TWI685013B - 滑環、支撐機構及電漿處理裝置 - Google Patents

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松本和也
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日商東京威力科創股份有限公司
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Abstract

本發明之課題在於降低接觸式滑環之接觸電阻。
一實施形態之滑環具備有：導電性之旋轉件，可繞旋轉軸線進行旋轉；導電性之固定件，係和旋轉件以同軸方式設置；導電性之球體，係配置於旋轉件與固定件之間，形成旋轉件與固定件之間的電性通道；以及導電性之線圈彈簧，係設置於旋轉件以及固定件當中的一者與球體之間，相對於旋轉軸線在周向上延伸，並接觸於旋轉件以及固定件當中的一者與球體。

Description

滑環、支撐機構及電漿處理裝置
本發明係關於一種滑環、支撐機構及電漿處理裝置。
於電子元件之製造中，在被處理體的蝕刻上係廣泛使用電漿處理裝置。例如，磁性隨機存取記憶體(Magnetic Random Access Memory：MRAM)所含磁性層之蝕刻上也使用電漿處理裝置。電漿處理裝置一般係於其內部具備有進行電漿處理之處理容器。處理容器內設有平台。
平台一般具備有靜電夾頭以及下部電極。靜電夾頭具有被介電質所包圍的電極膜，藉由對該電極膜施加電壓來產生靜電力。藉由此靜電力，靜電夾頭會吸附保持被處理體。此外，下部電極被供給用以將離子拉引至被處理體之高頻偏壓。
做為如此平台的一種，有用以提高對於被處理體之電漿處理均一性的可旋轉式旋轉平台。旋轉平台為了對靜電夾頭之電極膜施加電壓並對下部電極供給高頻偏壓而使用滑環。如此之具備旋轉平台之電漿處理裝置係例如記載於日本特開平01-117317號公報。
此外，滑環有非接觸式之滑環與接觸式之滑環。非接觸式之滑環如日本特開平10-143791號公報所記載般，具有電傳導性之媒體係填充於固定件與旋轉件之間。如此之媒體係使用例如水銀。此外，接觸式之滑環在固定件與旋轉件之間設有將此等固定件與旋轉件做電性連接之電刷。關於使用有電刷之滑環係例如記載於日本特開2009-225578號公報以及日本特開平11-214108號公報。
先前技術文獻
專利文獻1 日本特開平01-117317號公報
專利文獻2 日本特開平10-143791號公報
專利文獻3 日本特開2009-225578號公報
專利文獻4 日本特開平11-214108號公報
以非接觸式之滑環而言，做為媒體使用的水銀對人體有毒，此外，必須具有用以密封水銀之密封構造，故滑環會大型化。再者，隨著長期間的使用造成密封構造破損而發生水銀漏洩，恐對外部環境造成嚴重影響。
接觸式之滑環雖可避免非接觸式之滑環的上述問題，但由於藉由電刷之點接觸使得旋轉件與固定件做電性連接，故接觸電阻變大。基於相關背景，於接觸式之滑環需要降低接觸電阻。
一態樣中係提供一種滑環。此滑環具備有：旋轉件、固定件、球體、以及線圈彈簧。旋轉件具有導電性，可繞旋轉軸線進行旋轉。固定件具有導電性，和旋轉件以同軸方式設置。球體具有導電性，配置於旋轉件與固定件之間。球體形成旋轉件與固定件之間的電性通道。線圈彈簧具有導電性，設置於旋轉件以及固定件當中的一者與球體之間，相對於旋轉軸線延伸於周向上。線圈彈簧係接觸於旋轉件以及固定件當中的一者與球體。
上述滑環，導電性之線圈彈簧係設置於旋轉件以及固定件當中的一者與球體之間，該線圈彈簧係以多數的點來接觸於旋轉件以及固定件當中的一者以及球體。從而，旋轉件以及固定件當中的一者與球體之間的接觸電阻被降低，滑環之接觸電阻被降低。
一實施形態之滑環可進而具備有導電性之其他線圈彈簧。此實施形態中，其他線圈彈簧係設置於旋轉件以及該固定件當中之另一者與球體之間，相對於旋轉軸線在周向上延伸，並接觸於旋轉件以及固定件當中之另一者與球體。
此實施形態中，線圈彈簧係以多數的點來接觸於旋轉件以及固定件當中的另一者以及球體。從而，旋轉件以及固定件當中的另一者與球體之間的接觸電阻被降低。從而，滑環之接觸電阻被進而降低。
一實施形態中，線圈彈簧以及其他線圈彈簧可配置排列於旋轉軸線所 延伸之方向上。依據此實施形態，線圈彈簧以及其他線圈彈簧、亦即二個的線圈彈簧相對於旋轉軸線之距離成為同樣的距離。從而，二個線圈彈簧當中的一者與球體之間的滑動量和二個線圈彈簧當中的另一者與球體之間的滑動量之差異變小，可降低起因於二個線圈彈簧與球體之滑動所致摩耗。其結果，滑環之壽命變長。此外，其他實施形態中，線圈彈簧以及其他線圈彈簧也可相對於旋轉軸線而配置排列於放射方向上。
一實施形態中，線圈彈簧可為斜繞彈簧。斜繞彈簧對球體所產生之反作用力會小於一般線圈彈簧所產生之反作用力。從而，線圈彈簧與球體之接觸面積變大，接觸電阻變得更小。此外，接觸電阻為安定。
一實施形態中，線圈彈簧以及其他線圈彈簧之雙方可為斜繞彈簧。線圈彈簧與球體之接觸面積、以及其他線圈彈簧與球體之接觸面積會變大，接觸電阻會變更小。此外，接觸電阻為安定。
其他態樣中，提供一種於電漿處理裝置之處理容器內支撐被處理體之支撐機構。此支撐機構具備有保持部、驅動裝置、以及旋轉連接器。保持部係以保持被處理體的方式所構成，以可繞第1軸線中心的方式來構成。驅動裝置係以使得保持部做旋轉的方式所構成。旋轉連接器具有複數滑環。複數滑環為上述一態樣以及各種實施形態當中的任一滑環，以旋轉軸線和第1軸線成為一致的方式來設置。保持部具有下部電極、靜電夾頭、以及複數導體。靜電夾頭設置於下部電極上。複數導體係以其等之中心軸線和第1軸線成為一致的方式來同軸設置。複數導體包含於靜電夾頭之電極膜所連接之第1導體、以及於下部電極所連接之第2導體。複數滑環當中的第1滑環係電性連接於第1導體，複數滑環當中的第2滑環係電性連接於第2導體。
上述支撐機構由於具有採用了上述一態樣以及各種實施形態當中任一滑環的旋轉連接器，故靜電夾頭之電極膜、以及朝下部電極之電性通道的接觸電阻受到降低。從而，可對靜電夾頭之電極膜施加大電壓，此外，可對下部電極供應大的偏壓。
一實施形態之支撐機構可進而具備：容器部、傾斜軸部、以及其他驅動裝置。容器部係以連同保持部來區劃出密閉空間的方式所構成。傾斜軸部具有沿著和第1軸線為正交之第2軸線上來延伸之中空形狀，結合於容器 部。其他驅動裝置係以使得傾斜軸部繞第2軸線做旋轉的方式所構成。複數導體、使得保持部做旋轉之驅動裝置、以及旋轉連接器係設置於由容器部以及保持部所區劃的空間內。此實施形態之支撐機構係使得保持部傾斜、且可使其旋轉，即使對於如此之保持部之靜電夾頭之電極膜以及下部電極也能提供接觸電阻少的電性通道。此外，由於複數導體、保持部、以及旋轉連接器設置在由容器部以及保持部所區劃的空間內，所以當該支撐機構用於電漿處理裝置之情況，可在相對於電漿處理用之空間呈分離之空間內來保護複數導體、保持部、以及旋轉連接器。
於其他態樣中，提供一種電漿處理裝置，用以對被處理體進行電漿處理。此電漿處理裝置具備有：處理容器、氣體供給系統、電漿源、支撐機構、排氣系統、直流電源、以及偏壓電力供給部。氣體供給系統係以對處理容器內供給氣體的方式所構成。電漿源係以將供給至處理容器內之氣體加以激發的方式所構成。支撐機構為上述其他態樣以及實施形態當中之任一支撐機構，係於處理容器內藉由保持部來保持被處理體。排氣系統係為了對處理容器內之空間進行排氣而設置者。直流電源係設置於處理容器之外部，產生供應至靜電夾頭之電極膜的電壓。偏壓電力供給部係設置於處理容器之外部，產生供應至下部電極之偏壓。直流電源係經由第1配線連接於第1滑環，偏壓電力供給部係經由第2配線連接於第2滑環。
此態樣相關之電漿處理裝置中，經由分別連接於第1滑環以及第2滑環之第1配線以及第2配線來對於靜電夾頭以及下部電極安定供給電力。
一實施形態中可採用如下構成：保持部以及容器部係設置於處理容器內，傾斜軸部係以從處理容器之內部延伸至該處理容器之外部的方式所設，第1配線係通過傾斜軸部內而將直流電源與第1滑環加以連接，第2配線係通過傾斜軸部內而將偏壓電力供給部與第2滑環加以連接。依據此實施形態，第1配線以及第2配線可在不暴露於電漿的前提下連接於旋轉連接器。此外，依據此電漿處理裝置，可在被處理體呈傾斜之狀態下一邊使其旋轉一邊對該被處理體進行電漿處理。
一實施形態中可採用如下構成：保持部進而具有加熱器；複數導體進而具有連接於加熱器之第3導體以及第4導體；複數滑環進而包含連接於第3 導體之第3滑環以及連接於第4導體之第4滑環；電漿處理裝置進而具備對於設置在處理容器外部之加熱器供給電力之加熱器電源；加熱器電源係經由通過傾斜軸部內之第3配線以及第4配線而分別電性連接於第3滑環以及第4滑環。
一實施形態中可採用如下構成：該支撐機構進而包含設置於保持部之溫度感應器；複數導體進而包含連接於溫度感應器之第5導體；複數滑環進而包含連接於第5導體之第5滑環；電漿處理裝置進而具有控制部；控制部係經由通過傾斜軸部內之第5配線而電性連接於第5滑環。
一實施形態中，偏壓電力供給部可將經過脈衝調變之直流電壓供給於下部電極。依據此實施形態，可將相對低能量且狹窄能帶的離子拉入被處理體中。藉此，可於被處理體來選擇性蝕刻由特定物質所構成之區域。此外，一實施形態中，偏壓電力供給部可將經過脈衝調變之直流電壓以及高頻偏壓選擇性地供給至下部電極。
如以上說明般，本發明之效果為：於接觸式之滑環可降低接觸電阻。
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
14‧‧‧氣體供給系統
14a‧‧‧第1氣體供給部
14b‧‧‧第2氣體供給部
16‧‧‧電漿源
18‧‧‧支撐機構
20‧‧‧排氣系統
20b‧‧‧渦輪分子泵
22‧‧‧偏壓電力供給部
22a‧‧‧第1電源
22b‧‧‧第2電源
24‧‧‧驅動裝置
26‧‧‧整流構件
27‧‧‧直流電源
28‧‧‧加熱器電源
30‧‧‧保持部
32‧‧‧靜電夾頭
32b‧‧‧加熱器
34‧‧‧下部電極
34c‧‧‧溫度感應器
34f‧‧‧冷媒流路
36‧‧‧旋轉軸部
36A‧‧‧導體部
36a,36b,36c,36d,36e‧‧‧導體
40‧‧‧容器部
50‧‧‧傾斜軸部
52‧‧‧磁性流體密封部
54‧‧‧旋轉連接器
57a,57b,57c,57d,57e‧‧‧配線
56,56A,56B,56C,56D,56E‧‧‧滑環
66‧‧‧配管
70‧‧‧旋轉接頭
72‧‧‧配管
74‧‧‧配管
76‧‧‧冷凝器單元
78‧‧‧驅動裝置
80‧‧‧滑輪
82‧‧‧傳導帶
91,91A,91B,91C,91D,91E‧‧‧旋轉件
92,92A,92B,92C,92D,92E‧‧‧固定件
93‧‧‧球體
95‧‧‧線圈彈簧
96‧‧‧線圈彈簧
150A,150B‧‧‧高頻電源
AX1‧‧‧第1軸線
AX2‧‧‧第2軸線
Cnt‧‧‧控制部
W‧‧‧晶圓
圖1係示意顯示一實施形態相關之電漿處理裝置之圖。
圖2係示意顯示一實施形態相關之電漿處理裝置之圖。
圖3係顯示經脈衝調變之直流電壓之圖。
圖4係顯示一實施形態之電漿源之圖。
圖5係顯示一實施形態之電漿源之圖。
圖6係顯示一實施形態相關之支撐機構之截面圖。
圖7係顯示一實施形態相關之支撐機構之截面圖。
圖8係放大顯示一實施形態相關之保持部以及旋轉軸部之上側部分的截面圖。
圖9係放大顯示一實施形態相關之旋轉軸部之下側部分以及旋轉連接器之截面圖。
圖10係示意顯示一實施形態相關之滑環之圖。
圖11係示意顯示一實施形態相關之滑環之各零件之圖。
圖12係顯示球體與線圈彈簧之接觸模樣之示意圖。
圖13係顯示一實施形態相關之線圈彈簧之一例亦即斜繞彈簧之概略圖。
圖14係顯示一實施形態相關之線圈彈簧之形狀與彈簧反彈之關係的截面圖。
圖15係顯示一實施形態相關之斜繞彈簧之壓扁率與接觸電阻之關係之圖。
圖16係顯示一實施形態相關之滑環產生接觸電阻之部位之圖。
圖17係顯示僅考慮接觸電阻之滑環之等效電路之圖。
圖18係用以說明一實施形態相關之旋轉連接器之高頻特性之圖。
圖19係顯示一實施形態相關之旋轉連接器對高頻之等效電路之圖。
圖20係顯示其他實施形態相關之旋轉連接器之截面圖。
以下，參見圖式針對各種實施形態來詳細說明。此外，各圖式中對同一或是對應部分係賦予同一符號。
圖1以及圖2係示意顯示一實施形態相關之電漿處理裝置之圖，係於包含延伸於鉛直方向上之軸線PX的一平面來將處理容器切斷而顯示該電漿處理裝置。此外，圖1係顯示後述支撐機構並未傾斜之狀態的電漿處理裝置，圖2係顯示支撐機構處於傾斜狀態之電漿處理裝置。
圖1以及圖2所示電漿處理裝置10具備有：處理容器12、氣體供給系統14、電漿源16、支撐機構18、排氣系統20、偏壓電力供給部22、直流電源27、加熱器電源28、以及控制部Cnt。處理容器12具有大致圓筒形狀。一實施形態中，處理容器12之中心軸線和軸線PX成為一致。此處理容器12提供有對被處理體(以下也稱為「晶圓W」)進行電漿處理的空間S。
一實施形態中，處理容器12之高度方向的中間部分12a(亦即收容支撐機構18之部分)具有大致一定的寬度。此外，處理容器12伴隨從該中間部分之下端往底部使得寬度逐漸變窄而成為錐面狀。此外，處理容器12之底部係提供排氣口12e，該排氣口12e相對於軸線PX係形成為軸對稱。
氣體供給系統14係構成為對處理容器12內供給氣體。氣體供給系統14具有第1氣體供給部14a以及第2氣體供給部14b。第1氣體供給部14a係構成為將第1處理氣體供給於處理容器12內。第2氣體供給部14b係構成為將第2處理氣體供給於處理容器12內。此外，關於氣體供給系統14之詳細將於後述。
電漿源16係構成為用以激發供給到處理容器12內的氣體。一實施形態中，電漿源16係設置於處理容器12之頂部。此外，一實施形態中，電漿源16之中心軸線係和軸線PX成為一致。此外，關於電漿源16一例的詳細將於後述。
支撐機構18係構成為於處理容器12內保持晶圓W。此支撐機構18係構成為使得晶圓W繞第1軸線AX1中心做旋轉。此外，支撐機構18係構成為可繞軸線PX以及和第1軸線AX1呈正交之第2軸線AX2中心做旋轉。支撐機構18可藉由第2軸線AX2中心之旋轉而相對於軸線PX做傾斜。為使得支撐機構18傾斜，電漿處理裝置10具有驅動裝置24。驅動裝置24設置於處理容器12之外部，產生第2軸線AX2中心之支撐機構18之旋轉所需的驅動力。此外，當支撐機構18處於非傾斜之狀態，如圖1所示般，第1軸線AX1係和軸線PX成為一致。另一方面，當支撐機構18處於傾斜狀態，則第1軸線AX1相對於軸線PX呈傾斜。此支撐機構18之詳細將於後述。
排氣系統20係構成為對處理容器12內之空間進行減壓。一實施形態中，排氣系統20具有：自動壓力控制器20a、渦輪分子泵20b、以及乾式泵20c。渦輪分子泵20b設置於自動壓力控制器20a之下游。乾式泵20c經由閥20d而直接連結於處理容器12內之空間。此外，乾式泵20c經由閥20e而設於渦輪分子泵20b之下游。
包含自動壓力控制器20a以及渦輪分子泵20b之排氣系統係安裝於處理容器12之底部。此外，包含自動壓力控制器20a以及渦輪分子泵20b之排氣系統係設置於支撐機構18之正下方。從而，此電漿處理裝置10可從支撐機構18之周圍到排氣系統20形成均一的排氣氣流。藉此，可達成高效率排氣。此外，可使得於處理容器12內所生成之電漿做均一擴散。
一實施形態中，於處理容器12內也可設置整流構件26。整流構件26具有在下端關閉之大致筒形狀。此整流構件26係以從側方以及下方包圍支撐 機構18的方式來沿著處理容器12之內壁面延伸存在。一例中，整流構件26具有上部26a以及下部26b。上部26a係以一定的寬度形成為圓筒形狀，沿著處理容器12之中間部分12a的內壁面而延伸存在。此外，下部26b在上部26a之下方係連續於該上部26a。下部26b具有沿著處理容器12之內壁面寬度逐漸變窄之錐面形狀，其下端成為平板狀。此下部26b形成有多數的開口(貫通孔)。依據此整流構件26，可於該整流構件26之內側(亦即收容晶圓W之空間)與該整流構件26之外側(亦即排氣側之空間)之間形成壓力差，可對於收容晶圓W之空間中的氣體滯留時間進行調整。此外，可實現均等的排氣。
偏壓電力供給部22設置於處理容器12之外部，構成上係將用以拉引離子至晶圓W之偏壓供應至支撐機構18。一實施形態中，偏壓電力供給部22具有第1電源22a以及第2電源22b。第1電源22a係產生經脈衝調變之直流電壓(以下稱為「調變直流電壓」)做為供應於支撐機構18之偏壓。圖3顯示經脈衝調變之直流電壓之圖。如圖3所示般，調變直流電壓係電壓值採高等級之期間TH與採低等級之期間TL交互地反覆之電壓。調變直流電壓可設定為例如0V~1200V之範圍內的電壓值。調變直流電壓之高等級之電壓值係於該電壓值範圍內所設定之電壓值，調變直流電壓之低等級之電壓值係較該高等級之電壓值來得低之電壓值。如圖3所示般，期間TH與連續於該期間TH之期間TL的合計構成1周期TC。此外，調變直流電壓之脈衝調變之頻率為1/TC。脈衝調變之頻率雖可任意設定，但為可形成用來達成離子加速之鞘(sheath)的頻率，例如400kHz。此外，開啟工作比、亦即1周期TC中期間TH所占比率為10%~90%之範圍內的比率。
第2電源22b係構成為將用以拉引離子至晶圓W之高頻偏壓供給於支撐機構18。此高頻偏壓之頻率為將離子拉引至晶圓W所適合的任意頻率，例如為400kHz。電漿處理裝置10可將來自第1電源22a之調變直流電壓與來自第2電源22b之高頻偏壓選擇性地供給於支撐機構18。若調變直流電壓供應至支撐機構18，則相對低能量且狹窄能帶的離子被拉入晶圓W。另一方面，若高頻偏壓供應至支撐機構18，則相對高能量且相對廣能帶的離子被拉入晶圓W。從而，依據電漿處理裝置10，藉由將來自第1電源22a之調變直流電壓與來自第2電源22b之高頻偏壓選擇性供給於支撐機構18，可進行因應於 膜種類之蝕刻。例如，當蝕刻晶圓中之特定物質時可將調變直流電壓供給於支撐機構18，此外，當蝕刻以蝕刻速率為優先之膜時可將高頻偏壓供給於支撐機構18。如此之調變直流電壓與高頻偏壓之選擇性供給可藉由控制部Cnt來做控制。
控制部Cnt係例如具備處理器、記憶部、輸入裝置、顯示裝置等之電腦。控制部Cnt係依照基於所輸入配方之程式而動作，送出控制訊號。電漿處理裝置10之各部係被來自控制部Cnt之控制訊號所控制。
以下，針對氣體供給系統14、電漿源16、支撐機構18分別詳細說明。
〔氣體供給系統〕
氣體供給系統14如上述般具有第1氣體供給部14a以及第2氣體供給部14b。第1氣體供給部14a係經由一以上的氣體釋出孔14e來供給處理容器12內的第1處理氣體。此外，第2氣體供給部14b係經由一以上的氣體釋出孔14f來供給處理容器12內的第2處理氣體。氣體釋出孔14e相對於氣體釋出孔14f設置於更接近電漿源16之位置。從而，第1處理氣體相對於第2處理氣體被供給至更靠近電漿源16之位置。此外，圖1以及圖2中，氣體釋出孔14e以及氣體釋出孔14f分別的個數為「1」，但也可設置複數的氣體釋出孔14e以及複數的氣體釋出孔14f。複數的氣體釋出孔14e也可相對於軸線PX均等配置於周向上。此外，複數的氣體釋出孔14f也可相對於軸線PX均等配置於周向上。
一實施形態中，也可在由氣體釋出孔14e來釋出氣體之區域與由氣體釋出孔14f來釋出氣體之區域之間設置分隔板、亦即所謂的離子阱。藉此，可調整從第1處理氣體之電漿朝向晶圓W之離子的量。
第1氣體供給部14a可具有一以上之氣體源、一以上之流量控制器、一以上之閥。從而，可對於來自第1氣體供給部14a之一以上氣體源的第1處理氣體流量做調整。此外，第2氣體供給部14b可具有一以上之氣體源、一以上之流量控制器、一以上之閥。從而，可對於來自第2氣體供給部14b之一以上氣體源的第2處理氣體流量做調整。來自第1氣體供給部14a之第1處理氣體之流量以及該第1處理氣體之供給時機、以及來自第2氣體供給部14b之第2處理氣體之流量以及該第2處理氣體之供給時機係藉由控制部Cnt來個 別調整。
以下，針對第1處理氣體以及第2處理氣體說明二個例子。
第1例中，第1處理氣體可為稀有氣體。稀有氣體為He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、或是Xe氣體。此外，第1處理氣體可為從He氣體、Ne氣體、Ar氣體、Kr氣體、以及Xe氣體當中選擇的氣體。此外，第1例中，第2處理氣體可為含氫氣體。含氫氣體可舉出CH4氣體或是NH3氣體。相關第1例中，第1處理氣體以及第2處理氣體可被電漿源16所激發。此第1例中，藉由控制部Cnt之控制而對於電漿生成時之第1處理氣體以及第2處理氣體之供給量做個別控制。
第2例中，第1處理氣體可為藉由電漿源16所產生的電漿來解離而生成自由基之分解性氣體。源自第1處理氣體之自由基可為起還原反應、氧化反應、氯化反應或是氟化反應之自由基。第1處理氣體可為含有氫元素、氧元素、氯元素或是氟元素之氣體。具體而言，第1處理氣體可為Ar、N2、O2、H2、He、BCl3、Cl2、CF4、NF3、CH4、或是SF6等。生成還原反應之自由基的第1處理氣體舉出H2等。生成氧化反應之自由基的第1處理氣體舉出O2等。生成氯化反應之自由基的第1處理氣體舉出BCl3、Cl2等。生成氟化反應之自由基的第1處理氣體舉出CF4、NF3、SF6等。
此外，第2例中，第2處理氣體可為不暴露於電漿中而和蝕刻對象物質起反應之氣體。此第2處理氣體也可含有例如與蝕刻對象物質之反應取決於支撐機構18之溫度的氣體。具體上如此之第2處理氣體係使用HF、Cl2、HCl、H2O、PF3、F2、ClF3、COF2、環戊二烯或是阿米迪納托(Amidinato)等。此外，第2處理氣體可含供電子性氣體。所謂供電子性氣體一般而言意指由，電負度或是離子化潛能顯著不同的原子所構成之氣體、或是所含原子具有孤對電子之氣體。供電子性氣體具有容易對於其他化合物提供電子之性質。例如，供電子性氣體具有和金屬化合物等以配位基形式結合而蒸發的性質。供電子性氣體可舉出SF6、PH3、PF3、PCl3、PBr3、PI3、CF4、AsH3、SbH3、SO3、SO2、H2S、SeH2、TeH2、Cl3F、H2O、H2O2等、或是含羰基之氣體。
相關第2例中，第1處理氣體以及第2處理氣體可被交互供給。於第1處理氣體之供給時係藉由電漿源16來生成電漿，於第2氣體之供給時則停止以 電漿源16來生成電漿。如此之第1處理氣體以及第2處理氣體之供給係藉由控制部Cnt來控制。亦即，第2例中，對應於電漿生成時以及電漿消滅時之電漿狀態的第1處理氣體之供給量以及第2處理氣體之供給量可藉由控制部Cnt所做第1氣體供給部14a以及第2氣體供給部14b之控制來實現。
〔電漿源〕
圖4係顯示一實施形態之電漿源之圖，係顯示從圖1之Y方向觀看之電漿源之圖。此外，圖5係顯示一實施形態之電漿源之圖，顯示從鉛直方向觀看之電漿源。如圖1以及圖4所示般，於處理容器12之頂部設有開口，該開口係藉由介電質板194所封閉。介電質板194為板狀體，由石英玻璃或是陶瓷所構成。電漿源16設於此介電質板194上。
更具體而言，如圖4以及圖5所示般，電漿源16具有高頻天線140以及屏蔽構件160。高頻天線140被屏蔽構件160所覆蓋。一實施形態中，高頻天線140包含內側天線元件142A以及外側天線元件142B。內側天線元件142A相對於外側天線元件142B設置於更靠近軸線PX。換言之，外側天線元件142B係以包圍內側天線元件142A的方式設置於該內側天線元件142A之外側。內側天線元件142A以及外側天線元件142B分別由例如銅、鋁、不鏽鋼等導體所構成，以軸線PX為中心呈螺旋狀延伸。
內側天線元件142A以及外側天線元件142B均被複數的挾持體144所挾持而成為一體。複數的挾持體144為例如棒狀構件，對軸線PX以放射狀配置。
屏蔽構件160具有內側屏蔽壁162A以及外側屏蔽壁162B。內側屏蔽壁162A具有在鉛直方向上延伸之筒形狀，設置於內側天線元件142A與外側天線元件142B之間。此內側屏蔽壁162A係包圍內側天線元件142A。此外，外側屏蔽壁162B具有在鉛直方向上延伸之筒形狀，以包圍外側天線元件142B的方式設置。
於內側天線元件142A上設有內側屏蔽板164A。內側屏蔽板164A具有圓盤形狀，以塞住內側屏蔽壁162A之開口的方式設置。此外，外側天線元件142B上設有外側屏蔽板164B。外側屏蔽板164B為環狀板，以塞住內側屏蔽壁162A與外側屏蔽壁162B之間的開口的方式設置。
於內側天線元件142A、外側天線元件142B分別連接著高頻電源150A、高頻電源150B。高頻電源150A以及高頻電源150B為電漿生成用之高頻電源。高頻電源150A以及高頻電源150B分別對於內側天線元件142A以及外側天線元件142B供給相同頻率或是不同頻率的高頻電力。例如，若對於內側天線元件142A從高頻電源150A以既定功率來供給既定頻率(例如40MHz)之高頻電力，則藉由於處理容器12內所形成之感應磁場使得被導入處理容器12內之處理氣體受到激發，於晶圓W上之中央部生成甜甜圈型的電漿。此外，若對於外側天線元件142B從高頻電源150B以既定功率來供給既定頻率(例如60MHz)之高頻，則藉由於處理容器12內所形成之感應磁場使得被導入處理容器12內之處理氣體受到激發，於晶圓W上之周緣部生成其他的甜甜圈型之電漿。藉由此等電漿，從處理氣體生成自由基。
此外，從高頻電源150A以及高頻電源150B所輸出之高頻電力之頻率不限於上述頻率。例如，從高頻電源150A以及高頻電源150B所輸出之高頻電力之頻率可為13.56MHz、27MHz、40MHz、60MHz等各種的頻率。但是，必須因應於從高頻電源150A以及高頻電源150B所輸出之高頻來調整內側天線元件142A以及外側天線元件142B之電性長度。
此電漿源16即使在1mTorr(0.1333Pa)之壓力的環境下也有可能使得處理氣體之電漿起火。於低壓環境下，電漿中離子的平均自由徑變大。從而，有可能因稀有氣體原子之離子濺鍍造成蝕刻。此外，低壓環境下，可一邊抑制經過蝕刻之物質再附著於晶圓W上、一邊將該物質加以排氣。
〔支撐機構〕
圖6以及圖7係顯示一實施形態相關之支撐機構之截面圖。圖6中顯示了從Y方向(參見圖1)所觀看之支撐機構之截面圖，圖7係顯示從X方向(參見圖1)所觀看之支撐機構之截面圖。如圖6以及圖7所示般，支撐機構18具有：驅動裝置24、保持部30、容器部40、傾斜軸部50、旋轉連接器54、以及驅動裝置78。
保持部30係保持晶圓W而以第1軸線AX1為中心進行旋轉來使得晶圓W做旋轉之機構。此外，如上述般，第1軸線AX1在支撐機構18未傾斜之狀態下係和軸線PX成為一致。此保持部30具有靜電夾頭32、下部電極34、絕緣 構件35、以及旋轉軸部36。上述複數的導體係以其等之中心軸線和第1軸線AX1成為一致的方式來同軸設置。
靜電夾頭32係構成為於其上面保持晶圓W，設置於下部電極34上。靜電夾頭32具有以第1軸線AX1為其中心軸線之大致圓盤形狀，如後述般，具有設置做為絕緣膜內層的電極膜32a。靜電夾頭32藉由從直流電源27對電極膜32a施加電壓而產生靜電力。此直流電源27係設置於處理容器12之外部。靜電夾頭32係藉由靜電力來吸附其上面所載置的晶圓W。
下部電極34具有以第1軸線AX1為其中心軸線之大致圓盤形狀。一實施形態中，下部電極34具有第1部分34a以及第2部分34b。第1部分34a為沿著第1軸線AX1來延伸之下部電極34之中央側部分，第2部分34b相對於第1部分34a係離開第1軸線AX1、亦即相對於第1部分34a在外側延伸的部分。第1部分34a之上面以及第2部分34b之上面為連續，藉由第1部分34a之上面以及第2部分34b之上面來構成下部電極34之大致平坦的上面。此下部電極34之上面相接有靜電夾頭32。此外，第1部分34a相對於第2部分34b往下方突出而成為圓柱狀。亦即，第1部分34a之下面相對於第2部分34b之下面在下方延伸著。此下部電極34係由鋁等導體所構成。下部電極34係電性連接於上述偏壓電力供給部22。亦即，對於下部電極34可選擇性供給來自第1電源22a之調變直流電壓以及來自第2電源22b之高頻偏壓。此外，在下部電極34設有冷媒流路34f。對此冷媒流路34f供給冷媒可控制晶圓W之溫度。此下部電極34係設置於絕緣構件35上。
絕緣構件35係由石英、氧化鋁等絕緣體所構成，具有於中央呈開口之大致圓盤形狀。一實施形態中，絕緣構件35具有第1部分35a以及第2部分35b。第1部分35a為絕緣構件35之中央側部分，第2部分35b為相較於第1部分35a更離開第1軸線AX1、亦即相對於第1部分35a往外側延伸之部分。第1部分35a之上面相對於第2部分35b之上面往下方延伸，此外，第1部分35a之下面相對於第2部分35b之下面亦往下方延伸。絕緣構件35之第2部分35b之上面相接於下部電極34之第2部分34b之下面。另一方面，絕緣構件35之第1部分35a之上面係從下部電極34之下面分離。
旋轉軸部36在下部電極34之下方處延伸著。此旋轉軸部36之中心軸線 和第1軸線AX1成為一致。對此旋轉軸部36賦予旋轉力可使得保持部30做旋轉。
以如此各種要素所構成之保持部30係和容器部40一同形成空間做為支撐機構18之內部空間。容器部40包含上側容器部42以及外側容器部44。上側容器部42具有大致圓盤形狀。上側容器部42之中央形成為旋轉軸部36可通過的貫通孔。此上側容器部42在絕緣構件35之第2部分35b的下方係以對該第2部分35b提供些許間隙的方式來設置。此外，於上側容器部42之下面周緣結合著外側容器部44之上端。外側容器部44具有於下端閉塞之大致圓筒形狀。
於容器部40與旋轉軸部36之間設有磁性流體密封部52。磁性流體密封部52具有內輪部52a以及外輪部52b。內輪部52a具有和旋轉軸部36做同軸延伸之大致圓筒形狀，對旋轉軸部36處固定狀態。此外，內輪部52a之上端部係結合於絕緣構件35之第1部分35a的下面。此內輪部52a和旋轉軸部36一同繞第1軸線AX1中心來旋轉。外輪部52b具有大致圓筒形狀，於內輪部52a之外側係和該內輪部52a以同軸方式設置。外輪部52b之上端部係結合於上側容器部42之中央側部分之下面。於此等內輪部52a與外輪部52b之間介設有磁性流體52c。此外，磁性流體52c之下方在內輪部52a與外輪部52b之間設有軸承53。此磁性流體密封部52係提供將支撐機構18之內部空間加以氣密密封的密封構造。藉由此磁性流體密封部52，支撐機構18之內部空間相對於電漿處理裝置10之空間S受到分離。此外，電漿處理裝置10之支撐機構18之內部空間維持在大氣壓。於此支撐機構18之內部空間設有旋轉軸部36、旋轉連接器54、以及驅動裝置78，旋轉軸部36、旋轉連接器54以及驅動裝置78相對於空間S所生成之電漿受到保護。
一實施形態中，於磁性流體密封部52與旋轉軸部36之間設有第1構件37以及第2構件38。第1構件37具有沿著旋轉軸部36之外周面之一部分(亦即後述筒狀部36C之上側部分的外周面以及下部電極34之第1部分34a的外周面)做延伸之大致圓筒形狀。此外，第1構件37之上端具有沿著下部電極34之第2部分34b下面做延伸之環狀板形狀。此第1構件37係接於筒狀部36C之上側部分的外周面以及下部電極34之第1部分34a的外周面以及第2部分34b的下 面。
第2構件38具有沿著旋轉軸部36之外周面(亦即第6筒狀部36g之外周面以及第1構件37之外周面)做延伸之大致圓筒形狀。第2構件38之上端具有沿著絕緣構件35之第1部分35a上面做延伸之環狀板形狀。第2構件38係接於第6筒狀部36g之外周面、第1構件37之外周面、絕緣構件35之第1部分35a之上面、以及磁性流體密封部52之內輪部52a之內周面。於此第2構件38與絕緣構件35之第1部分35a的上面之間介設有O型環等密封構件39a。此外，於第2構件38與磁性流體密封部52之內輪部52a之內周面之間介設有O型環等密封構件39b以及39c。藉由此種構造，旋轉軸部36與磁性流體密封部52之內輪部52a之間受到密封。藉此，即使於旋轉軸部36與磁性流體密封部52之間存在有間隙，支撐機構18之內部空間也會從電漿處理裝置10之空間S被分離。
於外側容器部44係沿著第2軸線AX2形成有開口。於外側容器部44所形成之開口嵌入有傾斜軸部50之內側端部。此傾斜軸部50具有大致圓筒形狀，其中心軸線和第2軸線AX2成為一致。傾斜軸部50如圖1所示般係延伸至處理容器12之外側。於傾斜軸部50之一方的外側端部結合有上述驅動裝置24。此驅動裝置24係軸支撐著傾斜軸部50之一方的外側端部。藉由此驅動裝置24使得傾斜軸部50受到旋轉，而使得支撐機構18繞第2軸線AX2中心做旋轉，其結果，支撐機構18相對於軸線PX呈現傾斜。例如，支撐機構18能以相對於軸線PX讓第1軸線AX1成為0度~60度以內範圍之角度的方式做傾斜。
一實施形態中，第2軸線AX2包含第1軸線AX1方向中之支撐機構18之中心位置。此實施形態中，傾斜軸部50係於通過支撐機構18之該中心的第2軸線AX2上做延伸。此實施形態中，當支撐機構18呈現傾斜時，可使得該支撐機構18之上緣與處理容器12(或是整流構件26)之間的最短距離WU(參見圖2)以及支撐機構18之下緣與處理容器12(或是整流構件26)之間的最短距離WL(參見圖2)當中的最小距離加大。亦即，可使得支撐機構18之外廓與處理容器12(或是整流構件26)之間的最小距離最大化。從而，可縮小處理容器12之水平方向寬度。
其他實施形態中，第2軸線AX2包含第1軸線AX1方向之支撐機構18之中心與保持部30之上面之間的位置。亦即，此實施形態中，傾斜軸部50相 對於支撐機構18之中心係以偏向於保持部30側的位置做延伸。依據此實施形態，於支撐機構18之傾斜時，可降低從電漿源16到晶圓W各位置之距離差。從而，可進而提升蝕刻之面內均一性。此外，支撐機構18也能以60度以內之角度來傾斜。
於其他實施形態中，第2軸線AX2包含支撐機構18之重心。此實施形態中，傾斜軸部50係於包含該重心之第2軸線AX2上做延伸。依據此實施形態，驅動裝置24所需力矩變小，該驅動裝置24之控制變得容易。
回到圖6以及圖7，傾斜軸部50之內孔通過有各種電氣系統用之配線、傳熱氣體用之配管、以及冷媒用之配管。此等配線以及配管係連結於旋轉軸部36。
旋轉軸部36具有包含複數導體之導體部36A。導體部36A之複數導體將於後詳述，係以第1軸線AX1為其等之中心軸線來同軸設置。導體部36A之複數導體係形成靜電夾頭32內之複數要素以及對於下部電極34之電性通道。此等導體部36A之複數導體分別電性連接於旋轉連接器54之複數滑環。此外，旋轉軸部36具有於導體部36A之外側來和該導體部36A做同軸設置之筒狀部36B、以及於該筒狀部36B之外側來和該筒狀部36B做同軸設置之筒狀部36C。
筒狀部36B形成有傳熱氣體供給用之氣體管線。此氣體管線係經由被稱為蘇益巴魯接頭(Swivel.Joint)之旋轉接頭而連接於配管66。配管66係從支撐機構18之內部空間通過傾斜軸部50之內孔而延伸至處理容器12之外部。此配管66於處理容器12之外部係連接於He氣體等傳熱氣體之源頭68(參見圖1)。於靜電夾頭32與晶圓W之間被供給此傳熱氣體。
筒狀部36C於筒狀部36B之外側係和該筒狀部36B以同軸方式設置。此筒狀部36C中形成有用以對冷媒流路34f供給冷媒之冷媒供給管線、以及將供給到冷媒流路34f之冷媒加以回收之冷媒回收管線。冷媒供給管線經由被稱為蘇益巴魯接頭之旋轉接頭70而連接於配管72。此外，冷媒回收管線經由旋轉接頭70而連接於配管74。配管72以及配管74係從支撐機構18之內部空間通過傾斜軸部50之內孔而延伸至處理容器12之外部。此外，配管72以及配管74於處理容器12之外部係連接於冷凝器單元76(參見圖1)。
一實施形態中，於旋轉連接器54設有軸承55，該軸承55經由旋轉連接器54而支撐著旋轉軸部36。上述軸承53係支撐旋轉軸部36之上側部分，相對於此，軸承55係支撐旋轉軸部36之下側部分。如此般藉由二個軸承53以及軸承55使得旋轉軸部36之上側部分以及下側部分雙方受到支撐，而可使得旋轉軸部36繞第1軸線AX1中心來安定地旋轉。
如圖7所示般，於支撐機構18之內部空間設有旋轉馬達等驅動裝置78。驅動裝置78係產生使得旋轉軸部36做旋轉之驅動力。一實施形態中，驅動裝置78係設置於旋轉軸部36之側方。此驅動裝置78經由傳導帶82而連結於旋轉軸部36處所安裝的滑輪80。藉此，驅動裝置78之旋轉驅動力傳遞至旋轉軸部36，保持部30繞繞第1軸線AX1中心做旋轉。保持部30之旋轉數為例如48rpm以下之範圍內。例如，保持部30於程序中係以20rmp之旋轉數做旋轉。此外，用以對驅動裝置78供給電力之配線係通過傾斜軸部50之內孔而被引出到處理容器12之外部，而和處理容器12之外部所設之馬達用電源相連接。
如此般，支撐機構18可在能被維持在大氣壓之內部空間設置各種機構。此外，支撐機構18係以可將收納於其內部空間之機構與設置於處理容器12外部的電源、氣體源、冷凝器單元等裝置做連接之配線或是配管引出到處理容器12外部的方式所構成。
以下，針對旋轉軸部36以及旋轉連接器54之詳細來說明。圖8係放大顯示保持部30以及旋轉軸部36之上側部分之截面圖，同圖中顯示了從圖6之Y方向觀看之截面圖。如圖8所示般，靜電夾頭32具有當作絕緣膜內層而設置之電極膜32a。此外，靜電夾頭32內建有用以加熱晶圓W之加熱器32b。加熱器32b可控制在例如16W之發熱。靜電夾頭32如上述般係設置於下部電極34上。於下部電極34內設有感測晶圓W溫度之溫度感應器34c。
旋轉軸部36之導體部36A在一實施形態中包含導體36a、導體36b、導體36c、導體36d以及導體36e做為複數導體。此等導體相對於第1軸線AX1以同軸方式設置。導體36a具有圓柱形狀，連接於靜電夾頭32之電極膜32a。導體36b以及導體36c具有圓筒形狀。導體36b以及導體36c為用以對加熱器32b供給電流之導體，分別連接於加熱器32b的二個端子。導體36d具有圓筒形狀。 導體36d係用以傳遞溫度感應器34c之訊號的導體，連接於溫度感應器34c。此外，導體36e具有圓筒形狀。導體36e為用以將來自偏壓電力供給部22之偏壓供給於下部電極34的導體，連接於下部電極34。
圖9係放大顯示一實施形態相關之旋轉軸部36之下側部分以及旋轉連接器54之截面圖，同圖中係顯示從圖6之Y方向觀看之截面圖。旋轉軸部36之導體部36A的複數導體於其等之下端側分別連接於旋轉連接器54之複數滑環。旋轉連接器54之複數滑環係以其等之旋轉軸線和第1軸線AX1成為一致的方式來配置排列。一實施形態中，旋轉連接器54具有重疊於第1軸線AX1方向的五個滑環(亦即滑環56A、滑環56B、滑環56C、滑環56D以及滑環56E)。如圖9所示般，導體36a係連接於滑環56A之旋轉件91A，導體36b係連接於滑環56B之旋轉件91B，導體36c係連接於滑環56C之旋轉件91C，導體36d係連接於滑環56D之旋轉件91D，導體36e係連接於滑環56E之旋轉件91E。導體36a延伸於Z方向，其下端係例如於Z方向之垂直方向上延伸而連接於旋轉件91A。導體36b、導體36c、導體36d、以及導體36e也同樣地延伸於Z方向，其等之下端係例如於Z方向之垂直方向上延伸而分別連接於旋轉件91B、旋轉件91C、旋轉件91D、以及旋轉件91E。此外，圖9中，導體36a、導體36b、導體36c、導體36d、以及導體36e係以2部位來連接於分別對應之旋轉件91A、旋轉件91B、旋轉件91C、旋轉件91D、以及旋轉件91E，但各導體也可和對應的旋轉件以一處以上的部位來連接。
於滑環56A~56E之固定件連接著複數配線57。具體而言，複數配線57包含配線57a、配線57b、配線57c、配線57d、以及配線57e，配線57a係連接於滑環56A之固定件92A，配線57b係連接於滑環56B之固定件92B，配線57c係連接於滑環56C之固定件92C，配線57d係連接於滑環56D之固定件92D，配線57e係連接於滑環56E之固定件92E。此等複數配線57係從支撐機構18之內部空間通過傾斜軸部50之內孔而延伸至處理容器12之外部。配線57a於處理容器12之外部係連接於直流電源27。配線57b以及配線57c於處理容器12之外部係連接於加熱器電源28。配線57d於處理容器12之外部係連接於例如控制部Cnt。配線57e於處理容器12之外部係連接於偏壓電力供給部22(亦即第1電源22a以及第2電源22b)。此外，於第2電源22b與配線57e之間可設有 阻抗匹配用之匹配器。
如圖9所示般，於滑環56A之旋轉件91A之下面、滑環56A之旋轉件91A與滑環56B之旋轉件91B之間、滑環56B之旋轉件91B與滑環56C之旋轉件91C之間、滑環56C之旋轉件91C與滑環56D之旋轉件91D之間、滑環56D之旋轉件91D與滑環56E之旋轉件91E之間、以及滑環56E之旋轉件91E之上面設有隔離器87。隔離器87係由絕緣體所構成，具有相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸之環形狀。隔離器87為例如聚四氟乙烯製。
此外，於滑環56A之固定件92A之下面、滑環56A之固定件92A與滑環56B之固定件92B之間、滑環56B之固定件92B與滑環56C之固定件92C之間、滑環56C之固定件92C與滑環56D之固定件92D之間、滑環56D之固定件92D與滑環56E之固定件92E之間、以及滑環56E之固定件92E之上面設有隔離器88。隔離器88係由絕緣體所構成，具有相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸之環形狀。隔離器88為例如聚四氟乙烯製。
以下，參見圖10以及圖11，針對旋轉連接器54之複數滑環做說明。圖10係示意顯示一實施形態相關之滑環之圖。圖10(a)係顯示從旋轉軸線方向觀看之滑環之俯視圖，圖10(b)係顯示沿著圖10(a)所示Xb-Xb線所取截面圖。此外，圖11係示意顯示一實施形態相關之滑環之各零件之圖。圖11(a)係顯示從旋轉軸線方向觀看之滑環之旋轉件之俯視圖，圖11(b)係顯示沿著圖11(a)所示XIb-XIb線所取截面圖。圖11(c)係顯示從旋轉軸線方向觀看之滑環之固定件之俯視圖，圖11(d)係顯示沿著圖11(d)所示XId-XId線所取截面圖。上述滑環56A、滑環56B、滑環56C、滑環56D、以及滑環56E和圖10以及圖11所示滑環56具有同樣構造。以下說明滑環56之構造。
如圖10以及圖11所示般，滑環56具有旋轉件91以及固定件92。此外，滑環56更具有複數球體93、複數護圍件(retainer)94、線圈彈簧95、以及線圈彈簧96。
旋轉件91為以旋轉軸線RX1做中心在周向上延伸的大致環狀構件。旋轉件91可繞旋轉軸線RX1進行旋轉。固定件92為以旋轉軸線RX1做中心在周向上延伸之大致環狀構件。固定件92相對於旋轉軸線RX1於旋轉件91之外側係和該旋轉件91呈同軸設置。旋轉件91與固定件92均由具有導電性之材料 所構成。旋轉件91與固定件92在彼此之間係提供了相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸之空間。
由旋轉件91與固定件92所提供之上述空間係收納有複數球體93以及複數護圍件94。具體而言，該空間內，複數球體93以及複數護圍件94係沿著周向而交互地配置排列著。複數球體93具有導電性，形成旋轉件91與固定件92之間的電性通道。例如，複數球體93可和旋轉件91與固定件92之雙方做點接觸。複數護圍件94係防止複數球體93彼此之接觸。於一實施形態中，複數護圍件94分別由絕緣性材料所構成。例如，複數護圍件94分別為聚四氟乙烯製。當此等護圍件94係以聚四氟乙烯所構成之情況，藉由表面潤滑效果可降低因球體93與護圍件之接觸摩擦所致該球體93之摩耗。
如圖11所示般，旋轉件91提供有溝槽91a。此溝槽91a相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸，於收容複數球體93以及複數護圍件94之上述空間內呈現連續。此溝槽91a中收納有線圈彈簧95。線圈彈簧95相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸著。此線圈彈簧95具有導電性，設置於複數球體93與旋轉件91之間而接觸於複數球體93與旋轉件91。此外，如圖10(b)所示般，區劃溝槽91a之旋轉件91之面內最接近旋轉軸線RX1之部分相對於該旋轉軸線RX1具有半徑RS1。此外，線圈彈簧95之圓形中心線的半徑為RS3，半徑RS3大於半徑RS1。
此外，如圖11所示般，固定件92提供了溝槽92a。此溝槽92a相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸，於收納複數球體93以及複數護圍件94之上述空間呈現連續。此溝槽92a收容有線圈彈簧96。線圈彈簧96相對於旋轉軸線RX1在周向上延伸著。此線圈彈簧96具有導電性，設置於複數球體93與固定件92之間，接觸於複數球體93與固定件92。此外，如圖10(b)所示般，區劃溝槽92a之固定件92之面內最接近旋轉軸線RX1之部分相對於該旋轉軸線RX1具有半徑RS2。此外，線圈彈簧96之圓形中心線之半徑為RS4，半徑RS4大於半徑RS3而小於半徑RS2。
圖10以及圖11所示實施形態之滑環56，線圈彈簧95相對於線圈彈簧96係於離開旋轉軸線RX1之位置處而在周向上延伸著。亦即，線圈彈簧95以及線圈彈簧96相對於旋轉軸線RX1係配置排列於放射方向。以下，將相對於旋 轉軸線RX1在放射方向上的線圈彈簧95以及線圈彈簧96之配置排列稱為徑向(radial)配置排列。
在旋轉件91與固定件92相互組合著的狀態下，線圈彈簧95在複數球體93與旋轉件91之間受壓變形。藉此，線圈彈簧95會以多數點接觸於複數球體93以及旋轉件91。此外，在旋轉件91與固定件92相互組合著的狀態下，線圈彈簧96在複數球體93與固定件92之間受壓變形。藉此，線圈彈簧96會以多數點接觸於複數球體93以及固定件92。
此滑環56在旋轉件91與固定件92之間的電性通道不僅為由複數球體93與旋轉件91之點接觸以及複數球體93與固定件之點接觸所提供的通路，也包括由線圈彈簧95與複數球體93之多數的點接觸、線圈彈簧95與旋轉件91之多數的點接觸、線圈彈簧96與複數球體93之多數的點接觸、以及線圈彈簧96與固定件92之多數的點接觸所提供之通路。從而，此滑環56之接觸面積大而降低了接觸電阻。
此處參見圖12。圖12係顯示球體與線圈彈簧之接觸模樣的示意圖。圖12係顯示圖10(a)所示區域AR1內沿著圖10(b)所示XII-XII線之截面。此外，圖12中，周向相對於旋轉軸線RX1係以Y1方向表示。如圖12所示般，若例如旋轉件91相對於固定件92往Y1方向移動，複數球體93會藉由自轉而往Y2方向來旋轉。藉此，可於線圈彈簧95與複數球體93之間、以及線圈彈簧96與複數球體93之間產生轉動接觸。但是，若在從旋轉件91以及固定件92對複數球體93之加壓大的狀態下使得旋轉件91做旋轉，則線圈彈簧與球體93之摩擦力會超過複數球體93之自轉力，複數球體93無法旋轉，發生線圈彈簧95與複數球體93、以及線圈彈簧96與複數球體93之滑動摩擦。為了防止相關滑動摩擦，一實施形態中，旋轉件91以及固定件92對複數球體93之加壓係以複數球體93之自轉力超過複數球體93與線圈彈簧95之摩擦力以及複數球體93與線圈彈簧96之摩擦力的方式受到調整。如此般調整加壓，則可得到複數球體93與線圈彈簧95之安定的接觸電阻、以及複數球體93與線圈彈簧96之安定的接觸電阻。此外，也可降低複數球體93、線圈彈簧95、以及線圈彈簧96等零件之摩擦所致消耗。
一實施形態中，線圈彈簧95以及線圈彈簧96可使用圖13所示斜繞彈簧 SCS。圖13(a)係顯示斜繞彈簧之俯視圖，圖13(b)係顯示該斜繞彈簧之側視圖。圖13所示斜繞彈簧SCS係纏繞於圓形之中心線CL的周圍。此斜繞彈簧SCS之線材係於其全長上相對於中心線CL之切線方向T1一邊傾斜、一邊纏繞於該中心線CL之周圍。此斜繞彈簧SCS對複數球體93所產生的反作用力係小於一般線圈彈簧所產生之反作用力。
圖14係顯示線圈彈簧之形狀與彈簧反彈之關係的截面圖。圖14(a)係顯示線材捲繞方向相對於中心線為大致正交之一般的線圈彈簧GCS之截面圖，該截面圖表示了球體93接觸於線圈彈簧GCS之狀態。此外，圖14(b)係顯示斜繞彈簧SCS之截面圖，該截面圖表示了球體93接觸於斜繞彈簧SCS之狀態。
如圖14(a)所示，若對於一般的線圈彈簧GCS從球體93施加圖示的荷重F1，則相對於荷重F1之方向會於相反方向產生彈簧反作用力F2。從而，線圈彈簧GCS與球體93之接觸壓會變大。此外，此彈簧反作用力F2之大小係取決於線圈彈簧GCS之間距以及該線圈彈簧GCS之線材直徑。另一方面，如圖14(b)所示，若對斜繞彈簧SCS從球體93施加圖示之荷重F1，則會於荷重F1之方向的正交方向上產生彈簧反作用力F2，相對於荷重F1之方向之相反方向的彈簧反作用力會變得極小。此外，斜繞彈簧SCS在荷重F1之方向上容易變形。
從而，若斜繞彈簧SCS當作線圈彈簧95以及線圈彈簧96來使用，則線圈彈簧95、線圈彈簧96、複數球體93等零件之摩耗可被抑制。此外，複數球體93與線圈彈簧95之接觸面積、複數球體93與線圈彈簧96之接觸面積變大，接觸電阻變得更小，此外，接觸電阻呈安定。此外，依據斜繞彈簧SCS，可在不影響到相對於來自球體93之荷重的方向之相反方向的彈簧反作用力的情況下加大線材直徑，可縮短斜繞彈簧SCS中線材之間距。
此外，相對於來自球體93之荷重，斜繞彈簧SCS之彈簧反作用力之大小可藉由斜繞彈簧SCS之線材的傾斜角度來調整。此外，斜繞彈簧SCS與球體93之接觸電阻可藉由斜繞彈簧SCS之壓扁率來調整。以下，參見圖15來詳細說明。圖15係顯示斜繞彈簧SCS之壓扁率與接觸電阻之關係圖。圖15(a)係顯示在未接觸球體93之狀態(亦即自由狀體)的斜繞彈簧SCS，圖15(b)係顯示接 觸著球體93之狀態的斜繞彈簧SCS。
圖15(a)所示狀態下，斜繞彈簧SCS之線材相對於該線材所接觸之面的接觸位置之切線方向T3係以傾斜角度θ1來傾斜著。此狀態下，和切線方向T3呈正交之方向T2的斜繞彈簧SCS之寬度為D1。圖15(b)所示狀態下，對斜繞彈簧SCS施加來自球體93之荷重，於球體93之接觸部位，斜繞彈簧SCS之線材相對於切線方向T3之傾斜角度θ2變得小於傾斜角度θ1。此時，球體93之接觸部位的斜繞彈簧SCS之方向T2之寬度會小於D1而成為D2。
斜繞彈簧SCS相對於傾斜角度θ1之傾斜角度θ2愈小則彈簧反作用力愈大。從而，斜繞彈簧SCS藉由調整傾斜角度θ1與傾斜角度θ2可調整彈簧反作用力的大小。此外，可藉由寬度D2除以寬度D1之值、亦即壓扁率(D2/D1)來改變斜繞彈簧SCS與球體93之接觸電阻。例如，壓扁率(D2/D1)愈小則斜繞彈簧SCS與球體93之接觸面積愈大，斜繞彈簧SCS與球體93之接觸電阻愈小。此外，斜繞彈簧SCS之壓扁率(D2/D1)係以線材彼此不會接觸的方式以例如成為75%以上的範圍內做調整。
以下，針對滑環56之接觸電阻的合成電阻值來說明。圖16係顯示一實施形態相關之滑環中產生接觸電阻之部位的圖。如圖16所示般，滑環56會於從處理容器12之外部延伸之配線與固定件92的接觸部位P1、固定件92與球體93之接觸部位P2、球體93與旋轉件91之接觸部位P3、旋轉件91與從導體部36A之對應導體所延伸之配線之接觸部位P4、固定件92與線圈彈簧96之接觸部位P5、球體93與線圈彈簧96之接觸部位P6、球體93與線圈彈簧95之接觸部位P7、以及線圈彈簧95與旋轉件91之接觸部位P8產生接觸電阻。以下，接觸部位P1、接觸部位P2、接觸部位P3、接觸部位P4、接觸部位P5、接觸部位P6、接觸部位P7、接觸部位P8分別的接觸電阻值係以R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8表示。
僅考慮此等接觸電阻之滑環56之等效電路顯示於圖17。圖17(a)中顯示了僅考慮接觸電阻之滑環56之等效電路。此外，圖17(b)係顯示當不存在線圈彈簧95以及線圈彈簧96之情況下之滑環56之等效電路。如圖17(a)所示般，僅考慮接觸電阻之滑環56之等效電路中，於接觸部位P1之接觸電阻與接觸部位P4之接觸電阻之間存在二個電性通道。二個電性通道當中的第1通路係 包含接觸部位P2之接觸電阻以及接觸部位P3之接觸電阻的通路。亦即，第1通路並不包含由線圈彈簧95以及線圈彈簧96所造成之接觸電阻，而是固定件92與球體93之接觸電阻、以及球體93與旋轉件91之接觸電阻的串聯通路。此外，二個電性通道當中的第2通路係包含接觸部位P5、接觸部位P6、接觸部位P7、以及接觸部位P8之通路。亦即，第2通路係同時包含由線圈彈簧95以及線圈彈簧96所造成之接觸電阻的串聯通路。
不具線圈彈簧95以及線圈彈簧96之滑環如圖17(b)所示般不存在第2通路，僅存在第1通路。從而，不具線圈彈簧95以及線圈彈簧96之滑環之接觸電阻的合成電阻值R01係成為式(1)。
R01=R1+RA+R4 (1)
此處，RA為R2+R3。
接觸部位P2以及接觸部位P3之接觸為點接觸，RA非常地大。此外，當球體93之個數為n個的情況，合成電阻值R01係以式(1a)表示，由於接觸部位P2以及接觸部位P3之點接觸的數量非常地少，而無法降低合成電阻值R01。 是以，不具線圈彈簧95以及線圈彈簧96之滑環之電阻值成為大數值。
R01=R1+RA/n+R4 (1a)
另一方面，如圖17(a)所示，具有線圈彈簧95以及線圈彈簧96之滑環56，第1通路與第2通路於接觸部位P1之接觸電阻與接觸部位P4之接觸電阻之間係並聯連接著。此滑環56中的第2通路之合成電阻值RB係以式(2)表示。
RB=R5+R6+R7+R8 (2)
式(2)中之接觸電阻值R5、接觸電阻值R6、接觸電阻值R7、接觸電阻值R8由於乃從線圈彈簧所造成之多數的接觸點所得到的接觸電阻值，故為非常小的值。此外，接觸電阻值R5、接觸電阻值R6、接觸電阻值R7、接觸電阻值R8為安定。再者，具有複數球體93之滑環56之接觸電阻的合成電阻值如式(3)所表示。
R03=R1+1/(1/(RA/n)+1/(RB/n))+R4 (3)
從式(3)可知，具有線圈彈簧95以及線圈彈簧96之滑環56之接觸電阻的合成電阻值成為非常小的值。此外，舉出具有21個球體93之滑環56之一例，確認了式(3)之合成電阻值R03係得到了2.6mΩ此一小的合成電阻值。
從而，就具有和此滑環56為同樣構成之滑環56A~56E的電漿處理裝置10而言，可對靜電夾頭32之電極膜32a施加3000V之直流電壓、或是用以去電之負數千伏特V之直流電壓。此外，也可從加熱器電源28對於加熱器28b供給例如200V且為20A~60A之交流電力。此外，可將大的偏壓供給於下部電極34。
此外，由於溫度感應器34C之訊號為小的等級之電壓訊號，故容易受到電阻之影響，一般而言，來自溫度感應器34c之訊號係藉由橋接電路而取出至處理容器12內之外部。但是，電漿處理裝置10即使不使用橋接電路也可經由具有小電阻值之電性通道而將來自溫度感應器34c之訊號取出至處理容器12之外部。
以下，針對旋轉連接器54之高頻特性來說明。圖18係用以說明一實施形態相關之旋轉連接器之高頻特性之圖，圖18(a)係顯示該旋轉連接器中產生電容之部位，圖18(b)顯示僅考慮該電容之電路。
如圖18(a)所示般，滑環56E如上述般係供給高頻偏壓之電性通道。此滑環56E、該滑環56E、隔離器87、以及隔離器88會產生影響高頻之電容。具體而言，包含滑環56E之固定件92E、滑環56D之固定件92D、以及於固定件92E與固定件92D之間所設之隔離器88的部位P11係成為具有電容C1之電容器。此外，包含滑環56E之旋轉件91E、滑環56D之旋轉件91D、以及於旋轉件91E與旋轉件91D之間所設之隔離器87的部位P14係成為具有電容C4之電容器。此外，包含固定件92E與旋轉件91E之部位P15係成為具有電容C5之電容器，包含固定件92E與旋轉件91E之部位P16係成為具有電容C6之電容器。此外，包含固定件92D與旋轉件91D之部位P17係成為具有電容C5之電容器，包含固定件92D與旋轉件91D之部位P18係成為具有電容C6之電容器。
圖19係顯示一實施形態相關之旋轉連接器相對於高頻之等效電路圖。參見圖18所說明之電容器、以及上述接觸電阻之合成電阻相對於高頻係構成圖19所示等效電路。此等效電路中，於端子J1與端子J2之間連接著部位P11之電容器，部位P15之電容器、部位P16之電容器、部位P14之電容器、部位P17之電容器、以及部位P18之電容器相對於部位P11之電容器係以並聯方式 連接著。部位P15之電容器與部位P16之電容器係並聯設置，於部位P15之電容器與部位P16之電容器係並聯連接著合成電阻值R03/n之合成電阻。此外，部位P17之電容器與部位P18之電容器係並聯設置，於部位P17之電容器與部位P18之電容器係並聯連接著合成電阻值R03/n之合成電阻。再者，於部位P14之電容器，有所謂於處理容器12內所產生之負荷也就是相對於高頻之負荷Ld來並聯連接著。
電容C5以及電容C6乃旋轉件與固定件之間之狹窄間距所造成者，故為小的電容。另一方面，電容C1以及電容C4由於隔離器87以及隔離器88係例如由聚四氟乙烯所構成，故為大的電容。從而，可降低從端子J1分流至部位P11之電容器以及部位P14之電容器的電流，高頻可高效率地供給於負荷Ld。
例如，依據旋轉連接器54，可將端子J1與端子J2之間的電容調整為46pF。46pF的電容對於13.56MHz之高頻會成為255Ω之阻抗。從而，若使得負荷LD之阻抗成為1Ω，則供應至端子J1之電流當中1/255之電流會分流至部位P11之電容器以及部位P14之電容器。如此般，依據旋轉連接器54可抑制高頻損耗。
此外，電容C1以及電容C4係取決於隔離器87以及隔離器88之厚度。例如，增加隔離器87以及隔離器88之厚度可增大電容C1以及電容C4。但是，若隔離器87以及隔離器88之厚度變大，則旋轉連接器54會大型化。從而，可在旋轉連接器54之可容許的尺寸範圍內來設定隔離器87以及隔離器88之厚度。
此外，旋轉連接器54以防止複數滑環間之絕緣破壞、沿面放電為佳。如此之絕緣破壞、沿面放電也受到隔離器87以及隔離器88之材料以及厚度所影響。從而，以可防止絕緣破壞、沿面放電的方式來選擇隔離器87以及隔離器88之材料以及厚度。此外，聚四氟乙烯具有20kV/mm之直流絕緣耐壓，例如具有2kV/mm之直流沿面放電耐壓，做為隔離器87以及隔離器88之材料為優異者。如此般，可採用做為隔離器87以及隔離器88之材料的材質尚可舉出聚醚醚酮(PEEK)。
雖針對以上各種實施形態做了說明，但不限定於上述實施形態也可構 成各種的變形態樣。例如，線圈彈簧95以及線圈彈簧96之配置排列不限定於徑向配置排列。例如，線圈彈簧95以及線圈彈簧96之配置排列也可如圖20所示般為軸向(Axial)配置排列。具體而言，圖20所示旋轉連接器54中，線圈彈簧95以及線圈彈簧96係配置排列於旋轉軸線RX1所延伸的方向上。
採用徑向配置排列之滑環如圖9所示般，在線圈彈簧95(相對於線圈彈簧96更靠近旋轉軸線RX1設置)與複數球體93之間的滑動量會大於在線圈彈簧96與複數球體93之間的滑動量。從而，線圈彈簧95之摩耗會多於線圈彈簧96之摩耗。
另一方面，如圖20所示般，採用軸向配置排列之滑環，線圈彈簧95以及線圈彈簧96相對於旋轉軸線RX1之距離成為大致同樣的距離。從而，線圈彈簧95與複數球體93之間的滑動量、以及線圈彈簧96與複數球體93之間的滑動量成為大致同等且變小。從而，線圈彈簧95以及線圈彈簧96之摩耗變少，滑環之壽命變長。
此外，上述實施形態之滑環的旋轉件係設置於固定件內側。亦即，內輪為旋轉件，外輪為固定件。但是，也可成為內輪為固定件，外輪為旋轉件。
此外，上述電漿處理裝置10為感應耦合型電漿處理裝置，但本說明書所揭示之思想可適用於電容耦合型電漿處理裝置、利用微波等表面波之電漿處理裝置這些任意的電漿處理裝置。
10‧‧‧電漿處理裝置
12‧‧‧處理容器
12a‧‧‧處理容器之高度方向的中間部分
12e‧‧‧排氣口
14‧‧‧氣體供給系統
14a‧‧‧第1氣體供給部
14b‧‧‧第2氣體供給部
14e‧‧‧氣體釋出孔
14f‧‧‧氣體釋出孔
16‧‧‧電漿源
18‧‧‧支撐機構
20‧‧‧排氣系統
20a‧‧‧自動壓力控制器
20b‧‧‧渦輪分子泵
20c‧‧‧乾式泵
20d‧‧‧閥
20e‧‧‧閥
22‧‧‧偏壓電力供給部
22a‧‧‧第1電源
22b‧‧‧第2電源
24‧‧‧驅動裝置
26‧‧‧整流構件
26a‧‧‧上部
26b‧‧‧下部
27‧‧‧直流電源
28‧‧‧加熱器電源
68‧‧‧傳熱氣體之源頭
76‧‧‧冷凝器單元
194‧‧‧介電質板
PX‧‧‧軸線
AX1‧‧‧第1軸線
AX2‧‧‧第2軸線
Cnt‧‧‧控制部
W‧‧‧晶圓

Claims (14)

  1. 一種滑環，具備有：導電性之旋轉件，可繞旋轉軸線進行旋轉；導電性之固定件，係和該旋轉件以同軸方式設置；導電性之球體，係配置於該旋轉件與該固定件之間，形成該旋轉件與該固定件之間的電性通道；以及導電性之線圈彈簧，係設置於該旋轉件以及該固定件當中的一者與該球體之間，相對於該旋轉軸線在周向上延伸，並接觸於該旋轉件以及該固定件當中的該一者與該球體；該旋轉件與該固定件間所設置之該電性通道係包含該旋轉件及該固定件當中的該一者與該球體之點接觸、該球體與該線圈彈簧之複數點接觸、以及該旋轉件及該固定件當中的該一者與該線圈彈簧之複數點接觸。
  2. 如申請專利範圍第1項之滑環，係進而具備有導電性之其他線圈彈簧；該其他線圈彈簧係設置於該旋轉件以及該固定件當中之另一者與該球體之間，相對於該旋轉軸線在周向上延伸，並接觸於該旋轉件以及該固定件當中之該另一者與該球體；該旋轉件與該固定件間所設置之該電性通道另包含該旋轉件及該固定件當中的該另一者與該球體之點接觸、該球體與該其他線圈彈簧之複數點接觸、以及該旋轉件及該固定件當中的該另一者與該其他線圈彈簧之複數點接觸。
  3. 如申請專利範圍第2項之滑環，其中該線圈彈簧以及該其他線圈彈簧係配置排列於該旋轉軸線所延伸之方向上。
  4. 如申請專利範圍第2項之滑環，其中該線圈彈簧以及該其他線圈彈簧相對於該旋轉軸線係配置排列於放射方向上。
  5. 如申請專利範圍第1項之滑環，其中該線圈彈簧為斜繞彈簧。
  6. 如申請專利範圍第2至4項中任一項之滑環，其中該線圈彈簧以及該其他線圈彈簧為斜繞彈簧。
  7. 一種支撐機構，係用以於電漿處理裝置之處理容器內支撐被處理體者； 具備有：保持部，用以保持被處理體，可於第1軸線中心做旋轉；驅動裝置，係使得該保持部做旋轉；以及旋轉連接器，係具有複數滑環，分別為如申請專利範圍第1至6項中任一項之滑環，以該旋轉軸線和該第1軸線成為一致的方式來設置；該保持部具有：下部電極；靜電夾頭，係設置於該下部電極上；以及複數導體，係以個別的中心軸線和該第1軸線成為一致的方式而同軸設置，包含有於該靜電夾頭之電極膜所連接之第1導體、以及於該下部電極所連接之第2導體；該複數滑環當中的第1滑環係電性連接於該第1導體，該複數滑環當中的第2滑環係電性連接於該第2導體。
  8. 如申請專利範圍第7項之支撐機構，係進而具備有：容器部，係連同該保持部區劃出密閉空間；中空之傾斜軸部，係結合於該容器部，沿著和該第1軸線成為正交之第2軸線做延伸；以及其他驅動裝置，係使得該傾斜軸部繞該第2軸線做旋轉；該複數導體、使得該保持部做旋轉之該驅動裝置、以及該旋轉連接器係設置於該空間內。
  9. 一種電漿處理裝置，係用以對被處理體進行電漿處理者；具備有：處理容器；氣體供給系統，係對該處理容器內供給氣體；電漿源，係將供給至該處理容器內之氣體加以激發；如申請專利範圍第7或8項之支撐機構，係於該處理容器內藉由該保持部來保持被處理體；排氣系統，係用以進行該處理容器內之空間的排氣；直流電源，係設置於該處理容器之外部，產生供應至該靜電夾頭之該電極膜的電壓；以及 偏壓電力供給部，係設置於該處理容器之外部，產生供應至該下部電極之偏壓；該直流電源係經由第1配線而連接於該第1滑環；該偏壓電力供給部係經由第2配線而連接於該第2滑環。
  10. 如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置，其中該支撐機構係如申請專利範圍第8項之支撐機構；該保持部以及該容器部係設置於該處理容器內；該傾斜軸部係以從該處理容器之內部延伸至該處理容器之外部的方式所設；該第1配線係通過該傾斜軸部內而將該直流電源與該第1滑環加以連接；該第2配線係通過該傾斜軸部內而將該偏壓電力供給部與該第2滑環加以連接。
  11. 如申請專利範圍第10項之電漿處理裝置，其中該保持部進而具有加熱器；該複數導體進而具有連接於該加熱器之第3導體以及第4導體；該複數滑環進而包含連接於該第3導體之第3滑環以及連接於該第4導體之第4滑環；該電漿處理裝置進而具備對於設置在該處理容器外部之該加熱器供給電力之加熱器電源；該加熱器電源係經由通過該傾斜軸部內之第3配線以及第4配線而分別電性連接於該第3滑環以及該第4滑環。
  12. 如申請專利範圍第10或11項之電漿處理裝置，其中該支撐機構進而包含設置於該保持部之溫度感應器；該複數導體進而包含連接於該溫度感應器之第5導體；該複數滑環進而包含連接於該第5導體之第5滑環；該電漿處理裝置進而具有控制部；該控制部係經由通過該傾斜軸部內之第5配線而電性連接於該第5滑環。
  13. 如申請專利範圍第9至11項中任一項之電漿處理裝置，其中該偏壓電力供給部係將經過脈衝調變之直流電壓供給至該下部電極。
  14. 如申請專利範圍第13項之電漿處理裝置，其中該偏壓電力供給部係將該經過脈衝調變之直流電壓以及高頻偏壓選擇性地供給至該下部電極。
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