KR102025457B1 - 상부 전극, 및 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

상부 전극, 및 플라즈마 처리 장치 Download PDF

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Abstract

처리실(21) 내에 설치된 서셉터(24)와 대향하여 배치된 상부 전극(4)은, 하나의 실시형태에 있어서, 판형 부재(41)와, 전극부(42)를 구비한다. 판형 부재(41)에는, 하나의 실시형태에 있어서, 플라즈마 처리에 이용되는 처리 가스를 통류(通流)시키는 가스 통류 구멍(43a)이 형성된다. 전극부는, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면에 대하여 실리콘이 용사(溶射)됨으로써 막 형상으로 형성된다.

Description

상부 전극, 및 플라즈마 처리 장치{UPPER ELECTRODE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시형태는 상부 전극, 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.
반도체의 제조 프로세스에서는, 박막의 퇴적 또는 에칭 등을 목적으로 한 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리 장치가 널리 이용되고 있다. 플라즈마 처리 장치로서는, 예컨대 박막의 퇴적 처리를 행하는 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition) 장치나, 에칭 처리를 행하는 플라즈마 에칭 장치 등을 들 수 있다.
플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 플라즈마 처리 공간을 구획하는 처리 용기, 처리 용기 내에 피처리 기판을 설치하는 배치대, 및 플라즈마 처리 공간을 통해 배치대와 대향하여 배치되며, 도전성을 갖는 전극판을 포함하는 상부 전극 등을 구비한다.
여기서, 플라즈마 처리 장치에 있어서는, 상부 전극이 플라즈마에 직접적으로 노출됨으로써 상부 전극의 온도가 상승하기 때문에, 온도 상승을 억제하기 위해서 열전도성이 비교적 높은 부재에 대하여 상부 전극의 전극판을 설치하는 것이 알려져 있다. 예컨대 특허문헌 1에는, 플라즈마 처리용의 처리 가스의 유로가 형성된 판형 부재를 열전도성이 높은 도전성 재료에 의해 형성하고, 이 판형 부재의 유로의 유출구측의 표면에 대하여 상부 전극의 전극판을 착탈 가능하게 설치함으로써 전극판의 냉각을 행하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2007-273596호 공보
그러나, 종래 기술에서는, 상부 전극의 온도의 균일성을 유지하는 것이 곤란하였다. 즉, 종래 기술에서는, 처리 가스의 유로가 형성된 판형 부재의 유로의 유출구측의 표면에 대하여 전극판을 착탈 가능하게 설치하는 구조이기 때문에, 전극판이 자중에 의해 휘어져 판형 부재와 전극판 사이에 간극이 발생하여, 전극판으로부터 판형 부재로 열이 전해지기 어려워진다. 결과로서, 종래 기술에서는, 상부 전극의 온도의 균일성이 손상될 우려가 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 상부 전극은, 판형 부재와, 전극부를 구비한다. 판형 부재는, 플라즈마 처리에 이용되는 처리 가스를 통류(通流)시키는 유로가 형성된다. 전극부는, 상기 판형 부재의 상기 유로의 유출구측의 표면에 대하여 실리콘이 용사(溶射)됨으로써 막 형상으로 형성된다.
본 발명의 여러 가지 측면 및 실시형태에 의하면, 상부 전극의 온도의 균일성을 유지할 수 있는 상부 전극, 및 플라즈마 처리 장치가 실현된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 도시한 종단면도이다.
도 2는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 종단면도이다.
도 3은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 1의 종단면도이다.
도 4는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 2의 종단면도이다.
도 5는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 3의 종단면도이다.
도 6은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 4의 종단면도이다.
도 7은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 5의 종단면도이다.
도 8은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 6의 종단면도이다.
도 9는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 7의 종단면도이다.
이하, 도면을 참조하여 여러 가지 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 한편, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
먼저, 플라즈마 처리 장치의 전체 구성에 대해서 설명한다. 도 1은 일 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성의 개략을 도시한 종단면도이다.
플라즈마 처리 장치(2)는, 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치로서 구성되어 있고, 플라즈마 처리를 행하기 위한 플라즈마 처리 공간을 구획하는 처리 용기인 처리실(21)을 갖고 있다. 처리 용기인 처리실(21)의 바닥부에는, 세라믹스 등으로 이루어지는 절연판(22)을 통해 지지대(23)가 배치된다. 지지대(23) 상에는 예컨대 알루미늄으로 이루어지며, 하부 전극을 구성하는 서셉터(24)가 설치되어 있다. 서셉터(24)의 중앙 상부에는, 피처리 기판으로서의 웨이퍼(W)를 정전력으로 흡착 유지하는 정전 척(25)이 설치되어 있다. 정전 척(25)은, 도전막으로 이루어지는 전극(26)을 한 쌍의 절연층 사이에 끼운 구조를 갖는 것이다. 전극(26)에는 직류 전원(27)이 전기적으로 접속되어 있다.
정전 척(25)을 둘러싸도록 서셉터(24)의 상부에는, 에칭의 균일성을 향상시키기 위한, 예컨대 실리콘으로 이루어지는 도전성의 포커스 링(보정 링)(25a)이 배치되어 있다. 도면 중 도면 부호 28은 예컨대 석영으로 이루어지는 원통형의 내벽 부재이며, 서셉터(24) 및 지지대(23)를 둘러싸도록 설치되어 있다.
지지대(23)의 내부에는, 예컨대 지지대(23)의 둘레 방향을 따라 냉매실(29)이 형성되어 있다. 이 냉매실(29)에는, 외부에 설치된 도시하지 않은 칠러 유닛으로부터 배관(30a, 30b)을 통해 미리 정해진 온도의 냉매, 예컨대 냉각수가 순환 공급되고, 냉매의 온도에 의해 서셉터(24) 상의 웨이퍼(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한 도시하지 않은 전열 가스 공급 기구로부터의 전열 가스 예컨대 He 가스가 가스 공급 라인(31)을 통해 정전 척(25)의 상면과 웨이퍼(W)의 이면 사이에 공급된다.
하부 전극인 서셉터(24)의 상방에는, 처리실(21)의 플라즈마 처리 공간을 통해 서셉터(24)와 대향하도록 상부 전극(4)이 설치되어 있다. 상부 전극(4)과 서셉터(24) 사이의 공간이 플라즈마를 생성시키는 플라즈마 처리 공간이 된다.
여기서, 상부 전극(4)의 상세한 구성에 대해서 설명한다. 도 2는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 종단면도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 상부 전극(4)은, 전극 본체부로서의 판형 부재(41)와, 전극부(42)를 갖는다.
판형 부재(41)는, 절연성 차폐 부재(45)를 통해, 처리실(21)의 상부에 지지된다. 판형 부재(41)는, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등의, 열전도성이 비교적 높은 도전성 재료에 의해 원판형으로 형성되고, 플라즈마 처리 공간에서 생성된 플라즈마에 의해 가열된 전극부(42)를 냉각하는 냉각판으로서의 기능을 갖는다. 판형 부재(41)의 내부에는, 플라즈마 처리용의 처리 가스를 도입하는 가스 도입구(46)와, 가스 도입구(46)로부터 도입된 처리 가스를 확산시키는 가스 확산실(43)과, 가스 확산실(43)에 의해 분산된 처리 가스를 통류시키는 유로인 가스 통류 구멍(43a)이 형성되어 있다.
전극부(42)는, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면(41a)에 대하여 실리콘이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된다. 본 실시예에서는, 전극부(42)는, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면(41a)에 대하여 실리콘이 용사됨으로써 막 형상으로 형성되고, 또한, 판형 부재(41)의 형상에 대응하는 원판 형상으로 형성된다. 실리콘의 용사 수법으로서는, 예컨대 플라즈마 용사법이 이용된다. 플라즈마 용사법은, 노즐 내의 불활성 가스에 통전하여 플라즈마 흐름을 생성하고, 생성한 플라즈마 흐름에 예컨대 분말형의 실리콘 등의 용사 재료를 투입하며, 용사 재료가 투입된 플라즈마 흐름을 노즐로부터 피가공물에 분사함으로써, 피막을 형성하는 성막 수법이다. 플라즈마 용사법은, 피가공물과 피막과의 밀착성이 비교적 높다고 하는 특성을 갖는다. 또한, 플라즈마 용사법에 의해 형성된 피막은, 고경도가 되고, 입자 사이의 밀착성이 강하며, 고밀도이고, 또한, 매끄러운 형상을 갖는다고 하는 특성을 갖는다. 한편, 플라즈마 용사법은, 피가공물의 열 변형이 적고, 피가공물의 열화를 억제할 수 있다고 하는 특성도 갖는다.
전극부(42)에는, 이 전극부(42)를 두께 방향으로 관통하는 가스 도입 구멍(42a)이 형성되어 있다. 가스 도입 구멍(42a)은, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구에 겹쳐지도록 배열된다. 이에 의해, 가스 확산실(43)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(43a) 및 가스 도입 구멍(42a)을 통해 처리실(21) 내에 샤워형으로 분산되어 공급된다.
또한, 본 실시형태에서는, 실리콘의 용사에 의해 전극부(42)가 형성될 때에, 전극부(42)의 주연부(周緣部)와 전극부(42)의 중앙부에서 실리콘에 첨가되는 붕소(보론)의 농도가 조정됨으로써, 전극부(42)의 주연부의 비저항과 전극부(42)의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정된다. 바람직하게는, 전극부(42)의 주연부의 비저항과 전극부(42)의 중앙부의 비저항은, 0.01 mΩcm∼100 Ωcm의 범위에 있어서 상이한 값으로 설정된다. 예컨대, 전극부(42)의 중앙부에 있어서의 실리콘 중의 붕소의 농도가 전극부(42)의 주연부에 있어서의 실리콘 중의 붕소의 농도보다 큰 값으로 조정됨으로써, 전극부(42)의 중앙부의 비저항이 전극부(42)의 주연부의 비저항보다 큰 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 중앙부의 임피던스가 전극부(42)의 주연부보다 커진다. 또한, 예컨대 전극부(42)의 중앙부에 있어서의 실리콘 중의 붕소의 농도가 전극부(42)의 주연부에 있어서의 실리콘 중의 붕소의 농도보다 작은 값으로 조정됨으로써, 전극부(42)의 중앙부의 비저항이 전극부(42)의 주연부의 비저항보다 작은 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 중앙부의 임피던스가 전극부(42)의 주연부보다 작아진다.
도 1을 다시 참조한다. 판형 부재(41)의 가스 도입구(46)에는, 가스 공급관(47)이 접속된다. 가스 공급관(47)에는, 처리 가스 공급원(48)이 접속되어 있다. 가스 공급관(47)에는, 상류측으로부터 순서대로 매스플로우 컨트롤러(MFC)(49) 및 개폐 밸브(V1)가 설치되어 있다. 그리고, 처리 가스 공급원(48)으로부터, 에칭을 위한 처리 가스로서, 예컨대 C4F8 가스와 같은 플루오로카본 가스(CxFy) 등의 가스가 가스 공급관(47)을 통해 가스 확산실(43)에 공급되고, 그 후 처리실(21) 내에 공급된다. 가스 공급관(47) 및 처리 가스 공급원(48) 및 상부 전극(4)은 처리 가스 공급부를 구성한다.
상부 전극(4)에는, 로우패스 필터(LPF)(51)를 통해 가변 직류 전원(52)이 전기적으로 접속되어 있다. 이 가변 직류 전원(52)은, 온·오프 스위치(53)에 의해 급전의 온·오프가 가능해지고 있다. 가변 직류 전원(52)의 전류·전압 및 온·오프 스위치(53)의 온·오프는 컨트롤러(54)에 의해 제어되도록 되어 있다.
또한, 제1 및 제2 고주파 전원(62, 64)으로부터 고주파가 서셉터(24)에 인가되어 플라즈마 처리 공간에 플라즈마가 발생할 때에는 컨트롤러(54)를 통해 온·오프 스위치(53)가 온이 되어 상부 전극(4)에 미리 정해진 직류 마이너스 전압이 인가된다. 처리실(21)의 측벽으로부터 상부 전극(4)의 높이 위치보다 상방으로 연장되도록 원통형의 접지 도체(21a)가 설치되어 있다. 이 접지 도체(21a)는, 그 상부에 상부벽을 갖고 있다.
하부 전극인 서셉터(24)에는, 정합기(61)를 통해 제1 고주파 전원(62)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 서셉터(24)에는, 정합기(63)를 통해 제2 고주파 전원(64)이 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(62)은, 27 ㎒ 이상의 주파수, 예컨대 40 ㎒의 고주파 전력을 출력하여 상부 전극(4)과 서셉터(24) 사이의 플라즈마 처리 공간에 플라즈마를 생성시키는 역할을 갖고 있다. 플라즈마 처리 공간에 있어서 생성된 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 실시된다. 제2 고주파 전원(64)은, 13.56 ㎒ 이하의 주파수, 예컨대 2 ㎒의 고주파 전력을 출력하여 생성한 이온종을 정전 척에 유지된 웨이퍼(W)로 끌어들이는 역할을 갖는다.
처리실(21)의 바닥부에는 배기구(71)가 형성되고, 이 배기구(71)에 배기관(72)을 통해 배기 수단인 배기 장치(73)가 접속되어 있다. 배기 장치(73)는, 예컨대 진공 펌프를 갖고 있으며, 처리실(21) 내를 원하는 진공압까지 감압 가능하게 되어 있다. 또한, 처리실(21)의 측벽에는 웨이퍼(W)의 반입 반출구(74)가 형성되어 있고, 이 반입 반출구(74)는 게이트 밸브(75)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다.
도면 중 도면 부호 76, 77은 증착 실드(deposition shield)이며, 증착 실드(76)는, 처리실(21)의 내벽면을 따라 설치되고, 처리실(21)에 에칭 부생물(증착)이 부착되는 것을 방지하는 역할을 가지며, 상기 내벽면에 대하여 착탈 가능하게 설치되어 있다. 증착 실드(76)의 처리실(21)의 내벽을 구성하는 부분의 웨이퍼(W)와 대략 동일한 높이 위치에는, 그라운드에 DC적으로 접속된 도전성 부재(GND 블록)(79)가 설치되어 있고, 이에 의해 이상 방전이 방지된다.
본 실시형태에 의하면, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면(41a)에 대하여 실리콘을 용사하여 전극부(42)를 막 형상으로 형성함으로써, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 열 저항이 되는 간극이 발생하는 사태를 회피할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 의하면, 판형 부재(41)와 전극부(42)를 구비한 상부 전극(4)의 온도의 균일성을 유지할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
한편, 상부 전극(4)은, 처리실(21)의 플라즈마 처리 공간을 통해 서셉터(24)와 대향하도록 배치되어 있기 때문에, 상부 전극(4)의 전극부(42)는, 플라즈마에 의한 손상을 받아 소모된다. 본 실시형태에 의하면, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면(41a)에 대하여 실리콘을 용사하여 전극부(42)를 막 형상으로 형성하기 때문에, 상부 전극(4)의 전극부(42)가 소모된 경우라도, 실리콘을 재차 용사하여 전극부(42)를 막 형상으로 용이하게 형성할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 의하면, 상부 전극(4) 전체를 교환하는 것을 필요없게 할 수 있기 때문에, 교환에 따르는 비용의 상승을 억제할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 전극부(42)의 주연부의 비저항과 전극부(42)의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정됨으로써, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
그런데, 상기 실시형태에서는, 전극부(42)의 주연부와 전극부(42)의 중앙부에서 실리콘에 첨가되는 붕소의 농도가 조정됨으로써, 전극부(42)의 주연부의 비저항과 전극부(42)의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정되는 상부 전극(4)을 일례로서 나타내었다. 그러나, 실시형태는 이것에 한정되지 않는다. 이하, 상부 전극(4)의 변형예에 대해서 설명한다.
도 3은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 1의 종단면도이다. 변형예 1에 따른 상부 전극(104)은, 전극부(42)를 대신하여 전극부(142)를 갖는 점이 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 상이하다. 따라서, 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 변형예 1의 상부 전극(104)에 있어서, 전극부(142)의 주연부와 전극부(142)의 중앙부에서 실리콘의 막 두께가 조정됨으로써, 전극부(142)의 주연부의 비저항과 전극부(142)의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정된다. 바람직하게는, 전극부(142)의 주연부의 비저항과 전극부(142)의 중앙부의 비저항은, 0.01 mΩcm∼100 Ωcm의 범위에 있어서 상이한 값으로 설정된다. 이 예에서는, 전극부(142)의 중앙부에 있어서의 실리콘의 막 두께가 전극부(142)의 주연부에 있어서의 실리콘의 막 두께보다 크게 조정됨으로써, 전극부(142)의 중앙부의 비저항이 전극부(142)의 주연부의 비저항보다 큰 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(142)의 중앙부의 임피던스가 전극부(142)의 주연부보다 커진다.
변형예 1의 상부 전극(104)에 의하면, 전극부(142)의 중앙부에 있어서의 실리콘의 막 두께가 전극부(142)의 주연부에 있어서의 실리콘의 막 두께보다 크게 조정됨으로써, 전극부(142)의 중앙부의 비저항이 전극부(142)의 주연부의 비저항보다 큰 값으로 설정되기 때문에, 플라즈마에 대한 전극부(142)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 1의 상부 전극(104)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 4는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 2의 종단면도이다. 변형예 2에 따른 상부 전극(204)은, 전극부(42)를 대신하여 전극부(242)를 갖는 점이 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 상이하다. 따라서, 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 변형예 2의 상부 전극(204)에 있어서, 전극부(242)의 주연부와 전극부(242)의 중앙부에서 실리콘의 막 두께가 조정됨으로써, 전극부(242)의 주연부의 비저항과 전극부(242)의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정된다. 바람직하게는, 전극부(242)의 주연부의 비저항과 전극부(242)의 중앙부의 비저항은, 0.01 mΩcm∼100 Ωcm의 범위에 있어서 상이한 값으로 설정된다. 이 예에서는, 전극부(242)의 중앙부에 있어서의 실리콘의 막 두께가 전극부(242)의 주연부에 있어서의 실리콘의 막 두께보다 작게 조정됨으로써, 전극부(242)의 중앙부의 비저항이 전극부(242)의 주연부의 비저항보다 작은 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(242)의 중앙부의 임피던스가 전극부(242)의 주연부보다 작아진다.
변형예 2의 상부 전극(204)에 의하면, 전극부(242)의 중앙부에 있어서의 실리콘의 막 두께가 전극부(242)의 주연부에 있어서의 실리콘의 막 두께보다 작게 조정됨으로써, 전극부(242)의 중앙부의 비저항이 전극부(242)의 주연부의 비저항보다 작은 값으로 설정되기 때문에, 플라즈마에 대한 전극부(242)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 2의 상부 전극(204)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 5는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 3의 종단면도이다. 변형예 3에 따른 상부 전극(304)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹 막부(344)가 형성되는 점이 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 상이하다. 따라서, 도 2에서 설명한 상부 전극(4)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 변형예 3의 상부 전극(304)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부(344)를 갖는다. 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 용사되는 세라믹으로서는, 예컨대 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 이용할 수 있다. 이 예에서는, 세라믹 막부(344)는, 판형 부재(41) 및 전극부(42)의 전체면에 걸쳐 형성되어 있다.
한편, 세라믹 막부(344)에는, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a) 및 전극부(42)의 가스 도입 구멍(42a)에 겹쳐지는 개구가 형성되어 있다. 이에 의해, 가스 확산실(43)에 공급된 처리 가스는, 가스 통류 구멍(43a), 세라믹 막부(344)의 개구 및 가스 도입 구멍(42a)를 통해 처리실(21) 내에 샤워형으로 분산되어 공급된다.
변형예 3의 상부 전극(304)에 의하면, 세라믹 막부(344)에 의해, 판형 부재(41)를 플라즈마로부터 보호하고, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 3의 상부 전극(304)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 6은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 4의 종단면도이다. 변형예 4에 따른 상부 전극(404)은, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성을 갖고 있고, 세라믹 막부(344)를 대신하여 세라믹 막부(444)를 갖는 점이 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 상이하다. 따라서, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 6에 도시한 바와 같이, 변형예 4의 상부 전극(404)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부(444)를 갖는다. 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 용사되는 세라믹으로서는, 예컨대 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 이용할 수 있다. 세라믹 막부(444)는, 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에 형성된다. 즉, 변형예 4의 상부 전극(404)에서는 전극부(42)의 전체면에 걸쳐 세라믹 막부가 형성되는 것이 아니라, 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에만 세라믹 막부(444)가 형성된다.
변형예 4의 상부 전극(404)에 의하면, 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에 형성된 세라믹 막부(444)에 의해, 판형 부재(41)를 플라즈마로부터 보호하고, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 중앙부의 임피던스를 크게 할 수 있다. 그 결과, 변형예 4의 상부 전극(404)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 7은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 5의 종단면도이다. 변형예 5에 따른 상부 전극(504)은, 세라믹 막부(344)를 대신하여 세라믹 막부(544)를 갖는 점이 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 상이하다. 따라서, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 변형예 5의 상부 전극(504)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부(544)를 갖는다. 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 용사되는 세라믹으로서는, 예컨대 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 이용할 수 있다. 세라믹 막부(544)는, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에 형성된다. 즉, 변형예 5의 상부 전극(504)에서는 전극부(42)의 전체면에 걸쳐 세라믹 막부가 형성되는 것이 아니라, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에만 세라믹 막부(544)가 형성된다.
변형예 5의 상부 전극(504)에 의하면, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에 형성된 세라믹 막부(544)에 의해, 판형 부재(41)를 플라즈마로부터 보호하고, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 주연부의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 5의 상부 전극(504)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 8은 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 6의 종단면도이다. 변형예 6에 따른 상부 전극(604)은, 세라믹 막부(344)를 대신하여 세라믹 막부(644)를 갖는 점이 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 상이하다. 따라서, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 변형예 6의 상부 전극(604)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부(644)를 갖는다. 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 용사되는 세라믹으로서는, 예컨대 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 이용할 수 있다. 세라믹 막부(644)의 막 두께는, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치와 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서 상이한 값으로 설정된다. 이 예에서는, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(644)의 막 두께보다 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(644)의 막 두께가 큰 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 중앙부의 임피던스가 전극부(42)의 주연부보다 커진다.
변형예 6의 상부 전극(604)에 의하면, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(644)의 막 두께보다 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(644)의 막 두께가 큰 값으로 설정되기 때문에, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 6의 상부 전극(604)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
도 9는 일 실시형태에 따른 상부 전극의 변형예 7의 종단면도이다. 변형예 7에 따른 상부 전극(704)은, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성을 갖고 있고, 세라믹 막부(344)를 대신하여 세라믹 막부(744)를 갖는 점이 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 상이하다. 따라서, 도 5에서 설명한 상부 전극(304)과 동일한 구성에 대해서는, 설명을 생략한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 변형예 7의 상부 전극(704)은, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부(744)를 갖는다. 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 용사되는 세라믹으로서는, 예컨대 알루미나(Al2O3) 또는 산화이트륨(Y2O3)을 이용할 수 있다. 세라믹 막부(744)의 막 두께는, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치와 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서 상이한 값으로 설정된다. 이 예에서는, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(744)의 막 두께보다 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(744)의 막 두께가 작은 값으로 설정된다. 이에 의해, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 중앙부의 임피던스가 전극부(42)의 주연부보다 작아진다.
변형예 7의 상부 전극(704)에 의하면, 전극부(42)의 주연부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(744)의 막 두께보다 전극부(42)의 중앙부에 대응하는 위치에서의 세라믹 막부(744)의 막 두께가 작은 값으로 설정되기 때문에, 플라즈마에 대한 전극부(42)의 임피던스를 적절히 제어할 수 있다. 그 결과, 변형예 7의 상부 전극(704)에 의하면, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
이상, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치에 의하면, 판형 부재(41)의 가스 통류 구멍(43a)의 유출구측의 표면(41a)에 대하여 실리콘을 용사하여 전극부(42)를 막 형상으로 형성함으로써, 판형 부재(41)와 전극부(42) 사이에 열 저항이 되는 간극이 발생하는 사태를 회피할 수 있다. 그 결과, 본 실시형태에 의하면, 판형 부재(41)와 전극부(42)를 구비한 상부 전극(4)의 온도의 균일성을 유지할 수 있기 때문에, 웨이퍼(W)의 피처리면 전체면에 대하여, 균일한 플라즈마 처리를 행할 수 있다.
2: 플라즈마 처리 장치
4, 104, 204, 304, 404, 504, 604, 704: 상부 전극
21: 처리실(처리 용기)
24: 서셉터(하부 전극)
25: 정전 척
41: 판형 부재
41a: 표면
42, 142, 242: 전극부
42a: 가스 도입 구멍
43: 가스 확산실
43a: 가스 통류 구멍(유로)
344, 444, 544, 644, 744: 세라믹 막부

Claims (9)

  1. 플라즈마 처리에 이용되는 처리 가스를 통류(通流)시키는 유로가 형성된 판형 부재와,
    상기 판형 부재의 상기 유로의 유출구측의 표면에 대하여 실리콘이 용사(溶射)됨으로써 막(膜) 형상으로 형성된 전극부와,
    상기 판형 부재와 상기 전극부 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극부의 주연부(周緣部)와 상기 전극부의 중앙부에서 상기 실리콘에 첨가되는 붕소의 농도가 조정됨으로써, 상기 전극부의 주연부의 비저항과 상기 전극부의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 전극부의 주연부와 상기 전극부의 중앙부에서 상기 실리콘의 막 두께가 조정됨으로써, 상기 전극부의 주연부의 비저항과 상기 전극부의 중앙부의 비저항이 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  4. 제2항에 있어서, 상기 전극부의 주연부의 비저항과 상기 전극부의 중앙부의 비저항은, 0.01 mΩcm∼100 Ωcm의 범위에 있어서 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  5. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 막부는, 상기 전극부의 중앙부에 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  6. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 막부는, 상기 전극부의 주연부에 대응하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  7. 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 세라믹 막부의 막 두께는, 상기 전극부의 주연부에 대응하는 위치와 상기 전극부의 중앙부에 대응하는 위치에서 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 상부 전극.
  8. 플라즈마 처리 공간을 구획하는 처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 설치되고, 피처리 기판이 배치되는 하부 전극과,
    상기 플라즈마 처리 공간을 통해 상기 하부 전극과 대향하여 배치된 상부 전극
    을 구비한 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 상부 전극은,
    플라즈마 처리에 이용되는 처리 가스를 통류시키는 유로가 형성된 판형 부재와,
    상기 판형 부재의 상기 유로의 유출구측의 표면에 대하여 실리콘이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 전극부와,
    상기 판형 부재와 상기 전극부 사이에 세라믹이 용사됨으로써 막 형상으로 형성된 세라믹 막부
    를 구비한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  9. 삭제
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