KR20240084457A - 플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법 - Google Patents

Abstract

리모트 플라스마를 사용하여 처리 용기 내를 클리닝 가능한 플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법을 제공한다.
중진공의 압력 영역에 있어서 직사각형의 기판에 기판 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치이며, 적재대와, 처리 용기와, 복수의 배기구와, 상기 기판에 상기 기판 처리를 실시하기 위한 처리 플라스마를 생성하는 제1 플라스마 생성부와, 제2 플라스마 생성부를 갖는 리모트 플라스마 발생 장치와, 복수의 상기 배기구의 각각을 통해 상기 처리 용기에 접속되고, 각각에 전단 배기 장치를 갖는 복수의 제1 배기 유로와, 복수의 상기 제1 배기 유로의 각각과 일단에 있어서 접속되는 제2 배기 유로와, 상기 제2 배기 유로의 타단에 접속되는 후단 배기 장치를 구비하고, 복수의 상기 제1 배기 유로 중 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 있어서, 상기 전단 배기 장치를 바이패스하고, 압력 제어 장치를 갖는 바이패스 유로를 갖는, 플라스마 처리 장치.

Description

플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CLEANING METHOD}

본 개시는, 플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 기판에 대하여 플라스마 처리를 행하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 처리실의 저부에는 복수의 배기구가 마련되고, 각 배기구에는 배기관이 접속되고, 각 배기관에는 자동 압력 제어 밸브 및 진공 펌프가 접속되는 것이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 챔버의 측부에 불소 함유 화합물을 포함한 불소계의 클리닝 가스를 플라스마화하는 리모트 플라스마 발생 장치를 구비하는 CVD 장치가 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2015-216260호 공보 일본 특허 공개 제2004-343026호 공보

하나의 측면에서는, 본 개시는, 리모트 플라스마를 사용하여 처리 용기 내를 클리닝 가능한 플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법을 제공한다.

상기 과제를 해결하기 위해, 하나의 양태에 의하면, 중진공의 압력 영역에 있어서 직사각형의 기판에 기판 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치이며, 수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 기판을 적재하는 적재대와, 수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 적재대를 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기의 저판에 있어서, 상기 적재대를 둘러싸고 배치되는 복수의 배기구와, 상기 적재대와 대향하여 상기 처리 용기의 상부에 마련되고, 상기 기판에 상기 기판 처리를 실시하기 위한 처리 플라스마를 생성하는 제1 플라스마 생성부와, 상기 처리 용기의 측벽에 도통로를 통해 접속되고, 상기 제1 플라스마 생성부와는 다른 제2 플라스마 생성부를 갖는 리모트 플라스마 발생 장치와, 복수의 상기 배기구의 각각을 통해 상기 처리 용기에 접속되고, 각각에 전단 배기 장치를 갖는 복수의 제1 배기 유로와, 복수의 상기 제1 배기 유로의 각각과 일단에 있어서 접속되는 제2 배기 유로와, 상기 제2 배기 유로의 타단에 접속되는 후단 배기 장치를 구비하고, 복수의 상기 제1 배기 유로 중 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 있어서, 상기 전단 배기 장치를 바이패스하고, 압력 제어 장치를 갖는 바이패스 유로를 갖는, 플라스마 처리 장치가 제공된다.

하나의 측면에 따르면, 리모트 플라스마를 사용하여 처리 용기 내를 클리닝 가능한 플라스마 처리 장치 및 클리닝 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 플라스마 처리 장치의 일례를 도시하는 종단면도.
도 2는 플라스마 처리 장치의 일례를 도시하는 수평 단면도.
도 3은 플라스마 처리 장치의 다른 일례를 도시하는 종단면도.
도 4는 배기 장치의 구성을 설명하는 사시도의 일례.
도 5는 플라스마 처리 장치의 클리닝 방법의 일례를 설명하는 흐름도.
도 6은 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치의 수평 단면도의 일례.
도 7은 클리닝 속도를 설명하는 시뮬레이션 결과의 일례.
도 8은 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치 수평 단면도의 다른 일례.
도 9는 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치 수평 단면도의 또 다른 일례.
도 10은 플라스마 처리 장치의 다른 일례를 도시하는 수평 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해서 설명한다. 각 도면에 있어서, 동일 구성 부분에는 동일 부호를 붙여, 중복된 설명을 생략하는 경우가 있다.

[플라스마 처리 장치]

플라스마 처리 장치(100)에 대해서, 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다. 도 1은 플라스마 처리 장치(100)의 일례를 도시하는 종단면도이다.

도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(100)는, 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display, 이하, 「FPD」라고 함)용의 평면으로 보아 직사각형의 기판(G)(이하, 단순히 「기판」이라고 함)에 대하여, 각종 기판 처리 방법을 실행하는 유도 결합형 플라스마(Inductive Coupled Plasma: ICP) 처리 장치이다. 기판의 재료로서는, 주로 유리가 사용되고, 용도에 따라서는 투명한 합성 수지 등이 사용되는 경우도 있다. 여기서, 기판 처리에는 에칭 처리나, CVD(Chemical Vapor Deposition)법을 사용한 성막 처리 등이 포함된다. FPD로서는, 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display: LCD)나 일렉트로루미네센스(Electro Luminescence: EL), 플라스마 디스플레이 패널(Plasma Display Panel; PDP) 등이 예시된다. 기판은, 그 표면에 회로가 패터닝되는 형태 외에, 지지 기판도 포함된다. 또한, FPD용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되고 있고, 플라스마 처리 장치(100)에 의해 처리되는 기판(G)의 평면 치수는, 예를 들어 제6세대의 1500㎜×1800㎜ 정도의 치수로부터, 제10.5세대의 3000㎜×3400㎜ 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판(G)의 두께는 0.2㎜ 내지 수㎜ 정도이다.

도 1에 도시하는 플라스마 처리 장치(100)는 직육면체 형상의 상자형 형상을 갖는 처리 용기(20)와, 처리 용기(20) 내에 배치되어 기판(G)이 적재되는 평면으로 보아 직사각형의 외형 형상을 갖는 기판 적재대(적재대)(70)와, 제어부(90)를 갖는다. 또한, 처리 용기는 원통 형상의 상자형이나 타원통 형상의 상자형 등의 형상이어도 되고, 이 형태에서는 기판 적재대도 원형 혹은 타원형이 되고, 기판 적재대에 적재되는 기판도 원형 등이 된다.

처리 용기(20)는 금속 창(30)에 의해 상하 2개의 공간으로 구획되어 있고, 상방 공간인 안테나실(A)은 상측 챔버(13)에 의해 형성되고, 하방 공간인 처리실(S)은 하측 챔버(17)에 의해 형성된다. 처리 용기(20)에 있어서, 상측 챔버(13)와 하측 챔버(17)의 경계가 되는 위치에는 직사각형 환상의 지지 프레임(14)이 처리 용기(20)의 내측으로 돌출되도록 하여 배치되어 있고, 지지 프레임(14)에 금속 창(30)이 설치되어 있다.

안테나실(A)을 형성하는 상측 챔버(13)는 측벽(11)과 천장판(12)에 의해 형성되고, 전체적으로 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다.

처리실(S)을 내부에 갖는 하측 챔버(17)는 측벽(15)과 저판(16)에 의해 형성되고, 전체적으로 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성된다. 또한, 측벽(15)은 접지선(21)에 의해 접지되어 있다.

지지 프레임(14)은 도전성의 알루미늄이나 알루미늄 합금 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 금속 프레임이라고 칭할 수도 있다.

하측 챔버(17)의 측벽(15)의 상단에는, 직사각형 환상(무단 형상)의 시일 홈(22)이 형성되어 있고, 시일 홈(22)에 O링 등의 시일 부재(23)가 감입되고, 시일 부재(23)를 지지 프레임(14)의 맞닿음면이 보유 지지함으로써, 하측 챔버(17)와 지지 프레임(14)의 시일 구조가 형성된다.

하측 챔버(17)의 측벽(15)에는, 하측 챔버(17)에 대하여 기판(G)을 반출입하기 위한 반출입구(15a)가 개설되어 있고, 반출입구(15a)는 게이트 밸브(24)에 의해 개폐 가능하게 구성되어 있다. 하측 챔버(17)에는 반송 기구를 내포하는 반송실(모두 도시하지 않음)이 인접하고 있고, 게이트 밸브(24)를 개폐 제어하여, 반송 기구에서 반출입구(15a)를 통해 기판(G)의 반출입이 행해진다.

또한, 하측 챔버(17)가 갖는 저판(16)에는, 복수의 배기구(16a)가 마련되어 있다.

도 2는 플라스마 처리 장치(100)의 일례를 도시하는 수평 단면도이다. 또한, 도 2에 있어서, 기판 적재대(70)가 배치되는 위치를 일점쇄선으로 나타낸다. 하측 챔버(17)에 있어서 기판 적재대(70)를 수용하는 처리 용기(20)의 측벽(15)은 각통 형상으로 형성된다. 바꿔 말하면, 처리 용기(20)는 적어도 기판 적재대(70)를 수용하는 하측 챔버(17)의 위치에 있어서는, 수평 단면이 직사각형으로 형성된다. 또한, 기판 적재대(70)는 상방으로부터 평면으로 보아 직사각형으로 형성된다. 바꿔 말하면, 기판 적재대(70)는 수평 단면이 직사각형으로 형성된다.

배기구(16a)는 처리 용기(20)의 저판(16)에 있어서, 기판 적재대(70)를 둘러싸고 복수 배치된다. 바꿔 말하면, 배기구(16a)는 평면으로 보아 기판 적재대(70)보다도 외측 또한 처리 용기(20)(하측 챔버(17))의 측벽(15)보다도 내측에 배치된다. 도 2에 도시하는 예에 있어서, 배기구(16a)는 처리 용기(20)의 4개의 구석부에 각각 배치되어 있다. 배기구(16a)의 수 및 위치는 이것에 한정되지 않고, 처리 용기(20)의 크기에 따라, 4개보다도 많은 수, 예를 들어 8개, 10개 혹은 12개의 배기구(16a)를 배치해도 되고, 또한 구석부 이외에, 예를 들어 처리 용기(20)의 변부에 배치해도 된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 처리 용기(20)의 4개의 구석부에 각각 마련된 배기구(16a)를 배기구(16a1 내지 16a4)로 하여 설명한다. 또한, 후술하는 도통로(210)가 마련되는 측벽(15)으로부터 이격된 위치에 마련되는 배기구를 배기구(16a1, 16a2)로 하고, 도통로(210)가 마련되는 측벽(15)에 가까운 위치에 마련되는 배기구를 배기구(16a3, 16a4)로 하여 설명한다.

도 1로 되돌아가, 각 배기구(16a)는 배기 장치(300)에 접속되어 있다. 또한, 배기 장치(300)의 구성은, 도 4를 사용하여 후술한다. 또한, 하측 챔버(17)의 적소에는 압력계(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 압력계에 의한 모니터 정보가 제어부(90)에 송신되도록 되어 있다.

기판 적재대(70)는 기재(71)와, 기재(71)의 상면(71a)에 형성되어 있는 정전 척(76)을 갖는다.

기재(71)의 평면으로 본 형상은 직사각형이며, 기판 적재대(70)에 적재되는 기판(G)과 동일 정도의 평면 치수를 갖는다. 기재(71)의 긴 변의 길이는 1800㎜ 내지 3400㎜ 정도로 설정할 수 있고, 짧은 변의 길이는 1500㎜ 내지 3000㎜ 정도로 설정할 수 있다. 이 평면 치수에 대하여, 기재(71)의 두께는, 예를 들어 50㎜ 내지 100㎜ 정도가 될 수 있다.

기재(71)에는 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있고, 스테인리스강이나 알루미늄, 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 또한, 온도 조절 매체 유로(72a)는 정전 척(76)에 마련되어도 된다. 또한, 기재(71)가, 도시예와 같이 1 부재가 아니라, 알루미늄 혹은 알루미늄 합금 등에 의한 2 부재의 적층체에 의해 형성되어도 된다.

하측 챔버(17)의 저판(16) 상에는, 절연 재료에 의해 형성되어 내측에 단차부를 갖는 상자형의 받침대(78)가 고정되어 있고, 받침대(78)의 단차부 상에 기판 적재대(70)가 적재된다.

기재(71)의 상면(71a)에는, 기판(G)이 직접 적재되는 정전 척(76)이 형성되어 있다. 정전 척(76)은 알루미나 등의 세라믹스를 용사하여 형성되는 유전체 피막인 세라믹스층(74)과, 세라믹스층(74)의 내부에 매설되어 정전 흡착 기능을 갖는 도전층(75)(전극)을 갖는다.

도전층(75)은 급전선(84)을 통해 직류 전원(85)에 접속되어 있다. 제어부(90)에 의해, 급전선(84)에 개재되는 스위치(도시하지 않음)가 온되면, 직류 전원(85)으로부터 도전층(75)에 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력이 발생한다. 이 쿨롱력에 의해, 기판(G)이 정전 척(76)의 상면에 정전 흡착되고, 기재(71)의 상면(71a)에 적재된 상태로 보유 지지된다.

기판 적재대(70)를 구성하는 기재(71)에는, 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 사행된 온도 조절 매체 유로(72a)가 마련되어 있다. 온도 조절 매체 유로(72a)의 양단에는, 온도 조절 매체 유로(72a)에 대하여 온도 조절 매체가 공급되는 이송 배관(72b)과, 온도 조절 매체 유로(72a)를 유통하여 승온된 온도 조절 매체가 배출되는 복귀 배관(72c)이 연통되어 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 이송 배관(72b)과 복귀 배관(72c)에는 각각, 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)가 연통되어 있고, 이송 유로(87)와 복귀 유로(88)는 칠러(86)에 연통되어 있다. 칠러(86)는 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음). 또한, 온도 조절 매체로서는 냉매가 적용되고, 이 냉매에는 갈덴(등록 상표)이나 플루오리너트(등록 상표) 등이 적용된다. 도시예의 온도 조절 형태는, 기재(71)에 온도 조절 매체를 유통시키는 형태이지만, 기재(71)가 히터 등을 내장하고, 히터에 의해 온도 조절하는 형태여도 되고, 온도 조절 매체와 히터의 양쪽에 의해 온도 조절하는 형태여도 된다. 또한, 히터 대신에 고온의 온도 조절 매체를 유통시킴으로써 가열을 수반하는 온도 조절을 행해도 된다. 또한, 저항체인 히터는 텅스텐이나 몰리브덴, 혹은 이들 금속 중 어느 1종과 알루미나나 티타늄 등의 화합물로 형성된다. 또한, 도시예는 기재(71)에 온도 조절 매체 유로(72a)가 형성되어 있지만, 예를 들어 정전 척(76)이 온도 조절 매체 유로를 갖고 있어도 된다.

기재(71)에는 열전대 등의 온도 센서(도시하지 않음)가 배치되어 있고, 온도 센서에 의한 모니터 정보는, 제어부(90)에 수시 송신된다. 그리고, 송신된 모니터 정보에 기초하여, 기재(71) 및 기판(G)의 온도 조절 제어가 제어부(90)에 의해 실행된다. 보다 구체적으로는, 제어부(90)에 의해, 칠러(86)로부터 이송 유로(87)에 공급되는 온도 조절 매체의 온도나 유량이 조정된다. 그리고, 온도 조정이나 유량 조정이 행해진 온도 조절 매체가 온도 조절 매체 유로(72a)에 순환됨으로써, 기판 적재대(70)의 온도 조절 제어가 실행된다. 또한, 열전대 등의 온도 센서는, 예를 들어 정전 척(76)에 배치되어도 된다.

정전 척(76) 및 기재(71)의 외주와, 받침대(78)의 상면에 의해 단차부가 형성되고, 이 단차부에는 직사각형 프레임 형상의 포커스 링(79)이 적재되어 있다. 단차부에 포커스 링(79)이 설치된 상태에 있어서, 포커스 링(79)의 상면의 쪽이 정전 척(76)의 상면보다도 낮아지도록 설정되어 있다. 포커스 링(79)은 알루미나 등의 세라믹스 혹은 석영 등으로 형성된다.

기재(71)의 하면에는 급전 부재(80)가 접속되어 있다. 급전 부재(80)의 하단에는 급전선(81)이 접속되어 있고, 급전선(81)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(82)를 통해 바이어스 전원인 고주파 전원(83)에 접속되어 있다. 기판 적재대(70)에 대하여 고주파 전원(83)으로부터 예를 들어 3.2㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, RF 바이어스를 발생시켜, 이하에서 설명하는 플라스마 발생용의 소스원인 고주파 전원(56)에서 생성된 이온을 기판(G)으로 끌어당길 수 있다. 따라서, 플라스마 에칭 처리에 있어서는 에칭레이트와 에칭 선택비를 모두 높이는 것이 가능해진다. 이와 같이, 기판 적재대(70)는 기판(G)을 적재하고 RF 바이어스를 발생시키는 바이어스 전극을 형성한다. 이때, 하측 챔버(17)의 내부의 접지 전위가 되는 부위가 바이어스 전극의 대향 전극으로서 기능하고, 고주파 전력의 리턴 회로를 구성한다. 또한, 금속 창(30)을 고주파 전력의 리턴 회로의 일부로서 구성해도 된다. 금속 창(30)은 복수의 분할 금속 창(31)에 의해 형성된다. 금속 창(30)을 형성하는 분할 금속 창(31)의 수는, 12개, 24개 등, 다양한 개수를 설정할 수 있다.

분할 금속 창(31)은 도체 플레이트(32)와, 샤워 플레이트(34)를 갖는다. 분할 금속 창(31)은 처리실(S)의 내부에 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출부를 겸한다. 도체 플레이트(32)와 샤워 플레이트(34)는 모두, 비자성으로 도전성을 갖고, 또한 내식성을 갖는 금속 혹은 내식성의 표면 가공이 실시된 금속인, 알루미늄이나 알루미늄 합금, 스테인리스강 등에 의해 형성되어 있다. 내식성을 갖는 표면 가공은, 예를 들어 양극 산화 처리나 세라믹스 용사 등이다. 또한, 처리실(S)에 면하는 샤워 플레이트(34)의 노출면(34a)에는, 양극 산화 처리나 세라믹스 용사에 의한 내플라스마 코팅이 실시되어 있어도 된다. 도체 플레이트(32)는 접지선(도시하지 않음)을 통해 접지되어 있고, 샤워 플레이트(34)도 서로 접합되는 도체 플레이트(32)를 통해 접지되어 있다.

금속 창(30)을 구성하는 각 분할 금속 창(31)은 복수개의 서스펜더(도시하지 않음)에 의해, 상측 챔버(13)의 천장판(12)으로부터 현수되어 있다. 각각의 분할 금속 창(31)의 상방에는, 절연 부재에 의해 형성되는 스페이서(도시하지 않음)가 배치되고, 해당 스페이서에 의해 도체 플레이트(32)로부터 이격되어 고주파 안테나(유도 결합 안테나)(51)가 배치되어 있다. 고주파 안테나(51)는 플라스마의 생성에 기여하고, 구리 등의 양도전성의 금속으로 형성되는 안테나선을, 환상 혹은 와권상으로 권취 장착함으로써 형성된다. 예를 들어, 환상의 안테나선을 다중으로 배치해도 된다. 고주파 안테나(51)는 분할 금속 창(31)의 상면에 배치되어 있다는 점에서, 분할 금속 창(31)을 통해 천장판(12)으로부터 현수되어 있다. 고주파 안테나(51)는 처리 용기(20)의 상부, 상측 챔버(13)의 안테나실(A)에 배치된다.

도체 플레이트(32)의 하면에는 가스 확산 홈(33)이 형성되어 있고, 가스 확산 홈(33)과 상단면(32a)을 연통하는 관통 구멍(32b)이 마련되어 있다. 이 관통 구멍(32b)에, 가스 도입관(52)이 매설되어 있다. 샤워 플레이트(34)에는 도체 플레이트(32)의 가스 확산 홈(33)과 처리실(S)에 연통되는, 복수의 가스 토출 구멍(35)이 개설되어 있다. 샤워 플레이트(34)는 도체 플레이트(32)의 가스 확산 홈(33)의 외측의 영역의 하면에 대하여 금속제의 나사(도시하지 않음)에 의해 체결되어 있다. 또한, 가스 확산 홈은 샤워 플레이트의 상면에 개설되어도 된다.

각각의 분할 금속 창(31)은 절연 부재(37)에 의해, 지지 프레임(14)이나 인접하는 분할 금속 창(31)과 서로 전기적으로 절연되어 있다. 여기서, 절연 부재(37)는 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 등의 불소 수지에 의해 형성된다. 절연 부재(37)의 처리실(S)에 면하는 단부면(37a)은, 샤워 플레이트(34)의 처리실(S)에 면하는 노출면(34a)과 편평하게 되어 있고, 절연성을 갖는 커버 부재(38)가 절연 부재(37)의 단부면(37a)을 피복하면서, 인접하는 샤워 플레이트(34)의 노출면(34a)에 걸쳐서 배치되어 있다. 이 커버 부재(38)는 알루미나 등의 세라믹스에 의해 형성되어 있다.

절연 부재(37)는 절연 성능이 높고, 경량인 PTFE 등의 수지에 의해 형성되어 있지만, 알루미나 등의 세라믹스와 비교하여 수지의 내플라스마성은 높지 않다. 또한, 수지의 표면에 대하여, 양극 산화 처리나 세라믹스 용사에 의한 내플라스마 코팅을 행하는 것은 어렵다. 그래서, 플라스마 처리 장치(100)에서는 절연 부재(37)의 처리실(S)측의 단부면(37a)을, 예를 들어 세라믹스제의 커버 부재(38)로 피복함으로써, 플라스마로부터 절연 부재(37)를 보호하고 있다. 지지 프레임(14)과 분할 금속 창(31)이나, 인접하는 분할 금속 창(31)끼리를 서로 절연하는 각 절연 부재(37)는 커버 부재(38)에 의해 피복되어 있다.

고주파 안테나(51)에는, 상측 챔버(13)의 상방으로 연장 설치되는 급전 부재(53)가 접속되어 있고, 급전 부재(53)의 상단에는 급전선(54)이 접속되고, 급전선(54)은 임피던스 정합을 행하는 정합기(55)를 통해 고주파 전원(56)에 접속되어 있다.

고주파 안테나(51)에 대하여 고주파 전원(56)으로부터 예를 들어 13.56㎒의 고주파 전력이 인가됨으로써, 하측 챔버(17) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해, 샤워 플레이트(34)로부터 처리실(S)에 공급된 처리 가스가 플라스마화되어 유도 결합형 플라스마가 생성되고, 플라스마 중의 이온이 기판(G)에 제공된다.

고주파 전원(56)은 플라스마 발생용의 소스원이고, 기판 적재대(70)에 접속되어 있는 고주파 전원(83)은 발생한 이온을 끌어당겨 운동 에너지를 부여하는 바이어스원이 된다. 이와 같이, 이온 소스원에는 유도 결합을 이용하여 플라스마를 생성하고, 별도 전원인 바이어스원을 기판 적재대(70)에 접속하여 이온 에너지의 제어를 행함으로써, 플라스마의 생성과 이온 에너지의 제어가 독립적으로 행해져, 프로세스의 자유도를 높일 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 각각의 분할 금속 창(31)이 갖는 가스 도입관(52)은 안테나실(A) 내에서 1개소에 통합되고, 상방으로 연장되는 가스 도입관(52)은 상측 챔버(13)의 천장판(12)에 개설되어 있는 공급구(12a)를 기밀하게 관통한다. 그리고, 가스 도입관(52)은 기밀하게 결합된 가스 공급관(61)을 통해 처리 가스 공급원(64)에 접속되어 있다.

가스 공급관(61)의 도중 위치에는 개폐 밸브(62)와 매스 플로 컨트롤러와 같은 유량 제어기(63)가 개재되어 있다. 가스 공급관(61), 개폐 밸브(62), 유량 제어기(63) 및 처리 가스 공급원(64)에 의해, 처리 가스 공급부(60)가 형성된다. 또한, 가스 공급관(61)은 도중에서 분기되어 있고, 각 분기관에는 개폐 밸브와 유량 제어기, 및 처리 가스종에 따른 처리 가스 공급원이 연통되어 있다(도시하지 않음).

플라스마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급부(60)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(61) 및 가스 도입관(52)을 통해, 각 분할 금속 창(31)이 갖는 도체 플레이트(32)의 가스 확산 홈(33)에 공급된다. 그리고, 각 가스 확산 홈(33)으로부터 각 샤워 플레이트(34)의 가스 토출 구멍(35)을 통해, 처리실(S)에 토출된다.

또한, 각 분할 금속 창(31)이 갖는 가스 도입관(52)이 하나로 통합되는 일 없이, 각각이 단독으로 처리 가스 공급부(60)에 연통되고, 분할 금속 창(31)마다 처리 가스의 공급 제어가 행해져도 된다. 또한, 금속 창(30)의 외측에 위치하는 복수의 분할 금속 창(31)이 갖는 가스 도입관(52)이 하나로 통합되고, 금속 창(30)의 내측에 위치하는 복수의 분할 금속 창(31)이 갖는 가스 도입관(52)이 별도로 하나로 통합되고, 각각의 가스 도입관(52)이 개별로 처리 가스 공급부(60)에 연통되어 처리 가스의 공급 제어가 행해져도 된다. 즉, 전자의 형태는, 분할 금속 창(31)마다 처리 가스의 공급 제어가 실행되는 형태이고, 후자의 형태는, 금속 창(30)의 외부 영역과 내부 영역으로 나누어서 처리 가스의 공급 제어가 실행되는 형태이다. 또한, 각 분할 금속 창(31)이 고유의 고주파 안테나를 갖고, 각 고주파 안테나에 대하여 개별로 고주파 전력이 인가되는 제어가 실행되어도 된다.

이와 같이, 플라스마 처리 장치(100)는 기판(G)에 기판 처리(에칭 처리, 성막 처리 등)를 실시하기 위해 처리 플라스마를 생성하는 제1 플라스마 생성부를 구비한다. 제1 플라스마 생성부는, 적어도, 금속 창(30), 고주파 안테나(51)를 포함한다. 고주파 전원(56)은 고주파 안테나(51)에 고주파 전력을 공급하고, 처리 가스 공급부(60)는 분할 금속 창(31)(처리 가스 토출부)을 통해 처리실(S)에 처리 가스를 공급한다. 제1 플라스마 생성부는 처리실(S) 내에 유도 전계를 형성하고, 이 유도 전계에 의해 처리실(S) 내에 공급된 처리 가스의 플라스마를 생성한다.

리모트 플라스마 발생 장치(200)는 도통로(210)를 통해, 처리 용기(20)의 측벽(15)과 접속된다. 리모트 플라스마 발생 장치(200)는, 제2 플라스마 생성부(도시하지 않음)를 구비한다. 리모트 플라스마 발생 장치(200)는 클리닝 가스 공급원(220)으로부터 공급된 불소(F)를 함유하는 클리닝 가스를 제2 플라스마 생성부에서 플라스마화하여, 클리닝종(예를 들어, 클리닝 가스의 이온, 라디칼 등의 활성종)을 생성한다. 또한, 리모트 플라스마 발생 장치(200)는 도통로(210)를 통해, 처리 용기(20)의 측벽(15)으로부터 처리 용기(20) 내에 클리닝종을 도입하도록 구성되어 있다.

제어부(90)는 플라스마 처리 장치(100)의 각 구성부, 예를 들어 칠러(86)나, 고주파 전원(56, 83), 처리 가스 공급부(60), 압력계로부터 송신되는 모니터 정보에 기초하는 배기 장치(300) 등의 동작을 제어한다. 제어부(90)는 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 갖는다. CPU는 RAM이나 ROM의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스 레시피)에 따라, 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는 프로세스 조건에 대한 플라스마 처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다. 제어 정보에는, 예를 들어 가스 유량이나 처리 용기(20) 내의 압력, 처리 용기(20) 내의 온도나 기재(71)의 온도, 프로세스 시간 등이 포함된다.

레시피 및 제어부(90)가 적용하는 프로그램은, 예를 들어 하드 디스크나 콤팩트 디스크, 광자기 디스크 등에 기억되어도 된다. 또한, 레시피 등은 CD-ROM, DVD, 메모리 카드 등의 가반성의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태에서 제어부(90)에 세트되고, 읽어내어지는 형태여도 된다. 제어부(90)는 그 밖의, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 플라스마 처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치, 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 유저 인터페이스를 갖고 있다.

또한, 플라스마 처리 장치(100)는, 도 3에 도시하는 바와 같은 구성의 플라스마 처리 장치(110)여도 된다. 다음으로, 플라스마 처리 장치(110)에 대해서 설명한다. 도 3은 플라스마 처리 장치(110)의 다른 일례를 도시하는 종단면도이다. 또한, 도 1의 플라스마 처리 장치(100)와 공통되는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

플라스마 처리 장치(110)는 금속 창(30) 대신에 유전체판으로 이루어지는 유전체 창(150)을 갖는다. 또한, 플라스마 처리 장치(110)는 기판(G)에 성막 처리를 실시하는 것을 목적으로 한 구성으로 되어 있다. 처리 용기(20)는 유전체 창(150)에 의해 상하 2개의 공간으로 구획되어 있고, 상방 공간인 안테나실(A)은 상측 챔버(13)에 의해 형성되고, 하방 공간인 처리실(S)은 하측 챔버(17)에 의해 형성된다.

유전체 창(150)의 하면에는, 유전체 창(150)을 지지하기 위한 지지 빔이 마련되어 있고, 지지 빔은 샤워 헤드(57)를 겸하고 있다. 샤워 헤드(57)는 알루미늄 등의 금속에 의해 형성되어 있고, 양극 산화에 의한 표면 처리가 실시되어 있어도 된다. 샤워 헤드(57) 내에는, 수평 방향으로 연장되는 가스 유로(58)가 형성되어 있고, 가스 유로(58)에는 하방으로 연장 설치되어 샤워 헤드(57)의 하방에 있는 처리실(S)에 면하는 가스 토출 구멍(59)이 연통되어 있다.

유전체 창(150)의 상면에는 가스 유로(58)에 연통되는 가스 도입관(52)이 접속되어 있고, 가스 도입관(52)은 상측 챔버(13)의 천장판(12)에 개설되어 있는 공급구(12a)를 기밀하게 관통하여, 가스 도입관(52)과 기밀하게 결합된 가스 공급관(61)을 통해 처리 가스 공급원(64)에 접속되어 있다. 플라스마 처리에 있어서는, 처리 가스 공급부(60)로부터 공급되는 처리 가스가 가스 공급관(61) 및 가스 도입관(52)을 통해 샤워 헤드(57)에 공급되고, 가스 토출 구멍(59)을 통해 처리실(S)에 토출된다.

기판 적재대(91)는 스테이지 히터(92)와, 스테이지 지지체(94)와, 리프트 핀(95)과, 리프트 핀 승강 기구(96)를 갖는다. 또한, 기판 적재대(91)는 기판(G)을 적재하는 적재면(98)과, 후술하는 보호 프레임(130)의 본체부(131)가 배치되는 단차부(99)를 갖는다. 스테이지 히터(92)는 직사각형 평면의 전체 영역을 커버하도록 그 내부에 히터선(93)이 마련되어 있고, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 형성된다. 히터선(93)은 히터 컨트롤러(97)에 의해 제어되고 있다. 기판 적재대(91)에 적재된 기판(G)은 스테이지 히터(92)에 의해, 예를 들어 350℃로 가열되고, 성막 처리가 행해진다.

기판 적재대(91)의 주위에는, 무단 형상의 보호 프레임(130)이 기판 적재대(91)에 대하여 승강 가능하게 배치되어 있다. 보호 프레임(130)은 평면으로 보아 직사각형이며 프레임 형상(무단 형상)의 본체부(131)와, 본체부(131)의 내측으로 튀어나와 마찬가지로 프레임 형상(무단 형상)의 차양부(135)를 갖는다.

보호 프레임(130)은, 기판(G)의 테두리부의 상방에 차양부(135)의 선단이 위치 결정되도록 하여 배치되고, 하측 챔버(17)에 도입된 처리 가스가 플라스마화됨으로써 발생하는 성막 전구체가 기판(G)의 외주의 테두리부에 공급되거나, 기판(G)의 이면으로 돌아 들어가는 것을 방지하는 부재이다. 또한, 이 보호 프레임(130)은 섀도우 링이라고도 칭해진다. 승강 기구(140)는 기판 적재대(91)에 대하여 보호 프레임(130)이 상하 방향으로 상대 이동하도록 구성되어 있다.

이상, 플라스마 처리 장치(110)에 있어서, 유전체 창(150)을 갖는 유도 결합 플라즈마 장치에 의한 성막 장치에 대해서 설명했지만, 이에 한정되지 않고, 플라스마 처리 장치(110)에 있어서 유전체 창(150) 대신에 도 1의 플라스마 처리 장치(100)와 마찬가지의 금속 창(30)을 갖는 성막 장치여도 된다. 또한, 도 1의 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 금속 창(30) 대신에 도 3의 플라스마 처리 장치(110)의 유전체 창(150)을 가져도 된다.

[배기 장치(300)]

다음으로, 배기 장치(300)에 대해서, 도 4를 사용하여 더 설명한다. 도 4는 배기 장치(300)의 구성을 설명하는 사시도의 일례이다. 배기 장치(300)는, 제1 배기 유로(301)와, 제2 배기 유로(302)와, 바이패스 유로(303)와, 제3 배기 유로(305)와, 전단 배기 장치(311)와, 제1 압력 제어 장치(312)와, 컷오프 밸브(313)와, 후단 배기 장치(320)와, 제2 압력 제어 장치(330)를 갖는다.

처리 용기(20)의 저판(16)에는, 복수(도 2 및 도 4에 도시하는 예에서는 4개)의 배기구(16a)가 마련되어 있다. 복수의 제1 배기 유로(301)는, 복수의 배기구(16a)의 각각을 통해 처리 용기(20)에 접속된다. 즉, 제1 배기 유로(301)는 배기구(16a)마다 각각 마련된다. 제1 배기 유로(301)는 상부 제1 배기 유로(301a) 및 하부 제1 배기 유로(301b)를 포함한다. 제1 배기 유로(301)의 일단(상류측)은 상부 제1 배기 유로(301a)에 의해 배기구(16a)를 통해, 처리 용기(20)에 접속된다. 제1 배기 유로(301)의 타단(하류측)은 하부 제1 배기 유로(301b)에 의해 제2 배기 유로(302)의 일단(상류측)에 접속된다. 또한, 제1 배기 유로(301)에는 상부 제1 배기 유로(301a)와 하부 제1 배기 유로(301b) 사이에 전단 배기 장치(311), 제1 압력 제어 장치(312) 및 컷오프 밸브(313)가 마련되어 있다.

전단 배기 장치(311)는, 예를 들어 터보 분자 펌프로 구성된다.

제1 압력 제어 장치(312)는 전단 배기 장치(311)보다도 상류측에 마련되어 있다. 제1 압력 제어 장치(312)는, 예를 들어 APC 밸브(압력 제어 밸브)로 구성된다. APC 밸브는 완전 폐쇄가 가능하게 구성되어 있다. APC 밸브를 완전 폐쇄함으로써, 제1 배기 유로(301)를 폐쇄하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, APC 밸브는 개방도를 조정 가능하게 구성되어 있다. APC 밸브의 개방도를 조정함으로써, 처리실(S) 내의 압력을 제어 가능하게 구성되어 있다.

컷오프 밸브(313)는 전단 배기 장치(311)보다도 하류측에 마련되어 있다. 컷오프 밸브(313)는, 예를 들어 아이솔레이션 밸브로 구성된다. 아이솔레이션 밸브는, 제1 압력 제어 장치(312)와 함께 완전 폐쇄로 함으로써, 전단 배기 장치(311)를 아이솔레이션하는 것이 가능하게 구성되어 있다.

제2 배기 유로(302)는 일단(상류측)에 있어서 복수로 분기되어 있고, 분기된 일단이 복수의 제1 배기 유로(301)의 타단(하류측)의 각각과 접속된다. 또한, 제2 배기 유로(302)는 타단(하류측)은 후단 배기 장치(320)와 접속된다. 도 4에 도시하는 예에 있어서, 제2 배기 유로(302)는 타단(하류측)에 있어서 복수로 분기되어 있고, 분기된 타단이 후단 배기 장치(320)의 각각과 접속된다. 즉, 복수의 후단 배기 장치(320)가 제2 배기 유로(302)의 타단측(하류측)에 병렬로 접속된다. 또한, 도 4에 있어서, 제2 배기 유로(302)의 타단측(하류측)에 2개의 후단 배기 장치(320)가 병렬로 접속되는 구성을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 제2 배기 유로(302)의 타단측(하류측)에 1개의 후단 배기 장치(320)가 접속되는 구성이어도 되고, 제2 배기 유로(302)의 타단측(하류측)에 3개 이상의 후단 배기 장치(320)가 병렬로 접속되는 구성이어도 된다.

후단 배기 장치(320)는 직렬로 접속되는 제1 후단 배기 펌프(321) 및 제2 후단 배기 펌프(322)를 포함한다.

제1 후단 배기 펌프(321)는 제2 배기 유로(302)의 하류측에 접속된다. 제1 후단 배기 펌프(321)는 제2 배기 유로(302)로부터 흡기하여 제2 후단 배기 펌프(322)에 배기한다. 제1 후단 배기 펌프(321)는 예를 들어 메커니컬 부스터 펌프로 구성된다.

제2 후단 배기 펌프(322)는 제1 후단 배기 펌프(321)의 하류측에 접속된다. 제2 후단 배기 펌프(322)는 제1 후단 배기 펌프(321)로부터 흡기하여 제3 배기 유로(305)에 배기한다. 제2 후단 배기 펌프(322)는 예를 들어 드라이 펌프로 구성된다.

복수의 제1 배기 유로(301)의 각각에는, 전단 배기 장치(311) 및 제1 압력 제어 장치(312)를 우회(바이패스)하는 바이패스 유로(303)가 마련되어 있다. 즉, 바이패스 유로(303)의 상류측은 전단 배기 장치(311) 및 제1 압력 제어 장치(312)보다도 상류측, 상부 제1 배기 유로(301a)에 접속된다. 바이패스 유로(303)의 하류측은 전단 배기 장치(311), 제1 압력 제어 장치(312) 및 컷오프 밸브(313)보다도 하류측, 하부 제1 배기 유로(301b)에 접속된다. 또한, 바이패스 유로(303)에는 제2 압력 제어 장치(330)가 마련되어 있다.

제2 압력 제어 장치(330)는, 예를 들어 APC 밸브(압력 제어 밸브)로 구성된다. APC 밸브는 완전 폐쇄가 가능하게 구성되어 있다. APC 밸브를 완전 폐쇄함으로써, 바이패스 유로(303)를 폐쇄하는 것이 가능하게 구성되어 있다. 또한, APC 밸브는 개방도를 조정 가능하게 구성되어 있다. APC 밸브의 개방도를 조정함으로써, 처리실(S) 내의 압력을 제어 가능하게 구성되어 있다.

또한, 제1 압력 제어 장치(312) 및 제2 압력 제어 장치(330)는 전단 배기 장치(311)와 바이패스 유로(303)를 전환하는 유로 전환부를 구성한다. 즉, 유로 전환부는, 제1 압력 제어 장치(312)와 컷오프 밸브(313)를 개방하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 폐쇄함으로써, 전단 배기 장치(311)를 통하는 유로로 전환한다. 또한, 유로 전환부는, 제1 압력 제어 장치(312)와 컷오프 밸브(313)를 폐쇄하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 개방함으로써, 바이패스 유로(303)를 통하는 유로로 전환한다.

또한, 도 4에 도시하는 예에 있어서, 제1 배기 유로(301)의 각각에 바이패스 유로(303) 및 제2 압력 제어 장치(330)가 마련되는 것으로서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 적어도 2개 이상의 제1 배기 유로(301)에 있어서 바이패스 유로(303) 및 제2 압력 제어 장치(330)가 마련되고, 다른 제1 배기 유로(301)에 있어서는 바이패스 유로(303) 및 제2 압력 제어 장치(330)가 마련되어 있지 않은 구성이어도 된다.

도 5는 플라스마 처리 장치(100)의 클리닝 방법의 일례를 설명하는 흐름도이다.

스텝 S101에 있어서, 기판(G)을 준비한다. 기판(G)은 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 처리실(S) 내에 반송되고, 기판 적재대(70)에 적재된다.

스텝 S102에 있어서, 기판(G)에 기판 처리를 행한다. 여기서, 제어부(90)는 처리 가스 공급부(60)를 제어하여, 처리실(S) 내에 처리 가스를 공급한다. 또한, 제어부(90)는 고주파 전원(56)을 제어하여, 고주파 안테나(51)에 고주파 전력을 공급한다. 고주파 안테나(51)에 공급된 고주파 전력에 의해, 금속 창(30)을 통해 처리실(S) 내에 유도 전계가 형성된다. 이 유도 전계에 의해 처리실(S) 내에 공급된 처리 가스가 플라스마화되고, 유도 결합 플라스마(Inductively Coupled Plasma: ICP)를 사용하여 기판(G)에 원하는 기판 처리(에칭 처리, 성막 처리 등)가 행해진다.

즉, 처리 가스는 기판 적재대(70)의 상방에 마련된 가스 토출 구멍(35)으로부터 처리실(S) 내에 공급된다. 그리고, 배기 장치(300)는 기판 적재대(70)를 둘러싸도록 배치된 배기구(16a)로부터 처리 가스를 배기한다.

여기서, 제어부(90)는 배기 장치(300)를 제어하여, 제1 압력 제어 장치(312)를 개방하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 폐쇄한다. 이에 의해, 바이패스 유로(303)로의 가스의 흐름이 차단된다. 또한, 제어부(90)는 배기 장치(300)를 제어하여, 전단 배기 장치(311), 제1 압력 제어 장치(312) 및 후단 배기 장치(320)를 동작시킨다. 이에 의해, 직렬로 접속된 전단 배기 장치(311), 후단 배기 장치(320)에 의해 처리실(S) 내가 배기되고, 제1 압력 제어 장치(312)에 의해 처리실(S) 내가 소정의 중진공의 압력 영역(1mTorr 내지 1000mTorr의 범위 내)으로 제어된다. 기판(G)에 대한 기판 처리는 중진공의 압력 영역에 있어서 행해진다.

스텝 S103에 있어서, 기판(G)을 반출한다. 스텝 S102에 있어서 처리가 실시된 기판(G)은 반송 장치(도시하지 않음)에 의해 처리실(S) 외부로 반출된다.

스텝 S104에 있어서, 기판 처리의 횟수가 소정 횟수를 경과했는지 여부를 판정한다. 소정 횟수를 경과하지 않은 경우(S104·"아니오"), 제어부(90)의 처리는, 스텝 S101로 되돌아간다. 그리고, 다음 기판(G)에 대하여 처리를 행한다(S101 내지 S103). 소정 횟수를 경과한 경우(S104·"예"), 제어부(90)의 처리는, 스텝 S105로 진행한다.

스텝 S105에 있어서, 처리 용기(20) 내를 클리닝하는 클리닝 처리를 행한다. 여기서, 기판(G)에 원하는 기판 처리(S102 참조)를 행할 때, 처리 용기(20) 내에 반응 생성물이 퇴적된다. 이 때문에, 플라스마 처리 장치(100)는 기판 처리의 횟수가 소정 횟수를 경과하면, 처리 용기(20) 내를 클리닝하는 클리닝 처리(S105 참조)를 행한다. 제어부(90)는 리모트 플라스마 발생 장치(200)를 제어하여, 도통로(210)를 통해 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한다. 이에 의해, 반응 생성물이 클리닝종과 반응하여 가스화하고, 배기 장치(300)에 의해 처리 용기(20) 내로부터 배기된다. 이에 의해, 처리 용기(20) 내로부터 반응 생성물을 제거할 수 있다. 또한, 리모트 플라스마를 사용하여 처리 용기(20) 내를 클리닝함으로써, 처리 용기(20) 내에 직접 클리닝 플라스마를 발생시키는 방식과 비교하여, 처리 용기(20) 내의 부재의 소모를 억제할 수 있다.

즉, 클리닝종은 측벽(15)에 마련된 도통로(210)로부터 처리실(S) 내에 공급된다. 그리고, 배기 장치(300)는 기판 적재대(70)를 둘러싸도록 배치된 배기구(16a)로부터 클리닝 가스 및 클리닝종을 배기한다.

여기서, 제어부(90)는 배기 장치(300)를 제어하여, 제1 압력 제어 장치(312)와 컷오프 밸브(313)를 폐쇄하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 개방한다. 이에 의해, 전단 배기 장치(311)로의 가스의 흐름이 차단된다. 또한, 제어부(90)는 배기 장치(300)를 제어하여, 제2 압력 제어 장치(330)를 동작시킨다. 또한, 후단 배기 장치(320)는 상시 작동하고 있다. 이에 의해, 후단 배기 장치(320)에 의해 처리실(S) 내가 배기되고, 제2 압력 제어 장치(330)에 의해 처리실(S) 내가 소정의 압력으로 제어된다. 또한, 클리닝 처리(S105)에 있어서의 처리실(S) 내의 압력은 기판 처리(S102)에 있어서의 처리실(S) 내의 압력보다도 높아진다.

최대 배기 유량이 작은 전단 배기 장치(311)를 바이패스하여 최대 배기 유량이 큰 후단 배기 장치(320)를 사용하여 처리실(S) 내를 배기함으로써, 배기 장치(300)는 대유량의 가스를 배기할 수 있다. 바꿔 말하면, 리모트 플라스마 발생 장치(200)로부터 처리실(S) 내에 대유량의 클리닝종을 공급할 수 있다. 구체적으로는, 스텝 S102에 있어서의 처리 가스의 공급량보다도, 스텝 S105에 있어서의 클리닝 가스의 공급량을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 대유량의 클리닝종을 처리실(S)에 공급할 수 있어, 클리닝 처리 속도를 향상시킬 수 있다.

이와 같이, 유도 결합 플라스마를 사용하여 기판 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치(100)에 있어서, 기판 적재대(70)와 대향하는 처리 용기(20)의 상방에는, 처리실(S)의 내부에 처리 가스를 토출하는 복수의 분할 금속 창(31)으로 구성되어 있고, 상방으로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한 경우, 공급 경로가 복잡하기 때문에 효율적으로 클리닝종을 생성하는 것이 곤란하다. 이 때문에, 도 1 내지 도 4에 도시하는 플라스마 처리 장치(100)는 측벽(15)으로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한다.

도 6은 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치(100)의 수평 단면도의 일례이다. 도 6에 있어서, 클리닝종의 흐름을 화살표로 나타낸다.

여기서는, 도통로(210)는 측벽(15)의 중앙으로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한다. 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 배치되는 배기구(16a3, 16a4)에 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서, 제1 압력 제어 장치(312)를 폐쇄하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 개방하여, 후단 배기 장치(320)에서 배기한다. 한편, 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측과 반대측에 배치되는 배기구(16a1, 16a2)에 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서, 제1 압력 제어 장치(312) 및 제2 압력 제어 장치(330)를 폐쇄한다. 즉, 배기구(16a1, 16a2)를 폐색한다.

도 7은 클리닝 속도를 설명하는 시뮬레이션 결과의 일례이다. 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 있어서, 좌측의 측벽 중앙으로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한 경우에 있어서의 클리닝 처리 속도의 등치선도의 결과를 나타낸다. 또한, 2점쇄선으로 나타내어지는 기판(G)이 적재되는 에어리어의 네 구석 및 중앙에 있어서의 클리닝 처리 속도의 값을 나타낸다.

도 7의 (a)는 배기구(16a1 내지 16a4)의 모두로부터 배기한 경우의 결과를 도시한다. 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측과 반대측에 있어서 클리닝 속도가 높게, 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 있어서 클리닝 속도가 낮게 되어 있다.

도 7의 (b)는 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 배치되는 배기구(16a3, 16a4)로부터 배기되고, 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측과 반대측에 배치되는 배기구(16a1, 16a2)를 폐색한 경우의 결과를 도시한다. 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 있어서 클리닝 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 제1 배기 유로(301) 중, 배기구(16a3, 16a4)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 바이패스 유로(303)가 형성된다. 즉, 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 배치되는 배기구(16a3, 16a4)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 제2 압력 제어 장치(330)를 갖는 바이패스 유로(303)를 형성하고, 배기구(16a1, 16a2)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 제2 압력 제어 장치(330)를 갖는 바이패스 유로(303)를 생략해도 된다. 이에 의해, 제2 압력 제어 장치(330)의 수를 삭감할 수 있다.

또한, 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도 제어는, 도 6에 도시하는 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 배기구(16a3, 16a4)로부터 배기되는 유량이, 배기구(16a1, 16a2)로부터 배기되는 유량보다도 커지도록 각 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도를 제어해도 된다. 즉, 배기구(16a3, 16a4)에 접속되는 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도를 배기구(16a1, 16a2)에 접속되는 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도보다도 커지도록 제어해도 된다.

도 8은 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치(100)의 수평 단면도의 다른 일례이다. 도 9는 클리닝 처리 시에 있어서의 가스의 흐름을 설명하는 플라스마 처리 장치(100)의 수평 단면도의 또 다른 일례이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 샤워 헤드(211)로부터 공급되는 클리닝종의 유량을 화살표의 길이로 나타낸다.

여기서는, 도통로(210)는, 도통로(210)가 접속된 측의 측벽(15)을 따라서 수평하게 신장되는 샤워 헤드(211)로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한다. 샤워 헤드(211)는 도통로(210)가 접속된 측의 측벽(15)의 방향을 따라서 배열된 복수의 구멍을 갖고, 복수의 구멍으로부터 처리실(S) 내에 클리닝종을 공급한다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 중앙측보다도 양단측의 유량이 커지도록 샤워 헤드(211)에 구멍이 형성되어 있어도 된다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 양단측보다도 중앙측의 유량이 커지도록 샤워 헤드(211)에 구멍이 형성되어 있어도 된다.

이와 같은 구성에 있어서, 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 배치되는 배기구(16a3, 16a4)에 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서, 제1 압력 제어 장치(312) 및 제2 압력 제어 장치(330)를 폐쇄한다. 즉, 배기구(16a3, 16a4)를 폐색한다. 한편, 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측과 반대측에 배치되는 배기구(16a1, 16a2)에 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서, 제1 압력 제어 장치(312)를 폐쇄하고, 제2 압력 제어 장치(330)를 개방하여, 후단 배기 장치(320)에서 배기한다. 이에 의해, 기판(G)의 전체면에 걸쳐 평행한 클리닝종의 흐름을 형성할 수 있어, 처리실(S) 내의 클리닝 속도를 향상시킬 수 있다.

또한, 복수의 제1 배기 유로(301) 중, 배기구(16a1, 16a2)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 바이패스 유로(303)가 형성된다. 즉, 처리 용기(20)의 중앙보다도 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측에 배치되는 배기구(16a3, 16a4)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 제2 압력 제어 장치(330)를 갖는 바이패스 유로(303)를 생략하고, 배기구(16a1, 16a2)와 접속되는 제1 배기 유로(301)에 있어서 제2 압력 제어 장치(330)를 갖는 바이패스 유로(303)를 형성해도 된다. 이에 의해, 제2 압력 제어 장치(330)의 수를 삭감할 수 있다.

또한, 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도 제어는, 도 8 및 도 9에 도시하는 것에 한정되지는 않는다. 예를 들어, 배기구(16a1, 16a2)로부터 배기되는 유량이, 배기구(16a3, 16a4)로부터 배기되는 유량보다도 커지도록 각 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도를 제어해도 된다. 즉, 배기구(16a1, 16a2)에 접속되는 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도를 배기구(16a3, 16a4)에 접속되는 제2 압력 제어 장치(330)의 개방도보다도 커지도록 제어해도 된다.

또한, 도 6 내지 도 9에 도시하는 예에 있어서, 배기구(16a)가 처리 용기(20)의 4개의 구석부의 각각에 계 4개 있는 경우에 대해서 설명했지만, 배기구(16a)의 수 및 배치는 이것에 한정되는 것은 아니다. 배기구(16a)가 4개보다도 많은 수, 예를 들어 8개, 10개 혹은 12개 배치되어 있어도 된다. 또한, 배기구(16a)가 처리 용기(20)의 구석부가 아니라 처리 용기(20)의 변부에 배치되어 있어도 되고, 혹은 구석부와 변부의 양쪽에 배치되어 있어도 된다.

또한, 배기구(16a)가 이들 수 및 배치의 경우에 대해서도, 4개의 구석부에 배치하는 경우와 마찬가지이다. 즉, 처리 용기(20)의 중앙을 경계로, 복수의 배기구(16a)를 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측의 배기구(16a)와, 리모트 플라스마 발생 장치(200)의 측과 반대측의 배기구(16a)로 나누어, 4개의 구석부에 배치된 경우와 마찬가지의 취급으로 하면 된다.

또한, 배기구(16a)의 변부로의 배치는, 4개의 변부에 균등하게 배치해도 되고, 또한 4개의 변부 중 대향하는 2개의 긴 변측 변부 및 대향하는 2개의 짧은 변측 변부의 각각으로 균등해지도록 배치해도 된다. 도 10은 플라스마 처리 장치(100)의 다른 일례를 도시하는 수평 단면도이다. 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 8개의 배기구(16a)를 4개의 변부에 균등하게 배치해도 된다. 또한, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 12개의 배기구(16a)를 4개의 변부 및 4개의 구석부에 균등하게 배치해도 된다. 또한, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(20)로부터 튀어나와 배기구(16a)를 배치해도 된다. 도 10의 (c)에 도시하는 예에서는, 10개의 배기구(16a)를, 지면에 있어서 상하의 방향으로 연장되는 변부에는 3개씩, 지면에 있어서 좌우의 방향으로 연장되는 변부에는 2개씩 배치한 경우가 도시되어 있다.

이상, 플라스마 처리 장치(100)에 대해서 설명했지만, 본 개시는 상기 실시 형태 등에 한정되는 것은 아니며, 특허 청구 범위에 기재된 본 개시의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.

Claims (14)

1. 중진공의 압력 영역에 있어서 직사각형의 기판에 기판 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치이며,
   수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 기판을 적재하는 적재대와,
   수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 적재대를 수용하는 처리 용기와,
   상기 처리 용기의 저판에 있어서, 상기 적재대를 둘러싸고 배치되는 복수의 배기구와,
   상기 적재대와 대향하여 상기 처리 용기의 상부에 마련되고, 상기 기판에 상기 기판 처리를 실시하기 위한 처리 플라스마를 생성하는 제1 플라스마 생성부와,
   상기 처리 용기의 측벽에 도통로를 통해 접속되고, 상기 제1 플라스마 생성부와는 다른 제2 플라스마 생성부를 갖는 리모트 플라스마 발생 장치와,
   복수의 상기 배기구의 각각을 통해 상기 처리 용기에 접속되고, 각각에 전단 배기 장치를 갖는 복수의 제1 배기 유로와,
   복수의 상기 제1 배기 유로의 각각과 일단에 있어서 접속되는 제2 배기 유로와,
   상기 제2 배기 유로의 타단에 접속되는 후단 배기 장치를 구비하고,
   복수의 상기 제1 배기 유로 중 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 있어서, 상기 전단 배기 장치를 바이패스하고, 압력 제어 장치를 갖는 바이패스 유로를 갖는,
   플라스마 처리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 배기 유로의 타단에 복수의 상기 후단 배기 장치가 병렬로 접속되는,
   플라스마 처리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 후단 배기 장치는, 직렬로 접속되는 제1 후단 배기 펌프 및 제2 후단 배기 펌프를 포함하는,
   플라스마 처리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 처리 용기의 중앙보다도 상기 리모트 플라스마 발생 장치의 측에 배치되는 상기 배기구와 접속되는,
   플라스마 처리 장치.
5. 제1항에 있어서,
   복수의 상기 배기구는, 상기 처리 용기의 4개의 구석부에 배치되고,
   상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 처리 용기의 중앙보다도 상기 리모트 플라스마 발생 장치의 측에 배치되는 2개의 상기 배기구와 접속되는,
   플라스마 처리 장치.
6. 제1항에 있어서,
   복수의 상기 배기구는, 상기 처리 용기의 변부에 배치되고,
   상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 처리 용기의 중앙보다도 상기 리모트 플라스마 발생 장치의 측에 배치되는 상기 배기구와 접속되는,
   플라스마 처리 장치.
7. 제1항에 있어서,
   복수의 상기 배기구는, 상기 처리 용기의 구석부 및 변부에 배치되고,
   상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 처리 용기의 중앙보다도 상기 리모트 플라스마 발생 장치의 측에 배치되는 상기 배기구와 접속되는,
   플라스마 처리 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 전단 배기 장치와 상기 바이패스 유로를 전환하는 유로 전환부를 갖는,
   플라스마 처리 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 압력 제어 장치는, 압력 제어 밸브인,
   플라스마 처리 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 플라스마 생성부는,
    상기 적재대와 대향하여 배치된 유도 결합 안테나와,
    상기 적재대와 상기 유도 결합 안테나 사이에, 상기 처리 플라스마를 생성하기 위한 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출부를 포함하는,
    플라스마 처리 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 리모트 플라스마 발생 장치는, 상기 제2 플라스마 생성부에 의해 클리닝 가스를 플라스마화하여 클리닝종을 생성하고, 상기 클리닝종을 상기 도통로를 통해 상기 처리 용기에 공급하는,
    플라스마 처리 장치.
12. 중진공의 압력 영역에 있어서 직사각형의 기판에 기판 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치의 클리닝 방법이며,
    상기 플라스마 처리 장치는,
    수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 기판을 적재하는 적재대와,
    수평 단면이 직사각형으로 형성되고, 상기 적재대를 수용하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 저판에 있어서, 상기 적재대를 둘러싸고 배치되는 복수의 배기구와,
    상기 적재대와 대향하여 상기 처리 용기의 상부에 마련되고, 상기 기판에 상기 기판 처리를 실시하기 위한 처리 플라스마를 생성하는 제1 플라스마 생성부와,
    상기 처리 용기의 측벽에 도통로를 통해 접속되고, 상기 제1 플라스마 생성부와는 다른 제2 플라스마 생성부를 갖는 리모트 플라스마 발생 장치와,
    복수의 상기 배기구의 각각을 통해 상기 처리 용기에 접속되고, 각각에 전단 배기 장치를 갖는 복수의 제1 배기 유로와,
    복수의 상기 제1 배기 유로의 각각과 일단에 있어서 접속되는 제2 배기 유로와,
    상기 제2 배기 유로의 타단에 접속되는 후단 배기 장치를 구비하고,
    복수의 상기 제1 배기 유로 중 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 있어서, 상기 전단 배기 장치를 바이패스하고, 압력 제어 장치를 갖는 바이패스 유로를 갖고,
    상기 바이패스 유로를 폐쇄하고, 상기 전단 배기 장치 및 상기 후단 배기 장치에 의해 상기 처리 용기 내를 배기하면서, 상기 처리 플라스마에 의해 상기 기판에 상기 기판 처리를 실시하는 제1 공정과,
    상기 제1 공정의 후, 상기 처리 용기로부터 상기 기판을 반출하는 제2 공정과,
    상기 제2 공정의 후, 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 배치된 상기 바이패스 유로의 각각을 개방하여 상기 후단 배기 장치에 의해 상기 처리 용기 내를 배기하면서, 상기 리모트 플라스마 발생 장치로부터 상기 도통로를 통해 상기 처리 용기에 클리닝종을 공급하여, 상기 처리 용기의 내부를 클리닝하는 제3 공정을 갖는,
    클리닝 방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로는, 상기 전단 배기 장치와 상기 바이패스 유로를 전환하는 유로 전환부를 갖고,
    상기 제3 공정에 있어서, 상기 유로 전환부에 의해, 상기 바이패스 유로를 갖는 적어도 2개 이상의 상기 제1 배기 유로에 배치된 상기 전단 배기 장치로의 가스의 흐름을 차단하는,
    클리닝 방법.
14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제3 공정에서 상기 클리닝종을 생성하기 위해 상기 리모트 플라스마 발생 장치에 공급되는 클리닝 가스의 유량은, 상기 제1 공정에서 상기 처리 플라스마를 형성하기 위해 상기 처리 용기에 공급되는 처리 가스의 유량보다도 많은,
    클리닝 방법.

Images