KR100892790B1 - 피처리체의 유지 기구, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 - Google Patents

피처리체의 유지 기구, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고주파 전력 공급 라인에서의 직류 성분으로부터 하부 전극(2)의 보호막의 박리 상태의 검출과 잔유 전하의 제거 기능을 갖는 검출 회로(8)를 전원 공급 라인으로부터 전기적으로 차단하는 릴레이 스위치(8b)를 구비하며, 프로세스 조건에 따라 하부 전극(2)으로부터 검출 회로(8)를 차단하여 이상 방전을 방지하고, 이상 방전을 발생하지 않는 프로세스 조건에 의한 플라즈마 처리중 또는 유지 보수시에는, 하부 전극(2)에 전기적으로 접속하여 플라즈마 방전에서의 직류 성분으로부터 하부 전극(2)의 보호막의 박리 상태(수명)를 검출하거나, 또는 하부 전극 등으로의 대전이나 잔유 전하의 제거를 행하는 피처리체 W의 유지기구이다.

Description

피처리체의 유지 기구, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{WORKPIECE HOLDING MECHANISM, PLASMA PROCESSING APPARATUS AND PLASMA PROCESSING METHOD}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 등의 처리 챔버내에 탑재되어, 피처리체를 유지하는 피처리체의 유지 기구에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 처리 장치에서의 반도체 웨이퍼 등의 피처리체의 유지 기구에는, 정전 흡착을 이용한 정전 척이 이용되고 있으며, 정전 흡착된 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시하고 있다.
이 피처리체의 유지 기구의 예로서는, 도 5에 나타내는 바와 같은 정전 척내에 마련된 전극판에 직류 고전압을 인가하는 타입과, 도 6에 나타내는 바와 같은 정전 척을 지지하는 플라즈마 발생용 전극에 직류 고전압을 인가하는 타입의 2 종류가 있다. 그래서, 편의상, 전자(前者)의 정전 척을 분리 타입이라 부르고, 후자(後者)를 결합 타입이라 부른다.
이 분리 타입의 피처리체의 유지 기구는, 도 5에 도시하는 바와 같이 피처리체(예컨대, 반도체 웨이퍼)를 정전(靜電) 흡착하는 정전 척(21)과, 이 정전 척(21)을 지지하고, 또한 표면에 알루마이트 가공 또는 세라믹 등의 절연체로 코팅이 실 시된 알루미늄으로 이루어지는 하부 전극(22)을 구비하고 있다. 이 하부 전극(22)의 위쪽에는 소정 간격을 두고 평행하게 대치하도록 상부 전극(23)이 배치되어 있다.
또한, 하부 전극(22)은 정합 회로(24)를 거쳐서 고주파 전원(25)에 접속되고, 고주파 전원(25)으로부터 하부 전극(22)으로 고주파 전력이 인가되어, 하부 전극(22)과 상부 전극(23) 사이에서 플라즈마 P가 발생한다. 이 플라즈마 P는 하부 전극(22)의 외부 주연부 배치된 포커스 링(22a)을 거쳐서 반도체 웨이퍼 상에 집합되어, 반도체 웨이퍼 W에 대하여 에칭 등의 플라즈마 처리가 실시되어 있다.
상기 정전 척(21)은, 예컨대 폴리이미드계 수지나 세라믹 등의 절연성 재료에 의해서 형성되고, 그 내부에는 전극판(21a)이 마련되어 있다. 전극판(21a)에는 필터 회로(26)를 거쳐서 직류 전압을 인가하는 고전압 전원(27)이 접속되고, 고전압 전원(27)으로부터 전극판(21a)에 직류 고전압이 인가되어, 정전 척(21)의 표면에 반도체 웨이퍼가 정전 흡착된다.
필터 회로(26)는, 예컨대 코일(26a), 저항(26b) 및 콘덴서(26c)를 갖고, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전류를 여과하여, 고전압 전원(27)측에 고주파 전류가 돌아 들어가지 않도록 하고 있다.
또한, 하부 전극(22)에는 검출 회로(28)가 접속된다. 이 검출 회로(28)는 고주파 전력이 인가되어 있는 하부 전극(22)에서 발생한 직류(DC) 성분을 측정한다. 예컨대, 도 5에 도시하는 바와 같이, 코일(28a), 저항(28b, 28c) 및 콘덴서(28d)를 갖고, A점의 직류 성분을 측정한다. 이 측정시, 고주파 전원(25)으로부터의 고주파 전류를 차단하여, A점에 고주파 전류가 돌아 들어가지 않도록 한다.
한편, 도 6에 도시하는 바와 같이, 결합 타입의 피처리체의 유지 기구는, 하부 전극(22)이 정전 척(21)의 전극판을 겸하고 있는 점을 제외하면, 전술한 분리 타입의 피처리체의 유지 기구에 준한 구성이다. 즉, 하부 전극(22)에는 고주파 전원(25) 및 고전압 전원(27)의 양쪽이 접속되고, 고주파 전원(25)으로부터 하부 전극(22)으로 고주파 전력을 인가함으로써 상부 전극(23)과의 사이에서 플라즈마 P를 발생시킨다. 또한, 고전압 전원(27)으로부터 하부 전극(22)으로 직류 고전압을 인가함으로써 정전 척(21)에 정전기를 대전시켜 반도체 웨이퍼를 정전 흡착하고 있다.
그런데, 이 검출 회로(28)는, 플라즈마 처리시의 하부 전극(22)에서의 직류 성분의 검출 회로로서의 기능 외에, 하부 전극(22)이나 정합 회로(24)내의 캐패시터 성분에 잔류하는 전하를 제거하는 전하 제전(除電) 회로로서의 기능도 갖고 있다. 이 제전 회로로서의 성질을 이용하여, 분리 타입의 피처리체의 유지 기구인 경우에는, 검출 회로(28)가 하부 전극(22)의 수명 관리 수단으로서 사용되는 경우가 있다.
즉, 플라즈마 처리를 하고 있는 동안에, 하부 전극(22)의 표면이 스퍼터링되어 알루마이트 가공이 깎여나가 박리되고, 이 박리된 부분에 의해 하부 전극(22)과 상부 전극(23) 사이에서 폐(閉)회로가 형성되어 버려, 하부 전극(22)으로부터 검출 회로(28)측으로 전류가 흐른다.
이 전류를 검출 회로(28)에서 측정하면, 그 측정값의 크기에 의해서 하부 전 극(22)의 스퍼터에 의한 박리 정도를 파악할 수 있어, 나아가서는 하부 전극(22)의 수명을 관리할 수 있다. 검출 회로(28)는 하부 전극(22)에서의 직류 성분을 측정하기 위한 것이기는 하지만, 직류 성분은 고주파 전력을 ON/OFF할 때나 고전압을 ON/OFF할 때 이외에는, 이상적으로는 0V의 상태이다. 이 때문에, 플라즈마 처리시에 하부 전극(22)을 흐르는 전류가 알루마이트 가공이 박리된 부분을 거쳐서 하부 전극(22)을 흐르는 전류로서 파악할 수 있다. 그러나, 도 5에 나타내는 분리 타입의 피처리체의 유지 기구인 경우에는, 프로세스 조건에 의해서 반도체 웨이퍼에 플라즈마 처리를 실시하는 동안에, 예컨대 검출 회로(28)가 제전 회로로서 기능하여, 하부 전극(22)으로부터 검출 회로(28)로 전류 i1이 유입된다. 이 때문에, 하부 전극(22)의 전압 강하에 의해 하부 전극(22)과 포커스 링(22a) 사이에서 전위차가 발생하고, 이 전위차에 기인하여 하부 전극(22)과 포커스 링(22a) 등의 부품과의 사이에서 이상(異常) 방전을 발생한다고 하는 문제가 있었다.
이것을 회피하기 위해서는 검출 회로(28)를 분리하면, 플라즈마 처리시의 이상 방전은 방지할 수 있지만, 하부 전극(22)에 전하가 잔류하는 폐해가 있고, 또한, 유지 보수시에 하부 전극(22)내의 냉매 유로로 냉매를 순환시킨 채로 하면, 냉매와 냉매 유로와의 마찰에 의해 정전기가 발생하여 하부 전극(22)으로 대전되어 감전된다고 하는 문제가 있었다.
또한, 도 6에 나타내는 결합 타입의 피처리체의 유지 기구인 경우에는, 고전압 전원(27)과 검출 회로(28)로 폐회로가 형성되기 때문에, 동일 도면에 도시하는 바와 같이 고전압 전원(27)으로부터 검출 회로(28)측으로 상시 전류 i2가 유입되 어, 고전압 전원(27)으로부터 하부 전극(22)으로의 인가 전압이 저하하여 정전 척(21)의 정전 흡착 기능이 저하한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이것을 회피하기 위해서 검출 회로(28)를 분리하면 분리 타입의 경우와 마찬가지로 하부 전극(22)으로 정전기가 대전된다고 하는 문제가 있다.
발명의 개시
본 발명은, 전극에서의 전압 강하를 방지할 수 있고 또한 전극의 수명을 관리할 수 있는 피처리체의 유지 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 대향하는 2개의 전극의 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 상기 피처리체의 유지 기구로서, 상기 고주파 전원이 접속된 전극상에 장착되어 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과, 상기 정전 척에 직류 전압을 인가하여 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과, 상기 전극에 고주파 전력을 인가하여 상기 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시할 때에 해당 전극에서 발생하는 직류 성분을 검출하는 검출 회로와, 상기 피처리체의 처리시에는 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 분리 가능하고, 상기 직류 성분을 검출할 때 또는 상기 피처리체의 비처리시에는 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속 가능한 전환 스위치를 갖는 피처리체의 유지 기구를 제공한다.
또한, 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 대향하는 2개의 전극의 한쪽에 고주 파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 상기 피처리체의 유지 기구로서, 상기 고주파 전원이 접속된 전극상에 장착되어 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과, 상기 전극에 직류 전압을 인가하여 정전 척에 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과, 상기 전극에 고주파 전력을 인가하여 상기 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시할 때에 해당 전극에서 발생하는 직류 성분을 검출하는 검출 회로와, 상기 피처리체의 처리시에는 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 분리 가능하고, 상기 직류 성분을 검출할 때 또는 상기 피처리체의 비처리시에는 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속 가능한 전환 스위치를 갖는 피처리체의 유지 기구를 제공한다.
도 1은 본 발명의 피처리체의 유지 기구의 실시예 1에 따른 분리 타입의 구성예를 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 피처리체의 유지 기구의 실시예 2에 따른 결합 타입의 구성예를 나타내는 도면,
도 3(a), (b), (c)는 도 2에 도시한 결합 타입의 피처리체의 유지 기구에 있어서의, 고전압 전원의 전류와 하부 전극의 바이어스 전위와의 관계를 나타내는 도면,
도 4는 도 2에 도시한 실시예 2의 변형예를 나타내는 도면,
도 5는 종래의 분리 타입의 피처리체의 유지 기구의 일례를 나타내는 구성도,
도 6은 종래의 결합 타입의 피처리체의 유지 기구의 일례를 나타내는 구성도이다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 피처리체의 유지 기구의 실시예 1에 따른 분리 타입의 구성예를 나타내는 도면이다.
이 피처리체의 유지 기구(20)는, 상부 전극(7)과 대향하여 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극(2)과, 이 하부 전극(2)상에 마련되고 반도체 웨이퍼 W를 정전 흡착하는 정전 척(1)과, 정전 척(1)에 정전 흡착력을 발생시키기 위한 직류 전압을 인가하는 고전압 전원(6)과, 고전압 전원(6)측으로 고주파 전류가 돌아 들어가는 것을 방지하는 필터 회로(5)와, 반도체 웨이퍼 W에 플라즈마 처리를 실시할 때에 하부 전극(2)에서 발생하는 직류 성분을 검출하는 검출 회로(8)를 구비하며, 또한, 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원(4)과, 고주파 전원(4)의 출력에서의 정합성을 취하여, 하부 전극으로부터의 반사 전류를 없애는 정합 회로(3)가 마련되어 있다.
상기 하부 전극(2)은 표면이 알루마이트 가공 또는 세라믹 등의 보호막으로 되는 절연체로 코팅이 실시된 알루미늄에 의해 형성되어 있고, 외부 주연부에는 포 커스 링(9)이 마련되어 있다. 또한, 하부 전극(2)의 위쪽에는 상부 전극(7)이 배치되고, 하부 전극(2)과 상부 전극(7)은 도시하지 않은 처리 챔버내에 소정 간격을 두고 서로 평행하게 배치되어 있다.
상기 정전 척(1)은 폴리이미드계 수지, 세라믹 등의 절연 재료로 이루어지는 척 본체부(1a)와, 척 본체부(1a)내에 마련되고 고전압 전원(6)으로부터의 직류 전압이 인가되는 전극판(1b)으로 구성된다. 필터 회로(5)는 고전압 전원(6)과 하부 전극(2) 사이에서, 예컨대 코일(5a) 및 저항(5b)이 직렬 접속되어 있고, 그 접속점 B에는 접지된 콘덴서(5c)가 접속되며, 고주파 전원(4)으로부터의 고주파 전류를 콘덴서(5c)가 여과하여, 고전압 전원(6)측으로 고주파 전류가 돌아 들어가지 않도록 하고 있다.
상기 검출 회로(8)는 하부 전극(2)과 접지 사이에서, 직렬 접속되는 코일(8a), 릴레이 스위치(8b), 저항(8c) 및 저항(8d)으로 구성되고, 또한, 코일(8a) 및 릴레이 스위치(8b) 사이에 접지된 콘덴서(8e)가 접속되어 있다. 이 릴레이 스위치(8b)는 항상 개방 접점이며, 도시하지 않은 장치 전체를 제어하는 제어부의 지시에 근거하여, 스위치 구동부(10)가 온(도통)·오프(비도통)의 전환을 행하고 있다.
이러한 구성에 있어서, 고전압 전원(6)으로부터 필터 회로(5)를 거쳐서 전극판(1b)에 고전압을 인가하여, 반도체 웨이퍼 W를 정전 척(1)에 정전 흡착한 상태에서, 도시하지 않은 가스 공급계로부터 처리 챔버내로 소정의 프로세스 가스를 공급해서 소정의 진공도를 유지시키고, 고주파 전원(4)으로부터 정합 회로(3)를 거쳐서 하부 전극(2)에 고주파 전력을 인가하여, 하부 전극(2)과 상부 전극(7) 사이에서 플라즈마를 발생시켜, 반도체 웨이퍼 W에 소정의 플라즈마 처리를 실시한다.
그리고, 하부 전극(2)과 포커스 링(9) 등의 부품과의 사이에서, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에 의한 플라즈마 처리중에는, 릴레이 스위치(8b)를 개방 상태(비도통 상태)로 하여, 검출 회로(8)내로의 직류 전류의 유입을 차단한다. 또한, 플라즈마 처리를 정지하거나, 플라즈마 처리 장치를 유지 보수할 때에는, 릴레이 스위치(8)를 폐쇄 상태(도통 상태)로 하여, 검출 회로(8)내로 전류가 유입되도록 한다.
이와 같이, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에서 플라즈마 처리를 실행하고 있을 때에는, 검출 회로(8)의 릴레이 스위치(8b)가 개방되어 있기 때문에, 검출 회로(8)가 하부 전극(2)으로부터 전기적으로 분리되어 입력이 차단되어, 하부 전극(2)의 전압 강하를 방지하여, 하부 전극(2)과 포커스 링(9) 등의 부품과의 사이의 이상 방전을 방지할 수 있다. 또한, 이상 방전이 발생하기 어려운 플라즈마 처리중에 하부 전극(2)의 알루마이트 가공의 박리 정도를 검출하고자 할 때에는, 릴레이 스위치(8b)를 닫아 검출 회로(8)를 하부 전극(2)에 전기적으로 접속한다.
가령, 하부 전극(2)이 스퍼터링되어 알루마이트 가공의 일부가 깎여나가고 있으면, 하부 전극(2)에서 알루마이트 가공이 박리된 부분과 상부 전극(7) 사이에서 폐회로가 형성되어, 하부 전극(2)으로부터 검출 회로(8)내로(에) 전류 i3이 유입되어, 측정점 A에서 그 전압값을 검출할 수 있다.
이 전압값의 증가 정도에 따라 하부 전극(2)의 알루마이트 가공 부분의 박리 정도를 파악하여, 나아가서는 하부 전극(2)의 수명을 파악하고 관리할 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치를 유지 보수할 때에는 릴레이 스위치(8b)를 닫아 검출 회로(8)를 하부 전극(2)에 접속하여, 검출 회로(8)를 제전 회로로서 기능시킨다. 이것에 의해 유지 보수시에 하부 전극(2)내에서 냉매가 순환했을 때에, 하부 전극(2)에서 정전기가 발생하여도 제전 회로에 의해서 정전기를 대전시키는 일없이 제거할 수 있다.
다음에 도 2 및 도 4에는 실시예 2에 따른 결합 타입의 피처리체의 유지 기구의 구성예를 나타내여 설명한다. 여기서, 본 실시예의 구성 부위에서 전술한 도 1에 나타낸 구성 부위와 동등한 부위에는 동일한 참조 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다. 전술한 실시예 1에서는 척 본체(1a)내에 전극판(1b)을 마련하여 고전압 전원(6)으로부터 직류 전압을 인가한 구성이지만, 본 실시예의 피처리체의 유지 기구(20)는 전극판(1b)을 마련하지 않고서, 하부 전극(2)을 전극판(1b)으로서 이용하는 구성이다.
도 2에 나타내는 피처리체의 유지 기구(20)는 상부 전극(7)과 대향하여 플라즈마를 발생시키기 위한 하부 전극(2)과, 이 하부 전극(2)상에 마련되고 반도체 웨이퍼 W를 정전 흡착하는 정전 척(11)과, 정전 척(11)에 정전 흡착력을 발생시키기 위해서 직류 전압을 하부 전극(2)으로 인가하는 고전압 전원(6)과, 고전압 전원(6)측으로 고주파 전류가 돌아 들어가는 것을 방지하는 필터 회로(5)와, 반도체 웨이퍼 W에 플라즈마 처리를 실시할 때에 하부 전극(2)에서 발생하는 직류 성분을 검출 하는 검출 회로(8)를 구비하고, 또한, 플라즈마를 발생시키기 위한 고주파 전력을 인가하는 고주파 전원(4)과, 고주파 전원(4)의 출력에 있어서의 정합성을 취하여, 하부 전극으로부터의 반사 전류를 없애는 정합 회로(3)가 마련되어 있다.
상기 정전 척(11)은 폴리이미드계 수지, 세라믹 등의 절연 재료에 의해 형성되어 있다. 전술한 실시예 1의 정전 척(1)과는 전극판을 갖고 있지 않은 점에서 상이하다. 그 때문에, 전극판으로 되는 하부 전극(2)상에 배치하여, 하부 전극을 거쳐서 고전압 전원(6)으로부터 직류 전압이 인가된다.
본 실시예에서 이용되는 검출 회로(12)는, 전술한 실시예 1의 검출 회로(8)와 거의 동일한 구성이며, 하부 전극(2)과 접지 사이에서, 직렬 접속되는 코일(12a), 릴레이 스위치(12b), 저항(12c) 및 저항(12d)으로 구성되고, 또한, 코일(12a) 및 릴레이 스위치(12b) 사이에 접지된 콘덴서(12e)가 접속되어 있다. 이 릴레이 스위치(12b)는 항상 개방 접점이며, 도시하지 않은 장치 전체를 제어하는 제어부의 지시에 근거하여 스위치 구동부(10)가 온(도통)·오프(비도통)의 전환을 행하고 있다.
이와 같이 구성은 동등이지만, 작용 효과에 대해서는 상위점도 갖고 있다.
먼저, 공통점으로는, 유지 보수시에 릴레이 스위치(12b)를 닫아 검출 회로(12)를 하부 전극(2)에 접속하여, 검출 회로(12)를 제전 회로로서 사용해서, 하부 전극(2)에서의 대전을 방지할 수 있다.
상위점에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 플라즈마 처리시에는, 릴레이 스위치(12b)를 개방하여 검 출 회로(12)와 하부 전극(2)의 접속을 해제하고 또한 검출 회로(12)와 고전압 전원(6)과의 접속을 해제하여 제전 회로로서의 기능을 정지시킨다. 이것에 의해 하부 전극(2)에서의 고전압의 전압 강하를 방지하여 정전 척(11)의 정전 흡착 기능을 유지할 수 있다.
그런데, 검출 회로(12)를 하부 전극(2)의 수명 관리부로서 작용시키는 경우에, 릴레이 스위치(12b)를 거쳐서 검출 회로(12)와 하부 전극(2)을 접속하면, 종래 기술에서도 설명한 바와 같이, 검출 회로(12)와 고전압 전원(6)으로 폐회로가 형성되어, 하부 전극(2)의 직류 성분을 측정하는 대신에 고전압 전원(6)으로부터의 높은 출력 전압을 측정하게 되어, 이대로는 하부 전극(2)의 수명 관리에 사용할 수가 없다. 본 발명자는 고전압 전원(6)의 전류와 하부 전극(2)의 바이어스 전위 Vdc 사이에는 밀접하게 관련되어 있는 것을 찾아내었다.
예컨대, 도 3(a), (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]와 하부 전극(2)의 바이어스 전위 Vdc는 서로 동기하여 변화되고, 또한 고전압 전원(6) 또는 고주파 전원(4)을 인가하면, 이것에 동기하여 고전압 전류 HV[A]와 바이어스 전위 Vdc가 각각 변화되는 것을 알았다.
따라서, 하부 전극(2)의 알루마이트 가공이 박리된 부분을 거쳐서 하부 전극(2)과 상부 전극(7)으로 폐회로가 형성되어, 도 2에 도시하는 바와 같이 하부 전극(2)으로부터 고전압 전원(6)으로 전류 i4가 유입되면, 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]가 변화되게 된다. 그래서, 이 실시예 2에서는, 검출 회로(12)에 의해 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]를 모니터함으로써 간접적으로 알루마이트 가공이 박리된 부분으로부터 유입되는 전류를 간접적으로 파악하여, 그 전류의 크기에 따라 하부 전극(2)의 수명을 파악하고 관리할 수 있도록 하고 있다.
또한, 도 1에 나타내는 분리 타입의 유지 기구에 있어서, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에서 처리하고 있을 때에 하부 전극(2)의 수명을 관리하는 경우에는 이 전류 HV[A]로 모니터할 수 있다.
또 한편으로, 하부 전극(2)의 알루마이트 가공 부분이 박리된 부분을 거쳐서 하부 전극(2)과 상부 전극(7) 사이에서 폐회로를 형성하면, 하부 전극(2)에 인가한 고전압의 전압 강하를 초래하여, 정전 척(11)이 기능하지 않게 될 가능성도 있다. 또한, 알루마이트 가공 부분이 박리된 경우에는 하부 전극(2)에 인가된 고전압에 의해서 직류 방전을 발생시킬 가능성도 있다.
그래서, 도 4에 도시하는 바와 같이, 고전압 전원(6)의 전원 라인에 과전류 보호 회로(13)를 마련한다. 이 과전류 보호 회로(13)는, 미리 정한 이상의 직류 방전에 의한 과전류로 되었을 때에, 고전압 전원(6)의 출력을 정지시킨다. 이 과전류을 계측하는 계측 회로는 고전압 전원(6)내에 내장되는 것으로 한다. 물론, 외부에 부착되더라도 무방하다. 또한, 이 과전류 보호 회로(13)에서의 과전류 검출 신호에 근거하여 경보를 발생하면서, 고주파 전원(4)의 출력을 정지시킨다.
따라서, 플라즈마 처리를 실행하고 있을 때에는, 검출 회로(12)의 릴레이 스위치(12b)를 개방 상태로 해 두어, 검출 회로(12)와 하부 전극(2)이 접속되어 있지 않기 때문에, 하부 전극(2)의 고전압의 전압 강하를 방지하여, 정전 척(11)으로부터의 반도체 웨이퍼 W의 박리를 방지할 수 있다.
또한, 하부 전극(2)과 포커스 링(9) 등의 부품과의 사이의 이상 방전을 방지할 수 있다. 하부 전극(2)의 알루마이트 가공의 박리 정도를 알고자 할 때에는, 릴레이 스위치(12b)를 닫아 검출 회로(12)를 하부 전극(2)에 접속한다.
이때, 가령 하부 전극(2)이 스퍼터링되어 알루마이트 가공의 일부가 깍여나가 있으면, 하부 전극(2)과 상부 전극(7) 사이에서 폐회로가 형성되어, 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]를 모니터하고, 측정점 A에서 그 전류 HV[A]를 측정하여, 이 전류 HV[A]의 크기에 따라 하부 전극(2)의 수명을 파악하며, 나아가서는 하부 전극(2)의 수명을 파악, 관리할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리 장치를 유지 보수할 때에는 릴레이 스위치(12b)를 닫아 검출 회로(12)와 하부 전극(2)을 접속하여, 검출 회로(12)를 제전 회로로서 기능시킨다. 이것에 의해 유지 보수시에 하부 전극(2)내에서 냉매가 순환하여, 하부 전극(2)에서 정전기가 발생했다고 하여도 제전 회로에 의해서 제전할 수 있다. 또한, 하부 전극(2)의 알루마이트 가공이 박리된 부분에서 하부 전극(2)의 고전압에 의해서 직류 방전이 발생했다고 해도 과전류 보호 회로(13)에 의해서 고전압 전원(6)의 과전류를 검출하여, 고전압 전원(6) 및 고주파 전원(4)의 구동을 정지시켜 경보를 발할 수 있다.
이상 설명한 실시예 1, 실시예 2에 의하면, 이상 방전이 발생하기 쉬운 처리중에는 검출 회로(8, 12)를 하부 전극(2)으로부터 각각 전기적으로 차단하는 한편, 직류 성분을 검출할 때 및 반도체 웨이퍼 W를 처리하지 않고 있을 때에는 검출 회로(8, 12)와 하부 전극(2)을 전기적으로 접속하는 릴레이 스위치(12b)를 마련했기 때문에, 이하의 작용 효과를 얻을 수 있다.
(1) 실시예 1의 효과
분리 타입의 피처리체의 유지 기구(20)에서는, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에서 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는, 검출 회로(8)의 릴레이 스위치(8b)가 개방되어, 검출 회로(8)와 하부 전극(2)의 전기적인 접속을 차단하고 있기 때문에, 하부 전극(2)의 전압 강하가 방지되어, 하부 전극(2)과 포커스 링(9) 등의 부품과의 사이의 이상 방전을 방지할 수 있다.
또한, 이상 방전을 발생하지 않는 프로세스 조건에서 플라즈마 처리중에 하부 전극(2)의 알루마이트 가공의 박리 정도를 알고자 할 때에는, 릴레이 스위치(8b)를 닫아 검출 회로(8)와 하부 전극(2)을 전기적으로 접속시키기 때문에, 측정점 A에서의 전압값의 크기에 의해서 하부 전극(2)의 알루마이트 가공 부분의 박리 정도를 파악하여, 나아가서는 하부 전극(2)의 수명을 파악하고 관리할 수 있다. 또한, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에서의 하부 전극(2)의 수명 관리는 직류 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]를 모니터하는 것에 의해 실행할 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치를 유지 보수하는 경우에는, 릴레이 스위치(8b)를 닫아 검출 회로(8)를 하부 전극(2)에 전기적으로 접속하여, 검출 회로(8)를 제전 회로로서 이용할 수 있기 때문에, 유지 보수시에 하부 전극(2)에서의 대전을 없애서, 작업자의 단락 사고를 방지할 수 있다.
(2) 실시예 2의 효과
결합 타입의 피처리체의 유지 기구(20)에서는, 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는 검출 회로(12)의 릴레이 스위치(12b)가 개방되어, 검출 회로(12)와 하부 전극(2)의 접속의 전기적인 접속을 차단하여, 하부 전극(2)의 고전압의 전압 강하를 방지해서, 정전 척(11)으로부터의 반도체 웨이퍼 W의 박리를 방지할 수 있고, 또한 하부 전극(2)과 포커스 링(9) 등의 부품과의 사이의 이상 방전을 방지할 수 있다.
또한, 플라즈마 처리중에 하부 전극(2)의 알루마이트 가공의 박리 정도를 알기 위해서는 고전압 전원(6)의 전류 HV[A]를 모니터함으로써 하부 전극(2)의 수명을 파악하고, 나아가서는 하부 전극(2)의 수명을 파악, 관리할 수 있다. 플라즈마 처리 장치를 유지 보수할 때에는, 릴레이 스위치(12b)를 닫아 검출 회로(12)와 하부 전극(2)을 전기적으로 접속하여, 검출 회로(12)를 제전 회로로서 기능시킬 수 있어, 하부 전극(2)에서의 대전을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 분리 타입의 피처리체의 유지 기구(20)의 고전압 전원(6)에 과전류 보호 회로(13)를 마련했기 때문에, 하부 전극(2)의 알루마이트 가공이 박리된 부분에서 하부 전극(2)의 고전압에 의해서 직류 방전이 발생했다고 해도 과전류 보호 회로(13)에 의해서 고전압 전원(6)의 과전류를 검출하여, 고전압 전원(6) 및 고주파 전원(4)을 정지시키고, 경보를 발할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 각 실시예에 하등 제한되는 것이 아니라, 필요에 따라 각 구성 요소를 적절히 설계 변경할 수 있다.
본 발명은 전극에서의 전압 강하를 방지할 수 있고 또한 전극의 수명을 관리 할 수 있는 피처리체의 유지 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 고주파 전력 공급 라인에서의 직류 성분으로부터 전극의 보호막의 박리 상태의 검출과 잔류 전하의 제거 기능을 갖는 검출 회로를, 이상 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에 의한 플라즈마 처리중에는 하부 전극으로부터 검출 회로를 전기적으로 분리하여 하부 전극의 전압 강하에 의한 이상 방전을 방지하고, 이상 방전을 일으키지 않는 프로세스 조건에 의한 플라즈마 처리 중 또는 유지 보수시에는, 하부 전극에 검출 회로를 전기적으로 접속하여 플라즈마 방전에서의 직류 성분으로부터 전극의 보호막의 박리 상태(수명)를 검출하거나, 혹은 하부 전극 등으로의 대전이나 잔류 전하를 제거하는 피처리체의 유지 기구이다. 또한, 하부 전극으로부터 직류 방전에 의한 과전류가 발생하여, 정전 척에 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원의 라인에 유입되었을 때에, 과전류 보호 회로에 의해 고전압 전원 및 고주파 전원의 출력을 정지시킨다.

Claims (18)

  1. 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 대향하는 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 상기 피처리체의 유지 기구로서,
    상기 고주파 전원이 접속된 전극상에 장착되고, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과,
    상기 정전 척에 직류 전압을 인가하여 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과,
    상기 전극에 고주파 전력을 인가하여 상기 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시할 때에 해당 전극에서 발생하는 직류 성분을 검출하는 검출 회로와,
    상기 피처리체의 처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 직류 성분을 검출할 때, 또는 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는 전환 스위치
    를 갖는 피처리체의 유지 기구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환 스위치는, 이상(異常) 방전이 발생하기 쉬운 프로세스 조건에서 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단하고,
    이상 방전을 발생하지 않는 프로세스 조건에 의한 플라즈마 처리 중에, 상기 하부 전극의 보호막의 박리 정도를 검출할 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 접속하여, 상기 검출 회로의 검출 동작을 개시시키는 스위치 구동부를 갖는 피처리체의 유지 기구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전환 스위치는, 플라즈마가 발생하지 않고 있는 상태에서 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속하여, 상기 전극으로 대전하는 전하를 접지로 흘리는 스위치 구동부를 갖는 피처리체의 유지 기구.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 정전 척은,
    폴리이미드계 수지 또는 세라믹의 절연 재료로 이루어지는 척 본체부와, 상기 척 본체부내에 마련되는 전극판으로 구성되며,
    상기 고전압 전원으로부터 직류 전압이 상기 전극판으로 인가되었을 때에 발생하는 정전 흡착력에 의해 상기 피처리체가 유지되는
    피처리체의 유지 기구.
  5. 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 대향하는 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 탑재되는 상기 피처리체의 유지 기구로서,
    상기 고주파 전원이 접속된 전극상에 장착되고, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과,
    상기 전극에 직류 전압을 인가하여, 정전 척에 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과,
    상기 전극에 고주파 전력을 인가하여 상기 피처리체에 소정의 플라즈마 처리를 실시할 때에 해당 전극에서 발생하는 직류 성분을 검출하는 검출 회로와,
    상기 피처리체의 처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 직류 성분을 검출할 때, 또는 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는 전환 스위치
    를 갖는 피처리체의 유지 기구.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전극으로부터 상기 고전압 전원으로의 직류 방전에 의한 과전류를 계측하는 계측 회로와,
    사전 결정된 이상(以上)의 상기 과전류를 계측했을 때에는, 고전압 전원 및 고주파 전원의 출력의 정지 및 경고를 행하는 과전류 보호 회로
    를 더 구비하는 피처리체의 유지 기구.
  7. 플라즈마 방전을 발생시키기 위해 대향 배치된 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 고주파 전원이 접속된 전극에 장착되고, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과,
    상기 정전 척에 직류 전압을 인가하여 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과,
    상기 전극에 접속된 검출 회로와,
    상기 피처리체의 처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는 전환 스위치
    를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전환 스위치는,
    이상 방전을 일으키기 쉬운 프로세스 조건 하에서 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단하고, 이상 방전을 일으키지 않는 프로세스 조건 하에서 플라즈마 처리 중에, 상기 하부 전극의 보호막의 박리 정도를 검출할 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속하여 상기 검출 회로의 검출 동작을 개시시키는, 스위치 구동부를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전환 스위치는, 플라즈마가 발생하지 않고 있는 상태에서 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속하여, 상기 전극으로 공급되는 전하를 접지로 통과시키는 스위치 구동부를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 정전 척은, 폴리이미드계 수지 또는 세라믹의 절연 재료로 이루어지는 척 본체부와, 상기 척 본체부내에 마련되는 전극판을 구비하며,
    상기 고전압 전원이 직류 전압을 상기 전극판에 인가할 때 발생하는 정전 흡착력에 의해 상기 피처리체가 유지되는
    플라즈마 처리 장치.
  11. 플라즈마 방전을 발생시키기 위해 대향 배치된 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 고주파 전원이 접속된 전극에 장착되고, 상기 피처리체를 정전 흡착하는 정전 척과,
    상기 전극에 직류 전압을 인가하여, 상기 정전 척에 정전 흡착력을 발생시키는 고전압 전원과,
    상기 전극에 접속된 검출 회로와,
    상기 피처리체의 처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는 전환 스위치
    를 갖는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전극으로부터 상기 고전압 전원으로의 직류 방전에 의한 과전류를 계측하는 계측 회로와,
    사전 결정된 값 이상의 과전류를 계측했을 때에는, 고전압 전원 및 고주파 전원의 출력의 정지 및 경고를 행하는 과전류 보호 회로
    를 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 플라즈마 방전을 발생시키기 위해 대향 배치된 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하고, 정전 흡착력을 발생시키도록 정전 척에 고전압 전원으로부터 직류 전압을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 피처리체의 처리 시에는 고주파 전원이 접속된 전극과, 그 전극에 접속된 검출 회로와의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는
    플라즈마 처리 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    이상 방전을 일으키기 쉬운 프로세스 조건 하에서 플라즈마 처리를 행하고 있을 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 차단하고,
    이상 방전을 일으키지 않는 프로세스 조건 하에서 플라즈마 처리 중에, 하부 전극의 보호막의 박리 정도를 검출할 때에는, 상기 검출 회로와 상기 전극과의 접속을 전기적으로 접속하여, 상기 검출 회로의 검출 동작을 개시시키는
    플라즈마 처리 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 플라즈마가 발생하지 않고 있는 상태에서 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속하여, 상기 전극에 공급되는 전하를 접지로 통과시키는 플라즈마 처리 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 정전 척은, 폴리이미드계 수지 또는 세라믹의 절연 재료로 이루어지는 척 본체부와, 상기 척 본체부내에 마련되는 전극판으로 구성되며,
    상기 고전압 전원으로부터 직류 전압이 상기 전극판으로 인가될 때에 발생하는 정전 흡착력에 의해 상기 피처리체가 유지되는
    플라즈마 처리 방법.
  17. 플라즈마 방전을 발생시키도록 대향 배치된 2개의 전극 중 한쪽에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 인가하고, 정전 흡착력을 발생시키도록 상기 전극에 고전압 전원으로부터 직류 전압을 인가하여, 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 플라즈마 처리 방법으로서,
    상기 피처리체의 처리 시에는 고주파 전원이 접속된 전극과, 그 전극에 접속된 검출 회로와의 접속을 전기적으로 차단할 수 있고, 상기 피처리체의 비처리 시에는, 상기 검출 회로와 상기 전극을 전기적으로 접속할 수 있는
    플라즈마 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 전극으로부터 상기 고전압 전원으로의 직류 방전에 의한 과전류를 계측하는 계측 회로에 의해 과전류가 계측되고,
    사전 결정된 값 이상의 과전류가 계측된 때에는, 고전압 전원 및 고주파 전원의 출력이 정지되고 경고가 행해지는
    플라즈마 처리 방법.
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