KR101614546B1 - 플라즈마 처리 장치 및 그 구성부품 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

모서리부에 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치의 구성부품을 제공한다. 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(W)에 드라이 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치(10)가 구비하는 상부 전극(33)의 외측 전극(33b)에 있어서, 내주부(33c) 및 경사면(33d)이 이루는 모서리부(33e)의 각도 θ1이 140°이고, 홈(41)의 저면(41a) 및 경사면(41b)이 이루는 모서리부(41c)의 각도 θ2가 125°이며, 또한, 홈(41)의 저면(41a) 및 경사면(41d)이 이루는 모서리부(41e)의 각도 θ3이 125°이고, 홈(41)의 저면(41a)의 폭은 시스길이의 2배 이상이다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 그 구성부품{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND CONSTITUENT PART THEREOF}
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 그 구성부품에 관한 것으로서, 특히, 플라즈마에 노출되는 플라즈마 처리 장치의 구성부품에 관한 것이다．
플라즈마 처리 장치는 기판으로서의 웨이퍼를 수용하는 수용실을 구비하고, 수용실내에 도입된 처리 가스로부터 플라즈마를 생성하고, 해당 플라즈마에 의해서 웨이퍼에 원하는 플라즈마 처리를 실시한다. 플라즈마 처리가 드라이 에칭 처리인 경우, 플라즈마와 피에칭 물질에 기인하여 반응 생성물이 생기고, 해당 반응 생성물은 데포로서 수용실을 구성하는 구성부품의 표면 등에 퇴적한다.
한편, 수용실내에서는 플라즈마에 노출되는 각 구성부품의 표면(70)을 따라 시스(sheath)(71)가 발생하고, 해당 시스(71)에 의해서 플라즈마 중의 이온(72)이 각 구성부품의 표면을 향해 주입된다(도 7a). 이 주입된 이온(72)은 각 구성부품의 표면에 퇴적된 데포를 스퍼터해서 제거한다. 통상, 각 구성부품의 표면에 있어서는 반응 생성물에 기인하는 데포의 퇴적량이 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량과 동등하거나 혹은 적기 때문에, 데포가 퇴적되는 일은 거의 없다.
그런데, 최근, 웨이퍼에 있어서의 플라즈마 처리의 균일화를 달성하기 위해 수용실내에 있어서의 플라즈마 분포, 특히 전자밀도의 제어를 엄밀하게 실행하는 것이 요구되고 있고, 이것에 대응해서 웨이퍼에 대향하는 상부 전극에 돌기, 홈이나 단차를 마련하는 것이 제안되고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
[특허문헌 1] 일본국 특허출원 2008-83046호 명세서
그러나, 도 7b에 나타내는 바와 같이, 대략 직각의 모서리부(73)를 수반하는 돌기나 홈에서는 해당 모서리부(73)를 따르도록 굴곡된 시스(74)가 발생하지만, 이온(75)은 해당 시스(74)에 대해 대략 수직으로 생성되기 때문에, 굴곡된 시스(74)로부터는 이온(75)이 확산해서 생성된다. 그 결과, 모서리부(73)에서는 다른 부분에 비해 단위면적당 주입되는 이온(75)의 수가 극단적으로 적어지고, 이온(75)의 스퍼터에 의한 데포의 제거량이 감소하기 때문에, 모서리부(73) 및 그 근방에서는 데포(76)가 퇴적하는 경우가 있다. 퇴적된 데포(76)는 벗겨져 파티클로 되고, 웨이퍼에 부착되어 디펙트(결함)의 원인으로 된다.
본 발명의 목적은 모서리부에 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 그 구성부품을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성부품은 처리 용기내에서 발생한 플라즈마를 이용해서 서셉터에 탑재된 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 구성부품에 있어서, 2개의 면이 교차해서 형성되는 적어도 하나의 모서리부를 갖고, 상기 모서리부는 상기 플라즈마가 상기 처리 용기내에서 발생될 때 상기 플라즈마에 노출되고, 플라즈마측에서 본 상기 2개의 면의 교차 각도는 115°∼180°의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치의 구성부품은 상기 모서리부가 형성된 홈을 갖고, 해당 홈의 폭은 상기 구성부품을 따라 형성된 시스 길이의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 플라즈마 처리 장치의 구성부품에 있어서, 상기 구성부품은 상기 서셉터에 대향하도록 배치되고, 또한 직류 전압이 인가되는 전극으로서, 상기 플라즈마중의 전자 밀도는 2.0×1010∼1.0×1011 cm-3이며, 상기 전극에 인가되는 직류 전압의 값이 300V 이하일 때에, 상기 홈의 폭은 8㎜ 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제 2 관점에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리 용기내에서 발생한 플라즈마를 이용하여 서셉터에 탑재된 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 2개의 면이 교차해서 형성되는 모서리부를 갖는 구성부품을 구비하고, 모서리부는 상기 플라즈마가 상기 처리 용기내에서 발생될 때 상기 플라즈마에 노출되고, 플라즈마측에서 본 상기 2개의 면의 교차 각도는 115°∼180°의 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
제 1 관점에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성부품 및 제 2 관점에 따른 플라즈마 처리 장치에 따르면, 플라즈마에 노출되는 구성부품은 2개의 면이 교차해서 형성되는 모서리부를 갖고, 해당 2개의 면의 교차 각도는 115°∼180°의 어느 하나이므로, 모서리부를 따라 발생한 시스의 굴곡 정도가 저감하고, 이것에 의해, 해당 시스로부터 생성되는 이온의 확산 정도도 저감한다. 그 결과, 모서리부에 있어서 단위면적당 주입되는 이온의 수가 극단적으로 저감하는 것을 방지하여 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량의 감소를 억제할 수 있고, 이로써, 모서리부에 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치의 구성부품에 따르면, 모서리부가 형성된 홈의 폭은 시스길이의 2배 이상이므로, 홈의 내부에 있어서 시스가 형성되어도 홈의 각 측면을 따라 발생한 시스가 중첩되는 일이 없고, 이로써, 이온을 감금하는 중공<hollow>부의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 홈의 내부의 시스로부터 홈의 각 표면을 향해 이온을 확실하게 주입할 수 있고, 모서리부를 포함하는 홈의 내부에 있어서 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.
상기 플라즈마 처리 장치의 구성부품에 따르면, 플라즈마중의 전자밀도는 2.0×1010∼1.0×1011 cm-3이고, 기판에 대향하도록 배치되는 전극에 인가되는 직류 전압의 값이 300V 이하일 때에, 홈의 폭은 8㎜ 이상이므로, 전극의 홈의 내부에 있어서 데포가 퇴적하는 것을 확실하게 방지할 수 있는 동시에 홈의 내부에 있어서 중공부의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 관한 구성부품을 구비하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도이다. 이 플라즈마 처리 장치는 웨이퍼에 드라이 에칭 처리를 실시하도록 구성되어 있다.
도 1에 있어서, 플라즈마 처리 장치(10)는 예를 들면, 직경이 300㎜의 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(11)를 갖고, 해당 챔버(11)내에는 반도체 디바이스용의 웨이퍼(W)를 탑재하는 원주형상의 서셉터(12)가 배치되어 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는 챔버(11)의 내측벽과 서셉터(12)의 측면에 의해서, 서셉터(12) 위쪽의 가스를 챔버(11)의 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 측쪽 배기로(13)가 형성된다. 이 측쪽 배기로(13)의 도중에는 배기 플레이트(14)가 배치된다.
배기 플레이트(14)는 다수의 구멍을 갖는 판형상 부재이며, 챔버(11) 내부를 상부와 하부로 간막이하는 간막이판으로서 기능한다. 배기 플레이트(14)에 의해서 간막이된 챔버(11) 내부의 상부(이하,「반응실」이라 함)(17)에는 플라즈마가 발생한다. 또한, 챔버(11) 내부의 하부(이하,「배기실(매니폴드(manifold)」)이라 함)(18)에는 챔버(11)내의 가스를 배출하는 배기관(16)이 접속된다. 배기 플레이트(14)는 반응실(17)에 발생하는 플라즈마를 포착 또는 반사해서 매니폴드(18)로의 누설을 방지한다.
배기관(16)에는 TMP(Turbo Molecular Pump) 및 DP(Dry Pump) (모두 도시하지 않음)가 접속되고, 이들 펌프는 챔버(11)내를 진공 배기해서 감압한다. 구체적으로 DP는 챔버(11)내를 대기압으로부터 중진공 상태(예를 들면, 1.3×10Pa(0.1Torr) 이하)까지 감압하고, TMP는 DP와 협동해서 챔버(11)내를 중진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태(예를 들면, 1. 3×10-3Pa(1.0×10-5Torr) 이하)까지 감압한다. 또, 챔버(11)내의 압력은 APC 밸브(도시하지 않음)에 의해서 제어된다.
챔버(11)내의 서셉터(12)에는 제 1 고주파 전원(19)이 제 1 정합기(20)를 거쳐서 접속되고, 또한 제 2 고주파 전원(31)이 제 2 정합기(30)를 거쳐서 접속되어 있고, 제 1 고주파 전원(19)은 비교적 낮은 주파수의 이온 인입용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 공급하고, 제 2 고주파 전원(31)은 비교적 높은 주파수의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 서셉터(12)에 공급한다. 이것에 의해, 서셉터(12)는 전극으로서 기능한다. 또한, 제 1 정합기(20) 및 제 2 정합기(30)는 서셉터(12)로부터 의 고주파 전력의 반사를 저감해서 고주파 전력의 서셉터(12)로의 공급 효율을 최대로 한다.
서셉터(12)의 상부에는 정전 전극판(21)을 내부에 갖는 정전 척(22)이 배치되어 있다. 정전 척(22)은 임의의 직경을 갖는 하부 원판형상 부재의 위에, 해당 하부 원판형상 부재보다 직경이 작은 상부 원판형상 부재를 중첩한 형상을 나타낸다. 또, 정전 척(22)은 세라믹스로 구성되어 있다.
정전 척(22)에서는 정전 전극판(21)에 제 1 직류 전원(23)이 접속되어 있다. 정전 전극판(21)에 정의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)에 있어서의 정전 척(22)측의 면(이하,「이면」이라 함)에는 부 전위가 발생해서 정전 전극판(21) 및 웨이퍼(W)의 이면의 사이에 전위차가 생기고, 해당 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 죤슨·라벡력에 의해, 웨이퍼(W)는 정전 척(22)에 있어서의 상부 원판형상 부재의 위에 있어서 흡착 유지된다.
또한, 정전 척(22)에는 흡착 유지된 웨이퍼(W)를 둘러싸도록, 링형상 부재인 포커스 링(24)이 탑재된다. 포커스 링(24)은 도전체, 예를 들면, 웨이퍼(W)를 구성하는 재료와 동일한 단결정 실리콘에 의해서 구성된다. 포커스 링(24)은 도전체로 이루어지므로, 플라즈마의 분포 영역을 웨이퍼(W)의 위 뿐만 아니라 해당 포커스 링(24)의 위까지 확대해서 웨이퍼(W)의 주연부(둘레가장자리부)상에 있어서의 플라즈마의 밀도를 해당 웨이퍼(W)의 중앙부상에 있어서의 플라즈마의 밀도와 동등 정도로 유지한다. 이것에 의해, 웨이퍼(W)의 전면에 실시되는 드라이 에칭 처리의 균일성을 유지할 수 있다.
서셉터(12)의 내부에는 예를 들면, 원주 방향으로 연장하는 고리형상의 냉매실(25)이 마련된다. 이 냉매실(25)에는 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매용 배관(26)을 거쳐서 저온의 냉매, 예를 들면, 냉각수나 가루덴(등록상표)이 순환 공급된다. 해당 저온의 냉매에 의해서 냉각된 서셉터(12)는 정전 척(22)을 거쳐서 웨이퍼(W) 및 포커스 링(24)을 냉각한다.
정전 척(22)에 있어서의 상부 원판형상 부재의 상면의 웨이퍼(W)가 흡착 유지되는 부분(이하,「흡착면」이라 함)에는 복수의 전열 가스 공급 구멍(27)이 개구되어 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급 구멍(27)은 전열 가스 공급 라인(28)을 거쳐서 전열 가스 공급부(도시하지 않음)에 접속되고, 해당 전열 가스 공급부는 전열 가스로서의 헬륨(He) 가스를, 전열 가스 공급 구멍(27)을 거쳐서 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급한다. 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼(W)의 열을 정전 척(22)에 효과적으로 전달한다.
챔버(11)의 천장부에는 서셉터(12)와 대향하도록 샤워헤드(29)가 배치되어 있다. 샤워헤드(29)는 상부 전극(33)과 해당 상부 전극(33)을 착탈 가능하게 달아매는 쿨링 플레이트(34)와, 해당 쿨링 플레이트(34)를 덮는 덮개(35)를 갖는다. 해당 쿨링 플레이트(34)의 내부에는 버퍼실(36)이 마련되고, 이 버퍼실(36)에는 처리 가스 도입관(37)이 접속되어 있다.
상부 전극(33)에는 제 2 직류 전원(15)이 접속되어 있고, 해당 상부 전극(33)에 직류 전압이 인가된다. 또한, 상부 전극(33)은 다수의 가스 구멍(32)을 갖는 도전성의 원판형상 부재인 내측 전극(33a)과, 해당 내측 전극(33a)을 둘러싸 도록 배치되는 도전성의 링형상 부재인 외측 전극(33b)(구성부품)으로 이루어지고, 외측 전극(33b)은 내주부보다도 외주부가 서셉터(12)에 탑재된 웨이퍼 Ｗ(이하, 「탑재 웨이퍼(W)」라 함)를 향해 돌출된 단차 구조를 갖고, 내주부 및 외주부는 경사면에서 접속되어 있다. 해당 경사면은 탑재 웨이퍼(W)의 외연부<바깥가장자리부>를 지향한다.
플라즈마 처리 장치(10)에서는 처리 가스 도입관(37)으로부터 버퍼실(36)에 공급된 처리 가스가 가스 구멍(32)을 거쳐서 반응실(17) 내부에 도입되고, 해당 도입된 처리 가스는 제 2 고주파 전원(31)으로부터 서셉터(12)를 거쳐서 반응실(17) 내부에 인가된 플라즈마 생성용의 고주파 전력에 의해서 여기되어 플라즈마로 된다. 해당 플라즈마는 제 1 고주파 전원(19)이 서셉터(12)에 공급하는 이온 인입용의 고주파 전력에 의해서 탑재 웨이퍼(W)를 향해 인입되고, 해당 웨이퍼(W)에 드라이 에칭 처리를 실시한다.
또한, 플라즈마 처리 장치(10)에서는 드라이 에칭 처리의 동안, 제 2 직류 전원(15)이 상부 전극(33)에 부의 직류 전압을 인가한다. 이 때, 상부 전극(33)은 2차 전자를 방출하지만, 외측 전극(33b)의 경사면은 탑재 웨이퍼(W)의 외연부를 지향하므로, 탑재 웨이퍼(W)의 외연부 근방에는 외측 전극(33b)의 내주부로부터 방출된 2차 전자뿐만 아니라, 상기 경사면으로부터 방출된 2차 전자도 도달한다. 이것에 의해, 탑재 웨이퍼(W)의 주연부의 바로 위에 있어서 전자밀도가 저하하는 것을 방지할 수 있고, 이로써, 탑재 웨이퍼(W)의 전면에 균일하게 드라이 에칭 처리를 실시할 수 있다.
또, 외측 전극(33b)은 탑재 웨이퍼(W) 근방에 있어서의 전자밀도를 제어하기 위해, 상술한 경사면 이외에 홈(41)(후술함)을 갖는다.
상술한 플라즈마 처리 장치(10)의 각 구성부품의 동작은 플라즈마 처리 장치(10)가 구비하는 제어부(도시하지 않음)의 CPU가 드라이 에칭 처리에 대응하는 프로그램에 따라 제어한다.
플라즈마 처리 장치(10)가 드라이 에칭 처리를 탑재 웨이퍼(W)에 실시하는 경우, 반응 생성물이 데포로서 챔버(11)를 구성하는 구성부품, 예를 들면 상부 전극(33)의 표면 등에 퇴적한다.
여기서, 상부 전극(33)은 단차 구조를 갖고, 또한 홈(41)을 갖기 때문에, 복수의 모서리부를 구비하지만, 상술한 바와 같이, 모서리부를 따라 발생한 시스에서는 그 굴곡 정도에 따라 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량이 감소하고, 모서리부 및 그 근방에 데포가 퇴적하는 경우가 있다.
그래서, 본 발명자는 모서리부의 굴곡 정도와 모서리부 및 그 근방의 데포 퇴적의 관계를 파악하기 위해, 드라이 에칭 처리를 실행한 경우의 실리콘으로 이루어지는, 챔버의 구성부품에 있어서의 모서리부의 각도 및 해당 구성부품의 소모량의 관계를 조사한 결과, 도 2의 그래프에 나타내는 바와 같이, 플라즈마측에서 본 모서리부의 각도가 125° 이상이면 확실하게 구성부품이 소모하는 것을 발견하였다. 구성부품이 소모하기 위해서는 해당 구성부품의 표면에 퇴적하는 데포의 퇴적량을 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량이 상회할 필요가 있다. 따라서, 플라즈마측에서 본모서리부의 각도가 125° 이상이면, 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거 량의 감소를 억제할 수 있고, 데포의 퇴적량이 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량을 상회하는 것, 즉 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 2의 그래프에서는 구성부품의 소모량이 0이하인 경우에는 데포가 퇴적하는 경우에 해당하지만, 플라즈마측에서 본 모서리부의 각도가 115° 이상이면, 데포의 퇴적량은 매우 작고, 가령 데포가 퇴적해도 해당 데포는 웨이퍼의 디펙트의 원인으로 되지 않는 것도 알 수 있었다.
이상의 조사 결과로부터, 본 발명자는 모서리부에 있어서의 데포의 제거에 관해 이하의 지견을 얻었다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 구성부품의 모서리부(38)에 있어서 플라즈마측에서 본 해당 모서리부(38)의 각도 θ가 115° 이상, 바람직하게는 125° 이상이면, 모서리부(38)를 따라 발생하는 시스(39)의 굴곡 정도가 저감되고, 해당 시스(39)로부터 생성되는 이온(40)의 확산 정도도 저감한다. 그 결과, 모서리부(38)에 있어서 단위면적당 주입되는 이온(40)의 수가 극단적으로 저감하는 것을 방지해서 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량의 감소를 억제할 수 있다.
또, 도 2의 그래프에 있어서의 일점쇄선과 파선은 각각 다른 플라즈마 처리 장치에 있어서 다른 조건에 의거하여 실행된 드라이 에칭 처리에 있어서의 결과이지만, 플라즈마측에서 본 모든 모서리부의 각도가 125° 이상이면 구성부품이 소모하는 것을 나타내고 있기 때문에, 플라즈마 처리 장치의 종류나 드라이 에칭 처리의 조건에 관계없이, 플라즈마측에서 본 모서리부의 각도가 125° 이상이면 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다.
한편, 모서리부의 각도가 180°보다 크면 모서리부는 돌기부로 되고, 시스는 해당 돌기부를 둘러싸도록 발생하기 때문에, 시스로부터 주입되는 이온이 집중해서 해당 돌기부의 소모가 심하게 된다. 따라서, 모서리부의 각도는 180° 이하인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는 상기 지견에 의거하여, 외측 전극(33b)이 갖는 단차 구조나 홈(41)에 있어서 2개의 면이 교차해서 형성되는 모서리부의 각도 (플라즈마측에서 본 2개의 면의 교차 각도)가 115°∼180°의 어느 하나로 설정된다.
도 4는 도 1에 있어서의 외측 전극의 근방의 구성을 개략적으로 나타내는 확대 단면도이다.
도 4에 있어서, 내주부(33c) 및 경사면(33d)이 이루는 모서리부(33e)의 각도 θ1이 140°로 설정되고, 홈(41)의 저면(41a) 및 경사면(41b)이 이루는 모서리부(41c)의 각도 θ2가 125°로 설정되며, 또한, 홈(41)의 저면(41a) 및 경사면(41d)이 이루는 모서리부(41e)의 각도 θ3이 125°로 설정된다.
그런데, 상술한 바와 같이, 플라즈마에 노출되는 구성부품에서는 그 표면을 따르도록 시스가 발생하지만, 외측 전극(33b)과 같이 구성부품이 홈을 갖는 경우, 도 5a에 나타내는 바와 같이, 홈(42)의 폭이 극단적으로 작으면 해당 홈(42)의 내부에 시스(43)가 들어가지 않고, 그 결과, 홈(42)의 바닥부(42a)로부터 시스(43)까지의 거리가 멀어지고, 시스(43)로부터 홈(42)의 내부에 주입되는 이온(44)이 속도를 잃어 바닥부(42a)까지 닿지 않는 경우가 있다. 이 때, 바닥부(42a)에서는 이 온(44)의 스퍼터에 의한 데포의 제거량이 감소하기 때문에, 데포(45)가 퇴적된다.
또한, 도 5b에 나타내는 바와 같이, 홈(46)의 폭이 그다지 크지 않은 경우, 해당 홈(46)의 양 측면(46a, 46b)을 따라 발생한 시스(47, 48)가 홈(46)의 내부에 있어서 중첩되는 경우가 있다. 시스(47, 48)가 중첩되는 부분은 중공(hollow)부(49)라 불리며, 해당 중공부(49)는 이온을 감금하기 때문에, 해당 중공부(49)로부터 이온(50)이 생성되는 일이 없고, 그 결과, 홈(46)의 내부에서는 이온(50)의 스퍼터에 의한 데포의 제거량이 감소하고, 데포(51)가 퇴적하는 경우가 있다.
본 실시형태에서는, 이것에 대응하여, 홈(41)의 최소 폭이 시스의 두께(시스길이)의 2배 이상으로 설정된다. 구체적으로는 도 4에 나타내는 바와 같이, 홈(41)의 저면(41a)의 폭 L이 시스길이의 2배 이상으로 설정된다. 이것에 의해, 홈(41)의 내부에 있어서 경사면(41b) 및 경사면(41d)의 각각을 따라 시스(52)가 발생해도 해당 시스(52)는 홈(41)의 내부에 있어서 중첩되는 일이 없다.
플라즈마 처리 장치(10)와 같이, 상부 전극(33)에 직류 전압이 인가되는 경우, 상부 전극(33)의 표면을 따라 발생하는 시스길이는 다음 수학식 1에 의해서 나타내어진다.
시스길이=0.606×디바이 길이<Debye length>×(2×Vdc/Te)3/4(㎜)
단, Vdc: 상부 전극(33)에 인가되는 직류 전압의 값(V), Te: 전자온도(eV), 디바이 길이: 7.43×103×(Te/Ne)1/2(㎜), Ne: 전자밀도
도 6은 상기 수학식 1에 의거한 플라즈마중의 전자밀도와, 상부 전극(33)의 표면을 따라 발생하는 시스길이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 6에 있어서, 상부 전극(33)에 인가되는 직류 전압의 값이 150V인 경우에는 「◇」로 표시되고, 동일 직류 전압의 값이 300V인 경우에는 「□」로 표시되며, 동일 직류 전압의 값이 600V인 경우에는 「△」로 표시되고, 동일 직류 전압의 값이 900V인 경우에는「×」로 표시된다.
여기서, 통상, 상부 전극(33)에 인가되는 직류 전압의 값은 300V 이하이고, 드라이 에칭 처리에서 이용하는 플라즈마중의 전자밀도는 2.0×1010∼1.0×1011 cm-3이기 때문에, 도 6의 그래프로부터, 발생이 상정되는 시스의 시스길이는 4.0㎜ 이하이다. 따라서, 홈(41)의 저면(41a)의 폭 L을 8㎜ 이상으로 설정하면, 홈(41)의 내부에 있어서 중공부(49)의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성부품으로서의 외측 전극(33b)에 의하면, 외측 전극(33b)에 있어서의 모서리부(33e)의 각도 θ1이 140°이고, 모서리부(41c)의 각도 θ2가 125°이며, 또한, 모서리부(41e)의 각도 θ3이 125°이므로, 이온의 스퍼터에 의한 데포의 제거량의 감소를 억제할 수 있고, 이로써, 각 모서리부(33e, 41c, 41e)에 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.
상술한 외측 전극(33b)에서는 모서리부(41c, 41e)가 형성된 홈(41)의 저 면(41a)의 폭은 시스길이의 2배 이상이므로, 홈(41)의 내부에 있어서 시스(52)가 형성되어도 홈(41)의 각 경사면(41b, 41d)을 따라 발생한 시스(52)가 중첩되는 일이 없고, 이로써, 이온을 감금하는 중공부의 발생을 방지할 수 있다. 그 결과, 홈(41)의 내부의 시스(52)로부터 홈(41)의 각 경사면(41b, 41d)을 향해 이온을 확실하게 주입할 수 있고, 모서리부(41c, 41e)를 포함하는 홈(41)의 내부에 있어서 데포가 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.
본 실시형태에서는 상부 전극(33)의 각 모서리부(33e, 41c, 41e)의 각도의 설정이나 홈(41)의 폭의 설정에 대해 설명했지만, 본 발명은 다른 플라즈마에 노출되는 구성부품에 적용해도 좋고, 구체적으로는, 다른 구성부품의 모서리부 또는 다른 부품들 사이에 형성된 모서리부의 각도를 125° 이상으로 설정하는 것이 바람직하며, 또한, 다른 부품의 홈, 또는 다른 부품들 사이에 형성된 홈의 폭을 시스길이의 2배 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는 상부 전극(33)에 직류 전압이 인가되는 경우에 대해 설명했지만, 본 발명은 상부 전극에 직류 전압이 인가되지 않는 경우에도 적용해도 좋고, 상부 전극에 직류 전압이 인가되지 않는 경우에도 모서리부의 각도를 125° 이상으로 설정하는 것이 바람직하며, 또한, 홈의 폭을 시스길이의 2배 이상으로 설정하는 것이 바람직하다. 또, 상술한 본 실시형태에서는 드라이 에칭 처리가 실시되는 기판이 반도체 디바이스용의 웨이퍼이었지만, 드라이 에칭 처리가 실시되는 기판은 이것에 한정되지 않고, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display) 등의 유리 기판이어도 좋다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 구성부품을 구비하는 플라즈마 처리 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도.
도 2는 플라즈마 처리 장치의 챔버의 구성부품에 있어서의 모서리부의 각도 및 해당 구성부품의 소모량의 관계를 나타내는 그래프.
도 3은 구성부품의 모서리부를 따라 발생한 시스로부터 생성되는 이온의 확산 정도의 저감을 설명하기 위한 도면.
도 4는 도 1에 있어서의 외측 전극의 근방의 구성을 개략적으로 나타내는 확대 단면도.
도 5a 및 5b는 구성부품의 홈 및 시스의 발생 형태의 관계를 나타내는 단면도로서, 도 5a는 홈의 폭이 극단적으로 작은 경우의 단면도이고, 도 5b는 홈의 폭이 그다지 크지 않은 경우의 단면도.
도 6은 상부 전극에 직류 전압이 인가되는 경우의 플라즈마중의 전자밀도와, 상부 전극의 표면을 따라 발생하는 시스길이의 관계를 나타내는 그래프.
도 7a 및 7b는 종래의 플라즈마 처리 장치의 구성부품의 표면을 따라 발생한 시스로부터 생성되는 이온의 확산 정도를 설명하기 위한 도면으로서, 도 7a는 모서리부가 존재하지 않는 경우의 도면이고, 도 7b는 대략 직각의 모서리부가 존재하는 경우의 도면.
도면의 주요부분에 관한 부호의 설명
W 웨이퍼
10 플라즈마 처리 장치
15 제 2 직류 전원
33 상부 전극
33a 내측 전극
33b 외측 전극
33e, 38, 41c, 41e, 73 모서리부
39, 43, 47, 48, 52, 71, 74 시스
40, 44, 50, 72, 75 이온
41, 42, 46 홈
41a 저면
41b, 41d 경사면
45, 51, 76 데포
49 중공부

Claims (9)

  1. 플라즈마를 이용하여 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 구성부품으로서, 상기 기판과 대향하도록 배치되어 상기 플라즈마에 노출되는 구성부품에 있어서,
    상기 기판과 대향하는 중심측의 면과, 상기 중심측의 면의 외측의 면을 갖고,
    상기 중심측의 면과 상기 외측의 면은, 115°이상 180°미만에서 교차하고,
    상기 중심측의 면에는, 상기 기판을 둘러싸도록 배치된 포커스 링과 대향하는 위치보다도 외측의 위치에서 홈이 마련되고, 상기 홈의 저면의 폭은, 상기 구성부품의 표면을 따라서 발생하는 플라즈마의 시스 길이의 2배 이상인
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 구성부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구성부품은, 직류 전압이 인가되는 전극으로서, 상기 플라즈마중의 전자 밀도는 2.0×1010∼1.0×1011 cm-3이며, 상기 전극에 인가되는 직류 전압의 값이 300V 이하일 때에, 상기 홈의 저면의 폭은 8mm 이상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치의 구성부품.
  3. 플라즈마를 이용하여 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 기판과 대향하도록 배치되어 상기 플라즈마에 노출되는 구성부품을 구비하고,
    상기 구성부품은, 상기 기판과 대향하는 중심측의 면과, 상기 중심측의 면의 외측의 면을 갖고,
    상기 중심측의 면과 상기 외측의 면은, 115°이상 180°미만에서 교차하고,
    상기 중심측의 면에는, 상기 기판을 둘러싸도록 배치된 포커스 링과 대향하는 위치보다도 외측의 위치에서 홈이 마련되고, 상기 홈의 저면의 폭은, 상기 구성부품의 표면을 따라서 발생하는 플라즈마의 시스 길이의 2배 이상인
    것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 처리 용기 내에서 발생한 플라즈마를 이용해서 서셉터 상에 탑재된 기판에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서,
    상기 서셉터에 대향하도록 배치되는 전극과,
    상기 처리 용기의 내측벽과 상기 서셉터의 측면 사이에 배치된 배기 플레이트를 구비하며,
    상기 전극은,
    (가) 내측부와 외측부를 갖는 단차 구조로서, 상기 외측부는 상기 내측부를 둘러싸고 상기 내측부보다도 상기 서셉터를 향해 돌출되며, 상기 외측부는 도전성 재료로 이루어지는, 상기 단차 구조와,
    (나) 상기 서셉터의 바로 위에 배치되는 상기 내측부의 영역으로부터 가스를 공급하도록 구성된 가스 공급부를 구비하되,
    상기 외측부는,
    (ⅰ) 저면과, 제 1 경사면과, 제 2 경사면을 갖는 홈부와,
    (ⅱ) 상기 홈부를 둘러싸는 평탄부로서, 상기 평탄부와 상기 저면은, 상기 기판을 탑재하도록 구성된 상기 서셉터의 탑재면에 평행하게 연장되는, 상기 평탄부와,
    (ⅲ) 상기 평탄부에 대해서 경사지게 연장되는 제 3 경사면과,
    (ⅳ) 상기 평탄부와 상기 제 3 경사면이 교차하여 형성되는 제 1 모서리와,
    (ⅴ) 상기 제 1 경사면과 상기 저면이 교차하여 형성되는 제 2 모서리와,
    (ⅵ) 상기 저면과 상기 제 2 경사면이 교차하여 형성되는 제 3 모서리를 포함하며,
    상기 제 1 모서리, 상기 제 2 모서리 및 상기 제 3 모서리 각각은 상기 처리 용기 내에서 상기 플라즈마가 발생하는 때에 상기 플라즈마에 노출되도록 구성되며, 상기 제 1 모서리, 상기 제 2 모서리 및 상기 제 3 모서리 각각의 교차각은 플라즈마측에서 보아서 125°이상 180°미만이고,
    상기 제 1 모서리, 상기 제 2 모서리 및 상기 제 3 모서리 각각은 상기 배기 플레이트 바로 위에 배치되며,
    상기 홈부의 저면의 폭은 상기 외측부를 따라 발생하는 플라즈마의 시스 길이의 2배 이상인 플라즈마 처리 장치.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206833A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Lam Research Corporation Extension electrode of plasma bevel etching apparatus and method of manufacture thereof
JP2013033940A (ja) * 2011-07-07 2013-02-14 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
JP2013131485A (ja) * 2011-11-22 2013-07-04 Kobe Steel Ltd プラズマ発生源の冷却機構及び冷却方法
US20140051253A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Lam Research Corporation Plasma baffle ring for a plasma processing apparatus and method of use
US10937634B2 (en) * 2013-10-04 2021-03-02 Lam Research Corporation Tunable upper plasma-exclusion-zone ring for a bevel etcher
CN104752131B (zh) * 2013-12-25 2017-07-21 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 上电极组件进气装置及上电极组件
CN105390368A (zh) * 2014-09-09 2016-03-09 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 晶片预清洗腔室及半导体加工设备
US10163642B2 (en) * 2016-06-30 2018-12-25 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, method and tool of manufacture
JP2018022830A (ja) * 2016-08-05 2018-02-08 東京エレクトロン株式会社 被処理体を処理する方法
US10434604B2 (en) * 2016-10-14 2019-10-08 Applied Materials, Inc. Texturizing a surface without bead blasting
US10032661B2 (en) 2016-11-18 2018-07-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device, method, and tool of manufacture
JP2022502845A (ja) * 2018-09-26 2022-01-11 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials, Incorporated ガス分配アセンブリおよびその動作
JP7336306B2 (ja) * 2018-10-23 2023-08-31 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050011453A1 (en) * 1999-02-23 2005-01-20 Tomohiro Okumura Plasma processing method and apparatus
US20060219363A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Naoki Matsumoto Capacitive coupling plasma processing apparatus and method for using the same

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5472565A (en) * 1993-11-17 1995-12-05 Lam Research Corporation Topology induced plasma enhancement for etched uniformity improvement
TW299559B (ko) 1994-04-20 1997-03-01 Tokyo Electron Co Ltd
TW323387B (ko) * 1995-06-07 1997-12-21 Tokyo Electron Co Ltd
JP2814370B2 (ja) 1995-06-18 1998-10-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US5981899A (en) * 1997-01-17 1999-11-09 Balzers Aktiengesellschaft Capacitively coupled RF-plasma reactor
KR20010014842A (ko) * 1999-04-30 2001-02-26 조셉 제이. 스위니 반도체 장치를 제조하기 위한 장치 및 방법
US6391787B1 (en) * 2000-10-13 2002-05-21 Lam Research Corporation Stepped upper electrode for plasma processing uniformity
JP4672456B2 (ja) 2004-06-21 2011-04-20 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US7740737B2 (en) * 2004-06-21 2010-06-22 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
JP5036143B2 (ja) * 2004-06-21 2012-09-26 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法、ならびにコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
US7988816B2 (en) 2004-06-21 2011-08-02 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and method
JP4642528B2 (ja) 2005-03-31 2011-03-02 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
DE602006011140D1 (de) * 2005-04-05 2010-01-28 Krosaki Harima Corp Gas-show-erplatte für eine plasmaverarbeitungsvorrichtung
US8789493B2 (en) 2006-02-13 2014-07-29 Lam Research Corporation Sealed elastomer bonded Si electrodes and the like for reduced particle contamination in dielectric etch
JP5069427B2 (ja) * 2006-06-13 2012-11-07 北陸成型工業株式会社 シャワープレート、並びにそれを用いたプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び電子装置の製造方法
JP5323306B2 (ja) * 2006-07-12 2013-10-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体
JP5463536B2 (ja) * 2006-07-20 2014-04-09 北陸成型工業株式会社 シャワープレート及びその製造方法、並びにそのシャワープレートを用いたプラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び電子装置の製造方法
JP5233092B2 (ja) * 2006-08-10 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置用の載置台及びプラズマ処理装置
JP5125024B2 (ja) * 2006-08-10 2013-01-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置用の載置台及びプラズマ処理装置
JP5029089B2 (ja) * 2007-03-26 2012-09-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置用の載置台及びプラズマ処理装置
JP5348919B2 (ja) 2008-03-27 2013-11-20 東京エレクトロン株式会社 電極構造及び基板処理装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050011453A1 (en) * 1999-02-23 2005-01-20 Tomohiro Okumura Plasma processing method and apparatus
US20060219363A1 (en) * 2005-03-31 2006-10-05 Naoki Matsumoto Capacitive coupling plasma processing apparatus and method for using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010135781A (ja) 2010-06-17
TWI478203B (zh) 2015-03-21
JP5399208B2 (ja) 2014-01-29
US9337003B2 (en) 2016-05-10
US20100116437A1 (en) 2010-05-13
TW201030797A (en) 2010-08-16
CN101740298A (zh) 2010-06-16
CN101740298B (zh) 2012-07-25
KR20100051577A (ko) 2010-05-17

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