KR100839148B1 - 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웨이퍼면 내의 온도분포를 고정밀도로 제어할 수 있고, 또 제어할 수 있는 웨이퍼 온도의 범위를 넓게 할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법을 공급하는 것이다.
이를 위하여 본 발명에서는 피처리재와 전극 표면과의 사이의 전열용 가스를 독립하여 공급 또는 배기하는 수단을 복수로 설치하여 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역이 되도록 정전흡착용 전극을 전극 표면에 매립하여 각 영역에 인가하는 직류 전압을 각각 제어하여 웨이퍼면 내의 온도 분포를 제어한다.
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도,
도 2는 도 1에 나타내는 실시예의 시료대인 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도,
도 3은 도 1의 실시예에 관한 웨이퍼 표면의 반경방향에 대한 온도변화를 나타내는 그래프,
도 4는 도 1에 나타내는 실시예에 관한 웨이퍼처리의 흐름을 나타내는 플로우차트,
도 5는 본 실시예의 플라즈마 처리장치에 관한 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도,
도 6은 도 5에 나타내는 실시예의 변형예에 관한 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 : 진공용기 102 : 샤워플레이트
103 : 유전체 창 104 : 처리실
105 : 가스공급장치 106 : 진공 배기구
107 : 도파관 109 : 전자파발생용 전원
110 : 자장발생 코일 111 : 웨이퍼탑재용 전극
112 : 웨이퍼 113 : 매칭회로
114 : 고주파 전원 201 : 기재
202 : 용사막 203 : 서셉터
204 : 제 1 유로 205 : 제 2 유로
206 : 제 1 냉매온도 조절기 207 : 제 2 냉매온도 조절기
208 : 제 1 전열용 가스홈 209 : 제 2 전열용 가스홈
210 : 제 3 전열용 가스홈 211, 212 : 배관
213, 214 : 압력계 215, 216 : 가스유량 제어기
217, 218 : 밸브 219, 220 : 가스 봄베
221, 222 : 가스 배기밸브 223 : 제 1 정전흡착용 전극
224 : 제 2 정전흡착용 전극 225, 226 : 필터
227, 228 : 직류전원 301, 302, 303 : 곡선
501 : 기재 502 : 용사막
503 : 전열용 가스홈 504 : 배관
505 : 압력계 506 : 가스유량 제어기
507 : 밸브 509 : 가스 배기밸브
510 : 정전흡착용 전극 511 : 필터
512 : 직류전원 601 : 온도센서
602 : 가스유량 제어기 603 : 직류 전원
본 발명은 플라즈마 처리장치 및 처리방법으로서, 특히 반도체 소자 기판 등의 피처리재를, 플라즈마를 사용하여 에칭처리를 실시하는 데 적합한 플라즈마 처리장치에 관한 것이다.
반도체 제조공정에서는 일반적으로 플라즈마를 사용한 드라이 에칭이 행하여지고 있다. 드라이 에칭을 행하기 위한 플라즈마 처리장치는 여러가지 방식이 사용되고 있다.
일반적으로 플라즈마 처리장치는 진공처리실, 이것에 접속된 가스공급장치, 진공처리실 내의 압력을 원하는 값으로 유지하는 진공 배기계, 웨이퍼 기판을 얹어 놓는 전극, 진공처리실 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생수단 등으로 구성되어 있다. 플라즈마 발생수단에 의하여 샤워플레이트 등으로부터 진공처리실 내에 공급된 처리가스를 플라즈마상태로 함으로써 웨이퍼 탑재용 전극에 유지된 웨이퍼 기판의 에칭처리가 행하여진다.
웨이퍼 기판의 면 내 전체에 걸쳐 동등한 에칭성능을 확보하기 위해서는 웨이퍼 전체에서 동등한 에칭반응이 진행되는 것이 필요하다. 그러나 실제로는 플라즈마분포나 진공처리실 측벽으로부터의 복사의 영향 등에 의하여 웨이퍼 표면의 온 도분포가 불균일해져 웨이퍼면 내에서 불균일한 에칭반응이 진행된다는 문제가 있다.
종래의 플라즈마 처리장치에서의 웨이퍼 탑재용 전극에서는 일본국 특개소55-48132호 공보(특허문헌 1)에 기재한 바와 같이 온도 조절장치를 구비한 냉매공급장치로부터 전극 기재에 냉매를 공급하고, 또한 웨이퍼 이면에 전열용 헬륨가스를 도입하여 웨이퍼 온도를 제어하는 것이 일반적이다. 또한 웨이퍼 온도를 면내에서 균일화하기 위하여 전극 표면에 웨이퍼 접촉부와 전열용 가스의 홈을 분포시킨 것이나, 전열용 가스를 2계통 공급한 것(일본국 특개평7-249586호 공보, 특개평1-251735호 공보, 특허문헌 2, 3), 전극 기재에 2계통의 냉매 공급계를 설치한 것(일본국 특개평9-17770호 공보, 특허문헌 4) 등이 알려져 있다.
[특허문헌 1]
일본국 특개소55-48132호 공보
[특허문헌 2]
일본국 특개평7-249586호 공보
[특허문헌 3]
일본국 특개평1-251735호 공보
[특허문헌 4]
일본국 특개평9-17770호 공보
종래의 플라즈마 처리장치에서의 웨이퍼 탑재용 전극에서는 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하기 위하여 웨이퍼 이면에 전열용 가스를 2계통으로 공급하는 것, 전극 기재에 2계통의 냉매 공급계를 설치한 것 등이 알려져 있다.
그러나 웨이퍼 탑재용 전극에 2계통의 전열용 가스를 공급하여 웨이퍼 온도의 균일화를 하여도 실제의 플라즈마 처리공정에서 그 효과는 작다. 왜냐하면 웨이퍼상에 퇴적시킨 각 막의 종류에 따라 처리가스종, 처리가스압력, 플라즈마 분포는 크게 변화되고, 그것에 따라 플라즈마 처리 중의 웨이퍼면 내의 온도 분포도 크게 변화되기 때문이다. 2계통의 전열용 가스를 사용하는 플라즈마 처리장치에서는 전열용 가스압에 의하여 열전달율에 차가 있는 영역이 고정되어 있기 때문에 웨이퍼 온도 분포가 크게 변화된 경우에 대응할 수 없게 된다는 문제가 있다. 또한 이 방법에서는 전열용 가스압에 의한 열전달율의 차만으로 웨이퍼 온도를 조절하기 때문에, 웨이퍼와 전극이 접촉하고 있는 부분의 접촉 열전달율은 변화시킬 수 없고, 웨이퍼 온도의 가변범위가 좁다는 문제가 있다.
마찬가지로 2계통에 각각 공급하는 전열용 가스의 종류에 의한 열전달율의 차를 사용하여 웨이퍼 온도를 조절하는 경우도, 웨이퍼 온도 분포가 크게 변화된 경우에 대응할 수 없게 되는 웨이퍼 온도의 가변범위가 좁다는 문제가 있다. 또 전열용가스압이 낮은 경우, 웨이퍼와 전극이 접촉하고 있는 부분의 접촉 열전달율은, 전극 표면의 표면 거칠기에 강하게 의존한다. 이 때문에 플라즈마 처리에 의하여 전극 표면의 표면 거칠기가 경시 변화되면, 웨이퍼 온도의 안정성에 영향을 미쳐 수율을 악화시킨다는 문제도 있다.
또한 웨이퍼 위에 복수의 재료를 퇴적시킨 적층막을 에칭처리하는 경우에는 각 막의 재료에 최적의 조건(처리가스종, 처리가스압력, 플라즈마분포 등)으로 차 례로 에칭처리를 행할 필요가 있다. 원하는 에칭처리를 실시할 때, 미리 정해진 순서에 따라 에칭처리의 각 단계(이하 단계라 부른다)를 차례로 진행시켜 가는 에칭처리(이하 단계 에칭이라 부른다)에서 각 막의 재료에 의하여 최적의 에칭처리조건은 다르고, 플라즈마 처리 중의 웨이퍼면 내의 온도분포도 크게 변화된다. 종래와 같이 전극 기재에 2계통의 냉매를 사용하는 플라즈마 처리장치에서는 냉매의 유로가 고정되어 있기 때문에, 필요한 웨이퍼 온도 분포가 크게 변화된 경우에 대응할 수 없게 되는 문제가 있다. 또 온도의 분포를 크게 변화시키려고 하면, 2계통 냉매의 각각의 냉매온도를 변경하여 전극 기재의 면내 온도 분포를 조절한 후에, 웨이퍼와 전극 기재 사이의 열전도에 의하여 웨이퍼면 내의 온도분포를 변화시키게 되기 때문에, 냉매의 온도를 변화시키기 위한 시간이 걸려 각 단계 사이에서 고속으로 웨이퍼 온도분포를 변화시킬 수 없다.
한편, 웨이퍼 지름이 φ300 mm로 커짐과 동시에, 웨이퍼면 내의 플라즈마분포나 반응 생성물 분포 등이 불균일해지기 쉽게 되어 있다. 이 대응으로서 웨이퍼 온도분포를 면내에서 균일하게 하는 것이 아니고, 에칭 특성이 균일해지도록 면내에서 웨이퍼 온도를 제어하는 방법도 필요하게 되어 있다. 즉, 웨이퍼면 내에서의 고정밀도의 온도제어도 필요하게 되어 있다.
따라서 본 발명은 웨이퍼면 내의 온도분포를 고정밀도로 제어할 수 있고, 또제어할 수 있는 웨이퍼 온도의 범위를 넓게 할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법을 공급하는 것에 있다.
또, 웨이퍼 위의 다른 막층을 처리하기 위한 각 단계 사이에서 고속으로 웨이퍼 온도분포를 변화시키는 플라즈마 처리장치 또는 플라즈마 처리방법을 제공하는 것에 있다. 또 웨이퍼의 온도를 안정되게 제어할 수 있는 플라즈마 처리장치 및 처리방법을 공급하는 것에 있다.
상기 목적은 진공배기장치가 접속되어 내부를 감압 가능한 처리실과, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 장치와, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 고정하는 수단으로 이루어지는 플라즈마 처리장치에서, 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스를 독립하여 공급 또는 배기하는 수단을 복수로 설치하고, 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역이 되도록 정전흡착용 전극을 상기 전극 표면에 매립하고, 각 영역에 인가하는 직류 전압을 각각 제어하여 상기 피처리재의 온도분포를 제어함으로써 달성된다.
또, 진공배기장치가 접속되어 내부를 감압 가능한 처리실과, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 장치와, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 고정하는 수단으로 이루어지는 플라즈마 처리장치에서, 상기 전극 표면에 복수의 독립된 홈을 설치하고, 상기 홈 각각에 전열용 가스를 공급 또는 배기하는 수단을 접속하여, 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역으로 분할된 정전흡착 전극을 상기 홈 각각에 대응하도록 상기 전극 표면에 매립하고, 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하여 피처리재의 온도분포를 제어함으로써 달성된다.
또한 미리 정해진 순서에 따라 상기 피처리재에 플라즈마 처리의 각 단계를 차례로 진행시키는 경우에, 각 단계에서 전열용 가스압의 면내 분포와 각 영역에 인가하는 직류전압을 임의로 변화시킴으로써, 피처리재의 온도분포를 각 단계에서 제어함으로써 달성된다. 또한 상기 전극 표면을 복수의 독립된 둥근 고리형상 영역과 중앙의 원형 영역으로 분할하여, 상기 둥근 고리형상 영역 및 상기 원형 영역의 각각의 영역에 독립하여 전열용 가스를 공급 또는 배기하는 수단을 설치한 것에 의하여 달성된다.
또한 상기 전극 표면을 복수의 독립된 둥근 고리형상 영역과 중앙의 원형영역으로 분할하고, 상기 둥근 고리형상 영역 및 상기 원형 영역의 각각의 영역에 정전흡착용 전극을 설치하고, 각각의 영역에 인가하는 직류전압을 독립하여 제어할 수 있는 수단을 설치한 것에 의하여 달성된다. 또한 상기 전극 표면과 피처리재와의 열전달율을 크게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 높게 하고, 다시 정전흡착용 전극에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 더욱 크게 하며, 또 상기 전극 표면과 피처리재와의 열전도율을 작게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 낮게 하고, 또한 정전흡착용 전극에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 작게 함으로써 달성된다. 또한 피처리재와 상기 전극 표면과의 흡착력을 작게 하는 영역에서는, 상기 영역에 인가하는 직류전압을, 플라즈마 처리 중의 피처리재의 셀프 바이어스전위와 동전위 또는 상기 약 동전위에 제어함으로써 달성된다.
또, 상기 목적은 진공배기장치에 의하여 처리실 내부를 감압하여 상기 처리실내에 가스를 공급하고, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시켜 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 상기 피처리재를 플라즈마 처리하는 방법에서 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스를 상기 전극 표면의 복수개 영역으로부터 공급 또는 배기하여 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역이 되도록 상기 전극 표면에 매립된 정전흡착용 전극의 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하여 상기 피처리재의 온도분포를 제어함으로써 달성된다.
또, 진공 배기장치에 의하여 처리실 내부를 감압하고, 상기 처리실 내에 가스를 공급하고, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시켜 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 상기 피처리재를 플라즈마 처리하는 방법에서, 상기 전극 표면에 설치된 복수의 독립된 홈으로부터 전열용 가스를 공급 또는 배기하고, 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 상기 홈 각각에 대응하여 상기 전극 표면에 매립된 정전흡착용 전극의 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하고, 상기 피처리재의 온도분포를 제어함으로써 달성된다.
또한 미리 정해진 순서에 따라 상기 피처리재의 플라즈마 처리의 각 단계를 차례로 진행시키는 경우에, 각 단계에서 전열용 가스압의 면내 분포와 각 영역에 인가하는 직류전압을 임의로 변화시킴으로써, 피처리재의 온도분포를 각 단계에서 제어함으로써 달성된다.
본 발명의 실시형태를, 이하 도면을 사용하여 설명한다.
(실시예 1)
이하, 본 발명의 실시예에 관한 마이크로파 ECR(Electron Cyc1otron Resonance) 에칭장치를 도 1 내지 도 3에 의하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마 처리장치의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다.
이 도면에서 본 실시예의 플라즈마 처리장치는, 상부가 개방된 진공용기(101)의 상부에, 진공용기(101) 내에 에칭 가스를 도입하기 위한 샤워플레이트(102)(예를 들면 석영제), 유전체 창(103)(예를 들면 석영제)을 설치하고, 밀봉함으로써 처리실(104)을 형성한다. 샤워플레이트(102)에는 에칭 가스를 흘리기 위한 가스공급장치(105)가 접속된다. 또 진공용기(101)에는 진공 배기구(106)를 거쳐 진공 배기장치(도시생략)가 접속되어 있다.
플라즈마를 생성하기 위한 전력을 처리실(104)에 전송하기 위하여 유전체 창(103)의 윗쪽에는 전자파를 방사하는 도파관(107)(또는 안테나)이 설치된다. 도파관(107)(또는 안테나)에 전송되는 전자파는 전자파 발생용 전원(109)으로부터 발진시킨다. 전자파의 주파수는 특별히 한정되지 않으나, 본 실시예에서는 2.45 GHz의 마이크로파를 사용한다. 처리실(104)의 바깥 둘레부에는 자장을 형성하는 자장발생 코일(110)이 설치되어 있고, 전자파발생용 전원(109)으로부터 발진된 전력은, 형성된 자장과의 상호작용에 의하여 처리실(104) 내에 고밀도 플라즈마를 생성한다.
또, 샤워플레이트(102)에 대향하여 진공용기(101)의 하부에는 웨이퍼 탑재용 전극(111)이 설치된다. 웨이퍼 탑재용 전극(111)은 전극 표면이 용사막(도시 생략)으로 피복되어 있고, 고주파 필터(115)를 거쳐 직류전원(116)이 접속되어 있다. 또한 웨이퍼 탑재용 전원(111)에는 매칭회로(113)를 거쳐 고주파 전원(114)이 접속된다.
처리실(104) 내로 반송된 웨이퍼(112)는, 직류전원(116)으로부터 인가되는 직류전압의 정전기력으로 웨이퍼 탑재용 전극(111) 위에 흡착되고, 가스공급장치(105)에 의하여 원하는 에칭 가스를 공급한 후, 진공용기(101) 내를 소정의 압력으로 하여 처리실(104) 내에 플라즈마를 발생시킨다. 웨이퍼 탑재용 전극(111)에 접속된 고주파 전원(114)으로부터 고주파 전력을 인가함으로써 플라즈마로부터 웨이퍼에 이온을 인입하여 웨이퍼(112)가 에칭 처리된다.
다음에 본 실시예에서의 웨이퍼 탑재용 전극(111)을 도 2에 의하여 설명한다. 도 2는 도 1에 나타내는 실시예의 시료대인 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 이 도면에서 본 실시예의 플라즈마 처리장치에 사용되는 웨이퍼 탑재용 전극(111)(이하, 전극)의 구조체가 되는 기재(201)에는 알루미나제의 용사막(202), 절연체인 서셉터(203), 구조체(201)의 중심측의 원형영역을 온도 조절하기위한 냉매가 흐르는 제 1 유로(204), 구조체(201)의 바깥 둘레측의 둥근 고리형상 영역을 온도 조절하기 위한 냉매가 흐르는 제 2 유로(205), 각각의 유로 내의 냉매를 독립하여 소정의 온도로 제어하여 순환시키는 제 1 냉매 온도 조절기(206), 제 2 냉매 온도 조절기(207)가 접속된다.
플라즈마 처리를 행하는 경우는, 제 1 냉매 온도 조절기(206)와 제 2 냉매 온도 조절기(207)에 의하여 온도 조절된 기재(201)에 용사막(202)을 거쳐 웨이퍼(112)가 정전 흡착함으로써, 웨이퍼(112)가 온도조절(냉각)된다. 또 웨이퍼 탑재용 전극(111) 표면에는 웨이퍼(112)와 용사막(202)의 사이에 전열용 가스를 공급하는 3개의 전열용 가스홈(208, 209, 210)이 설치된다. 제 1 전열용 가스홈(208)은 전극 표면의 중앙의 원형영역, 제 2 전열용 가스홈(209)은 제 1 전열용 가스홈(208)의 바깥 둘레에 설치된 둥근 고리형상 영역, 제 3 전열용 가스홈(210)은 제 2 전열용 가스홈(209)의 바깥 둘레에 설치된 둥근 고리형상 영역으로 하고 있다.
웨이퍼 탑재용 전극(111) 표면에 설치된 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)에는 각각에 전열용 가스를 공급하는 배관(211, 212), 웨이퍼(112)와 용사막(202) 사이의 압력을 계측하는 압력계(213, 214), 전열용 가스의 공급량을 제어하는 가스유량 제어기(215, 216), 전열용 가스를 공급하는 밸브(217, 218), 가스 봄베(219, 220), 전열용 가스의 배기 밸브(221, 222)가 접속된다. 본 실시예에서는 제 1 전열용 가스홈(208)과 제 2 전열용 가스홈(209)을 하나의 배관(211)으로 접속하고, 전열용 가스압은 동압으로 하고 있으나, 각각의 전열용 가스홈에 전열용 가스를 공급 또는 배기하는 수단을 설치하여도 좋다.
제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)끼리의 사이 및 제 3 전열용 가스홈(210)의 바깥 둘레측으로서, 웨이퍼용 탑재 전극(111)의 바깥 둘레 끝에는 링형상의 볼록부가 배치되어 있다. 이들 링형상 볼록부는, 그 상면에 탑재되는 웨이퍼(112)의 이면과 맞닿아 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)과 웨이퍼(112) 이면과의 사이에 전열용 가스가 공급되어 충전되는 공간의 영역을 구획 하여 형성한다. 뒤에서 설명하는 바와 같이 웨이퍼(112)는 웨이퍼 탑재용 전극(111) 표면 위에 흡착되어 고정되었을 때에, 이들 볼록부는 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)끼리 및 처리실(104) 내의 공간을 밀봉하여 전열용 가스를 소정의 압력으로 유지하기 위한 시일부재로 되어 있다.
플라즈마 처리를 행하는 경우는, 밸브(217, 218)를 개방하여 가스 봄베(219, 220)로부터 전열용 가스(본 실시예에서는 헬륨가스)를 공급하여 각각의 전열용 가스홈(208, 209, 210) 내의 가스 압력을 압력계(213, 214)로 모니터하여 원하는 압력이 되도록 가스유량 제어기(215, 216)를 제어한다. 일반적으로 전열용 가스의 열전도율은 가스 압력에 비례하는 것이 알려져 있다. 전열용 가스 압력을 높게 하면 전열효율 향상에 효과가 있고, 1 kPa부터 10 kPa까지는 압력이 높을 수록 전열용 가스의 전열특성이 향상하고, 그것 이상에서는 압력에 의존하지 않게 된다. 즉, 전열용 가스홈부에서의 전극과 웨이퍼 사이의 열전도를 봉입된 전열용 가스의 압력으로 제어할 수 있다. 또 0 kPa로부터 O.1 kPa까지는 전열용 가스의 전열 특성을 기대할 수 없다. 전열용 가스홈부에서의 전극과 웨이퍼(112) 사이의 열전도를 최소로 하고 싶은 경우는, 가스 배기밸브(221, 222)를 개방하여 전열용 가스홈(208, 209, 210)을 진공으로 함으로써 단열이 가능해진다.
종래의 플라즈마 처리장치와 같이 봉입하는 전열용 가스의 압력이 웨이퍼면 내에서 균일해지는 경우, 웨이퍼와 전극 사이의 열전달율은 웨이퍼면 내에서 같아진다. 처리가스종, 처리압력, 플라즈마분포, 측벽으로부터의 복사 등의 변화에 의하여 웨이퍼에 유입하는 열량이 면내에서 다른 경우, 웨이퍼면 내의 온도분포를 균 일하게 할 수 없는 문제가 있었다. 이것에 대하여 본 실시예의 플라즈마 처리장치와 같이 전극 위의 독립된 전열용 가스홈(208, 209, 210)에 의하여 웨이퍼(112)와 전극 사이의 전열용 가스압을 각각의 홈에서 개별로 제어함으로써 웨이퍼(112)와 전극 사이의 열전달율을 웨이퍼면 내에서 임의의 분포로 할 수 있다. 이에 의하여 웨이퍼에 유입하는 열량이 웨이퍼면 내에서 다른 경우에도 웨이퍼의 온도를 균일하게 할 수 있다. 또 웨이퍼면 내의 열전달율을 임의의 분포로 할 수 있기 때문에, 웨이퍼면 내의 온도분포를 볼록분포나 오목분포라고 한 바와 같이 임의로 제어하는 것이 가능해진다.
상기한 본 발명의 실시예에서는 전열용 가스홈의 형상을 전극 표면에서 동심원의 둥근 고리형상, 원형상으로 하고 있다. 동심원의 둥근 고리형상, 원형상으로 함으로써 전열용 가스압의 면내 분포를 중심축 대칭으로 할 수 있어, 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하기 쉽다는 효과가 있다.
또, 본 실시예에서는 전열용 가스홈을 3계통으로 하였으나, 3계통 이상의 복수의 전열용 가스홈을 설치함으로써 더욱 고정밀도로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하는 것이 가능해진다.
그러나 전열용 가스의 압력을 제어하는 것만으로는 홈부에서의 열전달율이 변화될 뿐으로, 웨이퍼와 전극 표면이 접촉하고 있는 부분의 접촉 열전달율을 제어할 수는 없었다. 즉 온도 가변 범위가 좁다는 과제가 있었다. 따라서 본 실시예에서는 전극 표면에 2개의 독립된 정전흡착용 전극(223, 224)을 설치한다. 제 1 정전흡착용전극(223)은 전극 표면의 중앙의 원형영역, 제 2 정전흡착용 전극(224) 은 제 1 정전흡착용 전극(223)의 바깥 둘레에 설치된 둥근 고리형상 영역으로 하고, 기재(201) 표면의 알루미나제 용사막(202) 내에 매립되어 있다. 각각의 정전흡착용 전극(223, 224)에는 고주파 전력의 전송을 차단하는 필터(225, 226), 정전흡착 전극에 직류전압을 인가하기 위한 직류전원(227, 228)이 접속된다.
플라즈마 처리를 행하는 경우에는 직류전원(227, 228)으로부터 직류전압을 인가하여 발생하는 정전기력에 의하여 웨이퍼(112)를 전극 위에 흡착시킨다. 이 흡착력은 인가하는 직류전압의 크기에 의하여 제어할 수 있고, 플라즈마 처리 중은 웨이퍼의 셀프 바이어스전위와 정전흡착용 전극(210)에 인가하는 직류전압의 차에 의해 흡착력이 결정된다. 일반적으로 접촉 열전달율은 접촉 압력(흡착력)에 비례하는 것이 알려져 있다. 셀프 바이어스전위와 인가하는 직류전압의 차가 크면 흡착력도 커져 전열특성이 향상된다. 셀프 바이어스전위와 인가하는 직류전압을 동전위로 하면 흡착력은 최소가 되어 전열특성을 기대할 수 없다. 즉, 웨이퍼(112)와의 접촉부에서의 전극 표면과 웨이퍼(112) 사이의 접촉 열전달율을 직류전압의 크기로 제어할 수 있어, 웨이퍼면 내의 접촉 열통과율을 임의의 분포로 할 수 있다. 홈부의 전열용 가스압의 제어에 더하여, 또한 웨이퍼의 접촉부에서의 접촉 열전달율의 제어를 가능하게 함으로써 웨이퍼 온도의 가변범위를 크게 할 수 있다는 효과가 있다.
즉, 웨이퍼와 전극 표면과의 열전달율을 크게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 높게 하여 더욱 전열용 가스압력을 높게 한 영역의 정전흡착용 전극에서는 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 크게 하고, 또 웨이퍼와 전극 표면과의 열 전도율을 작게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 낮게 하여 더욱 전열용 가스압력을 낮게 한 영역의 정전흡착용 전극에서는 인가하는 직류전압을 조절하는 흡착력을 작게 함으로써 웨이퍼 온도의 면내 분포를 제어할 수 있고, 또한 웨이퍼 온도의 가변범위를 크게 할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 실시예에서는 상기 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)은 전열용 가스가 공급되는 영역이나, 이들 내부도 요철이 형성되어 있고, 그 일부는 흡착된 웨이퍼(112)의 이면과 맞닿고, 이들 맞닿음부분에서 열의 전달이 행하여진다. 이들 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210) 내에서 웨이퍼(112)와 접촉하는 표면의 면적은 상기 볼록부와 비교하여 적게 되어 있다.
또, 본 실시예의 대략 원판 위의 중앙측의 정전흡착용 전극(223)은 제 1 전열용 가스홈(208) 및 그 바깥쪽의 링형상 볼록부의 아래쪽 전체에 걸쳐 있고, 또 그 바깥 둘레 가장자리는 제 2 전열용 가스홈(209)의 아래쪽까지 연장되어 있다. 둥근 고리형상의 바깥 둘레측의 정전흡착용 전극(224)은 그 안 둘레 가장자리가 제 2 전열용가스홈(209)의 아래쪽에 위치하고, 바깥 둘레 가장자리가 제 3 전열용 가스홈(210)의 바깥쪽의 볼록부 아래쪽에 위치하고 있다. 즉, 바깥 둘레측의 정전흡착용 전극(224)은 제 2, 제 3 전열용 가스홈(209, 210)에 걸쳐 그 아래쪽에 배치되어 있다. 바깥 둘레측의 정전흡착용 전극(224)에 공급되는 직류전압의 조절에 의하여 제 2, 제 3 전열용 가스홈(209, 210) 및 이들 사이의 볼록부와 웨이퍼(112)와의 사이의 접촉력이 조절됨과 동시에 제 2, 제 3 전열용 가스홈(209, 210) 사이의 볼록부에 의한 시일성능도 조절된다. 마찬가지로 중앙측의 정전흡착 전극(223)에 공급되는 직류전압의 조절에 의하여 제 1, 제 2 전열용 가스홈(208, 209) 및 이들 사이의 볼록부와 웨이퍼(112)와의 사이의 접촉력이 조절됨과 동시에, 제 1, 제 2 전열용 가스홈(208, 209) 사이의 볼록부에 의한 시일성능도 조절된다.
상기한 본 발명의 실시예에서는 정전흡착용 전극의 형상을 전극 표면에서 동심원의 둥근 고리형상, 원형상으로 하고 있다. 이와 같이 동심원의 둥근 고리형상, 원형상으로 함으로써 흡착력에 의한 접촉 열전도율의 면내 분포를 중심축 대칭으로 할 수 있어 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하기 쉽다는 효과가 있다. 또 본 실시예에서는 정전흡착용 전극을 2개의 영역으로 하였으나, 2개의 영역 이상, 복수의 영역으로 함으로써, 더욱 고정밀도로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하는 것이 가능해진다.
다음에 도 3을 사용하여 실제의 웨이퍼 온도측정 결과를 나타낸다. 도 3은 도 1의 실시예에 관한 웨이퍼 표면의 반경방향에 대한 온도변화를 나타내는 그래프이다. 곡선(301)은 제 1, 제 2, 제 3 전열용 가스홈(208, 209, 210)에서의 전열용 가스압력을 모두 1.0 kPa로 하고 제 1, 제 2 정전흡착용 전극(223, 224)에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 면내 일정하게 한 경우의 웨이퍼 온도분포를 나타낸다. 곡선(302)은 제 1, 제 2 전열용 가스홈(208, 209)에서의 전열용 가스압력을 1.0 kPa로 하고, 제 3 전열용 가스홈(210)에서의 전열용 가스압력을 0 kPa, 제 1, 제 2 정전흡착용 전극(223, 224)에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 면내 일정하게 한 경우의 웨이퍼 온도분포를 나타낸다. 곡선(303)은 제 1, 제 2 전열용 가스홈(208, 209)에서의 전열용 가스압력을 1.0 kPa로 하고, 제 3 전열용 가 스홈(210)에서의 전열용 가스압력을 0 kPa, 제 1 정전흡착용 전극(223)에 인가하는 직류전압은 곡선(301, 302)과 동일한 전압, 제 2 정전흡착용 전극(224)에 인가하는 직류전압을 플라즈마 처리 중의 웨이퍼의 셀프 바이어스전위와 동전압으로 하고, 흡착력을 최소로 한 경우의 웨이퍼 온도분포를 나타낸다.
곡선(301)이 나타내는 바와 같이, 웨이퍼면 내의 열전달율을 균일하게 한 경우, 플라즈마분포 등의 영향을 받아 웨이퍼 온도분포가 볼록분포로 되어 있다. 이것에 대하여 곡선(302)이 나타내는 바와 같이 웨이퍼 바깥 둘레부의 전열용 가스압을 저하시켜 열전달율을 작게 하면, 웨이퍼 바깥 둘레부의 온도가 상승하여 온도분포의 균일성이 향상하고 있다. 또한 곡선(303)이 나타내는 바와 같이 웨이퍼 바깥 둘레부의 흡착력을 저하시킴으로써 바깥 둘레부의 열전달율이 더욱 저하하여 웨이퍼 온도의 균일성이 개선되어 있다. 흡착력을 제어함으로써 웨이퍼 온도의 가변범위가 커지는 것을 알 수 있다.
또한 실제의 에칭에서는 플라즈마분포나 반응 생성물의 분포의 영향에 의하여 웨이퍼 온도 분포를 곡선(303)과 같이 면내에서 균일하게 하여도 에칭 특성이 균일해지지 않는 경우가 있다. 오히려 곡선(301)과 같이 웨이퍼면 내의 온도분포를 볼록분포로 한 경우에 웨이퍼면 내의 에칭 특성이 균일해지는 경우도 있다. 이와 같은 경우에서도 본 실시예에서는 웨이퍼면 내의 열전달율을 임의로 제어함으로써 원하는 웨이퍼 온도분포로 할 수 있어, 웨이퍼면 내의 에칭 특성을 균일하게 할 수 있다는 효과가 있다.
이상과 같이 전열용 가스압력과 정전흡착 전극에 인가되는 직류전압의 크기 로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하는 수단을 사용함으로써 본 실시예와 같이 구성된 장치에서는 웨이퍼 온도제어의 시간 응답성은 아주 빨라진다. 이에 의하여 원하는 에칭형상을 얻을 때, 미리 정해진 순서에 따라 에칭처리의 각 단계를 차례로 진행시켜 가는 단계 에칭에서 각 단계에서의 웨이퍼의 온도분포를 최적화하는 것이 가능해진다. 이에 의하여 고정밀도의 에칭처리가 가능해져 장치 가동율 향상, 장치의 수율을 향상할 수 있다는 효과가 있다.
또, 이와 같은 에칭처리장치에서는 웨이퍼 위에 복수의 재료를 퇴적시켜 형성한 적층막을 에칭처리하는 것이 많다. 각 막의 재료에 의하여 최적의 플라즈마 처리조건은 다르고, 플라즈마 처리 중의 웨이퍼면 내의 온도분포는 크게 변화된다. 특히 CD(Critical Dimension)의 웨이퍼면 내 분포는, 플라즈마 처리 중의 웨이퍼 온도에 강하게 의존하여 영향을 받기 쉽다. 이 때문에 복수의 재료를 퇴적시켜 형성한 적층막의 플라즈마 처리에서는 각 막의 재료에 의하여 최적의 플라즈마 처리 조건의 각 단계를 차례로 진행시켜 가는 단계 에칭이 유효해진다. 본 실시예와 같이 구성된 장치에서는 전열용 가스압과 정전흡착용 전극에 인가되는 직류전압을 제어함으로써 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하기 때문에 단계 에칭에서의 각 단계에 대응하여 고속으로 웨이퍼 온도분포를 제어할 수 있다. 즉, 원하는 CD 분포가 되도록 제어할 수 있다는 효과가 있다.
상기한 적층막을 단계 에칭처리하는 경우의 처리의 동작의 흐름을 도 4에 의하여 설명한다. 도 4는 도 1에 나타내는 실시예에 관한 웨이퍼처리의 흐름을 나타내는 플로우차트이다. 먼저, 웨이퍼 탑재용 전극(111)에 웨이퍼(112)를 탑재한다 (단계 S401). 다음에 직류전원(227, 228)으로부터 소정의 직류전압을 각각 인가하여 웨이퍼(112)를 정전흡착한다. 이때 웨이퍼와 전극 표면과의 열전달율을 크게 하는 정전흡착용 전극의 영역에서는 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 크게 하고, 또 웨이퍼와 전극 표면과의 열전도율을 작게 하는 정전흡착용 전극의 영역에서는 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 작게 하고, 웨이퍼와 전극 표면과의 접촉 열전도율의 웨이퍼면 내 분포를 준다(단계 S402).
다음에 가스 봄베(219, 220)로부터 전열용 가스를 공급 또는 배기하여 각각의 전열용 가스홈(208, 209, 210) 내의 가스압력이 원하는 압력이 되도록 제어한다. 이때 웨이퍼와 전극 표면과의 열전도율을 크게 하는 영역에서는 전열용 가스압력을 높게 하고, 또 웨이퍼와 전극 표면과의 열전도율을 작게 하는 영역에서는 전열용 가스압력을 낮게(배기) 하여 웨이퍼와 전극 표면과의 전열용 가스에 의한 열전도율의 웨이퍼면 내 분포를 준다(단계 403). 다음에 처리실(104) 내에 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼(112)가 에칭처리된다(단계 404).
웨이퍼 위의 적층막을 에칭처리하는 경우, 각 막의 재료에 의하여 최적의 플라즈마 처리 조건은 다르다. 따라서 각 막에 최적의 플라즈마 처리 조건으로 각 단계를 차례로 진행시키는 단계 에칭의 경우(단계 405), 각 단계에서의 플라즈마 처리 중의 웨이퍼면 내의 온도분포도 크게 변화되기 때문에, 각 단계에 대응하여 고속으로 웨이퍼 온도분포를 제어할 필요가 있다. 즉, 다음 막을 에칭처리하기 위하여 각각의 정전흡착용 전극에 인가하는 전압과 각 영역에서의 전열용 가스압을 다시 원하는 값으로 조절하지 않으면 안된다.
다음의 단계 에칭으로 이행하는 경우는, 제일 먼저 플라즈마를 정지시키고(단계406), 각 영역에서의 전열용 가스압을 조정하여 둔다(단계 407). 예를 들면 전열용가스의 압력을 높게 하고 있던 영역에 대하여, 다음의 단계 에칭처리에서 접촉 열전도율을 낮게 하도록 흡착력을 약화시키는 경우, 흡착력보다 전열용 가스의 압력이 높아지면 웨이퍼(112)가 웨이퍼 탑재용 전극(111)으로부터 박리되기 때문에, 미리 흡착력을 약화시키는 영역의 전열용 가스를 배기하는 등의 조정을 하여 둔다(단계 407). 다음에 다시 직류전압을 조절하여 접촉 열전도율의 웨이퍼면 내 분포를 주고(단계 S402), 전열용 가스압을 조절하여 가스에 의한 열전도율의 웨이퍼면 내 분포를 준다(단계 S403). 모든 단계 에칭처리가 종료된 경우(단계 405)는, 전열용 가스를 모두 배기하고(단계 408), 정전흡착용 전극에의 직류전압의 인가를 정지하고(단계409), 플라즈마를 정지한다(단계 S410).
제일 마지막으로 웨이퍼(112)를 웨이퍼 탑재용 전극(111)으로부터 떼어 내어 처리실 밖으로 반출한다(단계 S411). 상기한 플라즈마 처리방법에서는 단계 에칭처리를 실시하는 경우, 단계 사이에서 플라즈마를 정지(단계 S406)하고 있었으나, 반드시 단계 사이에서 플라즈마를 정지시킬 필요는 없고, 플라즈마 처리를 계속한 채로 정전흡착 전극에 인가하는 전압과 전열용 가스압의 면내 분포를 제어하여도 좋다. 본 실시예에서 나타낸 바와 같은 플라즈마 처리방법에서는 정전흡착용 전극에 인가되는 직류전압과 전열용 가스압을 제어함으로써 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어하기 때문에, 단계 에칭에서의 각 단계에 대응하여 고속으로 웨이퍼 온도분포를 제어할 수 있고, 원하는 CD 분포가 되도록 플라즈마 처리할 수 있다는 효과가 있다.
또, 웨이퍼와 전극이 접촉하고 있는 부분의 접촉 열전도율은, 전열용 가스압이 낮은 경우, 전극 표면의 표면 거칠기에 강하게 의존한다. 이 때문에 플라즈마 처리에 의하여 전극 표면의 표면 거칠기가 경시 변화되면, 웨이퍼 온도의 안정성에 영향을 주어 수율을 악화시킨다는 문제가 있었다. 그러나 본 실시예에 의하면 정전흡착 전극의 직류전압을 제어하여 흡착력을 저하시킬 수 있다. 전열용 가스압을 낮게 한 부분에서는 더욱 흡착력도 저하시킴으로써 표면 거칠기의 영향을 최소로 할 수 있다. 이에 의하여 에칭처리에서 에칭 성능의 안정성이 향상된다는 효과가 있다.
이상의 실시예에서는 마이크로파 ECR 방전을 이용한 에칭장치를 예로 설명하였으나, 다른 방전(유자장 UHF방전, 용량 결합형 방전, 유도 결합형 방전, 마그네트론 방전, 표면파 여기 방전, 트랜스퍼·커플드 방전)을 이용한 드라이 에칭장치에서도 동일한 작용효과가 있다. 또 상기 각 실시예에서는 에칭장치에 대하여 설명하였으나, 플라즈마 처리를 행하는 그 밖의 플라즈마 처리장치, 예를 들면 플라즈마 CVD장치, 애싱장치, 표면 개질장치 등에 대해서도 동일한 작용효과가 있다.
(실시예 2)
본 발명의 제 2 실시예를 도 5를 사용하여 설명한다. 도 5는 본 실시예의 플라즈마 처리장치에 관한 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 본 도면이 실시예 1과 다른 점을 이하에 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에서의 웨이퍼 탑재용 전극을 나타낸다. 본 실시예의 플라즈마 처리장치에 사용되는 웨이퍼 탑재용 전극(111)(이하, 전극)은, 전극의 구조체가 되는 기재(501), 알루미나제의 용사막(502), 기재(501)의 온도제어용 장치(도시 생략)로 이루어진다.
또 전극 표면에는 웨이퍼(112)와 용사막(502)의 사이에 전열용 가스를 공급하는 복수의 독립된 전열용 가스홈(503)이 설치된다. 설치된 복수의 독립된 전열용 가스홈(503)에는 각각에 독립하여 전열용 가스를 공급하는 배관(504), 웨이퍼(112)와 용사막(502) 사이의 압력을 계측하는 압력계(505), 전열용 가스의 공급량을 제어하는 가스 유량 제어기(506), 전열용 가스를 공급하는 밸브(507), 가스 봄베(508), 전열용 가스의 배기밸브(509)가 접속된다.
플라즈마 처리를 행하는 경우는, 밸브(507)를 개방하고 가스 봄베(508)로부터 전열용 가스(본 실시예에서는 헬륨가스)를 공급하고, 각각의 전열용 가스홈(503) 내의 가스압력을 압력계(505)로 모니터하여 원하는 압력이 되도록 가스 유량 제어기(506)를 제어한다.
이와 같이 복수의 독립된 전열용 가스홈(503)에 의하여 웨이퍼(112)와 전극 사이의 전열용 가스압을 각각의 홈에서 개별로 제어하는 경우, 웨이퍼(112)와 전극 사이의 열전달율을 웨이퍼면 내에서 임의의 분포로 할 수 있다. 복수의 독립된 전열용 가스홈(503)을 설치함으로써, 더욱 고정밀도로 웨이퍼면 내의 열전도율을 임의의 분포로 제어할 수 있다는 효과가 있다.
또한 본 실시예에서는 전극 표면에 설치한 복수의 전열가스용 홈(503)에 각각 대응한 복수의 독립된 정전흡착용 전극(510)을 설치한다. 각각의 정전흡착용 전극(510)에는 고주파 전력의 전송을 차단하는 필터(511), 정전흡착 전극에 직류전압을 인가하기 위한 직류전원(512)이 접속된다. 직류전원(512)으로부터 직류전압을 인가 함으로써 발생하는 정전기력에 의하여 웨이퍼(112)를 전극 위에 흡착시킬 수 있다. 또 이 흡착력은 인가하는 직류전압의 크기에 의하여 제어할 수 있다.
이와 같이 홈부 이외의 접촉부에서의 전극 표면과 웨이퍼(112) 사이의 접촉 열전달율을 직류전압의 크기로 제어할 수 있어, 웨이퍼면 내의 접촉 열통과율을 임의의 분포로 할 수 있다. 홈부의 전열용 가스압의 제어에 더하여, 또한 홈부에 대응한 웨이퍼의 접촉부에서의 접촉 열전달율의 제어를 가능하게 함으로써 웨이퍼 온도의 제어범위를 크게 할 수 있고, 고정밀도로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어할 수 있다는 효과가 있다.
상기 실시예의 변형예를 도 6을 사용하여 설명한다. 도 6은 도 5에 나타내는 실시예의 변형예에 관한 웨이퍼 탑재용 전극의 구성의 개략을 나타내는 종단면도이다. 본 도면이 실시예 1, 2와 다른 점을 이하에 설명한다.
플라즈마 처리 중의 웨이퍼(112)의 온도분포를 검출하는 온도 센서(601)를 설치한다. 온도 센서(601)로부터 얻어진 플라즈마 처리 중의 웨이퍼의 온도가, 미리 정해진 온도 분포가 되도록 가스 유량 제어기(602)의 가스 유량과 직류전원(603)의 출력전압을 제어한다. 즉, 플라즈마 처리 중의 웨이퍼 온도의 면내 분포를 측정하고, 얻어진 온도로부터 전열용 가스압의 면내 분포 또는 각 영역에 인가하는 직류전압을 자동 제어할 수 있게 한다. 이에 의하여 고정밀도로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 원하는 웨이퍼 온도분포가 되도록 전열용 가스 열전도율의 면내 분포를 임의로 제어할 수 있고, 또 웨이퍼와 전극 표면과의 접촉 열전도율의 면내 분포를 고정밀도로 조절할 수 있다. 이 때문에 처리가스종, 처리압력, 플라즈마분포, 측벽으로부터의 복사 등의 변화의 영향을 저감하여 원하는 웨이퍼 온도분포에 근접할 수 있어, 웨이퍼 온도의 제어범위도 넓어진다는 효과가 있다. 또 더욱 고정밀도로 웨이퍼면 내의 온도분포를 제어할 수 있고, 웨이퍼 온도의 제어범위도 넓어진다는 효과가 있다.
또, 웨이퍼 위의 적층막을 플라즈마 처리할 때, 미리 정해진 순서에 따라 에칭처리의 각 단계를 차례로 진행시켜 가는 단계 에칭에 있어서, 각 단계 사이에서 고속으로 웨이퍼 온도분포를 변화시킬 수 있다는 효과가 있다.
또한 전극 표면의 표면 거칠기가 플라즈마 처리에서 경시 변화되어도 그 부분의 정전흡착력이 약하기 때문에, 접촉부분의 열전달율을 최소로 할 수 있어, 표면 거칠기의 영향을 작게 할 수 있다는 효과가 있다. 즉, 웨이퍼 온도제어의 안정성을 높인다는 효과가 있다.
Claims (10)
- 진공배기장치가 접속되어 내부를 감압 가능한 처리실과, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 장치와, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 고정하는 수단으로 이루어지는 플라즈마 처리장치에 있어서,상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스를 독립하여 공급 또는 배기하는 수단을 복수로 설치하여, 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역이 되도록 정전흡착용 전극을 상기 전극 표면에 매립하여 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하고, 상기 피처리재의 온도분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 진공 배기장치가 접속되어 내부를 감압 가능한 처리실과, 상기 처리실 내에 가스를 공급하는 장치와, 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마발생수단과, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 고정하는 수단으로 이루어지는 플라즈마 처리장치에 있어서,상기 전극 표면에 복수의 독립된 홈을 설치하고, 상기 홈 각각에 전열용 가스를 공급 또는 배기하는 수단을 접속하여, 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역으로 분할된 정전흡착 전극을 상기 홈 각각에 대응하도록 상기 전극 표면에 매립하고, 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하여 피처리재의 온도분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,미리 정해진 순서에 따라 상기 피처리재에 플라즈마 처리의 각 단계를 차례로 진행시키는 경우에, 각 단계에서 전열용 가스압의 면내 분포와 각 영역에 인가하는 직류전압을 임의로 변화시킴으로써, 피처리재의 온도분포를 각 단계에서 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 전극 표면을 복수의 독립된 둥근 고리형상 영역과 중앙의 원형 영역으로 분할하고, 상기 둥근 고리형상 영역 및 상기 원형 영역의 각각의 영역에 독립하여 전열용 가스를 공급 또는 배기하는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 전극 표면을 복수의 독립된 둥근 고리형상 영역과 중앙의 원형 영역으로 분할하고, 상기 둥근 고리형상 영역 및 상기 원형 영역의 각각의 영역에 정전흡착용전극을 설치하고, 각각의 영역에 인가하는 직류전압을 독립하여 제어할 수 있는 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 전극 표면과 피처리재와의 열전달율을 크게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 높게 하고, 또한 정전흡착용 전극에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 크게 하고, 또 상기 전극 표면과 피처리재와의 열전도율을 작게 하는 부분에서는 전열용 가스압력을 낮게 하고, 또한 정전흡착용 전극에 인가하는 직류전압을 조절하여 흡착력을 작게 하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,피처리재와 상기 전극 표면과의 흡착력을 작게 하는 영역에서는, 상기 영역에 인가하는 직류전압을, 플라즈마 처리 중의 피처리재의 셀프 바이어스전위와 동전위로 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
- 진공 배기장치에 의하여 처리실 내부를 감압하고, 상기 처리실 내에 가스를 공급하여 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키고, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 상기 피처리재를 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스를 상기 전극 표면의 복수의 영역으로부터 공급 또는 배기하여 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 복수의 독립된 영역이 되도록 상기 전극 표면에 매립된 정전흡착용 전 극의 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하고, 상기 피처리재의 온도분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
- 진공 배기장치에 의하여 처리실 내부를 감압하고, 상기 처리실 내에 가스를 공급하여 상기 처리실 내부에 플라즈마를 발생시키고, 피처리재를 온도 조절된 전극 위에 정전기력에 의하여 흡착하여 상기 피처리재를 플라즈마 처리하는 방법에 있어서,상기 전극 표면에 설치된 복수의 독립된 홈으로부터 전열용 가스를 공급 또는 배기하여 상기 피처리재와 상기 전극 표면과의 사이의 전열용 가스압의 면내 분포를 제어함과 동시에, 상기 홈 각각에 대응하여 상기 전극 표면에 매립된 정전흡착용 전극의 각 영역에 인가하는 직류전압을 각각 제어하고, 상기 피처리재의 온도분포를 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
- 제 8항 또는 제 9항에 있어서,미리 정해진 순서에 따라, 상기 피처리재의 플라즈마 처리의 각 단계를 차례로 진행시키는 경우에, 각 단계에서 전열용 가스압의 면내 분포와 각 영역에 인가하는 직류전압을 임의로 변화시킴으로써, 피처리재의 온도분포를 각 단계에서 제어하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
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