전체에 금속의 증착막(31b)을 실시한다. 단, 챔버(36) 전체를 이트리아 소결체 등의 세라믹으로 형성하는 경우에는, 플라즈마원(2)의 제조 비용이 고액이 되며, 또한 열전도성의 면에서 냉각 효율의 문제가 발생한다. 따라서, 세라믹 부재(31)를 이용하는 개소는 어느 정도 한정적인 것이 바람직하다.
챔버(36) 중, 가스 유로가 좁아지는 개소나 가스 고임이 생기는 개소 등, 불소 함유 가스가 고밀도가 되는 부분이나 불소 함유 가스의 유속이 낮아지는 부분은 불소 성분이 인입되기 쉽다. 이 때문에, 적어도 이와 같은 불소 성분이 인입되기 쉬운 부분에는 세라믹 부재(31)를 제공하는 실시하는 것이 바람직하다.
(응력 완충재)
금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)는, 응력 완충재(34)를 거쳐서 서로 납땜에 의해 구성된다. 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)를 직접 접합하면, 열팽창차에 의해, 챔버(36) 내의 온도의 고저(高低)에 의해 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)의 접합 부분이나 세라믹 부재(31)에 균열 등이 발생할 우려가 있다. 균열 등이 발생하면, 그 균열에 불소 성분이 들어가, 접합 부분의 부식에 의해 파티클이 생긴다. 이 때문에, 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)를 직접 접합하지 않고, 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31) 사이에 환상의 응력 완충재(34)를 개재시킨다. 응력 완충재(34)는, 금속 부재(30)의 하단 부근의 외벽과 세라믹 부재(31)의 상단 부근의 내벽에 둘레방향으로 납땜되어 있다. 납땜에는, 예를 들면 티탄과 은을 혼합시킨 활성 금속 땜납을 이용할 수 있다. 또한, 응력 완충재(34)와 세라믹 부재(31)의 이트리아 소결체의 접합에는, 메탈라이징을 이용할 수 있다.
응력 완충재(34)는 금속 부재(30)의 열팽창률과 세라믹 부재(31)의 열팽창률의 중간 정도의 열팽창률을 갖는 물질이 바람직하다. 예를 들면, 응력 완충재(34)는 29%가 Ni, 17%가 Co, 그 이외가 Fe를 조성으로 하는 니켈계 금속이 바람직하다. 이와 같은 금속의 일 예로서, 코바르(등록상표)를 이용하여도 좋다. 응력 완충재(34)에 의해 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31) 열팽창차에 의한 응력을 흡수할 수 있으며, 이에 의해, 금속 부재(30) 또는 세라믹 부재(31)에 균열이 생기는 것을 회피할 수 있다. 단, 응력 완충재(34)는 세라믹 부재(31)의 선열팽창 계수 이상, 금속 부재(30)의 선열팽창 계수 이하의 선열팽창 계수를 갖는 부재이면 좋다.
도 1의 예에서는, 응력 완충재(34)는, 단면이 U자형상의 개구부(34a)를 갖는 중공 부재의 스프링형상 부재에 의해 구성되어 있다. 개구부(34a)는 공급구(28) 및 배출구(27) 중 한쪽이 개구되는 방향과 동일한 방향으로 개구된다.
또한, 도 1의 응력 완충재(34)의 구성은 일 예이며, 세라믹 부재(31), 및 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31) 사이의 접합 부분에 부하가 걸리지 않는 구성이면, 도 3에 응력 완충재(34)의 변형예를 도시하는 바와 같이, 응력 완충재(34)는 판형상 부재여도 좋다.
(플라즈마 처리 장치)
도 1로 복귀하여, 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마원(2) 및 리액터(10)를 갖는다. 연결부(38)는 플라즈마원(2)의 배출구(27)를 내부에 형성하고, 리액터(10)의 상부 벽의 구멍부에 끼워진다. 이에 의해, 플라즈마원(2)이 입설(立設)된다. 플라즈마원(2)에서는 처리 가스를 플라즈마화하고, 생성된 활성화 가스가 배출구(27)로부터 챔버(36) 외부로 배출되며, 리액터(10) 내로 공급된다. 이 때, 가스의 컨덕턴스가 높아져, 레지던스 타임이 길어지는 개소인 배출구(27) 및 그 근방은, 이트리아 소결체에 의해 형성된 세라믹 부재(31)를 이용하여 내부식성을 향상시키고 있다. 이에 의해, 예를 들면 클리닝시에 불소 함유 가스를 사용했을 때에도 이트리아 소결체에 불소 함유 가스가 인입되지 않아, 파티클의 발생을 억제하고, 파티클이 리액터(10)측에 낙하하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 도시는 생략하지만, 연결부(38)에 밸브를 마련하는 것에 의해, 가스의 역류를 방지하고, 또한 리액터(10)의 용적을 작게하는 것이 바람직하다.
리액터(10)는 챔버 본체(12)를 포함하고 있다. 챔버 본체(12)는 대략 원통형상을 갖고 있으며, 리액터(10)의 측벽 및 바닥 벽을 제공하여 상부가 개구된다. 챔버 본체(12)는 알루미늄 등의 금속으로 형성되며, 접지되어 있다.
챔버 본체(12)의 측벽은 통로(12p)를 제공하고 있다. 기판(W)은 리액터(10)의 내부와 외부 사이에서 반송될 때, 통로(12p)를 통과한다. 통로(12p)는 게이트 밸브(12v)에 의해 개폐 가능하다. 게이트 밸브(12v)는 챔버 본체(12)의 측벽을 따라서 마련되어 있다.
리액터(10)는 상부 벽(14)을 더 포함하며, 상부 벽(14)은 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다. 상부 벽(14)은 대략 원반형상이며, 챔버 본체(12)의 상부의 개구를 폐쇄하고 있다. 상부 벽(14)은 접지되어 있다.
리액터(10)의 바닥 벽은 배기구(16a)를 제공하고 있다. 배기구(16a)는 배기 장치(16)에 접속되어 있다. 배기 장치(16)는, 자동 압력 제어 밸브와 같은 압력 제어기 및 터보 분자 펌프와 같은 진공 펌프를 포함하고 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 기판 지지부(18)를 더 구비한다. 기판 지지부(18)는 리액터(10) 내에 마련되어 있다. 기판 지지부(18)는 그 위에 탑재되는 기판(W)을 지지하도록 구성되어 있다. 기판(W)은, 대략 수평인 상태에서 기판 지지부(18) 위에 탑재된다. 기판 지지부(18)는 지지 부재(19)에 의해 지지되어 있어도 좋다. 지지 부재(19)는 리액터(10)의 바닥부로부터 상방으로 연장되어 있다. 기판 지지부(18) 및 지지 부재(19)는 질화 알루미늄 등의 유전체로 형성될 수 있다.
플라즈마 처리 장치(1)는 샤워 헤드(20)를 더 구비한다. 샤워 헤드(20)는 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다. 샤워 헤드(20)는 대략 원반형상을 갖고 있으며, 그 중에 확산실(30d)을 제공하고 있다. 샤워 헤드(20)는 기판 지지부(18)의 상방, 또한 상부 벽(14)의 하부에 마련되어 있다. 샤워 헤드(20)는, 리액터(10)의 내부 공간을 구획형성하는 천장부를 구성하며, 그 상부 위에 상부 벽(14)이 마련되어 있다.
확산실(30d)로부터 수직방향으로 관통하는 복수의 가스 구멍(20i)이 형성되며, 복수의 가스 구멍(20i)은 샤워 헤드(20)의 하면에 개구되며, 리액터(10) 내의 샤워 헤드(20)와 기판 지지부(18) 사이의 처리 공간(30e)을 향하여 가스를 도입한다. 이에 의해, 샤워 헤드(20)는, 플라즈마원(2)으로부터 공급되는 활성화 가스를 확산실(30d)로부터 복수의 가스 구멍(20i)을 통하여 처리 공간(30e)에 도입한다.
샤워 헤드(20)의 외주는 세라믹과 같은 유전체 부재(13)로 덮여 있다. 기판 지지부(18)의 외주는 세라믹과 같은 유전체 부재(15)로 덮여 있다. 샤워 헤드(20)에 고주파를 인가하지 않는 경우, 유전체 부재(13)는 없어도 좋다. 단, 기판 지지부(18)의 대향 전극으로서 기능시키는 샤워 헤드(20)의 영역을 확정하기 위해 유전체 부재(13)는 배치하는 편이 좋다. 또한, 전극의 애노드와 캐소드의 비를 가능한 한 균등하게 하기 위해서도, 유전체 부재(13)는 배치하는 편이 좋다.
기판 지지부(18)에는, 정합기(61)를 거쳐서 고주파 전원(60)이 접속되어 있다. 정합기(61)는 임피던스 정합 회로를 갖는다. 임피던스 정합 회로는 고주파 전원(60)의 출력 임피던스와 플라즈마측의 부하 임피던스를 정합시키도록 구성된다. 고주파 전원(60)으로부터 공급되는 고주파의 주파수는 60㎒ 이하의 주파수이다. 고주파의 주파수의 일 예로서는, 13.56㎒를 들 수 있다. 또한, 고주파 전원(60)에 의해, 샤워 헤드(20)에 고주파를 인가하여도 좋다.
이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 리액터(10)는 챔버(36)에 연통하며, 배출구(27)로부터 활성화 가스가 도입된다. 활성화 가스는 샤워 헤드(20)의 도입구(13a) 및 확산실(30d)을 통하여 처리 공간(30e)에 공급된다. 처리 공간(30e)에 도달한 활성화 가스는 고주파 전원(60)으로부터의 고주파 전력에 의해 용이하게 재해리되고, 이에 의해, 활성화 가스를 이용하여 기판(W)을 처리할 수 있다. 또한, 고주파 전원(60)을 마련하지 않고, 직접 활성화 가스를 처리 공간(30e)으로 공급하여도 좋다.
제어부(제어 장치)(90)는 프로세서(91), 메모리(92)를 갖는 컴퓨터일 수 있다. 제어부(90)는 연산부, 기억부, 입력 장치, 표시 장치, 신호의 입출력 인터페이스 등을 구비한다. 제어부(90)는 플라즈마원(2)을 포함하는 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부(部)를 제어한다. 제어부(90)에서는 입력 장치를 이용하여, 오퍼레이터가 플라즈마 처리 장치(1)를 관리하기 위해, 커멘드의 입력 조작 등을 실행할 수 있다. 또한, 제어부(90)에서는 표시 장치에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)의 가동 상황을 가시화하여 표시할 수 있다. 또한, 제어부(90)의 메모리(92)에는, 제어 프로그램 및 레시피 데이터가 격납되어 있다. 제어 프로그램은, 플라즈마 처리 장치(1)에서 각종 처리를 실행하기 위해, 제어부(90)의 프로세서(91)에 의해 실행된다. 프로세서(91)는 제어 프로그램을 실행하고, 레시피 데이터에 따라서 플라즈마 처리 장치(1)의 각 부를 제어한다. 이에 의해, NF3 가스, ClF3 가스 등의 불소 함유 가스를 이용한 클리닝 처리, 성막 처리, 에칭 처리, 그 외의 여러 가지의 플라즈마 처리가 플라즈마 처리 장치(1)에서 실행될 수 있다.
[플라즈마원의 그 외의 구성예]
플라즈마원(2)의 그 외의 구성예에 대해, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4의 (a)는 종래의 플라즈마원(102)의 구성예 b를 도시하며, 도 4의 (b)는 실시형태에 따른 플라즈마원(2)의 구성예 2를 도시한다. 도 5는 실시형태에 따른 플라즈마원(2)의 구성예 3을 도시한다.
도 4의 (a)의 종래의 플라즈마원(102)의 구성예 b에서는, 알루미늄에 의해 구성된 챔버(136)의 상부 벽의 공급구(128)로부터 처리 가스를 도입한다. 챔버(136)는 공급구(128)로부터 분기되는 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)를 형성하도록 구성된다. 플라즈마 생성 유로(R1, R2)는 가스 흐름의 상류측으로부터 분기되며, 가스가 분기된 환상의 가스 유로 또는 2개 이상의 가스 유로를 흘러, 하류측에서 합류된다.
종래의 플라즈마원(102)의 구성예 b에서는, 챔버(136)는 플라즈마 생성 공간(30s)의 내부에 대기 공간(30p)을 갖도록 구성되어 있다. 챔버(136)에 감긴 복수의 코일(33a, 33b)에 고주파 전력을 인가한다. 코일(33a, 33b)에 인가된 고주파 전력은 유전체창(32a, 32b)을 투과하여 챔버(136) 내의 플라즈마 생성 공간(30s)에 공급되고, 처리 가스를 플라즈마화한다.
공급구(128)로부터 공급된 가스의 체류 시간이 길어지거나, 가스의 밀도가 높아져 불화되기 쉬운 가스의 하류측의 배출구(127)의 근방(예를 들면 A 영역)에서는, 챔버(136)의 알루미늄의 벽에 불소 성분이 인입되어, 파티클의 발생 원인이 된다.
그래서, 도 4의 (b)의 본 실시형태의 플라즈마원(2)의 구성예 2에서는, 챔버(36)는 이트리아 소결체의 세라믹 부재(31)와 알루미늄의 금속 부재(30)로 구성된다. 그리고, 공급구(28)로부터 공급되며, 배출구(27)로부터 배출하는 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 세라믹 부재(31)를 이트리아 소결체에 의해 구성한다. 이에 의해, 치밀한 이트리아 소결체에는 불소 성분이 인입되지 않아, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
챔버(36)는 플라즈마 생성 공간(30s)의 내부에 대기 공간(30p)을 갖도록 구성되어 있다. 세라믹 부재(31)는 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)의 적어도 합류부를 형성하도록 구성되어 있다. 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)의 각각과 세라믹 부재(31) 사이에 응력 완충재(34, 35)가 마련된다. 응력 완충재(34, 35)는, 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)에 있어서 금속 부재(30)의 외벽과 세라믹 부재(31)의 내벽에 납땜되도록 구성된다.
도 5의 본 실시형태의 플라즈마원(2)의 구성예 3에서는, 본 개시의 챔버(36)는 알루미늄의 금속 부재(30)와 이트리아 소결체의 세라믹 부재(31)로 구성된다. 금속 부재(30)의 구성은 도 4의 (b)의 플라즈마원(2)의 구성예 2와 동일하다. 또한, 배출구(27)로부터 배출하는 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 세라믹 부재(31)를 이트리아의 소결체에 의해 구성하는 점도 구성예 2와 동일하다. 이에 의해, 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
플라즈마 생성 공간(30s)은 내부에 대기 공간(30p)을 가지며, 세라믹 부재(31)는 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)의 적어도 합류부를 형성하도록 구성되어 있다. 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)의 각각과 세라믹 부재(31) 사이에 응력 완충재(34, 35)가 마련된다. 응력 완충재(34, 35)는 복수의 플라즈마 생성 유로(R1, R2)에 있어서 금속 부재(30)와 세라믹 부재(31)에 납땜되도록 구성된다.
도 4의 (b)의 플라즈마원(2)의 구성예 2와 상이한 점 중 하나는, 세라믹 부재(31)의 종단면 형상이 Y자가 되도록 세라믹 부재(31)의 복수의 플라즈마 생성 유로(R3, R4)가 비스듬하게 형성되며, 플라즈마 생성 유로(R1, R2)에 각각 연통하고 있는 점이다. 비스듬하게 플라즈마 생성 유로(R3, R4)를 형성하는 것에 의해 유로 내의 단차나 코너부를 줄이고 가스 흐름을 양호하게 하여, 배출구(27)의 근방에서 보다 난류나 대류가 생기기 어려운 구조로 할 수 있다. 이에 의해, 불소 성분에 의한 세라믹 부재(31)의 열화 요인을 더욱 줄여, 파티클의 발생을 보다 억제할 수 있다.
또한, 도 4의 (b)의 플라즈마원(2)의 구성예 2와 상이한 그 밖의 점은, 응력 완충재(34, 35)는 금속 부재(30)의 하단부와 세라믹 부재(31)의 상단부에 납땜되도록 구성되어 있는 점이다. 이 경우, 응력 완충재(34, 35)의 개구부(34a, 35a)는, 공급구(28) 및 배출구(27)가 개구되는 방향과 수직인 방향으로 개구된다. 단, 이것으로 한정되지 않으며, 응력 완충재(34, 35)의 개구부(34a, 35a)는, 공급구(28) 및 배출구(27)가 개구되는 방향에 대해 비스듬하게 개구되어도 좋다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 플라즈마원(2) 및 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 가스 흐름의 하류측에서 컨덕턴스가 높아져, 레지던스 타임이 길어지는 개소에, 이트리아 소결체의 세라믹 부재(31)를 마련하는 것에 의해 내부식성을 향상시켜, 효과적으로 파티클의 발생을 억제할 수 있다.
금회 개시된 실시형태에 따른 플라즈마원 및 플라즈마 처리 장치는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 고려되어야 한다. 실시형태는 첨부의 청구범위 및 그 주지를 일탈하는 일이 없이, 여러가지 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있을 수 있으며, 또한 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
1: 플라즈마 처리 장치
2: 플라즈마원
10: 리액터
18: 기판 지지부
20: 샤워 헤드
28: 공급구
30: 금속 부재
31: 세라믹 부재
34: 응력 완충재
36: 챔버

Claims (12)

  1. 공급구가 형성되며, 상기 공급구로부터 공급하는 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 금속 부재와,
    배출구가 형성되며, 상기 배출구로부터 배출하는 상기 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 세라믹 부재와,
    챔버 내에 플라즈마 생성용의 전력을 공급하는 전력 공급부를 구비하며,
    상기 챔버는 상기 금속 부재와 상기 세라믹 부재로 구성되며, 상기 처리 가스를 플라즈마화하여 생성한 활성화 가스를 상기 배출구로부터 상기 챔버의 외부로 배출하도록 구성되는
    플라즈마원.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 세라믹 부재는 소결체인
    플라즈마원.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 부재와 상기 세라믹 부재는 응력 완충재를 거쳐서 서로 납땜되는
    플라즈마원.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 응력 완충재는 상기 금속 부재의 외벽과 상기 세라믹 부재의 내벽에 납땜되는
    플라즈마원.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 응력 완충재는 상기 금속 부재의 하단부와 상기 세라믹 부재의 상단부에 납땜되는
    플라즈마원.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응력 완충재는 스프링형상 부재인
    플라즈마원.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프링형상 부재는 개구부를 갖는 중공 부재이며,
    상기 개구부는 상기 공급부 및 상기 배출구 중 어느 하나가 개구되는 방향과 동일한 방향으로 개구되는
    플라즈마원.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 스프링형상 부재는 개구부를 갖는 중공 부재이며,
    상기 개구부는 상기 공급구 및 상기 배출구가 개구되는 방향과 상이한 방향으로 개구되는
    플라즈마원.
  9. 제 3 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 응력 완충재의 선열팽창 계수는 상기 세라믹 부재의 선열팽창 계수 이상 상기 금속 부재의 선열팽창 계수 이하인
    플라즈마원.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세라믹 부재의 외벽에는, 금속의 증착막이 형성되는
    플라즈마원.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속 부재는 상기 공급구로부터 분기되는 복수 또는 환상의 플라즈마 생성 유로를 형성하도록 구성되며,
    상기 세라믹 부재는 상기 복수 또는 환상의 플라즈마 생성 유로의 적어도 합류부를 형성하도록 구성되어 있는
    플라즈마원.
  12. 챔버를 가지며, 상기 챔버의 내부에 있어서 처리 가스를 플라즈마화하여 생성한 활성화 가스를 배출구로부터 상기 챔버의 외부로 배출하도록 구성되는 플라즈마원과,
    상기 챔버에 연통하며, 상기 활성화 가스를 도입하고, 상기 활성화 가스를 이용하여 기판을 처리하는 리액터를 구비하며,
    상기 플라즈마원은,
    공급구가 형성되며, 상기 공급구로부터 공급하는 상기 처리 가스의 상류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 금속 부재와,
    상기 배출구가 형성되며, 상기 배출구로부터 배출하는 상기 처리 가스의 하류측의 흐름을 획정하는 벽을 구성하는 세라믹 부재와,
    상기 챔버 내에 플라즈마 생성용의 전력을 공급하는 전력 공급부를 가지며,
    상기 챔버는 상기 금속 부재와 상기 세라믹 부재로 구성되는
    플라즈마 처리 장치.
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