KR101032396B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼의 회로 형성면 뒤쪽의 엣칭 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치로서, 전극체의 재치면에 큰 사이즈의 웨이퍼 또는 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주 위치에 따라 환 형상의 세라믹의 절연막을 배치한다. 큰 사이즈의 웨이퍼를 대상으로 할 때는 링 부재가 장착된다. 작은 사이즈의 웨이퍼를 대상으로 할 때는 재치면 상의 절연막 사이를 덮어 흡착홀을 막는 막음 부재가 재치된다. 또한 상기 막음 부재의 상방을 덮는 커버 부재가 장착된다. 이에 따라 동일한 전극체로 다른 사이즈의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 할 수 있다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 웨이퍼의 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치에 이용되는 웨이퍼의 제조 공정에서는, 반도체 장치의 박형화에 수반하여 기판의 두께를 얇게 하기 위한 박화 가공이 행해진다. 이 박화 가공은 실리콘 기판의 표면에 회로 패턴을 형성한 후에, 회로 형성면의 후면을 기계 연마함으로써 행해진다. 그리고 연마 가공 후에는, 기계 연마에 의해 실리콘 기판의 연마면에 생성된 손상층을 엣칭에 의해 제거하는 것을 목적으로 하여 플라즈마 처리가 행해진다.
웨이퍼에는 복수의 사이즈가 존재하기 때문에 이와 같은 웨이퍼의 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치는, 동일 장치에 의해 다른 사이즈의 웨이퍼를 처리 가능한 것이 바람직하다. 이 때문에 종래부터 웨이퍼가 재치되는 전극의 일부 또는 전체를, 대상이 되는 웨이퍼의 사이즈에 따라 교환 가능하게 구성한 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다(예를 들면 특허 문서 1 과 2참조). 특허 문서 1에 나타낸 예는, 전극을 복수층으로 분할한 구성으로 해 두고, 처리 대상인 웨이퍼가 재치되는 최상층 부분만을 교환하는 것이다. 특허 문서 2에 나타낸 예는, 내부에 냉각수 의 유로가 형성된 전극 전체를 교환하도록 하고 있다.
[특허 문서 1] JP-A-10-223725
[특허 문서 2] JP-A-2001-210622
그러나 상술한 선행 기술예에 나타낸 플라즈마 처리 장치에는 다음과 같은 난점이 있다. 먼저 플라즈마 처리 과정에서는 플라즈마의 열에 의해 가열되는 전극이나 웨이퍼가 과도하게 승온되는 것을 방지하기 위하여 전극을 적절하게 냉각하는 것이 필요하다. 하지만, 특허 문서 1에 나타낸 예에서는, 전극이 분할되어 있으므로 전극의 교환 부분과 비 교환 부분과의 접촉면에서 열 전달이 차단되어 냉각 효과의 저하를 피할 수 없다.
특허 문서 2에 나타낸 예에서는, 고가의 전극체를 웨이퍼 사이즈마다 준비할 필요가 있으므로, 비용이 상승하게 된다. 게다가, 좁은 공간 내에서 전극 전체를 탈부착할 필요가 있으므로, 교환 작업시의 작업성이 나빠서 수고와 시간을 요한다. 또한 이 교환 작업시에는 전극 내부에 잔류하는 냉각수가 처리실 내로 누출되어, 이 누수에 의해 처리실 내를 오염 손상시키는 문제가 발생하기 쉽다. 이와 같이 종래의 플라즈마 처리 장치에서는 사이즈가 다른 복수 종류의 웨이퍼를 간편하고 저가로, 동일한 플라즈마 처리 장치에 의해 처리 대상으로 하는 것이 곤란했다.
그래서 본 발명은 사이즈가 다른 복수 종류의 웨이퍼를 간단하고 저가로, 동일한 플라즈마 처리 장치에 의해 처리 대상으로 할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 바깥쪽 면에 절연 시트가 부착된 웨이퍼의 후면에 대하여 플라즈마 처리를 행하고, 적어도 큰 사이즈 및 작은 사이즈의 2종류의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 플라즈마 처리 장치로서, 밀폐 공간을 형성하는 처리실의 내부에 배치되고 상기 큰 사이즈의 웨이퍼보다도 넓은 재치면을 구비하고, 이 재치면에 상기 절연 시트를 접촉시킨 상태에서 웨이퍼를 재치 가능한 일체형의 전극체와, 상기 밀폐 공간의 기체를 배기하여 감압하는 감압 수단과, 감압된 상기 밀폐 공간에 플라즈마 발생용의 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 전극체에 대향하여 배치된 대향 전극과, 상기 전극체와 대향 전극과의 사이에 고주파 전압을 인가하여 상기 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 발생 수단과, 상기 전극체에 직류 전압을 인가함으로써 상기 재치면상의 웨이퍼를 정전 흡착하는 직류 전압 인가 수단과, 상기 전극체를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고, 상기 전극체의 재치면은, 이 재치면의 중앙부에 설치되고 전극체의 소재인 금속이 드러난 제1 영역과, 상기 제1 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제1 절연 영역과, 또한 제1 절연 영역의 외측에 환 형상으로 확대되어 설치되고 상기 금속이 드러난 제2 영역과, 상기 제2 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제2 절연 영역으로 구획되고, 상기 제1 영역과 상기 제1 절연 영역과의 경계를 재치면의 중앙에 재치된 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 이 제1 절연 영역과 상기 제2 영역과의 경계를 상기 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 상기 제2 영역과 상기 제2 절연 영역과의 경계를 재치면의 중앙에 재치된 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 이 제2 절연 영역을 상기 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 또한 상기 재치면에 탈부착 가능하고 상기 제2 영역을 완전하게 덮는 환 형상의 커버 부재를 구비했다.
또한 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 바깥쪽 면에 절연 시트가 부착된 웨이퍼의 후면에 대하여 플라즈마 처리를 행하고, 적어도 큰 사이즈 및 작은 사이즈의 2종류의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 플라즈마 처리 장치로서, 밀폐 공간을 형성하는 처리실의 내부에 배치되고 상기 큰 사이즈의 웨이퍼보다도 넓은 재치면을 구비하고, 이 재치면에 상기 절연 시트를 접촉시킨 상태에서 웨이퍼를 재치 가능한 일체형의 전극체와, 상기 밀폐 공간의 기체를 배기하여 감압하는 감압 수단과, 감압된 상기 밀폐 공간에 플라즈마 발생용의 가스를 공급하는 가스 공급 수단과, 상기 전극체에 대향하여 배치된 대향 전극과, 상기 전극체와 대향 전극과의 사이에 고주파 전압을 인가하여 상기 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 발생 수단과, 상기 전극체에 직류 전압을 인가함으로써 상기 재치면상의 웨이퍼를 정전 흡착하는 직류 전압 인가 수단과, 상기 전극체를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고, 상기 전극체의 재치면은, 이 재치면의 중앙부에 설치되고 전극체의 소재인 금속이 드러난 제1 영역과, 상기 제1 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제1 절연 영역과, 또한 제1 절연 영역의 외측에 환 형상으로 확대되어 설치되고 상기 금속이 드러난 제2 영역과, 상기 제2 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제2 절연 영역으로 구획되고, 상기 제1 영역과 상기 제1 절연 영역과의 경계를 재치면의 중앙에 재치된 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 이 제1 절연 영역과 상기 제2 영역과의 경계를 상기 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 상기 제2 영역과 상기 제2 절연 영역과의 경계를 재치면의 중앙에 재치된 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 이 제2 절연 영역을 상기 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 또한 상기 제1 영역 및 제2 영역에 형성된 복수의 흡착홀과, 이들 흡착홀로부터 진공 흡인함으로써 상기 재치면에 웨이퍼를 진공 흡착에 의해 유지하는 진공 흡인 수단을 구비하고, 상기 재치면에 탈부착 가능하고 상기 제2 영역의 표면에 밀착하여 제2 영역의 전면 및 이 제2 영역에 형성된 모든 흡착홀을 완전히 덮는 환 형상의 커버 부재를 구비했다.
본 발명에 따르면 처리 대상인 웨이퍼가 재치되는 전극체의 재치면을, 이 재치면의 중앙부에 전극체와 동심 배치의 원형으로 설치되고 전극체의 소재인 금속이 드러난 제1 영역과, 제1 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제1 절연 영역과, 또한 제1 절연 영역의 외측에 환 형상으로 확대되어 설치되고 금속이 드러난 제2 영역과, 제2 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제2 절연 영역으로 구획되어 있다. 상기 제1 절연 영역 및 제2 절연 영역을 각각 작은 사이즈의 웨이퍼, 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주 위치에 따라 배치함으로써, 크기가 다른 복수 종류의 웨이퍼를 간편하고 저가로, 동일한 플라즈마 처리 장치에 의해 처리 대상으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 측단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 진공 챔버의 측단면도.
도 3은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 단면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 평면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 사시도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 사시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 10은 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부재의 사시도.
도 12는 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 13은 본 발명의 제3 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 14는 본 발명의 제3 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부재의 사시도.
도 15는 본 발명의 제3 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 16은 본 발명의 제4 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 17은 본 발명의 제4 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부재의 사시도.
도 18은 본 발명의 제4 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도.
도 19는 본 발명의 제5 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 사시도.
(제1 실시예)
먼저 도 1 및 도 2를 참조하여 플라즈마 처리 장치의 구성에 대하여 설명한다. 이 플라즈마 처리 장치는 바깥쪽 면에 절연 시트가 부착된 웨이퍼의 후면에 대하여 플라즈마 처리를 행하는 것이다. 여기에서는 적어도 큰 사이즈 및 작은 사이즈의 2종류의 웨이퍼를 포함하는 복수 종류의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하고 있다.
도 1에 있어서 진공 챔버(1)는 상면측에 뚜껑 부재(1a)를 구비한 용기로서, 뚜껑 부재(1a)는 힌지 구성(5)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다(도 2 참조). 뚜껑 부재(1a)의 상면의 단부에는 잠금용의 실린더(7)가 배치되어 있고, 뚜껑 부재(1a)의 닫음 상태에서 로드(7a)가 진공 챔버(1)의 측면에 고정된 결합부(1d) 내에 결합됨으로써 뚜껑 부재(1a)가 밀폐 상태로 잠금된다.
뚜껑 부재(1a)를 닫음으로써 진공 챔버(1)의 내부에는 밀폐 공간이 형성되고, 이 밀폐 공간은 감압하에서 플라즈마를 발생시켜서 플라즈마 처리를 행하는 처리실(2)로 되어 있다. 진공 챔버(1)의 측면에는 도어 부재(8)를 구비한 개구부(1b)가 설치되어 있다. 도어 부재(8)를 승강시킴으로서 개구부(1b)는 개폐하고, 이에 따라 처리실(2) 내로의 처리 대상물의 반입 또는 처리실(2)로부터 외부로의 처리 대상물의 반출이 행해진다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이 뚜껑 부재(1a)를 힌지 구성(5)에 의해 상방으로 회전 운동시킴으로써 처리실(2)은 상측이 전면적으로 개방 상태가 되어, 후술하는 바와 같이 웨이퍼 사이즈의 전환시의 단 교환 작업이나 내부의 유지를 용이하게 행할 수 있도록 되어 있다.
처리실(2)의 내부에는 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)이 상하로 대향하여 배치되어 있으므로, 제2 전극(4)은 제1 전극(3)에 대향하는 대향 전극이 되어 있다. 제1 전극(3) 및 제2 전극(4)은 각각 원통 형상이고, 처리실(2) 내에서 동심 배치로 되어 있다. 제1 전극(3)은 알루미늄 등의 전도성의 금속에 의해 제작되어 있고, 전극부(3a;전극체)가 장착된 원반 형상의 본체부로부터 하방으로 지지부(3c)를 연장 돌출시킨 형상이 되어 있다. 그리고 지지부(3c)를 절연 부재를 통해 진공 챔버(1)에 유지시킴으로써, 전기적으로 절연된 상태에서 진공 챔버(1)에 장착된다. 전극부(3a) 상에는 처리 대상인 웨이퍼(도 5에 도시한 웨이퍼(6A, 6B) 참조)가 재치된다.
제2 전극(4)은 제1 전극(3)과 마찬가지로 알루미늄 등의 전도성의 금속으로 제작되어 있고, 원반 형상의 전극부(4a)로부터 상방으로 지지부(4b)를 연장 돌출시킨 형상이 되어 있다. 지지부(4b)는 진공 챔버(1)와 전기적으로 도통한 상태로 유 지되어 있고, 뚜껑 부재(1a)를 닫은 상태에서 하방의 제1 전극(3)의 전극부(3a)와의 사이에는 플라즈마 방전을 발생시키는 방전 공간(2a)이 형성된다.
처리실(2)에 연통하여 설치된 배기 포트(1c)에는 진공 배기부(11)가 접속되어 있다. 상기 진공 배기부(11)를 구동함으로써 진공 챔버(1)의 처리실(2) 내부가 진공 배기되어 처리실(2) 내가 감압된다. 상기 진공 배기부(11)는 밀폐 공간인 처리실(2) 내의 기체를 배기 포트(1c)로부터 배기하여 처리실(2) 내를 감압하는 감압 수단이 되어 있다.
제1 전극(3)은 고주파 전원부(16)에 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 전원부(16)를 구동함으로써, 접지된 진공 챔버(1)와 도통한 제2 전극(4)과 제1 전극(3) 사이에는 고주파 전압이 인가된다. 이에 따라 처리실(2) 내부에서 플라즈마 방전이 발생한다. 고주파 전원부(16)는 제1 전극(3)과 제2 전극(4) 간에 고주파 전압을 인가하여 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 발생 수단이 되어 있다.
또한 제1 전극(3)에는 RF 필터(13)를 통해 정전흡착용 DC 전원부(12;직류 전원부)가 접속되어 있다. 정전흡착용 DC 전원부(12)를 구동함으로써 제1 전극(3)의 표면에는 부전하가 축적된다. 그리고 이 상태에서 고주파 전원부(16)를 구동하여 처리실(2) 내에 플라즈마를 발생시킴으로써 웨이퍼(6)에는 정전하가 축적된다.
그리고 제1 전극(3)에 축적된 부전하와 웨이퍼(6)에 축적된 정전하 간에는 쿨롱력이 작용하고, 이 쿨롱력에 의해 웨이퍼(6)는 유전체로서의 절연 시트(6a)를 통해 제1 전극(3)에 유지된다. 이때 RF 필터(13)는 고주파 전원부(16)의 고주파 전 압이 정전흡착용 DC 전원부(12)에 직접 인가되는 것을 방지한다. 정전흡착용 DC 전원부(12)는 제1 전극(3)의 전극체(3a)에 직류 전압을 인가함으로써 재치면(3b) 상의 웨이퍼(6)를 정전 흡착하는 직류 전압 인가 수단이 되어 있다.
다음으로 제2 전극(4)의 상세 구조에 대하여 설명한다. 제2 전극(4)의 하면 중앙부에는 가스 취출홀(4d)이 설치되어 있다. 가스 취출홀(4d)은 지지부(4b) 내에 설치된 가스 공급홀(4c)을 통해 가스 공급부(17)에 접속되어 있다. 가스 취출홀(4d)은 다공질판(4e)으로 덮여 있고, 가스 취출홀(4d)로부터 불어 나온 가스는 다공질판(4e)에서 확산된다. 가스 공급부(17)를 구동함으로써 불소계 가스를 포함한 플라즈마 발생용 가스가 가스 취출홀(4d) 및 다공질판(4e)을 통해 방전 공간(2a) 내로 공급된다. 가스 공급부(17)는 감압된 처리실(2) 내에 플라즈마 발생용의 가스를 공급하는 가스 공급 수단이 되어 있다.
도 1에 나타낸 구성에 있어서 잠금 실린더(7), 진공 배기부(11), 정전흡착용 DC 전원부(12), 진공 흡인 펌프(14), 냉각 기구(15), 고주파 전원 장치(16), 가스 공급부(17)는 제어부(10)에 의해 제어되고, 제어부(10)가 이들 각 부를 제어함으로써 플라즈마 처리가 실행된다.
여기서 플라즈마 처리 장치의 처리 대상이 되는 웨이퍼(6)에 대하여 설명한다. 상기 웨이퍼(6)는 표면측에 논리 회로가 형성된 반도체 기판이다. 회로 형성면의 뒤쪽을 기계 가공에 의해 연마한 후에, 이 뒷면을 대상으로 하여 플라즈마 처리에 따른 에칭이 행해지고, 이 에칭에 의해, 기계 가공에 의해 반도체 기판의 뒷면에 생성된 마이크로크랙(micro-crack)을 제거한다.
웨이퍼(6)의 표면(도 5, 도 7, 도 9에 있어서 하면측)의 회로 형성면에는 절연 시트(6a)가 점착되어 있다. 그리고, 플라즈마 처리시에는 절연 시트(6a)를 제1 전극(3)의 상면에 설치된 재치면(3b)에 접촉시켜서 기계 연마면을 위로 한 상태로 재치된다. 절연 시트(6a)는 폴리올레핀(polyolefin), 폴리이미드(polyimide) 또는 폴리(poly, 에틸렌 테레프탈레이트(ethylene terephthalate)) 등의 절연체의 수지를 100㎛ 정도의 두께의 막으로 형성한 수지 시트로서, 점착재에 의해 웨이퍼(6)의 회로 형성면에 부착된다. 웨이퍼(6)에 부착된 절연 시트(6a)는 웨이퍼(6)의 회로 형성면을 보호함과 동시에, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(6)를 정전 흡착할 시의 유전체로서 기능한다.
이 플라즈마 처리 장치는 전술한 바와 같이 복수의 사이즈(이 예에서는 대(12 인치), 소(8인치) 2종류의 사이즈)의 웨이퍼(6A, 6B)를 대상으로 하고 있고, 공통의 전극부(3a) 상에 대소 2종류의 웨이퍼의 어느 하나를 재치하여 플라즈마 처리를 행하도록 하고 있다. 그러므로 전극부(3a) 상면의 재치면(3b)은 이들 복수 종류의 웨이퍼 중 큰 사이즈의 웨이퍼(6A)가 재치 가능하도록 큰 사이즈의 웨이퍼(6A) 보다도 넓은 형상으로 되어 있다. 그리고 작은 사이즈의 웨이퍼(6B)를 대상으로 하는 경우에는, 웨이퍼 사이즈의 차이에 따라 재치면(3b)이 웨이퍼에 덮여지지 않고 드러나는 범위가 플라즈마에 의해 손상을 받지않도록, 별도 설치된 커버 부재로 드러나는 범위를 덮도록 하고 있다.
다음으로 도 3, 도 4, 도 5를 참조하여 상술한 바와 같이 2종류의 사이즈의 웨이퍼(6A, 6B)에 대하여 공통으로 사용 가능한 전극부(3a)가 장착된 제1 전극(3) 의 상세 구조에 대하여 설명한다. 도 3은 제1 전극(3)의 단면을 나타내고 있다. 제1 전극(3)은 대략 원판 형상의 부재의 상면에 원형의 오목 형상부(20a)를 설치한 형상의 베이스(20)에, 오목 형상부(20a)의 내부에 결합하는 일체형의 전극부(3a) 및 베이스(20)의 외측에 결합하는 외환(outer ring) 부재(22)를 끼운 구성으로 되어 있다.
전극부(3a)의 상면에는 재치면(3b)에 개구하는 다수의 흡착홀(3e)이 설치되어 있다. 상기 흡착홀(3e)은 전극부(3a)의 내부에 수평 방향으로 설치된 내부홀(3d)을 통해 지지부(3c)의 하단부에 개구한 흡인홀(3g)에 연통하고 있다. 도 1에 도시한 바와 같이 흡인홀(3g)은 진공 흡착 펌프(14)에 접속되어 있고, 진공 흡착 펌프(14)를 구동함으로써 흡착홀(3e)로부터 진공 흡인하여 재치면(3b)에 재치된 웨이퍼를 진공 흡착하여 유지한다. 진공 흡착 펌프(14)는 흡착홀(3e)로부터 진공 흡인함으로써, 재치면(3b)에 웨이퍼를 진공 흡착에 의해 유지하는 진공 흡인 수단이 되어 있다. 전극부(3a)와 베이스(20)가 맞닿는 면에는 실(seal) 부재(23)가 장착되어 있고, 이에 따라 진공 흡인시의 기밀이 확보된다.
전극부(3a)의 하면측에는 복수의 주방향의 홈과 직경 방향의 홈이 가공되어 있다. 전극체(3a)를 오목 형성부(20a) 내에 끼운 상태에서, 이들 홈은 전극체(3a)를 냉각하기 위한 냉매 유로(3f)를 형성한다. 냉매 유로(3f)의 양단부는 지지부(3c)의 하단부에 개공되어 있고, 도 1에 도시한 바와 같이 냉매 유로(3f)는 냉각 기구(15)와 접속되어 있다. 상기 냉각 기구(15)를 구동함으로써 냉매 유로(3f) 내를 냉각수 등의 냉매가 순환하고, 이에 따라 플라즈마 처리시에 발생한 열에 의해 승온한 전극체(3a)나 전극체(3a) 상에 재치된 웨이퍼(6)의 절연 시트(6a)가 냉각된다. 냉매 유로(3f) 및 냉각 기구(15)는 전극체(3a)를 냉각하는 냉각 수단이 되어 있다. 전극체(3a)와 베이스(20)와의 맞닿는 면에는 실 부재(24)가 장착되어 있고, 이에 따라 냉매 순환 상태에서의 수밀이 확보된다.
다음으로 전극체(3a)의 재치면(3b)에 대하여 설명한다. 전극체(3a)의 재치면(3b)은 동심원 형상의 경계에 따라 복수의 구획으로 구분되어 있다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이 재치면(3b)의 중앙부에는 전극체(3a)와 동심 배치된 원형의 구획인 제1 영역(31)이 설치되어 있다. 상기 제1 영역(31)의 표면에는 전극체(3a)의 소재인 도전성의 금속이 드러나 있고, 제1 영역(31)에는 흡착홀(3e)이 형성되어 있다. 그리고 제1 전극(31)의 외측에는, 제1 영역(31)의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 알루미나계의 세라믹에 의해 제작된 절연막(27;도 3, 도 5 참조)으로 덮인 제1 절연 영역(31a)이 설치되어 있다.
또한 제1 절연 영역(31a)의 외측에는 구획된 환 형상으로 제2 영역(32)이 설치되어 있다. 제2 영역(32)의 표면에는 제1 영역(31)과 마찬가지로 전극체(3a)의 소재인 금속이 드러나 있고, 마찬가지로 흡착홀(3e)이 형성되어 있다. 그리고 또한, 제2 영역(32)의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 알루미나계의 세라믹에 의해 마찬가지로 제작된 절연막(26;도 3, 도 6 참조)으로 덮인 제2 절연 영역(32a)이 설치되어 있다.
다음으로 도 5를 참조하여 재치면(3b)의 상술한 구획에서의 절연 영역, 즉 절연막(26, 27)에 의해 재치면(3b)이 덮인 영역과, 웨이퍼(6) 사이즈와의 관련에 대하여 설명한다. 상기 절연 영역은 방전 공간(2a)에서 전극체(3a)의 도전부인 금속이 직접 플라즈마에 노출되는 것을 방지하기 위하여 설치되어 있다. 도 5는 재치면(3b)의 중앙에 큰 사이즈의 웨이퍼(6A), 작은 사이즈의 웨이퍼(6B)를 각각 재치한 경우의 웨이퍼 외주 위치와 절연막(26, 27)과의 위치 관계를 나타내고 있다.
큰 사이즈의 웨이퍼(6A)를 재치하는 경우에는 링 부재(29)가 외환 부재(22) 상에 장착된다. 상기 링 부재(29)는 큰 사이즈의 웨이퍼(6A) 재치시의 도입 가이드용과 재치면(3b)에서의 상기 웨이퍼(6A)의 위치 벗어남 방지용으로 이용된다.
작은 사이즈의 웨이퍼(6B)를 재치하는 경우에는 탈부착 가능한 커버 부재(25)가 재치면(3b)에 장착된다. 상기 커버 부재(25)는 작은 사이즈의 웨이퍼(6B) 재치시의 도입 가이드용과 상기 웨이퍼(6B)의 위치 벗어남 방지용으로 이용된다. 상기 커버 부재(25)의 기능에 대해서는 후술한다.
먼저, 웨이퍼(6B)와 제1 절연 영역(31a)과의 위치 관계를 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이 제1 영역(31)과 제1 절연 영역(31a)과의 경계(C1;도 4 참조)는 재치면(3b)의 중앙에 재치된 웨이퍼(6B)의 외주보다도 내측에 위치하여 경계(C1)는 웨이퍼(6B)에 의해 완전히 덮이도록 되어 있다. 그리고 제1 절연 영역(31a)과 제2 영역(32)과의 경계(C2;도 4 참조)는 웨이퍼(6B)의 외주의 외측에 배치되어 웨이퍼(6B)에 의해 덮이지 않도록 되어 있다.
또한 제2 영역(32)과 제2 절연 영역(32a)과의 경계(C3;도 4 참조)는 재치면(3b)의 중앙에 배치된 웨이퍼(6A)의 외주보다도 내측에 위치하여 경계(C3)는 웨이퍼(6A)에 의해 완전히 덮이도록 되어 있다. 그리고 제2 절연 영역(32a)의 외연 경 계(C4;도 4 참조)는 웨이퍼(6A)의 외주의 외측에 위치하여 웨이퍼(6A)에 의해 덮이지 않도록 되어 있다.
상기 커버 부재(25)에 대하여 설명한다. 커버 부재(25, 도 8 참조)는 세라믹스에 의해 구성된 환 형상의 부재로서, 재치면(3b)에 장착된 상태에서는 제2 영역(32;경계 C2~경계 C3의 범위)을 완전하게 덮는다. 상기 커버 부재(25)는 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 재치부(3b)에 장착되고, 또는 웨이퍼(6A)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는 재치부(3b)로부터 분리된다.
상기 커버 부재(25)를 재치면(3b)에 장착할 시에는 환 형상의 막음 부재(9)가 재치면(3b)의 제2 영역(32) 상에 장착된다. 상기 막음 부재(9)는 웨이퍼(6A, 6B)와 같은 재질의 실리콘으로 이루어지는 환 형상의 플레이트의 한쪽 면(도 5에서는 하면)에, 웨이퍼(6A, 6B)에 부착되어 있는 절연 시트(6a)와 동일한 재질의 절연 시트(9a)를 부착한 더미(dummy) 웨이퍼가 되어 있다. 또한 막음 부재(9)로서는 이 이외에도 유리 에폭시(glass epoxy) 또는 폴리(poly, 에틸렌 테레프탈레이트(ethylene terephthalate)) 등의 수지제 플레이트라도 무방하다.
상기 막음 부재(9)를 장착함으로써 흡착홀(3e)로부터 진공 흡인할 시에 막음 부재(9)가 재치면(3b)에 밀착하여 제2 영역(32)의 복수의 흡착홀(3e)이 막힌다. 이에 따라 웨이퍼(6B)를 대상으로 하는 경우에 필요한 흡인 범위인 제1 영역(31)의 흡착홀(3e)만으로부터 진공 흡인할 수 있다. 그리고 막음 부재(9)의 장착 상태에서는, 막음 부재(9)는 커버 부재(25)에 의해 완전하게 덮인다. 이에 따라 막음 부재(9)가 플라즈마에 노출되지 않아 부품 소모를 방지할 수 있다.
본 실시예에서는 커버 부재(25)의 외경과 링 부재(29)의 외경을 동일한 치수로 형성하고 있다(도 5 참조). 하지만, 커버 부재(25)의 외경과 링 부재(29)의 외경을 다르게 해도 무방하다. 의도적으로 외경을 다르게 함으로써 외경의 차이를 광학 센서로 검출하여 커버 부재(25)가 전극체(3a) 상에 장착되어 있는지의 여부를 자동 검출할 수 있다.
다음으로 플라즈마 처리에 대하여 설명한다. 웨이퍼(6A)를 대상으로 하는 경우에는 도 6에 도시한 바와 같이 준비 작업으로서 링 부재(29)를 전극체(3a)에 장착한다. 이 작업은 도 2에 도시한 바와 같이 처리실(2)을 개방한 상태에서 행해진다. 이 작업이 완료하여 처리실(2)이 닫혔다면 플라즈마 처리 작업이 개시되고 전극체(3a)에 웨이퍼(6A)가 재치된다. 웨이퍼(6A)의 재치 상태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이 웨이퍼(6A)의 외주는 절연막(26)상에 있고, 절연막(26)과 제2 영역(32)과의 경계(C3)는 웨이퍼(6A)에 의해 완전히 덮인다.
준비 작업에서 웨이퍼(6B)를 대상으로 하는 경우에는 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 막음 부재(9)를 전극체(3a)에 장착하고, 이어서 막음 부재(9)를 덮고 커버 부재(25)를 장착한다. 이 작업이 완료하여 처리실(2)이 닫혔다면 플라즈마 처리 작업이 개시되고 전극체(3a)에 웨이퍼(6B)가 재치된다. 웨이퍼(6B)의 재치 상태에 있어서는 도 9에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(6B)의 외주는 절연막(27) 상에 있고, 절연막(27)과 제1 영역(31)과의 경계(C1)는 웨이퍼(6B)에 의해 완전히 덮인다.
상술한 웨이퍼 전환시에 행해지는 단 교환에 있어서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 처리실(2)을 개방한 상태에서 링 부재(29)와 커버 부재(25)의 교환을 작업성 좋게 행할 수 있도록 되어 있다. 또한 단 교환 시에는, 전극체(3a)는 일체형으로 되어 있기 때문에 전극체 냉각용의 냉매 유로(3f)가 완전히 막힌 상태로 작업을 행할 수 있어, 냉매의 누출에 따른 처리실(2) 내부의 오염 손상이 발생하지 않는다.
웨이퍼(6A, 6B)의 어느 하나가 재치면(3b)에 재치되었다면 상기 처리실(2)을 닫고 플라즈마 처리가 행해진다. 플라즈마 처리 작업에 있어서는 먼저 진공 흡착 펌프(14)를 구동함으로써 흡착홀(3e), 흡인홀(3g)을 통해 진공 흡인하고, 웨이퍼(6A, 6B)를 재치면(3b)에 밀착시킨 상태에서 진공 흡착에 의해 유지한다.
이어서 진공 배기부(11)를 구동하여 처리실(2) 내를 진공 배기한 후, 가스 공급부(17)에 의해 플라즈마 발생용 가스가 처리실(2) 내로 공급된다. 그 후 정전흡착용 DC 전원부(12)를 구동하여 DC 전압을 인가하고, 고주파 전원부(16)을 구동하여 플라즈마 방전을 개시한다. 이에 따라 방전 공간(2a)에는 플라즈마가 발생하고 웨이퍼(6A, 6B)를 대상으로 한 플라즈마 처리가 행해진다. 이 플라즈마 처리에 있어서는 전극체(3a)와 웨이퍼(6A, 6B)와의 사이에는 정전 흡착력이 발생하여 웨이퍼(6A, 6B)는 전극체(3a)에 정전 흡착력에 의해 유지된다.
이 정전 흡착에 있어서는 절연 시트(6a)의 중앙 부분을 전극체(3a)의 중앙부에 접촉시키고, 절연 시트(6a)의 외연부를 절연막(26) 또는 (27)에 접촉시킨다. 그리고 주로 절연 시트(6a)의 중앙부를 정전 흡착을 행하기 위한 유전체로서 이용하여 웨이퍼(6A) 또는 (6B)를 상면 중앙부에서 정전 흡착함과 동시에, 절연 시트(6a)의 외연부를 절연막(26) 또는 (27)에 밀착시킨다. 이로써, 플라즈마와 전극체(3a)의 도전부 간을 절연한다. 이에 따라 정전 흡착용의 전하가 플라즈마 측에 부족하 지 않아서 효율이 좋은 정전 흡착이 실현된다.
상기 플라즈마 처리 과정에 있어서, 웨이퍼(6A, 6B) 중 어느 하나를 대상으로 하는 경우에 있어서도, 전극체(3a)의 표면에서의 도전부인 제1 영역(31), 제2 영역(32)은 방전 공간(2a)에 발생한 플라즈마로부터 확실하게 절연된다. 그러므로 플라즈마 방전 중의 이상 방전을 방지하여 플라즈마 처리 장치의 가동 상태를 안정시키는 것이 가능하게 되어 있다.
(제2 실시예)
도 10 과 도 12는 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도이고, 도 11은 본 발명의 제2 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부재의 사시도이다. 본 제2 실시예는 제1 실시예에서 도시한 플라즈마 처리 장치에 있어서 커버 부재(25)를 내외 2개의 링으로 분할한 구성으로 한 것이다.
도 10에 있어서 제1 전극(3)은 제1 실시예의 도 5에 도시한 제1 전극(3)과 동일 구성으로, 베이스(20)에 전극부(3a)를 결합시키고 베이스(20)의 외측에 외환 부재(22)를 끼운 구성으로 되어 있다. 제1 실시예와 마찬가지로 전극체(3a)의 상면의 재치면(3b)은 절연막(26, 27)에 의해 제1 영역(31), 제2 영역(32), 제1 절연 영역(31a), 제2 절연 영역(32a)으로 구분되어 있다(도 4 참조).
또한 본 제2 실시예에서도 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는, 제1 실시예와 마찬가지의 막음 부재(9)가 재치면(3b)에 제2 영역(32)을 완전히 덮어 재치되고, 또한 막음 부재(9)를 덮고 제1 실시예에서의 커버 부재(25)와 같은 기능의 커버 부재(125)가 장착된다. 제2 실시예에서 이용되는 커버 부재(125) 는 제1 실시예에서의 커버 부재(25)를 내외 2개의 링 형상 부재, 즉 외측 링(125a), 내측 링(125b)으로 분할한 구성으로 되어 있다. 상기 외측 링(125a)과 상기 내측 링(125b)은 커버 부재(25)와 마찬가지로 세라믹스로 이루어진다.
도 11에 도시한 바와 같이, 내측 링(125b)에는 외측 링(125a)의 외연부(125e)가 걸어 맞춰지는 단차부(125i)가 설치되어 있다. 도 10에 도시한 바와 같이 외연부(125e)가 단차부(125i)에 결합함으로써 제1 실시예에서의 커버 부재(25)와 동일한 외형 형상과·동일한 기능의 커버 부재(125)가 형성된다. 여기서 외연부(125e)가 단차부(125i)에 걸어 맞춰지는 결합부의 결합은, 외연부(125e)의 외경이 단차부(125i)의 내경보다도 소정의 갭(G), 즉 플라즈마 처리 과정에서의 외측 링(125a)과 내측 링(125b)의 열팽창 차에 의해 결정되는 갭 량만큼 작은 틈새 결합으로 되어 있다.
도 12는 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 상술한 커버 부재(125)를 장착한 상태를 나타내고 있다. 즉 커버 부재(125)는 외환 부재(22)의 상면의 절연 부재(26)와의 단차 부분에 외측 링(125a)을 끼워 맞춤으로써 장착된다. 그리고 내측 링(125b)은 외측 링(125a)의 상부로부터 내측으로 연장 돌출하여 막음 부재(9)를 덮는 형상으로 되어 있기 때문에 외측 링(125a)은 두꺼운 링이 되어 있고, 내측 링(125b)은 절연 부재(26)의 단차부의 높이 차에 막음 부재(9)를 덮기 위한 틈새분을 더한 분만큼 외측 링(125a)보다도 얇게 되어 있다. 즉 커버 부재(125)는 두꺼운 외측 링(125a)과 외측 링(125a)에 걸어 맞춰지는 얇은 내측 링(125b)으로 구성되어 있다.
커버 부재(125)의 장착 상태에 있어서, 커버 부재(125)는 내외 2분할이므로, 외측 링(125a)을 남긴 채 내측 링(125b)만을 분리해 버리는 오조작의 가능성이 있다. 이와 같은 오조작을 방지하기 위하여 커버 부재(125)의 장착이나 분리 시에는 외측 링(125a)에 전용의 걸이(도시 생략)를 부착하고 항상 외측 링(125a)을 내측 링(125b)에 걸어 맞춰서 일체화한 상태로 취급하도록 하고 있다.
웨이퍼(6B)의 재치 상태에 있어서는 도 9와 마찬가지로 웨이퍼(6B)의 외주는 절연막(27) 상에 있고, 절연막(27)과 제1 영역(31)과의 경계(C1)는 웨이퍼(6B)에 의해 완전히 덮이고, 절연막(26)과 절연막(27)과의 사이의 제2 영역(32)은 막음 부재(9)에 의해 덮이고, 또한 막음 부재(9)의 상방은 커버 부재(125)에 의해 덮인다. 플라즈마 처리 과정에 있어서는 커버 부재(125)의 상면은 플라즈마에 노출되어 있어, 플라즈마의 열작용에 의해 커버 부재(125)의 온도는 상승한다.
여기서 방전 공간(2a)에서의 플라즈마 밀도는 균일하지 않아 전극체(3a)의 외측에 위치하는 부분에서는 내측과 비교하여 플라즈마 밀도는 낮아진다. 이 때문에 커버 부재(125)가 플라즈마에 의해 승온하는 과정에 있어서, 커버 부재(125)의 내측 부분과 외측 부분 간에 온도차가 발생한다. 그리고 이 온도차 때문에 커버 부재(125)의 열 팽창 거동에 있어서는 내측 링(125b)의 열 변위의 쪽이 외측 링(125a)의 열 변위보다도 커진다.
이때 상술한 바와 같이 내측 링(125b)이 외측 링(125a)에 걸어 맞춰지는 결합부의 결합은, 상술한 열팽창 차를 고려한 갭(G)으로 결합 되어 있다. 그러므로, 팽창한 내측 링(125b)이 외측 링(125a)에 의해 구속됨에 따른 열 응력이 발생하지 않는다. 따라서 커버 부재를 일체형으로 설치하는 경우에 발생하기 쉬운 열 응력에 따른 커버 부재의 파손을 방지할 수 있다.
(제3 실시예)
도 13 과 도 15는 본 발명의 제3 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도이다. 도 14는 본 발명의 제3 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부재의 사시도이다. 본 제3 실시예는 제1 실시예에 도시한 플라즈마 처리 장치에 있어서 커버 부재(25)에 막음 부재(9)의 기능을 겸하여 가지게 한 것이다.
도 13에 있어서 제1 전극(3)은 제1 실시예의 도 5에 도시한 제1 전극(3)과 동일 구성으로서, 베이스(20)에 전극부(3a)를 결합시키고 상기 베이스(20)의 외측에 외환 부재(22)를 끼운 구성으로 되어 있다. 전극체(3a)의 상면의 재치면(3b)은, 제1 및 제2 실시예와 마찬가지로 절연막(26, 27)에 의해 제1 영역(31), 제2 영역(32), 제1 절연 영역(31a), 제2 절연 영역(32a)으로 구분되어 있다. 상기 제1 영역(31), 제2 영역(32)에는 각각 흡착홀(3e)이 설치되어 있다(도 4 참조).
본 제3 실시예에서는 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는 상기 제2 영역(32)을 환 형상의 커버 부재(225)에 의해 덮으면서, 제2 영역(32)에 위치하는 흡착홀(3e)을 커버 부재(225)에 의해 막는다. 이 흡착홀(3e)을 막기 위해 커버 부재(225)에는 제1 전극(3)으로의 장착 상태에 있어서 하면이 재치면(3b)에 접하는 형상이 되어 있다.
상기 커버 부재(25)와 마찬가지로 세라믹스로 제작된 커버 부재(225)가 제2 영역(32)에 접하는 범위에는 수지층(33)이 점착되어 있다. 수지층(33)은 폴리이미 드(polyimide) 등 내열성이 우수한 수지의 시트를, 마찬가지로 내열성이 우수한 에폭시 수지(epoxy resin) 등의 접착제(34)에 의해 점착하여 형성된다. 도 14는 이와 같은 수지층(33)이 형성된 커버 부재(225)를 반전한 상태를 나타내고 있다. 즉 커버 부재(225)는 세라믹스의 본체부로 이루어지고, 이 본체부의 하면으로서 제2 영역(32)에 접하는 위치에는 수지층(33)이 형성되어 있다.
도 15는 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 상술한 커버 부재(225)를 장착한 상태를 나타내고 있다. 즉 커버 부재(225)는 외환 부재(22)의 상면의 절연 부재(26)와의 단차 부분에 외측의 두꺼운 부분을 끼워 붙임으로써 장착된다. 그리고 커버 부재(225) 내측의 수지층(33)이 형성된 막음면은 제2 영역(32)의 전면을 완전하게 덮어 재치면(3b)에 접하고, 제2 영역(32)에 위치하는 모든 흡착홀(3e)을 덮어서 막는다.
즉 본 제3 실시예에 있어서는, 재치면(3b)에 탈부착 가능하고 제2 영역(32)의 표면에 밀착하여 제2 영역(32)의 전면 및 이 제2 영역(32)에 형성된 모든 흡착홀(3e)을 완전히 덮는 환 형상의 커버 부재(225)를 구비한 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구성을 채용함으로써 제2 영역(32)의 흡착홀(3e)을 막기 위한 막음 부재를 별도 준비하여 단 변환시에 탈부착할 필요가 없다. 이에 따라, 비용 저감과 함께 단 교환시의 노력 저감을 도모할 수 있게 되어 있다.
(제4 실시예)
도 16 및 도 18은 본 발명의 제4 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 부분 단면도이다. 도 17은 본 발명의 제4 실시예의 플라즈마 처리 장치의 커버 부 재의 사시도이다. 본 제4 실시예는 제3 실시예에 도시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 커버 부재(225)를 내외 2개의 링으로 분할한 구성으로 한 것이다.
도 16에 있어서, 제1 전극(3)은 제1 실시예의 도 5에 도시한 제1 전극(3)과 동일 구성으로서, 베이스(20)에 전극부(3a)를 결합시키고 상기 베이스(20)의 외측에 외환 부재(22)를 끼운 구성으로 되어 있다. 전극체(3a)의 상면의 재치면(3b)은, 제1 내지 제3 실시예와 마찬가지로 절연막(26, 27)에 의해 제1 영역(31), 제2 영역(32), 제1 절연 영역(31a), 제2 절연 영역(32a)으로 구분되어 있다(도 4 참조).
본 제4 실시예에 있어서도, 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는, 제3 실시예와 마찬가지로 제2 영역(32)을 커버 부재(325)에 의해 덮음과 동시에 제2 영역(32)에 위치하는 흡착홀(3e)을 커버 부재(325)에 의해 막는다. 여기서 이용되는 상기 커버 부재(325)는 제3 실시예에서의 커버 부재(225)를, 마찬가지로 세라믹스로 이루어지는 2개의 링 형상 부재, 즉 외측 링(325a), 내측 링(325b)으로 분할한 구성으로 되어 있다. 상기 내측 링(325b)의 하면에는 수지층(33)이 접착제(34)에 의해 점착되어 있다.
도 16 및 도 17에 도시한 바와 같이, 내측 링(325b)에는 외측 링(325a)의 외연부(325e)가 끼워 맞춰지는 단차부(325i)가 설치되어 있다. 상기 외연부(325e)가 단차부(325i)에 끼워 맞춰짐으로써 제3 실시예에서의 커버 부재(225)와 동일 외형 형상의 커버 부재(325)가 형성된다. 본 실시예에서 외연부(325e)가 단차부(325i)에 끼워 맞춰지는결합부의 결합은 제2 실시예에서의 경우와 마찬가지로, 플라즈마 처리 과정에서의 내측 링(325b)의 열 팽창 계수를 고려하여 결정되는 소정의 갭(G) 만큼 작은 틈새 결합으로 되어 있다.
도 18은 웨이퍼(6B)를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 상술한 커버 부재(325)를 장착한 상태를 나타내고 있다. 즉 외측 링(325a)은 외환 부재(22)의 상면의 절연 부재(26)와의 단차 부분에 외측의 두꺼운 부분을 끼워 붙임으로써 장착된다. 그리고 내측 링(325b)의 하면의 수지층(33)이 점착된 막음면은 제2 영역(32)의 전면을 완전하게 덮어 재치면(3b)에 접하고 제2 영역(32)에 위치하는 모든 흡착홀(3e)를 덮어 막는다.
상기 내측 링(325b)은 외측 링(325a)의 상부로부터 내측으로 연장 돌출하여 재치면(3b)을 덮는 형상으로 되어 있으므로, 외측 링(325a)은 두꺼운 링으로 되어 있고, 내측 링(125b)은 절연 부재(26)의 단차부의 높이 차분만큼 얇아져 있다. 즉 커버 부재(325)는 두꺼운 외측 링(125a)과 외측 링(325a)에 걸어 맞춰지는 얇은 내측 링(325b)으로 구성되고, 내측 링(325b)의 하면으로서 제2 영역(32)에 접하는 위치에는 흡착홀(3e) 막음용의 수지층(33)이 형성되어 있다.
상기 커버 부재(325)의 장착 상태에 있어서, 커버 부재(325)는 제2 실시예에 도시한 예와 마찬가지로 내외 2분할이기 때문에, 외측 링(325a)을 남긴 채 내측 링(325b)만을 분리하는 동일한 오조작을 방지하기 위하여, 커버 부재(325)의 장착이나 분리시에는 외측 링(325a)에 전용의 걸이(미도시)를 부착하여 항상 외측 링(325a)을 내측 링(325b)에 걸어 맞춰서 일체화한 상태로 취급하도록 하고 있다.
플라즈마 처리 과정에 있어서는 상술한 각 실시예와 마찬가지로 커버 부재(325)의 상면은 플라즈마에 노출됨으로써 온도가 상승한다. 이때, 방전 공간(2a)에 서의 플라즈마 밀도의 불균일에 의해 커버 부재(325)의 내측 부분과 외측 부분 간에 온도차가 발생한다. 하지만 제2 실시예에 도시한 경우와 마찬가지로 내측 링(325b)과 외측 링(325a)과의 결합부의 결합은 외측 링(325a)과 내측 링(325b)과의 열 팽창차를 고려한 갭(G) 결합으로 되어 있다. 그러므로, 팽창한 내측 링(325b)이 외측 링(325a)에 의해 구속됨에 의한 열 응력이 발생하지 않는다. 이에 따라, 커버 부재를 일체형으로 설치하는 경우에 발생하기 쉬운 열 응력에 의한 커버 부재의 파손을 방지할 수 있다.
(제5 실시예)
도 19는 본 발명의 제5 실시예의 플라즈마 처리 장치의 전극체의 사시도이다. 상술한 제1 내지 제4 실시예에서는 대소 2종류의 웨이퍼(6A, 6B)를 처리 대상으로 하는 예를 나타내고 있으나, 본 발명은 2종류에 한정되지 않고 이 이상의 복수 종류를 대상으로 하는 경우라도 무방하다. 예를 들면, 도 19에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(6B)보다도 더욱 작은 웨이퍼(6C)도 포함하여 처리 대상으로 하는 경우에는, 재치면(3b)의 웨이퍼(6C)의 외주 위치에 대응하는 위치에 절연막(26, 27)과 동일한 절연막(28)에 의해 덮인 절연 영역을 추가하여 형성한다. 더욱이 웨이퍼(6C)의 사이즈에 따른 커버 부재(250)를 준비한다. 이 경우에는, 웨이퍼(6A, 6B) 간에 큰 사이즈, 작은 사이즈의 관계가 성립함과 동시에 웨이퍼(6A, 6C) 간에도 큰 사이즈, 작은 사이즈의 관계가 성립하고 있다.
상기 커버 부재(250)는 제1 과 제3 실시예에 나타낸 커버 부재(25, 225)와 같이 일체형이라도 무방하고, 또한 제2 와 제4 실시예에 나타낸 커버 부재(125, 325)와 같이 2분할형이라도 무방하다. 그리고 커버 부재로서, 제1 과 제2 실시예에 나타낸 커버 부재(25, 125)와 같이 하면에 수지층이 형성되어 있지 않은 타입을 이용하는 경우에는, 웨이퍼(6C)의 사이즈에 대응한 막음 부재(90)를 준비한다. 하지만 제3 과 제4 실시예에서 나타낸 커버 부재(225, 325)와 같이, 하면에 수지층(33)이 형성된 타입을 이용하는 경우에는, 물론 막음 부재는 필요하지 않다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 사이즈가 다른 복수 종류의 웨이퍼를 간편하고 저가로 동일한 플라즈마 처리 장치에 의해 처리 대상으로 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 플라즈마를 이용한 웨이퍼의 에칭 처리를 수행하는 플라즈마 처리 장치에 효과적으로 적용할 수 있다.

Claims (13)

  1. 바깥쪽 면에 절연 시트가 부착된 웨이퍼의 후면에 대하여 플라즈마 처리를 행하고, 적어도 큰 사이즈 및 작은 사이즈의 2종류의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 플라즈마 처리 장치로서,
    밀폐 공간을 형성하는 처리실의 내부에 배치되고 상기 큰 사이즈의 웨이퍼보다도 넓은 재치면을 구비하고, 이 재치면에 상기 절연 시트를 접촉시킨 상태에서 웨이퍼를 재치 가능한 일체형의 전극체;
    상기 밀폐 공간의 기체를 배기하여 감압하는 감압 수단;
    감압된 상기 밀폐 공간에 플라즈마 발생용의 가스를 공급하는 가스 공급 수단;
    상기 전극체에 대향하여 배치된 대향 전극;
    상기 전극체와 대향 전극과의 사이에 고주파 전압을 인가하여 상기 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 발생 수단;
    상기 전극체에 직류 전압을 인가함으로써 상기 재치면상의 웨이퍼를 정전 흡착하는 직류 전압 인가 수단;
    상기 전극체를 냉각하는 냉각 수단; 및
    환 형상을 가지고 상기 재치면의 외부를 덮기 위해 탈부착 가능하며, 상기 재치면 상의 놓인 상기 웨이퍼의 외경과 내경이 실질적으로 동일한 커버 부재를 포함하며,
    상기 전극체의 재치면은, 이 재치면의 중앙부에 설치되고 전극체의 소재인 금속이 드러난 제1 영역과, 상기 제1 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제1 절연 영역과, 상기 제1 절연 영역의 외측에 환 형상으로 확대되어 설치되고 상기 금속이 드러난 제2 영역과, 상기 제2 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제2 절연 영역으로 구획되고,
    상기 제1 영역과 상기 제1 절연 영역과의 경계를 상기 재치면의 중앙에 재치된 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 상기 제1 절연 영역과 상기 제2 영역과의 경계를 상기 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 상기 제2 영역과 상기 제2 절연 영역과의 경계를 상기 재치면의 중앙에 재치된 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 상기 제2 절연 영역을 상기 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 연장하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 커버 부재는 상기 제2 영역을 완전하게 덮는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 커버 부재는 작은 사이즈의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 상기 재치면에 장착되고, 큰 사이즈의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는 상기 재치면으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제2 항에 있어서, 상기 커버 부재는 세라믹스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 커버 부재는 두꺼운 외측 링과 상기 외측 링에 연결되는 얇은 내측 링으로 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제1 절연 영역을 덮는 상기 절연막 및 상기 제2 절연 영역을 덮는 상기 절연막이 알루미나계의 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제3 항에 있어서, 상기 제1 영역 및 상기 제2 영역에 형성된 복수의 흡착홀과, 상기 흡착홀들로부터 진공 흡인함으로써 상기 재치면에 웨이퍼를 진공 흡착에 의해 유지하는 진공 흡인 수단과, 상기 커버 부재를 상기 재치면에 장착할 시에 상기 제2 영역 상에 장착되고 상기 제2 영역의 복수의 흡착홀을 막는 환 형상의 막음 부재를 구비하고, 상기 막음 부재는 상기 커버 부재에 완전히 덮이는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 막음 부재는 상기 웨이퍼와 동일한 재질의 환 형상 플레이트의 한쪽 면에 상기 웨이퍼에 부착되어 있는 절연 시트와 동일한 재질의 절연 시트를 부착하여 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 바깥쪽 면에 절연 시트가 부착된 웨이퍼의 후면에 대하여 플라즈마 처리를 행하고, 적어도 큰 사이즈 및 작은 사이즈의 2종류의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 플라즈마 처리 장치로서,
    밀폐 공간을 형성하는 처리실의 내부에 배치되고 상기 큰 사이즈의 웨이퍼보다도 넓은 재치면을 구비하고, 이 재치면에 상기 절연 시트를 접촉시킨 상태에서 웨이퍼를 재치 가능한 일체형의 전극체;
    상기 밀폐 공간의 기체를 배기하여 감압하는 감압 수단;
    감압된 상기 밀폐 공간에 플라즈마 발생용의 가스를 공급하는 가스 공급 수단;
    상기 전극체에 대향하여 배치된 대향 전극;
    상기 전극체와 대향 전극과의 사이에 고주파 전압을 인가하여 상기 플라즈마 발생용의 가스를 플라즈마 상태로 하는 플라즈마 발생 수단;
    상기 전극체에 직류 전압을 인가함으로써 상기 재치면상의 웨이퍼를 정전 흡착하는 직류 전압 인가 수단; 및
    상기 전극체를 냉각하는 냉각 수단을 포함하며,
    상기 전극체의 재치면은, 이 재치면의 중앙부에 설치되고 전극체의 소재인 금속이 드러난 제1 영역과, 상기 제1 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제1 절연 영역과, 상기 제1 절연 영역의 외측에 환 형상으로 확대 되어 설치되고 상기 금속이 드러난 제2 영역과, 상기 제2 영역의 외측을 환 형상으로 둘러싸고 표면이 절연막으로 덮인 제2 절연 영역으로 구획되고,
    상기 제1 영역과 상기 제1 절연 영역과의 경계를 상기 재치면의 중앙에 재치된 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 상기 제1 절연 영역과 상기 제2 영역과의 경계를 상기 작은 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 하고, 상기 제2 영역과 상기 제2 절연 영역과의 경계를 상기 재치면의 중앙에 재치된 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주보다도 내측으로 함과 동시에, 상기 제2 절연 영역을 상기 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측으로 연장하고, 상기 제2 절연 영역은 상기 큰 사이즈의 웨이퍼의 외주의 외측에 위치하고 있고,
    상기 제1 영역 및 제2 영역에 형성된 복수의 흡착홀과, 이 흡착홀로부터 진공 흡인함으로써 상기 재치면에 웨이퍼를 진공 흡착에 의해 유지하는 진공 흡인 수단을 구비하고, 상기 재치면에 탈부착 가능하고,
    환 형상을 가지고 상기 재치면으로부터 탈부착 가능하며, 상기 제2 영역의 표면에 밀착하여 제2 영역의 전면 및 이 제2 영역에 형성된 모든 흡착홀을 덮는 커버 부재를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 커버 부재는 작은 사이즈의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에 상기 재치면에 장착되고, 큰 사이즈의 웨이퍼를 플라즈마 처리의 대상으로 하는 경우에는 상기 재치면으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  11. 제9 항에 있어서, 상기 커버 부재는 세라믹스의 본체부로 이루어지고, 상기 본체부의 하면으로서 상기 제2 영역에 접하는 위치에 수지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제8 항에 있어서, 상기 커버 부재가 외측 링과 상기 외측 링에 연결되는 내측 링을 가지고, 상기 내측 링의 하면으로서 상기 제2 영역에 접하는 위치에 수지층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 제1 절연 영역을 덮는 절연막 및 상기 제2 절연 영역을 덮는 절연막이 알루미나계의 세라믹인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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