KR20230089542A - 상부 전극 및 플라스마 처리 장치 - Google Patents
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Abstract
[과제] 상부 전극에서의 이상 방전을 억제하는 기술을 제공한다.
[해결 수단] 개시되는 상부 전극은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성한다. 상부 전극은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 포함한다. 제 1 부재는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재는, 복수의 제 1 구멍을 제공한다. 복수의 제 1 구멍은, 제 1 부재를 관통한다. 제 2 부재는, 본체 및 피복층을 포함한다. 본체는, 도전체로 형성되어 있고, 제 1 부재의 위쪽에 마련되어 있다. 피복층은, 본체의 표면을 덮고 있다. 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공한다. 피복층의 2차 전자 방출 계수는 1보다 작다.
[해결 수단] 개시되는 상부 전극은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성한다. 상부 전극은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 포함한다. 제 1 부재는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재는, 복수의 제 1 구멍을 제공한다. 복수의 제 1 구멍은, 제 1 부재를 관통한다. 제 2 부재는, 본체 및 피복층을 포함한다. 본체는, 도전체로 형성되어 있고, 제 1 부재의 위쪽에 마련되어 있다. 피복층은, 본체의 표면을 덮고 있다. 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공한다. 피복층의 2차 전자 방출 계수는 1보다 작다.
Description
본 개시는, 상부 전극 및 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.
기판에 대한 플라스마 처리에서는, 플라스마 처리 장치가 이용된다. 일종의 플라스마 처리 장치는, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치로, 플라스마 처리 챔버, 기판 지지부, 및 상부 전극을 구비한다. 기판 지지부는, 플라스마 처리 챔버 안에 마련되어 있다. 상부 전극은, 기판 지지부의 위쪽에 마련되어 있다. 상부 전극은, 샤워 헤드를 구성하고 있고, 실리콘 전극판을 포함하고 있다.
본 개시는, 상부 전극에서의 이상 방전을 억제하는 기술을 제공한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 상부 전극이 제공된다. 상부 전극은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성한다. 상부 전극은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 구비한다. 제 1 부재는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재는, 복수의 제 1 구멍을 제공한다. 복수의 제 1 구멍은, 제 1 부재를 관통한다. 제 2 부재는, 본체 및 피복층을 포함한다. 본체는, 도전체로 형성되어 있고, 제 1 부재의 위쪽에 마련되어 있다. 피복층은, 본체의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공한다. 피복층의 2차 전자 방출 계수는 1보다 작다.
하나의 예시적 실시 형태에 의하면, 상부 전극에서의 이상 방전이 억제된다.
도 1은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 플라스마 처리 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 5 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 6 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 실험 장치를 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 2는 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 3은 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 5 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 6 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극의 부분 확대 단면도이다.
도 7은 실험 장치를 나타내는 단면 모식도이다.
도 8은 실험 결과를 나타내는 그래프이다.
이하, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 상부 전극이 제공된다. 상부 전극은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성한다. 상부 전극은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 구비한다. 제 1 부재는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재는, 복수의 제 1 구멍을 제공한다. 복수의 제 1 구멍은, 제 1 부재를 관통한다. 제 2 부재는, 본체 및 피복층을 포함한다. 본체는, 도전체로 형성되어 있고, 제 1 부재의 위쪽에 마련되어 있다. 피복층은, 본체의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공한다. 피복층의 2차 전자 방출 계수는 1보다 작다.
상기 실시 형태에서는, 2차 전자 방출 계수가 1보다 작은 피복층에 의해 제 2 부재의 본체의 표면이 덮여 있다. 따라서, 전자 또는 양 이온이 플라스마 처리 챔버 내의 플라스마로부터 복수의 제 1 구멍에 진입하여 제 2 부재에 충돌해도, 제 2 부재로부터 방출되는 2차 전자의 양은 적다. 결과적으로, 상부 전극에서의 이상 방전이 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 피복층은, 도전체로 형성되어 있어도 좋다. 이 실시 형태에 의하면, 2차 전자는, 피복층을 통하여 상부 전극으로부터 그라운드에 배출된다. 2차 전자는, 예를 들면, 피복층, 제 1 부재, 및 플라스마 처리 챔버 내의 플라스마를 통하여, 그라운드에 배출된다. 따라서, 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 전위차가 억제된다. 고로, 상부 전극에서의 이상 방전이 더 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 피복층은, 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌 또는 페르플루오르알콕시에틸렌을 포함하고 있어도 좋다.
다른 예시적 실시 형태에 있어서도, 상부 전극이 제공된다. 상부 전극은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성한다. 상부 전극은, 제 1 부재 및 제 2 부재를 구비한다. 제 1 부재는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재는, 복수의 제 1 구멍을 제공한다. 복수의 제 1 구멍은, 제 1 부재를 관통한다. 제 2 부재는, 본체 및 피복층을 포함한다. 본체는, 도전체로 형성되어 있고, 제 1 부재의 위쪽에 마련되어 있다. 피복층은, 본체의 표면의 적어도 일부를 덮는다. 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공한다. 피복층은, 다이아몬드 라이크 카본, 아몰퍼스 카본, 또는 실리콘카바이드를 포함하는 층이다.
다이아몬드 라이크 카본, 아몰퍼스 카본, 및 실리콘카바이드의 2차 전자 방출 계수는 1보다 작다. 따라서, 상기 실시 형태에서는, 전자 또는 양 이온이 플라스마 처리 챔버 내의 플라스마로부터 복수의 제 1 구멍에 진입하여 제 2 부재에 충돌해도, 제 2 부재로부터 방출되는 2차 전자의 양은 적다. 또, 2차 전자는, 다이아몬드 라이크 카본의 층을 통하여 상부 전극으로부터 그라운드에 배출된다. 따라서, 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 전위차가 억제된다. 고로, 상부 전극에서의 이상 방전이 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 2 부재는, 피복층과 본체의 표면 사이에 마련된 절연층을 더 포함하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에서는, 제 2 부재의 본체와 제 1 부재는, 서로 직접적으로 도통하지 않는다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 상부 전극은, 제 1 부재와 제 2 부재 사이에 마련된 도전 부재를 더 구비하고 있어도 좋다. 도전 부재는, 제 1 부재 및 피복층에 접촉하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에서는, 2차 전자는, 피복층 및 도전 부재를 통하여 제 1 부재에 흐른다. 제 1 부재에 흐른 2차 전자는, 플라스마 처리 챔버 내의 플라스마를 통하여 그라운드에 배출된다. 따라서, 제 1 부재와 제 2 부재 사이의 전위차가 억제된다. 고로, 상부 전극에서의 이상 방전이 더 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 2 부재는, 하나 이상의 제 2 구멍으로서, 복수의 제 2 구멍을 제공하고 있어도 좋다. 복수의 제 2 구멍은 각각, 복수의 제 1 구멍에 각각 연통한다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 2 부재는, 복수의 제 2 구멍의 각각의 제 1 부재 측의 개구를 구획하는 단부를 포함하고 있어도 좋다. 단부는, 테이퍼 형상을 이루고 있어도 좋다. 복수의 제 2 구멍의 각각의 개구의 직경은, 복수의 제 1 구멍의 각각의 직경보다 커도 좋다. 단부의 표면은, 피복층으로 형성되어 있어도 좋다. 복수의 제 1 구멍에 진입한 전자 또는 양 이온은, 복수의 제 2 구멍의 각각의 단부에 충돌할 수 있다. 이 실시 형태에서는, 복수의 제 2 구멍의 각각의 단부의 표면이 상기 피복층으로 형성되어 있으므로, 해당 단부에 있어서의 2차 전자의 발생이 효과적으로 억제된다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 2 부재는, 가스 확산실을 제공해도 좋다. 복수의 제 2 구멍은 각각, 가스 확산실로부터 제 1 구멍을 향해 연장되어 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 제 2 부재는, 그 안에 냉매를 흘리기 위해서 마련된 유로를 더 제공하고 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 복수의 제 1 구멍의 각각 및 하나 이상의 제 2 구멍의 각각 중 적어도 한쪽은 가스 구멍이어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 피복층은, 본체의 표면 중 적어도, 제 1 부재와 대면하는 전체 영역을 덮고 있어도 좋다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 피복층은, 본체의 표면 중 적어도, 제 2 구멍의 각각의 제 1 부재 측의 개구를 구획하는 영역을 덮고 있어도 좋다. 해당 영역은, 제 1 부재와 대면하고 있다.
하나의 예시적 실시 형태에 있어서, 피복층은, 본체의 표면 중 적어도, 제 1 구멍의 제 2 부재 측의 개구와 대면하는 영역을 덮고 있어도 좋다. 해당 영역은, 플라스마 처리 챔버 내의 플라스마로부터 복수의 제 1 구멍의 각각에 진입하는 전자 또는 양 이온의 충돌을 받기 쉬운 영역이다. 이 실시 형태에서는, 해당 영역이 피복층으로 덮여 있으므로, 해당 영역으로부터의 2차 전자의 발생이 억제된다. 따라서, 상부 전극에서의 이상 방전이 더 억제된다.
또 다른 예시적 실시 형태에 있어서, 플라스마 처리 장치는, 플라스마 처리 챔버, 기판 지지부, 및 상부 전극을 구비한다. 플라스마 처리 챔버는, 그 내부에 처리 공간을 제공한다. 기판 지지부는, 플라스마 처리 챔버 내에 마련된다. 상부 전극은, 상술의 여러 가지의 예시적 실시 형태 중 어느 하나의 상부 전극으로, 기판 지지부의 위쪽에 마련된다.
이하에, 플라스마 처리 시스템의 구성예에 대해 설명한다. 도 1은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치의 구성예를 설명하기 위한 도면이다.
플라스마 처리 시스템은, 용량 결합형의 플라스마 처리 장치(1) 및 제어부(2)를 포함한다. 용량 결합형의 플라스마 처리 장치(1)는, 플라스마 처리 챔버(10), 가스 공급부(20), 전원(30) 및 배기 시스템(40)을 포함한다. 또, 플라스마 처리 장치(1)는, 기판 지지부(11) 및 가스 도입부를 포함한다. 가스 도입부는, 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 챔버(10) 내에 도입하도록 구성된다. 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)를 포함한다. 기판 지지부(11)는, 플라스마 처리 챔버(10) 내에 배치된다. 샤워 헤드(13)는, 기판 지지부(11)의 위쪽에 배치된다. 일 실시 형태에 있어서, 샤워 헤드(13)는, 플라스마 처리 챔버(10)의 천장(ceiling)의 적어도 일부를 구성한다. 플라스마 처리 챔버(10)는, 샤워 헤드(13), 플라스마 처리 챔버(10)의 측벽(10a) 및 기판 지지부(11)에 의해 규정된 플라스마 처리 공간(10s)을 가진다. 플라스마 처리 챔버(10)는, 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 공간(10s)에 공급하기 위한 적어도 1개의 가스 공급구와, 플라스마 처리 공간으로부터 가스를 배출하기 위한 적어도 1개의 가스 배출구를 가진다. 플라스마 처리 챔버(10)는 접지된다. 샤워 헤드(13) 및 기판 지지부(11)는, 플라스마 처리 챔버(10)의 하우징과는 전기적으로 절연된다.
기판 지지부(11)는, 본체부(111) 및 링 어셈블리(112)를 포함한다. 본체부(111)는, 기판 W를 지지하기 위한 중앙 영역(111a)과, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 고리 형상 영역(111b)을 가진다. 웨이퍼는 기판 W의 일례이다. 본체부(111)의 고리 형상 영역(111b)은, 평면에서 보아 본체부(111)의 중앙 영역(111a)을 둘러싸고 있다. 기판 W는, 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상에 배치되고, 링 어셈블리(112)는, 본체부(111)의 중앙 영역(111a) 상의 기판 W를 둘러싸도록 본체부(111)의 고리 형상 영역(111b) 상에 배치된다. 따라서, 중앙 영역(111a)은, 기판 W를 지지하기 위한 기판 지지면이라고도 불리고, 고리 형상 영역(111b)은, 링 어셈블리(112)를 지지하기 위한 링 지지면이라고도 불린다.
일 실시 형태에 있어서, 본체부(111)는, 기대(1110) 및 정전 척(1111)을 포함한다. 기대(1110)은, 도전성 부재를 포함한다. 기대(1110)의 도전성 부재는 하부 전극으로서 기능할 수 있다. 정전 척(1111)은, 기대(1110) 위에 배치된다. 정전 척(1111)은, 세라믹 부재(1111a)와 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되는 정전 전극(1111b)을 포함한다. 세라믹 부재(1111a)는, 중앙 영역(111a)을 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 세라믹 부재(1111a)는, 고리 형상 영역(111b)도 가진다. 또한, 고리 형상 정전 척이나 고리 형상 절연 부재와 같은, 정전 척(1111)을 둘러싸는 다른 부재가 고리 형상 영역 (111b)을 가져도 좋다. 이 경우, 링 어셈블리(112)는, 고리 형상 정전 척 또는 고리 형상 절연 부재 위에 배치되어도 좋고, 정전 척(1111)과 고리 형상 절연 부재의 양쪽 모두 위에 배치되어도 좋다. 또, 후술하는 RF(Radio Frequency) 전원(31) 및/또는 DC(Direct Current) 전원(32)에 결합되는 적어도 1개의 RF/DC 전극이 세라믹 부재(1111a) 내에 배치되어도 좋다. 이 경우, 적어도 1개의 RF/DC 전극이 하부 전극으로서 기능한다. 후술하는 바이어스 RF 신호 및/또는 DC 신호가 적어도 1개의 RF/DC 전극에 공급되는 경우, RF/DC 전극은 바이어스 전극이라고도 불린다. 또한, 기대(1110)의 도전성 부재와 적어도 1개의 RF/DC 전극이 복수의 하부 전극으로서 기능해도 좋다. 또, 정전 전극(1111b)이 하부 전극으로서 기능해도 좋다. 따라서, 기판 지지부(11)는, 적어도 1개의 하부 전극을 포함한다.
링 어셈블리(112)는, 1 또는 복수의 고리 형상 부재를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 1 또는 복수의 고리 형상 부재는, 1 또는 복수의 에지 링과 적어도 1개의 커버 링을 포함한다. 에지 링은, 도전성 재료 또는 절연 재료로 형성되고, 커버 링은, 절연 재료로 형성된다.
또, 기판 지지부(11)는, 정전 척(1111), 링 어셈블리(112) 및 기판 중 적어도 1개를 타겟 온도로 조절하도록 구성되는 온도 조절 모듈을 포함하여도 좋다. 온도 조절 모듈은, 히터, 전열 매체, 유로(1110a), 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다. 유로(1110a)에는, 브라인이나 가스와 같은 전열 유체가 흐른다. 일 실시 형태에 있어서, 유로(1110a)가 기대(1110) 내에 형성되고, 1 또는 복수의 히터가 정전 척(1111)의 세라믹 부재(1111a) 내에 배치된다. 또, 기판 지지부(11)는, 기판 W의 이면과 중앙 영역(111a) 사이의 간극에 전열 가스를 공급하도록 구성된 전열 가스 공급부를 포함하여도 좋다.
샤워 헤드(13)는, 가스 공급부(20)로부터의 적어도 1개의 처리 가스를 플라스마 처리 공간(10s) 내에 도입하도록 구성된다. 샤워 헤드(13)는, 적어도 1개의 가스 공급구(13a), 적어도 1개의 가스 확산실(13b), 및 복수의 가스 도입구(13c)를 가진다. 가스 공급구(13a)에 공급된 처리 가스는, 가스 확산실(13b)을 통과하여 복수의 가스 도입구(13c)로부터 플라스마 처리 공간(10s) 내에 도입된다. 또, 샤워 헤드(13)는, 적어도 1개의 상부 전극(14)을 포함한다. 또한, 가스 도입부는, 샤워 헤드(13)에 더하여, 측벽(10a)에 형성된 1 또는 복수의 개구부에 장착되는 1 또는 복수의 사이드 가스 주입부(SGI：Side Gas Injector)를 포함하여도 좋다.
가스 공급부(20)는, 적어도 1개의 가스 소스(21) 및 적어도 1개의 유량 제어기(22)를 포함하여도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 가스 공급부(20)는, 적어도 1개의 처리 가스를, 각각에 대응하는 가스 소스(21)로부터 각각에 대응하는 유량 제어기(22)를 통하여 샤워 헤드(13)에 공급하도록 구성된다. 각 유량 제어기(22)는, 예를 들면 매스 플로우 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기를 포함하여도 좋다. 또한, 가스 공급부(20)는, 적어도 1개의 처리 가스의 유량을 변조 또는 펄스화하는 1 또는 그 이상의 유량 변조 디바이스를 포함하여도 좋다.
전원(30)은, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 플라스마 처리 챔버(10)에 결합되는 RF 전원(31)을 포함한다. RF 전원(31)은, 적어도 1개의 RF 신호(RF 전력)를 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극(14)에 공급하도록 구성된다. 이것에 의해, 플라스마 처리 공간(10s)에 공급된 적어도 1개의 처리 가스로부터 플라스마가 형성된다. 따라서, RF 전원(31)은, 플라스마 처리 챔버(10)에 있어서 1 또는 그 이상의 처리 가스로부터 플라스마를 생성하도록 구성되는 플라스마 생성부의 적어도 일부로서 기능할 수 있다. 또, 바이어스 RF 신호를 적어도 1개의 하부 전극에 공급하는 것에 의해, 기판 W에 바이어스 전위가 발생하여, 형성된 플라스마 중의 이온 성분을 기판 W로 끌어들일 수가 있다.
일 실시 형태에 있어서, RF 전원(31)은, 제 1 RF 생성부(31a) 및 제 2 RF 생성부(31b)를 포함한다. 제 1 RF 생성부(31a)는, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극(14)에 결합되고, 플라스마 생성용의 소스 RF 신호(소스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 일 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호는, 10MHz~150MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 RF 생성부(31a)는, 다른 주파수를 가지는 복수의 소스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 1 또는 복수의 소스 RF 신호는, 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극(14)에 공급된다.
제 2 RF 생성부(31b)는, 적어도 1개의 임피던스 정합 회로를 통하여 적어도 1개의 하부 전극에 결합되고, 바이어스 RF 신호(바이어스 RF 전력)를 생성하도록 구성된다. 바이어스 RF 신호의 주파수는, 소스 RF 신호의 주파수와 동일해도 상이해도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는, 소스 RF 신호의 주파수보다 낮은 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 바이어스 RF 신호는, 100kHz~60MHz의 범위 내의 주파수를 가진다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 RF 생성부(31b)는, 다른 주파수를 가지는 복수의 바이어스 RF 신호를 생성하도록 구성되어도 좋다. 생성된 1 또는 복수의 바이어스 RF 신호는, 적어도 1개의 하부 전극에 공급된다. 또, 여러 가지의 실시 형태에 있어서, 소스 RF 신호 및 바이어스 RF 신호 중 적어도 1개가 펄스화되어도 좋다.
또, 전원(30)은, 플라스마 처리 챔버(10)에 결합되는 DC 전원(32)을 포함하여도 좋다. DC 전원(32)은, 제 1 DC 생성부(32a) 및 제 2 DC 생성부(32b)를 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 제 1 DC 생성부(32a)는, 적어도 1개의 하부 전극에 접속되고, 제 1 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 1 DC 신호는, 적어도 1개의 하부 전극에 인가된다. 일 실시 형태에 있어서, 제 2 DC 생성부(32b)는, 적어도 1개의 상부 전극(14)에 접속되고, 제 2 DC 신호를 생성하도록 구성된다. 생성된 제 2 DC 신호는, 적어도 1개의 상부 전극(14)에 인가된다.
여러 가지의 실시 형태에 있어서, 제 1 및 제 2 DC 신호 중 적어도 1개가 펄스화 되어도 좋다. 이 경우, 전압 펄스의 시퀀스가 적어도 1개의 하부 전극 및/또는 적어도 1개의 상부 전극(14)에 인가된다. 전압 펄스는, 직사각형, 사다리꼴, 삼각형 또는 이들의 조합의 펄스 파형을 가져도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, DC 신호로부터 전압 펄스의 시퀀스를 생성하기 위한 파형 생성부가 제 1 DC 생성부(32a)와 적어도 1개의 하부 전극 사이에 접속된다. 따라서, 제 1 DC 생성부(32a) 및 파형 생성부는, 전압 펄스 생성부를 구성한다. 제 2 DC 생성부(32b) 및 파형 생성부가 전압 펄스 생성부를 구성하는 경우, 전압 펄스 생성부는, 적어도 1개의 상부 전극(14)에 접속된다. 전압 펄스는, 양의 극성을 가져도 좋고, 음의 극성을 가져도 좋다. 또, 전압 펄스의 시퀀스는, 1 주기 내에 1 또는 복수의 양 극성 전압 펄스와 1 또는 복수의 음 극성 전압 펄스를 포함하여도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 DC 생성부(32a), (32b)는, RF 전원(31)에 더하여 마련되어도 좋고, 제 1 DC 생성부(32a)가 제 2 RF 생성부(31b)를 대신하여 마련되어도 좋다.
배기 시스템(40)은, 예를 들면 플라스마 처리 챔버(10)의 저부에 마련된 가스 배출구(10e)에 접속될 수 있다. 배기 시스템(40)은, 압력 조정 밸브 및 진공 펌프를 포함하여도 좋다. 압력 조정 밸브에 의해, 플라스마 처리 공간(10s) 내의 압력이 조정된다. 진공 펌프는, 터보 분자 펌프, 드라이 펌프 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다.
제어부(2)는, 본 개시에 있어서 기술되는 여러 가지의 공정을 플라스마 처리 장치(1)에 실행시키는 컴퓨터 실행 가능한 명령을 처리한다. 제어부(2)는, 여기서 기술되는 여러 가지의 공정을 실행하도록 플라스마 처리 장치(1)의 각 요소를 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시 형태에 있어서, 제어부(2)의 일부 또는 모두가 플라스마 처리 장치(1)에 포함되어도 좋다. 제어부(2)는, 처리부(2a1), 기억부(2a2) 및 통신 인터페이스(2a3)를 포함하여도 좋다. 제어부(2)는, 예를 들면 컴퓨터(2a)에 의해 실현된다. 처리부(2a1)는, 기억부(2a2)로부터 프로그램을 읽어내고, 읽혀진 프로그램을 실행하는 것에 의해 여러 가지의 제어 동작을 행하도록 구성될 수 있다. 이 프로그램은, 미리 기억부(2a2)에 저장되어 있어도 좋고, 필요한 때에, 매체를 통하여 취득되어도 좋다. 취득된 프로그램은, 기억부(2a2)에 저장되고, 처리부(2a1)에 의해 기억부(2a2)로부터 읽혀져 실행된다. 매체는, 컴퓨터(2a)로 판독 가능한 여러 가지의 기억 매체여도 좋고, 통신 인터페이스(2a3)에 접속되어 있는 통신 회선이어도 좋다. 처리부(2a1)는, CPU(Central Processing Unit)여도 좋다. 기억부(2a2)는, RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive), 또는 이들의 조합을 포함하여도 좋다. 통신 인터페이스(2a3)는, LAN(Local Area Network) 등의 통신 회선을 통하여 플라스마 처리 장치(1)와의 사이에서 통신해도 좋다.
플라스마 처리 장치(1)에 있어서, 상부 전극(14)은, 샤워 헤드(13)를 구성한다. 이하, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14)에 대해 설명한다. 도 2 및 도 3은, 하나의 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14)의 부분 확대 단면도이다. 상부 전극(14)은, 플라스마 처리 장치(1)에 있어서 상부 전극으로서 이용될 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 상부 전극(14)은, 제 1 부재(51) 및 제 2 부재(52)를 포함하고 있다. 제 1 부재(51)는, 플라스마 처리 챔버(10) 내의 공간(플라스마 처리 공간(10s))을 위쪽에서 구획하는 천판일 수 있다. 제 1 부재(51)는, 대략 원반 형상을 가지고 있어도 좋다. 제 1 부재(51)는, 복수의 제 1 구멍(51h)을 제공한다. 복수의 제 1 구멍(51h)은, 제 1 부재(51)를 그 판 두께 방향으로 관통하고 있다. 제 1 부재(51)는, 도전체로 형성되어 있다. 제 1 부재(51)는, 실리콘 또는 탄화 규소와 같은 실리콘 함유 재료로 형성될 수 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재(52)는, 제 1 부재(51)의 위쪽에 마련되어 있다. 제 2 부재(52)는, 제 1 부재(51)와 제 2 부재(52) 사이에 간극(13s)을 제공하도록 제 1 부재(51)의 위쪽에 마련될 수 있다. 제 2 부재(52)는, 대략 원반 형상을 가지고 있어도 좋다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재(52)는, 유로(52f)를 제공하고 있어도 좋다. 유로(52f)는, 제 2 부재(52) 안에 냉매를 흘리기 위해서 마련되어 있다. 유로(52f)는, 칠러 유닛으로부터 공급되는 냉매를 받는다. 칠러 유닛은, 플라스마 처리 챔버(10)의 외부에 마련되어 있다. 냉매는, 유로(52f)를 흘러, 칠러 유닛에 되돌려진다. 제 2 부재(52)는, 상술한 가스 확산실(13b)을 그 내부에 제공하고 있어도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재(52)는, 하나 이상의 제 2 구멍(52h)을 제공한다. 이하에서는, 복수의 제 2 구멍(52h)을 제공하는 제 2 부재(52)에 대해 설명하지만, 제 2 부재(52)는, 단일의 제 2 구멍(52h)을 제공하고 있어도 좋다. 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각 및 하나 이상의 제 2 구멍(52h)의 각각 중 적어도 한쪽은 가스 구멍이어도 좋다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각 및 하나 이상의 제 2 구멍(52h)의 각각의 쌍방이 가스 구멍이다.
복수의 제 2 구멍(52h)은, 가스 확산실(13b)로부터 아래쪽을 향해 연장되어 있다. 일 실시 형태에 있어서, 복수의 제 2 구멍(52h)은, 가스 확산실(13b)로부터 복수의 제 1 구멍(51h)을 향해 연장되어 있다. 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 중심선과, 복수의 제 2 구멍(52h) 중 대응하는 제 2 구멍(52h)의 중심선은, 동일 직선 상에 정렬되어 있다. 복수의 제 2 구멍(52h)은, 복수의 제 1 구멍(51h)에 각각 연통하고 있다. 복수의 제 2 구멍(52h)은 각각, 복수의 제 1 구멍(51h)과 함께 복수의 가스 도입구(13c)(도 1 참조)를 구성한다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재(52)는, 본체(52a) 및 피복층(52b)을 포함하고 있다. 본체(52a)는, 제 1 부재(51)의 위쪽에 마련되어 있다. 본체(52a)는, 제 1 부재(51)와 대면하도록 제 1 부재(51)의 위쪽에 마련될 수 있다. 본체(52a)는, 도전체로 형성되어 있다. 본체(52a)는, 알루미늄 등의 금속으로 형성될 수 있다. 피복층(52b)은, 본체(52a)의 표면을 덮고 있다.
피복층(52b)은, 1보다 작은 2차 전자 방출 계수를 가진다. 즉, 피복층(52b)은, 1보다 작은 2차 전자 방출 계수를 가지는 재료로 형성되어 있다. 2차 전자는, 1차 전자 또는 양 이온이 고체에 충돌했을 때에, 해당 고체의 표면으로부터 방출되는 전자이다. 2차 전자 방출 계수는, 고체에 충돌하는 1차 전자 또는 양 이온의 개수에 대한, 해당 고체로부터 방출되는 2차 전자의 수의 비의 값이다. 따라서, 피복층(52b)으로부터 방출되는 2차 전자의 수는, 피복층(52b)에 충돌하는 1차 전자 또는 양 이온의 수보다 작다.
일 실시 형태에 있어서, 피복층(52b)은, 도전체로 형성되어 있어도 좋다. 일 실시 형태에 있어서, 피복층(52b)은, 다이아몬드 라이크 카본(DLC)을 포함하는 층, 아몰퍼스 카본(AC)을 포함하는 층, 또는 실리콘카바이드(SiC)를 포함하는 층이어도 좋다. 다이아몬드 라이크 카본 및 아몰퍼스 카본은, 도전체이다. 다이아몬드 라이크 카본 및 아몰퍼스 카본의 2차 전자 방출 계수는, 0.78이다. 실리콘카바이드의 2차 전자 방출 계수는, 1보다 작다. 피복층(52b)은, 코발트를 포함하는 층이어도 좋다. 코발트의 2차 전자 방출 계수는, 0.97이다. 피복층(52b)은, 티탄을 포함하는 층이어도 좋다. 티탄의 2차 전자 방출 계수는, 0.67이다. 피복층(52b)은, 알루미늄을 포함하는 층이어도 좋다. 알루미늄의 2차 전자 방출 계수는, 0.79이다. 피복층(52b)은, 마그네슘을 포함하는 층이어도 좋다. 마그네슘의 2차 전자 방출 계수는, 0.67이다. 피복층(52b)은, 실리콘을 포함하는 층이어도 좋다. 실리콘의 2차 전자 방출 계수는, 0.73이다.
다른 실시 형태에 있어서, 피복층(52b)은, 절연체에 의해 형성되어 있어도 좋다. 피복층(52b)은, 폴리이미드(PI), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 또는 페르플루오르알콕시에틸렌(PFA)을 포함하고 있어도 좋다. 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 또는 페르플루오르알콕시에틸렌의 각 2차 전자 방출 계수는, 1보다 작다.
피복층(52b)의 두께는, 0.1μm 이상, 20μm 이하여도 좋다. 피복층(52b)이 다이아몬드 라이크 카본을 포함하는 층, 아몰퍼스 카본을 포함하는 층, 또는 실리콘카바이드를 포함하는 층인 경우는, 피복층(52b)의 두께는 0.1μm 이상, 1μm 이하여도 좋다. 피복층(52b)이 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 또는 페르플루오르알콕시에틸렌을 포함하는 경우에는, 피복층(52b)의 두께는, 10μm 이상, 20μm 이하여도 좋다. 피복층(52b)의 형성 방법은 한정되지 않는다. 피복층(52b)은, 도포법, 물리 증착법(PVD), 화학 증착법(CVD), 또는 용사 등에 의해 형성되어도 좋다.
일 실시 형태에 있어서, 제 2 부재(52)는, 절연층(52c)을 더 포함하고 있어도 좋다. 절연층(52c)은, 피복층(52b)과 본체(52a)의 표면 사이에 마련되어 있다. 즉, 본체(52a)의 표면은, 절연층(52c)에 의해 덮여 있고, 절연층(52c)은, 피복층(52b)에 의해 덮여 있다. 이 실시 형태에서는, 제 2 부재(52)의 본체(52a)와 제 1 부재(51)는, 서로 직접적으로 도통하지 않는다. 절연층(52c)은, 산화 알루미늄(Al2O3)으로 형성되어 있어도 좋다. 절연층(52c)은, 예를 들면, 본체(52a)에 대한 양극 산화 처리에 의해 형성된다. 절연층(52c)과 피복층(52b)의 두께의 비는, (절연층(52c)의 두께)：(피복층(52b)의 두께)=99：1~50：50의 범위, 90：10~60：40의 범위, 또는 85：15~70：30의 범위여도 좋다. 일례로서 절연층(52c)과 피복층(52b)의 두께의 비는, (절연층(52c)의 두께)：(피복층(52b)의 두께)=8：2여도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 절연층(52c)은, 본체(52a)의 전체 표면 가운데, 적어도 제 1 부재(51)에 대면하는 영역과, 복수의 제 2 구멍(52h)을 구획하는 영역을 덮고 있어도 좋다. 피복층(52b)은, 본체(52a)의 전체 표면 중 적어도 제 1 부재(51)에 대면하는 영역의 일부를 덮고 있다. 본 실시 형태에서는, 일례로서, 피복층(52b)은, 본체(52a)의 표면 중 적어도, 제 1 부재(51)와 대면하는 전체 영역을 덮고 있다.
또한, 피복층(52b)은, 본체(52a)의 표면 중 적어도, 제 2 구멍(52h)의 각각의 제 1 부재(51) 방향의 개구를 구획하고 또한 제 1 부재(51)와 대면하는 영역을 덮고 있어도 좋다. 피복층(52b)이 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 또는 페르플루오르알콕시에틸렌을 포함하는 경우에는, 이러한 영역에 형성된 피복층(52b)에 대한 열에 의한 영향이 작아진다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 제 2 부재(52)는, 복수의 단부(52d)를 포함하고 있어도 좋다. 복수의 단부(52d)의 각각은, 복수의 제 2 구멍(52h) 중 대응하는 제 2 구멍(52h)의 제 1 부재(51) 방향의 개구를 구획하고 있다. 복수의 단부(52d)의 각각의 표면은, 피복층(52b)으로 형성되어 있다. 복수의 단부(52d)의 각각은, 테이퍼 형상을 이루고 있어도 좋다. 즉, 복수의 단부(52d)가 구획하는 복수의 제 2 구멍(52h)의 개구는, 그 제 1 부재(51)로부터의 거리의 감소에 따라 증가하는 직경을 가지고 있다.
일 실시 형태에 있어서, 복수의 제 2 구멍(52h)의 각각의 개구의 직경은, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 직경보다 커도 좋다. 복수의 제 2 구멍(52h)의 각각의 직경은, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 직경보다 커도 좋다. 혹은, 복수의 단부(52d)의 각각이 테이퍼 형상을 이루고 있는 경우에는, 복수의 단부(52d)의 각각이 구획하는 복수의 제 2 구멍(52h)의 개구의 각각의 직경이, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 직경보다 커도 좋다. 이 경우에는, 복수의 단부(52d)의 각각이 구획하는 개구 이외의 부분에 있어서 복수의 제 2 구멍(52h)의 각각의 직경은, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 직경보다 크지 않아도 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 일 실시 형태에 있어서, 상부 전극(14)은, 도전 부재(53)를 더 포함하고 있어도 좋다. 도전 부재(53)는, 제 1 부재(51)와 제 2 부재(52) 사이에 마련되어 있다. 도전 부재(53)는, 예를 들면, 도전체로 형성된 스파이럴 튜브, 또는 스프링 가스킷일 수 있다. 피복층(52b)이 도전체로 형성되어 있는 경우에는, 도전 부재(53)는, 제 1 부재(51) 및 피복층(52b)에 접촉하고 있다. 즉, 피복층(52b)과, 제 1 부재(51)는, 도전 부재(53)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 도전 부재(53)는, 제 2 부재(52)의 본체(52a)에 또한 접촉하고 있어도 좋다. 피복층(52b)이 절연체로 형성되어 있는 경우에는, 도전 부재(53)는, 제 1 부재(51) 및 제 2 부재(52)의 본체(52a)에 접촉하고 있다. 제 1 부재(51)와, 제 2 부재(52)의 본체(52a)는, 도전 부재(53)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여, 상부 전극(14)에 있어서의 2차 전자의 거동에 대해 설명한다. 이들 도면에 있어서, 「＋」을 둘러싸는 원은 양 이온 C를 나타내고 있다. 또, 「－」을 둘러싸는 원은 전자 E를 나타내고 있다. 본체(52a)의 표면은, 2차 전자 방출 계수가 1보다 작은 피복층(52b)에 의해 덮여 있다. 따라서, 전자 E 또는 양 이온 C가 플라스마 처리 공간(10s)으로부터 복수의 제 1 구멍(51h)에 진입하여 제 2 부재(52)에 충돌해도, 제 2 부재(52)로부터 방출되는 전자 E(2차 전자)의 양은 적다. 따라서, 상부 전극(14)에서의 이상 방전이 억제된다.
상술한 바와 같이, 일 실시 형태에 있어서는, 피복층(52b)은, 도전체로 형성되어 있어도 좋다. 피복층(52b)은, 예를 들면, 다이아몬드 라이크 카본을 포함하는 층이어도 좋다. 이 실시 형태에 의하면, 2차 전자는, 피복층(52b)을 통하여 상부 전극(14)으로부터 그라운드에 배출된다. 2차 전자는, 예를 들면, 피복층(52b), 제 1 부재(51), 및 플라스마 처리 공간(10s)의 플라스마를 통하여, 그라운드에 배출된다. 따라서, 제 1 부재(51)와 제 2 부재(52) 사이의 전위차가 억제된다. 고로, 상부 전극(14)에서의 이상 방전이 더 억제된다.
또, 상술한 바와 같이, 일 실시 형태에 있어서는, 도전 부재(53)가, 제 1 부재(51) 및 피복층(52b)에 접촉하고 있어도 좋다. 이 실시 형태에서는, 전자 E(2차 전자)는, 피복층(52b) 및 도전 부재(53)를 통하여 제 1 부재(51)에 흐른다(도 2 참조). 제 1 부재(51)에 흐른 전자 E는, 플라스마 처리 공간(10s)의 플라스마를 통하여 그라운드에 배출된다. 따라서, 제 1 부재(51)와 제 2 부재(52) 사이의 전위차가 억제된다. 고로, 상부 전극(14)에서의 이상 방전이 더 억제된다.
또, 상술한 바와 같이, 일 실시 형태에 있어서는, 제 2 부재(52)는, 복수의 단부(52d)를 포함하고 있어도 좋다. 복수의 단부(52d)의 각각은, 테이퍼 형상을 이루고 있어도 좋다. 복수의 단부(52d)가 구획하는 복수의 제 2 구멍(52h)의 개구의 각각의 직경은, 복수의 제 1 구멍(51h)의 각각의 직경보다 커도 좋다. 복수의 단부(52d)의 각각의 표면은, 피복층(52b)으로 형성되어 있어도 좋다. 복수의 제 1 구멍(51h)에 진입한 전자 E 또는 양 이온 C는, 복수의 제 2 구멍(52h)의 각각의 단부(52d)에 충돌할 수 있다(도 3 참조). 이 실시 형태에서는, 단부(52d)의 표면이 피복층(52b)으로 형성되어 있으므로, 단부(52d)로부터의 전자 E(2차 전자)의 방출이 효과적으로 억제된다.
이하, 도 4를 참조하여, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14A)에 대해 설명한다. 도 4는, 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14A)의 부분 확대 단면도이다. 상부 전극(14A)은, 절연층(52c)을 포함하지 않았다. 상부 전극(14A)에서는, 피복층(52b)은, 본체(52a)의 표면을 직접 덮고 있다.
도 5를 참조하여, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14B)에 대해 설명한다. 도 5는, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14B)의 부분 확대 단면도이다. 상부 전극(14B)에서는, 제 1 구멍(51h)의 중심선과, 제 2 구멍(52h)의 중심선은, 동일 직선 상에 정렬하고 있지 않다. 상부 전극(14B)에서는, 복수의 제 2 구멍(52h)은, 간극(13s)을 통하여 복수의 제 1 구멍(51h)에 연통하고 있다. 도 5에 나타내는 예시적 실시 형태에서는, 일례로서, 피복층(52b)은, 본체(52a)의 표면 중 적어도, 제 1 구멍(51h)의 제 2 부재(52) 방향의 개구와 대면하는 영역을 덮고 있다.
도 6을 참조하여, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14) C에 대해 설명한다. 도 6은, 또 다른 예시적 실시 형태에 따른 상부 전극(14C)의 부분 확대 단면도이다. 상부 전극(14C)에서는, 제 2 부재(52)는, 단일의 제 2 구멍(52h)을 제공하고 있다. 도 6에 나타나는 바와 같이, 이 예시적 실시 형태에서는, 가스 확산실(13b)은, 제 1 부재(51)와, 제 2 부재(52) 사이에 구획되어 있다. 간극(13s)의 적어도 일부는, 가스 확산실(13b)을 구성한다. 단일의 제 2 구멍(52h)은, 가스 공급구(13a)를 구성한다. 복수의 제 1 구멍(51h)은, 복수의 가스 도입구(13c)를 구성한다.
이상, 여러 가지의 예시적 실시 형태에 대해 설명해 왔지만, 상술한 예시적 실시 형태로 한정되지 않고, 여러 가지 추가, 생략, 치환, 및 변경이 이루어져도 좋다. 또, 다른 실시 형태에 있어서의 요소를 조합하여 다른 실시 형태를 형성하는 것이 가능하다.
이하, 플라스마 처리 장치(1)의 평가를 위해서 행한 실험에 대해 설명한다. 또한, 본 개시는 이하에 설명하는 실험에 의해 한정되는 것은 아니다.
실험에서는, 피복층(52b)에 이용되는 재질의 2차 전자 방출 계수를 평가했다. 도 7은, 실험에 이용된 실험 장치(70)를 나타내는 단면 모식도이다. 실험 장치(70)는, 양 전극(71), 음 전극(72), 절연 나사(73), 및 한 쌍의 절연판(74)을 구비하고 있다. 양 전극(71) 및 음 전극(72)은, 한 쌍의 절연판(74)을 통하여 샘플 S를 협지하고 있다. 절연 나사(73)는, 양 전극(71)과 음 전극(72)을 서로 연결하고 있다. 샘플 S는, 본체 Sa 및 피복층 Sb를 포함하고 있다. 본체 Sa는, 산화 알루미늄에 의해 덮인 알루미늄의 시료이다. 피복층 Sb는, 본체 Sa의 표면을 덮고 있다.
실험에서는, 샘플 S로서, 이하의 샘플 1~5의 각각을 3개씩 평가했다. 샘플 1~5 각각의 피복층 Sb는, 서로 다른 재료로 형성되어 있었다.
＜샘플 종류＞
샘플 1：피복층 Sb의 재질은 산화 알루미늄(Al2O3)
샘플 2：피복층 Sb의 재질은 다이아몬드 라이크 카본(DLC)
샘플 3：피복층 Sb의 재질은 폴리이미드(PI)
샘플 4：피복층 Sb의 재질은 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)
샘플 5：피복층 Sb의 재질은 페르플루오르알콕시에틸렌(PFA)
실험에서는, 양 전극(71) 및 음 전극(72)을 통하여 샘플 1~5에 직류 전압을 인가했다. 그리고, 직류 전압을 증가시켜, 샘플 1~5의 각각에서 연면 방전이 발생한 때의 직류 전압, 즉 연면 방전 개시 전압(평균치)을 구했다.
도 8은, 실험 결과를 나타내는 그래프이다. 도 8은, 샘플 1~5의 각각의 연면 방전 개시 전압(평균치)을 나타내고 있다. 샘플 1(Al2O3)의 연면 방전 개시 전압은, 2.40kV였다. 샘플 2(DLC)의 연면 방전 개시 전압은, 3.23kV였다. 샘플 3(PI)의 연면 방전 개시 전압은, 4.03kV였다. 샘플 4(PTFE)의 연면 방전 개시 전압은, 3.53kV였다. 샘플 5(PFA)의 연면 방전 개시 전압은, 3.50kV였다.
또, 샘플 2(DLC)의 연면 방전 개시 전압은, 샘플 1(Al2O3)의 연면 방전 개시 전압의 1.35배였다. 따라서, 2차 전자 방출 계수가 1보다 작은 재질에 의해 피복층 Sb가 형성되어 있는 경우에는, 이상 방전이 억제되는 것이 확인되었다. 샘플 3(PI), 샘플 4(PTFE), 및 샘플 5(PFA)의 각각의 연면 방전 개시 전압은, 모두 샘플 2(DLC)의 연면 방전 개시 전압보다 컸다. 따라서, 폴리이미드(PI), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 또는 페르플루오르알콕시에틸렌(PFA)의 각 2차 전자 방출 계수는, 1보다 작은 것이 확인되었다.
이상의 설명으로부터, 본 개시의 여러 가지의 실시 형태는, 설명의 목적으로 본 명세서에서 설명되어 있고, 본 개시의 범위 및 주지로부터 일탈하지 않고 여러 가지의 변경을 할 수 있는 것이, 이해될 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시한 여러 가지의 실시 형태는 한정하는 것을 의도하고 있지 않고, 진정한 범위와 주지는, 첨부의 특허 청구의 범위에 의해 나타난다.
1…플라스마 처리 장치, 10…플라스마 처리 챔버, 10s…플라스마 처리 공간, 11…기판 지지부, 13…샤워 헤드, 13a…가스 공급구, 13b…가스 확산실, 13c…가스 도입구, 13s…간극, 14, 14A, 14B, 14C…상부 전극, 51…제 1 부재, 51h…제 1 구멍, 52…제 2 부재, 52a…본체, 52b…피복층, 52c…절연층, 52d…단부, 52f…유로, 52h…제 2 구멍, 53…도전 부재.
Claims (15)
- 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성하는 상부 전극으로서,
도전체로 형성되어 있는 제 1 부재로, 상기 제 1 부재를 관통하는 복수의 제 1 구멍을 제공하는, 상기 제 1 부재와,
도전체로 형성되어 있고 상기 제 1 부재의 위쪽에 마련된 본체 및 상기 본체의 표면의 적어도 일부를 덮는 피복층을 포함하고, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공하는, 제 2 부재를 구비하고,
상기 피복층의 2차 전자 방출 계수가 1보다 작은
상부 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 피복층은, 도전체로 형성되어 있는 상부 전극. - 제 1 항에 있어서,
상기 피복층은, 폴리이미드, 폴리테트라플루오르에틸렌, 또는 페르플루오르알콕시에틸렌을 포함하는 상부 전극. - 용량 결합형의 플라스마 처리 장치에 있어서 샤워 헤드를 구성하는 상부 전극으로서,
도전체로 형성되어 있는 제 1 부재로, 상기 제 1 부재를 관통하는 복수의 제 1 구멍을 제공하는, 상기 제 1 부재와,
도전체로 형성되어 있고 상기 제 1 부재의 위쪽에 마련된 본체 및 상기 본체의 표면의 적어도 일부를 덮는 피복층을 포함하고, 하나 이상의 제 2 구멍을 제공하는, 제 2 부재
를 구비하고,
상기 피복층은, 다이아몬드 라이크 카본, 아몰퍼스 카본, 또는 실리콘카바이드를 포함하는 층인
상부 전극. - 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 제 2 부재는, 상기 피복층과 상기 본체의 상기 표면 사이에 마련된 절연층을 더 포함하는 상부 전극. - 제 1 항, 제 4 항, 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 부재와 상기 제 2 부재 사이에 마련된 도전 부재를 더 구비하고,
상기 도전 부재는, 상기 제 1 부재 및 상기 피복층에 접촉하고 있는
상부 전극. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 부재는, 상기 하나 이상의 제 2 구멍으로서, 상기 복수의 제 1 구멍에 각각 연통하는 복수의 제 2 구멍을 제공하고 있는 상부 전극. - 제 7 항에 있어서,
상기 제 2 부재는, 상기 복수의 제 2 구멍의 각각의 상기 제 1 부재 측의 개구를 구획하는 단부를 포함하고,
상기 단부는, 테이퍼 형상을 이루고 있고,
상기 복수의 제 2 구멍의 각각의 상기 개구의 직경은, 상기 복수의 제 1 구멍의 각각의 직경보다 크고,
상기 단부의 표면은, 상기 피복층으로 형성되어 있는
상부 전극. - 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서
상기 제 2 부재는, 가스 확산실을 제공하고,
상기 복수의 제 2 구멍은 각각, 상기 가스 확산실로부터 상기 복수의 제 1 구멍을 향해 연장되어 있는
상부 전극. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 부재는, 그 안에 냉매를 흘리기 위해서 마련된 유로를 더 제공하고 있는 상부 전극. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 복수의 제 1 구멍의 각각 및 상기 하나 이상의 제 2 구멍의 각각 중 적어도 한쪽은 가스 구멍인 상부 전극. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 본체의 상기 표면 중 적어도, 상기 제 1 부재와 대면하는 전체 영역을 덮고 있는 상부 전극. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 본체의 상기 표면 중 적어도, 상기 제 2 구멍의 각각의 상기 제 1 부재 측의 개구를 구획하고 또한 상기 제 1 부재와 대면하는 영역을 덮고 있는 상부 전극. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 본체의 상기 표면 중 적어도, 상기 제 1 구멍의 각각의 상기 제 2 부재 측의 개구와 대면하는 영역을 덮고 있는 상부 전극. - 그 내부에 처리 공간을 제공하는 플라스마 처리 챔버와,
상기 플라스마 처리 챔버 내에 마련된 기판 지지부와,
청구항 1 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 기재된 상부 전극으로, 상기 기판 지지부의 위쪽에 마련된 상기 상부 전극
을 구비하는 플라스마 처리 장치.
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