KR20230143951A - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR20230143951A
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insulating spacer
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plasma processing
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타다마사 코바야시
요시아키 야마모토
코우지 사사키
요이치 아베
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가부시키가이샤 아루박
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Abstract

본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 전극 플랜지와, 챔버와, 절연 플랜지와, 처리실과, 지지부와, 고주파 전원을 갖는다. 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이에는 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이의 이간 거리를 규정하는 절연 스페이서부가 배치되어 있다. 절연 스페이서부는 절연 플랜지에 매립되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
종래로부터, 플라즈마를 이용하여 원료 가스를 분해하고, 예를 들면 기판의 피성막면에 박막을 형성하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 이 플라즈마 처리 장치에서는, 예를 들면 특허문헌 1, 2에 나타낸 바와 같이, 챔버와, 전극 플랜지와, 챔버 및 전극 플랜지에 의해 끼워진 절연 플랜지에 의해 처리실이 구성되어 있다. 처리실은 성막 공간(반응실)을 갖는다.
처리실 내에는, 샤워 플레이트와, 기판이 배치되는 히터가 설치되어 있다. 샤워 플레이트는 전극 플랜지에 접속되고 복수의 분출구를 갖는다. 샤워 플레이트와 전극 플랜지 사이에는 공간이 형성된다. 이 공간은 원료 가스가 도입되는 가스 도입 공간이다. 즉, 샤워 플레이트는 처리실 내의 공간을 기판에 막이 형성되는 성막 공간과 가스 도입 공간으로 구획하고 있다.
또한, 특허문헌 1에 개시된 기술과 같이, 절연 플랜지는 챔버의 장착 플랜지에 장착된다. 절연 플랜지는 장착 플랜지와 캐소드 플랜지(전극 플랜지)를 절연시키고 있다.
국제 공개 제2010/079753호 일본 특허 제5883652호 공보
여기서, 절연 플랜지는, 처리 중에 감압된 처리실에서, 처리실(챔버)을 밀폐하도록 장착 플랜지와 캐소드 플랜지(전극 플랜지) 사이에 끼워져 있다. 이에 의해, 절연 플랜지에는 캐소드 플랜지의 자중 및 감압에 의한 대기압이 작용한다. 이것에 의해, 절연 플랜지는 캐소드 플랜지와 챔버의 장착 플랜지로 가압(押壓)된다. 또한, 절연 플랜지는 처리 중에 가열되는 기판에 수반하여 히터에 의한 가열의 영향을 받는다.
상술한 이유에 기인하여, 절연 플랜지가 변형되어 두께가 변동할 가능성이 있다. 절연 플랜지의 두께가 변동하면 샤워 플레이트와 기판 사이의 거리가 변동할 가능성이 있다. 샤워 플레이트와 기판의 거리가 변동하면, 전극간 거리가 변동함과 동시에 공급되는 가스 흐름 상태에의 영향이 생기게 된다. 이 때문에, 플라즈마의 발생 상태에의 영향이 생기고, 성막의 재현성이 유지된 플라즈마 처리 공정을 실현하는 것이 어렵다. 결과적으로, 플라즈마 처리 장치에 의해서 기판 상에 형성되는 막의 성막 특성에의 영향이 생길 가능성이 있다는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 이하의 목적을 달성하려고 하는 것이다.
1. 전극 플랜지(캐소드 플랜지)와 기판 사이의 거리 변동을 억제하는 것.
2. 가스 흐름의 변동을 억제하는 것.
3. 성막의 재현성이 유지된 플라즈마 처리 공정을 실현하는 것.
4. 플라즈마 처리 장치에서 생성되는 플라즈마 분포의 변동을 방지하고, 처리 특성의 안정성을 향상시키는 것.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는 이하의 구성을 갖는다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 전극 플랜지와, 저부와, 단부 개구를 형성하는 단부(端部)를 갖는 측벽과, 상기 단부에 설치된 장착(取付) 플랜지를 갖고 상기 전극 플랜지와는 절연된 챔버와, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치된 절연 플랜지와, 상기 챔버와 상기 전극 플랜지와 상기 절연 플랜지로 구성되어 반응실을 갖는 처리실과, 상기 반응실 내에 수용되고 처리면을 갖는 기판이 재치됨과 동시에 상기 기판의 온도를 제어 가능한 지지부와, 상기 전극 플랜지에 접속되어 상기 전극 플랜지에 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원과, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치되어 이간 거리를 규정하는 절연 스페이서부를 갖는다. 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 플랜지에 매립된다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 절연 스페이서부는 기둥 형상을 갖고, 상기 절연 플랜지에 형성된 간극에 매립되어도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 각각이 상기 절연 스페이서부와 동일한 복수의 상기 절연 스페이서부를 구비한다. 상기 복수의 절연 스페이서부는 상기 절연 플랜지의 둘레 가장자리(周緣)를 따라 이간되도록 배치되어도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향으로 연장되는 돌출부를 갖고, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 중 어느 일방은 요부를 갖고, 상기 돌출부가 상기 요부에 대응하도록 상기 요부에 수납되어도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향에서의 단부를 갖고, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 크기가 증가하는 확대부를 갖고, 상기 확대부는 상기 단부에 설치되어도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상기 절연 플랜지의 둘레 가장자리를 따라 배치되고, 상기 절연 스페이서부와는 지름 방향으로 이간하는 밀폐 기구를 가져도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 전극 플랜지와, 저부와, 단부 개구를 형성하는 단부를 갖는 측벽과, 상기 단부에 설치된 장착 플랜지를 갖고 상기 전극 플랜지와는 절연된 챔버와, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치된 절연 플랜지와, 상기 챔버와 상기 전극 플랜지와 상기 절연 플랜지로 구성되어 반응실을 갖는 처리실과, 상기 반응실 내에 수용되고 처리면을 갖는 기판이 재치됨과 동시에 상기 기판의 온도를 제어 가능한 지지부와, 상기 전극 플랜지에 접속되어 상기 전극 플랜지에 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원과, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치되어 이간 거리를 규정하는 절연 스페이서부를 갖고, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 플랜지에 매립된다.
상기 구성에 의하면, 절연 플랜지에 의해 장착 플랜지와 전극 플랜지를 절연할 수 있다. 절연 플랜지를 통해 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이를 씰(seal) 할 수 있다. 대기압 또는 전극 플랜지의 자중에 의해 두께 방향으로 가압되는 절연 플랜지에서는, 절연 스페이서부에 의해 장착 플랜지와 전극 플랜지의 이간 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이의 거리가 변하지 않도록 할 수 있다. 이 때, 절연 스페이서부의 양단은 장착 플랜지와 전극 플랜지에 접하고 있다.
이에 의해, 가요성을 갖는 절연 플랜지가 변형되는 상태에서도, 플라즈마 처리 중에서의 전극간 거리인 샤워 플레이트와 기판과의 거리를 유지할 수 있다. 절연 플랜지의 변형이 플라즈마의 발생 상태에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연 스페이서부는 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이에 배치되는 지주(支柱)로서 기능하여 절연 플랜지의 수축을 억제할 수 있다. 샤워 플레이트와 기판 사이의 거리의 안정성이 개선될 수 있다.
여기서, 문언 「플라즈마 처리중에서의 전극간 거리인 샤워 플레이트와 기판과의 거리」란, 바꾸어 말하면, 「플라즈마 처리중에서 전극 플레이트에 지지된 샤워 플레이트의, 챔버의 저부에 대한 높이」 라고 칭할 수 있다. 또한, 이 문언은 승강 구동부의 구동에 의해서 기판의 높이 위치가 소정의 높이로 설정된 상태에서의 샤워 플레이트와 기판 사이의 거리이다.
또한, 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이를 씰 하기 위해서는 절연 플랜지 등의 씰 부재를 변형시킬 필요가 있다. 절연 플랜지 등의 씰 부재의 변형에 의해, 장착 플랜지와 전극 플랜지가 기울어져, 장착 플랜지와 전극 플랜지와의 거리가 챔버의 둘레 방향에서 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
절연 플랜지는 가요성을 갖는 재질을 갖는다. 절연 플랜지는 내열성, 내가스성, 내진공성을 갖는 수지, 예를 들어 불소 수지로 이루어질 수 있다. 또한 절연성을 갖고, 필요한 압축 강도를 갖는다. 절연 스페이서부는 세라믹, 예를 들어 소결 알루미나 등으로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 절연 스페이서부는 기둥 형상을 갖고 상기 절연 플랜지에 형성된 간극에 매립된다.
상기 구성에 의하면, 절연 스페이서부에 의해 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지의 이간 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 절연 플랜지에 간극을 형성하는 것만으로 절연 스페이서부를 장착할 수 있다. 이에 의해, 다른 구성 부품을 늘리지 않고 전극 간격을 유지하는 것이 가능해진다. 동시에, 간극에 절연 스페이서부를 삽입하는 것만으로 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 조립을 행하는 것이 가능하다. 이에 의해, 유지 보수 등에서의 분해 및 조립 작업 시간을 단축시킬 수 있다. 동시에, 분해 및 조립 작업 공정을 삭감하는 것이 가능해진다.
여기서, 절연 플랜지에 형성되어 절연 스페이서부를 수납하는 간극은 절연 플랜지를 두께 방향으로 관통하는 관통공이라도 좋다. 또는, 절연 플랜지에 형성되어 절연 스페이서부를 수납하는 간극은, 절연 플랜지를 두께 방향으로 관통함과 동시에, 절연 플랜지의 둘레 가장자리에도 개구하는 노치(切欠)라도 좋다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 각각이 상기 절연 스페이서부와 동일하고 복수의 상기 절연 스페이서부를 구비한다. 복수의 절연 스페이서부는 절연 플랜지의 둘레 가장자리를 따라 이간되도록 배치된다.
상기 구성에 의하면, 전극 플랜지 및 샤워 플레이트를 제거했을 때에, 챔버의 단부 개구를 갖는 장착 플랜지의 전 둘레에서, 모두 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지의 이간 거리를 일정하게 유지하는 것이 가능하다. 이에 의해 샤워 플레이트와 기판이 기울어지지 않는다. 또한, 절연 플랜지에서 챔버의 씰을 유지하는 것이 용이해진다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향으로 연장되는 돌출부를 갖고, 상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 중 어느 일방은 요부를 갖고, 상기 돌출부가 상기 요부에 대응하도록 상기 요부에 수용된다.
상기 구성에 의하면, 절연 스페이서부의 돌출부가 요부에 수납됨으로써, 절연 스페이서부를 요부가 형성된 장착 플랜지와 전극 플랜지의 어느 일방에 장착하는 것이 가능해진다. 동시에, 돌출부와 요부와의 절연 스페이서부에서의 기둥의 축선을 따른 길이 방향의 치수를 소정값으로 설정함으로써, 장착 플랜지와 전극 플랜지의 이간 거리를 일정하게 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 이 상태를 유지할 수 있다. 동시에, 돌출부와 요부에 의해 장착 플랜지 및 전극 플랜지에 대한 절연 스페이서부의 지름 방향에서의 위치를 규제하는 것이 가능하다. 절연 스페이서부와 장착 플랜지 사이에서, 또는, 절연 스페이서부와 전극 플랜지 사이에서 지름 방향에서의 위치를 규제하는 부재를 생략할 수 있고, 이러한 부재를 플라즈마 처리 장치에 설치하지 않는 것도 할 수 있다.
또한, 돌출부와 요부에 대해서 수나사부와 암나사부를 각각 형성해도 좋다. 이 경우, 절연 스페이서부와 장착 플랜지를, 또는, 절연 스페이서부와 전극 플랜지를 서로 고정하는 것도 가능해진다.
또한, 돌출부는 기둥 형상의 절연 스페이서부의 양단에 설치해도 좋다. 이 경우, 장착 플랜지와 전극 플랜지의 양방 모두에 요부를 형성하는 것도 가능하다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치에서는, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향에서의 단부를 갖고, 상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 크기가 증가한 확대부를 갖고, 상기 확대부는 상기 단부에 설치되어 있다.
상기 구성에 의하면, 장착 플랜지와 전극 플랜지 중 어느 하나에 돌출부에 의해서 장착된 절연 플랜지를 확대부에 의해 가압하여 더욱 작업성을 향상시킬 수 있다. 이때, 확대부는 돌출부와는 반대측 단부에 형성될 수 있다.
본 발명의 일 태양에 따른 플라즈마 처리 장치는, 상기 절연 플랜지의 둘레 가장자리를 따라 배치되고, 또한, 상기 절연 스페이서부와는 지름 방향으로 이간하는 밀폐 기구를 갖는다. 밀폐 기구는, 예를 들면 O링이다.
상기 구성에 의하면, 절연 플랜지에 의해 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이를 절연 및 씰 함과 더불어, 동시에 밀폐 기구에 의해 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이를 씰 할 수 있다.
전극 플랜지와 절연 플랜지가 접하는 면은 진공 씰면이며, 전극 플랜지와 절연 플랜지 사이에 밀폐 기구(O링)를 사이에 두고 씰 한다. 장착 플랜지와 절연 플랜지가 접하는 면은 진공 씰면이며, 장착 플랜지와 절연 플랜지 사이에 밀폐 기구(O링)를 사이에 두고 씰 한다.
본 발명에 따르면, 전극 플랜지와 기판과의 거리의 변동을 억제할 수 있다. 성막의 재현성이 유지된 플라즈마 처리 공정을 실현할 수 있다. 플라즈마 처리 장치에서 생성되는 플라즈마 분포의 변동을 방지할 수 있다. 처리 특성의 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략 종단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 부근의 영역을 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 밀폐 기구를 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부를 나타내는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부를 나타내는 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 16은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
도 17은 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
도 18은 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
도 19는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
도 20은 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치에서의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다.
<제1 실시 형태>
이하, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 나타내는 개략 종단면도이다. 도 1에서, 부호 1은 플라즈마 처리 장치이다.
또한, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 구성 요소를 도면 상에서 인식할 수 있는 정도의 크기로 하기 위해서, 적당히, 각 구성 요소의 치수 및 비율을 실제의 것과는 다르게 한 경우가 있다 .
<플라즈마 처리 장치(1)>
본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 CVD 법을 이용한 성막 장치이다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 반응실인 성막 공간(2a)을 갖는 처리실(3)을 포함한다.
처리실(3)은, 진공 챔버(2)(챔버)와, 캐소드 플랜지(4)(전극 플랜지)와, 절연 플랜지(100)로 구성되어 있다.
<진공 챔버(2)>
진공 챔버(2)는, 저부(11)(내저면)와, 저부(11)의 둘레 가장자리로부터 입설된 측벽(24)(벽부)과, 측벽(24)의 단부 개구의 주위에 설치된 장착 플랜지(21)를 갖는다. 진공 챔버(2)는 알루미늄, 알루미늄 합금으로 형성된다.
진공 챔버(2)의 저부(11)에는 저부 개구가 형성되어 있다. 이 저부 개구에는 지주(16)가 삽통되어 있다. 지주(16)는 진공 챔버(2)의 하부에 배치되어 있다.
지주(16)의 선단은 진공 챔버(2) 내에 위치한다. 지주(16)의 선단에는, 판 형상의 서셉터(15)(지지부)가 접속되어 있다.
저부(11)와 측벽(24)은 알루미늄, 알루미늄 합금으로 형성된다.
지주(16)는, 진공 챔버(2)의 외부에 설치된 승강 구동부(16A)(승강 기구)에 접속되어 있다. 지주(16)는 승강 구동부(16A)에 의해 상하 방향으로 이동 가능하다. 즉, 지주(16)의 선단에 접속된 서셉터(15)는 상하 방향으로 승강 가능하게 구성되어 있다.
진공 챔버(2)의 외부에서는, 지주(16)의 외주를 덮도록 벨로우즈(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 벨로우즈에 의해, 지주(16)가 상하 이동했을 때에, 성막 공간(2a)의 밀폐가 유지된다.
진공 챔버(2)에는, 서셉터(15)보다 저부(11)에 근접하는 위치에, 배기관(27)이 접속되어 있다. 배기관(27)의 선단에는 진공 펌프(28)가 설치되어 있다. 진공 펌프(28)는 진공 챔버(2) 내가 진공 상태가 되도록 감압한다.
<장착 플랜지(21)>
진공 챔버(2)의 측벽(24)의 상단에는 장착 플랜지(21)가 설치되어 있다.
장착 플랜지(21)는 측벽(24)의 단부 개구로부터 지름 방향 외측으로 돌출하도록 측벽(24)의 주위에 설치되어 있다. 측벽(24)과 장착 플랜지(21)는 각각 도전재로 구성되어 있다. 측벽(24)과 장착 플랜지(21)는 일체로 이루어져도 좋고, 별개의 부재로 이루어져도 좋다. 예를 들어, 측벽(24)과 장착 플랜지(21)가 별도의 부재로 구성되는 경우, 측벽(24)과 장착 플랜지(21) 사이에 O링과 같은 씰 부재를 배치해도 좋다.
측벽(24)과 장착 플랜지(21)는 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 장착 플랜지(21)의 상면(21a)은 대략 수평인 평면 형상을 갖는다.
<캐소드 플랜지(4), 샤워 플레이트(5)>
캐소드 플랜지(4)는 절연 플랜지(100)를 통해 진공 챔버(2)의 상부에 장착된다.
캐소드 플랜지(4)의 형상은 대략 평판 형상이다. 캐소드 플랜지(4)는 장착 플랜지(21)에 의해 형성된 챔버(2)의 단부 개구를 덮는다. 캐소드 플랜지(4)는 주연부(4a)를 갖는다. 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면은, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 대향하고 있다. 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 대략 평행하게 위치한다.
캐소드 플랜지(4)의 상방에는 실드 커버가 재치되어도 좋다. 캐소드 플랜지(4)의 하방에는 상하 방향으로 이간되어 샤워 플레이트(5)가 배치된다.
샤워 플레이트(5)는 캐소드 플랜지(4)의 하방에서 장착 플랜지(21)보다 지름 방향 내측에 위치한다. 샤워 플레이트(5)는 캐소드 플랜지(4)의 하면과 평행하게 배치된다. 샤워 플레이트(5)는 캐소드 플랜지(4)로부터 매달려 있다. 샤워 플레이트(5)는 캐소드 플랜지(4)의 하면으로부터 하방으로 연장되는 지지주부(4b)에 의해 지지된다. 지지주부(4b)는 도체로 구성된다. 지지주부(4b)의 개수는 복수이다. 지지주부(4b)는, 복수의 부재로 구성되어 있지 않아도 좋다. 예를 들어, 지지주부(4b)의 형상은, 캐소드 플랜지(4)의 평면시에서 보아, 프레임 형상이라도 좋다. 이 경우, 프레임 형상의 지지주부(4b)는 절연 지지부(8)의 내측에 배치된다.
캐소드 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5)는, 지지주부(4b)에 의해 전기적으로 도통된다. 샤워 플레이트(5)의 주연부 외측에는 절연 지지부(8)가 배치된다. 절연 지지부(8)는 샤워 플레이트(5)의 지름 방향 외측에 배치된다. 절연 지지부(8)는 장착 플랜지(21)보다 지름 방향 내측에 위치한다. 절연 지지부(8)와 장착 플랜지(21)는 지름 방향에서 서로 이간되어 있다. 절연 지지부(8)의 상단은 캐소드 플랜지(4)로부터 매달려 있다.
절연 지지부(8)의 지름 방향 내측에는 샤워 플레이트(5)가 접하고 있다. 절연 지지부(8)의 하단에서의 지름 방향 내측의 윤곽은, 캐소드 플랜지(4) 및 샤워 플레이트(5)가 성막 공간(2a)에 노출되는 범위를 제한하도록 설정되어 있다. 절연 지지부(8)는 전극 절연 커버로서 기능한다.
캐소드 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5)는 상하 방향으로 이간하고 서로 대략 평행하게 배치된다. 이에 의해, 캐소드 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5) 사이에 공간(2c)이 형성된다.
캐소드 플랜지(4)의 하면(4c)은 샤워 플레이트(5)에 대향하고 있다. 캐소드 플랜지(4)에는 가스 도입구(7a)가 관통하여 설치되어 있다.
또한, 처리실(3)의 외부에 설치된 프로세스 가스 공급부(7b)와 가스 도입구(7a) 사이에는 가스 도입관(7)이 설치되어 있다.
가스 도입관(7)의 일단은 가스 도입구(7a)에 접속된다. 가스 도입관(7)의 타단은 프로세스 가스 공급부(7b)에 접속되어 있다.
가스 도입관(7)은 실드 커버를 관통하고 있다. 가스 도입관(7)을 통해서 프로세스 가스 공급부(7b)로부터 공간(2c)에 프로세스 가스가 공급된다.
공간(2c)은 공정 가스가 도입되는 가스 도입 공간으로서 기능한다.
샤워 플레이트(5)에는 복수의 가스 분출구(6)가 형성되어 있다.
공간(2c) 내에 도입된 프로세스 가스는 가스 분출구(6)로부터 진공 챔버(2) 내의 성막 공간(2a)으로 분출된다.
캐소드 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5)는, 각각 도전재로 구성되어 있다.
캐소드 플랜지(4)의 주위에는, 캐소드 플랜지(4)를 덮도록 실드 커버가 설치되어도 좋다. 이 경우, 실드 커버는 캐소드 플랜지(4)와 비접촉이다. 실드 커버는 진공 챔버(2)에 전기적으로 접속하도록 배치되어 있다.
캐소드 플랜지(4)에는, 진공 챔버(2)의 외부에 설치된 고주파 전원(9)(고주파 전원)이 매칭 박스(12)를 통해 접속되어 있다.
매칭 박스(12)는 실드 커버에 장착되어 있다.
캐소드 플랜지(4) 및 샤워 플레이트(5)는 캐소드 전극으로서 구성되어 있다.
진공 챔버(2)는 실드 커버를 통해 접지되어 있다. 실드 커버의 둘레 가장자리 하단은 장착 플랜지(21)의 외주와 접하여 장착되어도 좋다.
<서셉터(15)>
서셉터(15)는 표면이 평탄하게 형성된 판 형상의 부재이다. 서셉터(15)의 상면에는 기판(10)이 재치된다. 서셉터(15)는, 재치된 기판(10)의 법선 방향이 지주(16)의 축선과 평행이 되도록 형성된다.
서셉터(15)는 히터(14)를 내장해도 좋다. 서셉터(15)는 재치한 기판(10)을 히터(14)에 의해서 가열 및 온도 조절 가능하게 해도 좋다.
서셉터(15)는 접지 전극, 즉 애노드 전극으로서 기능한다. 이에 의해, 서셉터(15)는 도전성을 갖는 금속 등으로 형성되고 있다. 예를 들어, 서셉터(15)는 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 형성된다.
서셉터(15)는, 알루미늄, 알루미늄 합금의 표면에 알루마이트 처리가 실시된 부재이다.
기판(10)이 서셉터(15) 상에 배치되면, 기판(10)과 샤워 플레이트(5)는 서로 근접하여 평행하게 위치된다.
서셉터(15)의 상면은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 평행한 상태를 유지하도록 되어 있다. 서셉터(15)의 상면은, 승강 구동부(16A)에 의해 상하 방향으로 이동하여 높이 위치가 변화한 경우에서도, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 평행한 상태를 유지한다.
서셉터(15)에 기판(10)이 배치된 상태에서, 가스 도입구(7a)로부터 프로세스 가스를 분출시키면, 프로세스 가스는 기판(10)의 처리면(10a) 상의 공간에 공급된다.
서셉터(15) 내부의 히터(14)에 의해서 서셉터(15)와 기판(10)이 가열된다. 이에 따라, 기판(10)의 온도가 소정의 온도로 조정된다.
히터(14)는 서셉터(15)의 대략 중앙부 및 지주(16)에 형성된 관통공의 내부에 삽통된 히터 선(14a)에 의해 진공 챔버(2)의 외부 전원(14b)에 접속되어 있다. 히터 선은 서셉터(15)의 수직 방향에서 본 서셉터(15)의 대략 중앙부의 이면으로부터 하방을 향해서 돌출되어 있다. 전원(14b)은 히터(14)에 공급되는 전력에 따라 서셉터(15) 및 기판(10)의 온도를 조정한다.
서셉터(15)의 상면에는 기판(10)의 지름 방향 외측에 인접하는 위치에 기판 절연 커버가 설치되어도 좋다. 기판 절연 커버는 기판(10) 주위를 둘러싼다. 기판 절연 커버는 기판(10)의 전 둘레에 설치된다. 기판 절연 커버의 높이는 기판(10)의 처리면(10a)보다 상향으로 돌출될 수 있다. 기판 절연 커버의 높이는, 예를 들면 기판(10)의 처리면(10a)과 같다. 기판 절연 커버의 높이는 기판(10)의 처리면(10a)보다 낮게 할 수 있다.
<도어 밸브(26a)>
진공 챔버(2)의 측벽(24)에는 기판(10)을 반출 또는 반입하기 위해 이용되는 반출입부(26)(반출입구)가 형성되어 있다.
진공 챔버(2)의 측벽(24)에서의 외측면에는 반출입부(26)를 개폐하는 도어 밸브(26a)가 설치되어 있다. 도어 밸브(26a)는, 예를 들어 상하 방향으로 슬라이딩 가능하다.
도어 밸브(26a)가 하방(진공 챔버(2)의 저부(11)를 향한 방향)으로 슬라이드 이동했을 때에는, 반출입부(26)가 개구한다. 이 상태에서, 진공 챔버(2)에 대해서 기판(10)을 반출 또는 반입할 수 있다.
한편, 도어 밸브(26a)가 상방(캐소드 플랜지(4)를 향한 방향)으로 슬라이드 이동했을 때는, 반출입부(26)가 폐쇄된다. 이 상태에서, 기판(10)의 처리(성막 처리)를 실시할 수 있다.
<절연 플랜지(100)>
도 2는 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연 플랜지 부근의 영역을 나타내는 확대 단면도이다. 도 3은 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 사시도이다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연 플랜지 및 밀폐 기구를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 4에서는 캐소드 플랜지(4)의 도시를 생략하고 있다.
장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이에는 절연 플랜지(100)가 배치된다.
절연 플랜지(100)는 진공 챔버(2)의 장착 플랜지(21) 및 캐소드 플랜지(4)에 끼워져 있다. 구체적으로, 절연 플랜지(100)는 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 장착 플랜지(21)의 상면(21a) 사이에 끼워져 있다. 절연 플랜지(100)는 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레를 따라 연장된다. 절연 플랜지(100)의 내주연의 형상은, 장착 플랜지(21)의 내주연과 동일한 윤곽 형상이다. 절연 플랜지(100)의 내주 형상은 캐소드 플랜지(4)의 상면에서 보아 장착 플랜지(21)의 내주 윤곽과 동일한 윤곽 형상이다. 절연 플랜지(100)의 외주 가장자리의 형상은 캐소드 플랜지(4)의 외주 가장자리와 동일한 윤곽 형상이다. 절연 플랜지(100)의 외주 형상은, 캐소드 플랜지(4)의 상면에서 보아 캐소드 플랜지(4)의 외주 윤곽과 동일한 윤곽 형상이다.
절연 플랜지(100)는 챔버(2)의 단부 개구의 둘레 방향에서 장착 플랜지(21)의 전 둘레에서 균일한 두께 치수를 갖는다. 절연 플랜지(100)는 챔버(2)의 단부 개구에 대한 지름 방향에서 전 폭 방향으로 균일한 두께 치수를 갖는다. 즉, 절연 플랜지(100)의 단면 형상은 직사각형으로 이루어진다. 절연 플랜지(100)는 상면(100a)과 하면(100b)이 평행하다.
절연 플랜지(100)의 상면(100a)은, 상면(100a)의 전역에서 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉한다. 절연 플랜지(100)의 하면(100b)은 하면(100b)의 전역에서 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉한다. 또한, 절연 플랜지(100)의 상면(100a)이 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉하는 경우에서는, 플라즈마 처리 장치(1)는 처리 중 또는 처리 준비 중이다. 절연 플랜지(100)의 하면(100b)이 하면(100b)의 전역에서 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉하는 경우에서는, 플라즈마 처리 장치(1)는 처리 중 또는 처리 준비 중이다.
즉, 챔버(2) 내가 감압되지 않고, 캐소드 플랜지(4)가 장착 플랜지(21)로 가압되어 있지 않은 경우에는, 절연 플랜지(100)는 상면(100a) 또는 하면(100b)이, 하면(4c) 또는 상면(21a)에 접하고 있지 않은 상태인 것도 가능하다.
절연 플랜지(100)는 가요성을 갖는 절연재로 이루어진다. 절연 플랜지(100)는 플라즈마 처리에서 충분한 내열성을 갖는다. 절연 플랜지(100)는 플라즈마 처리에서 진공 분위기에서 충분히 낮은 가스 방출성을 갖는다. 절연 플랜지(100)는 플라즈마 처리에서 충분한 씰 성을 갖는다. 구체적으로, 절연 플랜지(100)는 불소 수지 등으로 구성될 수 있다.
절연 플랜지(100)에는 복수의 관통공(101)(간극)이 형성되어 있다. 복수의 관통공(101)의 각각은 절연 플랜지(100)를 두께 방향으로 관통한다. 복수의 관통공(101)의 각각은 상면(100a) 및 하면(100b)에 개구한다. 복수의 관통공(101)의 각각은, 상하 방향의 전 길이에 동일한 단면 형상을 갖는다. 복수의 관통공(101)은 절연 플랜지(100)의 연재 방향인 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레를 따라 서로 간격을 두고 배치된다. 절연 플랜지(100)의 폭 방향에서는 하나의 관통공(101)이 형성된다. 복수의 관통공(101)의 각각은 서로 동일한 형상을 갖는다. 복수의 관통공(101)의 각각의 수평 방향의 단면 형상은 본 실시 형태에서는 대략 원형이다.
절연 플랜지(100)에는 복수의 고정 관통공(102)이 형성되어 있다. 복수의 고정 관통공(102)은 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레를 따라 방향으로 배열된다. 복수의 고정 관통공(102)의 각각은 복수의 관통공(101)과 이간되는 위치에 설치되어 있다. 즉, 고정 관통공(102)은, 예를 들면 2개의 관통공(101) 사이에 설치되어 있다. 고정 관통공(102)에는, 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21)를 고정하기 위한 체결 볼트(102a)가 관통한다. 체결 볼트(102a)는 절연 부시(102b)를 통해 캐소드 플랜지(4)의 체결공(102c)에 체결된다. 체결 볼트(102a)는 장착 플랜지(21)에 형성된 암나사부(102d)에 나사 결합된다.
절연 플랜지(100)에는 복수의 위치 규제 요부(103)가 형성되어 있다. 복수의 위치 규제 요부(103)는 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레를 따라 방향으로 배열된다. 복수의 위치 규제 요부(103)의 각각은 복수의 관통공(101) 및 고정 관통공(102)과 이간되는 위치에 설치되어 있다. 복수의 위치 규제 요부(103)의 각각은 절연 플랜지(100)의 하면(100b)에 개구한다. 복수의 위치 규제 요부(103)의 각각은 절연 플랜지(100)를 두께 방향으로 관통하지 않는다. 복수의 위치 규제 요부(103)의 각각에는 장착 플랜지(21)의 상면(21a)으로부터 돌출된 위치 규제 철부(103a)가 수납되어 있다. 위치 규제 철부(103a)는 장착 플랜지(21)에 형성된 암나사 요부(103b)에 나사 결합된 위치 규제 볼트(103c)의 볼트 헤드로 구성된다.
<절연 스페이서부(110)>
도 5는 본 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 절연 스페이서부를 나타내는 사시도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 절연 플랜지(100)의 복수의 관통공(101)에는, 일대일로 대응하도록 복수의 절연 스페이서부(110)가 수납된다.
복수의 절연 스페이서부(110)의 각각은 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이에 배치된다. 복수의 절연 스페이서부(110)의 각각은 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이의 이간 거리를 규정한다. 절연 스페이서부(110)의 각 형상은 기둥 형상이다. 복수의 절연 스페이서부(110)의 각각은 상하 방향의 전 길이에서 동일한 단면 형상을 갖는다. 이하의 설명에서는, 복수의 절연 스페이서부(110)의 각각에 대하여 설명하는 경우, 간단히 「절연 스페이서부(110)」라고 칭한다.
절연 스페이서부(110)는 상하 방향으로 가압되어도 치수가 변화하지 않는 강도를 갖는다. 절연 스페이서부(110)는 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이에서 절연성을 유지할 수 있는 절연재로 이루어진다. 절연 스페이서부(110)는, 예를 들어 알루미나로 형성된다. 절연 스페이서부(110)는 소결 알루미나로 이루어질 수 있다. 또는 절연 스페이서부(110)는 유리 등으로 구성될 수 있다.
절연 스페이서부(110)에서는, 상단면(110a)과 하단면(110b)이 평행하다. 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)은 상단면(110a)의 전역에서 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉한다. 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)은 하단면(110b)의 전역에서 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉한다.
절연 스페이서부(110)는 관통공(101)의 내부에 매립되어 있다. 절연 스페이서부(110)의 수평 방향에서의 단면 형상은 관통공(101)의 수평 방향에서의 단면 형상과 거의 동일하다. 복수의 절연 스페이서부(110)는, 모든 관통공(101)에 대응하도록, 절연 플랜지(100)의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있다. 서로 인접하는 2개의 관통공(101)은 절연 플랜지(100)의 둘레 가장자리를 따라 이간되어 있다. 복수의 절연 스페이서부(110)는 모두 동일한 형상을 갖는다. 복수의 절연 스페이서부(110)는 동일한 상하 방향의 치수를 갖는다. 절연 스페이서부(110)의 상하 방향의 치수는 상단면(110a)과 하단면(110b) 사이의 거리이다. 절연 스페이서부(110)의 상하 방향의 치수는 절연 플랜지(100)의 두께 치수와 거의 같거나 약간 작게 설정된다.
절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)이 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉하는 경우에서는, 플라즈마 처리 장치(1)는 처리 중 또는 처리 준비 중이다. 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)이 하단면(110b)의 전역에서 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉하는 경우에서는, 플라즈마 처리 장치(1)는 처리 중 또는 처리 준비 중이다.
즉, 챔버(2) 내가 감압되어 있지 않고, 캐소드 플랜지(4)가 장착 플랜지(21)로 가압되어 있지 않은 경우에는, 절연 스페이서부(110)는, 상단면(110a) 또는 하단면(110b)이, 하면(4c) 또는 상면(21a)에 접하지 않은 상태인 것도 가능하다.
<O링(105a, 106a)>
절연 플랜지(100)에는 O링(105a, 106a)(밀폐 기구)이 배치되어 있다. O링(105a, 106a)은 절연 플랜지(100)의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있다. O링(105a, 106a)은 관통공(101)과 지름 방향으로 이간되어 있다. O링(105a, 106a)의 각각을 제1 O링(제1 밀폐 기구) 및 제2 O링(제2 밀폐 기구)으로 칭할 수도 있다.
본 실시 형태에서, O링(105a, 106a)은 관통공(101)보다 지름 방향 내측의 위치, 즉 관통공(101)보다 챔버(2)의 처리실(3)에 가까운 위치에 배치된다.
O링(105a)은 O링 홈(105)에 수납된다. O링(105a)은 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉한다. O링 홈(105)은 절연 플랜지(100)의 상면(100a)에 형성된다. O링 홈(105)은 절연 플랜지(100)에서의 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레에 연속하여 형성된다. O링 홈(105)은 관통공(101)과 지름 방향으로 이간되는 위치에 형성된다. O링(105a)은 절연 플랜지(100)에서의 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레에서 연속한다.
O링(106a)은 O링 홈(106)에 수납된다. O링(106a)은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉한다. O링 홈(106)은 절연 플랜지(100)의 하면(100b)에 형성된다. O링 홈(106)은 절연 플랜지(100)에서의 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레에 연속적으로 형성된다. O링 홈(106)은 관통공(101)과 지름 방향으로 이간되는 위치에 형성된다. O링(106a)은 절연 플랜지(100)에서의 챔버(2)의 단부 개구의 전 둘레에서 연속한다.
O링 홈(105)과 O링 홈(106)은, 캐소드 플랜지(4)의 상면에서 보아 거의 동일한 위치에 형성된다. O링 홈(105)과 O링 홈(106)은 캐소드 플랜지(4)의 상면에서 보았을 때 거의 동일한 폭 치수를 갖는다. O링 홈(105)과 O링 홈(106)은 거의 동일한 깊이 치수를 갖는다. O링(105a)과 O링(106a)은 거의 동일한 직경 치수(두께 치수)를 갖는다.
<플라즈마 처리 장치(1)의 동작>
다음으로, 플라즈마 처리 장치(1)를 이용하여 기판(10)의 처리면(10a)에 막을 형성하는 경우의 작용에 대하여 설명한다.
플라즈마 처리를 개시하기 전에 장치를 준비한다.
<준비 공정>
우선, 절연 플랜지(100)의 하면(100b)에서 O링 홈(106)에 O링(106a)을 수납한다.
이 상태에서, 챔버(2)의 측벽(24)의 상단에 위치하는 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 절연 플랜지(100)를 재치한다. 이 때, 위치 규제 요부(103)의 위치와 위치 규제 철부(103a)의 위치를 맞추고, 이 상태에서 위치 규제 철부(103a)를 위치 규제 요부(103)에 끼워 넣는다. 그러면, 고정 관통공(102)이 체결공(102c)에 정렬된 상태가 된다. 동시에, O링(106a)은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉한다. 이때, 절연 플랜지(100)의 하면(100b) 전체가 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 접촉하지 않아도 좋다.
다음으로, 관통공(101)의 하부 개구가 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에서 거의 막힌(閉塞) 상태가 된다. 여기서, 복수의 관통공(101) 모두에 일대일로 대응하도록 복수의 절연 스페이서부(110)를 삽입한다. 이 때, 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)이 절연 플랜지(100)의 상면(100a)과 대략 면일(面一)이 되도록 절연 스페이서부(110)의 삽입 위치를 설정한다. 마찬가지로, 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)이 절연 플랜지(100)의 하면(100b)과 대략 면일이 되도록 절연 스페이서부(110)의 삽입 위치를 설정한다. 또는, 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)이 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 맞닿도록(當接) 절연 스페이서부(110)의 삽입 위치를 설정해도 좋다. 또한, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 절연 플랜지(100)를 재치하기 전에, 복수의 관통공(101)의 각각에 절연 스페이서부(110)를 삽입해도 좋다.
다음으로, 절연 플랜지(100)의 상면(100a)에서, O링 홈(105)에 O링(105a)을 수납한다. 또한, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 절연 플랜지(100)를 재치하기 전에, O링(105a)을 O링 홈(105)에 수납해도 좋다.
다음으로, 절연 플랜지(100)의 상면(100a)에 주연부(4a)의 하면(4c)이 접촉하도록 캐소드 플랜지(4)를 재치한다. 이 때, 캐소드 플랜지(4)에는, 지지주부(4b) 및 절연 지지부(8)에 의해 샤워 플레이트(5)도 일체로 장착되어 있으므로, 샤워 플레이트(5)도 동시에 장착한다. 또는, 샤워 플레이트(5)를 캐소드 플랜지(4)보다 먼저 장착해도 좋다. 이 때, 체결공(102c)과 고정 관통공(102)과 암나사부(102d)의 축선이 일치하도록 위치 결정한다.
다음으로, 절연 부시(102b)에 체결 볼트(102a)를 삽통한 상태에서 체결 볼트(102a)를 암나사부(102d)에 나사 결합한다. 이에 의해, 캐소드 플랜지(4)가 장착 플랜지(21)에 고정된다. 이 때, 절연 플랜지(100)는 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 장착 플랜지(21)의 상면(21a) 사이에 끼워진다. 또한, 절연 플랜지(100)는 캐소드 플랜지(4)의 자중 및 체결 볼트(102a)의 체결력에 의해 상하로 가압된다. 이 가압력에 의해, 절연 플랜지(100)는 상하 방향으로 압축 변형된다.
절연 플랜지(100)가 상하로 가압되면, O링(106a)은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 밀착된다. 동시에, O링(105a)은 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 밀착된다. 이에 의해, O링(105a) 및 O링(106a)에 의한 처리실(3)의 씰이 가능해진다.
또한, 프로세스 가스 공급부(7b)와 접속하는 가스 도입관(7), 고주파 전원(9) 및 매칭 박스(12)와 접속하는 회로 배선, 실드 커버 그 외 필요한 구성을 접속 및 장착한다.
이로써, 플라즈마 처리의 준비 공정을 종료한다.
<플라즈마 처리 공정>
처리를 개시할 때, 우선, 진공 펌프(28)를 구동하여 진공 챔버(2)를 감압한다. 이 상태에서는, 진공 챔버(2) 내가 감압됨으로써, 캐소드 플랜지(4)에 인가된 대기압에 의해 절연 플랜지(100)는 상하로 가압된다. 소정의 가압력이 인가되면, 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)이 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 접촉한다. 동시에, 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)이 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 맞닿는다.
절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)과 하단면(110b)은 서로 평행하고, 또한 복수의 절연 스페이서부(110)는 높이가 동일한 강체이다. 이에 의해, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c) 사이의 이간 거리는 절연 스페이서부(110)의 높이와 동일하도록 규정된다. 또한, 절연 스페이서부(110)가 강체이기 때문에, 플라즈마 처리의 개시 전부터 종료까지의 처리 중 모두에서, 상단면(110a)과 하단면(110b) 사이의 거리는 일정하고 변화하지 않는다.
또한, 절연 스페이서부(110)가 알루미나로 형성되어 있다. 이 때문에, 히터(14) 등에 의한 가열 및, 처리 중에 발생하는 플라즈마에 의해 가열되어도, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c) 사이의 이간 거리는 변화하지 않는다.
진공 챔버(2) 내가 진공으로 유지된 상태에서, 도어 밸브(26a)가 열리고, 진공 챔버(2)의 반출입부(26)를 통하여 진공 챔버(2)의 외부로부터 성막 공간(2a)을 향하여 기판(10)이 반입된다. 기판(10)은 서셉터(15) 상에 재치된다. 기판(10)은 기판 절연 커버 및 다른 구성에 의해 서셉터(15) 상에서의 재치 위치가 규정되어 정렬된다.
기판(10)을 반입한 후, 도어 밸브(26a)가 닫힌다(폐쇄 동작).
기판(10)을 재치하기 전에, 서셉터(15)는 진공 챔버(2) 내의 하부에 위치하고 있다. 또한, 기판(10)을 재치하기 전은, 서셉터(15)는 반출입부(26)보다 하방에 위치하고 있다.
즉, 서셉터(15)와 샤워 플레이트(5)의 간격이 넓어지기 때문에, 로봇 아암(도시하지 않음)을 이용하여 기판(10)을 서셉터(15) 상에 용이하게 재치할 수 있다.
기판(10)이 서셉터(15) 상에 재치된 후에는, 승강 구동부(16A)가 기동하여, 지주(16)를 상승시킨다. 상방으로 밀어 올린 서셉터(15) 상에 재치된 기판(10)도 상방으로 이동한다. 이에 따라, 적절히 성막하기 위해서 필요한 간격이 되도록 샤워 플레이트(5)와 기판(10)의 간격이 원하는 값으로 결정되고, 이 간격이 유지된다.
기판(10)이 재치된 서셉터(15)는 전원(14b)으로부터 히터 선(14a)을 통해 전력이 공급된 히터(14)에 의해 가열되어 소정의 온도가 유지된다.
그 후, 프로세스 가스 공급부(7b)로부터 가스 도입관(7) 및 가스 도입구(7a)를 통해 공간(2c)에 프로세스 가스가 도입된다. 그리고, 샤워 플레이트(5)의 가스 분출구(6)로부터 성막 공간(2a) 내에 프로세스 가스가 분출된다.
다음으로, 고주파 전원(9)을 기동하여, 캐소드 플랜지(4)에 고주파 전력을 인가한다.
그러면, 캐소드 플랜지(4)의 표면으로부터 샤워 플레이트(5)의 표면을 타고 고주파 전류가 흐르고, 샤워 플레이트(5)와 서셉터(15) 사이에 방전이 발생한다. 그리고, 샤워 플레이트(5)와 기판(10)의 처리면(10a) 사이에 플라즈마가 발생한다.
이와 같이 발생한 플라즈마 내에서 프로세스 가스가 분해되어, 플라즈마 상태의 프로세스 가스가 얻어지고, 기판(10)의 처리면(10a)에서 기상 성장 반응이 생겨, 박막이 처리면(10a) 상에 성막된다.
서셉터(15)에 전달된 고주파 전류는, 측벽(24), 실드 커버를 통해 리턴된다(리턴 전류).
플라즈마 처리 장치(1)에서, 성막 처리를 개시하기 전에는, 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21)의 이간 거리를 정확하게 설정한다.
이에 의해, 승강 구동부(16A)에 의해 서셉터(15)를 승강시키고, 서셉터(15) 상의 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5)의 하면 사이에서, 성막 공간(2a)이 되는 간극(갭)을 설정한다. 이 때, 이 갭의 제어를 정확하게 행하는 것이 가능해진다. 동시에, 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5)의 하면의 갭을 정확하게 유지할 수 있다.
구체적으로는, 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)의 전면을 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)에 밀착시킨다. 동시에, 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)의 전면을 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 밀착시킨다. 이 때, 모든 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)의 전면을 하면(4c)에 밀착시킬 필요가 있다. 또한, 모든 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)의 전면을 상면(21a)에 밀착시킬 필요가 있다.
이에 의해, 챔버(2)의 단부 개구를 형성하는 장착 플랜지(21)의 전 둘레에서, 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과의 갭을 균일한 이간 거리로 할 수 있다. 샤워 플레이트(5)는 절연 지지부(8) 및 지지주부(4b)에 의해 캐소드 플랜지(4)의 하면(4c)과 평행이 되도록 매달려 있다. 서셉터(15)의 상면이 장착 플랜지(21)의 상면(21a)과 평행하다. 이 때문에, 기판(10)의 처리면(10a)과 샤워 플레이트(5)의 하면과의 갭을 균일한 이간 거리로 할 수 있다.
본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 절연 플랜지(100)에 의해 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)의 사이를 절연할 수 있다. 처리실(3)이 씰 된다. 동시에, 대기압 및 캐소드 플랜지(4) 등의 자중에 의해 두께 방향으로 가압되는 절연 플랜지(100)에서, 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)이 캐소드 플랜지(4)에 접하고 있다. 절연 스페이서부(110)의 하단면(110b)은 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 접하고 있다. 절연 스페이서부(110)는 충분한 강성을 갖는다. 이 때문에, 절연 스페이서부(110)에 의해 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)의 이간 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 플라즈마 처리 중에 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이의 거리가 변하지 않도록 할 수 있다. 또한, 승강 구동부(16A)에 의해 서셉터(15)를 승강시켰을 경우에도, 플라즈마가 발생하는 전극간의 거리를 기판(10)의 처리면(10a)을 따른 전역에서 균일하게 하기 위해서, 복잡한 다른 기구를 구비할 필요가 없다.
이에 의해, 가요성을 갖는 절연 플랜지(100) 및 O링(105a, 106a)이 변형되어 씰을 유지하고 있는 상태에서도, 처리 특성(성막 특성)에 직결하는 플라즈마 처리 중에서의 전극간 거리를 정확하게 유지할 수 있다. 즉, 샤워 플레이트(5)와 기판(10) 사이의 거리를 정확하게 유지할 수 있다. 절연 플랜지(100) 및 O링(105a, 106a)의 변형이 플라즈마의 발생 상태에 영향을 미치는 것을 억제할 수 있다. 즉, 절연 스페이서부(110)를 관통공(101)에 넣음으로써, 절연 플랜지(100)의 상하 방향의 수축을 억제할 수 있다. 바꾸어 말하면, 절연 스페이서부(110)는 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이에 위치하는 지주로서 기능한다. 따라서, 샤워 플레이트(5)와 기판(10) 사이의 거리의 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 장착 플랜지와 전극 플랜지 사이를 씰하기 위해서는 절연 플랜지(100) 및 O링(105a, 106a) 등의 씰 부재가 변형되는 것이 필요하다. 이 씰 상태를 유지한 채로, 장착 플랜지(21)에 대한 캐소드 플랜지(4)의 자세가 기울어지는 등의 변화에 기인하여, 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)의 거리가 처리실(3)의 둘레 방향에서 불균일해지는 것을 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 기둥 형상의 절연 스페이서부(110)가 절연 플랜지(100)에 형성된 관통공(101)에 매립되어 있다. 이에 의해, 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)의 상하 방향에서의 이간 거리를 일정하게 유지할 수 있다. 종래의 절연 플랜지(100)에 복수의 관통공(101)을 형성하는 것만으로 절연 스페이서부(110)를 장착할 수 있다. 이에 의해, 다른 구성 부품을 늘리지 않고 플라즈마 발생 전극에서의 간격을 유지하는 것이 가능해진다. 동시에, 관통공(101)에 절연 스페이서부(110)를 삽입하는 것만으로 절연 플랜지(100)에 대한 절연 스페이서부(110)의 조립을 행하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 부품 점수의 증가를 억제한 후에, 메인터넌스 등에서의 플라즈마 처리 장치(1)의 분해 및 조립 작업 시간을 단축할 수 있다. 동시에, 플라즈마 처리 장치(1)의 분해 및 조립 작업 공정을 삭감하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 복수의 절연 스페이서부(110)가 챔버(2)의 단부 개구를 형성하는 장착 플랜지(21)의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있다. 이 때문에, 캐소드 플랜지(4)와 샤워 플레이트(5)를 일체로 제거했을 때에, 장착 플랜지(21)의 전 둘레에서, 모두 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)의 상하 방향에서의 이간 거리를 일정하게 유지하는 것이 가능해진다. 즉, 샤워 플레이트(5)와 기판(10)이 기울어지지 않는다. 또한, 절연 플랜지에서의 챔버의 씰을 유지하는 것이 용이해진다. 이에 의해 처리 특성(성막 특성)의 저하를 방지할 수 있다.
본 실시 형태의 플라즈마 처리 장치(1)에 의하면, 절연 플랜지(100)의 상면(100a) 및 하면(100b)에는, 밀폐 기구로서 기능하는 O링(105a, 106a)이 설치되어 있다. 이 때문에, 절연 플랜지(100)의 부근의 영역에서, 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4)를 확실하게 절연할 수 있다. O링(105a, 106a)에 의해 장착 플랜지(21)와 캐소드 플랜지(4) 사이를 씰 할 수 있다.
대기압 및 캐소드 플랜지(4)의 자중에 의해, 불소 수지로 이루어지는 절연 플랜지(100)가, 대기압 및 자중이 작용하는 방향으로 압축 변형된다. 이에 의해, 절연 스페이서부(110)가 설치되어 있지 않은 경우에는, 샤워 플레이트(5)와 서셉터(15) 사이의 거리가 변화한다. 이것은 프로세스 공간의 전극간 거리의 변화이며, 성막의 재현성이 유지되는 플라즈마 처리 공정을 실현하기 어렵다.
한편, 본 실시 형태에서는 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21) 사이에 절연 스페이서부(110)를 설치함으로써 절연 플랜지(100)의 수축을 억제할 수 있다. 샤워 플레이트(5)와 서셉터(15) 상의 기판(10) 사이의 거리의 안정성이 개선된다.
여기서, 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21)는 절연 플랜지(100)로 전기적으로 절연되어 있다. 또한, 절연 스페이서부(110)와 위치 규제 철부(103a)와 체결 볼트(102a)는 모두 O링(105a, 106a)보다 챔버(2)의 외측에 위치하고, 즉 대기압측에 위치하고 있다.
이러한 구성을 채용하고 있는 이유는 다음과 같다.
· 알루미나 지주와 절연 플랜지 사이의 간극이 감압 하에서는 이상 방전의 발생을 초래할 우려가 있다. 이 점을 고려하여, 상술한 구성을 채용하고 있다.
· 처리실(3)측(진공측)에 파티클이 퇴적되지 않도록, 상술한 구성이 대기측에 배치되어 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(1)에서는, 플라즈마 처리시에 히터(14)로 기판(10)을 가열한다. 서셉터(15)와 대향하는 샤워 플레이트(5), 절연 지지부(8), 캐소드 플랜지(4) 및 절연 플랜지(100)는 모두 동일하게 가열된다. 여기서, 샤워 플레이트(5), 절연 지지부(8), 캐소드 플랜지(4), 장착 플랜지(21) 및 절연 플랜지(100)는 각각 온도가 다르기 때문에 열 신장량이 다르다. 이에 대해, 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21) 사이에 절연 스페이서부(110)를 설치함으로써 열 신장을 완충하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 챔버(2) 내가 대기압인 경우, O링(105a, 106a)은, 캐소드 플랜지(4)가 가압하는 힘과는 반대 방향으로 반발력을 발생시킨다. 이 때문에, 캐소드 플랜지(4)로부터 받는 압력이 O링(105a, 106a)의 반발력보다 작은 경우, 절연 스페이서부(110)는 캐소드 플랜지(4) 또는 장착 플랜지(21)에 접하지 않는다. 이것은, 프로세스를 실시할 때의 조건에서 캐소드 플랜지가 O링(105a, 106a)을 누르는 힘이 O링(105a, 106a)의 반발력보다 강하게 함으로써 해소할 수 있다.
도 6은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 절연 스페이서부(110)의 형상으로서 상단면(110a)과 하단면(110b)의 윤곽 형상이 원형 인 경우를 설명하였다. 절연 스페이서부(110)의 형상은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 절연 스페이서부(110)는, 도 6에 도시된 바와 같이 사각기둥의 윤곽을 가져도 좋다. 이 경우, 관통공(101)의 단면 형상도 마찬가지로 직사각형 윤곽의 단면을 갖는다. 또한, 절연 스페이서부(110)는, 도 7에 도시된 바와 같이 타원형상의 윤곽을 가져도 좋다. 이 경우, 관통공(101)의 단면 형상도 마찬가지로 타원 윤곽의 단면을 갖는다.
도 8은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
본 실시 형태에서는 절연 스페이서부(110)의 상단면(110a)과 하단면(110b)의 윤곽 형상이 동일한 경우를 설명하였다. 절연 스페이서부(110)의 지름 방향의 치수가 상하 방향으로 변화할 수도 있다. 예를 들어, 절연 스페이서부(110)는, 도 8에 도시된 바와 같이 원통의 상부 직경이 증가된 확대부(110c)를 갖는다. 즉, 절연 스페이서부(110)는 절연 스페이서부(110)의 크기(사이즈)가 증가한 확대부를 갖는다.
즉, 절연 스페이서부(110)는 절연 스페이서부(110)의 연재 방향에서의 단부를 갖는다. 확대부(110c)는 절연 스페이서부(110)의 단부에 설치된다. 이 경우, 관통공(101)의 단면 형상은, 확대부(110c)의 형상에 따라, 직경 방향의 치수가 증가한 확경(擴經) 구멍(확대 구멍)을 갖는 단면 형상이라도 좋다. 이 경우, 절연 스페이서부(110)가 관통공(101)으로부터 빠지기 어려워진다. 이 때문에, 절연 플랜지(100)를 장착 플랜지(21)에 재치하기 전에, 절연 스페이서부(110)를 관통공(101)에 삽입하고 플라즈마 처리 장치(1)의 조립 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 9는 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
마찬가지로, 도 9에 도시된 바와 같이, 절연 스페이서부(110)는 사각기둥의 상부에 설치된 확대부(110c)를 갖는다. 절연 스페이서부(110)의 연재 방향에 직교하는 평면에서, 확대부(110c)는 절연 스페이서부(110)의 다른 부위보다 큰 사이즈를 갖는다. 이 경우, 관통공(101)의 형상은 확대부(110c)의 형상에 따른 형상을 가져도 좋다. 예를 들어, 관통공(101)의 단면 형상은, 절연 스페이서부(110)의 연재 방향에 직교하는 평면에서, 큰 치수를 갖는 확경 구멍(확대 구멍)을 갖는 단면 형상이라도 좋다.
도 10은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
마찬가지로, 도 10에 도시된 바와 같이, 절연 스페이서부(110)는 타원기둥의 상부가 확대된 확대부(110c)를 갖는다. 즉, 절연 스페이서부(110)는 타원기둥의 상부의 크기가 증가된 확대부(110c)를 갖는다. 이 경우, 관통공(101)의 단면 형상은, 확대부(110c)의 형상에 따라, 직경 방향의 치수가 증가한 확경 구멍(확대 구멍)을 갖는 단면 형상이라도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 절연 플랜지(100)에 형성되어 절연 스페이서부(110)를 수납하는 간극으로서 관통공(101)을 형성하였다. 관통공(101)은 노치라도 좋다. 예를 들면, 이러한 노치는 절연 플랜지(100)를 두께 방향으로 관통함과 동시에, 절연 플랜지(100)의 둘레 가장자리에도 개구한다.
<제2 실시 형태>
이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 11은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태는 절연 스페이서부 및 장착 플랜지에 관한 점에서 상기 제1 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는, 상술한 제1 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 절연 스페이서부(110)는 도 11에 도시된 바와 같이 절연 플랜지(100)의 두께 방향으로 하방으로 돌출하여 형성된 돌출부(110d)를 갖는다.
한편, 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에는 요부(21d)가 형성되어 있다. 도 11에 도시된 예에서는, 요부(21d)는 돌출부(110d)에 대응하는 형상을 갖는다. 돌출부(110d)는 요부(21d)에 수납된다. 바꾸어 말하면, 절연 스페이서부(110)는 절연 스페이서부(110)의 연재 방향으로 연장되는 돌출부(110d)를 갖는다.
이에 의해, 장착 플랜지(21)에 대해서 절연 플랜지(100)가 상면(21a)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 장착 플랜지(21)에 위치 규제 철부(103a)를 형성할 필요가 없다. 동시에, 절연 플랜지(100)에 위치 규제 요부(103)를 형성할 필요가 없다. 또한, 이 상태에서 절연 플랜지(100)가 상면(21a)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한, 장착 플랜지(21) 및 절연 플랜지(100) 등의 가공 공정수를 삭감할 수 있다. 동시에 과도한 가공 정밀도 요구를 저감하는 것이 가능하다.
또한, 돌출부(110d)는 요부(21d)에 끼워지는 위치 규제기구를 가져도 좋다.
도 12는 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 돌출부(110d)에 수나사부를 형성해도 좋다. 이 경우, 돌출부(110d)에 대응하는 요부(21d)에는 암나사부가 형성된다. 이 구성에 의하면, 절연 스페이서부(110)를 장착 플랜지(21)에 나사 결합할 수도 있다. 이 경우, 조립 작업성을 더욱 향상시키는 것이 가능해진다.
또한, 도 12에서는 수나사부를 형성한 돌출부(110d)를 나타내고 있지만, 수나사부를 형성하지 않고 요부(21d)에 끼워맞춤하는 구성을 채용해도 좋다.
도 13은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
또한, 상술한 실시 형태에서는 절연 스페이서부(110)의 형상으로서 상단면(110a) 및 하단면(110b)의 윤곽 형상이 원형인 경우를 설명하였다. 절연 스페이서부(110)의 형상은 상술한 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들어, 절연 스페이서부(110)는 도 13에 도시된 바와 같이 사각기둥의 윤곽을 가져도 좋다. 이 경우, 돌출부(110d)는 요부(21d)에 끼워지거나 나사 결합 가능하도록 원형 단면을 갖는다. 바꾸어 말하면, 도 13에 도시된 예에서, 돌출부(110d)는 사각기둥과는 다른 원기둥의 부위를 갖는다. 원기둥의 부위에는 수나사부가 형성되어 있다.
도 14는 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 절연 스페이서부(110)는, 돌출부(110d)와는 반대측으로 확경된 확대부(110c)를 갖는다. 바꾸어 말하면, 절연 스페이서부(110)는 돌출부(110d)와는 반대측에서 절연 스페이서부(110)의 크기가 증가된 확대부(110c)를 갖는다. 이 경우, 확대부(110c)를 볼트 헤드와 같이 이용할 수도 있다.
도 15는 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 절연 스페이서부(110)는 돌출부(110d)의 반대측에 확대부(110c)를 갖는다. 확대부(110c)는 사각기둥의 돌출부(110d)의 상부에 설치된다. 절연 스페이서부(110)의 연재 방향에 직교하는 평면에서, 확대부(110c)는 절연 스페이서부(110)의 다른 부위보다 큰 사이즈를 갖는다. 이 경우, 확대부(110c)를 볼트 헤드와 같이 이용할 수도 있다. 이 경우, 돌출부(110d)는 요부(21d)에 끼워지거나 나사 결합 가능하도록 원형 단면을 갖는다. 바꾸어 말하면, 도 15에 도시된 예에서는, 돌출부(110d)는 사각기둥과는 다른 원기둥의 부위를 갖는다. 원기둥의 부위에는 수나사부가 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 절연 플랜지(100)를 장착 플랜지(21) 또는 캐소드 플랜지(4)에 장착할 수 있다. 메인터넌스 시 절연 플랜지(100)와 장착 플랜지(21)의 분리 시에 절연 플랜지(100)의 형상을 유지할 수 있다. 이에 의해 메인터넌스성이 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
<제3 실시 형태>
이하, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 16은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태는 절연 스페이서부 및 장착 플랜지에 관한 점에서 상술한 제1 및 제2 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 대해서는, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 절연 스페이서부(110)는 도 16에 도시된 바와 같이 절연 플랜지(100)의 두께 방향으로 상방으로 돌출하여 형성된 돌출부(110e)를 갖는다.
한편, 캐소드 플랜지(4)의 하면(4c)에는 요부(4d)가 형성되어 있다. 도 16에 도시된 예에서는, 요부(4d)는 돌출부(110e)에 대응하는 형상을 갖는다. 돌출부(110e)는 요부(4d)에 수납된다.
이에 의해, 캐소드 플랜지(4)에 대해서 절연 플랜지(100)가 하면(4c)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 장착 플랜지(21)에 위치 규제 철부(103a)를 형성할 필요가 없다. 동시에, 절연 플랜지(100)에 위치 규제 요부(103)를 형성할 필요가 없다. 또한, 이 상태에서 절연 플랜지(100)가 상면(21a)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한, 장착 플랜지(21) 및 절연 플랜지(100) 등의 가공 공정수를 삭감할 수 있다. 동시에 과도한 가공 정밀도 요구를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 돌출부(110e)는 요부(4d)에 끼워져 위치 규제 기구를 가져도 좋다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
<제4 실시 형태>
이하, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 17은 본 실시 형태에 따른 절연 스페이서부를 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태는 절연 스페이서부 및 장착 플랜지에 관한 점에서 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 관해서는, 상술한 제1 내지 제3 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 절연 스페이서부(110)는 도 17에 도시된 바와 같이 돌출부(110d)와 돌출부(110e)를 갖는다. 돌출부(110d)는 절연 플랜지(100)의 두께 방향인 하방으로 돌출하여 형성된 부위이다. 돌출부(110e)는 캐소드 플랜지(4)의 두께 방향인 상방으로 돌출하여 형성된 부위이다. 돌출부(110d)는 장착 플랜지(21)의 상면(21a)에 형성된 요부(21d)에 수납된다. 동시에, 돌출부(110e)는 캐소드 플랜지(4)의 하면(4c)에 형성된 요부(4d)에 수납된다.
이에 의해, 캐소드 플랜지(4)에 대해서 절연 플랜지(100)가 상면(21a) 및 하면(4c)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 장착 플랜지(21)에 위치 규제 철부(103a)를 형성할 필요가 없다. 동시에, 절연 플랜지(100)에 위치 규제 요부(103)를 형성할 필요가 없다. 또한, 이 상태에서 절연 플랜지(100)가 상면(21a) 및 하면(4c)을 따라 이동해 버리는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해 부품 점수를 삭감할 수 있다. 또한, 장착 플랜지(21) 및 절연 플랜지(100) 등의 가공 공정수를 삭감할 수 있다. 동시에 과도한 가공 정밀도 요구를 저감하는 것이 가능해진다.
또한, 돌출부(110d) 및 돌출부(110e)는 요부(21d) 및 요부(4d)에 끼워지는 위치 규제기구를 가져도 좋다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
<제5 실시 형태>
이하, 본 발명의 제5 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 18은 본 실시 형태에 따른 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태는 절연 스페이서부 및 장착 플랜지에 관한 점에서 상술한 제1 내지 제4 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 관해서는, 상술한 제1 내지 제4 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태의 절연 플랜지(100)에서는, 도 18에 도시된 바와 같이, 절연 플랜지(100)의 상면(100a)의 O링 홈(105) 및 O링(105a)이 절연 스페이서부(110)에 대해서 대기측에 배치되어 있다. 즉, O링 홈(105) 및 O링(105a)은 처리실(3)에 대해서 절연 스페이서부(110)보다 외측으로 이간된 위치에 배치된다.
마찬가지로, 절연 플랜지(100)의 하면(100b)의 O링 홈(106) 및 O링(106a)이 절연 스페이서부(110)에 대해서 대기측에 배치된다. 즉, O링 홈(106) 및 O링(106a)은 처리실(3)에 대해서 절연 스페이서부(110)보다 외측으로 이간된 위치에 배치된다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
<제6 실시 형태>
이하, 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 19는 본 실시 형태에 따른 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 모식도이다. 본 실시 형태는 절연 플랜지 및 O링에 관한 점에서 상술한 제1 내지 제5 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 대해서, 상술한 제1 내지 제5 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 도 19에 도시된 바와 같이 절연 플랜지(100)가 설치되어 있지 않다. 캐소드 플랜지(4)의 주연부(4a)의 하면(4c)과 장착 플랜지(21)의 상면(21a) 사이에는 절연 스페이서부(110) 및 O링(105c)만이 배치되어 있다.
본 실시 형태에서는, 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21)는 절연 스페이서부(110) 및 O링(105c)으로 전기적으로 절연된다. O링(105c)은 캐소드 플랜지(4)와 장착 플랜지(21) 사이를 씰 할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
<제7 실시 형태>
이하, 본 발명의 제7 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 근거하여 설명한다. 도 20은 본 실시 형태에 따른 절연 플랜지 및 절연 스페이서부의 부근의 영역을 나타내는 상면도이다. 본 실시 형태는 절연 플랜지의 윤곽 형상에 관한 점에서 상술한 제1 내지 제6 실시 형태와 다르다. 그 이외의 구성에 대해서, 상술한 제1 내지 제6 실시 형태와 대응하는 구성에는 동일한 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
본 실시 형태에서는, 도 20에 도시된 바와 같이, 절연 플랜지(100)의 윤곽 형상이 원형이다. 마찬가지로, 도시하지 않았지만, 장착 플랜지(21)의 윤곽 형상도 원형이다. 이에 의해, 원형의 기판(10)에 대응한 플라즈마 처리 장치에서도, 씰성과, 절연성과 플라즈마가 발생하는전극간 거리의 정확성을 유지할 수 있다. 작업성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
본 실시 형태에서는, 상기 실시 형태와 동등한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 각각의 구성을 각각 적절히 선택하여 조합한 구성으로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 명세서에 개시된 실시 형태 중, 복수의 요소로 구성되어 있는 것은, 상기 복수의 요소를 일체화해도 되고, 반대로 하나의 요소로 구성되어 있는 것을 복수의 요소로 분할할 수 있다. 일체화되어 있는지 여부에 관계없이, 발명의 목적을 달성할 수 있도록 구성되어 있으면 좋다.
본 발명의 활용예로서, 플라즈마 에칭 장치, 플라즈마 ALD 장치, 플라즈마 애싱 장치에의 적용을 들 수 있다.
1…플라즈마 처리 장치
2…진공 챔버(챔버)
2a…성막 공간(반응실)
3…처리실
4…캐소드 플랜지(전극 플랜지)
5…샤워 플레이트
9…고주파 전원
10…기판
10a…처리면
14…히터
15…서셉터(지지부)
16…지주
21…장착 플랜지
21a…상면
100…절연 플랜지
100a…상면
100b…하면
101…관통공(간극)
103a…위치 규제 철부
105, 106…O링 홈
105a, 106a…O링(밀폐 기구)
110…절연 스페이서부
110a…상단면
110b…하단면
110c…확대부
110d, 110e…돌출부

Claims (6)

  1. 플라즈마 처리 장치로서,
    전극 플랜지와,
    저부와, 단부 개구를 형성하는 단부를 갖는 측벽과, 상기 단부에 설치된 장착 플랜지를 갖고, 상기 전극 플랜지와는 절연된 챔버와,
    상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치된 절연 플랜지와,
    상기 챔버와 상기 전극 플랜지와 상기 절연 플랜지로 구성되어 반응실을 갖는 처리실과,
    상기 반응실 내에 수용되어 처리면을 갖는 기판이 재치됨과 동시에 상기 기판의 온도를 제어 가능한 지지부와,
    상기 전극 플랜지에 접속되어 상기 전극 플랜지에 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원과,
    상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 사이에 배치되어 이간 거리를 규정하는 절연 스페이서부,
    를 갖고,
    상기 절연 스페이서부는 상기 절연 플랜지에 매립되는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 스페이서부는 기둥 형상을 갖고, 상기 절연 플랜지에 형성된 간극에 매립되는,
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각이 상기 절연 스페이서부와 동일한 복수의 상기 절연 스페이서부를 구비하고,
    상기 복수의 절연 스페이서부는 상기 절연 플랜지의 둘레 가장자리를 따라 이간하도록 배치되는,
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향으로 연장되는 돌출부를 갖고,
    상기 장착 플랜지와 상기 전극 플랜지 중 어느 일방은 요부를 갖고,
    상기 돌출부는 상기 요부에 대응하도록 상기 요부에 수납되는,
    플라즈마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 연재 방향에서의 단부를 갖고,
    상기 절연 스페이서부는 상기 절연 스페이서부의 크기가 증가한 확대부를 갖고,
    상기 확대부는 상기 단부에 설치되어 있는,
    플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 플랜지의 둘레 가장자리를 따라 배치되고, 또한, 상기 절연 스페이서부와는 지름 방향으로 이간하는 밀폐 기구를 갖는,
    플라즈마 처리 장치.
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