KR100497879B1 - 플라즈마처리장치 - Google Patents

Abstract

플라즈마 에칭 장치(100)의 상부 전극(138)의 주연부를 커버하는 차폐 링(shield ring)(140)은 서로 분리가 가능하도록 조합된 내측 부재(142) 및 외측 부재(144)로 구성된다. 내측 부재(142)는 내열성이면서 내스퍼터성의 절연성 수지인 폴리이미드계 수지로 이루어진다. 내측 부재(142)는 그 외연부에 의해 외측 부재(144)에 지지된다. 외측 부재(144)는 착탈가능한 부착 나사(150)에 의해 상부 전극(138)의 외측벽에 설치된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA TREATMENT APPARATUS}

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 플라즈마 처리 장치의 상부 전극에 설치되는 차폐 링(shield ring)의 개량에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼나 LCD 기판 등의 피처리체에 대하여 에칭이나 성막 등의 처리를 실시하기 위하여 플라즈마 처리 장치가 사용된다. 플라즈마 처리 장치의 대표적인 예로서는, 처리실을 규정하는 기밀 처리 용기내에 상부 전극과 하부 전극이 대향 배치된 평행 평판형의 에칭 장치가 있다.

평행 평판형의 에칭 장치에 있어서는, 하부 전극상에 피처리체를 탑재한 후, 처리실내에 소정의 처리 가스를 도입함과 동시에, 전극에 소정의 고주파 전력을 인가하여 플라즈마를 여기한다. 그리고, 이 플라즈마 중의 에칭액 이온에 의해 피처리체의 피처리면에 대하여 소정의 에칭 처리를 실시한다.

플라즈마를 효율적으로 생성하기 위하여, 그리고 상부 전극의 주연부를 보호하기 위하여, 상부 전극의 주연부를 덮도록 차폐 링을 설치하는 것이 효과적이다. 차폐 링은, 절연성 재료, 예를 들면 석영으로 이루어지며, 대략 환상으로 일체적으로 성형된다. 차폐 링을 상부 전극상에 배치함으로써, 예를 들면 상부 전극의 주연에 부착물이 부착되거나, 해당 주연부가 에칭액 이온에 의해 스퍼터되는 것을 방지할 수 있다.

차폐 링은, 처리에 따라 부착물이 부착하거나, 스퍼터되는 등의 악영향을 받는다. 이 때문에, 소정의 클리닝 또는 교환시기마다 처리 장치를 분해하여, 차폐 링을 클리닝 또는 교환해야 한다. 차폐 링에 대한 부착물의 양이나 스퍼터의 정도는, 예를 들면 전극에 인가되는 고주파 전력의 출력에 의해 좌우된다.

차폐 링의 클리닝이나 교환은, 플라즈마 처리 장치의 유지 보수 비용에 크게 영향을 미친다. 따라서, 본 발명의 목적은 차폐 링의 해당 작업에 관련되는 비용을 저감하도록 개량된 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 달성하기 위하여 실행된 본 발명자 등의 연구에 따르면, 플라즈마 처리 장치의 차폐 링에 대하여 이하의 사항이 판명되었다.

우선, 차폐 링에 부착물이 부착하거나, 차폐 링이 스퍼터되는 정도는 차폐 링의 각 위치에 따라서 상이하다. 즉, 처리실에 노출되는 차폐 링의 면에 있어서는, 상부 전극의 중심 방향을 향할수록 부착물이 부착되거나 스퍼터되기 쉽게 되며, 반대로 외측 주연부 부근은 부착물이 부착하거나 스퍼터되는 일이 거의 없다.

이와 같이, 차폐 링은 위치에 따라서 부착물의 부착성이나 스퍼터성이 상이함에도 불구하고, 종래에는 일체적으로 성형되어 있다. 이 때문에, 특정한 부분에 부착물이 부착된 경우나, 해당 부분이 소모된 경우에도, 차폐 링 전체를 클리닝 또는 교환하지 않으면 안되었다.

이러한 연구 결과에 근거하여 제공된 본 발명에 대한 플라즈마 처리 장치, 즉 피처리체에 대하여 플라즈마를 이용하여 처리를 실시하기 위한 장치는, 기밀한 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치된 상기 피처리체를 지지하기 위한 하부 전극과, 상기 처리 용기내에 부착되어 있는 동시에 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리 용기내에 배치된 상부 전극을 구비하는 상부 구조체와, 상기 처리 용기내를 배기함과 동시에 상기 처리 용기내를 진공으로 설정하기 위한 배기계와, 상기 처리 용기내에 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급계와, 상기 처리 가스를 플라즈마화하기 위하여, 상기 하부 및 상부 전극 사이에 RF 전력을 인가하기 위한 RF 전원과, 상기 상부 전극의 주연부를 커버하는 차폐 링을 포함하며, 상기 차폐 링은 서로 분리가 가능하도록 조합된 내측 부재 및 외측 부재를 가지며, 상기 내측 부재는 내열성이면서 내스퍼터성인 절연성 수지로 이루어지며, 또한 상기 상부 전극의 상기 주연부를 커버함과 동시에 그 외주연부에 의해 상기 외측 부재에 지지되며, 상기 외측 부재는 착탈가능한 고정 수단에 의해 상기 상부 구조체의 외측벽에 설치된다.

본 발명에 대한 플라즈마 처리 장치의 바람직한 형태로서, 다음 8개 형태를 들 수 있다.

(1) 상기 내측 부재는 폴리이미드계 수지, 폴리벤조이미달계 수지, 폴리에테르이미드계 수지 또는 폴리에테르에테르케톤으로 이루어진다.

(2) 상기 내측 및 외측 부재는 서로 다른 재료로 이루어진다.

(3) 상기 내측 부재의 상면은 상기 차폐 링의 반경 방향 외측으로부터 내측을 향하여 상기 내측 부재의 두께가 증가하며, 또한 상기 내측 부재의 상기 상면이 가압 상태로 상기 상부 전극에 접촉하도록 경사져 있다.

(4) 상기 내측 부재는 아래쪽으로 돌출하는 볼록부를 상기 차폐 링의 반경 방향 내측 단부에 갖는다.

(5) 상기 처리 가스 공급계는 상기 상부 전극의 하면에 형성되며, 또한 상기 차폐 링에 의해 둘러싸여진 다수의 처리 가스 토출 구멍을 갖는다.

(6) 상기 내측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 외측에 상측의 얇은 부분을 가짐과 동시에, 상기 외측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 내측에 상기 상측의 얇은 부분에 대응하는 하측의 얇은 부분을 가지며, 상기 하측의 얇은 부분상에 상기 상측의 얇은 부분이 탑재됨으로써, 상기 내측 부재가 상기 외측 부재에 지지된다.

(7) 상기 내측 부재 및 상기 외측 부재의 서로 대향하는 면 사이에, 서로 계합이 가능한 핀과 홈으로 이루어지는 한쌍의 위치 정렬 요소가 적어도 3셋트 배치되고, 상기 홈은 상기 차폐 링의 원주 방향에 있어서 상기 핀과 실질적으로 동일한 폭을 가짐과 동시에, 상기 차폐 링의 반경 방향에 있어서 상기 핀이 이동 가능하게 되도록 연장된다.

(8) 상기 한쌍의 위치 정렬 요소는 상기 상측 및 하측의 얇은 부분상에 배치된다.

본 발명에 따르면, 플라즈마에 의해 스퍼터되는 부분에 상기 내측 부재를 배치하고, 특히 영향을 받지 않는 부분에 상기 외측 부재를 배치하기 때문에, 자주 교환해야 할 부재는 상기 내측 부재만으로 되어, 유지 보수 비용을 저감시킬 수 있다. 또한, 부착물이 부착하기 쉬운 위치에 배치된 상기 내측 부재는, 예를 들면 반응 생성물로 이루어지는 부착물이 부착되기 어렵고, 또한 부착물이 부착되었을 때에도 벗겨지기 어려운 재료로 형성할 수 있으며, 이에 따라 이른바 이물질의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 내측 부재를 상기 외측 부재보다 스퍼터되기 어려운 재질로 형성함으로써, 상기 내측 부재의 교환 시기를 한층 더 연장할 수 있다.

또한, 상기 외측 부재를 상기 상부 전극 외주의 절연 부재의 측벽면에 고정 수단에 의해 설치함으로써, 처리실내의 플라즈마 생성 공간에 고정 수단이 노출되지 않게 된다. 즉, 상기 내측 부재는 고정 수단에 의해 직접 상기 상부 전극에 설치되지 않기 때문에, 상기 상부 전극에 상기 내측 부재의 부착부를 구비할 필요가 없다. 또한, 상기 내측 부재의 고정 수단이 처리실에 노출되지 않기 때문에, 플라즈마 흐름의 혼란이나 이상 방전 등을 야기시키는 일이 없다.

또, 차폐 링은 3개 이상의 부재로 구성할 수 있다. 이 경우, 예를 들면 클리닝 또는 교환 빈도가 가장 높은 부분에 상기 내측 부재를, 상기 내측 부재보다 해당 빈도가 낮은 부분에 중간 부재를, 클리닝 또는 교환이 필요하지 않은 부분에 상기 외측 부재를 각각 배치한다. 이에 따라, 장치의 연속 처리 시간을 더욱 연장시킬 수 있다.

또한, 상기 내측 부재뿐만 아니라, 상기 외측 부재도 부착물이 부착하기 어렵고, 또한 부착한 부착물이 벗겨지기 어려우며, 또한 내열성 및 내스퍼터성의 재료, 예를 들면 폴리이미드계 수지로 성형할 수 있다. 이에 따라, 차폐 링 전체의 클리닝 또는 교환 시기를 연장시킬 수 있다.

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 대한 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 에칭 장치에 대하여 상세히 설명한다. 또, 이하의 설명에 있어서, 대략 동일한 기능 및 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일 참조번호를 부여함으로써 중복 설명을 생략한다.

도 1에 도시한 에칭 장치(100)는 도전성 재료, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지고 개폐가 자유로운 대략 원통 형상의 처리 용기(102)를 가지며, 이 내부에 처리실(104)이 형성된다. 처리 용기(102)는 접지선(106)에 의해 접지된다. 처리실(104)의 바닥부에는 절연성 재료, 예를 들면 세라믹으로 이루어지는 절연 지지판(108)이 배치된다. 절연 지지판(108)의 상부에 피처리체, 예를 들면 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대 겸 하부 전극으로서 기능하는 서셉터(susceptor)(110)가 배치된다.

서셉터(110)는 도전성 재료, 예를 들면 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지며, 대략 원통 형상을 이루고 있다. 서셉터(110)는 절연 지지판(108) 및 처리 용기(102)의 바닥부를 관통하는 승강축(112)에 의해 지지된다. 승강축(112)은 처리 용기(102) 외부에 설치되는 구동 모터(114)에 의해서 상하로 구동된다. 따라서, 구동 모터(114)의 작동에 의해, 서셉터(110)는 도 1 중의 화살표 방향으로 상하 이동이 자유롭도록 이동이 가능해진다. 서셉터(110)와 절연 지지판(108)의 사이에는 승강축(112)의 외측을 둘러싸도록 신축이 자유로운 기밀 부재인 벨로우즈(116)가 배치된다. 벨로우즈(116)에 의해 처리실(104)내가 기밀하게 유지된다.

서셉터(110)의 내부에는 온도 조절 기구(도시하지 않음), 예를 들면 세라믹 히터나 냉매 순환로가 배치되고, 온도 센서(도시하지 않음)도 배치된다. 따라서, 처리시에는 서셉터(110)를 거쳐서 웨이퍼(W)를 소정의 온도, 예를 들면 25℃로 유지할 수 있다.

서셉터(110)상에는 웨이퍼(W)를 흡착 유지하기 위한 정전 척(118)이 배치된다. 정전 척(118)은 도전성의 박막(118a)을 폴리이미드계의 수지(118b)에 의해 상하로부터 협지한 구성을 이루고 있다. 처리 용기(102)의 외부에 설치된 고압 직류 전원(120)으로부터 소정의 고전압, 예를 들면 1.5kV∼2.0kV의 전압을 박막(118a)에 인가하면, 쿨롱력(Coulomb's force)에 의해 웨이퍼(W)가 정전 척(118)의 상면에 흡착 유지된다.

정전 척(118)의 주위 그리고 서셉터(110)의 주연부를 둘러싸는 위치에는, 도 2에도 도시하는 바와 같이, 포커스 링(focus ring)(122)이 배치된다. 포커스 링(122)은 플라즈마 중의 에칭액 이온을 효과적으로 웨이퍼(W)에 입사시키기 위하여 배치된다. 포커스 링(122)은 제 1 부재(122a)와 제 2 부재(122b)로 구성된다.

제 1 부재(122a)는 부착물이 부착하기 어렵고, 부착물이 벗겨지기 어려우며, 또한 내열성 및 내스퍼터성의 절연성 재료, 예를 들면 베스펠(등록 상표) 등의 폴리이미드계 수지, 세라졸(등록 상표) 등의 폴리벤조이미달계 수지, 또는 폴리아미드계 수지로 이루어진다. 제 1 부재(122a)는 대략 환상의 형상을 이루며, 그 단면은 내주측에 얇은 부분이 형성된 대략 L자형의 형상을 이루고 있다.

제 2 부재(122b)는 절연성 재료, 예를 들면 석영으로 이루어지며, 대략 환상의 형상을 이룸과 동시에, 서셉터(110)의 주연을 따라 배치된다. 제 2 부재(122b)의 내주측에는, 제 1 부재(122a)를 수용하기 위한 얇은 부분이 형성된다.

포커스 링(122)을 서셉터(110)에 설치한 상태에 있어서, 정전 척(118)상에 탑재되는 웨이퍼(W)의 표면과, 제 1 부재(122a) 및 제 2 부재(122b)의 상면과 대략 동일한 수평면상에 위치하도록 설정된다. 제 1 부재(122a)는 스퍼터되기 쉬운 부분에 배치되고, 제 2 부재(122b)는 스퍼터되기 어려운 부분에 배치된다. 따라서, 자주 교환하는 부재가 제 1 부재(122a)만으로 되기 때문에, 유지 보수 비용을 저하시킬 수 있다. 또한, 제 1 부재(122a)는 폴리이미드계 수지로 형성되기 때문에, 부착물이 부착하기 어렵고, 부착물이 벗겨지기 어렵기 때문에, 정기적인 세정 간격의 연장을 도모할 수 있다. 또한, 폴리이미드계 수지는 대단히 스퍼터되기 어렵기 때문에, 제 1 부재(122a)의 교환 시기 연장을 도모할 수 있다.

다시 도 1로 되돌아가, 처리실(104)의 상부에는, 예를 들면 세라믹으로 이루어지는 대략 환상의 절연 지지 부재(124)를 거쳐서, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지는 대략 원반 형상의 상부 전극 지지 부재(126)가 배치된다. 상부 전극 지지 부재(126)내에는 중공부(128)가 형성되어 있고, 중공부(128)에는 가스 도입관(130)이 접속된다. 가스 도입관(130)에는 밸브(132) 및 매스 플로우 콘트롤러(MFC)(134)를 거쳐 가스 공급원(136)이 접속된다.

중공부(128)의 아래쪽으로는 다수의 가스 공급 구멍(126a)이 형성된다. 상부 전극 지지 부재(126)의 하면에는 상부 전극(138)이 밀착되어 설치되고, 서셉터(110)와 대향하도록 배치된다. 상부 전극(138)은 도전성 재료, 예를 들면 단결정 실리콘으로 이루어지며, 대략 원반 형상을 이루고 있다. 가스 공급 구멍(126a)에 대응하도록, 상부 전극(138)에 가스 토출 구멍(138a)이 형성된다. 따라서, 가스 공급원(136)으로부터 공급되는 처리 가스는 중공부(128)에 일단 도입된 후, 가스 공급 구멍(126a) 및 가스 토출 구멍(138a)을 거쳐 웨이퍼(W)상에 균일하게 토출된다.

상부 전극(138)의 주연부에는 도 3에도 도시한 바와 같이, 차폐 링(shield ring)(140)이 설치된다. 차폐 링(140)은 플라즈마의 확산을 방지하여, 플라즈마 생성 공간에 소망하는 플라즈마 밀도의 플라즈마를 여기하기 위하여 배치된다. 차폐 링(140)은 부착물이 부착하기 쉽고, 또한 플라즈마에 의해서 스퍼터되기 쉬운 위치에 배치되는 내측 부재(142)와, 내측 부재(142)를 지지 및 고정하는 외측 부재(144)로 구성된다.

내측 부재(142)는 포커스 링(122)의 제 1 부재(122a)와 마찬가지로, 부착물이 부착하기 어렵고, 부착물이 벗겨지기 어려우며, 또한 내열성 및 내스퍼터성의 절연성 재료, 예를 들면 카프톤(등록 상표)이나 베스펠(등록 상표) 등의 폴리이미드계 수지, 세라졸(등록 상표) 등의 폴리벤조이미달계 수지, 울템(등록 상표) 등의 폴리에테르이미드계 수지 또는 PEEK(등록 상표) 등의 폴리에테르에테르케톤으로 형성되며, 도 4에 도시한 바와 같이 대략 환상의 형상을 이루고 있다. 따라서, 차폐 링(140)에 부착물이 부착된 경우, 또는 차폐 링(140)이 스퍼터된 경우에는, 내측 부재(142)만을 클리닝 또는 교환하면 된다. 또한, 내측 부재(142)는 폴리이미드계 수지로 형성되기 때문에, 클리닝 또는 교환 기간을 대폭적으로 연장할 수 있다.

내측 부재(142)에는 도 5a에도 도시한 바와 같이, 처리실(104)측의 내주연부에 약간 둥글게된 볼록부(142a)가 형성되어, 그 밖의 부분보다 두껍게 되어 있다. 스퍼터되기 쉬운 위치에 볼록부(142a)가 형성되기 때문에, 내측 부재(142)의 교환 시기의 연장을 도모할 수 있다. 또한, 볼록부(142a)를 내주부에만 배치함으로써, 배기 컨덕턴스를 향상시켜, 소망하는 플라즈마를 생성할 수 있다. 또, 배기 컨덕턴스를 특별히 고려하지 않아도 되는 경우에는, 특히 내측 부재(142)의 두께를 변화시킬 필요는 없으며, 예를 들면 볼록부(142a)가 형성되는 부분과 동일한 두께로 내측 부재(142)를 형성함으로써, 상기와 마찬가지로 교환 시기를 연장시킬 수 있다.

또한, 내측 부재(142)의 외주부에는, 처리실(104)측이 오목하게 되도록 환상의 상측에 얇은 부분(142b)이 형성된다. 상측의 얇은 부분(142b)은 후술하는 외측 부재(144)의 하측의 얇은 부분(144a)에 대응하는 형상을 이루고 있다. 상측의 얇은 부분(142b)에는 예를 들면 4개의 위치 결정 핀(146)이 대각선상, 즉 90°간격으로 배치된다. 위치 결정 핀(146)은 내측 부재(142)와 동일 재료로 만들어져 있으며, 내측 부재(142)에 삽입되어 있다.

또한, 외측 부재(144)는 절연성 재료, 예를 들면 석영이나 내측 부재(142)와 같은 절연성 수지로 이루어지며, 도 6에 도시한 바와 같이, 대략 환상의 형상을 이루고 있다. 외측 부재(144)는 내측 부재(142)를 수용해야 하는 내측 부재(142)보다 큰 외경을 갖는다. 외측 부재(144)의 측벽에는 도 7에 도시한 바와 같이, 예를 들면 8개의 관통 구멍(148)이 대각선상에 각각 배치된다. 관통 구멍(148)에는 외측 부재(144), 즉 차폐 링(140)을 설치하기 위한 고정 수단, 예를 들면 부착 나사(150)(도 3 참조)가 관통 가능하게 된다. 따라서, 관통 구멍(148)의 직경은 부착 나사(150)의 직경보다 크게 설정된다.

또한, 외측 부재(144)의 내주부에는 상부 전극(138)측이 오목하도록 환상의 하측의 얇은 부분(144a)이 형성된다. 하측의 얇은 부분(144a)에는 위치 결정 핀(146)에 대응하여, 4개의 위치 결정 홈(152)이 형성된다. 홈(152)은 차폐 링(140)의 원주 방향에 있어서 핀(146)과 실질적으로 동일한 폭을 가짐과 동시에, 차폐 링(140)의 반경 방향에 있어서 핀(146)이 이동 가능해지도록 연장된다.

또, 도 1, 도 3 및 도 7에 있어서는 외측 부재(144)의 위치 결정 홈(152)과 관통 구멍(148)을 동일 단면상에 배치하여 도시하고 있다. 그러나, 이것은 차폐 링(140)의 구성을 알기 쉽게 설명하기 위하여 편의상 도시한 것으로, 실제로는 도 6에 도시한 바와 같이, 위치 결정 홈(152)과 관통 구멍(148)은 각각 다른 위치에 배치된다. 또, 위치 결정 홈(152) 및 관통 구멍(148)의 수 및 위치는 도 6에 한정되는 것이 아니다.

외측 부재(144)에 내측 부재(142)를 장착할 때, 위치 결정 핀(146)은 위치 결정 홈(152)내에 삽입되며, 이에 따라 외측 부재(144)내와 내측 부재(142)가 소망하는 상대 위치에 위치 결정된다. 핀(146) 및 홈(152)으로 이루어지는 한쌍의 위치 결정 요소[쌍(pair)]를 적어도 3셋트 배치함으로써, 내측 부재(142)를 외측 부재(144)에 대하여 항상 동심 형상으로 위치 결정하며, 따라서 내측 부재(142)를 웨이퍼(W)에 대하여 동심 형상으로 위치 결정할 수 있다.

위치 결정 핀(146)은 차폐 링(140)을 상부 전극(138)의 주연부에 설치한 상태에서도, 위치 결정 홈(152)내를 이동하는 것이 가능해진다. 따라서, 구성 재료가 각기 다른 내측 부재(142)와 외측 부재(144)가 플라즈마 처리시의 열에 의해 각각 다른 비율로 팽창하더라도, 차폐 링(140)이 파손되는 일이 없다. 또한, 내측 부재(142) 및 외측 부재(144)가 동일한 재료로 이루어지는 경우에 있어서도, 내측 부재(142)와 외측 부재(144)는 처리시에 받는 열이 다르기 때문에, 플라즈마 처리시의 열팽창 비율은 서로 상이하게 된다. 이 경우에 있어서도, 차폐 링은 파손되는 일이 없다.

내측 부재(142) 및 외측 부재(144)의 처리실(104)측의 노출면은 코너부를 갖지 않도록 형성된다. 따라서, 차폐 링(140)에 스퍼터되기 쉬운 부분이 형성되지 않아, 이물질의 발생이 억제된다. 또한, 코너부에 의해 가스 흐름이나 플라즈마 흐름을 혼란시키는 일이 없기 때문에, 소망하는 균일한 처리를 할 수 있다.

차폐 링(140)을 상부 전극(138)에 설치할 때에는, 우선 한쌍의 위치 결정 요소(146, 152)로 위치 결정을 하면서, 내측 부재(142)를 외측 부재(144)상에 장착한다. 다음에, 내측 부재(142) 및 외측 부재(144)를 상부 전극(138)의 주연면에 밀착시킨 상태로 부착 나사(150)를 관통 구멍(148)내에 삽입한다. 부착 나사(150)의 선단부(150a)는 대략 산형상(山形狀)으로 되어 있는 동시에, 절연 지지 부재(124)의 부착 나사(150)가 가압되는 부분에는, 예를 들면 대략 주발형상의 개구부(158)가 배치된다. 즉, 개구부(158)는 절연 지지 부재(124)의 내부를 향함에 따라 윗쪽으로 경사지는 경사면을 갖는다.

관통 구멍(148)으로부터 상부 전극(138)측으로 돌출된 선단부(150a)는 외측 부재(144)에 고정된 암나사 부착 부시(160)내를 통과한 후, 개구부(158)의 경사면에 가압접촉된다. 따라서, 부착 나사(150)를 조여서 선단부(150a)를 개구부(158)에 가압할수록 외측 부재(144)가 상승하고, 이에 따라 내측 부재(142)도 상승한다. 이렇게 하여, 부착 나사(150)를 조여 내측 부재(142) 및 외측 부재(144)를 상부 전극(138)에 밀착 상태로 고정함으로써, 차폐 링(140)을 상부 전극(138)에 설치할 수 있다. 또, 차폐 링(140)과 상부 전극(138) 사이에는, 간극이 형성되지 않기 때문에, 플라즈마의 와류를 방지할 수 있다.

또, 내측 부재(142f)는 수지제이기 때문에, 해가 갈수록 변화함으로써 아래쪽으로 휘고, 차폐 링(140)과 상부 전극(138) 사이에 간극이 형성될 가능성이 있다. 이러한 문제를 해소하기 위하여, 내측 부재(142)를 도 5b에 도시한 바와 같이 변경할 수 있다.

도 5b에 도시한 변형예에 있어서는, 내측 부재(142)는 상면이 경사져서, 차폐 링(140)의 반경 방향 외측으로부터 내측을 향하여 두께가 증가하는 것과 같은 테이퍼 단면 형상을 갖는다. 이 구조에 의해, 차폐 링(140)을 상부 전극(138)에 설치한 상태에 있어서, 내측 부재(142)의 상면이 가압 상태로 상부 전극(138)에 접촉하게 된다. 따라서, 내측 부재(142)가 해가 갈수록 변화하더라도, 차폐 링(140)과 상부 전극(138)사이에 간극이 형성되는 일이 없어, 플라즈마가 와류하는 것을 방지할 수 있다.

다시 도 1로 되돌아가, 처리 용기(102)의 아래쪽 측벽에는 처리실(104)내의 배기 가스를 배기하기 위한 배기관(164)이 접속된다. 배기관(164)에는 진공 흡입 기구(166)가 접속된다. 따라서, 처리시에는 진공 흡입 기구(166)를 작동시킴으로써, 처리실(104)내를 소정의 감압 분위기, 예컨대 10mTorr의 감압도까지 진공 흡입시킬 수 있다. 또한, 배기관(164)과 처리실(104)이 연통하는 부분에는 진공 흡입 기구(166)에 부착하는 부착물을 줄이기 위하여, 예를 들면 슬릿 형상의 배기판(168)이 배치된다.

상부 전극(138)에는 상부 전극 지지 부재(126) 및 매칭 회로로 이루어지는 정합기(174)를 거쳐서, 제 1 고주파 전원(176)이 접속된다. 한편, 서셉터(110)에는 매칭 회로로 이루어지는 정합기(170)를 거쳐 제 2 고주파 전원(172)이 접속된다.

처리시에는, 우선 서셉터(110)상에 웨이퍼(W)를 탑재하고, 처리실(104)내를 처리 가스의 도입 및 진공 흡입에 의해 소정의 감압 분위기로 유지한다. 다음에, 상부 전극(138)에 대하여, 제 1 고주파 전원(176)으로부터 소정의 고주파 전력, 예를 들면 13.56MHz, 1.5kW의 고주파 전력을 인가함으로써, 처리실(104)내에서 처리 가스를 여기하여 플라즈마화한다. 한편, 서셉터(110)에 대해서는 제 2 고주파 전원(172)으로부터 소정의 고주파 전력, 예를 들면 380kHz, 1.0kW의 고주파 전력을 인가함으로써, 여기된 플라즈마를 효과적으로 웨이퍼(W)의 피처리면에 밀어 넣는다. 이렇게 하여, 웨이퍼(W)에 대하여 소망하는 에칭 처리를 실시할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주에 있어서, 당업자라면, 각종 변형예 및 수정예에 상당하여 얻을 수 있는 것이며, 그들 변형예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.

예를 들면, 상기 실시예에 있어서, 차폐 링(140) 및 포커스 링(122)을 각각 2개의 부재로 구성한 예를 들어 설명하였다. 그러나, 차폐 링 및 포커스 링을 각각 2개 이상의 다수의 부재로 형성하는 구성으로 하여도 좋다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 상부 전극(138) 및 서셉터(110)에 고주파 전력을 인가하는 구성을 예로 들어 설명하였다. 그러나, 적어도 상부 전극 또는 서셉터중 어느 하나에 고주파 전력이 인가되는 구성이면 본 발명을 실시하는 것이 가능하다.

또한, 상기 실시예에 있어서, 웨이퍼(W)에 대하여 에칭 처리를 실시하는 에칭 장치를 예로 들어 설명하였다. 그러나, 본 발명은 예를 들면 애싱 장치나 CVD 장치 등의 각종 플라즈마 처리 장치에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 웨이퍼(W) 대신에, 예를 들면 LCD용 유리 기판을 피처리체로서 이용하는 것도 가능하다.

본 발명은 유지 보수 비용을 저감시킬 수 있으며, 내측 부재의 교환 시기를 한층 더 연장할 수 있으며, 처리실내의 플라즈마 생성 공간에 고정 수단이 노출되지 않게 되며, 상기 내측 부재의 고정 수단이 처리실에 노출되지 않기 때문에, 플라즈마 흐름의 혼란이나 이상 방전 등을 야기시키는 일이 없으며, 장치의 연속 처리 시간을 더욱 연장시킬 수 있으며, 차폐 링 전체의 클리닝 또는 교환 시기를 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치를 적용한 플라즈마 에칭 장치를 개략적으로 나타내는 단면도,

도 2는 도 1에 도시한 에칭 장치의 서셉터(susceptor)의 주연부를 개략적으로 도시한 단면도,

도 3은 도 1에 도시한 에칭 장치의 상부 전극의 주연부를 개략적으로 도시한 단면도,

도 4는 도 1에 도시한 에칭 장치의 내측 부재를 서셉터측에서 본 것을 개략적으로 도시한 평면도,

도 5a 및 도 5b는 도 4에 도시한 내측 부재 및 그 변형예를 각각 개략적으로 나타내는 단면도,

도 6은 도 1에 도시한 에칭 장치의 외측 부재를 상부 전극측에서 보아 개략적으로 도시한 단면도,

도 7은 도 6에 도시한 외측 부재를 개략적으로 나타내는 단면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

102 : 처리 용기 110 : 서셉터(susceptor)

118 : 정전 척 126 : 전극 지지 부재

140 : 차폐 링 142 : 내측 부재

Claims (9)

1. 피처리체에 대하여 플라즈마를 이용하여 처리를 실시하기 위한 장치에 있어서,

   기밀한 처리 용기와,

   상기 처리 용기내에 배치된 상기 피처리체를 지지하기 위한 하부 전극과,

   상기 처리 용기에 부착되어 있는 동시에 상기 하부 전극에 대향하도록 상기 처리 용기내에 배치된 상부 전극을 구비하는 상부 구조체와,

   상기 처리 용기내를 배기함과 동시에 상기 처리 용기내를 진공으로 설정하기 위한 배기계와,

   상기 처리 용기내에 처리 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급계와,

   상기 처리 가스를 플라즈마화하기 위하여, 상기 하부 및 상부 전극 사이에 RF 전력을 인가하기 위한 RF 전원과,

   상기 상부 전극의 주연부를 커버하는 차폐 링(shield ring)을 포함하며,

   상기 차폐 링은 서로 분리가 가능하도록 조합된 내측 부재 및 외측 부재를 가지며, 상기 내측 부재는 내열성이면서 내스퍼터성의 절연성 수지로 이루어지며, 또한 상기 상부 전극의 상기 주연부를 커버함과 동시에 그 외주연부에 의해 상기 외측 부재에 지지되며, 상기 외측 부재는 착탈가능한 고정 수단에 의해 상기 상부 구조체의 외측벽에 설치되는

   플라즈마 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 폴리이미드계 수지, 폴리벤조이미달계 수지, 폴리에테르이미드계 수지, 또는 폴리에테르에테르케톤으로 이루어지는

   플라즈마 처리 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 및 외측 부재는 서로 다른 재료로 이루어지는

   플라즈마 처리 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재의 상면은 상기 차폐 링의 반경 방향 외측으로부터 내측을 향하여 상기 내측 부재의 두께가 증가하고, 또한 상기 내측 부재의 상기 상면이 가압 상태로 상기 상부 전극에 접촉하도록 경사지는

   플라즈마 처리 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 아래쪽으로 돌출하는 볼록부를 상기 차폐 링의 반경 방향내측 단부에 구비하고 있는

   플라즈마 처리 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 처리 가스 공급계는 상기 상부 전극의 하면에 형성되고, 또한 상기 차폐 링에 의해 포위된 다수의 처리 가스 토출 구멍을 갖는

   플라즈마 처리 장치.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 외측에 상측의 얇은 부분을 가짐과 동시에, 상기 외측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 내측에 상기 상측의 얇은 부분에 대응하는 하측의 얇은 부분을 가지며, 상기 하측의 얇은 부분상에 상기 상측의 얇은 부분이 탑재됨으로써 상기 내측 부재가 상기 외측 부재에 지지되는

   플라즈마 처리 장치.
8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내측 부재 및 상기 외측 부재의 서로 대향하는 면 사이에, 서로 계합 가능한 핀과 홈으로 이루어지는 한쌍의 위치 정렬 요소가 적어도 3셋트 배치되고, 상기 홈은 상기 차폐 링의 원주 방향에 있어서 상기 핀과 실질적으로 동일한 폭을 가짐과 동시에, 상기 차폐 링의 반경 방향에 있어서 상기 핀이 이동 가능해지도록 연장되는

   플라즈마 처리 장치.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 내측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 외측에 상측의 얇은 부분을 가짐과 동시에, 상기 외측 부재는 상기 차폐 링의 반경 방향 내측에 상기 상측의 얇은 부분에 대응하는 하측의 얇은 부분을 가지며, 상기 하측의 얇은 부분상에 상기 상측의 얇은 부분이 탑재됨으로써 상기 내측 부재가 상기 외측 부재에 지지되며, 상기 상측 및 하측의 얇은 부분의 서로 대향하는 면 사이에 서로 계합 가능한 핀과 홈으로 이루어지는 한쌍의 위치 정렬 요소가 적어도 3셋트 배치되고, 상기 홈은 상기 차폐 링의 원주 방향에 있어서 상기 핀과 실질적으로 동일한 폭을 가짐과 동시에, 상기 차폐 링의 반경 방향에 있어서 상기 핀이 이동 가능해지도록 연장되는

   플라즈마 처리 장치.