KR0164618B1 - 플라즈마 처리방법 - Google Patents

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KR0164618B1 KR1019930001965A KR930001965A KR0164618B1 KR 0164618 B1 KR0164618 B1 KR 0164618B1 KR 1019930001965 A KR1019930001965 A KR 1019930001965A KR 930001965 A KR930001965 A KR 930001965A KR 0164618 B1 KR0164618 B1 KR 0164618B1
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가즈오 후쿠자와
료오 노나카
고우스케 이마후쿠
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이노우에 쥰이치
도오교오 에레구토론 야마나시 가부시끼 가이샤
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Abstract

플라즈마 에칭에 앞서서 정전척을 관통하는 도전성 지지핀 상에 웨이퍼를 배치한다. 정전척은, 냉각 쟈케트를 내장하는 서셉터상에 배설된다. 이어서, 정전척에 정전 흡착용의 전위를 부여한다. 지지핀을 접지한 상태에서 강하시키고, 웨이퍼를, 정전척상에 재치한다.
이어서 지지핀을 정전척 내로 후퇴시키고, 웨이퍼와 지지핀과의 접촉을 끊는다. 이어서, 웨이퍼와 정전척 사이에 열매체 가스를 공급하고, 양 부재 사이의 열매체 특성을 향상시킨다.
그리고, 프로세스 챔버내에 플라즈마를 발생시켜서 플라즈마를 사용하여 웨이퍼를 에칭한다. 플라즈마의 발생에 앞서서 웨이퍼와 정전척 사이의 열전도성이 향상하기 때문에, 웨이퍼의 열적 손상이 방지됨과 동시에, 에칭 입상 시간이 단축된다.

Description

플라즈마 처리방법
제1도는 본 발명에 관한 플라즈마 에칭장치의 실시예를 나타내는 개략 단면도.
제2도는 플라즈마 에칭 개시시에 있어서의 조작을 나타내는 타이밍 챠트
제3도는 본 발명에 관한 플라즈마 에칭 장치의 다른 실시예를 나타내는 개략 단면도.
제4도는 본 발명에 관한 플라즈마 에칭 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개략 단면도.
제5도는 제4도에 나타내는 장치의 히터 구조를 나타내는 사시도.
제6도는 제4도에 나타내는 장치에 설치된 열 매체 배출장치의 사시도.
제7도는 제4도에 나타내는 장치에 설치된 열 매체 배출장치의 계통 설명도.
제8도는 제4도에 나타내는 장치의 히터와 제어부와의 관계를 나타내는 개략도.
제9도는 본 발명에 관한 플라즈마 에칭 장치의 또 다른 실시예를 나타내는 개략 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1,101 : 프로세스 챔버 10 : 정전척
12 : 절연층(정전척) 16 : 도전성 시트
18 : 구멍 20 : 제 1 서셉터
20a,24a,28a,32a : 구멍 22,114 : 포커스링
24 : 제 2 서셉터 26 : 냉각쟈케트
28 : 절연 세라믹틀 30 : 상부케이스
32 : 하부케이스 34 : 배기관
36 : 도입관 37 : 에칭가스
38 : 영구자석 40 : 푸셔핀
42 : 선단 44 : 고정단 부재
46,94 : 벨로우즈 48 : 플레이트
49 : 개폐스위치 50 : 펄스모터
52 : 출력샤프트 54 : 절연부재
60 : 전원공급경로 62,72 : 스위치
64 : 전원 66,127a,127b : RF 전원
68 : CPU 74 : 임피던스 튜너
82 : 라인 84 : 매스 플로우 콘트롤러(MFC)
86 : He원(源) 88 : 진공펌프
89 : 압력 콘트롤러 90 : 서셉터
92 : 구동수단 102 : 승강기구
103 : 연결봉 104 : 지지체
105 : 유체통로 106a,106b,122a,122b : 배관
107a,107b,123a,123b,131a,131b : 개폐밸브
108 : 냉각장치 108a : 냉각기
109 : 상부전극 110 : 공간
111 : 가스공급관 112 : 개구
113 : 절연링 116 : 하부전극
117 : 클램프링 118 : 샤프트
119 : 링 120 : 에어실린더
121 : 유체유로 124 : 배기구멍
125 : 배기링 126 : 배기관
128 : 열매체 배출장치 130a,130b : 역지밸브
132 : 압력계 133 : 레귤레이터
H1,H2,H3,H4 : 히터 H11,H21 : 세라믹스 기판
H13,H23,H34,H44 : 접속단자 H14,H24 : 봉형상 도체
H15,H25,H35,H45 : 봉형상 센서 SW : 스위치
CS : 제어부 W : 웨이퍼
본 발명은, 반도체 웨이퍼등의 피처리체를, 플라즈마를 사용하여 처리하는 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에서는, 진공 분위기의 프로세스 챔버내에서, 플라즈마 에칭등의 각종의 플라즈마 처리가 반도체 웨이퍼에 대하여 행해진다. 웨이퍼를 고정하기 위하여, 프로세스 챔버내의 웨이퍼재치대 표면에는, 2 장의 절연층 사이에 제 1 전극을 설치하여 되는 정전척이 배설된다. 제 1 전극으로부터 떨어진 위치에는 제 2 전극이 형성된다.
플라즈마 에칭장치에서는, 제 2 전극인 프로세스 챔버를 접지하는 한편, 재치대에 고주파 전력이 공급되며, 정전척상에 재치한 웨이퍼에 플라즈마가 발생된다. 웨이퍼는 플라즈마를 통하여 접지상태로 된다. 정전척의 제 1 전극에 고전압이 인가되면, 웨이퍼와 제 1 전극에 정(正)과 부(負)의 전하가 발생하고 이 사이에 운동하는 쿨릉력에 의하여 웨이퍼가 재치대 측으로 흡착(attract) 유지된다. 이 상태에서 에칭이 이루어지고 에칭이 종료한 후, 재치대에서의 고주파 전력의 공급 및 제 1 전극에의 고전압 인가가 정지된다. 그리고, 처리종료된 웨이퍼의 반출, 다음 웨이퍼의 반입과 작업이 진행된다.
상술한 방법에서 플라즈마 처리를 되풀이하는 중, 정전척의 흡착력이 저하되어 가는 것이 경험적으로 명백하게 되어 있다. 특히 이 현상은, 정전척의 절연층을 폴리이미드로 형성한 때, 현저하게 일어난다. 그 원인은 확실하지 않으나, 고려될 만한 이유는 정전척의 재치면에 잔류전하가 조금씩 쌓이고 이 잔류전하에 의하여 웨이퍼와 제 1 전극 사이에 운동하는 쿨릉력이 약화된다고 하는 점이다.
또, 플라즈마 에칭장치에서는, 재치대에 냉각부동의 온도 조정부가 설치되고, 웨이퍼의 온도가 조정된다. 이와 함께 웨이퍼와 정전척 사이에, 열매체로 되는 가스, 예를들면 He 가 충전되고, 양 부재 사이의 열전달 특성이 향상된다. 열매체 가스의 충전은, 웨이퍼가 정전척에 의하여 고정된 후에 이루어지지 않으면 안된다. 이 때문에, 종래, 열매체 가스의 충전은, 우선 웨이퍼를 정전척상에 놓고, 정전척에 전압을 부여하며, 그리고 플라즈마의 발생에 따라 웨이퍼가 접지상태로 되어 고정된 후에 이루어진다. 그러나, 이러한 종래의 순서에서는, 플라즈마 발생에 수반하여 웨이퍼의 온도상승을, 가스가 충전될 때까지의 사이에서 조정할 수 없고, 웨이퍼에 악영향을 미칠 우려가 있다. 또 에칭처리 개시에 이르는 입상(立上)도 길게 된다고 하는 문제도 발생하고 있다.
본 발명은, 되풀이하여 플라즈마 처리를 하여도 정전척이 강한 흡착력을 지속할 수 있는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은, 플라즈마 처리 개시시의, 피처리체의 온도상승에 의한 손상 방지와, 입상시간의 단축을 도모할 수 있는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 관점에 관한 플라즈마 처리방법은,
고감압 분위기로 설정 가능한 프로세스 챔버와,
상기 프로세스 챔버내에서 피처리기판을 지지하는 재치대와,
재치대상에 배설된 정전척과, 상기 정전척은 도전층과 상기 도전층상에 배설되고 또 기판 재치면을 형성하는 절연층을 포함하는 것과,
상기 정전척상에 상기 기판을 놓기(transfer onto) 위하여, 상기 프로세스 챔버내에 배설된 도전성 지지수단과,
상기 프로세스 챔버내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 기판과 상기 정전척 사이에 열매체 가스를 공급하는 수단을 구비하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마 처리방법으로서,
상기 프로세스 챔버내에서, 상기 지지수단상에 상기 기판을 배치하는 공정과,
상기 정전척에 정전흡착용의 전위를 부여하는 공정과,
상기 지지수단을 접지한 상태에서 상기 지지수단에 의하여 상기 기판을 상기 정전척의 상기 절연층상에 놓는 공정과,
상기 기판과 상기 지지수단과의 접촉을 끊는 공정과,
상기 기판과 상기 정전척 사이에 열매체 가스를 공급하는 공정과,
상기 프로세스 챔버내에 플라즈마를 발생시키는 공정과,
상기 플라즈마를 이용하여 상기 기판을 처리하는 공정을 구비한다.
본 발명의 제 2 관점에 관한 플라즈마 처리방법은,
고감압 분위기로 설정 가능한 프로세스 챔버와,
상기 프로세스 챔버내에서 피처리기판을 지지하는 재치대와,
재치대사에 배설된 정전척과, 상기 정전척은 도전층과 상기 도전층상에 배설되고 또 기판 재치면을 형성하는 절연층을 포함하는 것과,
상기 프로세스 챔버내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단을 구비하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마 처리방법으로서,
플라즈마를 발생시킨 상기 프로세스 챔버내에서, 상기 기판을 상기 정전척에 의하여 유지한 상태로, 상기 플라즈마를 이용하여 처리하는 공정과,
상기 처리를 종료한 후, 상기 기판을 상기 정전척상으로부터 제거하는 공정과,
상기 기판과 상기 정전척의 상기 기판 재치면과의 접촉이 끊어진 때, 또는 끊어진 후에 상기 기판 재치면을 제전(除電)하는 공정을 구비한다.
[실시예]
제1도에 나타내는 본 발명의 실시예에 관한 마그네트론 플라즈마 에칭 장치에 있어서, 프로세스 챔버(1)내에, 피처리체인 웨이퍼(W)를 재치하는 제 1 및 제 2 서셉터(20)(24)가 배설된다. 제 1 서셉터(20)상에는, 웨이퍼(W)를 흡착유지하는 정전척(10)이 배설된다.
정전척(10)은, 상하 2 장의 절연층으로서의 폴리이미드(12)(14) 사이에, 도전층으로서의 도전성 시트(16)가 배치되는 것으로 구성된다. 정전척(10)에는, 상면으로부터 하면으로 관통하는 3 개의 구멍(18)(제1도에서는 2 개만 도시함) 이 형성되고 후술하는 반출수단으로서의 푸셔핀(40)이 끼워져서 통할 수 있도록 되어 있다.
정전척(10)의 도전성 시트(16)에는, 전원공급 경로(60) 및 스위치(62)를 통하여 DC 전원(64)이 접속된다. 전원(64)에 의하여 도전성 시트(16)에 고전압이 인가되면, 후술하는 상태로 웨이퍼(W)와 도전성 시트(16)사이에 쿨릉력이 발생하고, 웨이퍼(W)가 정전척(10)에 흡착유지된다.
제 1 서셉터(20)에는 도전제(導電製) 재료, 예를들면 알루미늄으로 이루어진다. 제 1 서셉터(20) 표면의 정전척(10)의 주위에는, 포커스 링(22)이 배설된다. 포커스 링(22)은, 유리상의 카본, SiC 등의 도전제 재료, 석영 유리 등의 절연성 재료로 이루어진다. 제 1 서셉터(20)는, 그 하면측에서 제2서셉터(24)에 붙이고 떼기가 자유롭게 고정된다. 제2서셉터는, 제1서셉터(20)와 같은 도전체 재료, 예를들면 알루미늄으로 이루어진다. 제2서셉터(24)는, 냉각 쟈케트(26)를 내장하고, 제1서셉터(20) 및 정전척(10)을 통하여 웨이퍼(W)를, 예를들면 -10℃~-100℃정도로 냉각한다. 제1, 제2서셉터(20)(24)는, 절연 세라믹틀(29)내에 측면 및 저면이 덮여지도록 수납된다. 따라서, 제1서셉터(20)상의 정전척(10) 및 포커스 링(22)의 뒷면만이 프로세스 챔버(1)내로 노출한다.
웨이퍼(W)와 정전척(10) 사이의 열전도성을 향상시키기 위하여, 웨이퍼(W)와 정전척(10)사이에, 열매체 가스, 예를 들면 He 가 도입된다. 열매체 가스는, 정전척(10), 상기 제1, 제2서셉터(20)(24), 절연 세라믹 틀(28), 프로세스 챔버(1)를 관통하는 라인(82)을 통하여 도입된다. 라인(82)은, 머스플로우 콘트롤러(MFC)(84)를 통하여 열매체 가스원, 예를들면 He 원(源)(86)에 접속된다. 또 라인(82)에는 배기 콘덕턴스가 변화할 수 있는 진공 펌프(88)가 접속된다. 펌프(88)는 라인(82)내의 압력을 검출하는 압력 콘트롤로(89)에 의하여 제어구동된다. 같은 형태로 제1, 제2서셉터(20)(24) 사이에 열매체 가스, 예를들면 He를 도입하는 것에 의하여 양자간의 열전도성을 향상시킬 수 있다.
프로세스 챔버(1)는, 상부 케이스(30)와 하부 케이스(32)로 구성된다. 상부 케이스(30)와 하부 케이스(32)는 도전제 재료, 예를들면 알루미늄으로 이루어진다. 하부 케이스(32)는, 절연 세라믹 틀(28)을 끼워 넣도록 바닥이 있는 통형상으로 형성된다. 상부 케이스(30)는 통형상으로, 정전척(10), 포커스 링(22) 및 하부 케이스(32)의 측벽을, 간격을 두고 덮도록 형성된다. 상부 케이스(30)의 하단측에는 하부 케이스(32)와 연결 고정된다.
제 1, 제 2 서셉터(20)(24), 절연 세라믹 틀(28) 및 하부 케이스(32)에는, 정전척(10) 및 구멍(18)과 대향하는 위치에, 푸셔핀(40)을 끼워서 통하게 하기 위한 구멍(20a)(24a)(28a) (32a)가 각각 형성된다.
상부 케이스(30) 및 하부 케이스(32)로 구성되는 프로세스 챔버(1)내는 진공흡인과, 에칭가스의 도입이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 프로세스 챔버(1)에는, 배기관(34)을 통하여 진공펌프(35)가 접속되고, 도입관(36)을 통하여 에칭가스원(37)이 접속된다.
상부 케이스(30)는 접지되며 제 1, 제 2 서셉터(20)(24)에 RF전원(66)으로부터의 RF전력이 공급된다. 이것에 의하여, 웨이퍼(W) 근방에 고주파 전계를 형성하는 RIE 방식의 대향전극이 구성된다. RF전원(66)은 CPU(68)에 의하여 RF전력의 출력이 제어된다. RF전원(66)은, 스위치(72) 및 임피던스 튜너(74)를 통하여 제 2 서셉터(24)에 접속된다.
상부 케이스(30)가 접지되는 것에 의하여 이것이 정전척용의 다른 쪽의 전극으로서 채용된다. 플라즈마 발생시에는 플라즈마 및 상부 케이스(30)를 통하여 웨이퍼(W)가 접지된다. 이 상태에서 정전척(12)에 고전압이 인가되면, 이른바 모노폴형의 정전척이 구성되고, 웨이퍼(W)가 정전척(12)상에 흡착된다.
웨이퍼(W)와 대향하는 위치에서 상부 케이스(30)의 외측 상방에 영구자석(38)이 배설된다. 영구자석(38)에 의하여, 고주파 전계와 직교하는 수평자장이 형성되며, 이것에 의하여 플라즈마 발생에 기여하는 엘렉트론의 사이클로트론 운동이 얻어진다. 또 플라즈마을 회전시키고, 자장을 회전시키므로서 에칭처리 웨이퍼면내 균일성이 향상한다. 웨이퍼(W)의 근방에 수평자장을 형성하는 것으로, 이온의 비상(飛翔)방향이 웨이퍼(W) 표면에 수직으로 되며, 이방성이 높은 에칭이 실현될 수 있다.
푸셔핀(40)은, 그 선단(42)이 정전척(10)의 표면보다 윗 쪽으로 돌출하도록 상하운동이 가능하게 되어 있다. 핀(40) 하측의 고정단 부재(44)와 하부 케이스(32) 사이에는 벨로우즈(46)가 설치되고, 핀(40)의 상하운동 경로가 대기에 대하여 기밀 구조로 되어 있다. 핀(40)의 단부재(44)는 상하운동 플레이트(48)에 연결되며, 플레이트(48)의 구동에 따라 승강한다. 플레이트(48)는, 구동원, 예를들면 펄스모터(50)의 출력샤프트(52)에 접속된다. 플레이트(48)에는 암나사를 절단한 절연부재(54)가 배설되고, 절연부재(54)가 출력 샤프트(52)와 나사맞춤한다. 이것에 의하여 펄스모터(50)의 회전력이 플레이트(48)의 직선 구동력에 변환된다.
펄스모터(50)에 대해서는, 모터 구동부(56)로부터의 펄스가 입력되고, 이 펄스에 따라서 펄스모터(50)가 회전구동된다. 핀(40)의 하사점(下死點)으로부터 어느 정도의 펄스후에, 핀(40)의 선단(42)이 웨이퍼(W)에 접촉하는가 아닌가가 미리 설정된다. 핀(40)의 선단(42)은 웨이퍼(W)의 뒷면과 접촉한 상태에서 일시정지되고 그 후 웨이퍼(W)를 정전척(10)으로부터 떨어지도록 밀어 올린다. 핀(40), 고정단 부재(44) 및 플레이트(48)는 각각 도전성의 금속으로 형성된다.
플레이트(48)는, 개폐 스위치(49)를 통하여 접지된다. 웨이퍼(W)를 반송하는 도중은, 개폐 스위치(49)가 닫히고, 핀(40)이 접지된다. 웨이퍼(W)가 정전척(10)에 재치되고 에칭되는 때에는, 개폐 스위치(49)가 열리고 웨이퍼(W)가 전기적으로 그라운드로부터 떨어진다.
이어서 상기 장치에 있어서의 처리방법을 설명한다.
미리 진공상태로 된 프로세스 챔버(1)내에서, 정전척(100으로부터 돌출하는 핀(40)의 선단에, 웨이퍼(W)가 재치된다. 여기에서, 핀(40)은 플레이트(48)를 통하여 접지된다. 이 상태에서 제2도의 타이밍 챠트로 나타내는 바와 같이, 스위치(62)가 닫히고, 정전척(10)의 도전성 시트(16)에 DC 전원(64)으로부터의 부의 전위가 부여된다. 이 때, 접지된 핀(40)상의 웨이퍼(W)와 도전성 시트(16) 사이에 약한 쿨릉력이 발생한다.
이어서 모터(50)가 구동되고 핀(40)이 하강하고 웨이퍼(W)는 정전척(10)의 절연층(12)상에 재치된다. 웨이퍼(W)가 절연층(12)에 지지되고 핀(40)이 웨이퍼(W)로부터 떨어진 때 웨이퍼(W)는 그라운드의 전위에 따라 대전된 채 남겨진다. 이 때문에 얇은 절연층(12)을 통하여 대향하는 웨이퍼(W)와 부 또는 정전위의 도전성 시트(16) 사이에는, 비교적 강한 쿨릉력이 발생하고 웨이퍼(W)는 정전척(10) 상에 고정 유지된다.
이어서, 라인(82)으로부터 웨이퍼(W)와 정전척(10) 사이에 열매체 가스가 공급된다. 이 때, 웨이퍼(W)에 대하여 열매체 가스의 공급압이 작용하여도 웨이퍼(W)는 웨이퍼(W)상에 고정되어 있기 때문에, 위치의 어긋남을 일으키는 일은 없다.
그 후, 프로세스 챔버(1)내에 에칭가스를 도입함과 동시에 RF전원(66)의 스위치(72)를 닫고 영구자석(38)을 회전시키는 것에 의하여 플라즈마를 발생시키고 웨이퍼(W)의 에칭을 개시한다. 이 단계에서 열매체 가스에 의하여 웨이퍼(W)와 정전척(10) 사이의 열전도성이 보상되며 냉각 쟈케트(26)에 의한 웨이퍼(W)의 온도조정이 이미 실현되어 있게 된다. 이 때문에 웨이퍼(W)의 부주의한 온도상승이 방지되며 웨이퍼(W)의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또 에칭개시까지의 입상시간도 단축할 수 있다.
에칭이 종료하면 가종의 가동이 정지되고, 즉 플라즈마의 발생이 해제되고, 또 정전척(10)의 도전성 시트(16)에 대한 전압의 인가가 해제된다. 이 후에 푸셔핀(40)의 밀어올림 구동이 개시되고, 웨이퍼(W)를 반송아암(도시하지 않음)에 받아 건네는 위치까지 밀어 올린다. 이어서 프로세스 챔버(1)를 열고, 반송아암을 프로세스 챔버(1)내로 진입시켜서 푸셔핀(40)으로부터 웨이퍼(W)를 받고, 프로세스 챔버(1)의 외부로 웨이퍼(W)를 반출한다. 그 후, 프로세스 챔버(1)를 닫아 제전공정에 들어간다.
본 실시예의 제전공정은, 프로세스 챔버(1)내에 약한 플라즈마를 발생시키는 것에 의하여 행한다. 즉, 플라즈마를 통하여 상부 케이스(30)(접지되어 있음)과 정전척(10)의 재치면을 도통시키고, 이것에 의하여 재치면에 잔류하는 전하를 제전한다.
그리하여 우선, 프로세스 챔버(1)내를 진공흡인하고, 예를들면 300 Torr 정도의 기압하에 놓는다. 플라즈마처리공정에 있어서는, 통상 10-2∼10 Torr 의 진공 분위기하로 놓지만, 제전공정에서는 약한 플라즈마를 발생할 수 있으면 좋기 때문에, 300 Torr 정도로도 충분하다. 프로세스 챔버(1)내에 플라즈마 가스를 도입하고, 프로세스 챔버(1) 내에 약한 플라즈마를 발생한다.
여기에서, 약한 플라즈마라는 것은, 예를들면 108∼109㎝-3정도의 최소 플라즈마 전자 밀도의 상태를 말한다. 이 상태를 실현하기 위해서는, 프로세스 챔버(1)의 용량에 의존하여 약 10∼100 와트의 RF 파워를 대향전극에 인가하면 좋다.
RF 파워는 CPU(68)에 의하여 제어된다. 전형적인 프로세스 챔버(1)의 용량은 1∼십수 리틀이다. 이 때 정전척(10)의 재치면에 있어서의 전장(電場)의 매그니튜드는, 약 5 KTe/eλd(λd는 디바이스 길이를 나타내고, [EoK Te/ne2]1/2에 대등함)이고, 1㎤ 당 109자유전자의 밀도로서 1㎜ 보다도 작다. 이 전장은 약 10∼100 볼트/㎝ 로 된다.
이 때, RF 파워의 피크는, 10∼ 수백 와트의 범위내로 한정해야 한다. 불필요하게 큰 RF 파워를 인가하면, 정전척(10)의 재치면이 스퍼터링되고, 손상을 일으키기 때문에 바람직하지 않다. RF 파워의 인가시간으로서는, 정전척(10)의 재치면에 잔류하는 전하를 제전하기 위하여 충분한 시간이 있으면 좋고, 실험적으로는 약 2 초 정도로 이것이 실현된다. 이 인가시간을 불필요하게 길게한 경우에도, 정전척(10)의 재치면이 손상을 일으키기 때문에 바람직하지 않다.
플라즈마 가스로서는, Ar, N2, He 등의 불활성 가스가 정전척(10)의 재치면 손상을 방지하기 위하여 가장 바람직하다. 한편, 플라즈마 처리에 사용한 에칭가스와 같은 가스를 사용하면, 임피던스 튜너(74)에 의한 조정이 불필요하게 되기 때문에, 다음의 에칭 처리로의 이행이 이루어지기 쉽다고 하는 이점이 있다.
일반적으로는, CHF3, CF4, SF6, HBr, Hcl, Cl2, Bcl3, CF2Cl3, SiF4, O2, Ar, He, N2, CO2등의 가스가 사용가능하게 된다.
제3도는 에칭 종료후에 정전척(10)의 재치면을 제전하기 위한 다른 방법을 실현하기 위한 장치의 개략을 나타낸다.
제3도에 나타내는 플라즈마 에칭 장치는, 서셉터(90)가 구동수단(92)에 의하여 상하운동하는 구조를 제공하고 있다. 구동수단(92)으로서는, 유압 실린더, 볼나사 및 회전 모터의 조합 구조등, 위치제어가 가능한 일반적인 구동기구가 적용될 수 있다. 94 는, 프로세스 챔버(1)내를 밀폐하기 위한 벨로우즈이다.
이 실시예에서도, 웨이퍼 반입으로부터 에칭, 웨이퍼의 반출까지는 상술의 실시예와 같은 순서로 이루어진다. 그리고 웨이퍼 반출후, 구동수단(92)을 작동시켜 서셉터(90)를 상승시키고 서셉터(90)상에 설치된 정전척(100)의 재치면을 상부 케이스(30)의 천정면에 가볍게 접촉시킨다(제전공정). 상부 케이스(30)는 접지되어 있기 때문에, 이 동작에 의하여 정전척(10)의 재치면에 잔류하고 있던 전하는 상부 케이스(30)측으로 흐르고 제전되는 것으로 된다.
이어서, 에칭 종료후에, 정전척(10)의 재치면하기 위한 또 다른 방법을 제1도에 의거하여 설명한다.
먼저 설명한 바와 같이, 제1도에 나타내는 마그네트론 플라즈마 에칭 장치에 있어서의 푸셔핀(반출수단)(40)은 스위치(49)를 통하여 접지되어 있다. 에칭 종료후에, 웨이퍼(W)의 반출시에 정전척(10)의 재치면상의 웨이퍼(W)에 핀(40)의 선단이 접촉하기 때문에 이 때, 스위치(49)를 닫는 것으로 되며 재치면의 제전을 할 수가 있다. 즉, 정전척(10)의 재치면에 잔류하고 있던 전하는, 웨이퍼(W) 및 핀(40)을 통하여 접지측으로 흐르고 제전되는 것으로 된다. 이 때, 재치면상에 있는 웨이퍼(W)와 핀(40)과의 접촉상태가 일정시간, 예를들면 수초간 유지되고, 제전이 충분히 이루어지는 것이 바람직하다. 웨이퍼(W)에 붙어 있는 먼지가 SiOx, SiNx 와 같은 절연막일지라도, 재치면의 제전은 가능하다. 그 이유로서는 웨이퍼의 뒷면은 성막의 관리범위 밖이고, 막에 많은 결손이 있는 점, 또는 많은 막은 충분하게 얇은 점등이 생각되기 때문이다.
제전된 재치면의 전압은 반드시 OV 일 필요는 없고 미소전압으로 제전하여도 좋다. 이 공정을 거치므로서 되풀이하는 처리에 대해서도 정전척(10)의 강한 흡착력을 지속할 수 있음이 실험적으로 판명되었다.
또 제3도에 나타낸 구동수단(92)을 제1도의 장치에 조합하므로서, 핀(40)을 고정시킨 구조로 서셉터에 대하여 핀(40)을 상대적으로 이동시킬 수도 있다. 이 경우에는, 구동수단(92)에 의하여 서셉터를 하강시키는 것에 의하여 푸셔핀(40)을 웨이퍼(W)에 가볍게 접촉시킬 수가 있다.
또, 정전척의 재치면의 제전은, 웨이퍼의 반출후, 플라즈마 상태의 가스를 개폐 스위치(49) 바깥에서 발생하고, 이 플라즈마 가스를 정전척의 재치면에 불어서 붙이는 것에 의하여도 실현할 수 있다.
상술의 플라즈마 처리방법(s)은, 상술의 실시예 장치 이외에, 플라즈마 CVD 장치나 스퍼터 성막장치등, 정전척을 사용한 각종의 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다.
제4도는, 본 발명의 다른 관점에 관한 플라즈마 에칭장치를 나타낸다. 플라즈마 처리장치에서는, 플라즈마 처리에 의하여 생긴 반응 생성물이 저온 부분에 부착하는 경향이 있다. 특히, 웨이퍼의 클램프 링, 상부전극측의 포커스 링에는, 반응 생성물이 퇴적하기 쉽다. 제4도이하의 실시예는, 이 문제를 해결하고자 하는 것이다.
제4도에 나타내는 장치에서, 속이 빈 상자 형상의 프로세스 챔버(101)는, 내부를 기밀하게 유지할 수 있는 구성을 가진다. 이 프로세스 챔버(101)의 벽내는, 도전성 재료, 예를들면 표면에 알마이트 처리를 한 알루미늄으로 형성된다.
프로세스 챔버(101)내의 하방 부분에는, 승강기구(102)에 연결봉(103)을 통하여 접속된 지지체(104)가 승강이 자유롭게 배치된다. 지지체(104)는, 예를들면 프로세스 챔버(101)와 같이, 표면에 알마이트 처리를 한 알루미늄등으로 구성된다. 승강기구(102)는, 예를들면 에어 실린더나 볼 나사 등으로 구성된다.
지지체(104)의 내부에는, 유체통로(105)가 고리형상으로 형성된다. 유체통로(105)에는, 제6도 및 제7도에 나타내는 바와 같은 IN 측의 배관(106a) OUT 측의 배관(106b)으로 구성된다. 이들 각 배관(106a)(106b)은 개폐밸브(107a)(107b)를 통하여 온도 조절기의, 예를들면 냉각기(108a)에 연결된다. 냉각기(108a)에 의하여 소정 온도로 온도조절된 열매체(熱媒體)는, 예를들면 부동액과 물의 혼합으로 된 냉각액은, 각 배관(106a)(106b)을 통하여 지지체(104)내를 순환하고, 이 지지체(104)의 냉각을 가능하게 한다.
또 지지체(104)의 하면에는, 도전성 재질, 예를들면 아몰퍼스 카본으로 되는 상부전극(109)이, 지지체(104)와 전기적으로 절연된 상태로 설치된다. 상부전극(109)과 지지체(104) 사이에는 공간(110)이 형성되어 있으며, 공간(110)에 대하여 지지체(104)측에서 개구하도록 하여 가스 공급관(111)이 접속된다. 가스 공급관(111)은, 도시하지 않은 가스 공급원에 연결되어 있고, 가스 공급관(111)을 통하여 에칭가스가 공간(110)내로 공급된다. 에칭가스로서는, 할로겐계의 가스, 예를들면 CF 가스계의 CHF3, 및 CF4가스가 사용된다.
한편 상부전극(109)에는, 여러 장의 개구(112)가 형성되어 있으며 이들 각 개구(112)를 통하여 공간(110)에 공급된 가스가 프로세스 챔버(101)내로 유출한다.
지지체(104) 및 상부전극(109)의 외주에는, 절연링(113)이 끼워짐과 동시에 이 절연링(113)의 하면에 포커스 링(114)이 장착된다. 포커스 링(114)은, 절연체, 예를들면 4불화 에틸렌 수지등에 의하여 고리형상으로 형성되어 있으며, 절연 링(113)의 하면으로부터 상부전극(109)의 하면부외주 테두리까지 연장한다.
포커스 링(114)의 내경은, 에칭처리되는 피처리체, 예를들면 반도체 웨이퍼(W)와 거의 같은 칫수로 형성되어 있으며, 이것에 의하여 웨이퍼(W)와 거의 같은 구멍 직경의 플라즈마를 발생시키며, 그 발생 플라즈마를 웨이퍼에 집중시킨다.
포커스 링(114)의 도시하는 하면측 표면 내부에는, 링형상의 히터(H1)가, 지지체(104) 및 상부전극(109)의 하면부에 맞닿도록 수용된다. 이 히터(H1)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
한편, 상기 프로세스 챔버(101)내에서, 상부전극(109)과 대향하는 아래쪽 위치에는, 피처리체, 예를들면 반도체 웨이퍼(W)를 재치하기 위한 하부전극(116)이 배치된다. 하부전극(116)의 상면은, 상부전극(109)측으로 블록 형상을 이루도록 하여 바깥면 테두리부를 향하여 완만한 구부림면으로 형성된다.
하부전극(116)의 외주에는, 웨이퍼(W)의 바깥면 테두리부를 하부전극(116)측으로 누르고 유지하는 클램프 링(117)이 설치된다. 클램프 링(117)은, 예를들면 표면에 알마이트 처리를 한 절연성 알루미나 피막을 형성하여 되는 알루미늄, 석영, 또는 세라믹스 등으로 구성된다. 클램프 링(117)의 내부에는, 링형상의 히터(H2)가, 하부전극(116)의 상면부에 맞닿도록 수용된다. 이 히터(H2)의 상세한 구조에 대해서는 후술한다.
클램프 링(117)의 바로 아래에는, 여러 개, 예를들면 4개의 샤프트(118)가 프로세스 챔버(101)의 외부를 향하여 뻗어 나도록 연결된다. 이들 각 샤프트(118)가 의 선단부는, 프로세스 챔버(101)의 외부에 배치된 링(119)을 통하여 승강기구, 예를들면 에어 실린더(120)에 접속된다. 이것에 의하여 클램프 링(117)은 승강이 자유롭게 구성된다.
포커스 링(114) 및 클램프 링(117)의 각각에 장착되는 각 히터(H1) 및 히터(H2)로서는, 예를들면 원판형상의 세라믹스 기체 속에 고융점 금속 발열체를 매설하여 동시 소성하고 일체화한 것이나, 구워진 세라믹스 기판상에, 발열저항체와 유리를 인쇄적층한 것을 일체로 구워 붙여서 소결한 것등이 사용된다. 이것들은 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)의 각각에 고리형상으로 오목하게 형성된 수용홈내에 장착된 후에, 도시하지 않은 보울트등의 고정수단에 의하여 정위치에 고정부착된다.
후자 구조의 히터는, 예를들면 제5도에 도시된 바와 같은 링형상의 박판구조를 가진다. 제5도에는, 포커스 링(114) 용의 히터(H1) 구조가 나타나 있으나, 히터(H2)도 같은 구성이며, 히터(H2)에 관한 동일 구성에 대해서는 도면중, 괄호내에 부호를 붙인다. 세라믹스 기판(H11)(H21)으로서는, 예를들면 알루미나 세라믹스가 채택된다. 또 발열저항체(H12)(H22)로서는, 예를들면 주성분인 규화 몰리브덴(MoSi2)에 니켈(Ni), 망간(Mn) 등을 부성분으로서 혼합한 것이 채택된다. 발열저항체(H12)(H22)은, 스크린 인쇄에 의하여 도면에 도시된 바와 같은, 지그재그 형상의 연속 패턴형상으로 피착되어 있고, 이 발열저항체(H12)(H22)의 위로부터는, 결정화한 유리코팅이 적층되고 피복이 행해진다.
또 각 히터(H1) 및 히터(H2)로서, CVD(화학기상성장법)에 의하여 제조된 전기 절연성 세라믹스PBN(Pyrolytic Boron Nitride)으로 되는 히터기판과, 히터기판상에 증착된 전기전도성 세라믹스 PG(Pyrolytic Graphite)을 복합화시켜서 되는 것을 사용할 수 있다. 이 구조의 히터를 사용하면, 발열 저항체가 처리가스 분위기에 노출하는 사태를 방지할 수 있다.
각 히터(H1), 히터(H2)의 발열온도는, 실온 이상의 온도로 설정되어 있으며, 보다 구체적으로는, 사용하는 처리가스의 종류 및 반응생성물의 종류등의 각종 프로세스조건에 의하여 설정온도는 변화한다.
본 실시예에 있어서의 각 히터(H1), 히터(H2)의 발열온도는, 100℃ 이상으로 설정되며, 제조가동중은, 항상 가열상태로 유지된다.
각 히터(H1), 히터(H2)에는, 전원 공급부 및 온도측정부가 설치된다. 이중, 전원 공급부에서는, 각 히터(H1), 히터(H2)에 설치된 접속단자(H13)(H23)에, 봉형상도체(H14)(H24)(제4도 참조)가 거의 바로 위를 향하여 뻗어 나도록 조정나사에 의하여 체결 고정되어 있다. 이 봉형상도체(H14)(H24)의 상단부에는, 전원공급용의 리드선이 접속되어 있다. 또 상기 고정나사의 재질로서는, 가스 내식성에 뛰어난 재료, 예를들면 스테인레스재(ASTM 316)가 사용되고 있다.
한편 상기 온도측정부는, 각 히터(H1)(H2)의 발열부의 일부에, 봉형상 센서(H15)(H25)를 눌러서 접합시킨 구조를 가진다.
제8도에 도시한 바와 같이, 각 히터(H1)(H2)의, 발열저항체(H12)(H22) 및 봉형상 센서(H15)(H25)와, 이들의 제어부(CS) 사이에는, 프로세스 챔버(1) 외부에서 스위치(SW)가 배설된다. 프로세스 챔버(1)내에서 플라즈마를 발생시키고 있는 사이는, 이들 스위치(SW)를 오프로 하고, 각 히터(H1)(H2)와 제어부(CS)가 떨어지게 된다.
제4도에서는, 편의상, 전원공급부와 온도측정부를 대향배치한 상태가 나타나 있으나, 실제로는 전원공급부 및 온도측정부는, 서로 직교하는 대각(對角)의 위치에 각각 한 쌍씩 설치되며, 전원공급부 끼리와 온도측정부끼리 서로 대향하도록 배치된다.
하부전극(116)의 내부에는, 유체유로(121)가 고리형상으로 형성되며, 유체유로(121)에는, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같은 IN 측의 배관(122a) OUT 측의 배관(122b)이 접속되어 있다.
각 배관(122a)(122b)은 개폐밸브(123a)(123b)를 통하여 온도 조절기의, 예를들면 냉각기(108b)에 연결된다. 냉각기(108b)는, 상술한 상부전극(109)측의 냉각기(108a)와 함께 일체의 냉각장치(108)를 구성한다. 냉각기(108b)에 의하여 소정 온도로 온도조절한 열매체는, 예를들면 부동액과 물의 혼합으로 된 냉각액은, 각 배관(122a)(122b)을 통하여 하부전극(116)내를 순환하고, 이 하부전극(116)의 냉각을 가능하게 한다.
하부전극(116)의 외주면과, 프로세스 챔버(101) 내벽면과의 사이의 간격부분에는, 배기구멍(124)을 구비한 배기 링(125)이 끼워진다.
배기 링(125)의 배기구멍(124)에 의하여 연통되는 배기 링(125)의 아래 쪽 부분에는, 배기관(126)이 프로세스 챔버(101)의 측벽에 개구된다.
배기관(126)은, 도시하지 않은 배기장치 등에 접속되며 프로세스 챔버(101)내의 가스가, 배기구멍(124) 및 배기관(126)을 통하여 외부로 배출되도록 구성된다.
상부전극(109) 및 하부전극(116)에는, RF 전원(127a)(127b)이 각각 전기적으로 접속되고, 에칭처리시에 사용하는 플라즈마 방전을 발생가능하게 구성된다. 하부전극(116)에 접속된 RF 전원(127b)은, 380 KHz 의 고주파 출력 전압을 가짐과 동시에, 상부전극(109)에 접속된 RF 전원은, 13.56 KHz 의 고주파 출력 전압을 가진다.
상술한 에칭장치에는, 열매체 배출장치(128)이 설치된다. 즉, 제6도 및 제7도에 도시한 바와 같이, 상부전극(109)을 가지는 지지체(104)를 순환하는 냉각후의 배관(106a)(106b) 중 어느 하나, 예를들면 IN 측의 배관(106a), 및 하부전극(116)을 순환하는 냉각액의 배관(122a)(122b)중 어느 하나, 예를들면 IN 측의 배관(122a)에는, 가스 공급관(129a)(129b) 이 각각 접속된다. 가스 공급관(129a)(129b)은, 역지밸브(130a)(130b) 및 개폐밸브(131a)(131b)를 통하여 연통 접합된다. 그 연통 접합부에는, 압력계(132)를 구비한 레귤레이터(133)가 배치되어 있으며, 레귤레이터(133)는, 도시하지 않은 가스 공급원에 접속된다. 가스 공급원으로 부터 송급되어 온 가스, 예를들면 N2또는 에어실(air 室)은 레귤레이터(133)에 의하여 소정의 압력으로 조절되는 한편, 배관(106a)(122a)내에 주입된다.
열매체 배출장치(128)는, 전술한 바와 같이 양전극(109)(116)과, 냉각장치(108) 사이의 배관(106a)(122b)에 독립한 열매체 배출장치로서 설치된다. 그러나, 이것은, 냉각장치(108)의 일부로서 설치하는 것도, 또는 전극(109)(116)측의 각각으로, 에칭장치의 일부로서 설치하는 것도 가능하다.
이어서 상술한 에칭장치의 동작·작용 및 웨이퍼의 에칭방법을 설명한다.
우선 프로세스 챔버(101)의 도시하지 않은 개폐기구를 열고, 이 개폐기구를 통하여 피처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 프로세스 챔버(101)내에 반입한다.
이어서 하부전극(116)의 중심부근에, 이 하부전극(116)을 관통하도록 하여 설치되는 승강이 자유로운 리프터 핀(도시하지 않음)을 상승시킨 상태로, 그 리프터 핀상에 웨이퍼(W)를 재치하고, 그 후 리프터 핀을 하강시켜서 하부전극(116)의 표면에 웨이퍼(W)를 재치한다.
이렇게 한 후, 클램프 링(117)을 하강시키고, 클램프 링(117)에 의하여 웨이퍼(W)의 바깥 테두리부를 하부전극(116)측으로 눌러서 일정위치로 유지한다.
이와같이 하여 웨이퍼(W)를 하부전극(116)의 표면에 지지한 후, 프로세스 챔버(101)의 내부를 기밀하게 설정하여 내부를 소망하는 진공상태로 설정한다. 이 진공동작은, 주지인 예비진공실의 사용에 의하여 웨이퍼(W)의 반송시에 미리 실행하여 넣어도 좋다.
이어서, 승강기구(102)에 의하여 연결봉(103)을 통하여 지지체(104)를 하강시키고, 상부전극(109)과의 간격을, 예를들면 수 ㎜ 정도로 설정한다.
그리고, 도시하지 않은 에칭가스 공급원으로 부터, 에칭가스, 예를들면 CHF3및 CH4를 가스 공급원(111)을 통하여 공간(110)에 공급한다. 공간(110)으로 송출된 에칭가스는, 상부전극(109)에 설치된 여러 개의 개구(112)로부터 웨이퍼(W)의 표면에 유출된다. 이것과 동시에 RF 전원(127)에 의하여 상부전극(109)과 하부전극(116) 사이에 고주파 전력을 인가하여 방전을 발생시킨다.
이 방전에 의하여 에칭가스를 플라즈마화시켜서 여러 종류의 활성종(活性種). 예를들면 CF2래디칼을 발생시키고, 래디칼에 의하여 웨이퍼(W)의 에칭처리를 행한다.
이와 같은 에칭처리를 하고 있으면, 반응 생성물로서, 예를들면 SiF4가 프로세스 챔버(101)내에 생성된다. 이 반응생성물 SiF4는 가스상으로 되어 배기구멍(124) 및 배기관(126)을 통하여 외부로 배출되어 가지만, 그 배기 경로에서 특히 저온 부분에 부착하고자 한다. 이 반응 생성물의 부착은, 우선 에칭 처리부에 가장 가까운 클램프 링(117)의 각 표면에 대하여 이루어지고자 하지만, 본 실시예에 있어서의 클램프 링(117)의 각 표면에 대하여 이루어지고자 하지만, 본 실시예에 있어서의 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)은, 내부에 수용되는 각 히터(H1),(H2)에 의하여 반응생성물의 부착을 회피하는 온도로 승온되어 유지된다. 이 때문에 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)의 각 표면에 대한 반응 생성물의 부착은 방지된다. 따라서 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)은, 장기간에 걸쳐서 청소·교환등의 점검/보수를 거의 하는 일이 없이 사용할 수 있음과 동시에, 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)으로 부터의 탈락이 없게 되며, 웨이퍼(W)에 대한 반응생성물의 부착도 방지된다.
또, 이 때 고주파 전력의 인가에 따라 상부전극(109) 및 하부전극(116)이 고온으로 되며, 열팽창이 발생할 우려가 있다. 이 경우, 상부전극(109)의 재질은, 예를들면 아몰퍼스 카본제이고, 이것과 맞닿는 지지체(104)는, 예를들면 알루미늄제이기 때문에, 열팽창 계수가 다르고, 따라서 금이 발생하는 원인으로 된다. 이 금의 발생을 방지하기 위하여, 상부전극(109)을 가지는 지지체(104)의 내부에 형성된 유체유로(105)에, 냉각기(108a)에 의하여 냉각 제어된 냉각액을 IN 측의 배관(106a)으로부터 공급하고, OUT 측의 배관(106b)으로부터 배출하도록 순환시켜서 간접적으로 상부전극(109)을 냉각한다.
또 하부전극(116)이 고온으로 되어 가면, 웨이퍼(W)의 온도도 변화하고, 에칭에 악영향을 부여하는 외에, 웨이퍼(W)의 표면의 레지스트를 파괴해 버릴 염려가 있다.
따라서 이 하부전극(116)도, 하부에 설치된 유체유로(121)에, 냉각기(108b)에 의하여 냉각 제어된 냉각액을 IN 측의 배관(122a)으로부터 공급하고, OUT 측의 배관(122b)으로부터 배출하도록 순환시켜서 간접적으로 하부전극(116)을 냉각한다.
또 이와 같은 에칭처리를 하여 가면, 전극(109)(116)의 소모나 파손이 발생한 경우, 또는 보수/점검시에, 상기 전극(109)(116)의 교환 등의 작업을 할 필요가 있다. 이 경우, 우선, 프로세스 챔버(101)내를 대기압으로 설정하고, 냉각장치(108)의 운전을 정지한다. 그리고 보수/점검하는 전극측의 냉각액의 배관, 예를들면 상부전극(109)을 가지는 지지체(104)의 보수/점검을 하는 경우는, 지지체(104)의 냉각제의 배관(106a)에 존재하는 개폐밸브(107a)를 닫는다. 그리고 그 배관(106a)에 접속하는 열매체장치(128)의 개폐밸브(131a)를 열고, 도시하지 않은 가스 공급원으로부터의 N2가스를 레귤레이터(133)에 의하여 소정의 압력, 예를들면0.25∼0.35㎏/㎠의 범위로 조정하고, 상기 열린 개폐밸브(131a) 및 역지밸브(130a)를 통하여 배관(106a)내에 상기 N2가스를 주입한다.
여기에서, 역지밸브(130a)의 존재에 의하여 배관(106a)내의 냉각액이 상기 가스공급관(129a)내에 역류하는 것을 방지한다. 그렇게 하면 주이된 N2가스는, 배관(106a)를 통하여 상부전극(109)를 가지는 지지체(104) 내방향으로 흐르고, 배관(106a)내 및 지지체(104)내에 존재하고 있던 냉매액을 개폐밸브(107a)를 통하여 냉각기(108a)내로 되돌린다. 이 때 냉매액을 냉각기(108a)내에 완전하게 되돌렸는가 아닌가의 확인을 행하는 수단으로서는, 예를들면 상기 배관(106b)내에 냉각액의 존재를 검지하는 센서를 설치하여 이것에 의하여 확인하는 구성으로 하여도 좋고, 또는 냉각기(108a)내에 설치되는 도시하지 않은 탱크의 캡을 벗기고, 그 탱크로 되돌아 오는 냉각액이 N2가스로 변하고, 기포를 발생하여 나오는 것을 확인하는 구성으로하여도 좋다. 이와 같은 수단에 따라 냉각액이 냉각기(108a)내로 되돌아 오는 것을 확인한 후, 직접 개폐밸브(107b)를 닫는 것으로 냉각액이 지지체(104)의 방향으로 역류하는 것을 방지한다. 그리고 전극의 점검/보수를 실행하고, 다시 운전시킬 때는, 개폐밸브(131a)를 닫고, 개폐밸브(107a)(107b)를 열어서 냉각장치(108)의 운전을 재개시킨다.
이와 같이 본 실시예에 의하면, 피처리체의 처리효율을 향상시킬 수 있음과 동시에 피처리체 표면에의 퍼티클의 부착을 없게 하고, 피처리체의 수율향상 및 처리공정의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제9도는 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸다. 도면중 제4도에서 도시하는 실시예의 부재와 대응하는 부재에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다.
이 실시예에서, 포커스 링(114) 및 클램프 링(117)의 각 대향면, 즉 외측 표면에, 히터(H3),(H4)가 각각 배치된다. 이들 각 히터(H3), 히터(H4)로서는, 앞의 실시예와 같이, 예를들면 원판형상의 세라믹스 기체중의 고융점 금속 발열체를 매설하여 동시 소성하고 일체화한 것이나, 구원진 세라믹스 기판상에, 발열저항체와 유리를 인쇄적층한 것을 일체로 구워 붙여서 소결한 것등이 사용된다. 이것들은 어느 것이나 발열저항체가 외부측으로 직접 노출하는 일이 없도록, 유리코팅 등에 의한 피복이 이루어져 있고, 발열체의 처리가스에 의한 부식을 방지하는 구성으로 된다.
또 각 히터(H3) 및 히터(H4)의 전원 공급부에서는, 각 히터(H3), 히터(H4)의 접속단자(H34)(H44)가 대략 바로 위 및 바로 아래를 향하여 각각 뻗어 나도록 고정됨과 동시에, 온도측정부에서는, 각 히터(H3)(H4)의 발열부의 일부에, 봉형상 센서(H35)(H45)가 눌러져 접합된다.
제9도에서는, 편의상, 전원공급부와 온도측정부를 대향배치한 상태가 나타나 있으나, 실제로는 전원공급부 및 온도측정부는, 서로 직교하는 대각(對角)의 위치에 각각 한 쌍씩 설치되며, 전원공급부끼리와 온도측정부끼리 서로 대향하도록 배치된다.
제4도 내지 제9도에 나타낸 것에 관하여 설명한 본 발명의 시점은, 플라즈마 에칭장치에 한정되는 것은 아니며, 플라즈마 세정장치, 플라즈마 산화장치 등의 플라즈마 처리를 하는 다른 모든 장치에 대해서도 같이 적용할 수가 있다.
제4도 내지 제9도에 나타낸 것에 관하여 설명한 본 발명의 시점에 의하면, 클램프 링, 포커스 링의 표면에 대한 반응생성물의 부착을 양호하게 방지할 수 있으며, 청소·교환등의 점검/보수를 길게 하여 상기 링을 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있게 된다.

Claims (14)

  1. 고감압 분위기로 설정 가능한 프로세스 챔버(1)와, 상기 프로세스 챔버(1)내에서 피처리기판을 지지하는 재치대와, 도전층과 상기 도전층상에 배설되고 또 기판 재치면을 형성하는 절연층(12)을 포함하고 재치대상에 배설된 정전척(10)과, 상기 정전척(10)상에 상기 기판을 놓기 위하여, 상기 프로세스 챔버(1)내에 배설된 도전성 지지수단과, 상기 프로세스 챔버(1)내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단과, 상기 기판과 상기 정전척(10) 사이에 열매체 가스를 공급하는 수단을 구비하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마 처리방법으로서, 상기 프로세스 챔버(1)내에서, 상기 지지수단상에 상기 기판을 배치하는 공정과, 상기 정전척(10)에 정전흡착용의 전위를 부여하는 공정과, 상기 지지수단을 접지한 상태에서 상기 지지수단에 의하여 상기 기판을 상기 정전척(10)의 상기 절연층(12)상에 놓는 공정과, 상기 기판과 상기 지지수단과의 접촉을 끊는 공정과, 상기 기판과 상기 정전척(10) 사이에 열매체 가스를 공급하는 공정과, 상기 프로세스 챔버(1)내에 플라즈마를 발생시키는 공정과, 상기 플라즈마를 사용하여 상기 기판을 처리하는 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 정전척(10)상에 상기 전위를 부여하기 전에, 상기 프로세스 챔버(1)를 고감압 분위기로 설정하는 공정을 포함하는 플라즈마 처리방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 지지수단이, 스위치(62)를 통하여 접지되고, 상기 플라즈마를 발생시킬 때에, 상기 스위치(62)가 오프로 되는 플라즈마 처리방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지지수단이, 상기 정전척(10)을 관통하여 상하운동을 하는 여러 개의 도전성 지지핀(40)을 구비하고, 상기 지지핀(40)이 상기 정전척(10)내로 후퇴하는 것에 의하여 상기 기판과 상기 지지핀(40)과의 접촉이 끊어지는 플라즈마 처리방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 지지수단이, 그 구동부와 절연부재(54)를 통하여 접속되고 상기 스위치(62)의 오프(OFF)에 의하여 상기 지지수단이 전기적으로 플로팅 상태로 되는 플라즈마 처리방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 재치대 및 상기 프로세스 챔버(1)가 전극쌍을 형성하고, 상기 플라즈마를 발생시킬 때에, 상기 재치대에 고주파 전압이 부여됨과 동시에, 상기 프로세스 챔버(1)가 접지되는 플라즈마 처리방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 정전 흡착용의 전위가 부(負) 또는 정(正)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
  8. 고감압 분위기로 설정 가능한 프로세스 챔버(101)와, 상기 프로세스 챔버(101)내에서 피처리기판을 지지하는 재치대와, 도전층과 상기 도전층상에 배설되고 또 기판 재치면을 형성하는 절연층(12)을 포함하고 재치대상에 배설된 정전척(10)과, 상기 프로세스 챔버(101)내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생수단을 구비하는 플라즈마 처리장치를 사용하는 플라즈마 처리방법으로서, 플라즈마를 발생시킨 상기 프로세스 챔버(101)내에서, 상기 기판을 상기 정전척(10)에 의하여 유지한 상태로, 상기 플라즈마를 이용하여 처리하는 공정과, 상기 처리를 종료한 후, 상기 기판을 상기 정전척(10)상으로부터 제거하는 공정과, 상기 기판과 상기 정전척(10)의 상기 기판 재치면과의 접촉이 끊어진때, 또는 끊어진 후에 상기 기판 재치면을 제전(除電)하는 공정을 구비하는 플라즈마 처리방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제전이, 상기 기판을 상기 프로세스 챔버(101) 바깥으로 반출한 후, 다시 프로세스 챔버(101)내에 플라즈마를 발생시킴과 동시에, 상기 플라즈마에 접지된 도전체를 접촉시키는 것에 의하여 행해지는 플라즈마 처리방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제전 때의 상기 플라즈마의 전자밀도가, 상기 처리 때의 상기 플라즈마의 그것보다 작은 플라즈마 처리방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제전이, 상기 기판을 상기 프로세스 챔버(101) 바깥으로 반출한 후, 상기 기판 재치면을 접지된 도전체에 직접 접촉시키는 것에 의하여 행해지는 플라즈마 처리방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 제전이, 접지된 도전성의 지지수단에 의하여 상기 기판을 상기 정전척(10)상으로부터 제거하는 것에 의하여 행해지는 플라즈마 처리방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지지수단이, 상기 정전척(10)을 관통하여 상하운동을 하는 여러 개의 도전성 지지핀(40)을 구비하고, 상기 지지핀(40)이 상기 정전척(10)내 위로 돌출하는 것에 의하여 상기 기판과 상기 기판 재치면과의 접촉이 끊어지는 플라즈마 처리방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기판 재치면상에 있는 상기 기판과 상기 기판 지지핀(40)과의 접촉상태가 수초간 유지되는 플라즈마 처리방법.
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