KR101174277B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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마사후미 시카타
카즈토 다카이
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

플라즈마 처리 장치(11)는, 그 내부에서 피(被)처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기(12)와, 처리 용기(12) 내에 배치되고, 그 위에 피처리 기판(W)을 보지(保持)하는 보지대(14)와, 보지대(14)와 대향하는 위치에 설치되고, 마이크로파를 처리 용기(12) 내에 도입하는 유전체판(16)과, 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(13)를 구비한다. 여기에서, 반응 가스 공급부(13)는, 보지대(14)와 대향하는 대향면이 되는 유전체판(16)의 하면(63)보다도 유전체판(16)의 내방측의 후퇴한 위치에 배치되는 인젝터 베이스(61)를 포함한다. 인젝터 베이스(61)에는, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 처리 용기(12) 내에 공급하는 공급 구멍(66)이 형성되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING DEVICE}
본 발명은, 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 특히, 마이크로파를 플라즈마원으로서 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
LSI(Large Scale Integrated circuit) 등의 반도체 장치는, 피(被)처리 기판인 반도체 기판(웨이퍼)에 에칭이나 CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링 등의 복수의 처리를 행하여 제조된다. 에칭이나 CVD, 스퍼터링 등의 처리에 대해서는, 그 에너지 공급원으로서 플라즈마를 이용한 처리 방법, 즉, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD, 플라즈마 스퍼터링 등이 있다.
여기에서, 플라즈마의 발생원으로서 마이크로파를 이용한 플라즈마 처리 장치가, 일본공개특허공보 2005-100931호(특허문헌 1)에 개시되어 있다. 특허문헌 1에 의하면, 플라즈마 처리 장치에 설치된 천판(top plate;유전체판)의 하면측에는, 테이퍼 형상의 볼록부 또는 오목부가 형성되어 있다. 마이크로파 발생기에 의해 발생시킨 마이크로파에 의해, 천판의 하면측의 테이퍼 형상의 볼록부 또는 오목부에 있어서, 전계의 최적의 공진(共振) 영역을 형성하여, 챔버(처리 용기) 내에 안정된 플라즈마를 발생시켜, 상기한 에칭 처리 등을 행하는 것으로 하고 있다.
일본공개특허공보 2005-100931호
피처리 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행할 때에, 플라즈마 처리의 효율화 등의 관점에서, 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 반응 가스를 공급하는 센터 가스 도입 방식을 채용하는 경우가 있다.
도 16은, 센터 가스 도입 방식의 플라즈마 처리 장치(201)를 나타내는 개략 단면도이다. 또한, 이하에 나타내는 도면에 있어서는, 지면(紙面) 상을 상방향으로 한다. 도 16에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(201)는, 원판 형상의 유전체판(206)과, 유전체판(206)의 지름 방향의 중앙 영역에 설치되고, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 처리 용기(202) 내에 공급하는 반응 가스 공급부로서의 인젝터(203)와, 유전체판(206)과 대향하는 위치에 설치되고, 피처리 기판(205)을 보지(holding;保持)하는 보지대(204)를 포함한다.
인젝터(203)는, 보지대(204)측으로 연장되는 돌출부(207)를 구비한다. 돌출부(207)의 선단부(先端部; 208)에는, 반응 가스를 처리 용기(202) 내에 공급하는 공급 구멍(209)이 형성되어 있다. 공급 구멍(209)이 형성된 돌출부(207)의 선단부(208)는, 보지대(204)와 대향하는 대향면이 되는 유전체판(206)의 하면(210)보다도, 보지대(204)측에 위치하고 있다. 이러한 구성의 인젝터(203)에 의해, 반응 가스를 처리 용기(202) 내에 공급하여 플라즈마 처리를 행한다.
플라즈마 처리시에 있어서는, 보지대(204)와 유전체판(206)과의 사이, 즉, 유전체판(206)의 하면(210)보다도 하부측에 있어서 전계가 발생한다. 여기에서, 공급 구멍(209)을 형성한 돌출부(207)의 선단부(208)가, 유전체판(206)의 하면(210)보다도 하부측에 위치하면, 전계가 발생하는 영역에 선단부(208)가 노출되어 선단부(208)에 전계가 집중되어 버릴 우려가 있다. 그렇게 되면, 전계의 집중에 의해 선단부(208)에 과대한 부하가 걸린다. 예를 들면, Ar이 혼합된 혼합 가스를 반응 가스로서 사용한 경우, 선단부(208)의 온도가 200℃에까지 달해 버리는 경우도 있다. 그렇게 되면, 인젝터(203), 나아가서는, 플라즈마 처리 장치(201)의 수명이 짧아져 버릴 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 장(長)수명화를 실현할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 그 내부에서 피처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와, 처리 용기 내에 배치되고, 그 위에 피처리 기판을 보지하는 보지대와, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와, 보지대와 대향하는 위치에 설치되고, 마이크로파를 처리 용기 내에 도입하는 유전체판과, 보지대에 보지된 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비한다. 반응 가스 공급부는, 보지대와 대향하는 유전체판의 하면보다도 유전체판의 내방측으로 후퇴한 위치에, 벽면의 일부가 처리 용기 내에 노출하도록 배치되는 인젝터 베이스를 포함한다. 인젝터 베이스에는, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 처리 용기 내에 공급하는 복수의 공급 구멍이 형성되어 있다.
플라즈마 처리시에 있어서, 보지대와 유전체판과의 사이에는, 마이크로파 플라즈마에 의한 전계가 형성된다. 이러한 플라즈마 처리 장치에 의하면, 플라즈마 처리시에 있어서, 반응 가스 공급부에 포함되는 인젝터 베이스가, 보지대와 대향하는 유전체판의 하면보다도 유전체판의 내방측으로 후퇴한 위치에 배치되어 있기 때문에, 전계가 형성되는 영역에 인젝터 베이스가 노출되는 일은 없어진다. 그렇게 되면, 반응 가스를 처리 용기 내에 공급하는 공급 구멍이 형성된 인젝터 베이스에 전계가 집중될 우려를 저감할 수 있어, 인젝터 베이스에 대한 전계에 의한 부하를 경감할 수 있다. 따라서, 이러한 플라즈마 처리 장치는, 장수명화를 실현할 수 있다.
바람직하게는, 인젝터 베이스 중, 공급 구멍은, 보지대에 대향하는 벽면에 형성되어 있다.
더욱 바람직하게는, 보지대에 대향하는 벽면은 평평하다.
또한, 인젝터 베이스는 보지대에 대향하는 유전체판의 하면에 달하지 않는 범위에서, 보지대에 대향하는 벽면으로부터 보지대측으로 연장되는 돌출부를 포함하도록 구성해도 좋다.
바람직하게는, 돌출부의 선단부에는 공급 구멍이 형성되어 있다.
더욱 바람직한 일 실시 형태로서, 유전체판은 원판 형상이고, 인젝터 베이스에는 공급 구멍이 유전체판의 지름 방향 중앙에 위치하도록 형성되어 있다.
또한, 바람직하게는, 유전체판에는 판두께 방향으로 관통되고, 인젝터 베이스를 수용하는 베이스 수용부가 형성되어 있고, 인젝터 베이스 중, 베이스 수용부의 벽면과 대향하는 벽면에는, 베이스 수용부의 벽면과 밀착하여 처리 용기를 밀봉하는 시일(seal)이 설치되어 있고, 처리 용기 내에 노출되는 벽면과, 시일이 설치된 벽면과의 사이에는 단차(段差)를 갖는다.
피처리 기판에 대하여 플라즈마 처리를 행할 때에, 플라즈마 처리의 효율화 등의 관점에서, 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 반응 가스를 공급하는 센터 가스 도입 방식을 채용하는 경우가 있다.
여기에서, 센터 가스 도입 방식을 채용하는 플라즈마 처리 장치의 구성에 대해서 간단하게 설명한다. 센터 가스 도입 방식의 플라즈마 처리 장치에 있어서, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부는, 반응 가스를 처리 용기 내에 공급하는 공급 구멍이 형성된 인젝터 베이스를 포함한다. 인젝터 베이스는, 유전체판의 지름 방향의 중앙 영역에 있어서 판두께 방향으로 관통되도록 형성된 베이스 수용부에 수용되어 있다. 또한, 인젝터 베이스의 벽면 중, 베이스 수용부의 벽면과 대향하는 벽면에는, 베이스 수용부의 벽면과 밀착하여 처리 용기를 밀봉하는 고무제의 시일로서의 O 링이 설치되어 있다. 즉, 인젝터 베이스의 벽면과 베이스 수용부의 벽면과의 사이에 개재하는 O 링에 의해, 처리 용기의 밀봉성을 확보하는 것으로 하고 있다.
플라즈마 처리에 있어서는, 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시켜, 인젝터 베이스의 벽면에 형성된 공급 구멍으로부터 처리 용기 내에 반응 가스를 공급한다. 여기에서, 반응 가스로서, 산소를 혼합한 반응 가스를 사용하는 경우가 있다. 이 경우, 처리 용기 내에 발생시킨 플라즈마에 의해 산소 라디칼이 발생한다. 이러한 라디칼은, O 링 등의 시일에 대한 공격성을 갖기 때문에, 라디칼에 의해 O 링은 공격받아 O 링의 열화나 소모를 초래해 버린다. 특히, 라디칼의 농도가 높은 영역에 O 링이 노출되면 이 경향이 보다 현저해진다. 그렇게 되면, O 링의 수명 저하를 초래하고, 나아가서는, 플라즈마 처리 장치의 장수명화를 실현할 수는 없다.
그러나, 이와 같이 구성함으로써, 플라즈마 처리 장치의 장수명화를 실현할 수 있다. 즉, 플라즈마 처리시에 있어서, 처리 용기 내의 밀폐된 공간에는, 반응 가스의 라디칼이 발생하여, 인젝터 베이스의 벽면과 베이스 수용부와의 사이에 개재하는 시일을 공격한다. 그러나, 이러한 구성의 플라즈마 처리 장치에서는, 인젝터 베이스 중, 처리 용기 내에 노출되는 벽면과 시일이 설치된 벽면과의 사이에 단차를 갖기 때문에, 처리 용기 내에 노출되는 벽면으로부터 시일이 설치된 벽면까지의 거리를 길게 할 수 있다. 그렇게 되면, 라디칼의 농도가 옅은 영역에 시일을 배치시킬 수 있기 때문에, 라디칼의 시일에 대한 공격성을 완화할 수 있다. 따라서, 시일의 수명 저하를 방지하여, 플라즈마 처리 장치의 장수명화를 실현할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 유전체판의 하면으로부터 처리 용기 내에 노출되는 벽면까지의 거리는, 유전체판의 하면으로부터 시일이 설치된 벽면까지의 거리와 상이하다.
더욱 바람직하게는, 단차를 구성하는 인젝터 베이스의 벽면은, 처리 용기 내에 노출되는 벽면 및 시일이 설치된 벽면의 적어도 한쪽에 직교하는 방향으로 연장되는 면을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 시일이 설치된 인젝터 베이스의 벽면에는, 시일을 받아들이도록 그 표면으로부터 움푹 패인 오목부가 형성되어 있다.
더욱 바람직하게는, 단차는 복수 형성되어 있다.
더욱 바람직하게는, 시일은 O 링을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 반응 가스는 산소를 혼합한 반응 가스를 포함한다.
더욱 바람직하게는, 유전체판의 하면으로부터 처리 용기 내에 노출되는 벽면까지의 거리는 유전체판의 하면으로부터 시일이 설치된 벽면까지의 거리보다 길다.
더욱 바람직하게는, 인젝터 베이스의 재질은 알루마이트 처리를 행한 알루미늄이나 Y2O3(이트리아) 코팅 알루미늄이다.
이러한 플라즈마 처리 장치에 의하면, 플라즈마 처리시에 있어서, 반응 가스 공급부에 포함되는 인젝터 베이스가, 보지대와 대향하는 유전체판의 하면보다도 유전체판의 내방측으로 후퇴한 위치에 배치되어 있기 때문에, 전계가 형성되는 영역에 인젝터 베이스가 노출되는 일은 없어진다. 그렇게 되면, 반응 가스를 처리 용기 내에 공급하는 공급 구멍이 형성된 인젝터 베이스에 전계가 집중되는 일은 없어, 인젝터 베이스에 대한 전계에 의한 부하를 경감할 수 있다. 따라서, 이러한 플라즈마 처리 장치는 장수명화를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치 중, II로 나타내는 부분의 확대도이다.
도 3은 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 포함되는 인젝터 베이스를 도 1 중의 화살표 III의 방향으로부터 본 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 확대 단면도로, 도 2에 나타내는 부분에 상당한다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치 중, VI로 나타내는 부분의 확대도이다.
도 7은 도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치에 포함되는 인젝터 베이스를 도 5 중의 화살표 VII의 방향으로부터 본 도면이다.
도 8은 단차를 갖지 않는 구성의 플라즈마 처리 장치와 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 있어서, 산소 라디칼의 양과 O 링의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 단차를 갖지 않는 구성의 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 개략 단면도로, 도 6에 나타내는 부분에 상당한다.
도 10은 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치보다도, O 링이 설치된 위치까지의 거리가 긴 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내고, 도 6에 나타내는 부분에 상당한다.
도 11은 O 링의 중량 감소량과 플라즈마 처리 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 O 링의 중량 감소율과 플라즈마 처리 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 15는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 확대 단면도이다.
도 16은 인젝터를 포함하는 센터 가스 도입 방식의 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 개략 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 요부를 나타내는 개략 단면도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(11)는, 그 내부에서 피처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기(12)와, 처리 용기(12) 내에 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(13)와, 그 위에 피처리 기판(W)을 보지하는 원판 형상의 보지대(14)와, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기(15)와, 보지대(14)와 대향하는 위치에 배치되고, 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시킨 마이크로파를 처리 용기(12) 내에 도입되는 유전체판(16)과, 플라즈마 처리 장치(11) 전체를 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 제어부는, 반응 가스 공급부(13)에 있어서의 가스 유량, 처리 용기(12) 내의 압력 등, 피처리 기판(W)을 플라즈마 처리하기 위한 프로세스 조건을 제어한다.
처리 용기(12)는, 보지대(14)의 하방측에 위치하는 저부(底部; 17)와, 저부(17)의 외주로부터 상방향으로 연장되는 측벽(18)을 포함한다. 측벽(18)은 원통 형상이다. 처리 용기(12)의 저부(17)에는 배기용의 배기 구멍(19)이 형성되어 있다. 처리 용기(12)의 상부측은 개구되어 있고, 처리 용기(12)의 상부측에 배치되는 유전체판(16) 및, 유전체판(16)과 처리 용기(12)와의 사이에 개재하는 시일 부재로서의 O 링(20)에 의해, 처리 용기(12)는 밀봉 가능하게 구성되어 있다.
매칭(21)을 갖는 마이크로파 발생기(15)는, 모드 변환기(22) 및 도파관(23)을 개재하여, 마이크로파를 도입하는 동축 도파관(24)의 상부에 접속되어 있다. 동축 도파관(24)은, 지름 방향 중앙에 설치되는 중심 도체(25)와, 중심 도체(25)의 지름 방향 외측에 설치되는 외주 도체(26)를 포함한다. 중심 도체(25)의 상단부는, 모드 변환기(22)의 천정 구획벽에 접속되어 있다. 마이크로파 발생기(15)에 있어서 발생시키는 마이크로파의 주파수로서는, 예를 들면, 2.45GHz가 선택된다. 또한, 도파관(23)으로서는, 단면이 원 형상인 것이나 단면이 직사각 형상인 것이 사용된다.
유전체판(16)은, 원판 형상이며 유전체로 구성되어 있다. 유전체판(16)의 하부측에는, 도입된 마이크로파에 의한 정재파(定在波)의 발생을 용이하게 하기 위한 테이퍼 형상으로 움푹 패인 환상의 오목부(27)가 형성되어 있다. 이 오목부(27)에 의해, 유전체판(16)의 하부측에 마이크로파에 의한 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 유전체판(16)의 구체적인 재질로서는, 석영이나 알루미나 등을 들 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(11)는, 동축 도파관(24)에 의해 도입된 마이크로파를 전파하는 지파판(28)과, 복수 형성된 슬롯 구멍(29)으로부터 마이크로파를 유전체판(16)에 도입하는 박판 원판 형상의 슬롯 안테나(30)를 구비한다. 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시킨 마이크로파는, 동축 도파관(24)을 통과하여, 지파판(28)에 전파되고, 슬롯 안테나(30)에 형성된 복수의 슬롯 구멍(29)으로부터 유전체판(16)에 도입된다. 유전체판(16)을 투과한 마이크로파는, 유전체판(16)의 바로 아래에 전계를 발생시켜, 처리 용기(12) 내에 플라즈마를 생성시킨다.
보지대(14)는, 고주파 전극을 겸하고 있고, 저부(17)로부터 수직 상방으로 연장되는 절연성의 통 형상 지지부(31)에 지지되어 있다. 통 형상 지지부(31)의 외주를 따라서 처리 용기(12)의 저부(17)로부터 수직 상방으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(32)와 처리 용기(12)의 측벽(18)과의 사이에는, 환상의 배기로(33)가 형성된다. 이 배기로(33)의 상부에는, 복수의 관통 구멍이 형성된 환상의 배플판(34)이 부착되어 있다. 배기 구멍(19)의 하부에는 배기관(35)을 개재하여 배기 장치(36)가 접속되어 있다. 배기 장치(36)는, 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있다. 배기 장치(36)에 의해, 처리 용기(12) 내를 소망하는 진공도까지 감압할 수 있다.
보지대(14)에는, RF 바이어스용의 고주파 전원(37)이 매칭 유닛(38) 및 급전봉(給電棒;39)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(37)은, 피처리 기판(W)으로 끌어들이는 이온의 에너지를 제어하는 데에 적합한 일정한 주파수, 예를 들면, 13.65MHz의 고주파를 소정의 파워로 출력한다. 매칭 유닛(38)은, 고주파 전원(37)측의 임피던스와 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12)와 같은 부하측의 임피던스와의 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있고, 이 정합기 안에 자기(自己) 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.
보지대(14)의 상면에는, 피처리 기판(W)을 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전척(41)이 설치되어 있다. 또한, 정전척(41)의 지름 방향 외측에는, 피처리 기판(W)의 주위를 환상으로 둘러싸는 포커스 링(42)이 설치되어 있다. 정전척(41)은, 도전막으로 이루어지는 전극(43)을 한 쌍의 절연막(44, 45)의 사이에 끼워 넣은 것이다. 전극(43)에는 고압의 직류 전원(46)이 스위치(47) 및 피복선(48)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(46)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해, 쿨롱력(Coulomb's force)으로 피처리 기판(W)를 정전척(41) 상에 흡착 보지할 수 있다.
보지대(14)의 내부에는, 둘레 방향으로 연장되는 환상의 냉매실(51)이 형성되어 있다. 이 냉매실(51)에는, 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(52, 53)을 개재하여 소정의 온도의 냉매, 예를 들면, 냉각수가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 의해 정전척(41) 상의 피처리 기판(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열(傳熱) 가스, 예를 들면, He 가스가 가스 공급관(54)을 개재하여 정전척(41)의 상면과 피처리 기판(W)의 이면(裏面)과의 사이에 공급된다.
여기에서, 반응 가스 공급부(13)의 구체적인 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(11) 중, II로 나타내는 부분의 확대도이다. 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 반응 가스 공급부(13)는, 보지대(14)와 대향하는 벽면이 되는 유전체판(16)의 하면(63)보다도 유전체판(16)의 내방측으로 후퇴한 위치에 배치되는 인젝터 베이스(61)를 포함한다. 유전체판(16)에는, 지름 방향의 중앙 영역에 있어서 판두께 방향으로 관통되고, 인젝터 베이스(61)를 수용하는 베이스 수용부(64)가 형성되어 있다. 인젝터 베이스(61)는, 베이스 수용부(64)에 수용되도록 형성되어 있다. 인젝터 베이스(61)와 베이스 수용부(64)와의 사이에는, O 링(65)이 개재되어 있어, 처리 용기(12) 내의 밀봉성을 확보하는 것으로 하고 있다.
또한, 인젝터 베이스(61)의 재질로서는, 알루마이트 처리를 행한 알루미늄이나 Y2O3(이트리아) 코팅 알루미늄 등이 이용된다. 여기에서, 인젝터 베이스(61)에 있어서, O 링(65)보다도 내방측에 배치되는 부분에 대해서는, Y2O3(이트리아) 코팅 알루미늄을 이용하고, O 링(65)보다도 외방측에 배치되는 부분에 대해서는, 알루마이트 처리가 행해진 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 인젝터 베이스(61) 단체(單體)를 도 1 중의 화살표 III의 방향으로부터 본 도면을 도 3에 나타낸다. 또한, 도시는 하지 않지만, 이러한 도전체로 구성되는 인젝터 베이스(61)는, 플라즈마 처리 장치(11)의 외부에 있어서 접지된 구성이 되어 있다.
인젝터 베이스(61)에는, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 처리 용기(12) 내에 공급하는 공급 구멍(66)이 형성되어 있다. 인젝터 베이스(61) 중, 공급 구멍(66)은, 보지대(14)에 대향하는 벽면(67)에 형성되어 있다. 보지대(14)에 대향하는 벽면(67)은 평평하다. 공급 구멍(66)은, 복수 형성되어 있다. 또한, 인젝터 베이스(61)에는, 공급 구멍(66)이 유전체판(16)의 지름 방향 중앙에 위치하도록 형성되어 있고, 공급 구멍(66)을 포함하는 벽면(67)의 일부가, 처리 용기(12) 내에 있어서 노출되도록 구성되어 있다.
반응 가스 공급부(13)에는, 동축 도파관(24)의 중심 도체(25), 슬롯 안테나(30) 및 유전체판(16)을 각각 관통하여, 공급 구멍(66)에 이르도록 하여 형성된 가스 유로(68)가 형성되어 있다. 중심 도체(25)의 상단부에 형성된 가스 입구(69)에는, 도중에 개폐 밸브(70)나 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(71) 등이 사이에 설치된 가스 공급계(72)가 접속되어 있다. 가스 공급계(72)에 의해 유량 등을 조정하면서 반응 가스를 공급한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 상기한 플라즈마 처리 장치(11)를 이용하여, 피처리 기판(W)의 플라즈마 처리 방법에 대해서 설명한다.
우선, 보지대(14) 상에 피처리 기판(W)을 보지시킨다. 다음으로, 처리 용기(12) 내를 소정의 압력으로 감압하고, 반응 가스 공급부(13)에 의해 반응 가스를 공급하여 소정의 압력으로 유지한다. 구체적으로는, 가스 유로(68)로부터 반응 가스를 보내어, 공급 구멍(66)으로부터 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 처리 용기(12) 내에 반응 가스를 공급한다. 그 후, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시켜, 유전체판(16)을 개재하여 처리 용기(12) 내에 마이크로파를 도입하여 처리 용기(12) 내에 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 반응 가스는, 산소를 혼합한 반응 가스를 포함한다. 이와 같이 하여, 피처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행한다.
여기에서, 플라즈마 발생시에 있어서, 보지대(14)와 유전체판(16)과의 사이에는, 상하 방향으로 마이크로파 플라즈마에 의한 전계가 형성된다. 이러한 영역에 있어서, 도전체로 구성되는 부재가 배치되어 전계 중에 노출되면, 전계가 집중되어 전계에 의한 부하가 걸릴 우려가 있다.
그러나, 이러한 플라즈마 처리 장치(11)에 의하면, 플라즈마 처리시에 있어서, 반응 가스 공급부(13)에 포함되는 인젝터 베이스(61)가, 유전체판(16)의 하면(63)보다도 유전체판(16)의 내방측으로 후퇴한 위치에 배치되어 있기 때문에, 전계가 형성되는 영역에 인젝터 베이스(61)가 노출되는 일은 없어진다. 그렇게 되면, 반응 가스를 처리 용기(12) 내에 공급하는 공급 구멍(66)이 형성된 인젝터 베이스(61)에 전계가 집중될 우려를 저감할 수 있어, 인젝터 베이스(61)에 대한 전계에 의한 부하를 경감할 수 있다. 따라서, 이러한 플라즈마 처리 장치(11)는, 장수명화를 실현할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치(11)에 있어서 상기한 Ar이 혼합된 혼합 가스를 반응 가스로서 사용한 실험을 행했지만, 인젝터 베이스(61)가 온도 상승을 일으키는 일은 없었다.
상기의 실시 형태에 있어서는, 인젝터 베이스(61) 중, 보지대(14)에 대향하는 벽면(67)을 평평하게 하는 것으로 했지만, 이것에 한정하지 않고, 다른 형상이어도 좋고, 요철이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 보지대(14)에 대향하는 벽면(67)으로부터 보지대(14)측으로 연장되도록 돌출부를 형성하여, 그 선단에 공급 구멍을 형성하는 것으로 해도 좋다. 도 4는 이 경우에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 확대 단면도로, 도 2에 나타내는 부분에 상당한다. 또한, 도 4는 도 2에 나타내는 플라즈마 처리 장치와 인젝터 베이스를 제외하고 동일한 구성이며, 도 4중, 도 2와 동일한 부재에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 인젝터 베이스(81)는 유전체판(16)의 하면(63)에 달하지 않는 범위에서, 보지대(14)에 대향하는 벽면(82)으로부터 보지대(14)측으로 연장되는 돌출부(83)를 포함한다. 구체적으로는, 도 4 중에 나타내는 보지대(14)의 상면(84)으로부터 유전체판(16)의 하면(63)까지의 거리(L1)보다도, 보지대(14)의 상면(84)으로부터 돌출부(83)의 선단부(85)까지의 거리(L2) 쪽이 길게 구성되어 있다. 또한, 돌출부(83)의 선단부(85)에는 공급 구멍(86)이 형성되어 있다.
이와 같이 구성함으로써도, 인젝터 베이스(81)의 돌출부(83)의 선단부(85)에 전계가 집중되는 일은 없어, 인젝터 베이스(81)에 대한 전계에 의한 부하를 경감할 수 있다. 이 경우, 보다 피처리 기판(W)에 가까운 위치에서 반응 가스를 공급 구멍(86)으로부터 공급할 수 있기 때문에, 플라즈마 처리의 효율화를 도모할 수 있다.
여기에서, 보지대(14)에 대향하는 벽면(82)으로부터 선단부(85)에 이르기까지의 돌출부(83)의 길이는, 처리 용기(12) 내에 마이크로파를 도입했을 때에 보지대(14)와 유전체판(16)과의 사이에 형성되는 전계와 공진(共振)하는 길이와 상이하도록 구성하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 돌출부(83)의 전계의 공진에 의한 영향을 적게 하여 부하를 경감할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시 형태로서, 이하와 같은 구성을 갖는 것으로 해도 상관없다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(87)의 요부를 나타내는 개략 단면도이다. 도 6은 도 5에 나타내는 플라즈마 처리 장치 중, VI로 나타내는 부분의 확대도이다. 또한, 도 5는 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치와 인젝터 베이스 및 유전체판을 제외하고 동일한 구성이며, 도 5 중, 도 1과 동일한 부재에 대해서는, 동일한 참조 부호를 붙이고 그 설명을 생략한다.
도 5를 참조하여, 공급 구멍(96)은 보지대(14)에 대향하는 대향면이고, 처리 용기(12) 내에 그 일부가 노출되는 벽면(97)에 형성되어 있다. 즉, 인젝터 베이스 (91)의 벽면(97)의 일부는, 베이스 수용부(94)가 형성된 유전체판(90)으로 덮이지 않고 처리 용기(12) 내에 노출되어 있다. 벽면(97) 중, 처리 용기(12) 내에 노출되는 부분은, 도 6에 있어서, 유전체판(90)에 의해 덮이는 최내경(最內徑)의 점(100)으로부터 내경측의 부분이다. 공급 구멍(96)은 벽면(97) 중, 처리 용기(12) 내에 노출되는 부분에 형성되어 있다. 벽면(97)은 평평하다. 인젝터 베이스(91) 단체를 도 5 중의 화살표 VII의 방향으로부터 본 도면을 도 7에 나타낸다. 공급 구멍(96)은 복수 형성되어 있다. 공급 구멍(96)은 인젝터 베이스(91)의 지름 방향 중앙에 위치하도록 형성되어 있다.
인젝터 베이스(91) 중, 베이스 수용부(94)의 벽면(107)과 대향하는 벽면(103)에는, 베이스 수용부(94)의 벽면(107)과 밀착하고, 처리 용기(12) 내를 밀봉하는 시일로서의 환상의 O 링(95)이 설치되어 있다. O 링(95)은, 퍼플루오로계의 고무 부재로 구성되어 있다. 또한, 인젝터 베이스(91)에 있어서, O 링(95)보다도 내방측에 배치되는 부분에 대해서는, Y2O3(이트리아) 코팅 알루미늄을 이용하고, O 링(95)보다도 외방측에 배치되는 부분에 대해서는, 알루마이트 처리가 행해진 알루미늄을 이용하는 것이 바람직하다.
O 링(95)은 인젝터 베이스(91)의 벽면(103)과 베이스 수용부(94)의 벽면(107)과의 사이에 개재하도록 설치되어 있다. 구체적으로는, 벽면(103)에는, O 링(95)을 수용하도록 그 표면으로부터 움푹 패인 환상의 오목부(106)가 형성되어 있고, O 링(95)은 이 오목부(106)에 수용되도록 하여 설치되어 있어, O 링(95)의 위치를 안정시킬 수 있다. 또한, 벽면(103)은 벽면(107)의 외경측에 형성되어 있고, 벽면(97)과 벽면(103)은 대략 평행으로 구성되어 있다.
여기에서, 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)과, O 링(95)이 설치된 벽면(103)과의 사이에는 단차를 갖는다. 단차는 벽면(97) 및, 벽면(103)의 쌍방에 직교하는 방향으로 연장되는 벽면(104)에 의해 구성되어 있다. 또한, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)까지의 거리(L3)는, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 O 링(95)이 설치된 벽면(103)까지의 거리(L4)보다도 짧아지도록 구성되어 있다. 또한, 베이스 수용부(94)에는, 벽면(104)에 대향하며, 벽면(104)과 대략 평행한 벽면(105)이 형성되어 있다.
다음으로, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 상기한 플라즈마 처리 장치(87)를 이용하여, 피처리 기판(W)의 플라즈마 처리 방법에 대해서 설명한다.
우선, 보지대(14) 상에 피처리 기판(W)을 보지시킨다. 다음으로, 처리 용기(12) 내를 소정의 압력으로 감압하고, 반응 가스 공급부(13)에 의해 반응 가스를 공급하여 소정의 압력으로 유지한다. 구체적으로는, 가스 유로(68)로부터 반응 가스를 보내어, 공급 구멍(96)으로부터 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 처리 용기(12) 내에 반응 가스를 공급한다. 그 후, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시켜, 유전체판(90)을 개재하여 처리 용기(12) 내에 마이크로파를 도입하여, 처리 용기(12) 내에 플라즈마를 발생시킨다. 또한, 반응 가스는, 산소를 혼합한 반응 가스를 포함한다. 이와 같이 하여, 피처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행한다.
여기에서, 플라즈마 처리시에 있어서, 처리 용기(12) 내의 밀폐된 공간에는 반응 가스의 라디칼이 발생한다. 이 경우, 산소 라디칼이 발생한다.
그러나, 이러한 플라즈마 처리 장치(87)에 있어서는, 공급 구멍(96)이 형성되고, 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)과 O 링(95)이 설치된 벽면(103)과의 사이에 단차를 갖기 때문에, 구체적으로는, 벽면(97) 및 벽면(103)과 직교하는 방향으로 연장되고, 벽면(97) 및 벽면(103)의 사이의 단차를 구성하는 벽면(104)을 갖기 때문에, 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)으로부터 O 링(95)이 설치된 벽면(103)까지의 거리를 길게 할 수 있다. 그렇게 하면, 라디칼의 농도가 옅은 영역에 O 링(95)을 배치시킬 수 있기 때문에, 라디칼의 O 링(95)에 대한 공격성을 완화할 수 있다. 따라서, O 링(95)의 수명 저하를 방지하여, 플라즈마 처리 장치(87)의 장수명화를 실현할 수 있다.
여기에서, 처리 용기 내에 노출되는 벽면과 O 링이 설치된 벽면과의 사이에 단차를 갖지 않는 구성의 플라즈마 처리 장치와 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 있어서, 산소 라디칼의 양과 O 링의 위치의 관계에 대해서 설명한다.
도 8은 단차를 갖지 않는 플라즈마 처리 장치와 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 있어서, 산소 라디칼의 양과 O 링의 위치의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 8 중, 세로축은 산소 라디칼의 양(#/㎥)을 나타내고, 가로축은 O 링이 설치된 위치(㎜)를, 벽면(97)의 지름 방향 중앙부(109)에서 O 링(95)과 벽면(107)과의 접촉부(108)까지의 거리(D)로 나타낸 것이다.
도 9는 단차를 갖지 않는 플라즈마 처리 장치(111)의 일부를 나타내는 개략 단면도로, 도 7에 나타내는 부분에 상당한다. 도 9에 있어서는, 공급 구멍(112)이 형성되고, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(113)과 O 링(114)이 설치된 벽면(113)은 동일하다. 즉, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(113)과 O 링(114)이 설치된 벽면(113)과의 사이에 단차를 갖지 않는 구성이다. 또한, 도 10은 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치(111)보다도, O 링(119)이 설치된 위치까지의 거리가 긴 플라즈마 처리 장치(116)의 일부를 나타내고, 도 6 및 도 9에 나타내는 부분에 상당한다. 도 10에 있어서도, 공급 구멍(117)이 형성되고, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(118)과 O 링(119)이 설치된 벽면(118)은 동일하다. 도 8 중, 사각 표시가 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치(111)의 경우이고, 삼각 표시가 도 10에 나타내는 플라즈마 처리 장치(116)의 경우이고, × 표시가 도 5 및 도 6에 나타내는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치(87)의 경우이다.
도 5～도 10에 나타내는 바와 같이, 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치(111)의 경우, D＝약 10㎜의 위치에 있어서, 3.8E＋19의 라디칼의 양이다. 도 10에 나타내는 플라즈마 처리 장치(116)의 경우, D＝약 14㎜의 위치에 있어서, 1.09E＋19의 라디칼의 양이다. 이들에 대하여, 도 5 및 도 6에 나타내는 플라즈마 처리 장치(87)의 경우, D＝약 19㎜의 위치에 있어서, 1.77E＋18의 라디칼의 양이다. 이와 같이, 상기한 단차를 갖는 플라즈마 처리 장치에 있어서, O 링이 설치되는 위치를 라디칼의 양이 매우 적은 영역으로 할 수 있다.
다음으로, O 링에 대한 영향에 대해서 설명한다. 도 11은 O 링의 중량 감소량과 플라즈마 처리 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 12는 O 링의 중량 감소율과 플라즈마 처리 시간과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 11에 있어서 세로축은, O 링의 중량 감소량(㎎)을 나타내고, 도 12에 있어서 세로축은, O 링의 중량 감소율(％)을 나타내고 있다. 도 11 및 도 12에 있어서 가로축은, 플라즈마 처리 시간(시간)을 나타내고 있다. 또한, 도 11 및 도 12 중, 사각 표시는, 상기한 도 9에 나타내는 플라즈마 처리 장치의 경우이고, 삼각 표시는 도 6에 나타내는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 경우이다. 사각 표시로 나타내는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 지름 방향 중앙으로부터 O 링이 설치된 위치까지의 거리는 동일하다. 또한, 도 11 및 도 12에 있어서, O 링의 중량 감소가 클수록 O 링이 소모되어 있는 것이다.
도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 사각 표시로 나타내는 플라즈마 처리 장치의 경우는, 4시간이 경과한 시점에 있어서, 삼각 표시로 나타내는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치의 경우와 비교하여 O 링의 중량 감소가 현저하다. 10시간 경과 후에 있어서, O 링의 감소율이 사각 표시로 나타내는 플라즈마 처리 장치의 경우, 중량 감소율이 0.030％ 근방인 것에 대하여, 삼각 표시로 나타내는 플라즈마 처리 장치의 경우, 중량 감소율이 0.010％ 정도이고, O 링의 소모가 3분의 1 정도인 것을 알 수 있다.
이상으로부터, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 있어서는, O 링의 수명 저하를 방지하여, 플라즈마 처리 장치의 장수명화를 실현할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)까지의 거리(L3)가, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 O 링(95)이 설치된 벽면(103)까지의 거리(L4)보다도 짧아지도록 구성하는 것으로 했지만, 이것에 한정하지 않고, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 처리 용기(12) 내에 노출되는 벽면(97)까지의 거리(L3)가, 유전체판(90)의 하면(93)으로부터 O 링(95)이 설치된 벽면(103)까지의 거리(L4)보다도 길어지도록 구성하도록 해도 좋다.
도 13은 이 경우에 있어서의 플라즈마 처리 장치(121)의 일부를 확대하여 나타내는 확대 단면도로, 도 6에 나타내는 부분에 상당한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(121)는, 유전체판(122)의 하면(123)으로부터, 공급 구멍(124)이 형성되고, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(125)까지의 거리(L5)가, 유전체판(122)의 하면(123)으로부터 O 링(126)이 설치된 벽면(127)까지의 거리(L6)보다도 길게 구성되어 있다. 이와 같이 구성함으로써도, 상기한 거리를 길게 할 수 있고, O 링(126)의 수명 저하를 방지하여, 플라즈마 처리 장치(121)의 장수명화를 실현할 수 있다.
또한, 유전체판의 하면으로부터 처리 용기 내에 노출되는 벽면까지의 거리와 유전체판의 하면으로부터 O 링이 설치된 벽면까지의 거리가 동일해도, 도 14에 나타내는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따른 플라즈마 처리 장치(131)와 같이, 공급 구멍(132)이 형성되고, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(133)과 O 링(134)이 설치된 벽면(135)과의 사이에 복수의 벽면(136, 137, 138)을 형성하여, 벽면(133)과 벽면(135)과의 사이에 단차를 갖도록 구성하도록 해도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 단차를 구성하는 벽면은, 처리 용기 내에 노출되는 벽면 및 시일이 설치된 벽면과 직교하는 방향으로 연장되는 벽면이었지만, 이것에 한정하지 않고, 어느 한쪽에 직교하는 방향으로 연장되는 벽면이어도 좋고, 어느 쪽에도 직교하지 않고, 경사진 방향으로 연장되는 벽면이어도 좋다. 또한, 단차를 구성하는 벽면이 도 2 등에 나타내는 단면에 있어서, 원호 형상 등을 포함하고 있어도 좋다. 또한, 복수의 벽면에 의해, 단차를 복수 형성하도록 해도 좋다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 인젝터 베이스 중, 보지대에 대향하여, 처리 용기 내에 노출되는 벽면을 평평하게 하는 것으로 했지만, 이것에 한정하지 않고, 다른 형상이라도 좋고, 요철이 형성되어 있어도 좋다.
또한, 처리 용기 내에 노출되는 벽면은, 보지대측으로 돌출하는 돌출부를 포함하고, 돌출부의 선단부에 공급 구멍이 형성되어 있는 구성으로 해도 좋다. 도 15는 이 경우에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 일부를 나타내는 단면도로, 도 6에 나타내는 부분에 상당한다. 도 15에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(141)에 포함되는 인젝터 베이스(147) 중, 도 15에 있어서의 하방향에 위치하는 보지대(도시하지 않음)에 대향하는 벽면(143)은, 보지대측으로 돌출하는 돌출부(145)를 포함한다. 돌출부(145)의 선단부(144)에는, 공급 구멍(142)이 형성되어 있다. 처리 용기 내에 노출되는 벽면(143)과 O 링(148)이 설치된 벽면(149)과의 사이에는 단차를 갖는다. 이와 같이 구성함으로써도, 상기한 효과를 나타낼 수 있다. 여기에서, 처리 용기 내에 노출되는 벽면(143)이란, 베이스 수용부가 형성된 유전체판(146)으로 덮이지 않게 되는 부분을 포함하는 벽면을 말하고, 도 15에 나타내는 실시 형태에 있어서는, 지면 좌우 방향으로 연장되는 벽면(143)을 말한다.
또한, 이 경우, 돌출부(145)의 벽면(143)으로부터의 돌출량에 대해서는, 유전체판(146)의 하면(150)보다도 돌출부(145)의 선단부(144)의 쪽이, 유전체판(146)의 내방측에 위치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 보지대의 상면으로부터 유전체판(146)의 하면(150)까지의 거리(L7)보다도 보지대의 상면으로부터 돌출부(145)의 선단부(144)까지의 거리(L8)를 길게 한다. 플라즈마 처리시에 있어서, 유전체판(146)의 하면(150)측에는 전계가 생성되지만, 이와 같이 구성함으로써, 돌출부(145)의 선단부(144)에 전계가 집중될 우려를 저감할 수 있어, 돌출부(145)에 대한 전계에 의한 부하를 경감할 수 있다.
또한 상기의 실시 형태에 있어서는, 시일로서 O 링을 적용한 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정하지 않고, 인젝터 베이스와 베이스 수용부와의 사이를 밀봉하는 다른 시일이어도 좋다. 또한, O 링의 내경측, 즉, O 링과 처리 용기 내에 노출되는 벽면과의 사이에, 시일 기능을 갖지 않는 PTFE(Poly Tetra Fuluoro Ethylene) 등을 소재로 하는 링을 배치하고, 이에 따라 발생된 라디칼을 포착하도록 해도 좋다. 이렇게 함으로써, 더욱 O 링에 대한 라디칼에 의한 대미지(damage)를 저감할 수 있어 장수명화를 도모할 수 있다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 반응 가스로서 산소를 혼합한 혼합 가스를 이용하는 것으로 했지만, 이것에 한정하지 않고, 플라즈마 처리시에 있어서 라디칼을 발생하는 다른 가스를 혼합한 혼합 가스를 이용한 경우에 대해서도 적용된다. 구체적으로는, 예를 들면, 불소나 염소, 브롬, 요오드 등의 할로겐계 가스에 대해서는, 할로겐 라디칼이 발생하지만, 이러한 할로겐계 가스를 이용한 경우에 대해서도 적용된다.
또한, 상기의 실시 형태에 있어서, 인젝터 베이스는 도전체로 구성되는 것으로 했지만, 이것에 한정하지 않고, 석영 등의 절연체로 구성되는 것으로 해도 좋다.
이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 본 발명은, 도시한 실시 형태의 것으로 한정되지 않는다. 도시한 실시 형태에 대하여, 본 발명과 동일한 범위 내에 있어서, 혹은 균등한 범위 내에 있어서, 여러 가지의 수정이나 변형을 더하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 장수명화가 요구되는 경우에 유효하게 이용된다.
11, 87, 111, 116, 121, 131, 141 : 플라즈마 처리 장치
12 : 처리 용기
13 : 반응 가스 공급부
14 : 보지대
15 : 마이크로파 발생기
16, 90, 122, 146 : 유전체판
17 : 저부
18 : 측벽
19 : 배기 구멍
20, 65, 95, 114, 119, 126, 134, 148 : O 링
21 : 매칭
22 : 모드 변환기
23 : 도파관
24 : 동축 도파관
25 : 중심 도체
26 : 외주 도체
27, 106 : 오목부
28 : 지파판
29 : 슬롯 구멍
30 : 슬롯 안테나
31, 32 : 통 형상 지지부
33 : 배기로
34 : 배플판
35 : 배기관
36 : 배기 장치
37 : 고주파 전원
38 : 매칭 유닛
39 : 급전봉
41 : 정전척
42 : 포커스 링
43 : 전극
44, 45 : 절연막
46 : 직류 전원
47 : 스위치
48 : 피복선
51 : 냉매실
52, 53 : 배관
54 : 가스 공급관
61, 81, 91, 147 : 인젝터 베이스
63, 93, 123, 150 : 하면
64, 94 : 베이스 수용부
86, 96, 112, 117, 124, 132, 142 : 공급 구멍
82, 97, 103, 104, 105, 107, 113, 118, 125, 127, 133, 135, 136, 137, 138, 143, 149 : 벽면
68 : 가스 유로
69 : 가스 입구
70 : 개폐 밸브
71 : 유량 제어기
72 : 가스 공급계
108 : 접촉부
109 : 중앙부
100 : 점
83, 145 : 돌출부
84 : 상면
85, 144 : 선단부

Claims (15)

  1. 그 내부에서 피(被)처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 배치되고, 그 위에 상기 피처리 기판을 보지(保持)하는 보지대와,
    플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와,
    상기 보지대와 대향하는 위치에 설치되고, 마이크로파를 상기 처리 용기 내에 도입하는 유전체판과,
    상기 보지대에 보지된 상기 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 반응 가스 공급부는, 상기 보지대와 대향하는 상기 유전체판의 하면보다도 상기 유전체판의 내방측으로 후퇴한 위치에, 벽면의 일부가 처리 용기 내에 노출하도록 배치되는 인젝터 베이스를 포함하고,
    상기 인젝터 베이스에는, 플라즈마 처리용의 반응 가스를 상기 처리 용기 내에 공급하는 복수의 공급 구멍이 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터 베이스 중, 상기 공급 구멍은, 상기 보지대에 대향하는 벽면에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 보지대에 대향하는 벽면은 평평한 플라즈마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인젝터 베이스는, 상기 보지대와 대향하는 상기 유전체판의 하면에 달하지 않는 범위에서, 상기 보지대에 대향하는 벽면으로부터 상기 보지대측으로 연장되는 돌출부를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 돌출부의 선단부에는, 상기 공급 구멍이 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 유전체판은 원판 형상이고,
    상기 인젝터 베이스에는, 상기 공급 구멍이 상기 유전체판의 지름 방향 중앙에 위치하도록 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 유전체판에는 판두께 방향으로 관통되고, 상기 인젝터 베이스를 수용하는 베이스 수용부가 형성되어 있고,
    상기 인젝터 베이스 중, 상기 베이스 수용부의 벽면과 대향하는 벽면에는, 상기 베이스 수용부의 벽면과 밀착하여 상기 처리 용기를 밀봉하는 시일이 설치되어 있고,
    상기 처리 용기 내에 노출되는 벽면과, 상기 시일이 설치된 벽면과의 사이에는, 단차를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유전체판의 하면으로부터 상기 처리 용기 내에 노출되는 벽면까지의 거리는, 상기 유전체판의 하면으로부터 상기 시일이 설치된 벽면까지의 거리와 상이한 플라즈마 처리 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 단차를 구성하는 상기 인젝터 베이스의 벽면은, 상기 처리 용기 내에 노출되는 벽면 및 상기 시일이 설치된 벽면의 적어도 한쪽에 직교하는 방향으로 연장되는 면을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 시일이 설치된 상기 인젝터 베이스의 벽면에는, 상기 시일을 받아들이도록 그 표면으로부터 움푹 패인 오목부가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 단차는 복수 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 시일은 O 링을 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 반응 가스는 산소를 혼합한 반응 가스를 포함하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 유전체판의 하면으로부터 상기 처리 용기 내에 노출되는 벽면까지의 거리는 상기 유전체판의 하면으로부터 상기 시일이 설치된 벽면까지의 거리보다 긴 플라즈마 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인젝터 베이스의 재질은 알루마이트 처리를 행한 알루미늄 또는 Y2O3(이트리아) 코팅 알루미늄인 플라즈마 처리 장치.
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