KR100884413B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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KR100884413B1
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마사토 미나미
도시히로 도죠
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

처리 용기의 대형화 또는 고주파 전원이 한층 더 고주파화하는 것에 관계없이 플라즈마의 면내 균일성이 높고, 온도 제어가 용이한 플라즈마 처리 장치를 제공한다.
플라즈마 처리 장치의 처리 용기(2)와, 이 처리 용기(2)의 벽부를 덮도록 마련된 도전체로 이루어진 내벽판(6) 사이에 임피던스 조정부(60)를 접속하고, 캐소드 전극인 하부 전극(5)으로부터 플라즈마, 내벽판(6) 및 처리 용기(2)의 벽부를 거쳐서 접지 케이스인 매칭 박스(42)에 이르기까지의 임피던스 값이 하부 전극(5)으로부터 플라즈마, 애노드 전극인 상부 전극(3), 처리 용기(2)를 거쳐서 접지 케이스인 매칭 박스(42)에 이르기까지의 임피던스 값보다 크게 한다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 실시예인 플라즈마 처리 장치의 전체 구성의 개략을 나타내는 종단측면도,
도 2는 상기 실시예의 내벽판 및 처리 용기의 벽부 근방을 확대한 종단측면도,
도 3은 상기 실시예의 내벽판 평면도 및 내벽판 내부에 형성된 온도 조절용 유로의 구조를 나타내는 종단면도,
도 4는 상기 실시예의 등가 회로를 나타내는 회로도,
도 5는 상기 실시예의 임피던스 조정부의 회로 구성을 나타내는 회로도,
도 6은 상기 실시예의 실험 결과인 임피던스 조정부의 조정 결과와 이상 경로에 있어서의 임피던스 값의 관계를 나타내는 설명도,
도 7은 상기 실시예의 실험 결과인 임피던스 조정부의 조정 결과와 처리 용기내의 전자 밀도의 관계를 나타내는 설명도,
도 8은 상기 실시예의 실험 결과인 온도 조절 매체에 의한 내벽판 외표면의 온도 제어를 행한 결과를 나타내는 설명도,
도 9는 종래의 플라즈마 처리 장치의 전체 구성의 개략을 나타내는 종단측면도,
도 10은 종래예의 등가 회로를 나타내는 회로도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
2 : 처리 용기 3 : 상부 전극
4a : 제 1 고주파 전원 4b : 제 2 고주파 전원
5 : 하부 전극 6 : 내벽판
6a : 내벽판 부재 6b : 유로 형성 부재
7 : 제어부 8 : 온도 컨트롤러
10 : 기판 11 : 처리 용기
12 : 상부 전극 13 : 하부 전극
14 : 절연재 15 : 정합 회로
16 : 매칭 박스 17 : 고주파 전원
18 : 도전로 18a : 샤프트
18b : 지지판 18c : 벨로우즈체
21 : 배기로 22 : 진공 배기 수단
30 : 개구부 31 : 절연재
32 : 가스 공급로 33 : 처리 가스 공급부
34 : 가스 구멍 40a, 40b : 도전로
41a, 41b : 정합 회로 42 : 매칭 박스
43a, 43b : 외층부 44a, 44b : 동축 케이블
45 : 보호관 46a, 46b : 도전로
50 : 절연재 51 : 지지부
52 : 도전로 53 : 임피던스 조정부
54 : 도전성 커버체 60 : 임피던스 조정부
61 : 인덕터 62 : 용량 가변 콘덴서
63 : 도전로 64 : 고정 부재
65 : 온도 조절부 66 : 온도 조절용 유로
66a : 도입관 66b : 배출관
67a : 도입구 67b : 배출구
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 2005-340760호 공보: 제 12 페이지 제 25 단락~제 12 페이지 제 27 단락
본 발명은, 고주파 전력에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대하여 에칭 등의 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 디바이스나 액정 표시 장치 등의 플랫 패널 제조 공정에 있어서는 반도체 웨이퍼나 유리 기판이라 불리는 피처리 기판에 에칭 처리나 성막 처리 등의 프로세스 처리를 실시하기 위해서, 플라즈마 에칭 장치나 플라즈마 CVD 성막 장치 등의 플라즈마 처리 장치가 이용된다.
도 9는 종래부터 이용되고 있는 평행 평판형 플라즈마 처리 장치를 도시하는 도면이다. 이 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 예컨대 알루미늄 등으로 이루어지는 처리 용기(11) 내에 가스 공급부를 이루는 가스 샤워 헤드를 겸용한 상부 전극(12)이 마련됨과 아울러, 그 상부 전극(12)에 대향하도록 기판(10)의 탑재대를 겸용하는 하부 전극(13)이 대향하여 설치된다. 상부 전극(12)은 절연재(14)에 의해 처리 용기(11)에 대하여 전기적으로 충분히 떠 있는 상태로 있고, 정합 회로(매칭 회로:15)를 통해서 고주파 전원(17)에 접속되어서 캐소드 전극으로서 구성되어 있다.
하부 전극(13)은 도전로(18)를 통해서 처리 용기(11)에 접속되어서 애노드 전극으로서 구성되어 있다. 이 도전로(18)는 이 예에서는 샤프트(18a), 지지판(18b) 및 벨로우즈체(18c)로 이루어진다. 그리고 처리 용기(11)의 상부측은 접지된 케이스인 매칭 박스(16)를 통해서 고주파 전원(17)에 접속되어 있고, 보다 구체적으로는 고주파 전원(17)과 매칭 박스(16)를 연결하는 동축 케이블의 외부층에 접속됨으로써 접지되어 있다.
도 9의 플라즈마 처리 장치에 있어서의 고주파 전류의 도전로의 등가 회로는 도 10과 같이 표시된다. 처리 용기(11) 내에 플라즈마가 발생하고 있을 때는 상부 전극(12)과 하부 전극(13) 사이는 용량 결합되기 때문에, 고주파 전원(17)으로부터의 고주파 전류의 경로는 정합 회로(15)→상부 전극(12)→플라즈마→하부 전극(13)→도전로(18)→처리 용기(11)의 벽부→매칭 박스(16)→접지가 된다.
그런데 처리 대상인 기판 속에서 액정 모니터 등의 플랫 패널용 유리 기판은 점점 대형화하는 경향이다. 이에 따라 처리 용기(11)가 대형화되면 처리 용기(11)의 인덕턴스 성분이 커지기 때문에, 상부 전극(12)과 하부 전극(13) 사이의 결합이 약해져서, 상부 전극(12)과 처리 용기(11)의 벽부 사이에 플라즈마가 발생할(도 10에는 용량 결합으로서 기재되어 있다) 우려가 생긴다. 이러한 플라즈마가 발생하면 처리 용기(11) 내의 플라즈마는 주변으로 치우치게 되고, 그 결과 기판(10)에 대하여 면내 균일성이 높은 처리를 할 수 없게 되거나, 또한 처리 용기(11)의 내벽이나 내부 부품이 손상하거나, 혹은 쉽게 소모가 진행되는 불량이 있다.
그래서, 특허 문헌 1에는, 애노드 전극(도 9의 하부 전극(13)에 상당)과 처리 용기(11) 사이에 임피던스 조정부를 마련하고, 상부 전극(12)과 하부 전극(13)과 사이에서 용량 결합을 강화하여 플라즈마의 균일성을 높이는 수법이 기재되어 있다.
그런데, 기판이 점점 대형화하는 경향에 있는 한편, 플라즈마 중의 이온 에너지는 낮고 또한 전자 밀도가 높은 「저에너지, 고밀도 플라즈마」가 요구되는 처리가 많아지고 있다. 이 때문에, 플라즈마를 발생시키는 고주파 전원의 주파수를 높이는 것이 요구되고 있다.
그러나, 고주파수화에 의해 처리 용기의 인덕턴스 성분이 한층 더 커지기 때 문에, 면내 균일성이 높은 플라즈마를 생성하기 위해서는 상부 전극(12) 및 하부 전극(13)의 용량 결합을 더 강화할 필요가 있다.
또한, 처리 용기의 대형화에 의해 용기의 열용량이 매우 커졌고, 이 때문에 용기의 내벽면에서의 온도 응답성이 나쁘며 그 결과, 상기 내벽면의 온도를 균일화하기 위한 온도 제어가 어려워서, 기판에 대한 처리, 예컨대 에칭에 대하여 높은 면내 균일성을 확보하는 것이 곤란하게 되었다.
본 발명은, 이러한 사정에 근거하여 행해진 것으로서, 그 목적은 처리 용기가 대형화해도 플라즈마의 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 관한 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기내에서 고주파 전력에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대하여 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서,
이 처리 용기내에 그 처리 용기와는 절연되고 또한, 서로 대향하여 마련된 캐소드 전극 및 애노드 전극과,
상기 캐소드 전극에 정합 회로를 사이에 두고 그 한쪽 단부가 접속된 고주파 전원과,
상기 처리 용기의 벽부에서 그 처리 용기와는 절연되고, 또한 상기 벽부를 피복하도록 마련된 도전체로 이루어지는 내벽판과,
한쪽 단부가 내벽판에 접속됨과 아울러, 다른쪽 단부가 상기 처리 용기에 접속된 임피던스 조정부를 구비하며,
상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극 중 어느 한쪽의 전극 상에 기판이 탑재되고,
상기 임피던스 조정부는, 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 내벽판 및 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값이 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 애노드 전극 및 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값보다 크게 되도록, 그 임피던스 값을 조정하기 위한 것을 특징으로 한다.
이 플라즈마 처리 장치의 내벽판과 처리 용기의 벽부 사이에서는, 예컨대 플라즈마 처리를 행하는 분위기에 개방되어 있는 것 등에 의해, 진공 분위기가 개재되어 있으면 된다.
또한, 임피던스 조정부는, 예컨대 용량 가변 콘덴서와 인덕터의 직렬 회로 등과 같이, 임피던스 값을 가변되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이 때, 플라즈마 처리의 종별과 임피던스 조정부의 조정값을 대응시킨 데이터가 기억된 기억부를 포함하며, 선택된 플라즈마 처리의 종별에 따른 임피던스 조정값을 상기 기억부에서 판독하여 상기 임피던스 조정부를 조정하기 위한 제어 신호를 출력하는 제어부를 더 구비하고 있으면 된다.
또한, 상기 내벽판은 온도 조절 매체를 통류시키기 위한 온도 조절용 유로와, 상기 처리 용기의 외부로부터의 온도 조절 매체를 도입하기 위한 도입구와, 온 도 조절 매체를 상기 처리 용기의 외부로 배출하기 위한 배출구를 구비하는 것이 바람직하고, 또한 처리 용기 외부에 마련되어, 상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하는 온도 조절 수단과, 이 온도 조절 수단을 거쳐서 온도 조절 매체의 온도를 조절함으로써 상기 내벽판의 외표면 온도를 제어하는 수단을 구비하고 있으면 된다.
본 발명의 플라즈마 처리 장치를 액정 모니터용 유리 기판을 에칭하는 장치에 적용한 실시예에 대하여 설명한다. 도 1에서 2는 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄으로 이루어지는 각통 형상의 처리 용기(2)이다. 이 처리 용기(2)의 상부에는, 가스 공급부인 가스 샤워 헤드를 겸용하는 상부 전극(3)이 마련되어 있고, 이 상부 전극(3)은 처리 용기(2)의 상면의 개구부(30)의 개구 가장자리를 따라 마련된 절연재(31)에 의해 처리 용기(2)에 대하여 전기적으로 충분히 떠 있는 상태로 되어있다. 또한 상부 전극(3)인 가스 샤워 헤드는 가스 공급로(32)를 거쳐서 처리 가스 공급부(33)에 접속됨과 아울러 가스 공급로(32)로부터 공급된 가스를 다수의 가스 구멍(34)으로부터 처리 용기(2) 내로 공급하도록 구성되어 있다.
한편, 처리 용기(2)의 바닥부에는, 기판(10)을 얹어 놓는 탑재대를 겸용한 하부 전극(5)이 마련되어 있고, 이 하부 전극(5)은 절연재(50)를 거쳐서 지지부(51)에 지지되어 있다. 따라서 하부 전극(5)은 처리 용기(2)로부터 전기적으로 충분히 뜬 상태가 되어 있다. 본 실시예에 관한 플라즈마 처리 장치는, 하부 전극(5)에 다른 주파수의 2개의 고주파 전원을 마련한 이른바 하부 2주파 타입의 플 라즈마 처리 장치이다. 구체적으로는, 지지부(51)의 하측에 보호관(45)을 접속하고, 이 보호관(45)을 처리 용기(2)의 저면으로 관통시켜, 보호관(45)의 하단부에 매칭 박스(42)를 접속하고 있다. 매칭 박스(42) 내에는 2개의 정합 회로(41a, 41b)가 마련되고, 이들 정합 회로(41a, 41b)의 한쪽 단부측은 각각 보호관(45) 내에 배치된 도전로(46a, 46b)를 거쳐서 하부 전극(5)에 접속됨과 아울러, 정합 회로(41a, 41b)의 다른쪽 단부측에는 각각 도전로(40a, 40b)을 거쳐서 접지된 제 1 고주파 전원(4a) 및 제 2 고주파 전원(4b)이 접속되어 있다. 또한 매칭 박스(42)의 하부는 상기 도전로(40a, 40b)와 함께 동축 케이블(44a, 44b)을 구성하는 외층부(43a, 43b)으로서 연장되고 있고, 이들 외층부(43a, 43b)는 접지되어 있다. 이 예에서는 매칭 박스(42)가 정합 회로(41a, 41b)의 접지 케이스에 상당한다. 또한, 본 발명을 적용 가능한 플라즈마 처리 장치는 하부 2주파 타입의 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않는다. 예컨대, 상부 1주파 타입이나 하부 1주파 타입 및, 상하 2주파 타입의 플라즈마 처리 장치 등에도 본 발명은 적용할 수 있다.
본 실시예에서는 제 1 고주파 전원(4a)은 10MHz~60MHz, 예컨대 20kW의 고주파 전력을 출력하고, 제 2 고주파 전원(4b)은 2MHz~6MHz, 예컨대 20kW의 고주파 전력을 출력한다. 제 1 고주파 전원(4a)으로부터의 고주파 전력은 처리 가스를 활성화하는 역활을 하고, 제 2 고주파 전원(4b)으로부터의 전력은 플라즈마 속의 이온을 기판(10)측으로 밀어 넣는 역활을 한다. 또한, 도 1에는 도시되지 않았지만 하부 전극(5)과 정합 회로(41a) 사이에는 하이 패스 필터가, 또한 하부 전극(5)과 정합 회로(41b) 사이에는 로우 패스 필터가 개재되어 있어서, 양 고주파 전원(4a, 4b) 사이에서 상대 고주파 성분이 입력되지 않도록 하고 있다.
상부 전극(3)에는 도전로(52)를 거쳐서 임피던스 조정부(53)의 한쪽 단부측이 접속되어 있음과 아울러, 이 임피던스 조정부(53)의 다른쪽 단부측은 처리 용기(2)의 개구부(30)를 덮는 도전성 커버체(54)를 거쳐서 처리 용기(2)의 상부, 예컨대 천장부에 접속되어 있다. 임피던스 조정부(53)는 하부 전극(5)과 처리 용기(2)의 벽부 등 사이에 플라즈마가 있기 어렵게 하기 위해서, 플라즈마 처리 장치에 복수 설치되는 장치 중 하나이다. 구체적으로는, 하부 전극(5)으로부터 플라즈마, 상부 전극(3) 및 처리 용기(2)의 벽부를 거쳐서 매칭 박스(42)에 이르기까지의 경로에 있어서의 제 1 고주파 전원(4a)의 고주파의 임피던스 값이 하부 전극(5)으로부터 플라즈마 및 처리 용기(2)의 벽부 등을 거쳐서 매칭 박스(42)에 이르기까지의 경로에 있어서의 제 1 고주파 전원(4a)의 고주파의 임피던스 값보다 작도록 그 임피던스 값을 조정하기 위한 것이다. 임피던스 조정부(53)는 예컨대, 용량 가변 콘덴서나, 고정 용량의 콘덴서와 용량 가변 콘덴서와의 조합 회로 등에 의해 구성된다. 또한, 상기 경로에 있어서의 제 2 고주파 전원(4b)의 고주파의 임피던스 값을 조정하기 위해서, 또 하나의 임피던스 조정부를 상부 전극(3)과 처리 용기(2) 사이에 마련해도 된다.
이상의 구성에 의해, 본 플라즈마 처리 장치에서는 하부 전극(5)을 캐소드 전극으로 하고, 상부 전극(3)을 애노드 전극으로 하며, 이들 전극(5, 3) 사이의 공간에 플라즈마를 발생시킬 수 있게 되어 있다. 또한, 처리 용기(2)의 저면에는 배기로(21)가 접속되고, 이 배기로(21)에는 진공 배기 수단(22)이 접속되어 있다. 그 밖에 도 1에는 도시하지 않은 처리 용기(2)의 벽부(예컨대, 도 1의 앞쪽 또는 안쪽의 벽부)에는 기판(10)의 반송구를 개폐하기 위한 게이트 밸브가 설치된다.
상술한 구성에 의해 본 플라즈마 처리 장치에서는 제 1 고주파 전원(4a)으로부터의 고주파 전류는 제 1 고주파 전원(4a)→정합 회로(41a)→하부 전극(5)→플라즈마→상부 전극(3)→임피던스 조정부(53)→처리 용기(2)→매칭 박스(42)의 경로로 흐르고, 제 2 고주파 전원(4b)으로부터의 고주파 전류는 제 2 고주파 전원(4b)→정합 회로(41b)→하부 전극(5)→플라즈마→상부 전극(3)→임피던스 조정부(53)→처리 용기(2)→매칭 박스(42)의 경로로 흐른다(이하, 이들 경로에 공통하는 하부 전극(5)→플라즈마→상부 전극(3)→임피던스 조정부(53)→처리 용기(2)→매칭 박스(42)로 이루어지는 경로를 「정상 경로」라고 부른다). 그러나, 배경 기술의 항목에 기재한 바와 같이, 캐소드 전극인 하부 전극(5)으로부터 플라즈마를 거쳐서 처리 용기(2)의 벽부 등에 고주파 전류가 흐를 우려가 있기 때문에(이하, 하부 전극(5)→플라즈마→처리 용기(2)의 벽부 등으로 이루어지는 경로를 「이상 경로」라고 부른다), 이상 경로의 임피던스 값이 정상 경로의 임피던스 값보다 커지도록 조정하고 있다.
이러한 조정을 행하기 위해서, 도 1~도 3에 도시한 바와 같이 처리 용기(2)의 벽부를 피복하도록 직사각형판 형상의 내벽판(6)을 마련하고 있다. 내벽판(6)은 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등으로 이루어지는 도전체로서, 고정 부재(64)를 통해서 처리 용기(2)의 벽부에 고정되어 있다. 내벽판(6)에는 도전로(63)를 통해서 임피던스 조정부(60)의 한쪽 단부가 접속되어 있고, 이 임피던스 조정부(60)의 다른쪽 단부는 도전로(63)를 통해서 처리 용기(2)에 접속되어 있다. 임피던스 조정부(60)는 인덕터(61)인 코일과 용량 가변 콘덴서(62)와의 직렬 회로로서 구성되어 있고, 이상 경로(이하, 「이상 경로」는, 하부 전극(5)→플라즈마→내벽판(6)→처리 용기(2)와, 내벽판(6)을 포함하는 것으로 한다)의 임피던스 값이 정상 경로의 임피던스 값보다 커지도록, 이상 경로의 임피던스 값을 증대시키는 기능을 한다. 임피던스 조정부(60)는 용량 가변 콘덴서(62)를 포함함으로써, 그 임피던스 값을 가변시키도록 구성되어 있다. 또한, 임피던스 조정부(60)는 제어부(7)와 접속되어 있고, 제어부(7)는 도시하지 않는 용량 가변 콘덴서(62)를 구동하는 모터를 동작시켜서, 이상 경로의 임피던스 값을 적절하게 조정하는 역활을 한다.
도 1에서는 도시 편의상, 처리 용기(2)의 좌우 양벽에 마련된 내벽판(6)만이 도시되어 있지만, 본 도면에서는 도시되어 있지 않은 앞쪽의 벽과 안쪽의 벽에도 내벽판(6)이 설치된다. 그리고, 기판(10)의 반송구를 덮는 내벽판(6)에는 기판(10)을 반입하는 경로와 간섭되지 않도록 개구부가 설치된다. 또한, 본 실시예에서는 도 1에 도시하는 바와 같이 각 내벽판(6) 각각에 임피던스 조정부(60)를 마련하고 있지만, 예컨대 하나의 임피던스 조정부(60)에 복수장의 내벽판(6)을 접속하고, 이들 복수장의 내벽판(6)을 포함하는 이상 경로의 임피던스 값을 일괄해서 조정하도록 구성해도 된다.
여기서, 내벽판(6)을 처리 용기(2)에 고정하는 고정 부재(64)는, 예컨대 기둥 형상의 형태를 갖고 있고, 예컨대 석영, 세라믹, 테프론(등록 상표)이나 폴리이 미드 등의 절연체에 의해서 구성되어 있다. 기둥 형상의 고정 부재(64)의 한쪽 단 부가 처리 용기(2)의 벽부에 고정되고, 그 다른 단부에 내벽판(6)이 붙여짐으로써, 처리 용기(2)의 벽부와 내벽판(6)이 직접 접촉하지 않도록 내벽판(6)이 고정된다. 또한, 내벽판(6)이 고정 부재(64)를 통해서 고정되어 있음으로써, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에는 공간이 형성된다. 이 공간은, 플라즈마 처리가 행해지는 분위기에 개방되어 있다. 이에 따라, 이 공간 내의 분위기도 처리 용기(2) 내의 다른 공간과 같이, 진공 배기 수단(22)에 의한 진공 배기가 된 진공 분위기(대기압에 대하여 감압인 상태로 처리 가스가 채워진 분위기)로 된다. 또한, 처리 용기(2) 내에 발생한 플라즈마가 상술한 공간에 들어가지 않도록, 처리 용기(2)의 벽부에는 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이의 공간의 개구부를 덮도록, 도시하지 않는 절연체로 이루어지는 차폐판이 설치된다. 단, 이 차폐판은 상술한 공간과 플라즈마 처리가 행해지는 분위기를 격리하는 것이 아니다.
또한, 절연체인 고정 부재(64)를 통해서 내벽판(6)이 처리 용기(2)의 벽부에 고정되어 있고, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에 형성되어 있는 공간이 진공 분위기이므로, 내벽판(6)은 처리 용기(2)에 대하여 전기적으로 떠 있는 상태로 되어 있다.
또한, 도 2, 도 3에 도시하는 바와 같이 내벽판(6) 내부에는, 플라즈마에 의한 처리를 행할 때에 내벽판(6)의 외표면 온도를 소정의 온도로 유지하기 위한 온도 조절 매체가 흐르는 온도 조절용 유로(66)가 형성되어 있다. 온도 조절용 유로(66)는 도 3에 도시한 바와 같은 유로 형상을 갖고 있고, 온도 조절용 유로(66) 의 한쪽 단부와 다른쪽 단부는 예컨대, 도 3에 도시하는 바와 같이 도입구(67a)와 배출구(67b)가 내벽판(6)의 거의 중앙부에서 서로 인접하도록 설치되어 있다. 그리고, 도입구(67a)는 도입관(66a)에, 배출구(67b)는 배출관(66b)에 각각 접속되어 있어서 각각의 배관(66a, 66b)은 처리 용기(2) 외부에 마련된 예컨대, 열교환기 등으로 이루어지는 온도 조절부(65)와 접속되어 있다.
온도 조절 매체로는 절연성이 높은 매체가 사용된다. 이 온도 조절 매체는 도시하지 않는 순환 펌프의 기능에 의해서 내벽판(6)과 온도 조절부(65) 사이를 순환하면서 내벽판(6)을 승온시킴으로써, 반응 생성물 등이 내벽판(6)에 부착하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 온도 조절부(65)는 처리 용기(2) 내에 마련한 도시하지 않은 온도 검출부의 검출값에 근거하여 온도 컨트롤러(8)를 거쳐서 온도 조절 매체의 온도 조절을 행하여 내벽판(6)의 외표면 온도를 제어할 수 있다.
또한, 내벽판(6)과 임피던스 조정부(60)를 접속하는 도전로(63)나 내벽판(6)과 온도 조절부(65)를 접속하는 배관(66a, 66b)은 도 2에 도시하는 바와 같이 고정 부재(64)를 이루는 절연체에 의해 덮어져 있다. 이에 따라, 내벽판(6)은 처리 용기(2)에 대하여 전기적으로 충분히 뜬 상태가 유지되고 있다.
다음으로, 임피던스 조정부(60)를 이용하여 이상 경로의 임피던스 값을 조정하는 수법에 대하여 도 4~도 6을 참조하면서 설명한다. 도 4는, 도 1의 플라즈마 처리 장치에 있어서 고주파 전류에 대한 등가 회로다. 처리 용기(2)는 인덕턴스 성분으로 간주할 수 있기 때문에 인덕터로서 표시하고 이다. C1은 하부 전극(5) 및 상부 전극(3) 사이의 플라즈마를 용량 성분으로서 기재한 것이고, C2는 하부 전 극(5) 및 내벽판(6) 사이의 플라즈마를 용량 성분으로서 나타낸 것이다.
여기서, 하부 전극(5)과 상부 전극(3)과의 사이에 형성되는 플라즈마의 캐패시턴스(C1) 및 임피던스 조정부(53)의 용량 성분(Cv), 처리 용기(2)의 하부에 이르기까지의 경로의 인덕턴스(L1)에 의하면, 이 정상 경로의 임피던스 값은, Z1=j(-1/ωC1-1/ωCv+ωL1)로 나타낼 수 있다. 그래서, 본 실시예의 목적은, 하부 전극(5)과 내벽판(6)과의 사이에 형성되는 플라즈마의 캐패시턴스(C2) 및 처리 용기(2)의 벽부로부터 처리 용기(2)의 하부에 이르기까지의 경로의 인덕턴스(L2)를 포함하는 이상한 이상 경로의 임피던스 값 Z2=j(-1/ωC2+ωL2)에 임피던스 조정부(60)의 임피던스 값 Zv를 더함으로써, 이상 경로의 임피던스 값을 정상 경로의 임피던스 값보다 크게 하는 것(Z2+Zv>Z1로 하는 것)이다.
도 5는 임피던스 조정부(60)의 구체적인 구성의 일례이다. 임피던스 조정부(60)는 예컨대, 용량 가변 콘덴서(62)와 인덕터(61)를 직렬로 접속한 회로로서 구성되고, 용량 가변 콘덴서(62)의 트리머의 위치를 바꿔서 그 캐패시턴스를 변화시킴으로써, 임피던스 조정부(60)의 임피던스 값(Zv)을 바꿀 수 있다. 그런데, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에는 캐패시턴스(C3)가 존재한다. 이 때문에, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 있을 수 있는 정주파 전류에 대한 등가 회로는 내벽판(6) 및 처리 용기(2)의 벽부 사이의 용량 성분과 임피던스 조정부(60)와의 병렬 회로로서 표현할 수 있다.
임피던스 조정부(60)를 이용하여 상술한 이상 경로의 임피던스 값을 크게 하기 위해서는, 임피던스 조정부(60)의 임피던스 값을 여러가지로 바꿔서, 도 5에 도시한 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 형성되는 병렬 회로 전체의 임피던스 값이 최대가 되도록 하면 된다. 예컨대 제 1 고주파 전원(4a)이 특정한 주파수의 고주파 전력을 출력하는 경우에 있어서, 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 변화시키면 도 5에 도시한 병렬 회로는 어느 캐패시턴스에 있어서 병렬 공진이 되어, 임피던스 값이 극대가 된다. 그래서, 후술하는 실험예로부터 이 병렬 회로가 병렬 공진이 되는 부근에서의 용량 가변 콘덴서(62)의 트리머의 위치를 미리 파악해 두고, 그 위치에 트리머를 설정하여 제 1 고주파 전원(4a)으로부터의 고주파 전력의 출력을 개시함으로써, 상술한 이상 경로의 임피던스 값을 크게 할 수 있다.
그런데, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이의 캐패시턴스(C3)가 지나치게 커지면, 이상 경로의 임피던스 값을 조정하기 어렵게 되어 버린다. 이 점에 대하여, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 형성되어 있는 공간이 플라즈마 처리가 행해지는 분위기에 개방되어, 진공 분위기로 되어 있음으로써, 이 캐패시턴스(C3)를 적절한 크기로 할 수 있어서, 임피던스 값의 조정이 용이해 진다. 즉, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이의 공간이 플라즈마 처리가 행해지는 분위기에 개방되어 있는 구조는 이상 경로의 임피던스 값을 조정하기 쉽게 하는 역할도 맡고 있다. 또한, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 형성된 공간을 진공 분위기로 하는 수법은, 이 공간을 플라즈마 처리가 행해지는 분위기에 개방하는 경우에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 3(a)에 나타낸 내벽판(6)의 바깥 둘레를 둘레가 붙도록 판 형상의 고정 부재(64)를 형성하여, 이 고정 부재(64)로 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 형성되는 공간을 밀폐하고, 그 밀폐된 공간을 진공 분위기로 해도 된다.
또한, 제 1 고주파 전원(4a)뿐만 아니라 제 2 고주파 전원(4b)이 출력하는 고주파 전력에 대해서도 이상 경로의 임피던스 값을 증대시키고 싶은 경우에는, 각 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부와의 사이에 하나씩 더 임피던스 조정부를 설치하면 된다. 이들 임피던스 조정부의 용량 가변 콘덴서를 제 2 고주파 전원(4b)의 주파수에 대응하여 조정함으로써, 제 2 고주파 전원(4b)이 출력하는 고주파 전력에 대해서도 임피던스 값을 증대시킬 수 있다.
또한, 임피던스 조정부(60)의 실시예는 도 5에 나타낸 용량 가변 콘덴서(62)와 인덕터(61)와의 직렬 회로에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, (a) 용량 가변 콘덴서만을 이용하는 경우나, (b) 고정 용량의 콘덴서와 용량 가변 콘덴서를 조합하는 경우, (c) 고정 용량 콘덴서를 이용하는 경우나, (d) 인덕턴스의 가변인 인덕터와 고정 용량 콘덴서를 조합하는 경우 등 여러가지 구성을 채용해도 된다.
다음으로, 본 실시예의 작용 효과에 대하여 말한다. 우선, 미리 온도 조절부(65)의 순환 펌프를 순환시키고 온도 조절 매체를 내벽판(6)과 온도 조절부(65) 사이에서 순환시킨다. 그리고, 온도 조절부(65)의 온도 조절 수단을 작동시켜, 온도 조절부(65) 내부의 온도 조절 매체의 온도를 예컨대, 120℃로 조절한다. 이러한 준비를 한 후, 도시하지 않는 게이트 밸브를 열어서 도시하지 않는 로드 로크실 로부터 도시하지 않은 반송 암에 의해 기판(10)이 처리 용기(2)내로 반입되어, 하부 전극(5)내를 관통하는 도시하지 않는 승강 핀과의 사이의 협동 동작에 의해 기판(10)이 하부 전극(5) 위로 전달된다. 이어서 게이트 밸브를 닫고 처리 가스 공급부(33)로부터 상부 전극(3)을 통하여 처리 용기(2)내로 처리 가스를 공급함과 아울러, 진공 배기 수단(22)에 의해 진공 배기함으로써 처리 용기(2)내를 소정의 압력으로 유지한다. 그리고 제 1 고주파 전원(4a)과 제 2 고주파 전원(4b)으로부터 고주파 전력을 하부 전극(5)과 상부 전극(3)의 사이에 인가함으로써 처리 가스가 여기되어 플라즈마를 생성한다. 처리 가스로서는 예컨대 할로겐을 포함하는 가스 예컨대 할로겐 화합물로 이루어지는 가스, 산소 가스 및 아르곤 가스 등이 이용된다.
플라즈마의 발생에 의해 고주파 전류가 하부 전극(5)→플라즈마→상부 전극(3)→임피던스 조정부(53)→처리 용기(2)→매칭 박스(42)→동축 케이블(44a, 44b)의 외층부(43a, 43b)→접지라는 이른바 정상 경로를 흐른다. 이 때, 내벽판(60)에 접속된 임피던스 조정부(60)내의 용량 가변 콘덴서(62)의 트리머의 위치가 소정의 위치로 설정되어 있음으로써, 하부 전극(5)→플라즈마→내벽판(6)→임피던스 조정부(60)→처리 용기(2)→매칭 박스(42)→동축 케이블(44a, 44b)의 외층부(43a, 43b)→접지로 이루어지는 이상 경로의 임피던스 값은, 상술한 정상 경로의 임피던스 값보다 크게 되어 있다. 이 때문에, 하부 전극(5)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에는 플라즈마가 있기 어렵게 된다. 그 결과, 하부 전극(5)과 상부 전극(3) 사이에 플라즈마가 집중하여, 기판(10) 상의 플라즈마는 면내 균일성이 높아 지게 된다. 기판(10)의 표면은 이 플라즈마에 의해 예컨대 에칭 처리가 행해지지만, 플라즈마의 면내 균일성이 높기 때문에 에칭 속도의 면내 균일성이 높고, 따라서 면내에서 균일한 에칭을 행할 수 있다. 또한, 처리 용기(2)의 내벽이나 내부 부품의 손상 혹은 소모를 억제할 수 있다.
또한 본 발명에서는 플라즈마를 이용한 기판(10)에 대한 처리의 종별과 임피던스 조정부(60)의 조정값을 대응시킨 데이터(본 실시예에 있어서는 임피던스 조정부(60)내의 용량 가변 콘덴서(62)의 트리머 설정 위치)를 제어부(7)의 기억부에 예컨대, 테이블로 해서 기억해 두어도 된다. 이 경우에는, 도시하지 않는 인터페이스부를 거쳐서 처리의 종별을 선택했을 때 선택된 처리의 종별에 따라서, 이상 경로의 임피던스 값이 정상 경로의 임피던스 값보다 크게 되도록 제어부(7)는 기억부로부터 데이터를 판독해서, 예컨대 용량 가변 콘덴서(62)를 구동하는 모터로 제어부(7)로부터 제어 신호를 출력하도록 구성하면 된다. 플라즈마를 이용한 처리의 구체예로서는, 서로 다른 에칭 처리를 연속하여 실행하는 경우에 있어서, 에칭 처리별로 상기 적절한 설정값을 정해 두는 경우나, 연속 성막 프로세스를 행하는 경우에 성막 처리별로 상기 적절한 설정값을 정해 두는 예 등을 들 수 있다.
또한, 온도 조절용 유로(66) 내에 온도 조절된 온도 조절 매체를 흘림으로써 예컨대, 내벽판(6)을 승온시켜서 반응 생성물 등의 부착을 억제할 수 있다. 특히, 내벽판(6)은 처리 용기(2)에 비해서 용적이 작기 때문에, 그 열용량도 처리 용기(2)에 비해서 작다. 또한, 내벽판(6)은 진공 배기된 처리 용기(2) 내에 설치되어 있기 때문에 처리 용기(2)의 외면과 달리 대기와 접하지 않는다. 이 때문에, 대기에 대해서 이른바, 진공 단열된 상태가 되어서, 예컨대 처리 용기(2)의 벽부내에 온도 조절 매체를 흘리는 경우에 비해서 필요한 온도 조절 매체의 양이 적어도 되고, 내벽판(6)의 벽면의 온도를 제어할 때의 온도 응답성도 좋다. 동시에, 필요한 온도 조절 매체가 적어도 되어서, 예컨대 온도 조절부(65)의 온도 조절 수단에서 소비되는 에너지의 절약에도 공헌할 수 있다. 또한, 온도 조절 수단에 접속된 온도 컨트롤러(8)에 의해 내벽판(6)의 외표면 온도를 일정하게 유지하는 것도 가능해진다. 그 결과, 기판(10) 표면의 온도를 균일하고 또한, 일정하게 유지함으로써 면내에서 균일한 에칭을 할 수 있다.
계속해서 본 발명의 효과를 확인하기 위한 실험예에 대하여 설명한다.
(실험 1)
임피던스 조정부(60)의 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 변화시킨 경우의, 내벽판(6)과 접지 사이에서의 임피던스 값의 변화 특성을 조사했다.
A. 실험 방법
도 1에 도시한 바와 같이 평행평판형 플라즈마 처리 장치에 있어서, 실험을 간략화하기 위해서 제 1 고주파 전원(4a)만을 가진(제 2 고주파 전원(4b)이나 정합 회로(41b) 등을 갖지 않는다) 하부 1주파 타입의 것을 이용했다. 또한, 임피던스 조정부(60)로서, 도 5에 도시하는 바와 같이 용량 가변 콘덴서(62)와 인덕터(61)를 직렬 접속한 것을 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에 접속했다.
그리고, 용량 가변 콘덴서(62)의 트리머의 위치를 여러가지로 바꿔서 임피던스 조정부(60)의 임피던스 값을 다양하게 설정하여, 처리 용기(2)내에 설치된 1장의 내벽판(6)부터 접지까지의 이상 경로에 있어서의, 제 1 고주파 전원(4a)으로부터의 고주파 전류에 대한 임피던스 값을 측정했다. 플라즈마의 발생 조건에 있어서는 하부 전극(5)과 상부 전극(3) 사이를 200mm로 설정하고, 플라즈마 발생용 가스로서 SF6 가스 및 Cl2 가스의 혼합 가스를 이용하며, 제 1 고주파 전원(4a)의 주파수, 전력을 각각 27MHz, 4.0kw로 설정하고, 압력을 7Pa(50mTorr)로 설정했다. 또한, 상부 전극(3)과 도전성 커버체(54) 사이에 설치된, 정상 경로의 임피던스 조정부(53)는 미리 정상 경로의 임피던스 값이 최소가 되도록 설정되어 있다.
B. 실험 결과
도 6은 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 변화시킨 경우에 있어서의 내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값을 측정한 결과를 나타내고 있다. 도면 중, 검은색 마름모꼴(◆)은 측정값을 나타내고, 실선은 실험 결과를 연결해서 얻어진 임피던스 값의 변화 특성을 나타내고 있다. 실험 결과에 의하면, 내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값은 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 크게 함에 따라서 단조롭게 증가하고, 캐패시턴스가 어느 크기에 이르면 급격하게 증대하여 +∞로 발산하고 있다. 임피던스 값이 +∞에 발산한 캐패시턴스에 있어서, 도 5에 나타낸 회로가 병렬 공진로 되어있다고 생각된다. 또한, 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 늘려 가면, 임피던스 값은 -∞으로 바뀐 후, 그 절대값이 급속하게 작아진 후 서서히 작아진다.
그 플라즈마 처리 장치에서 측정한 임피던스 값의 절대값이 클수록, 하부 전극(5)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에 플라즈마가 있기 어렵게 된다. 그래서, 회로가 병렬 공진이 되는 점 부근이 되도록 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 조정하면 회로의 임피던스 값의 절대값이 매우 커져서, 하부 전극(5)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에 플라즈마가 있기 어렵게 할 수 있다. 그러나, 회로가 병렬 공진이 되는 점 부근에서는 임피던스 값의 변화가 매우 커서 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스가 약간만 어긋나도 임피던스 값이 크게 변화해 버려서 안정된 조정을 행할 수 없는 경우가 많다. 그래서, 도 6의 (ㄴ)에 도시하는 바와 같이 임피던스 값의 절대값이 충분히 크고 또한, 안정된 조정이 가능한 캐패시턴스가 되는 트리머의 위치가, 그 조건에 있어서의 임피던스 조정부(60)의 최적의 조정 결과가 되는 것을 알 수 있다.
또한, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이를 절연체로 채워 버리면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이의 캐패시턴스(C3)가 커져 버린다. 그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이 임피던스 값의 절대값이 상승하기 시작하는 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스의 영역이 좁아져 버려서, 임피던스값을 조정하기 어렵게 되어 버린다는 것을 알 수 있다. 예컨대, 도 6에는 내벽판(6) 과 처리 용기(2)의 벽부 사이를 세라믹(Al2O3, 비유전률9)으로 채운 경우의 내벽판(6)-접지 사이에 있을 수 있는 임피던스 값의 변화 특성(계산값)을 파선으로 나타내고 이다. 용량 가변 콘덴서(62)의 캐패시턴스를 변화시키더라도, 회로가 병렬 공진이 되는 캐패시턴스 이외의 영역에서는, 내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값은 변화되지 않고 0Ω 부근에서 거의 일정하다. 그리고, 회로가 병렬 공진이 되는 주변의 매우 좁은 캐패시턴스 영역에서 급격하게 임피던스 값이 발산하고 있다. 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이가 진공(비유전률1)인 경우(◆)에 비하여, 용량 가변 콘덴서(62)를 이용한 임피던스 값의 조정이 매우 곤란하다는 것을 알 수 있다. 즉, 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽부 사이 공간을 형성하여, 플라즈마 처리가 행해지는 진공 분위기에 개방해 두는 것은, 임피던스 값이 쉽게 조정된다는 점에서 유리하다고 말할 수 있다.
(실험 2)
임피던스 조정부(60)의 설정을 변화시킨 경우에 있어서, 하부 전극(5)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에서의 플라즈마의 상태를 조사했다.
A. 실험 방법
(실험 1)과 거의 동일한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 내벽판(6)으로부터의 거리와 플라즈마의 상태와의 관계를 조사하기 위해서, 도 7(b)에 도시한 바와 같이 처리 용기(2)의 1면에만 내벽판(6)을 설치한 것을 이용했다. 그리고, 용량 가변 콘덴서(62)의 정전 용량이 도 6에 나타낸 (ㄱ), (ㄴ), (ㄷ)이 되도록 트리머의 위치를 바꿔서 임피던스 조정부(60)를 조정하여, (실험 1)과 동일한 플라즈마 발생 조건으로 처리 용기(2)내에 플라즈마를 생성시켰다. (실험 1)의 결과에 의하면, 도 6에 도시한 바와 같이, 내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값의 절대값은 (ㄷ)→(ㄱ)→(ㄴ)의 순서로 커진다.
처리 용기(2) 내의 플라즈마의 상태는, (1) 눈으로 본 관찰과, (2) 전자 밀도분포의 측정으로부터 파악했다. 전자 밀도는 플라즈마 흡수 프로브법에 의해 측정했다. 또한, 전자 밀도의 측정 위치는 아래와 같이 설정했다. 즉, 도 7(b)의 플라즈마 처리 장치의 개략 평면도에 나타낸 바와 같이, 도면 중 화살표를 X축으로 해서, X축 상의 복수의 위치에 있어서 전자 밀도를 측정했다. 또한, 폭이 120cm인 하부 전극(5)의 중심의 위치를 X축의 원점(X=0cm)으로 했다. 즉, 하부 전극(5)의 내벽판(6)측의 한쪽 단부가 X=60cm인 위치, 반대측의 다른쪽 단부가 X=-60cm인 위치가 된다. 측정 높이는 전극상 6cm이다.
B. 실험 결과
눈으로 본 관찰 결과에 의하면, (ㄴ)의 조건(내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값의 절대값이 최대가 되도록 임피던스 조정부(60)가 조정되어 있는 조건)에서, 내벽판(6) 근방이 가장 어둡게 되었다. 이에 따라, 내벽판(6) 근방에는, 눈으로 보는 것이 가능한 광을 발생할 정도의 플라즈마는 형성되어 있지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 전자 밀도의 측정 결과를 도 7(a)에 나타내었다. 가로축은 상기 X축 상의 위치를 나타내고, 세로축은 그 위치에서 계측된 1cm3 당 전자의 개수를 나타내고 있다. 조건 (ㄱ)의 측정 결과를 안이 비어있는 사각형(□)으로 플로트하고, 조건(ㄴ)의 결과를 검은색의 삼각형(▲), 조건(ㄷ)의 결과를 안이 비어있는 원(○)으로 각각 플로트했다. 또한, 본 실험에서는, 처리 용기(2)의 벽면 중 1면에만 내벽판(6)을 설치하고 있고, 내벽판(6)이 설치되어 있지 않은 반대측 전자 밀도는 실제 구성과는 다르다. 이 때문에, 실험 결과의 평가는 실시예와 같이 내벽판(6)이 설치되어 있는 X>0인 영역만 평가했다.
전자 밀도의 측정 결과에 의하면, 내벽판(6)-접지 사이의 임피던스 값의 절대값이 커질수록, 내벽판(6) 근방의 전자 밀도가 작아지는 것을 알 수 있다. 이는 내벽판(6)-접지 사이 즉, 이상 경로에 있어서의 임피던스 값이 커지도록 임피던스 조정부(60)를 조정하면, 하부 전극(5)과 내벽판(6) 사이에 플라즈마가 있기 어렵게 된다고 하는 예상과 일치한 결과로 되었다.
(실험 3)
내벽판(6) 내의 온도 조절용 유로(66)에 온도 조절 매체를 흐르게 한 경우에 있어서의 내벽판(6)의 외표면 온도의 응답성을 조사했다.
A. 실험 방법
(실험 1)과 거의 동일한 플라즈마 처리 장치에 있어서, 순환 펌프로 온도 조절부(65)와 내벽판(6) 사이에 온도 조절 매체를 순환시키고, 온도 조절부(65)에 설치한 4kW의 전기 히터(온도 조절 수단)로 온도 조절 매체가 120℃가 될 때까지 온도를 조절했다. 그리고, 내벽판(6)의 표면 온도를 소정 시간 일정하게 유지한 후, 온도 설정을 40℃로 내려 온도 조절 매체를 순환시키면서 냉각을 했다. 내벽판(6)의 외표면 온도는, 형광 온도 프로브에 의해 측정했다. 도 3(a)에 온도 측정위치를 ×표시로 나타내었다. 처리 용기(2) 내는 플라즈마 처리를 행하는 경우와 같은 진공 분위기로 하고, 처리 용기(2)의 온도 조절은 실행하지 않았다. 내벽판(6)과 처리 용기(2)의 벽면 사이의 거리는, 10mm로 하고, 처리 용기(2)의 바닥부는 폴리이미드로 단열했다.
B. 실험 결과
도 8은 내벽판(6)의 표면 온도의 측정 결과를 나타내고 있다. 실험 결과에 의하면, 온도 조절을 시작하고 약 60분에 온도가 일정하게 되어서, 온도 조절이 완료했다. 또한, 온도 하강에 대해서도 약 70분 온도가 일정하게 되고, 양호하게 온도를 조절할 수 있다. 따라서, 내벽판(6)에 온도 조절된 온도 조절 매체를 흘림으로, 온도 응답성이 좋게 되어 각 내벽판(6)을 균일하게 하는 온도 제어가 용이해 진 것을 알 수 있다.
본 발명에 의하면, 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 내벽판 및 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 경로의 임피던스 값을 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 애노드 전극 및 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 경로의 임피던스 값보다 크게 할 수 있다. 이에 따라, 캐소드 전극과 내벽판 사이에 플라즈마가 있기 어렵게 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에 플라즈마가 집중하고, 기판상의 플라즈마는 면내 균일성이 높아지게 된다. 기판의 표면은 이 플라즈마에 의해 예컨대 에칭 처리가 행해지지만, 플라즈마의 면내 균일성이 높기 때문에 에칭 속도의 면내 균일성이 높고, 따라서 면내에서 균일한 에칭을 행할 수 있다. 또한 처리 용기의 내벽이나 내부 부품의 손상 혹은 소모를 억제할 수 있다.

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  7. 처리 용기 내에서 고주파 전력에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대하여 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    이 처리 용기 내에 그 처리 용기와는 절연되고 또한, 서로 대향하여 마련된 캐소드 전극 및 애노드 전극과,
    상기 캐소드 전극에 정합 회로를 사이에 두고 그 한쪽 단부가 접속된 고주파 전원과,
    상기 처리 용기의 벽부에 그 처리 용기와는 절연되고, 또한 상기 벽부를 덮도록 마련된 도전체로 이루어지는 내벽판과,
    한쪽 단부가 내벽판에 접속됨과 아울러, 다른쪽 단부가 상기 처리 용기에 접속된 임피던스 조정부를 구비하며,
    상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극 중 어느 한쪽 전극 상에 기판이 탑재되고,
    상기 임피던스 조정부는, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 내벽판 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값이, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 애노드 전극 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값보다 크게 되도록, 그 임피던스 값을 조정하고,
    상기 내벽판은,
    온도 조절 매체를 통류시키기 위한 온도 조절용 유로와,
    상기 처리 용기 외부로부터의 온도 조절 매체를 도입하기 위한 도입구와,
    상기 온도 조절 매체를 상기 처리 용기의 외부로 배출하기 위한 배출구
    를 더 구비한 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 삭제
  9. 처리 용기 내에서 고주파 전력에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대하여 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    이 처리 용기 내에 그 처리 용기와는 절연되고 또한, 서로 대향하여 마련된 캐소드 전극 및 애노드 전극과,
    상기 캐소드 전극에 정합 회로를 사이에 두고 그 한쪽 단부가 접속된 고주파 전원과,
    상기 처리 용기의 벽부에 그 처리 용기와는 절연되고, 또한 상기 벽부를 덮도록 마련된 도전체로 이루어지는 내벽판과,
    한쪽 단부가 내벽판에 접속됨과 아울러, 다른쪽 단부가 상기 처리 용기에 접속된 임피던스 조정부를 구비하며,
    상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극 중 어느 한쪽 전극 상에 기판이 탑재되고,
    상기 임피던스 조정부는, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 내벽판 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값이, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 애노드 전극 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값보다 크게 되도록, 그 임피던스 값을 조정하고,
    상기 내벽판과 상기 처리 용기의 벽부 사이에는 진공 분위기가 개재되어 있으며,
    상기 내벽판은,
    온도 조절 매체를 통류시키기 위한 온도 조절용 유로와,
    상기 처리 용기 외부로부터의 온도 조절 매체를 도입하기 위한 도입구와,
    상기 온도 조절 매체를 상기 처리 용기의 외부로 배출하기 위한 배출구
    를 더 구비한 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 처리 용기 내에서 고주파 전력에 의해 처리 가스를 플라즈마화하고, 그 플라즈마에 의해 기판에 대하여 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    이 처리 용기 내에 그 처리 용기와는 절연되고 또한, 서로 대향하여 마련된 캐소드 전극 및 애노드 전극과,
    상기 캐소드 전극에 정합 회로를 사이에 두고 그 한쪽 단부가 접속된 고주파 전원과,
    상기 처리 용기의 벽부에 그 처리 용기와는 절연되고, 또한 상기 벽부를 덮도록 마련된 도전체로 이루어지는 내벽판과,
    한쪽 단부가 내벽판에 접속됨과 아울러, 다른쪽 단부가 상기 처리 용기에 접속된 임피던스 조정부를 구비하며,
    상기 캐소드 전극 및 상기 애노드 전극 중 어느 한쪽 전극 상에 기판이 탑재되고,
    상기 임피던스 조정부는, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 내벽판 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값이, 상기 캐소드 전극으로부터 플라즈마, 상기 애노드 전극 및 상기 처리 용기의 벽부를 거쳐서 상기 정합 회로의 접지 케이스에 이르기까지의 임피던스 값보다 크게 되도록, 그 임피던스 값을 조정하고,
    상기 내벽판과 상기 처리 용기의 벽부 사이에는 진공 분위기가 개재되어 있고,
    상기 내벽판과 상기 처리 용기의 벽부 사이는 플라즈마 처리를 행하는 분위기에 개방되어 있으며,
    상기 내벽판은,
    온도 조절 매체를 통류시키기 위한 온도 조절용 유로와,
    상기 처리 용기 외부로부터의 온도 조절 매체를 도입하기 위한 도입구와,
    상기 온도 조절 매체를 상기 처리 용기의 외부로 배출하기 위한 배출구
    를 더 구비한 것
    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 7 항, 제 9 항, 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기 외부에 마련되어, 상기 온도 조절 매체의 온도를 조절하는 온도 조절 수단과,
    상기 온도 조절 수단을 통해서 온도 조절 매체의 온도를 조절함으로써 상기 내벽판의 외표면 온도를 제어하는 수단
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    을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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