KR102150929B1 - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 처리의 수율을 향상시킬 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공한다.
[해결 수단] 플라스마 처리 장치는, 처리실 내에서 시료(4)가 실리는 시료대(10)와, 시료대(10)의 상면부를 구성하는 유전체막(12)과, 유전체막(12) 내에 배치되고, 직류 전원(34)으로부터의 직류 전력이 공급되어 시료(4)를 흡착하기 위한 정전기력이 형성되는 막 형상의 복수의 전극(30)과, 유전체막(12)의 아래쪽에 배치되고, 시료(4)의 처리 중에 고주파 전원(123)으로부터의 고주파 바이어스 전위의 형성용 고주파 전력이 공급되는 바이어스용 전극(기재(11))을 구비한다. 복수의 전극(30)은, 양극성이 부여되는 제1 전극(31) 및 음극성이 부여되는 제2 전극(32)을 포함하고, 제1 전극(31) 및 제2 전극(32)은, 직류 전원(34)의 대응하는 양극 단자 및 음극 단자와 로우 패스 필터 회로(LPF(33))를 통해 전기적 접속되어 있다.

Description

플라스마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 발명은 플라스마 처리 기술에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 시료를 처리실 내의 시료대 상면에 흡착하여 유지하면서 처리하기 위한 기술에 관한 것이다.
종래부터, 플라스마 처리 장치에서는, 시료를 시료대 상면 위쪽에 유지하기 위해, 정전 흡착(정전 척, Electro Static Chuck: ESC 등이라고 기재할 경우가 있음) 기구가 이용되고 있다. 시료대 및 정전 흡착 기구는, 일반적으로는 이하와 같은 구성을 갖는다. 시료대는, 금속 등의 도전체제의 기재(基材)와, 기재 위에서 시료대 상면부를 구성하고 소정의 두께를 가지는 유전체제의 부재(유전체막, 유전체 부재 등이라고 기재할 경우가 있음)를 갖는다. 시료대 내에서 시료대 상면(즉 시료의 재치면(載置面))에 가까운 위치에 배치된, 정전 흡착용 전극(ESC 전극 등이라고 기재할 경우가 있음)을 갖는다. 이 전극에, 직류 전원으로부터의 전력이 공급되어, 이 전극과 시료 사이의 유전체막 및 시료의 내부에 전하가 형성되고, 그 결과, 이들 전하 사이에 정전기력이 생기(生起)한다. 그 정전기력에 의해, 시료가 유전체막의 상면, 즉 재치면에 압부(押付)되어 흡착됨으로써, 시료가 유지된다.
상기 플라스마 처리 장치 및 정전 흡착 기구에 관한 선행 기술예로서, 일본국 특개평10-150100호 공보(특허문헌 1), 일본국 특표2000-507745호 공보(특허문헌 2)를 들 수 있다.
특허문헌 1에서는, 소위 쌍극형 ESC가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 기술에서는, 각각 한쪽 출력단이 접지된 2개의 직류 전원으로부터, 로우 패스 필터(low-pass filter)를 통해, 유전체막 내에 매립된 복수의 전극의 각각에, 대응하는 양 또는 음의 직류 전압이 인가된다. 이에 따라, 각각의 전극은 양극과 음극이 되고, 양극 및 음극의 전극과 위쪽의 시료의 부분 사이에 형성된 정전기력을 이용하여, 시료가 흡착된다. 이 기술에서는, 로우 패스 필터를 구비하여, 시료대의 유전체막의 아래쪽의 기재(즉 바이어스용 전극)와 전기적 접속된 고주파 전원으로부터 기재에 공급되는 고주파 전력이 직류 전원으로 흘러 버리는 것을 방지한다.
또한, 특허문헌 1의 기술에서는, 시료대의 유전체막의 상면에 흡착된 시료를 위쪽으로 유리(遊離)시켜 제거할 때의, 정전기의 잔류 흡착을 억제한다는 취지가 기재되어 있다. 그 때문에, 직류 전원으로부터의 복수의 전극에의 급전 경로 중 어느 출력단도 접지되어 있지 않고, 완전히 부유(浮遊) 전위가 된 직류 전원의 양음의 출력단으로부터, 직접, 양극 및 음극의 전극에 양음의 전압을 인가하는 구성도 기재되어 있다.
또한, 종래, 고주파 바이어스 기술이 이용되고 있다. 플라스마를 이용한 시료의 에칭 처리 중에, 시료대의 기재(바이어스용 전극) 또는 ESC 전극에, 고주파 전원으로부터 고주파 전력이 인가된다. 그 경우, 시료대 상면 및 그 위의 시료의 상면 위쪽에, 소정의 크기의 고주파 바이어스 전위가 형성되고, 그 직류 성분이라고 간주할 수 있는 전압(전압(Vdc)이라고 함)이 발생한다.
일본국 특개평10-150100호 공보 일본국 특표2000-507745호 공보
종래 기술에서는, 이하와 같은 점에 대해서 고려가 부족했기 때문에, 과제가 발생했다. 최근, 플라스마 처리 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 공정에 있어서는, 고주파 바이어스 기술 및 정전 흡착 기술 등을 이용한, 다단 스텝의 에칭 처리가 주류가 되고 있다. 이 처리에서는, 처리를 구성하는 스텝끼리 사이에서, 고주파 바이어스 전위의 직류 성분의 전압(Vdc)이 크게 변동할 경우가 생긴다. 이 변동시에, 시료와 시료대 사이의 전위차가 변동하기 때문에, 이들 사이에 축적되는 전하량이 크게 변동한다. 또한, 이 전압(Vdc)의 영향에 의해, ESC 전극의 각 극의 양 및 음의 전위의 크기의 합이 0이 되지 않아, 시료 및 유전체의 내부에 유기되는 전하가 언밸런스해질 경우가 있다. 이 언밸런스에 의해, 정전 흡착력이 불안정해진다.
예를 들면, 종래의 에칭 처리에서, 정전 흡착 기구를 구비하는 시료대 위에 흡착 유지된 시료의 상면의 막 구조의 위쪽에, 고주파 바이어스 전위가 형성된다. ESC 전극 등에 축적되는 전하량의 변동분은, 플라스마로부터 시료에 흐르는 전류(ESC 전류라고 기재할 경우가 있음)로서 공급된다. 이 ESC 전류의 크기는, 다단의 스텝간에서의 전압(Vdc)의 변화량이 커질수록, 큰 값이 된다. 플라스마에 노출되는 막 구조에 따라서는, ESC 전류가 집중해서 흐를 경우가 있다. 스텝간에 고주파 바이어스 전력이 클 경우에는, 스텝의 전환시에, 과도적으로 큰 ESC 전류가 시료에 흐를 경우가 있다. 이에 따라, 막 구조에 데미지를 발생시킬 경우가 있다.
상기한 바와 같이, 종래 기술예의 정전 흡착 및 고주파 바이어스 등을 이용하는 플라스마 처리 장치에서는, 시료의 막 구조가 ESC 전류에 의해 데미지를 받을 경우가 있다. 그 경우에, 플라스마를 이용한 처리를 행하여 제조되는 반도체 디바이스의 성능이 손상되어, 처리의 수율이 저하되어 버린다는 과제가 있다.
본 발명의 목적은, 처리의 수율을 향상시킬 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명 중 대표적인 실시형태는, 플라스마 처리 장치로서, 이하에 나타내는 구성을 갖는 것을 특징으로 한다. 일 실시형태의 플라스마 처리 장치는, 진공 용기 내에 배치되고 내측에서 플라스마가 형성되는 처리실과, 상기 처리실 내의 아래쪽에 배치되고, 상기 플라스마를 이용한 처리의 대상이 되는 시료가 실리는 시료대와, 상기 시료가 실리는 재치면을 포함하는 상기 시료대의 상면부를 구성하는 유전체 부재와, 상기 유전체 부재 내에 배치되고, 직류 전원으로부터의 직류 전력이 공급되어 소정의 극성이 부여되고, 상기 시료를 흡착하기 위한 정전기력이 형성되는 막 형상의 복수의 전극과, 상기 시료대 내에서 상기 유전체막의 아래쪽에 배치되고, 상기 시료의 상기 처리 중에, 고주파 전원으로부터의 고주파 바이어스 전위의 형성용 고주파 전력이 공급되는 도전체제의 바이어스용 전극을 구비하고, 상기 복수의 전극은, 상기 직류 전력에 의거하여 양극성이 부여되는 제1 전극, 및 음극성이 부여되는 제2 전극을 포함하고, 상기 제1 전극은, 상기 직류 전원의 양극 단자와 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되고, 상기 제2 전극은, 상기 직류 전원의 음극 단자와 상기 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되고, 상기 시료의 상기 처리 중에는, 상기 직류 전원의 양극 단자 및 음극 단자와, 상기 복수의 전극이 전기적 부유(浮遊) 상태가 된다.
본 발명 중 대표적인 실시형태에 따르면, 처리의 수율을 향상시킬 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태 1의 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 2는 실시형태 및 비교예의 플라스마 처리 장치에서, 시료의 상면의 막 구조의 구성예의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 3은 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 4는 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서, 도 2의 막 구조를 처리했을 경우의, 시료에 유입하는 ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타내는 도면.
도 5는 도 17의 제1 비교예의 ESC 기구를 이용하여, 도 2의 막 구조를 처리했을 경우의, ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타내는 도면.
도 6은 제3 비교예의 ESC 기구를 이용하여, 도 2의 막 구조를 처리했을 경우의, ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타내는 도면.
도 7은 도 6의 처리 중에 있어서의 전압(Vdc)의 예측값 및 검출값의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타내는 도면.
도 8은 실시형태 1에서, ESC 기구 및 플라스마에 따른 등가 회로를 나타내는 도면.
도 9는 실시형태 1에서, 식 2의 정전 용량의 비 및 ESC 전류의 비를 파라미터로 하여, 식 2의 관계를 표시한 그래프를 나타내는 도면.
도 10은 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서, ESC 전극에 접속되는 LPF 회로의 구성예를 모식적으로 나타내는 도면.
도 11은 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서, ESC 전극에 접속되는 LPF 회로의 다른 구성예를 모식적으로 나타내는 도면.
도 12는 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서, ESC 기구의 실장예의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 13은 본 발명의 실시형태 2의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 14는 본 발명의 실시형태 3의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 15는 본 발명의 실시형태 4의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 16은 실시형태 4에 대한 다른 비교예의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 17은 실시형태에 대한 제1 비교예의 플라스마 처리 장치에서, 시료대 및 ESC 기구의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 상세하게 설명한다. 또한, 실시형태를 설명하기 위한 전체 도면에 있어서 동일부에는 원칙적으로 동일 부호를 부여하여, 그 반복적인 설명은 생략한다. 또한, 도면에서는, 이해하기 쉽게 하기 위해 단면(斷面) 해칭을 생략할 경우가 있다. 도면에서는, 모식도로 하여, 구성 요소의 치수나 형상 등을 모식적으로 나타내고 있으며, 도시하는 치수 등에 한정하는 것이 아니다. 또한, 설명상, 방향으로서, X 방향, Y 방향, Z 방향을 이용한다. Z 방향은, 연직 방향이며, 높이, 두께 방향이며, 시료대 등의 중심축이 연장되는 방향이다. X 방향, Y 방향은, 수평면을 구성하는 2개의 방향이며, 시료대 등의 직경 방향에 대응한다.
[과제 등]
전제 기술이나 과제 등에 대해서 이하에 보충 설명한다. 상술한 종래 기술에서는, 이하와 같은 점에 대해서 고려가 부족했기 때문에 과제가 발생했다. 최근, 플라스마 처리 장치를 이용하여 반도체 디바이스를 제조하는 공정에 있어서는, 반도체 웨이퍼 등의 시료의 상면의 막 구조 등을, 보다 높은 정밀도로 처리하기 위해, 고주파 바이어스 기술이나 ESC 기술을 이용한, 다단 스텝의 에칭 처리가 주류가 되고 있다. 이 다단 스텝의 에칭 처리에서는, 처리 조건을, 처리를 구성하는 복수의 스텝의 스텝마다 전환한다. 처리 조건은, 진공 용기 내부에 가스가 공급되어 형성되는 플라스마의 방전의 조건이나, 시료대 또는 시료에 고주파 전력(RF 전력)이 공급되어 형성되는 RF 바이어스 전위의 크기를 들 수 있다(고주파: radio frequency: RF라고 기재할 경우가 있음).
이러한 처리에서는, 시간적으로 전후하여 실시되는 스텝간에, RF 전력에 의한 RF 바이어스 전위의 직류 성분의 전압(Vdc)이 크게 변동할 경우가 생긴다. 예를 들면, 특허문헌 1의 기술예에서는, 전압(Vdc)이 변동했을 때에, 시료와 시료대 사이의 전위차가 변동하기 때문에, 이들간에 축적되는 전하량이 크게 변동한다.
도 17을 이용하여, 상기 특허문헌 1에 대응하는 종래 기술예로서, 실시형태에 대한 비교예의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구에 대해서 설명한다. 도 17은, 제1 비교예의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구 및 시료대의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 시료대(190) 등에 대해서는 종단면(X-Z면)을 나타낸다. 이 ESC 기구(19)는, 쌍극형 ESC 기구이다. 제1 비교예의 ESC 기구(19)에서는, 시료대(190)는, 금속제 기재(191)와, 기재(191) 상면 위쪽에 배치되어 있는 유전체막(유전체 부재)(192)을 갖는다. 기재(191)는, RF 전극(123)으로부터의 RF 바이어스 전력이 인가되는 바이어스용 전극이다. 유전체막(192)은, 세라믹스 재료로 구성되어 있다. 시료대(190) 및 유전체막(192)의 상면(즉 재치면(sf1))에, 시료(4)가 실려 있는 상태를 나타낸다. 시료(4)는, 예를 들면 원판 형상의 반도체 웨이퍼이다.
유전체막(192) 내의 일부에는, ESC용 전극(ESC 전극)인 복수의 전극(130)이 매립되도록 하여 배치되어 있다. 전극(130)은, 소정의 두께의 막 형상의 전극이다. 복수의 전극(130)은, 전극(131)(제1 전극)과 전극(132)(제2 전극)의 2개의 전극의 쌍을 갖는다. 한쪽 전극(131)은, 양극(+)이 부여되고, 다른쪽 전극(132)은, 음극(-)이 부여된다. 2개의 전극(131, 132)은, 두께 방향의 같은 위치에 있어서 소정의 거리로 이간(離間)하여 배치되어 있다.
기재(바이어스용 전극)(191)는, 정합기(122)를 통해, 소정의 주파수의 고주파 전원(RF 전원)(123)과 전기적 접속되어 있다. 기재(191)에는, 유전체막(192) 위에 유지된 시료(4)의 처리 중에, RF 전원(123)으로부터의 RF 전력이 공급된다. 그 RF 전력에 의해, 시료(4)의 상면 위쪽에, RF 바이어스 전위가 형성된다.
이 ESC 기구(19)에서는, 시료대(190)의 외측에 배치되어 있는 2개의 직류 전원(DC 전원)(134)으로서, 제1 DC 전원(134A), 제2 DC 전원(134B)을 갖는다(DC: 직류). 2개의 DC 전원(134)은, 각각 로우 패스 필터(LPF)(133)를 통해, 대응하는 전극(131, 132)과 전기적 접속되어 있다. LPF(133)로서, 제1 LPF(133A), 제2 LPF(133B)를 갖는다. 전극(131)은, 제1 LPF(133A)를 통해, 제1 DC 전원(134A)과 접속되어 있다. 전극(132)은, 제2 LPF(133B)를 통해, 제2 DC 전원(134B)과 접속되어 있다.
2개의 DC 전원(134)은, 각각, 한쪽 출력 단자가 접지되어 있고, 다른쪽 출력 단자의 각각이, 각각 LPF(133)를 통해, 대응하는 전극(131, 132)에 전기적 접속되어 있다. 제1 DC 전원(134A)의 음극 단자가 접지되고, 양극 단자가 제1 LPF(133A)를 통해 전극(131)에 접속되어 있다. 제2 DC 전원(134B)의 양극 단자가 접지되고, 음극 단자가 제2 LPF(133B)를 통해 전극(132)에 접속되어 있다. DC 전원(134)으로부터 LPF(133)를 통해 DC 전압이 전극(130)에 공급된다. 이에 따라, 2개의 전극(131, 132)은, 양극과 음극의 서로 다른 극성이 부여된다. 즉, 정전 흡착시, 전극(131)은, 양극이 부여된 양극 전극으로서 기능하고, 전극(132)은, 음극이 부여된 음극 전극으로서 기능한다. 양극의 전극(131)과 음극의 전극(132) 사이에서의 전하에 의거하여, 유전체막(192) 및 시료(4)의 내부에, 정전기력이 생기된다.
이 ESC 기구(19)에서는, 재치면(sf1)에 시료(4)가 실린 상태에서, 이 시료(4)를, ESC용 전극(130)(131, 132)을 이용하여 형성된 정전기력에 의해, 재치면(sf1)에 흡착시켜 유지한다. 이 상태에서, 시료(4)에, 플라스마를 이용한 처리가 행해진다.
이러한 ESC 기구(19)의 구성에 있어서, 양음의 전극(131, 132)에 의해 ESC로서 축적되는 전하량의 변동분은, 플라스마로부터 시료(4)에 흐르는 전류(ESC 전류)로서 공급된다. 이 ESC 전류의 크기(J0라고 함)는, 하기의 식 1로 표시된다. 다단 스텝의 스텝간에서의 전압(Vdc)의 변화량이 커질수록, 큰 값의 ESC 전류가, 스텝의 전환시에 흐른다. 식 1에서, Cesc는, ESC의 전극(130)(131, 132)과 시료(4) 사이의 유전체막(192) 부분의 정전 용량을 표시한다. dVdc／dt는 전압(Vdc)의 시간 미분을 표시한다.
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여기에서, 제1 비교예의 ESC 기구(19)를 이용한 시료(4)의 처리시에, 예를 들면 도 2와 같은 시료(4)의 상면의 막 구조(40)가 플라스마에 노출될 경우에 대해서 고찰한다. 도 2는, 실시형태 및 비교예에 있어서, 처리되는 시료(4)의 상면의 막 구조의 구성예의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 도 2의 막 구조(40)는, 하측으로부터, 기판(202), 절연막(203), 도체(201)를 갖는다. 도체(201)는, A 부분(막 형상부(201A))과 B 부분(관통 구멍부(201B))을 갖는다.
이 도체(201)에 있어서의 플라스마에 면하는 A 부분(막 형상부(201A))의 표면적과, 관통 구멍 내의 B 부분(관통 구멍부(201B))의 면적의 비(안테나비)를 본다. 이 안테나비가, 소정의 값보다 클 경우, ESC 전류가, B 부분(관통 구멍부(201B))에 집중해서 흘러서, 막 구조(40)에 데미지를 발생시킬 경우가 있다.
특허문헌 1의 기술에서는, DC 전원의 어느 출력단도 부유 전위로 되어 있다. 그 때문에, 전압(Vdc)이 변동했을 경우에도, DC 전원에 대전류가 흐르지 않도록, ESC 전극이나 DC 전원의 전위가 변동하게 된다. 이 때문에, 다단 스텝의 스텝간에 전압(Vdc)이 변동했을 경우에도, 시료에 큰 ESC 전류가 흐르지 않는다고 예상된다. 그러나, 이 기술에서는, DC 전원의 양(兩)출력단이 ESC 전극의 양극 및 음극에 직접적으로 접속되어 있다. 그 때문에, RF 바이어스 형성용 RF 전력이 시료대에 공급되었을 경우, RF 전력이 DC 전원에 누설하여 흐르게 된다. 이에 따라, DC 전원이 발열하거나, 나아가서는 고장이 생기한다.
특허문헌 2에는, ESC의 정전 흡착력의 불안정한 방지에 따른 기술예가 기재되어 있다. 특허문헌 2의 기술에서는, 어느 출력단도 접지되어 있지 않은 직류 전원으로부터, 고주파 필터를 통해, ESC 전극에 양음의 전압이 인가된다. 또한, 시료대에 발생하는 고주파 전압의 진폭의 크기(전압(Vpp)이라고 함)로부터 예측된 전압(Vdc)을, 저항 회로를 통해, 직류 전원의 출력단에 접속한다. 전압(Vdc)의 예측 전위가 직류 전원의 양출력 단자의 중간 전위가 되도록 설정된다. 이에 따라, 전압(Vdc)의 변동에 추종하여 ESC 전극에 공급되는 전력을 조절하여, 생기되는 전하의 양의 조절을 도모하고 있다.
특허문헌 2의 기술에서는, 전압(Vdc)의 예측이 과제가 된다. 본 발명자의 검토에 의하면, 전압(Vdc)의 값은, 전압(Vpp)의 값에 대하여, 반드시 일정한 상관이 있는 것은 아니다. 그 때문에, 현실에는, 전압(Vpp)의 값으로부터 전압(Vdc)의 값을 정확하게 예측하는 것은 곤란해진다. 또한, 전압(Vpp)의 시간에 대한 변화(시간적 변화)와 전압(Vdc)의 시간적 변화 사이에는 시간 지연이 있다. 그 때문에, 과도 상태까지 포함하면, 전압(Vdc)의 변동의 예측이 더욱 곤란해진다.
또한, 상기 제1 비교예(도 17)의 구성에서도, 시간적으로 전후하는 스텝간에, RF 바이어스 전력의 크기가 소정값보다 클 경우에는, 스텝의 전환시에, 과도적으로 큰 ESC 전류가 시료(4)에 유입하게 된다. 이 때문에, 상기한 바와 같이 안테나비가 큰 막 구조(40)가 있을 경우, 시료(4)에 데미지가 발생해 버린다. 이에 따라, 플라스마를 이용한 처리를 행하여 제조되는 반도체 디바이스의 성능이 손상되어, 처리의 수율이 저하되어 버린다는 과제가 있었다. 이러한 과제에 대해서, 종래 기술예에서는 고려되고 있지 않았다. 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에서는, 상기 과제를 고려하여 고안한 ESC 기구를 포함하는 구성을 갖는다. 이에 따라, 처리의 수율을 향상시켰다.
(실시형태 1)
도 1∼도 12를 이용하여, 본 발명의 실시형태 1의 플라스마 처리 장치에 대해서 설명한다. 실시형태 1의 플라스마 처리 장치는, 처리실 내의 아래쪽에 배치되고 시료가 실리는 시료대와, 시료대의 상면부를 구성하는 유전체 부재와, 유전체 부재 내에 배치되고 직류 전원으로부터의 직류 전력이 공급되어 소정의 극성이 부여되어 시료를 흡착하기 위한 정전기력이 형성되는 정전 흡착(ESC)용 복수의 전극(ESC 전극)과, 시료대 내에서 유전체 부재의 아래쪽에 배치되고 시료 처리 중에 고주파 전원으로부터의 바이어스 전위 형성용 고주파 전력이 공급되는 도전체제의 바이어스용 전극(기재)을 구비한다. 복수의 전극에 있어서의 2개의 전극(제1 전극, 제2 전극)은, 직류 전원의 양극 단자 및 음극 단자와, 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되어 있다.
[플라스마 처리 장치]
도 1은, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 진공 용기(101) 등에 대해서 종단면(X-Z면)으로 나타내고 있다. 도 3은, 그 플라스마 처리 장치(1) 중의 ESC 기구(5) 및 시료대(10) 등의 구성을 나타내고 있다. 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)는, 마이크로파 ECR 플라스마 처리 장치이다. 마이크로파 ECR은, 진공 용기(101) 내에 배치되고 감압된 처리실(106)에 소정의 주파수의 마이크로파의 전계(電界)와 그 주파수에 따른 강도가 조절된 자계(磁界)를 공급하고, 이들의 상호작용에 의해 생기된 전자 사이클로트론 공명(ECR: Electron Cyclotron Resonance)을 이용하는 방식이다. 이 방식에서는, ECR을 이용하여, 처리실(106)에 공급된 플라스마 형성용 가스를 여기(勵起)하여 플라스마를 형성하여, 시료대(10) 위의 시료(4)에 있어서의 처리 대상의 막층을 에칭 처리한다. 시료(4)는, 플라스마를 이용한 처리의 대상이 되는 기판 형상의 시료이며, 예를 들면 원판 형상의 반도체 웨이퍼이다. 시료(4)는, 처리실(106)의 하부에 배치된 시료대(10) 위에 실려 ESC 기구(5)에서 유지된다. 에칭 처리는, 시료(4)의 표면의 마스크와 처리 대상의 막층을 포함하는 복수층의 막 구조에 있어서의 처리 대상의 막층의 처리를 포함한다.
도 1의 플라스마 처리 장치(1)는, 크게 나누어, 진공 용기(101)와, 전자계 형성부(2)와, 진공 배기부(3)를 구비한다. 진공 용기(101)는, 내부에 플라스마가 형성되는 공간인 처리실(106)을 갖는다. 진공 용기(101) 등은, 연직 방향(Z 방향)의 중심축(일점 쇄선으로 나타냄)에 대하여, 원통이나 원기둥 등의 축 대칭 형상을 갖는다.
전자계 형성부(2)는, 진공 용기(101)의 상부의 외측 위쪽 또는 측면 외측 주위에 배치되고, 상기 ECR의 전계 및 자계를 생성한다. 전자계 형성부(2)는, 예를 들면 마그네트론(113), 복수의 솔레노이드 코일(114) 등으로 구성된다.
진공 배기부(3)는, 배기구(109), 진공 펌프(102), 배기 조절 밸브(108) 등을 갖는다. 진공 펌프(102)는, 진공 용기(101)의 저면(底面) 아래쪽에 배치되고, 배기구(109)를 통해서 처리실(106)과 연통(連通)하여 배기하는 터보 분자 펌프를 포함한다.
진공 용기(101)는, 적어도 플라스마가 형성되는 처리실(106)의 외주(外周)를 둘러싸는 부분을 포함하는 일부에 있어서 원통 형상의 측벽부(101A)를 갖는다. 진공 용기(101)의 측벽부(101A)의 상단부(上端部) 위쪽, 및 처리실(106)의 위쪽에는 창 부재(107)를 갖는다. 창 부재(107)는, 전계가 투과하는 석영 등의 유전체제의 원판 형상(또는 원기둥 형상)의 부재이다. 창 부재(107)는, Z 방향에서 본 평면에서 볼 때에 원형 또는 원형이라고 간주할 수 있을 정도로 근사(近似)한 평면 형상을 갖는다. 창 부재(107)는, 처리실(106)의 내외를 기밀하게 봉지(封止)하는 Ｏ링 등의 시일 부재(도시 생략)를 사이에 두고, 측벽부(101A) 위에 실려, 진공 용기(101) 상부의 덮개 부재를 구성하고 있다.
진공 용기(101)의 측벽부(101A)의 일부에는, 가스 도입관(105)이 연결되어 있다. 가스 도입관(105)은, 처리실(106) 내의 위쪽으로부터 내부에 공급되는 가스(처리용 가스)가 내부를 통류한다.
처리실(106) 내의 하부에는, 중심축 위치를 따라 시료대(10)가 배치되어 있다. 시료대(10)는, Z 방향에서 본 평면에서 볼 때에 원형 또는 원형이라고 간주할 수 있을 정도로 근사한 형상, 예를 들면 원기둥 또는 원판 형상을 갖는다. 시료대(10)의 상면에는, 후술하는 반송용 로봇을 통해서, 시료(4)가 실린다.
시료대(10)는, 도 3에도 나타내지만, Z 방향 하측에 있는 기재(바이어스용 전극)(11)와, 기재(11) 위에 접속되어 배치된 유전체막(12)을 갖는다. 기재(11)는, 소정의 두께나 직경에 의한 원판 또는 원기둥 형상을 갖고, 금속 등의 도전체제의 부재로 구성되고, RF 전력이 인가되는 바이어스용 전극이다. 유전체막(12)은, 기재(11)와 마찬가지로, 소정의 두께나 직경에 의한 원판 또는 원기둥 형상을 갖고, 기재(11) 상면을 피복하는 개략 막 형상의 유전체제의 부재(유전체 부재)이다. 유전체막(12)은, 시료대(10)의 상면부를 구성하고 있어, 시료(4)가 실리는 재치면(sf1)을 갖는다. 유전체막(12) 내에는, 막 형상의 ESC 전극으로서 복수의 전극(30)이 매립되도록 하여 배치되어 있다.
기재(11)는, 시료대(10)의 외부에 배치된 고주파 전원(RF 전원)(123)과, 정합기(122)를 통해, 급전 경로에 의해 전기적 접속되어 있다. RF 전원(123)은, 소정의 주파수의 고주파 전력(RF 전력)을 출력한다. 시료(4)의 처리 중에, RF 전원(123)으로부터의 RF 전력이, 정합기(122)를 통해, 기재(바이어스용 전극)(11)에 공급된다. 이에 따라, 기재(11), 유전체막(12)을 통해서, 시료(4)의 상면 위쪽에, RF 바이어스 전위가 형성된다.
창 부재(107)의 위쪽에는, 공동부(空洞部)(110)를 통해, 마이크로파의 전계가 내부를 전파하는 경로인 도파관(104)이 배치되어 있다. 도파관(104)의 상부(방형(方形) 도파관부(104B))의 일단부(一端部)에는, 마이크로파의 전계를 발진하여 형성하는 마그네트론(113)이 배치되어 있다. 도파관(104)은, 원형 도파관부(104A)와 방형 도파관부(104B)를 갖는다. 원형 도파관부(104A)는, Z 방향으로 연장되고 단면이 원형을 갖는다. 방형 도파관부(104B)는, 원형 도파관부(104A)의 위쪽에 배치 및 접속되어, 수평 방향의 일 방향(X 방향)으로 연장되고, 단면이 직사각형 또는 방형을 갖는다. 방형 도파관부(104B)의 타단부(他端部)가 원형 도파관부(104A)의 상단과 연결되어 있다. 원형 도파관부(104A)의 직경은, 창 부재(107)의 직경보다 작게 되어 있다.
창 부재(107)와 도파관(104)(원형 도파관부(104A)) 사이에는 공동부(110)를 갖는다. 공동부(110)는, 내부가 마이크로파를 전파하는 공동으로서, 진공 용기(101) 및 창 부재(107)와 개략 같은 직경을 가지고, 소정의 높이를 가지는 원통 형상을 갖는다. 원형 도파관부(104A)의 하단(下端)의 개구는, 공동부(110)의 천면부(天面部)의 중심축의 개구와 연통하여 접속되어 있다. 공동부(110)의 하면은 창 부재(107)의 상면에 상당한다.
또한, 전자계 형성부(2)에서는, 복수의 솔레노이드 코일(114)로서 복수단으로 감긴 솔레노이드 코일(114)이 배치되어 있다. 복수의 솔레노이드 코일(114)은, 공동부(110)의 천면부의 위쪽으로서 원형 도파관부(104A)의 측벽의 주위에 배치되어 있는 솔레노이드 코일(114)과, 공동부(110), 창 부재(107), 및 진공 용기(101)의 측벽부(101A)의 바깥 주위를 둘러싸서 배치되어 있는 솔레노이드 코일(114)을 갖는다. 솔레노이드 코일(114)에는, 직류 전력이 공급되어, 소정의 강도의 자계가 형성된다. 이 소정의 강도의 자계는, 마그네트론(113)으로 형성되어 도파관(104) 내를 전파하는 마이크로파의 주파수에 맞춘 강도의 자계이다.
진공 배기부(3)에서는, 진공 용기(101)의 저부(底部)의 일부로서 시료대(10)의 상면보다 아래쪽의 위치에, 배기구(109)가 배치되어 있다. 배기구(109)는, 처리실(106)의 내외를 연통하여 내부의 가스나 입자가 배출된다. 배기구(109)는, 배기관을 통해서, 배기 조절 밸브(108) 및 진공 펌프(102)와 연결되어 있다. 진공 펌프(102)는, 터보 분자 펌프로 구성된다. 배기구(109)와 진공 펌프(102) 사이를 연결하는 배기관의 도상(途上)에, 배기 조절 밸브(108)가 배치되어 있다. 배기 조절 밸브(108)는, 배기관 내부의 유로 단면적을 증감하여, 배기관 내를 지나는 가스나 플라스마의 입자의 유량, 속도를 증감한다. 또한, 진공 펌프(102)의 터보 분자 펌프의 후류측에는, 도시하지 않은 로터리 펌프 등의 러핑 펌프(roughing pump)가 연결되어 배치되어 있다. 이 펌프는, 배기된 입자 등을, 플라스마 처리 장치(1)가 배치된 클린룸 등의 건물의 외부로 배출하는 기능을 하고 있다.
진공 용기(101)의 측벽부(101A)에는, 진공 반송 용기가 연결되어 있다. 진공 반송 용기는, 도시하지 않은 다른 진공 용기로서, 내부의 감압된 공간인 반송실을 갖는다. 이 반송실 내에는, 반송용 로봇이 배치되어 있다. 반송용 로봇은, 양단부에 있어서 회전 가능하게 연결된 복수의 팔을 구비하여 신축 동작 가능하게 구성된 아암부를 구비한다. 시료(4)는, 반송용 로봇의 아암부의 선단부 상면 위에 실려 유지되어 반송된다. 또한, 측벽부(101A)에는, 시료(4)가 반송용 로봇의 아암부에 실려 내측을 반송되는 통로가 배치되어 있다. 그와 함께, 그 측벽부(101A)는, 그 통로의 반송실측의 개구인 게이트를, 그 주위의 공간을 포함하는 내부와 외부가 기밀하게 구획되도록, 진공 반송 용기와 연결되어 있다.
반송실 내로부터 반송용 로봇의 아암부의 선단부에 유지된 시료(4)가 반송되어, 통로의 게이트를 지나, 진공 용기(101) 내의 처리실(106) 내의 시료대(10)의 위쪽까지 반송된다. 그리고, 그 시료(4)가 시료대(10)로 건네 받아진다. 상세하게는, 도시하지 않지만, 시료대(10)에 있어서 기재(11) 및 유전체막(12)을 관통하는 복수의 관통 구멍과, 복수의 관통 구멍 내에 배치된 복수의 푸셔 핀(Pusher pin)을 갖는다. 건네 받을 때, 복수의 푸셔 핀이, 위쪽으로 구동되어, 반송용 로봇의 아암부의 선단부에 유지된 시료(4)를 위쪽으로 들어올려 수취한다. 그 후, 반송용 로봇의 아암부가 수축되어, 처리실(106) 내로부터 반송실 내로 퇴실한다. 이에 따라, 시료(4)가 시료대(10)측으로 건네 받아진다. 그 후, 복수의 푸셔 핀의 선단 위에 시료(4)가 실린 상태에서, 복수의 푸셔 핀이, 아래쪽에 구동되어, 관통 구멍 내에 수납된다. 그러면, 시료(4)가, 시료대(10)의 유전체막(12)의 상면(재치면(sf1))의 위쪽에 실린 상태가 된다.
그 상태에서, 유전체막(12) 내에 배치되어 있는 ESC용 전극(30)에, DC 전원(34)으로부터의 DC 전력이 공급되어, 정전기력이 생기된다. 그 정전기력에 의해, 시료(4)가 유전체막(12) 상면에 흡착되어 유지된다.
그와 함께, 처리실(106) 내에는, 가스 도입관(105)을 통과하여, 희(希)가스에 의해 희석된 처리용 가스가 도입된다. 처리실(106) 내부의 압력이, 가스 도입관(105)으로부터의 처리용 가스의 유량 및 속도와, 배기구(109)로부터의 배기의 유량 및 속도의 밸런스로 제어되어, 플라스마를 생성한 처리의 개시에 적합한 범위 내의 값으로 조절된다.
한편, 마그네트론(113)에서 발진된 예를 들면 2.45㎓의 마이크로파의 전계가, 도파관(104) 내 및 공동부(110) 내를 전파하고, 창 부재(107)를 투과하여, 처리실(106) 내에 공급된다. 그와 함께, 직류 전력에 의거하여 솔레노이드 코일(114)이 생성한 자계가, 처리실(106) 내에 공급된다. 그 전계와 자계의 상호작용에 의해, ECR이 생기된다. 그 ECR에 의해, 처리용 가스의 원자 또는 분자가 여기되고, 전리 혹은 해리하여, 처리실(106) 내의 시료대(10) 위쪽의 방전용 공간에 플라스마가 생성된다.
이 후, RF 전원(123)으로부터의 RF 전력이 기재(11)에 공급되어, 시료대(10)의 유전체막(12) 상면에 유지된 시료(4) 위쪽에 RF 바이어스 전위가 형성된다. RF 바이어스 전위와 플라스마의 전위차에 따라, 플라스마 중의 이온 등의 하전 입자가, 시료(4) 상면의 방향으로 유인(誘引)된다. 그 하전 입자가, 시료(4)의 막 구조에 있어서의 처리 대상의 막에 충돌하여, 그 막의 에칭 처리가 촉진된다.
[시료 상면의 막 구조]
실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서, 에칭 처리의 대상이 되는 시료(4)의 상면의 막 구조의 구성예는, 도 2와 같다. 도 2의 막 구조(40)는, 도전체라고 간주할 수 있는 기판(202)과, 그 기판(202)의 상면에 접속되어 배치된 절연막(203)과, 그 절연막(203)의 일부에 마련된 도체(201)를 갖는다. 도체(201)는, A 부분(막 형상부(201A))과 B 부분(관통 구멍부(201B))을 갖는다. B 부분(관통 구멍부(201B))은, 두께 방향에서 절연막(203)을 관통하는 관통 구멍의 내부를 충전하고 있고 기판(202) 상면 일부에 접하고 있는 부분이다. A 부분(막 형상부(201A))은, 그 B 부분의 관통 구멍의 상단의 개구 주위의, 절연막(203) 상면 일부를 막 형상으로 덮는 부분이다.
[ESC 기구]
도 3은, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의, ESC 기구(5)를 포함하는 시료대(10)의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 시료대(10) 등의 X-Z면을 나타낸다. 또한, X 방향은, 중심축(Z 방향)에 대한 직경 방향 중 일 방향이다.
실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서, 주로 시료대(10)의 상부(유전체막(12)의 상면인 재치면(sf1)을 포함함)에, ESC 기구(5)가 구성되어 있다. ESC 기구(5)는, 유전체막(12) 내의 복수의 전극(30)과, 복수의 전극(30)에 대하여 급전 경로(전기 배선)를 통해서 전기적 접속되는 로우 패스 필터(LPF)(33)와, LPF(33)에 대하여 급전 경로를 통해서 전기적 접속되는 직류 전원(DC 전원)(34)을 구비한다.
유전체막(12)은, 기재(11) 상부 상면을 덮어 배치된, 산화알루미늄 혹은 산화이트륨 등의 세라믹스 재료로 구성된 유전체제의 부재이다. 시료대(10) 및 유전체막(12)에 있어서, 상면인 재치면(sf1)을 갖고, 재치면(sf1)에 시료(4)가 재치된다.
ESC 전극인 복수의 전극(30)은, 유전체막(12) 내의 일부에 매립된, 텅스텐 등의 금속제의 막 형상의 복수의 전극이다. 복수의 전극(30)은, 전극(31)(제1 전극)과 전극(32)(제2 전극)의 2개의 전극의 쌍을 포함한다. 복수의 전극(30)은, 두께 방향(Z 방향)에서 같은 위치(소정의 위치(z1))에 배치되고, X 방향에서 소정의 거리로 이간하여 배치되어 있다. 전극(30)의 막은, 소정의 두께(Z 방향의 거리)를 갖는다. 복수의 전극(30)은, DC 전원(34)으로부터의 DC 전압의 공급에 의해, 각각 서로 다른 극성(양극성, 음극성)이 부여된다. ESC일 때, 전극(31)은 양극성이 부여되고, 전극(32)은 음극성이 부여된다. 복수의 전극(30)의 각각은, LPF(33)를 통해, DC 전원(34)의 대응하는 극성의 단자(양극 단자, 음극 단자)에 접속되어, 각각의 극성이 부여된다.
LPF(33)는, 제1 LPF(33A), 제2 LPF(33B)를 포함한다. 전극(31)은, 제1 LPF(33A)를 통해, DC 전원(34)의 양극 단자와 전극적 접속되어 있다. 전극(32)은, 제2 LPF(33B)를 통해, DC 전원(34)의 음극 단자와 전극적 접속되어 있다.
실시형태 1에서는, DC 전원(34)의 2개의 출력단(양극 단자, 음극 단자)은, 모두 접지되어 있지 않고, 적어도 시료(4)의 처리 중에 있어서, 각각이 전기적 부유 전위가 된다. 또한, 적어도 시료(4)의 처리 중에 있어서, 전극(30)의 각각(전극(31, 32))도 전기적 부유 전위가 된다.
유전체막(12)에 있어서, Z 방향에서, 개략적인 부분으로서, 복수의 전극(30)을 포함하는 부분(전극(30) 상면과 전극(30) 하면 사이의 부분)과, 복수의 전극(30)의 상면과 시료(4)의 하면(재치면(sf1)) 사이에 있는 제1 부분(P1)과, 복수의 전극(30)의 하면과 기재(11)의 상면 사이에 있는 제2 부분(P2)을 갖는다. 제1 부분(P1) 및 제2 부분(P2)은, 각각 소정의 두께(Z 방향의 거리)를 갖는다.
실시형태 1에서는, 시료대(10) 내의 유전체막(12) 및 전극(30)의 아래쪽에 있는 기재(11)는, 환언하면, 도전체제의 바이어스용 전극으로서, RF 전원(123)으로부터 RF 바이어스 전위 형성용 RF 전력이 공급되는 전극이다.
또한, 시료대(10)를 Z 방향에서 평면에서 본 X-Y면에 있어서의, ESC용 전극(30)의 형상이나 위치에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 일례로서는 이하이다. 평면에서 볼 때에, 시료대(10)의 상면의 원형 영역으로 보았을 경우에, 복수의 전극(30)의 양음의 전극(31, 32)은, 한쪽이 중심축 부근의 원형 영역에, 다른 쪽이 외주측의 링 영역에 배치되어 있다. 다른 예에서는, 양음의 전극(31, 32)은, 내주측의 링 영역과 외주측의 링 영역으로 배치되어 있다. 다른 예에서는, 양음의 전극(31, 32)은, 이중의 소용돌이 형상으로 배치되어 있다. 또한, 양음의 전극(31, 32)은, 원주 방향에 있어서 복수의 전극 부분으로 분리되어 배치되어 있어도 된다.
[에칭 처리]
상기와 같은 ESC 기구(5) 및 시료대(10)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)를 이용한, 시료(4)의 에칭 처리에 대해서, 이하에 설명한다. 실시형태 1에서는, 예로서 도 2의 시료(4)의 상면의 막 구조(40)를, 에칭 처리 대상으로 한다. 도 4∼도 7 등을 이용하여, 시료(4)의 막 구조(40)의 에칭 처리에 대해서 설명한다. 이 에칭 처리는, 이하의 제1 스텝(S1), 제2 스텝(S2), 제3 스텝(S3)을 갖는, 다단 스텝의 에칭 처리이다. 이 에칭 처리에서는, RF 바이어스 전위의 크기 등을, 스텝마다(대응하는 공정, 시간마다) 전환한다. 이에 따라, 스텝간, 스텝마다, 시료(4)에 가해지는 직류 성분의 전압(Vdc) 등이 변동할 수 있다.
제1 스텝(S1)(도 4의 시간 T1)에서는, SF6(육불화황)과 CHF3(트리플루오로메탄)이 혼합된 가스를 처리용 가스로서 처리실(106) 내에 공급하여, 플라스마를 형성하고, 150Ｗ의 RF 전력을 기재(11)에 공급하여 RF 바이어스 전위를 형성하고, 시료(4)를 30초(s) 처리했다.
다음으로, 제2 스텝(S2)(시간 T2)에서는, Cl2(염소 가스), HBr(브롬화수소)와 O2(산소)가 혼합된 처리용 가스를 이용한 플라스마를 생성하고, 30Ｗ의 RF 전력에 의한 RF 바이어스 전위를 형성하여, 시료(4)를 30초 처리했다.
또한, 최종 스텝인 제3 스텝(S3)(시간 T3)에서는, HBr와 O2가 혼합된 처리용 가스를 이용한 플라스마를 생성하고, 300Ｗ의 RF 전력에 의한 RF 바이어스 전위를 이용하여, 시료(4)를 30초 처리했다.
상기 복수의 스텝의 처리 동안, DC 전원(34)으로부터 출력되는 전력의 전압은, 그 전압의 진폭이 1200Ｗ로 고정되어 있는 것으로 했다.
[ESC 전류-실시형태 1]
도 4는, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서, 도 3의 ESC 기구(5) 등을 이용하여, 도 2의 막 구조(40)를 처리했을 때의, 상기 복수의 스텝의 공정을 실시한 처리(에칭 처리) 동안에 시료(4)에 유입하는 ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타낸다. 횡축은 처리 시간(초(s))이며, 제1 스텝(S1)(시간 T1), 제2 스텝(S2)(시간 T2), 제3 스텝(S3)(시간 T3)을 갖는다. 종축에는 ESC 전류의 크기를, 0을 중심으로 해서 나타낸다. 도 4의 예에서는, 스텝간의 전환, 이행시에, 매우 미소(微小)한 ESC 전류가 흐르지만, 이 처리에 의한 시료(4)에의 데미지는 인정되지 않았다. 즉, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서는, ESC 기구(5)에서 시료(4)를 흡착 유지하면서, 에칭 처리 중, ESC 전류에 의한 시료(4)에의 데미지도 방지 또는 억제할 수 있었다.
[ESC 전류-비교예(1)]
다음으로, 도 3의 실시형태 1의 ESC 기구(5) 대신에, 도 17의 제1 비교예의 ESC 기구(19)를 이용하여, 마찬가지로 도 2의 막 구조(40)에 대하여, 상기 복수의 스텝의 처리를 실시했을 경우에 대해서 설명한다. 도 17의 ESC 기구(19)의 구성에서는, ESC 및 처리 중에, DC 전원(134)으로부터의 DC 전압에 의거하여, 전극(131)이 양극성이, 전극(132)이 음극성이 된다. 이 처리 동안, DC 전원(134)의 출력 전압은, 그 전압의 진폭이 양음 모두 600Ｗ로 고정되어 있는 것으로 했다.
도 5는, 도 17의 제1 비교예의 ESC 기구(19)를 이용하여 도 2의 막 구조(40)를 처리했을 경우의, ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타낸다. 도 5와 같이, 전후하는 스텝이 전환되어 처리 조건이 변화하는 시점의 전후로 큰 ESC 전류가 흐르고 있음을 알 수 있다. 처리 후의 시료(4)를 조사한 바, 도 2의 막 구조(40)의 도체(201)에 있어서의 막 형상의 A 부분과 기판(202)에 접하는 B 부분에 ESC 전류가 집중하고, 이때에 발생한 열에 의해, B 부분이 완전히 녹아서 소실되는 데미지가 발생한 것이 인정되었다.
[ESC 전류-비교예(2)]
다음으로, 제2 비교예의 ESC 기구로서, 쌍극형 ESC 기구를 이용하여, 마찬가지로 도 2의 막 구조(40)를 대상으로, 상기 복수의 스텝의 처리를 실시했을 경우 에 대해서 설명한다. 제2 비교예의 ESC 기구는, 어느 출력단도 접지되어 있지 않은 DC 전원으로부터, RF 필터(고주파 필터)를 통해, ESC용 전극의 양극 및 음극의 각 전극에, 대응하는 양음의 전압이 인가되는 구성이다.
이 처리의 결과, RF 바이어스 전위 형성용 RF 전력의 진폭이 큰 제1 스텝이나 제3 스텝에서 RF 노이즈(고주파 노이즈)가 발생하여, 제어 시스템이 불안정해졌다. 또한, 이 처리를 반복하자, DC 전원의 출력 단자와 전원 케이싱 사이의 절연 피막이 발열하여 타서 눌어 버렸다.
[ESC 전류-비교예(3)]
다음으로, 제3 비교예의 ESC 기구를 이용하여, 마찬가지로 도 2의 막 구조(40)를 대상으로, 상기 복수의 스텝의 처리를 실시했을 경우에 대해서 설명한다. 제3 비교예의 ESC 기구는, 어느 출력단도 접지되어 있지 않은 DC 전원으로부터, RF필터를 통해, ESC용 전극의 양극 및 음극의 각 전극에, 대응하는 양음의 전압이 인가된다. 그와 함께, 제3 비교예의 ESC 기구에서는, 전압(Vpp)으로부터 예측되는 전압(Vdc)을, 저항 회로를 통해, DC 전원의 출력단에 접속한다. 이에 따라, 전압(Vdc)의 예측 전위가 DC 전원의 양출력 단자의 중간의 전위가 되도록 설정된다. 전압(Vpp)은, RF 바이어스 전위 형성용 RF 전력의 공급에 의해 시료대에 발생하는 RF 전압의 진폭의 크기이다. 전압(Vdc)은, RF 전력에 수반하여 시료(4)에 발생하는 직류 성분의 전압이다. 이 처리 동안, DC 전원으로부터 출력되는 전압은 1200V로 고정되어 있는 것으로 했다.
도 6은, 제3 비교예의 ESC 기구를 이용하여, 도 2의 막 구조(40)를 처리했을 경우의, ESC 전류의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타낸다. 도 6과 같이, 제1 스텝 내지 제3 스텝에 있어서, 스텝이 전환되어 각 처리 조건이 변화하는 타이밍에, 양과 음의 측에 큰 ESC 전류가 흐르고 있음을 알 수 있었다.
또한, 도 7은, 도 6의 처리 중에 있어서의 전압(Vdc)의 예측값과 실제의 전압(Vdc)의 검출값(실측값)의 시간적 변화를 표시하는 그래프를 나타낸다. 종축은 전압(Vdc)(V)을 나타낸다. 실선은 검출값(실측값), 파선은 예측값을 나타낸다. 도 7과 같이, 처리 중의 플라스마의 전위의 값 등의 조건에 의해, 전압(Vpp)과 전압(Vdc)의 비율은 크게 변화한다. 그 때문에, 단순히 전압(Vpp)에 계수를 곱했을 뿐인 전압(Vdc)의 예측값은, 실제의 전압(Vdc)과는 일치하지 않는다. 즉, 전압(Vpp)으로부터의 전압(Vdc)의 단순한 예측은 어렵다. 또한, 도 7에서는, 전압(Vpp)을 바탕으로 산출된 예측값의 시간적인 변화에 대한 실제의 전압(Vdc)의 시간적인 변화에 지연이 있음을 알 수 있다. 본 발명자의 검토에 의하면, 이들 전압(Vdc)의 예측값과 전압(Vdc)의 검출값 사이의 시간차에 의해, 스텝이 전환될 때에 큰 ESC 전류가 흐르고 있음을 알 수 있었다. 또한, 처리 후의 시료(4)에, 도 2의 막 구조(40)의 특히 B 부분(관통 구멍부(201B))에서, 전류가 집중해서 열이 발생하여, 이 B 부분이 녹아서 소실되는 데미지가 발생하고 있음이 인정되었다.
[효과 등(1-1)]
상기한 바와 같이, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서는, 시료(4)를 재치 및 지지하는 시료대(10) 내에 있어서의 바이어스용 전극인 기재(11)에 RF 전력을 공급하여 RF 바이어스 전위를 형성하면서, 시료(4)를 처리한다. 또한, 이 플라스마 처리 장치(1)에서는, ESC로서, 시료(4)의 처리 중에, 양출력단이 완전히 부유 전위로 되어 있는 DC 전원(34)으로부터, LPF(33)를 통해, 유전체막(12) 내의 ESC용 복수의 전극(30)에, 양음의 DC 전압을 인가한다. 전극(31)에 양의 DC 전압이 인가되어 양극성이 부여되고, 전극(32)에 음의 DC 전압이 인가되어 음극성이 부여된다. 이에 따라, 처리 중, 시료(4)가 흡착 유지되면서, RF 바이어스 전위에 수반하여 플라스마로부터 시료(4)에 흐르는 ESC 전류가 억제된다. 이에 따라, 실시형태 1에서는, 도 2와 같이 상면측에 안테나비가 큰 막 구조(40)를 가지는 시료(4)에 대한 다단 스텝의 에칭 처리의 경우에도, 시료(4)에의 데미지의 발생이 방지 또는 억제된다. 실시형태 1에서는, 처리를 구성하는 전후의 스텝간에, 처리 조건 중 하나인 RF 바이어스 전위 형성용 RF 전력에 의한 전압(Vdc)이 크게 변동하는 처리가 실시되었을 경우에도, 데미지의 발생이 억제된다.
[ESC 기구-등가 회로]
도 8은, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서, 도 3의 ESC 기구(5)에 대해서, 플라스마를 포함하여 DC 성분만을 대상으로 한 전기적인 등가 회로를 나타낸다. 도 8의 등가 회로에서는, 시료(4)의 전압(Vdc)에 대하여, 콘덴서의 용량(Cesc)이 접속되어 있고, 그 용량(Cesc)에 대하여, 콘덴서의 용량(Cb) 및 콘덴서의 용량(Cf)이 병렬로 접속되어 있다. 콘덴서의 용량(Cesc)은, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체의 부분의 정전 용량」을 나타낸다. 도 3에서 말하자면, 이 용량(Cesc)은, 전극(30)(31, 32)의 상면과 시료(4)의 이면(재치면(sf1)) 사이에 있는 유전체막(12)의 제1 부분(P1)의 정전 용량에 상당한다. 콘덴서의 용량(Cb)은, 「ESC의 전극과 시료대의 기재(바이어스용 전극) 사이의 유전체의 부분의 정전 용량」을 나타낸다. 도 3에서 말하자면, 이 용량(Cb)은, 전극(30)(31, 32)의 하면과 기재(11)의 상면 사이에 있는 유전체막(12)의 제2 부분(P2)의 정전 용량에 상당한다. 콘덴서의 용량(Cf)은, 「LPF 회로 내의 콘덴서의 정전 용량」이다. 도 3에서 말하자면, 이 용량(Cf)은, LPF(33)의 회로 내의 모든 콘덴서의 정전 용량의 총합이다. ESC 기구(5)에 LPF(33)로서 복수의 LPF 회로, 예를 들면 도 3의 제1 LPF(33A) 및 제2 LPF(33B)가 구비될 경우, 이 용량(Cf)은, 이들 복수의 LPF 회로를 전체로 하나의 회로로서 간주했을 경우의 콘덴서의 정전 용량을 나타낸다.
이들 파라미터를 이용하여, 플라스마가 생성되어 시료(4)가 처리되는 처리 중에 있어서 RF 바이어스 전위 형성용 RF 전력이 서로 다른 전후의 스텝의 전환시에 시료(4)에 유입하는 ESC 전류의 값(J)은, 이하와 같이 표시된다. 즉, 그 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 ESC 기구(19)에 있어서의 ESC 전류의 값(J0)(식 1)을 파라미터로서 이용하여, 이하의 식 2와 같이 표시된다.
Figure 112019008548111-pat00002
식 2에서 나타나는 관계를 도시하면, 도 9와 같이 된다. 도 9는, 식 2 중 정전 용량의 비((Cf+Cb)／Cesc), 및 ESC 전류의 비(J／J0)를 파라미터로 해서, 식 2의 관계를 표시한 그래프를 나타낸다.
[ESC-조건]
이상으로부터, ESC 전류를 억제하기 위해서는, 이하의 조건이 필요하다. (1) 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 부분(P1)의 정전 용량)을 제1 정전 용량(C1)이라고 한다. 제1 정전 용량(C1)은, Cesc와 대응한다. (2) 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 부분(P2)의 정전 용량)을 제2 정전 용량(C2)이라고 한다. 제2 정전 용량(C2)은, Cb와 대응한다. (3) 「LPF 회로 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합」을 제3 정전 용량(C3)이라고 한다. 제3 정전 용량(C3)은, Cf와 대응한다.
조건으로서, 제2 정전 용량(C2)과 제3 정전 용량(C3)의 합(C2+C3)을, 제1 정전 용량(C1)보다 작은 값으로 하는 것이다((C2+C3)＜C1, (Cb+Cf)＜Cesc). 실시형태 1에 있어서의 ESC 기구(5)는, 상기 조건을 만족시키도록 설정되어 있다.
실시형태 1에서 이용한 ESC 기구(5)의 실장예의 경우, 시료(4)의 직경은 예를 들면 300㎜이다. 또한, 시료대(10)의 상면의 직경은 시료(4)의 직경 이상이다. ESC용 전극(30)(31, 32)과 시료(4) 사이의 부분(제1 부분(P1))의 거리의 평균값은 0.3㎜이다. 유전체막(12)을 구성하는 재료로서 비유전률＝9.8의 알루미나(산화알루미늄)가 이용되고 있다. 또한, 콘덴서의 용량(Csec)(제1 정전 용량(C1))은, 약20nF로 되어 있다. 실시형태 1에서는, 콘덴서의 용량(Cb)(제2 정전 용량(C2))의 값을 작게 하기 위해, ESC용 전극(30)(31, 32)과 기재(11) 사이의 부분(제2 부분(P2))의 거리는 2.1㎜로 되어 있다. 이에 따라, 실시형태 1에서의 실장예로서, 용량(Cb)(제2 정전 용량(C2))의 값은, 용량(Cesc)(제1 정전 용량(C1))의 값의 1／7정도인 2.9nF로 되어 있다. 또한, LPF(33)에 관한 제3 정전 용량(C3)(용량(Cf))은, 이하와 같이 설정되어 있다.
[LPF 회로(1)]
실시형태 1에서, LPF(33)의 회로의 실장예로서, 도 10에 나타내는 회로를 사용할 수 있다. 도 10은, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에서, 도 3의 ESC 기구(5)를 구성하는, LPF(33)의 회로의 구성예를 모식적으로 나타내는 회로도이다. 이 회로는, ESC 전극(전극(30))측과 DC 전원(34)측 사이에 있어서, 코일(1001)(인덕턴스: Lf라고 함)과 콘덴서(1002)가 접속되어 있다. 콘덴서(1002)의 정전 용량은, 상술한 용량(Cf)에 대응한다.
이 LPF(33)의 회로의 구성예에서는, RF 바이어스 전력으로서 이용되는 예를 들면 400㎑의 RF 전력에 대한 LPF(33)의 감쇠율을 30dB 이상으로 한다. 그 때문에, 감쇠율을 결정하는 코일(1001)의 인덕턴스(Lf)의 값과 콘덴서(1002)의 정전 용량(Cf)의 값의 곱의 값(Lf×Cf)을, 5×10-12s2 이상으로 유지했다((Lf×Cf)≥5×10-12s2). 이 값(Lf×Cf)을 유지한 채, 정전 용량(Cf)을 작게 하기 위해, 인덕턴스(Lf)＝20mH와 같은 비교적 큰 인덕턴스를 가지는 코일(1001)을 사용했다. 그리고, 최종적으로, 콘덴서(1002)의 정전 용량(Cf)을 0.25nF로 할 수 있었다. 이 LPF(33)의 정전 용량(Cf)(제3 정전 용량(C3))은, 상기 조건을 만족시키고 있다.
LPF 회로(LPF(33))의 회로 정수인 주파수는, √(Lf×Cf)로 표시된다. 실시형태 1에서는, LPF(33)와 RF 전원(123)이 구성 요소를 통해 전기적 접속되는 구성이다. 이 구성에서의 요건으로서, 이 회로 정수는, RF 전원(123)의 RF 전력의 주파수보다 충분히 작아져 있다.
실시형태 1의 도 3의 구성에서는, 시료대(10)의 ESC 기구(5)에는, ESC용 전극(30)으로서 2개의 전극(31, 32)의 각각의 급전 경로 위에, LPF(33)로서 동일 구성을 가지는 2개의 LPF 회로(33A, 33B)의 각각이 배치되어 있다. 그 때문에, 상술한 제3 정전 용량(C3)(LPF 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합)인 정전 용량(Cf)은, 0.25nF×2＝0.5nF가 된다.
이 점에서, 본 발명자의 검토에 의하면, 식 2에서 예상되는 ESC 전류의 크기는, 제1 비교예의 ESC 전류의 크기의 1／7 정도가 된다. 이와 같이, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)의 ESC 기구(5)에 의하면, RF 바이어스 전력의 값(그것에 따른 전압(Vdc))이 서로 다른 스텝간에서, 도 4와 같이, 시료(4)에 흐르는 ESC 전류를 현저히 저감할 수 있어, 시료(4)에의 데미지가 억제되는 효과가 얻어진다.
[LPF 회로(2)]
또한, 다른 비교예로서, LPF(33) 내의 콘덴서의 정전 용량의 영향을 조사하기 위해, LPF(33) 내의 정전 용량의 값을, 상기 용량(Cesc)의 값보다 큰 25nF로 하여, 마찬가지로 도 2의 막 구조(40)를 처리했을 경우에 대해서 평가를 행했다. 이 경우의 「LPF 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합」인 정전 용량(Cf)(제3 정전 용량(C3))은, 50nF가 된다. 이 경우에서, 식 2에서 예상되는 ESC 전류(J)의 크기는, 제1 비교예의 ESC 전류(J0)의 크기의 75％가 됨을 알 수 있었다. 이러한 LPF(33)를 이용한 막 구조(40)의 처리에서는, ESC 전류의 억제가 충분하지 않기 때문에, 막 구조(40)의 B 부분(관통 구멍부(201B))의 일부가 소실되는 데미지가 인정되었다.
[LPF 회로(3)]
다음으로, 다른 비교예로서, ESC용 전극(30)(31, 32)과 기재(11)의 상면 사이의 유전체막(12) 부분(제2 부분(P2))의 정전 용량의 영향을 조사하기 위해, 이하와 같은 구성으로 평가를 행했다. 이 구성에서, 전극(31, 32)과 기재(11)의 상면 사이의 제2 부분(P2)의 거리를 0.1㎜로 했다. 이 구성에서, 상기 실시형태 1의 LPF(33)의 실장예와 마찬가지로, 도 2의 막 구조(40)를 처리했을 경우에 대해서 평가를 행했다. 이때, 전극(31, 32)과 기재(11)의 상면 사이의 유전체막(12) 부분의 정전 용량(Cb)(제2 정전 용량(C2))은, 61nF이다. 이 제2 정전 용량(C2)은, 전극(31, 32)과 시료(4) 사이의 유전체막(12)의 제1 부분(P1)의 용량(Cesc)(제1 정전 용량(C1))보다 커진다. 이때, 식 2에서 예상되는 ESC 전류(J)의 크기는, 제1 비교예의 ESC 전류(J0)의 크기의 75％가 된다. 이러한 구성을 이용한 막 구조(40)의 처리에서는, ESC 전류의 억제가 충분하지 않기 때문에, 막 구조(40)의 B 부분의 일부가 소실되는 데미지가 인정되었다.
[효과 등(1-2)]
상기한 바와 같이, 실시형태 1에 있어서의 ESC 기구(5)의 실장예에 있어서는, 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 정전 용량(C2), 용량(Cb))을, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))보다 작은 값으로 설정한다(C2＜C1, Cb＜Cesc). 그리고 또한, 「LPF 회로 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합」(제3 정전 용량(C3), 용량(Cf))을, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))보다 작은 값으로 설정한다(C3＜C1, Cf＜Cesc). 이에 따라, RF 바이어스 전력의 값(전압(Vdc))이 서로 다른 스텝간에서 시료(4)에 유입하는 ESC 전류가 저감되어, ESC 전류에 의한 시료(4)에의 데미지를 억제할 수 있다.
[변형예-LPF 회로]
또한, 상기 실시형태 1의 도 10의 LPF(33)의 회로 구성예에서는, 1개의 코일(1001)과 1개의 콘덴서(1002)를 조합한, 소위 1단의 필터 회로를 이용했다. 이에 한하지 않고, LPF 회로로서는, 예를 들면 도 11에 나타내는 바와 같이, 코일(1001)과 콘덴서(1002)의 세트로 구성된 회로가 직렬로 복수 접속된, 다단의 필터 회로를 이용한 구성으로 해도, 마찬가지의 효과가 얻어진다. 도 11은, 변형예의 플라스마 처리 장치(1)에 있어서의 LPF(33)의 회로 구성예를 모식적으로 나타낸다. 도 11에서는, 전극(30)과 DC 전원(34) 사이에, 코일(1001)과 콘덴서(1002)의 세트의 회로가, 3단으로 직렬로 접속되어 있다.
[실장예]
상기 실시형태 1에서는, 실장예로서, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))을 작게 하기 위해, 도 12에 나타내는 바와 같이, 전극(30)과 기재(11) 사이의 유전체막(12)의 제2 부분(P2)의 거리를 크게 했다.
도 12는, 실장예의 ESC 기구(5)에 있어서의, 유전체막(12)의 두께에 관한 구성예를 나타낸다. 유전체막(12)에 있어서, 두께 방향(Z 방향)에서, 위치(z1)에 배치된 복수의 전극(30)(31, 32)은, 소정의 두께(H3)를 갖는다. 전극(30)의 상면과 시료(4)의 이면(재치면(sf1)) 사이의 유전체막(12)의 제1 부분(P1)은, 소정의 두께(H1)를 갖는다. 전극(30)의 하면과 기재(11)의 상면 사이의 유전체막(12)의 제2 부분(P2)은, 소정의 두께(H2)를 갖는다.
이 실장예에서는, 제1 부분(P1)의 두께(H1)보다, 제2 부분(P2)의 두께(H2)를 크게 하고 있다. 이에 따라, 상기한 바와 같이, 제1 정전 용량(C1)을 작게 했다.
이러한 실장예에 한하지 않고, 변형예로서, 전극(30) 하면과 기재(11) 상면 사이에, 유전률이 낮은 유전체 재료로 구성된 부재를 배치한 구성으로 해도, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
[효과 등(1-3)]
상기한 바와 같이, 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, ESC 기구(5)를 구비하는 시료대(10)를 이용하여 시료(4)의 처리를 행함으로써, 처리의 수율을 향상시킬 수 있다. 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, RF 바이어스 전력이 변화하는 다단 스텝의 에칭 처리에 있어서, 스텝간에서 전압(Vdc)이 변동했을 경우에, 시료(4)에 흐르는 ESC 전류를, 종래 기술예보다 대폭 저감할 수 있다. 그 때문에, 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 시료(4) 내에 안테나비가 높은 막 구조(40) 등이 있을 경우에도, ESC 전류에 의한 데미지의 발생을 억제할 수 있다. 즉, 플라스마 처리 장치(1)에 의하면, 플라스마를 이용한 처리를 행하여 제조되는 반도체 디바이스의 성능이 손상되지 않고, 처리의 수율을 향상시킬 수 있다.
(실시형태 2)
상기 실시형태 1의 플라스마 처리 장치(1)에 대하여, 다른 실시형태(변형예)의 플라스마 처리 장치로서 이하도 가능하다. 이하에서는, 각 실시형태에 있어서의 실시형태 1과는 서로 다른 구성 부분에 대해서 설명한다.
도 13을 이용하여, 본 발명의 실시형태 2의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구 에 대해서 설명한다. 실시형태 1에서는, 도 3과 같이, ESC용 전극(30)으로서 양극 및 음극의 전극을 각각 1개씩 구비하며, 또한 1개의 DC 전원(34)을 구비하는 ESC 기구(5)에 대해서 설명했다. 실시형태 2의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구에서는, 양극 및 음극이 부여되는 전극의 쌍을 복수 구비하며, 또한 이들 복수의 쌍에 접속된 복수의 DC 전원을 구비한다.
도 13은, 실시형태 2에 있어서의 ESC 기구(52)의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 시료대(10)에 ESC 기구(52)를 구비한다. 이 ESC 기구(52)는, ESC용 복수의 전극(30)으로서, 양극성의 전극(31), 음극성의 전극(32)을 갖는다. 또한, 각 극성의 전극은, 2개의 전극의 쌍으로 구성되어 있다. 전극(31)은, 2개의 전극의 쌍으로서, 전극(31A)과 전극(31B)의 쌍을 갖는다. 전극(32)은, 2개의 전극의 쌍으로서, 전극(32A)과 전극(32B)의 쌍을 갖는다. 각각의 전극(30)은, LPF(33)를 통해, DC 전원(34)이 대응하는 양음의 출력 단자와 전기적 접속되어 있다. LPF(33)는, 복수의 LPF 회로로서 LPF(33a), LPF(33b), LPF(33c), LPF(33d)로 구성되어 있다. LPF(33a), LPF(33b)의 쌍과, LPF(33c), LPF(33d)의 쌍을 갖는다. DC 전원(34)은, 2개의 DC 전원으로서, 제1 DC 전원(34A), 제2 DC 전원(34B)을 갖는다.
시료대(10) 및 유전체막(12)의 평면에서 본 X-Y면 내에 있어서, 예를 들면 한쪽 측(도시한 X 방향에서 외측)에 있는 전극(31A)과 전극(32A)은, 각각, LPF(33)(LPF(33a, 33b))를 통해, 제1 DC 전원(34A)의 양음의 단자와 전기적 접속되어 있다. 전극(31A)은, LPF(33a)를 통해, 제1 DC 전원(34A)의 양극 단자와 접속되어, 양극성이 부여된다. 전극(32A)은, LPF(33b)를 통해, 제1 DC 전원(34A)의 음극 단자와 접속되어, 음극성이 부여된다. 또한, 다른쪽 측(도시한 X 방향에서 내측)에 있는 전극(31B)과 전극(32B)은, 각각, LPF(33)(LPF(33c, 33d))를 통해, 제2 DC 전원(34B)의 양음의 단자와 전기적 접속되어 있다. 전극(31B)은, LPF(33c)를 통해, 제2 DC 전원(34B)의 양극 단자와 접속되어, 양극성이 부여된다. 전극(32B)은, LPF(33d)를 통해, 제2 DC 전원(34B)의 음극 단자와 접속되어, 음극성이 부여된다.
실시형태 2에서, ESC 전극의 쌍마다, 등가 회로의 구성은, 상술(도 8)한 바와 마찬가지이다. 또한, 이들 복수의 전극(30)의 평면에서 본 X-Y면 내에서의 배치 위치나 형상은, 도 12의 구성에 한하지 않고, 특별히 한정되지 않는다.
도 13의 ESC 기구(52)는, ESC용 2쌍의 전극(30)(31, 32)의 상면과 시료(4)의 이면(재치면(sf1)) 사이의 유전체막(12)의 제1 부분(P1)의 거리가 0.3㎜로 되어 있다. 또한, 전극(30)의 하면과 기재(11)의 상면 사이의 유전체막(12)의 제2 부분(P2)의 거리는 2.1㎜로 되어 있다. 또한, 유전체막(12)은, 산화알루미늄을 재료로 하여 구성되어 있다. 이 구성의 경우에서, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1))에 대응하는 용량(Cesc)은, 20nF로 되어 있다. 또한, 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 정전 용량(C2))에 대응하는 용량(Cb)은, 2.9nF로 되어 있다.
단, 이 구성에서는, 양음의 전극(31, 32)은, 예를 들면 이하와 같은 구성을 갖는다. 즉, 시료대(10) 상부의 중앙부 부근(도 1의 일점 쇄선의 중심축의 부근)에는, 양음의 각각의 극성이 부여되는 1쌍의 전극(31B, 32B)이 배치되어 있다. 또한, 시료대(10) 상면의 외주측 부분에는, 양음의 각각의 극성이 부여되는 다른 1쌍의 전극(31A, 32A)이 배치되어 있다. 즉, 합계 2쌍, 합계 4개의 전극이 배치되어 있다. 환언하면, 예를 들면, 시료대(10)의 일방향(X 방향)에 있어서의 내주측에 제1 쌍의 양음의 전극이 배치되고, 외주측에 제2 쌍의 양음의 전극이 배치되어 있다.
복수의 각 쌍에 있어서의 양음의 극성이 부여되는 각 전극이, 적어도 시료(4)의 처리 중에는 완전히 부유 전위가 되는 2개의 DC 전원(34)의 양음의 각 단자와 LPF(33)를 통해 전기적 접속되어 있다. 이에 따라, 복수의 전극(30)(31, 32)의 각각의 전극에, 도시하는 바와 같이 양음의 DC 전압이 인가된다. 그리고, 양극의 전극(31)과 음극의 전극(32) 사이에서 정전기력이 생기된다.
또한, 실시형태 2에서는, LPF(33)를 구성하는 회로의 콘덴서의 정전 용량 (제3 정전 용량(C3), 용량(Cf))은, 0.25nF로 되어 있다. 실시형태 2의 LPF(33)는, 도시한 바와 같이 합계 4개의 LPF 회로(LPF(33a)∼LPF(33d))를 구비한다. 이들 LPF 회로 전체에서의 콘덴서의 정전 용량의 총합인 용량(Cf)(제3 정전 용량(C3))이, 용량(Cesc)(제1 정전 용량(C1))보다 충분히 작은 1nF가 된다. 이 점에서, 상술한 식 2에서 산출되는 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 ESC 기구(19)에 있어서의 ESC 전류의 값(J0)의 1／7 정도가 된다.
실시형태 2의 ESC 기구(52)를 이용하여, 도 2의 시료(4)의 막 구조(40)를 처리한 바, ESC 전류가 충분히 억제되었기 때문에, 시료(4)에의 데미지가 발생하지 않았음이 인정되었다.
다음으로, 실시형태 2에서의 비교예로서, LPF(33)를 구성하는 회로의 내부에 배치된 콘덴서의 용량이 25nF가 되었을 경우에 대해서 검토했다. 이 경우의 LPF(33)의 회로 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합인 용량(Cf)(제3 정전 용량(C3))은, 용량(Cesc)(제1 정전 용량(C1))보다 큰 100nF가 된다. 식 2로 표시되는 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 경우의 ESC 전류의 값(J0)의 83％의 크기가 된다. 또한, 이 비교예의 ESC 기구를 이용하여, 도 2의 막 구조(40)를 처리한 바, ESC 전류(J)의 억제가 불충분했기 때문에, 시료(4)의 B 부분이 소실되는 데미지가 인정되었다.
상기한 바와 같이, 실시형태 2의 구성에서는, 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 정전 용량(C2), 용량(Cb))을, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))보다 작은 값으로 설정한다. 그리고 또한, 「LPF 회로의 콘덴서의 정전 용량의 총합」(제3 정전 용량(C3), 용량(Cf))을, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))보다 작은 값으로 설정한다. 이에 따라, 실시형태 2에 의하면, 시료(4)에 유입하는 ESC 전류를 저감할 수 있고, ESC 전류에 의한 시료(4)에의 데미지를 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 도 13의 ESC 기구(52)에서는, 양음의 전극(31, 32) 및 DC 전원(34)으로서 각각 2쌍을 이용한 예를 나타냈다. 이에 한하지 않고, 마찬가지로, 그것들이 3 이상의 복수 쌍을 갖는 구성일 경우에도, 상기와 마찬가지로, 제3 정전 용량(C3)을 제1 정전 용량(C1)보다 작게 한 구성 등으로 하면, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시형태 3)
다음으로, 도 14를 이용하여, 본 발명의 실시형태 3의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구에 대해서 설명한다. 도 14의 (A)는, 실시형태 3에 있어서의 ESC 기구(53)의 구성 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 도 14의 (B)는, (A)의 ESC 기구(53)를 포함하는 전기적인 등가 회로를 나타낸다.
실시형태 3에서는, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1), 용량(Cesc))을 작게 하기 위해, 상술한 도 12의 실장예와 같이 전극(30)과 기재(11) 사이의 제2 부분(P2)의 거리를 크게 하는 구성 대신에, 이하와 같은 구성으로 한다. 즉, 실시형태 3에서는, 도 14와 같이, 시료대(10)와 RF 전원(123) 사이를 전기적으로 접속하는 RF 전력의 급전 경로 위에 있어서, 기재(11)와 정합기(122) 사이의 개소(箇所)에, 정전 용량이 작은 콘덴서(1401)가, 삽입하여 배치되어 있다. 이에 따라, ESC 기구(53)를 구성하는 회로의 실효적인 정전 용량을 낮추는 것이 도모되고 있다. 콘덴서(1401)의 정전 용량을 용량(Co)이라고 한다.
실시형태 3의 ESC 기구(53)에서는, 실장예로서, 전극(30)(31, 32)의 상면과 시료(4)의 이면(재치면(sf1)) 사이의 제1 부분(P1)의 거리는, 0.3㎜로 되어 있다. 또한, 전극(30)의 하면과 기재(11)의 상면 사이의 제2 부분(P2)의 거리는, 0.1㎜로 되어 있다. 또한, 이들 거리 관계로 배치되는 유전체막(12)의 유전체 재료로서 산화알루미늄이 이용되고 있다. 이 구성일 경우에, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1))에 대응하는 용량(Cesc)은, 20nF가 된다. 또한, 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 정전 용량(C2))에 대응하는 용량(Cb)은, 61nF가 된다.
또한, 실시형태 3의 구성에서는, 도 3의 실시형태 1의 구성과 마찬가지로, 적어도 처리 중에 완전히 부유 전위가 되는 DC 전원(34)의 양음의 각 극의 단자가, 각각의 LPF(33)(33A, 33B)를 통해, 대응하는 양음의 전극(31, 32)에 전기적 접속되어 있다. 이들 전극(31, 32)에, DC 전압이 인가되어, 양음의 극성이 부여된다. 또한, ESC 기구(53)에 있어서의 LPF(33)의 회로 내에 배치된 콘덴서의 회로 전체로서의 정전 용량(Cf)(제3 정전 용량(C3))은, 용량(Cesc)보다 충분히 작은 0.25nF로 설정되어 있다.
도 14의 (B)에서, 실시형태 3에서의 LPF(33)에 관한 DC 성분에 대한 등가 회로를 나타낸다. 이 등가 회로는, 상술한 도 8의 회로에 있어서, 콘덴서의 용량(Cb)과 접지 개소 사이에, 용량(Cb)과 직렬로, 콘덴서(1401)에 대응하는 용량(Co)이 삽입된 것이다. 따라서, 이 계에서의 ESC 전류(J)의 값은, 식 2의 Cb를, 하기의 식 3으로 표시되는 합성 정전 용량(Cb')으로 치환한 것으로서 표시된다.
Figure 112019008548111-pat00003
여기에서, 정전 용량(Co)의 값을 3nF로 했을 경우에는, 합성 정전 용량(Cb')은, 식 3에서 2.9nF가 된다. 이 Cb'의 값은, 도 3의 ESC 기구(5)에 있어서 전극(30)과 기재(11) 사이의 부분의 거리를 2.1㎜로 했을 경우와 같은 값이다. 이 때문에, 실시형태 3의 구성에 있어서의 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 ESC 전류의 값(J0)의 1／7 정도로 저감된다. 또한, 실시형태 3의 ESC 기구(53)를 이용하여, 도 2의 막 구조(40)의 처리를 한 바, 데미지의 발생이 저감되었음을 알 수 있었다.
상기한 바와 같이, 실시형태 3에서는, 도 14의 구성에 있어서, 「ESC의 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제2 정전 용량(C2), 용량(Cb))보다 작은 정전 용량(용량(Co))의 콘덴서(1401)를, 기재(11)와 정합기(122) 사이에 직렬로 접속해서 배치한다. 이에 따라, 시료(4)에 유입하는 ESC 전류를 억제하여, ESC 전류에 의한 시료(4)에의 데미지를 억제할 수 있음을 알 수 있었다.
실시형태 3에서는, 콘덴서(1401)를 기재(11)와 정합기(122) 사이의 RF 전력의 급전 경로 위에 배치했다. 이에 한하지 않고, 전기 회로적으로 등가가 되는 위치이면, 예를 들면 정합기(122)의 내부에 콘덴서(1401)를 삽입한 구성이어도, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
(실시형태 4)
다음으로, 도 15, 도 16을 이용하여, 본 발명의 실시형태 4의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구에 대해서 설명한다. 도 15의 (A)는, 실시형태 4에 있어서의 ESC 기구(54) 등의 구성 개략을 나타낸다. 도 15의 (B)는, (A)의 ESC 기구(54)를 포함하는 등가 회로를 나타낸다. 도 15와 같이, 실시형태 4에 있어서의 ESC 기구(54)에서는, 시료대(10) 내, 특히 유전체막(12) 내에, 히터인 히터 전극(150)을 갖는다. 실시형태 4에서는, 실시형태 1의 ESC 기구(5)를 기본으로 하여, 히터 기구를 추가했을 경우의 구성예를 나타낸다. 또한, 히터 전극(150) 자체에 대해서는 공지 기술이다. 히터 전극(150)의 온도 제어에 의해, 처리 등에 즈음하여 시료대(10)의 온도 제어가 가능해지고 있다.
도 15의 ESC 기구(54)는, 유전체막(12) 내에서, 두께 방향(Z 방향)에 있어서, 재치면(sf1)에 가까운 쪽의 소정의 위치(z1)에, 상기와 마찬가지로 ESC용 전극(30)(31, 32)이 마련되어 있다. 전극(30)에는, 상술한 바와 마찬가지로, LPF(33)를 통해, DC 전원(34)이 접속되어 있다.
또한, 전극(30) 하면과 기재(11) 상면 사이의 소정의 위치(z2)의 개소에, 복수의 히터 전극(150)이 배치되어 있다. 복수의 히터 전극(150)으로서, 히터 전극(151), 히터 전극(152)의 2개의 히터 전극의 쌍을 갖는다. 복수의 히터 전극(150)은, 수평 방향의 일방향(X 방향)에 있어서 소정의 거리로 이간하여 배치되어 있다. 히터 전극(150)은, 텅스텐제의 부재로 구성되어 있으며, 소정의 두께의 막 형상이다.
본 예에서는, 히터 전극(151, 152)은, 양음의 전극(31, 32)의 쌍에 대응시킨 한 쌍의 히터 전극으로서 마련되어 있다. 히터 전극(151, 152)의 쌍은, 양음의 전극(31, 32)의 쌍보다 내주측의 위치에 배치되어 있다. 복수의 각각의 히터 전극(150)의 X 방향의 폭은, 전극(30)의 X 방향의 폭보다 작다. 본 예와 같은 구성에 한하지 않고 각종 구성이 가능하다.
세라믹스제의 유전체막(12)의 재료는, 산화알루미늄으로 구성되어 있다. 실장예로서, 전극(30)의 상면과 시료(4)의 이면 사이의 유전체막(12) 부분의 거리는, 0.3㎜이다. 전극(30) 하면과 히터 전극(150) 상면 사이의 유전체막(12) 부분의 거리는, 0.3㎜이다. 히터 전극(150)의 하면과 기재(11)의 상면 사이의 유전체막(12) 부분의 거리는, 1.8㎜이다.
실시형태 4의 ESC 기구(54)의 구성에 있어서, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제1 정전 용량(C1))에 대응하는 용량(Cesc)은, 20nF로 되어 있다. 「ESC의 전극과 히터 전극 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제4 정전 용량(C4)이라고 함)에 대응하는 용량(Ch)은, 20nF로 되어 있다. 「히터 전극과 기재 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(제5 정전 용량(C5)이라고 함)에 대응하는 용량(Cb)은, 3.4nF로 되어 있다.
복수의 히터 전극(150)(151, 152)의 각각은, 히터용 LPF인 LPF(155)(LPF(155A, 155B))를 구비한 급전 경로를 통해, 교류 전원(AC 전원)(154)과 전기적 접속되어 있다(AC: 교류). 양극의 전극(31)에 대응지어진 히터 전극(151)은, LPF(155A)를 통해, 절연 트랜스(153)의 한쪽 단(端)에 접속되어 있다. 음극의 전극(32)에 대응지어진 히터 전극(152)은, LPF(155B)를 통해, 절연 트랜스(153)의 다른쪽 단에 접속되어 있다. 히터 전극(150)의 각각에, AC 전원(154)으로부터의 AC 전력이 공급된다. AC 전원(154)과 LPF(155)는, 이들간에 배치된 절연 트랜스(153)를 통해 전기적 접속되어 있다. AC 전원(154)으로부터의 AC 전력은, 직류적으로 완전히 절연된 상태에서, 각각의 LPF(155) 또는 히터 전극(150)에 공급된다.
또한, LPF(155)를 구성하는 회로 내에 배치된 콘덴서의 정전 용량은, 0.25nF로 되어 있다. 히터 전극(150)에 급전하는 회로 위의 LPF(155) 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합인 용량(Cf')은, 용량(Cesc)보다 충분히 작은 0.5nF로 되어 있다.
도 15의 (B)의 등가 회로에서, 시료(4)와 전극(30) 사이의 부분에 대응하는 콘덴서의 용량(Cesc)에는, 전극(30)과 히터 전극(150) 사이의 부분에 대응하는 콘덴서의 용량(Ch)과, LPF(33)에 대응하는 콘덴서의 용량(Cf)이 병렬로 접속되어 있다. 용량(Ch)에는, 히터 전극(150)과 기재(11) 사이의 부분에 대응하는 콘덴서의 용량(Cb)과, 히터측의 LPF(155)에 대응하는 콘덴서의 용량(Cf')이 병렬로 접속되어 있다.
이 등가 회로로부터, 실시형태 4에 있어서 전압(Vdc)이 변동했을 때에 플라스마로부터 시료(4)를 지나 시료대(10)에 흐르는 ESC 전류의 값(J)은, 하기의 식 4로 표시된다.
Figure 112019008548111-pat00004
식 4에 있어서, 합성 정전 용량인 용량(Cb")은, 하기의 식 5로 표시된다.
Figure 112019008548111-pat00005
상기 구성을 구비하는 실시형태 4의 ESC 기구(54)에 있어서, 흐르는 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 ESC 전류(J0)의 1／7 정도로 저감된다. 또한, 실시형태 4의 ESC 기구(54)를 구비하는 플라스마 처리 장치(1)를 이용하여, 도 2의 막 구조(40)를 처리한 바, ESC 전류가 충분히 억제되어, 시료(4)에의 데미지의 발생이 저감되었음이 인정되었다.
[실시형태 4의 비교예(1)]
다음으로, 상기 실시형태 4에 대한 비교예의 ESC 기구로서 이하의 구성을 검토했다. 이 비교예에 있어서는, 도 15의 히터측의 LPF(155)를 구성하는 회로 내의 콘덴서의 정전 용량을, 용량(Cesc)보다 큰 값, 예를 들면 25nF로 했을 경우에 대해서 검토했다. 이 구성에서는, LPF(155)의 콘덴서의 정전 용량의 총합은 50nF가 된다. 또한, 식 5로 표시되는 합성 정전 용량(Cb")은, 14.5nF가 된다. 이 경우의 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 ESC 전류의 값(J0)의 42％가 된다. 한편, 이 비교예의 ESC 기구를 구비하는 플라스마 처리 장치를 이용하여 도 2의 막 구조(40)를 처리한 바, ESC 전류의 억제가 불충분했기 때문에, B 부분의 일부가 소실되는 데미지가 발생했다.
[실시형태 4의 비교예(2)]
다음으로, 상기 실시형태 4에 대한 다른 비교예의 ESC 기구로서 이하의 구성을 검토했다. 도 16의 (A)는, 이 비교예의 플라스마 처리 장치의 ESC 기구의 구성 개략을 나타낸다. 도 16의 (B)는, (A)의 ESC 기구를 포함하는 DC 성분에 대한 등가 회로를 나타낸다. 이 비교예의 구성에서는, 도 16과 같이, 도 15의 히터 전극(150)과 AC 전원(154)을, 절연 트랜스(153)를 통하지 않고, LPF(155)를 통해 전기적 접속하여, AC 전력을 히터 전극(150)에 공급한다. 이 비교예의 ESC 기구에서는, 도 15의 실시형태 4의 구성에 대하여, 절연 트랜스(153)를 제외하고, 거의 동등하게 구성되어 있다.
도 16의 (B)의 등가 회로에서는, 용량(Cesc)에 대하여, 용량(Cf)과 용량(Ch)이 병렬로 접속되어 있다. 이 등가 회로에 의거하여, 전압(Vdc)이 변동했을 때에 플라스마로부터 시료(4)를 통해 시료대(10)에 흐르는 ESC 전류의 값(J)은, 하기의 식 6으로 표시된다.
Figure 112019008548111-pat00006
이 비교예의 ESC 전류의 값(J)은, 도 17의 제1 비교예의 경우의 ESC 전류(J0)의 50％가 된다. 또한, 이 비교예의 ESC 기구를 구비하는 플라스마 처리 장치를 이용하여, 도 2의 막 구조(40)를 처리한 바, ESC 전류의 억제가 불충분했기 때문에, 시료에의 데미지의 발생이 인정되었다.
이상의 점에서, ESC 기구의 유전체막(12) 내에 배치된 히터 전극(150)에 AC 전력을 급전할 경우에는, 도 15와 같이, AC 전원(154)으로부터 절연 트랜스(153) 및 LPF(155)를 통해 AC 전력을 공급한다. 그와 함께, LPF(155) 내의 콘덴서의 정전 용량의 총합(용량(Cf'))이, 「ESC의 전극과 시료 사이의 유전체막 부분의 정전 용량」(용량(Cesc))보다 작아지도록 설정한다(Cf'＜Cesc). 이에 따라, 시료(4)에 유입하는 ESC 전류를 억제하여, ESC 전류에 의한 시료(4)에의 데미지가 억제됨을 알 수 있었다.
상기 도 15, 도 16에서는, 히터 전극용 AC 전원으로서는 1개만이 이용되는 예를 설명했다. 이에 한하지 않고, 복수의 AC 전원을 이용하여 히터 전극에 급전하는 구성의 경우에도, 절연 트랜스(153) 및 LPF(155)를 사용하며, 또한, 상기 용량의 설정(Cf'＜Cesc)으로 함으로써, 마찬가지의 효과가 얻어진다.
이상, 본 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되지 않고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 변경 가능하다. 예를 들면, 도 3 등의 전극(30), LPF(33), 및 DC 전원(34)이 접속되는 전기 회로에 있어서, 전기적 온／오프의 제어를 위한 스위치 회로 등이 추가된 구성도 물론 가능하다.
1: 플라스마 처리 장치 4: 시료
10: 시료대 11: 기재
12: 유전체막 30, 31, 32: 전극
33: 로우 패스 필터(LPF) 34: 직류 전원
122: 정합기 123: RF 전원

Claims (9)

  1. 진공 용기 내에 배치되고 내측에서 플라스마가 형성되는 처리실과,
    상기 처리실 내의 아래쪽에 배치되고, 상기 플라스마를 이용한 처리의 대상이 되는 시료가 실리는 시료대와,
    상기 시료가 실리는 재치면(載置面)을 포함하는 상기 시료대의 상면부를 구성하는 유전체 부재와,
    상기 유전체 부재 내에 배치되고, 직류 전원으로부터의 직류 전력이 공급되어 소정의 극성이 부여되고, 상기 시료를 흡착하기 위한 정전기력이 형성되는 막 형상의 복수의 전극과,
    상기 시료대 내에서 상기 유전체 부재의 아래쪽에 배치되고, 상기 시료의 상기 처리 중에, 고주파 전원으로부터의 고주파 바이어스 전위의 형성용 고주파 전력이 공급되는 도전체제의 바이어스용 전극을 구비하고,
    상기 복수의 전극은, 상기 직류 전력에 의거하여 양극성이 부여되는 제1 전극, 및 음극성이 부여되는 제2 전극을 포함하고,
    상기 제1 전극은, 상기 직류 전원의 양극 단자와 로우 패스 필터(low-pass filter) 회로를 통해 전기적 접속되고,
    상기 제2 전극은, 상기 직류 전원의 음극 단자와 상기 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되어 있고,
    상기 시료의 상기 처리 중에는, 상기 직류 전원의 양극 단자 및 음극 단자와, 상기 복수의 전극이 전기적 부유(浮遊) 상태가 되는 플라스마 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로우 패스 필터 회로의 정전 용량은, 상기 복수의 전극과 상기 시료 사이의 상기 유전체 부재의 제1 부분의 정전 용량보다 작은 플라스마 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로우 패스 필터 회로의 회로 정수는, 상기 고주파 전력의 주파수보다 작은 플라스마 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극과 상기 바이어스용 전극 사이의 상기 유전체 부재의 제2 부분의 정전 용량은, 상기 복수의 전극과 상기 시료 사이의 상기 유전체 부재의 제1 부분의 정전 용량보다 작은 플라스마 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극과 상기 시료 사이의 상기 유전체 부재의 제1 부분의 두께보다, 상기 복수의 전극과 상기 바이어스용 전극 사이의 상기 유전체 부재의 제2 부분의 두께쪽이 큰 플라스마 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 전극은, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 한 쌍으로 하여, 복수의 쌍을 포함하고,
    상기 직류 전원으로서 복수의 직류 전원을 갖고,
    상기 복수의 쌍의 각각의 쌍의 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은, 상기 복수의 직류 전원의 각각의 직류 전원의 양극 단자 및 음극 단자와, 상기 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되어 있는 플라스마 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 바이어스용 전극과 상기 고주파 전원 사이의 상기 고주파 전력의 급전 경로에, 상기 복수의 전극과 상기 바이어스용 전극 사이의 상기 유전체 부재의 제2 부분의 정전 용량보다 작은 정전 용량을 가지는 콘덴서가 설치되어 있는 플라스마 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 부재 내에서 상기 복수의 전극과 상기 바이어스용 전극 사이에 배치된 복수의 히터 전극과,
    상기 복수의 히터 전극과 히터용 로우 패스 필터 회로를 통해 전기적 접속되는 절연 트랜스(transformer)와,
    상기 절연 트랜스에 전기적 접속되는 교류 전원을 구비하고,
    상기 교류 전원으로부터의 교류 전력이 상기 절연 트랜스를 통해 상기 히터용 로우 패스 필터 회로 또는 상기 복수의 히터 전극에 공급되는 플라스마 처리 장치.
  9. 삭제
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