KR0155568B1 - 플라즈마 처리장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명 플라즈마 처리장치는 서셉터에 공급된 RF전류가 정전척의 도전체층에 유입되어 상기 도전체층과 접속되는 전압인가용 케이블에서 누설되는 것을 저감하여, 상기 도전체층에 RF전류의 유입을 저감시키므로서, 상기 정전척의 절연층의 파괴를 방지하는 것이다. 상기 플라즈마 처리장치는 저부에 개구부를 가진 접지전위가 되는 챔버와 상기 챔버내에 배치되어 고주파전력의 인가에 의하여 상기 챔버와의 사이에서 플라즈마를 발생시키기 위한 서셉터와, 상기 서셉터와 상기 챔버와를 절연하기 위한 절연부재와, 상기 서셉터상에 배치되고, 절연층의 사이에 도전체층을 개재시킨 구조를 가진 정전척과, 상기 챔버저부의 상기 개구부 주연에 일체적으로 착설되고, 단부가 하방을 향하여 연출된 통형체와, 상기 통형체내에 삽입되고, 선단이 상기 서셉터에 접촉된 통형 고주파 전력급전체와, 상기 급전체 접속된 고주파 전원과, 상기 급전체내에 동축적으로 삽입되고, 선단이 상기 정전척의 상기 도전체에 접속된 전압인가용 케이블과, 상기 케이블에 접속된 직류전원으로 구성되어 있다.
Description
제1도는 본 발명의 실시예에 있어서의 마그네트론 플라즈마 에칭장치를 표시한 단면도.
제2도는 제1도의 장치의 II-II선에 연한 확대단면도.
제3도는 제1도의 장치에 있어서의 요부 확대단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 챔버 10 : 홀더
11 : 영구자석 14 : 절연부재
19 : 정전척 23 : 급전체
27 : 단자봉 28 : 급전헤드
30 : 리이드 32 : 고주파전원
35 : 콘덴서 38 : 공급공
47 : 웨이퍼
본 발명은 플라즈마 처리장치에 관한 것으로, 특히 제2전극으로서의 서셉터로의 고주파 전력의 공급구조 및 정전척의 도전체층으로의 전압 공급구조를 개량한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
플라즈마 처리장치, 예를들면 플라즈마 에칭장치는 진공상태로 유지되는 접지전위가 되는 챔버와, 상기 챔버내에 상기 챔버와 전기적으로 절연배치되어 고주파 전력이 공급되는 서셉터와, 상기 서셉터상에 배치되어 피처리체(예를들면 반도체 웨이퍼등)를 챔버내에 재치고정하기 위한 정전척과, 상기 챔버내의 가스를 배기하기 위한 수단과, 상기 챔버내에 에칭을 위한 반응가스공급을 위한 공급수단을 구비한 구조이다.
상기 정전척으로서는 절연층내에 도전체층을 개재한 모노폴형의 구조로 된 것이 제안된 바 있다. 이러한 구조의 정전척에 의한 상기 피처리체(반도체 웨이퍼)의 고정을 다음에서 설명한다. 상기 서셉터에 고주파 전력을 공급하여 상기 서셉터와 이것에 대향하는 상기 접지전위가 되는 상기 챔버의 사이에 플라즈마를 발생시키게 되면, 상기 플라즈마 중에 생성된 이온을 통하여 상기 정전척상의 웨이퍼가 접지전위가 된다. 이러한 상태에서 상기 정전척의 도전체층에 고전압을 인가하면, 상기 정전척의 상기 절연층을 사이에 두고 대향배치된 상기 도전체층과 상기 접지전위가 되는 웨이퍼와의 사이에 쿨롱력이 작용되어서 상기 정전척 상에 상기 웨이퍼가 흡착고정된다.
따라서 상술한 구조의 플라즈마 에칭장치에서는 상기 정전척의 도전체층에 고전압을 인가하기 위한 케이블을 접속함과 함께 상기 서셉터에 고주파 전력을 공급하기 위한 급전을 접속할 필요가 있다.
그런데, 상기 정전척을 상기 서셉터상에 배치하면 상기 도전체층은 상기 하부의 절연층을 사이에 두고 상기 서셉터에 대항된다. 이 때문에 상기 서셉터와 상기 도전체층의 사이에 면적이 넓은 콘덴서가 형성된다. 상기 정전척과의 사이에서 상기 콘덴서가 형성되는 상기 서셉터에 고주파 전력을 공급하면 상기 콘덴서는 고주파 전력의 패스경로로서 작용한다. 이 때문에 상기 서셉터에 공급된 고주파전류(RF전류)가 상기 콘덴서를 통하여 상기 정전척의 도전체층에 유입한다. 상기 도전체층에 유입된 RF전류는 상기 도전체층에 접속된 상기 케이블에 유입한다. 그 결과, 상기 케이블이 안테나가 되어 RF전류를 산란시키는 문제가 있었다. 즉, 상기 케이블과 상기 케이블주위에 존재하는 접지전위가 되는 부재(예를들면 챔버)가 커플링하여 콘덴서 작용에 의하여 RF전류의 누설이 생긴다.
또한, 상기 정전척의 도전체층에 RF전류가 유입하기 때문에 상기 서셉터와 상기 도전체층 사이의 절연막이 파괴되어서 양자의 사이가 쇼트한다는 문제가 있다.
더우기 상술한 문제는 상기 모노폴형의 구조를 가진 정전척을 사용하는 경우에 한정되지 아니한다. 예를들면, 절연층의 사이에 상호 전기적으로 절연된 2개의 도전체층을 배치하고 일방의 도전체층에 플러스 전압, 타방의 도전체층에 마이너스전압을 각각 인가하는 2분극형의 구조를 가진 정전척 또는 절연층의 사이에 상호전기적으로 절연된 4개의 도전체층을 배치하고 상기 각 도전체층중, 2개의 도전체층에 프러스전압, 잔여도전체층에 마이너스 전압을 각각 인가하는 4분주형의 구조를 가진 정전척을 사용한 경우에도 동일한 문제가 생긴다.
본 발명의 목적은 제2의 전극으로서의 서셉터에 공급된 RF전류가 정전척의 도전체층에 유입하여 상기 도전체층과 접속되는 고전압인가용 케이블에서 누설하는 것을 저감시키고, 상기 도전체층으로의 RF전류의 유입을 저감하므로서 상기 정전척의 절연층의 파괴를 방지하는 것이 가능한 플라즈마 처리장치를 제공하고저 하는 것이다.
본 발명에 의한 플라즈마 처리장치는 제1전극이 있는 챔버와, 상기 챔버내에 배치되는 제2전극과, 상기 챔버외에서 상기 챔버내에 삽입되어, 선단이 상기 제2전극에 접속된 통형 고주파 전력급전체와, 상기 급전체를 통하여 상기 제2전극에 고주파전력을 공급하고, 상기 제1전극과의 사이의 상기 챔버내에 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력공급수단과, 상기 제2전극상에 배치되어 절연측내에 도전체층이 개재된 구조를 가진 피처리체를 정전적으로 지지하기 위한 정전척과, 상기 급전체내에 삽입되어 선단이 상기 정전척의 상기 도전체에 접속된 전압인가용 케이블과, 상기 케이블에 접속된 전원을 구비한 것을 특징으로 하는 것이다.
상기 챔버는 상기 제1전극을 겸용하여도 된다. 상기 챔버는 예를 들면 접지전위가 된다.
상기 정전척은 다음과 같은 구조의 것을 사용할 수 있다. 상기 절연층의 사이에 단일의 도전체층을 개재시킨 모노폴형의 구조를 가진 정전척. 상기 절연층의 사이에 상호 전기적으로 절연된 2개의 도전체층을 배치하고, 일방의 도전체층에 플러스전압, 타방의 도전체층에 마이너스 전압을 각각 인가하는 2분극형의 구조를 가진 정전척. 상기 절연층의 사이에 상호전기적으로 절연된 4개의 도전체층을 배치하고, 상기 각 도전체층중, 2개의 도전체층에 플러스 전압, 잔여의 도전체층에 마이너스 전압을 각각 인가하는 4분극형의 구조를 가진 정전척.
상기 통형 고주파전력 급전체로부터 외부에 도출된 상기 케이블 부분에는 상기 고주파전원으로부터 공급되는 RF에 대하여 커다란 인덕턴스와 커다란 전기저항을 가진 코일을 접속하는 것을 허용한다. 또, 상기 케이블 부분에는 상기 코일과 일단이 상기 코일에 상기 직류전원에 대하여 병렬적으로 접속하되, 타단이 접지되는 콘덴서로부터 구성되는 저역통과필터를 접속하는 것을 허용한다.
이와같은 본 발명에 의하면, 접지전위로 된 제1전극으로서 작용하는 챔버내의 제2전극인 서셉터에 고주파 전력을 공급하여 상기 챔버와의 사이에서 플라즈마를 발생시킬 때, 상기 서셉터로부터 그 상부에 배치된 정전척의 도전체층에 유입된 RF전류가, 상기 도전체층에 접속된 고전압인가용 케이블을 통하여 누설하는 것을 저감할 수 있다. 또, 상기 RF전류의 누설을 저감하므로서 상기 도전체층으로의 RF전류의 유입을 저감할 수 있기 때문에 상기 서셉터와 상기 도전체층의 사이의 절연막이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
즉, 상기 정전척과의 사이에서 넓은 면적의 콘덴서가 형성되는 상기 서셉터에 고주파 전력을 공급하면, 상기 콘덴서는 고주파 전력의 패스경로로서 작용하기 때문에 상기 서셉터에 공급된 고주파전류(RF전류)가 상기 콘덴서를 통하여 상기 정전척의 도전체층에 유입한다. 상기 정전척의 도전체층에 유입한 RF전류는 상기 도전체층에 접속된 상기 케이블에 유입한다. 이 경우 상기 케이블 주위에 접지전위가 되는 부재(예를들면 챔버)가 존재하면, 상기 케이블과 상기 챔버가 커플링하여 콘덴서 작용에 상기 RF전류의 누설이 생긴다.
본 발명의 플라즈마 처리장치는 상기 챔버내에 외부에서 삽입되고, 선단이 상기 서셉터에 접속된 통형 고주파전력 급전체와, 상기 급전체내에 삽입되어 선단이 상기 정전척의 상기 도전체층에 접속된 고전압인가용 케이블을 구비한 구조이다. 즉 상기 서셉터로의 고주파 전력의 공급에 있어, 상술한 바와같이 RF전류가 유입하는 상기 케이블의 주위는 상기 RF와 동전위인 상기 통형고주파 전력급전체로 시일드 되고 있다. 따라서 상기 케이블 부근에는 접지전위가 되는 부재가 존재하지 않기 때문에 상기 케이블로부터 상기 RF전류가 누설되는 것을 효과적으로 저감할 수 있다. 이와같이 상기 케이블로부터의 상기 RF전류의 누설을 저감하므로서 상기 도전체층으로의 RF전류의 유입을 저감할 수 있기 때문에 상기 서셉터와 상기 도전체층의 사이의 절연막이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 통형 고주파전력 급전체에서 외부로 도출된 상기 케이블 부분에 상기 서셉터에 공급되는 고주파에 대하여 커다란 인덕턴스와 커다란 전기저항을 가진 코일을 접속하면, 상기 케이블을 실질적으로 RF에 대한 전기저항이 커지게 된다. 그 결과 상기 케이블로의 RF전류의 유입을 일층 저감할 수가 있다.
더우기 상기 코일과 일단이 상기 코일에 직열로 접속하되, 타단이 접지되는 콘덴서로 구성된 저역통과필터를 상기 케이블 부분에 접속하므로서, 상기 코일에 흐르는 미소한 RF전류를 상기 콘덴서를 통하여 접지에 떨어트릴 수가 있다. 그 결과, 상기 케이블에 접속되는 상기 직류전원에 RF전류가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
이하 본 발명을 마그네트로 플라즈마 에칭장치에 적용한 예에 대하여 제1도 - 제3도를 참조하여 상세하게 설명한다.
제1도에 도시한 바와같이 제1전극을 겸하고, 접지된 도전재료로 된 원통형의 챔버(1)는 저부(2)의 대부분이 내부를 향하여 원통형으로 돌출되어 있다. 상기 챔버(1)는 예를들면은 도금동으로 형성되었다. 3개의 구멍(3)(4)(5)은 상기 원통형으로 돌출된 저부(2)부분의 중심 및 중심으로부터 이격된 개소에 개구되었다. 단부가 하방으로 연출된 통형체(6)(7)(8)는 상기 저부(2)의 각 구멍(3)(4)(5)주연에 각각 일체적으로 착설되어 있다. 서셉터 수납용 원통체(9)는 상기 원통형으로 돌출된 저부(2)에 일체적으로 형성되었다. 홀더(10)로 지지된 판형의 영구자석(11)은 상기 챔버(1)의 상방에 배치되었다. 상기 영구자석(11)을 회전시키기 위한 회전축(12), 상기 홀더(10)의 상부중심에 착설되어 있다. 배기관(13)은 상기 챔버(1)의 측벽하부에 연결되어 있다. 배기계(도시없음)는 상기 배기관(13)의 타단에 연결되어 있다. 소정의 에칭가스를 공급하기 위한 가스공급관(도시없음)은 상기 챔버(1)의 측벽 상부에 연결되어 있다. 피처리체를 출입시키기 위한 로드록 게이트(도시없음)는 상기 챔버(1)의 측벽상부에 설치되어 있다.
바닥이 있는 원통형 절연부재(14)는 상기 원통체(9)내에 수납되었다. 상기 절연부재(14)는 예를들면 세라믹스로 형성되어 있다. 상기 절연부재(14)는 세라믹스의 다른 불소수지로 형성하여도 된다. 예를들면 알루미늄으로 된 서셉터(15)는 상기 절연부재(14)내에 수납되어 있다. 상기 서셉터(15)는 상부서셉터(16) 및 하부서셉터(17)로 구성되어 상기 상부서셉터(16)는 상기 하부서셉터(17)에 착탈자유롭게 착설되었다.
상기 상부서셉터(16)는 상기 절연부재(14)의 상단에서 상방으로 돌출되었다. 급전봉 삽입용의 구멍(18)은 상기 하부서셉터(17)의 상면에서 상기 절연부재(14)에 걸쳐서 개구되어 있다. 상기 하부서셉터(17)측에 위치하는 상기 구멍(18)부분은 상부측일수록 지름이 커지도록 계단형으로 되었다. 정전척(19)은 상기 상부서셉터(16)상에 배치되었다. 상기 정전척(19)의 일단은 상기 상부서셉터(16)측면과 상기 절연부재(14)의 사이 및 상기 상하부의 서셉터(16)(17) 사이를 경유하여 상기 구멍(18)의 상방에 위치되게 연결되었다. 상기 정전척(19)은 예를들면 폴리이미드로 된 2매의 절연층(20)사이에 예를들면 동제의 도전체층(21)을 개재시킨 모노폴형의 구조로 되었다. 상기 구멍(18)의 상방에 위치한 상기 정전척(19)부분은 그 하부측의 절연층(20)을 제거하여 상기 도전체층(21)을 노출시키고 있다.
상단에 통형급전부(22)를 가진 통형고주파 전력급전체(23)는 상기 구멍(18)(3)을 통하여 제2도에 도시한 바와같이 상기 통형체(6)내에 동축으로 삽입되어 있다.
이것에 의하여 상기 급전체(23)는 상기 하부서셉터(17)에 상기 급전부(22)를 통하여 접속된다. 제1도 및 제3도로 도시한 바와 같이 ○링(24)은 상기 통형급전부(22) 상면에 매립되고 상기 정전척(19)과 상기 급전부(22)와의 사이에 밀폐성을 높이고 있다. 예를들면 불소수지로된 절연통형체(25)는 상기 통형급전부(22)내에 삽입되어 있다. 예를들면 불소수지로 된 통형스톱퍼부재(26)는 상기 절연통체(25)의 하부부근에 삽입되어 있다. 하부에 단자봉(27)을 가진 급전헤드(28)는 상기 절연통체(25) 내부에 배치된다. 상기 단자봉(27)은 상기 통형스톱퍼부재(26)에 까지 연출되었다. 코일스프링(29)은 상기 급전헤드(28)와 상기 통형스톱퍼부재(26)간의 상기 절연통체(25)내에 상기 단자봉(27)을 포위하듯 배치되어 있다. 상기 코일스프링(29)은 상기 급전헤드(28)를 상방으로 압축하여 눌러서 상기 급전헤드(28)를 상기 정전척(19)의 노출된 상기 도전체층(21)에 접속시키는 작용을 가진다. 라이드(30)는 상기 단자봉(27)의 하단에 접속되어 있다. 고전압인가용 케이블(31)의 상단은 상기 리이드에 접속되어 있고, 또 상기 케이블(31)의 타단은 제2도에 도시한 바와같이 상기 통형고주파 전력급전체(22)내를 동축적으로 통과하여 외부로 도출되어 있다. 이러한 접속구조에 의하여 상기 케이블(31)은 상기 리이드(30), 상기 단자봉(27) 및 상기 급전헤드(28)를 통하여 상기 정전척(19)의 상기 도전체층(21)에 전기적으로 접속됨과 함께 상기 통형 고주파전력 급전체(23)에 대하여 절연된다.
예를들면 13.56MHz의 고주파 전원(32)은 상기 통형고주파 전력급전체(23)의 하단에 접속된다. 저역필터(33)는 상기 급전체(23)내를 동축적으로 통과하여 외부로 도출된 상기 케이블(31)에 접속되어 있다. 상기 저역통과필터(33)는 상기 전원(32)에서 공급되는 고주파에 대하여 커다란 인덕턴스와 커다란 전기저항을 가진 코일(34)과 일단이 상기 코일(34)에 직열로 접속되고, 또 타단이 접지되는 콘덴서(35)로 구성되어 있다. 직류전원(36)은 상기 코일(34)에 상기 콘덴서(35)와 병렬이 되게 접속되었다.
환형의 냉각액 유통공(37)은 상기 하부서셉터(17)에 형성되어 있다. 냉각액 공급공(38)은 시일 유통공(37)에서 상기 챔버(1)의 상기 구멍(4)에 이르는 상기 하부서셉터(17) 및 상기 절연부재(14) 부분에 개구되어 있다. 상기 하부서셉터(17)에 위치한 상기 공급공(38)부분의 내면에는 나사절삭 가공이 시공되어 있다. 금속, 예를들면 동으로 된 냉각액 공급관(39)은 상기 통형체(7)내를 동축적으로 통과하여 상기 공급공(38)내에 삽입되어, 상단이 상기 공급공(38) 부분의 나사부에 나착되어 있다.
내약품성, 저발진성의 재료, 예를들면, 불소수지로 된 파이프(40)는 상기 통형체(7)내에 위치한 상기 공급관(39)의 하단에 연결되었다. 냉각액 배출공(41)은 상기 하부서셉터(17)를 중심으로하여 상기 공급공(38)과 반대측에 위치한 상기 유통공(37)부분으로부터 상기 챔버(1)의 상기 구멍(5)에 이르는 상기 하부서셉터(17) 및 상기 절연부재(14)부분에 개구되었다. 상기 하부서셉터(17)에 위치한 상기 배출공(41)부분의 내면에는 나사절삭가공이 시공되었다. 금속, 예를들면 동으로 된 냉각액 배출관(42)은 상기 통형체(8)내를 동축적으로 통과하여 상기 배출공(41)내에 삽입되고, 상단이 상기 배출공(41)부분의 나사부에 나착되어 있다. 내약품성, 저발진성의 재료, 예를들면 불소수지로 된 파이프(43)는 상기 통형체(8)내에 위치한 상기 배출관(42)의 하단에 연결되어 있다.
가스도입공(44)은 상기 챔버(1)의 저부(2)에서 상기 절연부재(14), 하부서셉터(17), 상부서셉터(16) 및 상기 정전척(19)에 걸쳐서 개구되어 있다. 상기 저부(2)에 위치한 상기 가스도입공(44)부분에는 나사절삭가공이 시공되어 있다. 예를들면 동으로 된 가스도입관(45)은 상기 저부(2) 및 상기 절연부재(14)에 위치한 상기 가스도입공(44)부분에 삽입됨과 함께 상기 가스도입공(44)의 나사부에 나착되었다. ○링(46)은 상기 가스도입공(44)이 개구된 상기 절연부재(14)와 상기 저부(2)와의 사이에 개장되어 있다.
다음은 상술한 마그네트론 플라즈마 에칭장치의 작용을 설명한다.
피처리체(예를들면 반도체 웨이퍼(47))를 도시없는 게이트를 통하여 상기 챔버(1)내에 반송하고, 상기 정전척(19)상에 재치한다. 도시없는 배기계를 작동하여 상기 챔버(1)내의 가스를 상기 배기관(13)을 통하여 배기하여 상기 챔버(1)내를 소정의 진공도로 한후에 도시없는 가스공급관으로부터 상기 챔버(1)내에 소망의 반응성 가스를 공급한다. 동시에 냉각수를 상기 파이프(40), 냉각액공급관(39), 냉각액공급공(38)을 통하여 상기 하부서셉터(17)의 상기 환형의 냉각액 유통공(37)에 공급하여 상기 하부서셉터(17) 및 그 위의 상기 상부서셉터(16)를 냉각하고, 냉각후의 냉각수를 상기 냉각액 배출공(43)을 통하여 배출한다.
상기 고주파 전원(32)에서 예를들면 13.56MHz의 고주파 전력을 상기 통형 고주파전력급전봉(23), 상기 통형급전부(22)를 통하여 상기 서셉터(15)의 하부서셉터(17)에 공급하고, 접지전위로한 상기 챔버(1)(상벽)와의 사이의 상기 챔버(1)내에 반응성 가스의 플라즈마를 발생시킨다. 상기 고주파전력의 공급후에 상기 직류전원(36)의 스위치(도시없음)을 ON하여 예를들면 1-2 kV의 고전압을 상기 저역통과필터(33), 상기 케이블(31), 상기 단자봉(27) 및 상기 급전헤드(28)를 통하여 상기 정전척(19)의 상기 도전체층(21)에 인가한다. 이러한 고전압의 인가에 있어서, 상기 웨이퍼(47)는 상기 플라즈마중의 이온, 전자를 통하여 접지전위로 한 상기 챔버(1)에 접속시키기 위하여, 상기 정전척(19)의 상기 절연층(20)을 끼워서 대향 배치된 상기 도전체층(21)과 상기 웨이퍼(47)의 사이에 쿨롱력이 작용되어서 상기 정전척(19)상에 상기 웨이퍼(47)가 흡착고정된다. 상기 정전척(19)에 의한 상기 웨이퍼(47)의 흡착고정 후, 상기 직류전원(36)의 스위치(도시없음)을 OFF하고 다시 예를든다면, He 가스를 상기 가스도입관(45) 및 상기 도입공(44)을 통하여 상기 정전척(19)과 상기 웨이퍼(47)의 사이에 도입하여 상기 플라즈마에 노출되는 상기 웨이퍼(47)의 온도상승을 억제한다. 동시에 상기 영구자석(11)을 회전축(12)의 구동에 의하여 소정의 속도로 회전시킨다. 상기 영구자석(11)의 회전에 의하여 상기 웨이퍼(47) 근방에 형성된 수평자장이 회전하고, 상기 웨이퍼(47)의 표면전역이 균일한 플라즈마로 처리된다. 또 상기 수평자장과 전계가 직교하므로서 마그네트론 방전을 발생하고, 상기 플라즈마중의 이온의 충돌확율이 증대한다. 이러한 플라즈마중의 이온의 충돌확율을 증대시키므로서, 상기 챔버(1)내를 보다 높은 진공도로 하여도 플라즈마의 발생이 가능하게 된다. 따라서 언더에칭에 관여하는데 라디칼 이온양을 적게 하는 목적에서 상기 챔버내의 반응성 가스의 양을 적게 하더라도 충분한 양의 반응성 가스의 이온과 전자만이 생성되기 때문에 상기 웨이퍼(47)는 이방성이 높은 플라즈마 에칭이 된다.
상술한 플라즈마 에칭에 있어서 상기 서셉터(15)에 공급되는 RF전류가 상기 정전척(19)의 도전체층(21)에 유입하는 것을 효과적으로 저감할 수가 있다.
즉, 상기 서셉터(15)의 상부서셉터(16)상에 상기 정전척(19)을 배치하면 상기 척(19)의 도전체층(21)은 그 하부의 절연층(20)을 사이에 두고 상기 상부서셉터(16)에 대향되기 때문에 그들사이의 면적이 넓은 콘덴서가 형성된다. 상기 정전척(19)과의 사이에서 넓은 면적의 콘덴서가 형성되는 상기 상부서셉터(16)에 고주파 전력을 공급하면 상기 콘덴서는 고주파 전력의 패스경로로서 작용한다. 따라서 상기 상부서셉터(16)에 공급된 고주파전류(RF전류)는 상기 콘덴서를 통하여 상기 도전체층(20), 상기 급전헤드(28), 상기 단자봉(27), 상기 리이드(30)를 경유하여 상기 고전압인가용 케이블(31)에 유입한다.
그런데, 상기 고전압인가용 케이블(31)을 제1도 및 제2도로 도시한 바와같이 상기 통형 고주파전력급전체(23)내에 동축적으로 삽입되어 있기 때문에 상기 케이블(31)의 주위는 상기 RF와 동위상, 동전위인 상기 급전체(23)로 시일드 된다. 즉 상기 케이블(31)의 주위에는 RF와 이 전위의 부재, 예를들면 접지전위가 되는 부재(챔버(1)등)가 존재하지 않기 때문에 상기 케이블(31)과 상기 접지전위가 되는 부재와의 사이에서 커플링이 생겨서 RF전류가 누설되는 것을 효과적으로 저감할 수 있다. 그 결과, 상기 통형고주파전력급전체(23)내에 상기 고전압인가용 케이블(31)을 동축적으로 삽입하므로서, 상기 급전체(23)를 RF의 시일드부재로서 겸용할 수 있어, 상기 케이블(31)이 종래와 같이 안테나가 되어 RF를 주위에 산란시키는 것을 대폭으로 저감한다. 따라서, 상기 케이블(31)로부터의 RF전류의 누설을 저감하므로서 그만큼 상기 상부서셉터(16)로부터 상기 도전체층(21)에 유입하는 RF전류를 적게할 수 있다.
또 상기 통형고주파전력급전체(23)로부터 외부에 도출된 상기 케이블(31)부분에 상기 상부서셉터(16)에 공급되는 13.56MHz의 RF에 대하여 커다란 인덕턴스와 커다란 전기저항을 가진 코일(34)을 직열로 접속하므로서, 상기 케이블(31)은 실질적으로 RF에 대한 전기저항이 크게된다. 그 결과, 상기 케이블(31)로의 RF전류의 유입은 상기 코일(34)을 접속하지 않을 경우에 비하여 1/100 - 1/1000으로 대폭 저감된다.
이와같이 상기 통형고주파 전력급전체(23)내에 상기 고전압인가용 케이블(31)을 동축적으로 삽입하여 상기 급전체(23)를 RF의 시일드부재로서 겸용시키는 구성과 합하여 상기 케이블(31)에 상기 코일(34)을 접속시키므로서, 상기 케이블(31)에 유입하는 RF전류를 대폭으로 저감할 수 있다. 그 결과, 상기 도전체층(21)으로의 RF전류의 유입을 저감시킬 수 있기 때문에 상기 콘덴서를 형성하는 상기 상부서셉터(16)와 상기 정전척(19)의 도전체층(21)의 사이의 절연층(20)이 파괴되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 코일(34)과 일단이 상기 코일(34)에 직렬로 접속하되, 타단이 접지되는 콘덴서(35)로된 저역통과필터(33)를 구성하므로서, 상기 코일(34)에 흐르는 미소한 RF전류를 상기 콘덴서(35)를 통하여 접지에 낙하할 수가 있다. 그 결과, 상기 케이블(31)에 접속되는 상기 직류전원(36)에 RF전류가 유입되는 것을 방지할 수 있다.
더우기, 상기 통형 고주파전력급전체(23)를 접지전위로 한 상기 챔버(1)의 저부(2)에 일체적으로 착설된 상기 통형체(6)내에 동축적으로 삽입하므로서, RF가 공급되는 상기 급전체(23) 주위를 접지전위로 한 상기 통형체(6)로 시일드할 수 있다. 그 결과, 상기 급전체(23)로부터의 RF의 누설을 저감할 수가 있는 것이다.
더우기, 상술한 제1도 - 제3도에 도시한 구조의 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 상기 서셉터(15)를 상부서셉터(16) 및 하부서셉터(17)로 구성하고, 상기 상부서셉터(16)를 상기 하부서셉터(17)에 착탈자유롭게 착설하므로서, 플라즈마 에칭공정에 의하여 서셉터가 오염되었을 경우, 상기 상부서셉터(16)만을 교환하므로서 대처된다. 이 결과, 장치의 유지보수를 극히 용이하게 할 수 있다.
(2) 상기 정전척(19)으로서 모노폴형의 구성으로 하므로서 간략한 구성으로 상기 웨이퍼(47)를 양호하게 흡착고정할 수 있다.
(3) 상기 통형 고주파전력급전체(23)를 접지전위로 한 상기 챔버(1)의 저부(2)에 일체적으로 착설된 상기 통형체(6)내에 동축적으로 삽입하므로서 RF가 공급되는 상기 급전체(23) 주위를 접지전위로 한 상기 통형체(6)로 시일드 할 수 있다. 그 결과 상기 급전체(23)로부터의 RF의 누설을 저감시킬 수가 있다.
(4) 상기 금속으로된 냉각액 공급관(39) 및 냉각액 배출관(42)은 RF 전력이 공급되는 상기 하부 서셉터(17)에 접속되어 있기 때문에 상기 공급관(39) 및 상기 배출관(42)으로부터 RF가 누설될 우려가 있다. 이러한 까닭으로 상기 공급관(39) 및 상기 배출관(42)을 접지전위로한 상기 챔버(1)의 저부(2)에 일체적으로 착설된 상기 통형체(7)(8)내에 각각 동축적으로 삽입하므로서, RF가 공급되는 상기 공급관(39) 및 상기 배출관(42)의 주위를 접지전위로한 상기 통형체(7)(8)로 각각 시일드할 수 있다.
그 결과, 상기 공급관(39) 및 상기 배출관(42)으로부터의 RF의 누설을 저감할 수 있다. 더우기, 상기 각 통형태(7)(8)내에 위치한 상기 공급관(39) 및 상기 배출관(42)의 하단에 예를들면 불소수지로 된 파이프(40)(43)를 각각 연결하므로서 RF의 누설을 고려할 것 없고, 냉각수의 공급측, 배출측의 계를 임의의 길이로 할 수가 있다.
더우기, 본 발명은 상기 실시예에서 설명한 바와같은 마그네트론 플라즈마 에칭장치에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD장치, 스퍼터장치 등의 다른 플라즈마 처리장치에도 동일하게 적용할 수가 있는 것이다.
또한, 상기 실시예에서는 반도체 웨이퍼의 처리에 적용된 예에 대하여 설명하였지만, 액정표시장치(LCD)에 사용되는 유리기판 등의 다른 피처리체에도 동일하게 적용할 수 있는 것이다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면 서셉터에 공급된 RF전류가 정전척의 도전체층에 유입되어 상기 도전체층과 접속되는 고전압인가용 케이블에서 누설되는 것을 저감하고, 상기 도전체층으로의 RF전류의 유입을 저감하므로서 상기 정전척의 절연층의 파괴를 방지할 수 있는 고효율로 고신뢰성의 플라즈마처리를 제공할 수 있는 것이다.
Claims (11)
- 제1전극을 가진 챔버와, 상기 챔버내에서 배치되는 제2전극과, 상기 챔버외에서 상기 챔버내에 삽입되고, 선단이 상기 제2전극에 접속된 통형고주파 전력급전체와, 상기 급전체를 통하여 상기 제2전극에 고주파 전력을 공급하고, 상기 제1전극가의 사이의 상기 챔버내에 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력공급수단과, 상기 제2전극상에 배치되어, 절연층내에 도전체층이 개재된 구조를 가진 피처리체를 정전적으로 지지하기 위한 정전척과, 상기 급전체내에 삽입되고, 선단이 상기 정전척의 상기 도전체에 접속된 전압인가용 케이블과, 상기 케이블에 접속된 전원을 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 챔버는 상기 제1전극을 겸하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 정전척은 상기 절연층의 사이에 단일의 도전체층을 개재시킨 모노폴형의 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 챔버의 상방에는 상기 챔버내에 발생시킨 플라즈마에 자계를 가하기 위한 자석이 회전가능하게 배치되어 있음을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 정전척과 상기 피처리체의 사이에 상기 피처리체를 냉각하기 위한 가스를 공급하기 위한 수단을 설치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 급전체에서 외부에 도출된 상기 케이블 부분에는 상기 고주파 전원에서 공급되는 고주파에 대하여 커다란 인덕턴스와 커다란 전기저항을 가진 코일이 직렬로 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제6항에 있어서, 상기 급전체에서 외부로 도출된 상기 케이블 부분에는 상기 코일과, 일단이 상기 코일에 상기 전원에 대하여 병열적으로 접속되고 타단이 접지되는 콘덴서로 구성된 저역통과필터가 접속되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제1항에 있어서, 상기 제2전극은 상부전극과 하부전극이 2개로 분할되며, 또 상기 정전척은 상기 상부전극에 배치됨과 함께 일단이 상기 상부전극측면에서 상기 상부, 하부의 전극사이에 가지 연출되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제8항에 있어서, 상기 케이블은 상기 상부, 하부의 전극사이에까지 연출된 상기 정전척 부분의 도전체에 접속되어 있음을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제8항에 있어서, 상기 하부전극에는 냉각수단이 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제10항에 있어서, 상기 냉각수단을 상기 하부전극내에 형성된 냉각액 유통공과, 상기 챔버저부에 개구된 2개의 구멍과, 상기 챔버 전부의 각 구멍주연에 각각 일체적으로 착설되고, 단부가 하방을 향하여 연출된 통형부재와 상기 일방의 통형부재에 동축으로 삽입되고, 선단이 상기 유통공에 관통한 냉각액 공급관과, 상기 타방의 통형부재에 동축으로 삽입되고, 선단이 상기 유통공에 연통하는 냉각액 배출관과, 상기 각 통형부재내에 위치한 상기 공급관 및 상기 배출관의 부분에 연결된 절연재료로 된 파이프로 구성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
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