KR101783886B1 - 플라즈마 에칭용의 전극판 및 플라즈마 에칭 처리 장치 - Google Patents

플라즈마 에칭용의 전극판 및 플라즈마 에칭 처리 장치 Download PDF

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Abstract

(과제) 전극판을 관통하는 복수 타입의 가스 구멍의 배치를 최적화하는 것이 가능한, 플라즈마 에칭용의 전극판을 제공한다.
(해결 수단) 플라즈마 에칭용의 전극판(160)은, 소정의 두께를 갖는 원판 형상이며, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 전극판(160)의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 전극판(160)을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 각 영역에 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되어 있다.

Description

플라즈마 에칭용의 전극판 및 플라즈마 에칭 처리 장치{ELECTRODE PLATE FOR PLASMA ETCHING AND PLASMA ETCHING APPARATUS}
본 발명은, 플라즈마 에칭용의 전극판 및 플라즈마 에칭 처리 장치에 관한 것이다. 특히, 전극판의 가스 구멍의 배치에 관한 것이다.
플라즈마 에칭 처리 장치의 상부 전극에는, 플라즈마 생성 공간측에 전극판(CEL), 플라즈마 생성 공간의 반대측에 쿨링 플레이트(냉각판)가 인접하여 설치되어 있다. 전극판은 실리콘(Si)으로 형성된 소정의 두께의 원판 형상 부재이며, 플라즈마 생성 공간에 가스를 도입하기 위한 다수의 가스 구멍이 관통되어 있다. 각 가스 구멍은 세공(細孔)이며, 동심원 형상의 상이한 복수의 원주 상에 등간격으로 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해, 전극판은, 에칭 가스를 플라즈마 생성 공간에 도입하기 위한 가스 샤워 헤드로서 기능하게 되어 있다.
전극판을 형성하는 실리콘(Si)은, 플라즈마에 의해 소모된다. 통상, 전극판이 수백 시간 정도 사용되면, 가스 구멍은, 그의 내부가 플라즈마에 의해 깎여, 플라즈마 생성 공간측에 나팔 형상으로 넓어진다. 가스 구멍이 넓어지면, 전극판의 센터측과 에지측에서 에칭 레이트에 불균일이 발생하여, 프로세스 특성이 변화한다. 또한, 가스 구멍의 내부에 플라즈마가 들어가기 쉬어진다. 들어간 플라즈마 중의 이온이나 전자는, 가스 구멍 내를 가스의 흐름에 역류하여 진행하고, 전극판과 쿨링 플레이트와의 극간에서 체류하는 가스를 여기한다. 이에 따라, 전극판과 쿨링 플레이트와의 사이, 또는 그의 상부의 천정면에서 이상(異常) 방전이 발생한다. 이상 방전은, 전극판이나 쿨링 플레이트를 손상시키거나, 파티클원(源)이 되거나, 전극판이나 쿨링 플레이트의 표면을 덮는 알루마이트 피막에 대미지를 주어, 챔버 내를 오염시키기 때문에 바람직하지 않다.
예를 들면, 특허문헌 1에는, 상기 플라즈마의 영향에 의해 가스 구멍의 지름이 넓어지는 과제에 대하여, 전극판의 기판 재치면에 대향하는 전극판 면측에 포인트 커스프 자장(point cusp magnetic field)을 생성하는 마그넷을 설치하고, 전극판의 가스 구멍과 마그넷의 위치를 어긋나게 하여, 자장이 제로가 되는 위치에 가스 구멍을 배치하는 기술이 개시되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 가스 구멍은 플라즈마 밀도가 적은 부분에 배치되어, 가스 구멍은 진한 플라즈마에 노출되는 것으로부터 회피된다. 이에 따라, 상부 전극의 이면(裏面)에 있어서 이상 방전을 방지할 수 있다.
일본공개특허공보 2003-31555호
특허문헌 1에서는, 포인트 커스프 자장을 생성시키는 N극과 S극이 교대하도록, N극 2개와 S극 2개로 이루어지는 4개의 마그넷이 배치되어 있고, 4개의 마그넷의 중간 위치에 생성되는 제로 자장 부분에 가스 구멍을 형성하도록 설계되어 있다. 그러나, 가스 구멍의 위치가, 반드시 안정되게 자장이 제로가 되는 위치가 아닌 경우도 발생한다. 따라서, 특허문헌 1에서는, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 확실하게 방지할 수는 없었다.
상기 과제에 대하여, 본 발명의 목적으로 하는 것은, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지하는 것이 가능한, 플라즈마 에칭용의 전극판 및 플라즈마 에칭 처리 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 플라즈마 에칭용의 전극판으로서, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 상기 전극판의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 상기 전극판을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 각 영역에 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되고, 상기 상이한 타입의 가스 구멍은, 굴곡된 타입의 가스 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용의 전극판이 제공된다.
이러한 구성에 의하면, 원판 형상의 전극판은, 당해 전극판을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 영역마다 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되어 있다. 상기 상이한 타입의 가스 구멍에는, 굴곡된 타입의 가스 구멍이 포함되어 있다. 굴곡된 타입의 가스 구멍에는 플라즈마가 들어가기 어렵기 때문에, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지할 수 있다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 처리 장치에서는, 전극판의 외주측에서는 가스가 배기되기 어렵기 때문에 방전되기 쉬운 경향에 있다. 이를 고려하여, 외주측의 가스 구멍을 내주측의 가스 구멍보다 플라즈마가 들어가기 어려운 굴곡된 타입의 가스 구멍으로 함으로써, 이상 방전을 방지할 수 있다. 또한, 전극판에 상기 상이한 타입의 가스 구멍을 형성함으로써, 동일한 전극판 내에 일률적으로 스트레이트 형상의 표준적인 가스 구멍이 형성되는 종래의 전극판에 비하여, 상기 전극판을 장착하는 플라즈마 에칭 처리 장치의 형상이나 크기, 프로세스 조건에 따라, 복수 타입의 가스 구멍의 배치를 최적화할 수 있다.
상기 2 이상의 영역 중 적어도 최외주(最外周)를 포함하는 영역에 형성된 가스 구멍은, 굴곡된 타입의 가스 구멍이라도 좋다.
상기 굴곡된 타입의 가스 구멍은, 상기 전극판의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 스트레이트 세공과, 상기 전극판 내에서 당해 스트레이트 세공과 연통(communication)하며, 상기 전극판의 다른 한쪽의 면을 비(非)수직으로 관통하는 슬로프 세공을 가져도 좋다.
상기 굴곡된 타입의 가스 구멍은, 상기 스트레이트 세공과 상기 슬로프 세공으로 이루어지는 비스듬한 구멍, 또는, 상기 스트레이트 세공과 상기 슬로프 세공과 상기 스트레이트 세공과 상기 슬로프 세공과의 연결 부분에서 분기한 경로를 형성하는 트랩 세공으로 이루어지는 Y자 구멍 중 적어도 어느 하나라도 좋다.
상기 Y자 구멍이 형성되는 영역은, 상기 비스듬한 구멍이 형성되는 영역보다 외주측에 위치하고, 상기 비스듬한 구멍이 형성되는 영역은, 상기 전극판의 두께 방향으로 똑바로 관통하는 표준 구멍이 형성되는 영역보다 외주측에 위치하는 제1 배치 룰에 기초하여 각 타입의 가스 구멍을 각 영역에 형성해도 좋다.
상기 비스듬한 구멍은, 제1 비스듬한 구멍과, 상기 슬로프 세공에 대한 상기 스트레이트 세공의 길이의 비(比)가 제1 비스듬한 구멍보다 짧은 제2 비스듬한 구멍을 갖고, 상기 제1 비스듬한 구멍이 형성되는 영역은, 상기 제2 비스듬한 구멍이 형성되는 영역보다 내주측에 위치하는 제2 배치 룰에 기초하여 각 타입의 가스 구멍을 각 영역에 형성해도 좋다.
상기 전극판의 지름 방향으로 내주측, 외주측 및, 내주측과 외주측의 중간의 3개의 영역으로 나누고, 상기 Y자 구멍, 상기 제1 비스듬한 구멍, 상기 제2 비스듬한 구멍 및 상기 표준 구멍 중 상기 제1 배치 룰 및 상기 제2 배치 룰에 해당되는 가스 구멍을, 각각 상기 내주측의 가스 구멍, 상기 외주측의 가스 구멍, 상기 중간의 가스 구멍으로서 형성해도 좋다.
상기 3개의 영역 중 각 영역의 내부에 형성되는 복수의 가스 구멍의 타입은 동일해도 좋다.
상기 3개의 영역 중 인접하는 어느 2개의 영역 내의 복수의 가스 구멍의 타입은 동일해도 좋다.
상기 Y자 구멍, 상기 제1 비스듬한 구멍, 상기 제2 비스듬한 구멍은, 상기 전극판에 인접하여 설치된 쿨링 플레이트의 가스 구멍에 굴절하면서 연통되어도 좋다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 플라즈마 에칭용의 전극판으로서, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 상기 전극판의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 상기 전극판을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 각 영역에, 동일한 타입의 굴곡된 가스 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭용의 전극판이 제공된다. 이러한 구성에 의하면, 굴곡된 타입의 가스 구멍에는 플라즈마가 들어가기 어렵기 때문에, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에서 서로 대향하고, 그 사이에 플라즈마 생성 공간이 형성되는 제1 및 제2 전극과, 상기 처리 용기의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급원을 구비하는 플라즈마 에칭 처리 장치로서, 제1 전극은, 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 전극판을 갖고, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 상기 전극판의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 상기 전극판을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 영역마다 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되고, 상기 상이한 타입의 가스 구멍은, 굴곡된 타입의 가스 구멍을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 처리 장치가 제공된다. 이러한 구성에 의해도, 굴곡된 타입의 가스 구멍에는 플라즈마가 들어가기 어렵기 때문에, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 또다른 관점에 의하면, 처리 용기와, 상기 처리 용기의 내부에서 서로 대향하고, 그 사이에 플라즈마 생성 공간이 형성되는 제1 및 제2 전극과, 상기 처리 용기의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급원을 구비하는 플라즈마 에칭 처리 장치로서, 제1 전극은, 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 전극판을 갖고, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 상기 전극판의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 상기 전극판을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 영역마다, 동일한 타입의 굴곡된 가스 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 처리 장치가 제공된다. 이러한 구성에 의해도, 굴곡된 타입의 가스 구멍에는 플라즈마가 들어가기 어렵기 때문에, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지할 수 있다.
상기 제1 전극은, 상부 전극이라도 좋다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 상부 전극 이면에 있어서의 이상 방전을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 처리 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 본 실시 형태에 따른 복수 타입의 가스 구멍을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 실시 형태에 따른 전극판의 플레이트면에 있어서 실험에 의한 방전흔(痕)의 관찰 위치를 나타낸다.
도 4는 관찰 위치와 방전흔의 유무를 나타낸 실험 결과의 표이다.
도 5는 본 실시 형태에 따른 복수 타입의 가스 구멍의 소모의 정도를 나타낸 실험 결과의 표이다.
도 6은 가스 구멍의 타입과 방전흔의 유무를 나타낸 실험 결과의 표이다.
도 7은 가스 구멍의 타입과 방전흔의 유무를 나타낸 실험 결과의 표이다.
도 8은 가스 구멍의 타입과 방전흔의 유무를 나타낸 실험 결과의 표이다.
도 9는 가스 구멍의 타입과 방전 현상과의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 가스 구멍의 타입별 특징을 비교한 표이다.
도 11은 복수 타입의 가스 구멍의 배치예를 나타낸 표이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
(플라즈마 에칭 처리 장치의 전체 구성)
우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭 처리 장치의 개략 구성에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 본 실시 형태에 따른 용량 결합형(평행 평판형)의 에칭 장치를 개략적으로 나타낸 종단면도이다.
플라즈마 에칭 처리 장치(10)는, 내부에서 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 행해지는 처리 용기(100)를 갖는다. 처리 용기(100)는 원통 형상이며, 접지되어 있다. 처리 용기(100)는, 예를 들면 알루미늄의 모재(母材)에 절연물을 용사(溶射)한 부재나, 실리콘 또는 알루미늄의 모재에 세라믹을 피복한 부재로 형성된다.
처리 용기(100)의 내부에는, 상부 전극(105) 및 하부 전극(110)이 대향하여 배치되어 있다. 이에 따라, 한 쌍의 평행 평판 전극이 구성되고, 그 사이에 플라즈마 생성 공간(U)이 형성된다. 상부 전극(105)에는, 플라즈마 생성 공간(U)측에 전극판(160), 플라즈마 생성 공간(U)과 반대측에 쿨링 플레이트(170)가 설치되어 있다. 전극판(160)과 쿨링 플레이트(170)는 함께 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 부재이며 인접하여 배치되어 있다.
전극판(160)은, 실리콘이나 알루미늄 등의 도전성 물질로 형성되어 있다. 전극판(160)에는, 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)이 다수 형성되어 있다. 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)은, 굴곡되면서 전극판(160)의 두께 방향으로 전극판(160)을 관통하고 있다.
제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)은, 전극판의 플라즈마 생성 공간(U)측의 면을 수직으로 관통하고 있다. 한편, 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)은, 전극판의 플라즈마 생성 공간(U)과 반대측의 면을 비수직으로 관통하고 있다. 가스 구멍의 타입, 배치, 작용 및 효과에 대해서는 나중에 상술한다.
쿨링 플레이트(170)는, 열전도가 좋은 알루미늄이나 실리콘 등의 도전성 물질로 형성되어 있어, 전극판(160)에 전해진 플라즈마의 열을 냉각하게 되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전극판(160) 및 쿨링 플레이트(170)의 표면은 알루미늄의 양극 산화 처리(알루마이트 피막)에 의해, 플라즈마로부터 보호되어 있다. 전극판(160) 및 쿨링 플레이트(170)의 표면에는 알루미나 또는 이트리어가 용사되어 있어도 좋다. 　
쿨링 플레이트(170)에는, 두께 방향으로 똑바로 관통하는 가스 구멍(108)이 형성되어 있고, 전극판(160)의 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107) 등의 굴곡 구멍의 상부 개구에 굴절하면서 연통되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 에칭 가스는, 가스 공급원(115)으로부터 공급되며, 쿨링 플레이트(170)의 가스 구멍(108)을 통과하고, 전극판(160)의 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)으로부터 플라즈마 생성 공간(U)으로 도입된다.
하부 전극(110)에는, 웨이퍼(W)를 올려놓는 재치대(120)가 설치되어 있다. 재치대(120)는 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있고, 도시하지 않은 절연체를 개재하여 지지 부재(123)에 의해 지지되어 있다. 이에 따라, 하부 전극(110)은 전기적으로 뜬 상태로 되어 있다. 재치대(120)의 외주 근방에는, 세공을 갖는 배플판(baffle plate; 125)이 설치되어 있어 가스의 흐름을 제어한다. 배플판(125)은 접지되어 있다.
상부 전극(105)에는, 정합기(135)를 통하여 고주파 전원(140)이 접속되어 있어, 원하는 주파수의 고주파를 상부 전극(105)에 인가하게 되어 있다. 하부 전극(110)에도 또한, 정합기(145)를 통하여 고주파 전원(150)이 접속되어 있어, 원하는 주파수의 고주파를 하부 전극(110)에 인가하게 되어 있다.
가스 공급원(115)으로부터 공급된 에칭 가스는, 고주파 전원(140) 및 고주파 전원(150)으로부터 출력된 고주파의 전계 에너지에 의해 여기되고, 이에 따라, 플라즈마 생성 공간(U)에 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 시행된다. 또한, 플라즈마 생성 공간(U)은, 처리 용기(100)의 내벽, 배플판(125) 및 재치대(120)로 둘러싸인 공간이다.
처리 용기(100)의 저면(底面)에는 배기구(155)가 형성되며, 배기구(155)에 접속된, 도시하지 않은 배기 장치에 의해 처리 용기(100)의 내부를 배기함으로써, 처리 용기 내를 원하는 진공 상태로 유지하게 되어 있다.
(가스 구멍의 타입)
본 실시 형태에서는, 전극판(160)에 형성될 수 있는 가스 구멍의 타입으로서, 표준 구멍, Y자 구멍, 비스듬한 구멍이 있다. Y자 구멍 및 비스듬한 구멍은, 굴곡 구멍의 일 예이다. 비스듬한 구멍에는, 전술한 제1 비스듬한 구멍 뿐만 아니라, 제2 비스듬한 구멍 등이 포함된다. 표준 구멍은, 전극판(160)의 두께 방향으로 똑바로 관통하는 통상의 구멍(스트레이트 구멍)이다.
굴곡 구멍의 각종 타입에 대해서 설명한다. 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, Y자 구멍(107)은, 스트레이트 세공(107a), 슬로프 세공(107b) 및 트랩 세공(107c)으로 구성된다. 스트레이트 세공(107a)은, 전극판(160)의 플라즈마 생성 공간(U)측(가스 출구측)의 면을 수직으로 관통한다. 슬로프 세공(107b)은, 전극판(160) 내에서 스트레이트 세공(107a)과 연통하며, 전극판(160)의 플라즈마 생성 공간(U)과 반대측(가스 입구측)의 면을 비스듬하게(비수직) 관통한다. 트랩 세공(107c)은, 스트레이트 세공(107a)과 슬로프 세공(107b)과의 연결 부분(Q1)에서 분기하여, 스트레이트 세공(107a)을 연장하는 경로를 형성한다. 전극판(160)의 하면에서 트랩 세공(107c)의 선단(先端)까지의 길이와, 트랩 세공(107c)의 선단에서 전극판(160)의 상면까지의 길이의 비는, 7:3이다. 전극판(160)의 하면에서 연결 부분(Q1)까지의 스트레이트 세공(107a)의 높이 방향의 길이와, 연결 부분(Q1)에서 전극판(160)의 상면까지의 슬로프 세공(107b)의 높이 방향의 길이의 비는, 5:5이다. 본 실시 형태에서는, 전극판(160)의 두께는 10㎜이다. 또한, 스트레이트 세공(107a)은 드릴로 전극판(160)에 구멍을 뚫어 형성하며, 슬로프 세공(107b)은 레이저를 이용하여 형성한다. 　
제1 비스듬한 구멍(106)은, 스트레이트 세공(106a) 및 슬로프 세공(106b)으로 구성된다. 스트레이트 세공(106a) 및 슬로프 세공(106b)은, 스트레이트 세공(107a) 및 슬로프 세공(107b)과 동일한 구성이다. 전극판(160)의 하면에서 연결 부분(Q2)까지의 스트레이트 세공(106a)의 길이와, 연결 부분(Q2)에서 전극판(160)의 상면까지의 슬로프 세공(106b)의 높이 방향의 길이의 비는, 7:3이다. 스트레이트 세공(106a) 및 슬로프 세공(106b)의 제조 방법은, 스트레이트 세공(107a) 및 슬로프 세공(107b)과 동일하다.
제2 비스듬한 구멍(109)은, 제1 비스듬한 구멍(106)과 동일한 구성이며, 스트레이트 세공(109a) 및 슬로프 세공(109b)의 높이 방향의 비만이 상이하다. 제2 비스듬한 구멍(109)에서는, 그 비는 5:5로 되어 있다. 제1 비스듬한 구멍(106), 제2 비스듬한 구멍(109)은, 전술한 바와 같이 비스듬한 구멍의 일 예이며, 스트레이트 세공(109a)과 슬로프 세공(109b)의 높이 방향의 길이의 비는, 이들 비스듬한 구멍의 비에 한하지 않고, 제조 가능한 영역에서 어떤 비율을 취할 수도 있다.
또한, 도 1에서는, 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107)의 슬로프 세공(106b, 107b)은, 외주측을 향하여 경사지고 있지만, 이에 한하지 않고, 내주측을 향하여 경사져도 좋다. 단, 슬로프 세공의 모든 경사는 동(同) 방향으로 경사질 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 슬로프 세공은 접선 방향으로 경사져 있다. 또한, 가스 구멍의 지름은, φ0.5㎜이다.
(가스 구멍의 배치)
다음으로, 가스 구멍의 배치에 대해서 설명한다. 통상, 플라즈마 에칭 처리 장치(10)에서는, 전극판(160)의 플레이트면의 외주측은 처리 용기(100)의 내벽에 가깝기 때문에 가스가 배기되기 어렵다. 따라서, 전극판(160)의 플레이트면의 외주측은 내주측보다 방전되기 쉽다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극판(160)에는, 동심원 형상의 복수의 상이한 21주(周)의 원주 상에(도시하지 않음) 표준 구멍이 등간격으로 형성되어 있다. 도 4는, 이와 같이 동심원 형상으로 형성된 21주의 원주 상에 동일하게 표준 구멍을 형성한 경우의, 에칭 처리에 의해 발생한 방전흔의 실험 결과를 나타낸다.
이때의 실험의 조건을 이하에 나타낸다.
처리 용기(100) 내의 압력: 25mTorr
고주파 전원(140)으로부터 출력되는 고주파의 파워: 3300W
고주파 전원(150)으로부터 출력되는 고주파의 파워: 3800W
고주파(RF)의 인가 시간: 250h
가스종(種) 및 유량: C5F8/Ar/O2=30/750/50sccm
전극판(160) 상부의 플레이트면의 방전흔에 대해서 조사했다. 도 4의 관찰 위치 A, B, C, D는, 도 3의 위치 A, B, C, D를 통과하는 각 중심선과 각 주와의 교점 위치를 나타낸다. 각 주에 있어서의 관찰 위치 A, B, C, D에 있어서 방전흔이 남아 있는지를 육안으로 본 결과, 도 4의 「○」는 방전흔 없음 또는 약한 방전흔 있음, 「×」는 강한 방전흔 있음을 나타낸다. 이에 의하면, 16주 이후에 강한 방전흔이 육안으로 보이며, 특히, 최외주로부터의 2주(20주 및 21주)에서는 거의 전주(全周)에 걸쳐 강한 방전흔이 발생하고 있는 것을 알 수 있었다.
다음으로, 전극판(160)에, 복수의 타입의 가스 구멍이 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에 등간격으로 형성되어 있는 경우에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 동심원 형상으로 형성된 21주의 각 원주 상에 도시하지 않은 가스 구멍이 다수 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 전극판(160)을 지름 방향으로, 외주측 영역과 내주측 영역의 2개의 영역으로 나누어, 영역마다 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되어 있다. 각 영역 내의 가스 구멍은, 모두 동일 타입으로 형성한다. 구체적으로는, 외주측 영역에 포함되는 최외주(21주) 및 그의 1개 내측의 주(20주)의 2개의 원주 상에 복수의 Y자 구멍(107)이 등간격으로 형성되어 있다. 또한, 내주측 영역에 포함되는 19주의 원주에는, 복수의 제1 비스듬한 구멍(106)이 각 원주 상에 등간격으로 형성되어 있다.
이와 같이, 본 실시 형태에서는, 전극판(160)의 플레이트면을 외주측 영역 및 내주측 영역의 2개로 나누어, 각 영역에 상이한 타입의 가스 구멍을 형성하고 있지만, 이에 한정되지 않고, 전극판(160)의 플레이트면을 3개 이상의 영역으로 나누어도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 외주측 영역 및 내주측 영역 중 어느 하나에도 타입이 상이한 굴곡 구멍이 형성되어 있지만, 가스 구멍의 배치는 이에 한정되지 않는다. 단, 2 이상의 영역 중 적어도 최외주를 포함하는 영역에 형성되는 가스 구멍은, 굴곡 구멍이 아니면 안 된다. 예를 들면, 플라즈마 에칭 처리 장치(10)에서는, 전극판(160)의 외주측에서는 가스가 배기되기 어렵기 때문에 방전되기 쉬운 경향에 있다. 이를 고려하여, 외주측의 가스 구멍을 내주측의 가스 구멍보다 플라즈마가 들어가기 어려운 굴곡된 타입의 가스 구멍으로 함으로써, 이상 방전을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 복수 타입의 가스 구멍의 배치의 최적화에 대해서는 나중에 설명한다.
이 결과를 고려하여, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에서는, 최외주로부터 2주(20주 및 21주)의 가스 구멍을, 그것보다 내주측의 가스 구멍보다 플라즈마가 들어가기 어려운 타입의 굴곡 구멍에 형성하고, 이에 따라, 이상 방전을 방지한다. 이와 같이 하여, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에서는, 플라즈마 에칭 처리 장치(10)의 형상이나 사이즈에 기초하여, 전극판(160)을 지름 방향으로 나눈 영역마다, 형성하는 가스 구멍의 타입을 바꿈으로써, 가스 구멍의 타입의 배치의 최적화를 도모한다.
(가스 구멍의 타입과 방전의 관계)
가스 구멍의 배치의 최적화에 대해서 설명하기 전에, 전술한 굴곡 구멍을 포함하는 가스 구멍의 타입과 방전의 관계에 대해서 설명한다. 도 5(a)에 나타낸 바와 같이, 전극판(160)을 4분할하고, 플레이트면의 각 위치 (1)∼(10)에 있어서의 방전흔의 유무를 육안으로 봄으로써 확인하는 실험을 행했다. 실험의 조건은, 도 4의 표준 구멍의 경우의 방전 실험과 동일하며, 고주파의 인가 시간만 500h로, 상기 표준 구멍의 경우의 실험보다 2배의 시간을 들였다.
실험의 결과를 도 5(b)에 나타낸다. 가스 구멍의 타입이 표준 구멍(φ0.5㎜)의 경우, 위치 (1)∼(10)의 10개소 모두에서 방전흔을 볼 수 있었다. 따라서, 표준 구멍의 경우, 방전율은 100％였다. 이에 대하여, 가스 구멍의 타입이 Y자 구멍(107)의 경우, 위치 (1)∼(10) 중, 위치 (1)의 1개소에서만 방전흔을 볼 수 있었다. 따라서, Y자 구멍(107)의 경우, 방전율은 10％였다. 가스 구멍의 타입이 제1 비스듬한 구멍(106)(7:3)의 경우, 위치 (1)∼(10) 중, 위치 (1)과 위치 (8)의 2개소에서 방전흔을 볼 수 있었다. 따라서, 제1 비스듬한 구멍(106)(7:3)의 경우, 방전율은 20％였다. 이상으로부터, 굴곡 구멍은, 표준 구멍보다도 방전시키기 어려운 것이 증명되었다.
고주파의 인가 시간을 바꾼 경우에도 굴곡 구멍과 표준 구멍에서 동일한 방전 경향을 볼 수 있었다. 고주파의 인가 시간을 150h로 했을 때의 굴곡 구멍의 방전흔을 육안으로 보았을 때의 결과를 도 6에 나타내고, 고주파의 인가 시간을 300h로 했을 때의 굴곡 구멍의 방전흔을 육안으로 보았을 때의 결과를 도 7에 나타낸다. 이에 대하여, 도 8은, 고주파의 인가 시간을 250h로 했을 때의 표준 구멍의 방전흔을 육안으로 보았을 때의 결과이다. 도 6, 7에 나타낸 바와 같이, 굴곡 구멍이 제1 비스듬한 구멍(106) 및 Y자 구멍(107) 중 어느 경우에도, 전극판(160)의 플레이트면의 위치 (1)∼(5)에 있어서 방전흔은 볼 수 없었다. 한편, 도 8에 나타낸 바와 같이, 표준 구멍의 경우에는, 전극판(160)의 플레이트면의 위치 (1)∼(5)에 있어서 방전흔을 볼 수 있으며, 특히 위치 (1) 및 위치 (5)에 있어서, 강한 방전흔을 볼 수 있었다.
전극판(160)은, 플라즈마 생성 공간(U)의 상부에 배설(配設)되어 있어, 플라즈마에 노출되기 때문에, 플라즈마의 영향을 받기 쉽다. 그 때문에, 프로세스 중, 전극판(160)을 형성하는 실리콘(Si)은, 플라즈마에 의해 소모된다. 표준 구멍의 경우(도 9(a) 참조), 통상, 전극판(160)은, 수백 시간 정도 사용되면, 플라즈마에 의해 가스 구멍의 내부가 깎여 플라즈마 생성 공간(U)측을 향하여 나팔 형상으로 넓어진다(도 9(b) 참조). 이와 같이 가스 구멍이 넓어지면, 소모 전과 비교하여 프로세스 특성이 변화하기 때문에, 새로운 전극판(160)으로 교환할 필요가 발생한다.
전극판(160)의 가스 구멍이 넓어져 나팔 형상이 되면, 가스 구멍의 내부에 플라즈마 중의 이온이나 전자가 들어간다. 들어간 이온이나 전자는, 도 9(b)에 나타낸 바와 같이, 가스 구멍 내를 가스의 흐름에 역류하여 진행되고, 전극판(160)과 쿨링 플레이트(170)와의 극간에서 체류하는 가스를 여기한다. 이에 따라, 전극판(160)과 쿨링 플레이트(170)와의 사이에서 이상 방전이 발생한다. 전자가 추가로 쿨링 플레이트(170)의 가스 구멍을 가스의 흐름에 역류하여 진행되어 가면, 쿨링 플레이트(170)의 상면이나 처리 용기(100)의 천정면에서 이상 방전이 발생하는 경우도 있다. 이상 방전은, 전극판(160)이나 쿨링 플레이트(170)를 손상시키거나, 파티클원이 되거나, 전극판(160)이나 쿨링 플레이트(170)의 표면을 덮는 알루마이트 피막에 대미지를 주어, 처리 용기(100) 내를 오염시키기 때문에 바람직하지 않다.
그래서, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에는, 제1 비스듬한 구멍(106)이나 Y자 구멍(107)의 가스 구멍이 형성되어 있다(도 9(c) 및 도 9(d) 참조). 이에 의하면, 가스 구멍이 도중에서 굴곡되어 있기 때문에, 가스 구멍 내에 들어간 플라즈마 중의 하전 입자가 벽에 충돌하여, 소멸되기 쉽다. 이에 따라, 전극판(160)의 상부까지 플라즈마가 진행하는 것을 억제할 수 있다. 이에 따라, 이상 방전을 방지할 수 있다.
특히, 도 9(d)에 나타낸 Y자 구멍(107)의 경우에는, 굴곡 부분에 트랩 세공(107c)이 형성되어, 트랩 세공(107c)의 공간에 하전 입자가 붙잡히기 쉬운 구조로 되어 있다. 이 때문에, 도 9(c)에 나타낸 제1 비스듬한 구멍(106)의 경우와 비교하여, 하전 입자가 트랩되기 쉽다. 따라서, 가스 구멍이 Y자 구멍(107)의 경우에는, 가스 구멍이 제1 비스듬한 구멍(106)의 경우보다도, 더욱 효과적으로 이상 방전을 방지할 수 있다.
이상으로 설명한 방전의 실험 결과 및 굴곡 구멍의 원리에 기초하여, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에서는, 전극판(160)의 플레이트면 내에서 방전되기 쉬운 영역에 굴곡 구멍을 배치한다. 예를 들면, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에서는, 가장 방전되기 쉬운 영역인 최외주측으로부터 2주의 가스 구멍에, 굴곡 구멍을 배열한다. 단, 본 실시 형태에서는 최외주측으로부터 2주의 영역의 가스 구멍에 Y자 구멍(107)을 이용했지만, 이에 한하지 않으며, Y자 구멍(107)의 대신에 제1 비스듬한 구멍(106)이나 제2 비스듬한 구멍(109)을 이용해도 좋다. 또한, 본 실시 형태에서는, 내주측으로부터 19주의 영역에 제1 비스듬한 구멍(106)을 이용하고 있지만, 제2 비스듬한 구멍(109)이나 표준 구멍을 이용해도 좋다.
(가스 구멍의 타입별 특징)
이상으로 설명한 여러 가지 구조의 굴곡 구멍을 목적에 맞추어 최적화하면서 배치하기 위해, 도 10에 나타낸 가스 구멍의 타입별의 특징을 아는 것은 유익하다. 예를 들면, 내(耐)방전 성능의 점에서는, 표준 구멍이 가장 나쁘고, 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106), 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109), Y자 구멍(107)의 순으로 좋아진다.
제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)과 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)에서는, 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)의 쪽이 경사 부분이 길기 때문에, 가스 구멍 내에 들어간 플라즈마의 전자가 벽에 충돌하여, 소멸되기 쉽다. 이 때문에, 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)의 쪽이 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)보다도 방전되기 어렵다.
제조 비용의 점에서는, Y자 구멍(107)이 가장 나쁘고, 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109), 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106), 표준 구멍의 순으로 좋아진다. Y자 구멍(107)이 구조상 가장 복잡하고, 비스듬한 구멍(106, 109)은 그 다음으로 구조가 복잡하기 때문에, 기계 가공에 시간이 걸리기 때문이다.
(가스 구멍의 배치의 최적화)
이상으로 설명한 가스 구멍의 타입별의 특징에 기초하여, 여러 가지 구조의 굴곡 구멍 및 표준 구멍을 목적에 맞추어 최적화한 예를 도 11에 나타낸다. 도 11의 배치예 (1)∼(5)는 모두, 전극판(160)의 동심원 형상으로 형성된 21주를, 전극판(160)의 지름 방향으로 내주측, 외주측, 그 중간의 3개의 영역으로 나눈 경우의 최적 배치예이다. 내주측의 영역은 1∼15주, 외주측의 영역은 20, 21주, 그 중간의 영역은, 16∼19주이다. 내주측의 영역은, 전극판(160)의 플레이트면의 1∼21주 중, 지름 방향으로 0％∼75％의 부분을 차지한다. 중간의 영역은, 전극판(160)의 플레이트면의 1∼21주 중, 지름 방향으로 75％∼95％의 부분을 차지한다. 외주측의 영역은, 전극판(160)의 플레이트면의 1∼21주 중, 지름 방향으로 95％∼100％의 부분을 차지한다.
(배치예 (1): 방전 대책을 중시한 배치예)
예를 들면, 배치예 (1)은 특히 방전 대책을 중시한 예이다. 배치예 (1)에서는, 내주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성하고, 중간의 영역에는 Y자 구멍(107) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성하고, 외주측의 영역에는 Y자 구멍(107)을 형성한다.
배치예 (1)에서는, 모든 영역에 굴곡 구멍을 형성함으로써, 전극판(160)의 플레이트면 전체에 걸쳐 이상 방전을 방지할 수 있다. 또한, 이상 방전이 발생하기 쉬운 중간 영역 및 외주측 영역에 Y자 구멍(107) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성하고, 특히 이상 방전이 발생하기 쉬운 외주측의 영역에 Y자 구멍(107)을 형성함으로써, 이상 방전을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마의 영향을 받기 쉬운 내주측 영역에서는 전극판(160)이 소모되기 쉽기 때문에, Y자 구멍(107) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)보다 소모에 강하고, 수명이 긴 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성한다. 이에 따라 전극판(160)의 수명을 연명화할 수 있다.
(배치예 (2): 방전 대책을 중시한 배치예)
배치예 (2)도 배치예 (1)과 동일하게, 방전 대책을 중시한 예이다. 배치예 (2)에서는, 내주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성하고, 중간의 영역에는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성하고, 외주측의 영역에는 Y자 구멍(107) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성한다.
배치예 (2)의 경우에도, 모든 영역에 굴곡 구멍을 형성함으로써, 전극판(160)의 플레이트면 전체에 걸쳐 이상 방전을 억지(抑止)할 수 있다. 또한, 이상 방전이 발생하기 쉬운 중간 영역 및 외주측 영역에 Y자 구멍(107) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성함으로써, 이상 방전을 방지할 수 있다. 또한, 플라즈마의 영향을 받기 쉬운 내주측 영역에서는, 전극판(160)이 소모되기 쉽기 때문에, 수명이 긴 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성한다. 이에 따라 전극판(160)의 수명을 연명화할 수 있다. 배치예 (1)과 비교하여 방전 대책면에서 다소 불리해질 수 있지만, 비용면에서 유리하다.
(배치예 (3): 수명이나 생산성을 가미한 배치예)
배치예 (3)에서는, 내주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성하고, 중간의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106) 또는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성하고, 외주측의 영역에는 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 형성한다. 배치예 (3)의 경우에도, 모든 영역에 굴곡 구멍을 형성함으로써, 전극판(160)의 플레이트면 전체에 걸쳐 이상 방전을 억지할 수 있다. 또한, 내주측 영역에는 수명이 긴 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성함으로써, 전극판(160)의 수명을 연명화할 수 있다. 또한, 모든 영역에서 Y자 구멍(107)을 형성하지 않음으로써, 배치예 (1), (2)의 경우 보다 더욱 비용의 저감을 도모할 수 있다.
(배치예 (4): 수명이나 생산성을 가미한 배치예)
배치예 (4)에서는, 내주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106) 또는 표준 구멍을 형성하고, 중간의 영역 및 외주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성한다. 배치예 (4)의 경우, 중간과 외주측의 영역에 굴곡 구멍을 형성함으로써, 방전이 발생하기 쉬운 부분에서 이상 방전을 억지할 수 있다. 방전이 발생하기 어려운 내주측의 영역에 표준 구멍을 형성함으로써, 생산성을 높일 수 있다.
(배치예 (5): 수명이나 생산성을 가미한 배치예)
배치예 (5)에서는, 내주측의 영역에는 표준 구멍을 형성하고, 중간의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106) 또는 표준 구멍을 형성하고, 외주측의 영역에는 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)을 형성한다. 배치예 (5)의 경우에도, 외주측의 영역(및 중간의 영역)에 굴곡 구멍을 형성함으로써, 가장 방전이 일어나기 쉬운 영역에 있어서 이상 방전을 억지할 수 있다. 또한, 방전이 발생하기 어려운 내주측의 영역에 표준 구멍을 형성함으로써, 생산성을 높일 수 있다.
이와 같이 하여, 방전이 일어나기 쉬운 부분에서는 이상 방전의 방지를 중시하고, 방전이 일어나기 어려운 부분에서는 소모량이나 생산성, 제조 비용을 중시한 배치를 실현하여, 이상 방전의 방지와 전극판(160)의 수명, 생산성, 제조 비용과의 밸런스를 도모한 플라즈마 에칭용의 전극판(160)을 제조할 수 있다.
이상으로 설명한 구체적 배치예는, 다음과 같이 룰화할 수 있다. 즉, 상기 전극판의 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나누어, Y자 구멍(107)이 형성되는 영역은, 비스듬한 구멍(106, 109)이 형성되는 영역보다 외주측에 위치하고, 비스듬한 구멍(106, 109)이 형성되는 영역은, 표준 구멍이 형성되는 영역보다 외주측에 위치하는 제1 배치 룰을 정할 수 있다. 그리고, 이 제1 배치 룰에 기초하여, 각 타입의 가스 구멍을 각 영역에 형성할 수 있다.
또한, 다음과 같은 룰화도 가능하다. 즉, 비스듬한 구멍은, 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)과, 슬로프 세공에 대한 스트레이트 세공의 길이의 비가 제1 비스듬한 구멍(7:3)(106)보다 짧은 제2 비스듬한 구멍(5:5)(109)을 갖고, 제1 비스듬한 구멍(106)이 형성되는 영역은, 제2 비스듬한 구멍(109)이 형성되는 영역보다 내주측에 위치하는 제2 배치 룰을 정할 수 있다. 그리고, 이 제2 배치 룰에 기초하여, 각 타입의 가스 구멍을 각 영역에 형성할 수 있다. 단, 비스듬한 구멍은, 제1 비스듬한 구멍(106) 및 제2 비스듬한 구멍(109)으로 한하지 않고, 여러 가지 비율의 스트레이트 세공 및 슬로프 세공을 갖는 것이 제1 비스듬한 구멍 및 제2 비스듬한 구멍으로서 생각할 수 있다. 이 경우에도, 슬로프 세공에 대한 스트레이트 세공의 길이의 비가 긴 비스듬한 구멍을, 슬로프 세공에 대한 스트레이트 세공의 길이의 비가 짧은 비스듬한 구멍보다 내주측에 형성한다.
상기 전극판의 지름 방향으로 내주측, 외주측, 그 중간의 3개의 영역으로 나누어, Y자 구멍(107), 제1 비스듬한 구멍(106), 제2 비스듬한 구멍(109), 표준 구멍 중 상기 제1 배치 룰 및 상기 제2 배치 룰에 적합한 가스 구멍을, 각각 상기 내주측의 가스 구멍, 상기 외주측의 가스 구멍, 상기 중간의 가스 구멍으로서 형성해도 좋다.
이와 같이 하여, 여러 가지 구조의 굴곡 구멍을 목적에 맞추어 최적화하여 배치함으로써, 가스 샤워 헤드로서 기능하는 전극판(160)의 상부에서의 이상 방전을 방지할 수 있다. 이에 따라, 파티클의 발생, 웨이퍼나 처리 용기(100) 내의 오염을 방지하여 양호한 프로세스를 안정되게 실현할 수 있음과 함께, 전극판(160)의 수명을 연명화할 수 있다. 단, 굴곡 구멍은 표준 구멍보다 기계 가공이 복잡해지기 때문에, 생산성의 문제가 있다. 그러나, 이에 대해서도, 굴곡 구멍의 개수를 한정함으로써 전극판(160)을 안정적으로 생산할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에 따른 전극판(160)에 의하면, 반응 생성물의 부착 및 파티클의 발생을 방지할 수 있다.
단, 2 이상의 영역의 각각의 영역 내의 가스 구멍의 타입은 동일한 것이 바람직하다. 또한, 3개의 영역 중 어느 2개의 영역의 가스 구멍의 타입이 상이하면, 3개의 영역 중 인접하는 어느 2개의 영역 내의 가스 구멍의 타입은 동일해도 좋다. 2 이상의 영역으로 나눈 모든 영역에, 동일한 타입의 굴곡된 가스 구멍을 형성해도 좋다. 모든 영역에 굴곡된 가스 구멍을 형성함으로써, 보다 방전의 발생을 억지함과 함께, 균일한 가스의 도입과 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.
이상으로 설명한, 본 실시 형태에 따른 플라즈마 에칭용의 전극판(160)은, 처리 용기(100)와, 처리 용기(100)의 내부에서 서로 대향하고, 그 사이에 플라즈마 생성 공간(U)이 형성되는 제1 및 제2 전극과, 처리 용기(100)의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급원(115)을 구비하는 플라즈마 에칭 처리 장치(10)로서, 제1 전극은, 소정의 두께를 갖는 원판 형상의 전극판(160)을 갖고, 동심원 형상의 복수의 상이한 원주 상에는, 전극판(160)의 한쪽의 면을 수직으로 관통하는 복수의 가스 구멍이 형성되고, 전극판(160)을 지름 방향으로 2 이상의 영역으로 나눈 영역마다 상이한 타입의 가스 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 처리 장치에 적용할 수 있다.
그 때, 플라즈마 에칭 처리 장치(10)의 제1 전극은, 하부 전극(110)에도 적용 가능하지만, 상부 전극(105)에 적용하는 것이 바람직하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 적합한 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 생각이 미칠 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 본 발명에 따른 전극판은, 플라즈마 에칭용이 바람직하지만, 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치, ICP(Inductiｖely Coupled Plasma) 플라즈마 처리 장치 등의 플라즈마 처리 장치에도 적용 가능하다.
10 : 플라즈마 에칭 처리 장치
100 : 처리 용기
105 : 상부 전극
106 : 제1 비스듬한 구멍
106a : 스트레이트 세공
106b : 슬로프 세공
107 : Y자 구멍
107a : 스트레이트 세공
107b : 슬로프 세공
107c : 트랩 세공
109 : 제2 비스듬한 구멍
109a : 스트레이트 세공
109b : 슬로프 세공
110 : 하부 전극
115 : 가스 공급원
140, 150 : 고주파 전원
160 : 전극판
170 : 쿨링 플레이트
U : 플라즈마 생성 공간
W : 웨이퍼

Claims (14)

  1. 소정의 두께를 갖는 원판 형상이며, 가스가 배기될 수 있는 복수의 가스 구멍을 갖는 플라즈마 에칭용의 전극판으로서,
    상기 전극판은, 당해 전극판의 중심으로부터의 거리에 따라 적어도 3개의 영역으로 나누어지며, 당해 영역에 따라 가스 구멍의 형상이 다르며, 상기 적어도 3개의 영역은 최외측 영역, 중간 영역 및 최내측 영역을 포함하고,
    상기 최외측 영역에 형성되는 Y자 구멍은, 상기 전극판의 일면을 수직으로 관통하는 스트레이트 세공과, 상기 스트레이트 세공과 연통하며 상기 전극판의 다른 면을 수직하지 않게 관통하는 슬로프 세공과, 상기 스트레이트 세공과 상기 슬로프 세공 사이의 접속점으로부터 분기하는 트랩 세공을 포함하고,
    상기 중간 영역에 형성되는 제1 비스듬한 구멍의 각각은, 상기 스트레이트 세공과 상기 슬로프 세공으로 이루어지고,
    상기 최내측 영역에는, 제2 비스듬한 구멍 또는 표준 구멍이 형성되고,
    상기 제2 비스듬한 구멍의 슬로프 세공의 길이에 대한 상기 제2 비스듬한 구멍의 스트레이트 세공의 길이의 비는, 상기 제1 비스듬한 구멍의 슬로프 세공의 길이에 대한 상기 제1 비스듬한 구멍의 스트레이트 세공의 길이의 비보다 크며,
    상기 표준 구멍의 각각은, 상기 전극판의 두께 방향으로 상기 전극판을 똑바로 관통하는 것을 특징으로 하는, 전극판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 비스듬한 구멍은, 상기 최내측 영역에 형성되고,
    상기 중간 영역은, 상기 중심으로부터의 거리에 따라 복수의 영역으로 나누어지고, 상기 나누어진 중간 영역의 각각은 스트레이트 세공 및 슬로프 세공으로 이루어지는 비스듬한 구멍을 갖고,
    상기 중심으로부터 멀어질수록, 상기 최내측 영역 및 상기 나누어진 중간 영역의 상기 비스듬한 구멍은, 보다 짧은 스트레이트 세공과 보다 긴 슬로프 세공을 갖는 것을 특징으로 하는, 전극판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 표준 구멍은, 상기 최내측 영역에 형성되고,
    상기 중간 영역은, 상기 중심으로부터의 거리에 따라 복수의 영역으로 나누어지며, 상기 나누어진 중간 영역의 각각은 스트레이트 세공 및 슬로프 세공으로 이루어지는 비스듬한 구멍을 갖고,
    상기 중심으로부터 멀어질수록, 상기 나누어진 중간 영역의 상기 비스듬한 구멍은, 보다 짧은 스트레이트 세공과 보다 긴 슬로프 세공을 갖는 것을 특징으로 하는, 전극판.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 최외측 영역은, 적어도 상기 전극판의 최외주(最外周)를 포함하는 영역이고,
    상기 최내측 영역은, 적어도 상기 전극판의 중심을 포함하는 영역인 것을 특징으로 하는, 전극판.
  5. 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에서 서로 대향하고, 그 사이에 플라즈마 생성 공간을 갖는 제1 및 제2 전극과,
    상기 처리 용기의 내부에 가스를 공급하는 가스 공급원
    을 구비하는 플라즈마 에칭 처리 장치로서,
    상기 제1 전극은, 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전극판을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 에칭 처리 장치.
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