KR102603893B1 - 플라즈마 처리 장치 - Google Patents

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

(과제) 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링으로의 전압 인가를 실현한다.
(해결 수단) 일 태양에 있어서 지지 어셈블리가 제공된다. 지지 어셈블리는, 정전 척과, 하부 전극과, 적어도 1개의 도전 부재와, 절연 부재를 구비한다. 하부 전극은, 정전 척을 지지하는 척 지지면과, 척 지지면을 둘러싸도록 형성되고, 포커스 링을 지지하는 링 지지면을 갖는다. 링 지지면 상에는, 콘택트 전극이 형성된다. 적어도 1개의 도전 부재는, 콘택트 전극과 포커스 링을 전기적으로 접속한다. 절연 부재는, 적어도 1개의 도전 부재를 둘러싸는 상태로 하부 전극의 링 지지면과 포커스 링의 사이에 개재된다.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}
본 개시의 실시 형태는, 지지 어셈블리 및 지지 어셈블리의 조립 방법에 관한 것이다.
전자 디바이스의 제조에 있어서는, 기판의 가공을 위해 플라즈마 처리가 행해진다. 플라즈마 처리에서는, 플라즈마 처리 장치가 이용된다. 플라즈마 처리 장치는, 일반적으로, 챔버 본체, 스테이지, 및 고주파 전원을 구비한다. 챔버 본체는 그 내부 공간을 챔버로서 제공한다. 스테이지는, 챔버 내에 마련된다. 스테이지는, 하부 전극 및 정전 척을 갖는다. 정전 척은 하부 전극 상에 마련된다. 고주파 전원은, 챔버 내의 가스의 플라즈마를 생성하기 위해, 고주파를 하부 전극에 공급한다. 스테이지 상에는, 정전 척 상에 탑재된 기판의 에지를 둘러싸도록 포커스 링이 배치된다. 포커스 링은, 기판에 대하여 이온을 수직으로 입사시키기 위해 마련된다.
포커스 링은, 플라즈마 처리가 실행되는 시간의 경과에 따라 소모된다. 포커스 링이 소모되면, 포커스 링의 두께가 감소한다. 포커스 링의 두께가 감소한 경우, 포커스 링 및 기판의 에지 영역의 위쪽에 있어서 시스의 형상이 변화한다. 이와 같이 시스의 형상이 변화한 경우, 기판의 에지 영역에 입사하는 이온의 입사 방향이 연직 방향에 대해서 경사한다. 그 결과, 기판의 에지 영역에 형성되는 개구가 기판의 두께 방향에 대하여 경사하거나, 면 내 에칭 레이트에 격차가 생기거나 한다.
기판의 에지 영역에 있어서 기판의 두께 방향으로 평행하게 연장되는 개구를 형성하거나, 면 내 에칭 레이트를 균일화하거나 하기 위해서는, 포커스 링 및 기판의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어하여, 기판의 에지 영역으로의 이온의 입사 방향의 기울기를 보정할 필요가 있다. 포커스 링 및 기판의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어할 수 있으면, 포커스 링의 소모 대책뿐만 아니라, 에칭 조건의 선택지를 넓힐 수 있다.
포커스 링 및 기판의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어하기 위해, 포커스 링에 음의 직류 전압을 인가하도록 구성된 플라즈마 처리 장치가 개발되고 있다. 이와 같은 플라즈마 처리 장치는, 예컨대, 특허문헌 1에 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2009-239222호 공보
그런데, 플라즈마 처리에 있어서 전압이 포커스 링에 인가된 경우에는, 포커스 링과 하부 전극의 사이에 이상 방전이 발생할 우려가 있다. 본 기술 분야에서는, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링으로의 전압 인가를 실현하는 것이 요구된다.
일 태양에 있어서는 지지 어셈블리가 제공된다. 지지 어셈블리는, 정전 척과, 하부 전극과, 적어도 1개의 도전 부재와, 절연 부재를 구비한다. 하부 전극은, 정전 척을 지지하는 척 지지면과, 척 지지면을 둘러싸도록 형성되고, 포커스 링을 지지하는 링 지지면을 갖는다. 링 지지면 상에는, 콘택트 전극이 형성된다. 적어도 1개의 도전 부재는, 콘택트 전극과 포커스 링을 전기적으로 접속한다. 절연 부재는, 적어도 1개의 도전 부재를 둘러싸는 상태로 하부 전극의 링 지지면과 포커스 링의 사이에 개재된다.
일 태양과 관련되는 지지 어셈블리에서는, 하부 전극의 링 지지면과 포커스 링의 사이에, 적어도 1개의 도전 부재를 둘러싸는 상태에서 절연 부재가 개재된다. 이것에 의해, 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 포커스 링은, 적어도 1개의 도전 부재에 의해 콘택트 전극에 접속된다. 이 때문에, 콘택트 전극에 인가된 전압은, 적어도 1개의 도전 부재를 거쳐서, 포커스 링에 인가된다. 이와 같이, 일 태양과 관련되는 지지 어셈블리는, 장치에 큰 변경을 가하는 일 없이, 이상 방전을 억제하면서 포커스 링에 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 지지 어셈블리는, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링으로의 전압 인가를 실현할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 콘택트 전극은, 링 지지면의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되고, 상기 적어도 1개의 도전 부재는, 링 형상의 절연 부재의 전체 둘레에 걸쳐서 배치되더라도 좋다. 이 경우, 포커스 링의 전체 둘레에 전압이 인가되기 때문에, 전기적 및 열적인 치우침을 저감할 수 있다.
일 실시 형태에 있어서, 절연 부재는, 그 상면이 포커스 링에 접촉하고, 그 하면이 하부 전극에 접촉하고, 적어도 1개의 도전 부재는, 절연 부재의 두께 방향으로 연장되는 선 형상 부재이더라도 좋다. 이 경우, 적어도 1개의 도전 부재가 절연 부재의 내부에 포함되기 때문에, 이상 방전을 한층 억제할 수 있다.
다른 태양에 있어서는 지지 어셈블리의 조립 방법이 제공된다. 방법은, 준비하는 공정과, 형성하는 공정과, 고정 배치하는 고정을 포함한다. 준비하는 공정에서는, 정전 척과, 포커스 링과, 정전 척을 지지하는 척 지지면, 및 척 지지면을 둘러싸도록 형성되고, 포커스 링을 지지하는 링 지지면을 갖는 하부 전극과, 적어도 1개의 도전 부재와, 적어도 1개의 도전 부재를 둘러싸는 절연 부재가 준비된다. 형성하는 공정에서는, 링 지지면 상에 콘택트 전극이 형성된다. 고정 배치하는 공정에서는, 콘택트 전극, 적어도 1개의 도전 부재, 및 포커스 링이 전기적으로 접속되도록, 링 지지면 상에 절연 부재를 사이에 두고 포커스 링이 고정 배치된다. 이 방법에 의하면, 상술한 지지 어셈블리를 조립할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링으로의 전압 인가를 실현하는 것이 가능하게 된다.
도 1은 제 1 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 나타내어지는 지지 어셈블리의 일부 확대 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타내어지는 지지 어셈블리의 분해도이다.
도 4는 지지 어셈블리의 조립 방법의 일례이다.
도 5는 제 2 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리의 일례이다.
도 6은 제 3 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리의 일례이다.
도 7은 도 6에 나타내어지는 지지 어셈블리의 분해도이다.
도 8은 포커스 링의 발열량을 평가한 그래프이다.
도 9는 포커스 링의 온도 분포를 평가한 결과이다.
이하, 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또, 각 도면에 있어서 동일한 또는 상당하는 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이기로 한다.
[제 1 실시 형태]
[플라즈마 처리 장치의 개요]
도 1은 제 1 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리를 구비하는 플라즈마 처리 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내어지는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치의 일례는, 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치(10)이다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 챔버 본체(12)를 구비한다. 챔버 본체(12)는, 대략 원통 형상을 갖는다. 챔버 본체(12)는, 그 내부 공간을 챔버(12c)로서 제공한다. 챔버 본체(12)는, 예컨대 알루미늄으로 구성된다. 챔버 본체(12)는 접지 전위에 접속된다. 챔버 본체(12)의 내벽면, 즉, 챔버(12c)를 구획하는 벽면에는, 플라즈마 내성을 갖는 막이 형성된다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막 또는 산화이트륨으로 형성된 막 등의 세라믹제의 막일 수 있다. 또한, 챔버 본체(12)의 측벽에는 통로(12g)가 형성된다. 기판 W가 챔버(12c)에 반입될 때 또한 기판 W가 챔버(12c)로부터 반출될 때에, 기판 W는 통로(12g)를 통과한다. 이 통로(12g)의 개폐를 위해, 게이트 밸브(14)가 챔버 본체(12)의 측벽을 따라 마련된다.
챔버(12c) 내에서는, 지지부(15)가, 챔버 본체(12)의 저부로부터 위쪽으로 연장된다. 지지부(15)는, 대략 원통 형상을 갖고 있고, 석영 등의 절연 재료로 형성된다. 지지부(15) 상에는 스테이지(16)가 탑재되어 있고, 스테이지(16)는 지지부(15)에 의해 지지된다. 스테이지(16)는, 챔버(12c) 내에 있어서 기판 W를 지지하도록 구성된다. 스테이지(16)는, 하부 전극(18) 및 정전 척(20)을 포함한다. 일 실시 형태에 있어서, 스테이지(16)는, 전극 플레이트(21)를 더 포함한다. 전극 플레이트(21)는, 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖는다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(21) 상에 마련된다. 하부 전극(18)은, 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원반 형상을 갖는다. 하부 전극(18)은, 전극 플레이트(21)에 전기적으로 접속된다.
하부 전극(18) 내에는, 유로(18f)가 마련된다. 유로(18f)는, 열 교환 매체용의 유로이다. 열 교환 매체로서는, 액상의 냉매 혹은 그 기화에 의해 하부 전극(18)을 냉각하는 냉매(예컨대, 프레온)가 이용된다. 유로(18f)에는, 챔버 본체(12)의 외부에 마련된 칠러 유닛으로부터 배관(23a)을 통해서 열 교환 매체가 공급된다. 유로(18f)에 공급된 열 교환 매체는, 배관(23b)을 통해서 칠러 유닛에 되돌아간다. 이와 같이, 유로(18f)에는, 해당 유로(18f)와 칠러 유닛의 사이에서 순환하도록, 열 교환 매체가 공급된다.
정전 척(20)은, 하부 전극(18) 상에 마련된다. 정전 척(20)은, 절연체로 형성된 본체와, 해당 본체 내에 마련된 막 형상의 전극을 갖는다. 정전 척(20)의 전극에는, 직류 전원이 전기적으로 접속된다. 직류 전원으로부터 정전 척(20)의 전극에 전압이 인가된 경우, 정전 척(20) 상에 탑재된 기판 W와 정전 척(20)의 사이에서 정전 인력이 발생한다. 발생한 정전 인력에 의해, 기판 W는, 정전 척(20)에 끌어당겨져, 해당 정전 척(20)에 의해 유지된다.
플라즈마 처리 장치(10)에는, 가스 공급 라인(25)이 마련된다. 가스 공급 라인(25)은, 가스 공급 기구로부터의 전열 가스, 예컨대 He 가스를, 정전 척(20)의 상면과 기판 W의 이면(하면)의 사이에 공급한다.
챔버 본체(12)의 저부로부터는, 통 형상부(28)가 위쪽으로 연장된다. 통 형상부(28)는, 지지부(15)의 외주를 따라 연장된다. 통 형상부(28)는, 도전성 재료로 형성되어 있고, 대략 원통 형상을 갖는다. 통 형상부(28)는, 접지 전위에 접속된다. 통 형상부(28) 상에는, 절연부(29)가 마련된다. 절연부(29)는, 절연성을 갖고, 예컨대 석영 등의 세라믹으로 형성된다. 절연부(29)는, 대략 원통 형상을 갖고 있고, 전극 플레이트(21)의 외주, 하부 전극(18)의 외주, 및 정전 척(20)의 외주를 따라 연장된다.
정전 척(20)의 외주 영역 상에는, 포커스 링 FR이 배치된다. 포커스 링 FR은, 대략 환상(環狀) 판 형상을 갖고 있고, 예컨대 실리콘으로 형성된다. 포커스 링 FR은, 기판 W의 에지를 둘러싸도록 배치된다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 상부 전극(30)을 더 구비한다. 상부 전극(30)은, 스테이지(16)의 위쪽에 마련된다. 상부 전극(30)은, 부재(32)와 함께 챔버 본체(12)의 상부 개구를 닫는다. 부재(32)는, 절연성을 갖는다. 상부 전극(30)은, 이 부재(32)를 통해서 챔버 본체(12)의 상부에 지지된다. 후술하는 바와 같이, 고주파 전원(61)이 하부 전극(18)에 전기적으로 접속되어 있는 경우에는, 상부 전극(30)은 접지 전위에 접속된다.
상부 전극(30)은, 천판(34) 및 지지체(36)를 포함한다. 천판(34)의 하면은, 챔버(12c)를 구획한다. 천판(34)에는, 복수의 가스 토출 구멍(34a)이 마련된다. 복수의 가스 토출 구멍(34a)의 각각은, 천판(34)을 판 두께 방향(연직 방향)으로 관통한다. 이 천판(34)은, 예컨대 실리콘으로 형성된다. 혹은, 천판(34)은, 알루미늄제의 모재의 표면에 플라즈마 내성의 막을 마련한 구조를 가질 수 있다. 이 막은, 양극 산화 처리에 의해 형성된 막 또는 산화이트륨으로 형성된 막 등의 세라믹제의 막일 수 있다.
지지체(36)는, 천판(34)을 탈착이 자유롭게 지지하는 부품이다. 지지체(36)는, 예컨대 알루미늄 등의 도전성 재료로 형성될 수 있다. 지지체(36)의 내부에는, 가스 확산실(36a)이 마련되어 있다. 가스 확산실(36a)로부터는, 복수의 가스 구멍(36b)이 아래쪽으로 연장된다. 복수의 가스 구멍(36b)은, 복수의 가스 토출 구멍(34a)에 각각 연통한다. 지지체(36)에는, 가스 확산실(36a)에 가스를 유도하는 가스 도입구(36c)가 형성되어 있고, 이 가스 도입구(36c)에는, 가스 공급관(38)이 접속된다.
가스 공급관(38)에는, 밸브군(42) 및 유량 제어기군(44)을 거쳐서, 가스 소스군(40)이 접속된다. 가스 소스군(40)은, 복수의 가스 소스를 포함한다. 밸브군(42)은 복수의 밸브를 포함하고 있고, 유량 제어기군(44)은 복수의 유량 제어기를 포함한다. 유량 제어기군(44)의 복수의 유량 제어기의 각각은, 매스 플로 컨트롤러 또는 압력 제어식의 유량 제어기이다. 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스는 각각, 밸브군(42)의 대응하는 밸브 및 유량 제어기군(44)의 대응하는 유량 제어기를 거쳐서, 가스 공급관(38)에 접속된다. 플라즈마 처리 장치(10)는, 가스 소스군(40)의 복수의 가스 소스 중 선택된 하나 이상의 가스 소스로부터의 가스를, 개별적으로 조정된 유량으로, 챔버(12c)에 공급하는 것이 가능하다.
통 형상부(28)와 챔버 본체(12)의 측벽의 사이에는, 배플 플레이트(48)가 마련된다. 배플 플레이트(48)는, 예컨대, 알루미늄제의 모재에 산화이트륨 등의 세라믹을 피복하는 것에 의해 구성될 수 있다. 이 배플 플레이트(48)에는, 다수의 관통 구멍이 형성된다. 배플 플레이트(48)의 아래쪽에 있어서는, 배기관(52)이 챔버 본체(12)의 저부에 접속된다. 이 배기관(52)에는, 배기 장치(50)가 접속된다. 배기 장치(50)는, 자동 압력 제어 밸브 등의 압력 제어기 및 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 갖고 있고, 챔버(12c)를 감압할 수 있다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 고주파 전원(61)을 더 구비하고 있다. 고주파 전원(61)은, 플라즈마 생성용의 고주파를 발생시키는 전원이다. 고주파는, 27~100㎒의 범위 내의 주파수, 예컨대 60㎒의 주파수를 갖는다. 고주파 전원(61)은, 정합기(65) 및 전극 플레이트(21)를 거쳐서, 하부 전극(18)에 접속된다. 정합기(65)는, 고주파 전원(61)의 출력 임피던스와 부하측(하부 전극(18)측)의 임피던스를 정합시킨다. 또, 고주파 전원(61)은, 정합기(65)를 거쳐서 상부 전극(30)에 접속되어 있더라도 좋다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 가변 직류 전원(70)을 더 구비한다. 가변 직류 전원(70)은, 포커스 링 FR에 인가되는 음극성의 직류 전압을 발생시키는 전원이다. 가변 직류 전원(70)은, 일례로서, 포커스 링 및 기판의 에지 영역의 위쪽에 있어서의 시스의 형상을 제어하기 위해, 포커스 링 FR에 음극성의 직류 전압을 인가한다.
플라즈마 처리 장치(10)는, 주 제어부 MC를 더 구비할 수 있다. 주 제어부 MC는, 프로세서, 기억 장치, 입력 장치, 표시 장치 등을 구비하는 컴퓨터이고, 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 구체적으로, 주 제어부 MC는, 기억 장치에 기억되어 있는 제어 프로그램을 실행하고, 해당 기억 장치에 기억되어 있는 레시피 데이터에 근거하여 플라즈마 처리 장치(10)의 각 부를 제어한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(10)는, 레시피 데이터에 의해 지정된 프로세스를 실행하도록 되어 있다.
[지지 어셈블리]
도 2는 도 1에 나타내어지는 지지 어셈블리의 일부 확대 단면도이다. 도 3은 도 1에 나타내어지는 지지 어셈블리의 분해도이다. 도 2, 3에 나타내어지는 바와 같이, 지지 어셈블리(1)는, 정전 척(20)과, 하부 전극(18)과, 적어도 1개의 도전 부재(82)와, 절연 부재(80)를 구비한다.
하부 전극(18)은, 그 상면에, 정전 척(20)을 지지하는 척 지지면(18a)과, 포커스 링을 지지하는 링 지지면(18b)을 갖는다. 척 지지면(18a)은, 하부 전극(18)의 상면에 있어서의 중앙의 원형 영역이고, 정전 척(20)과 동일 면적을 갖는다. 링 지지면(18b)은, 하부 전극(18)의 상면에 있어서의 에지 영역이고, 척 지지면(18a)을 둘러싸도록 형성된다. 링 지지면(18b) 및 하부 전극(18)의 측면(18c)의 표면은, 절연성을 갖도록 표면 개질 처리가 실시된다. 일례로서, 링 지지면(18b) 및 측면(18c)의 표면에는, 알루미나 용사막 등의 절연막(18d)이 형성된다.
절연막(18d)이 형성된 링 지지면(18b) 상에는, 콘택트 전극(81)이 형성된다. 콘택트 전극(81)은, 링 지지면(18b)의 전체 둘레에 걸쳐서 형성된다. 콘택트 전극(81)은, 금속 등의 도전성을 갖는 재료로 형성된다. 일례로서, 콘택트 전극(81)은, 텅스텐을 용사하여 형성된다. 또, 콘택트 전극(81)은, 전기적인 접속 단자로서 기능하면 된다. 다시 말해, 콘택트 전극(81)은, 연속한 링 형상으로 한정되지 않고, 링 지지면(18b)의 전체 둘레의 일부에 형성되더라도 좋다.
콘택트 전극(81)은, 가변 직류 전원(70)에 접속되어 있다. 가변 직류 전원(70)은, 공급하는 전압을 변경 가능하게 구성된다. 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)에는, 콘택트 전극(81)에 대응한 위치에, 하부 전극(18)의 저부까지 연장되는 관통 구멍(18e)이 형성된다. 관통 구멍(18e)의 내부는, 절연성을 갖는 충전 부재(83)로 충전되고, 콘택트 전극(81)과 가변 직류 전원(70)을 접속하는 배선이 수용된다. 또, 콘택트 전극(81)은, 가변 직류 전원(70) 대신에, 스위치 회로 및 직류 전원에 접속되어 있더라도 좋다.
절연 부재(80)는, 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)과 포커스 링 FR의 사이에 개재된다. 절연 부재(80)는, 링 형상의 시트 부재이고, 그 상면(80a)이 포커스 링 FR에 접촉하고, 그 하면(80b)이 하부 전극(18)에 접촉한다. 절연 부재(80)는, 탄성 및 접착성을 갖더라도 좋다. 절연 부재(80)는, 예컨대 실리콘(Silicone) 등을 주성분으로 하는 합성수지로 형성된다.
절연 부재(80)는, 적어도 1개의 도전 부재(82)를 둘러싸는 상태로 배치된다. 보다 구체적인 일례로서, 절연 부재(80)는, 적어도 1개의 도전 부재(82)의 측방을 둘러싸고 있다. 도전 부재(82)는, 절연 부재(80)의 두께 방향으로 연장되는 선 형상 부재이다. 도전 부재(82)는, 절연 부재(80)의 내부에 매립된다. 도전 부재(82)는, 절연 부재(80)의 면 내 방향의 중앙에 매립되더라도 좋다. 도전 부재(82)는, 그 양단이 절연 부재(80)의 상면(80a)과 하면(80b)으로부터 돌출한 상태이더라도 좋고, 링 지지면(18b)과 포커스 링 FR의 사이에 개재되었을 때에, 그 양단이 절연 부재(80)의 상면(80a)과 하면(80b)으로부터 돌출하도록 절연 부재(80)에 매립되어 있더라도 좋다. 도전 부재(82)는, 직선 형상이더라도 좋고, 만곡하고 있더라도 좋다. 도전 부재(82)는, 콘택트 전극(81)과 연직 방향으로부터 볼 때 겹치는 위치에 배치된다. 도면 중에서는, 복수의 도전 부재(82)가, 링 형상의 절연 부재(80)의 전체 둘레에 걸쳐서 배치된다. 도전 부재(82)의 상단이 포커스 링 FR의 하면과 접촉하고, 도전 부재(82)의 하단이 콘택트 전극(81)과 접촉한다. 이것에 의해, 도전 부재(82)는, 콘택트 전극(81)과 포커스 링 FR을 전기적으로 접속한다.
포커스 링 FR은, 하부 전극(18)과 절연됨과 아울러, 도전 부재(82) 및 콘택트 전극(81)을 거쳐서, 가변 직류 전원(70)으로부터 전압이 공급된다.
[지지 어셈블리의 조립 방법]
도 4는 지지 어셈블리의 조립 방법의 일례이다. 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 먼저, 준비 공정(스텝 S10)으로서, 정전 척(20)과, 포커스 링 FR과, 척 지지면(18a) 및 링 지지면(18b)을 갖는 하부 전극(18)과, 도전 부재(82)를 둘러싸는 절연 부재(80)가 준비된다.
계속하여, 전극 형성 공정(스텝 S12)으로서, 하부 전극(18)에 콘택트 전극(81)이 용사된다.
계속하여, 장착 공정(스텝 S14)으로서, 정전 척(20)이 척 지지면(18a)에 접착제로 고정됨과 아울러, 링 지지면(18b) 상에 절연 부재(80)가 콘택트 전극(81)과 도전 부재(82)가 대향하도록 배치되고, 절연 부재(80) 상에 포커스 링 FR이 배치되고, 콘택트 전극(81), 도전 부재(82), 및 포커스 링 FR이 전기적으로 접속된 상태로 고정된다. 절연 부재(80)가 점착성을 갖는 경우, 하부 전극(18), 절연 부재(80) 및 포커스 링 FR의 순서로 적층하고, 두께 방향으로 가압함으로써, 고정 배치된다.
[제 1 실시 형태의 정리]
지지 어셈블리(1)에서는, 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)과 포커스 링 FR의 사이에, 적어도 1개의 도전 부재(82)를 둘러싸는 상태로 절연 부재(80)가 개재된다. 이것에 의해, 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 포커스 링 FR은, 도전 부재(82)에 의해 콘택트 전극(81)에 접속된다. 이 때문에, 콘택트 전극(81)에 인가된 직류 전압은, 도전 부재(82)를 거쳐서 포커스 링 FR에 인가된다. 이와 같이, 지지 어셈블리(1)는, 장치에 큰 변경을 가하는 일 없이, 이상 방전을 억제하면서 포커스 링 FR에 직류 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 지지 어셈블리(1)는, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링 FR로의 직류 전압 인가를 실현할 수 있다.
지지 어셈블리(1)에서는, 포커스 링 FR의 전체 둘레에 직류 전압이 인가되므로, 전기적 및 열적인 치우침을 저감할 수 있다.
[제 2 실시 형태]
제 2 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리(1A)는, 지지 어셈블리(1)와 비교하여, 콘택트 전극(81)에 접속되는 전원이 상이하고, 그 외는 동일하다. 제 2 실시 형태에서는, 제 1 실시 형태와 중복되는 설명은 반복하지 않는다.
도 5는 제 2 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리의 일례이다. 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 지지 어셈블리(1A)의 콘택트 전극(81)은, 정합기(95)를 거쳐서 교류 전원(90)에 접속된다. 그 외의 구성은, 제 1 실시 형태와 동일하다.
[제 2 실시 형태의 정리]
지지 어셈블리(1A)에서는, 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)과 포커스 링 FR의 사이에, 적어도 1개의 도전 부재(82)를 둘러싸는 상태로 절연 부재(80)가 개재된다. 이것에 의해, 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 포커스 링 FR은, 도전 부재(82)에 의해 콘택트 전극(81)에 접속된다. 이 때문에, 콘택트 전극(81)에 인가된 교류 전압은, 도전 부재(82)를 거쳐서 포커스 링 FR에 인가된다. 이와 같이, 지지 어셈블리(1A)는, 장치에 큰 변경을 가하는 일 없이, 이상 방전을 억제하면서 포커스 링 FR에 교류 전압을 직접 인가할 수 있다. 따라서, 지지 어셈블리(1A)는, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링 FR로의 교류 전압 인가를 실현할 수 있다.
지지 어셈블리(1A)에서는, 포커스 링 FR의 전체 둘레에 교류 전압이 인가되므로, 전기적 및 열적인 치우침을 저감할 수 있다.
[제 3 실시 형태]
제 3 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리(1B)는, 지지 어셈블리(1)와 비교하여, 하부 전극(18)에 관통 구멍(18e)이 형성되어 있지 않고, 하부 전극(18)에 가변 직류 전원(70)이 직접 접속되는 점이 상이하고, 그 외는 동일하다. 제 3 실시 형태에서는, 제 1 실시 형태와 중복되는 설명은 반복하지 않는다.
도 6은 제 3 실시 형태와 관련되는 지지 어셈블리의 일례이다. 도 7은 도 6에 나타내어지는 지지 어셈블리의 분해도이다. 도 6 및 도 7에 나타내어지는 바와 같이, 지지 어셈블리(1B)에 전압을 공급하는 가변 직류 전원(70)은, 하부 전극(18)에 접속된다. 하부 전극(18)에 인가된 직류 전압은, 하부 전극(18)에 인가된 고주파와 중첩되고, 포커스 링 FR에 공급된다. 그 외의 구성은, 제 1 실시 형태와 동일하다.
[제 3 실시 형태의 정리]
지지 어셈블리(1B)에서는, 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)과 포커스 링 FR의 사이에, 적어도 1개의 도전 부재(82)를 둘러싸는 상태로 절연 부재(80)가 개재된다. 이것에 의해, 이상 방전을 억제할 수 있다. 또한, 포커스 링 FR은, 도전 부재(82)에 의해 콘택트 전극(81)에 접속된다. 이 때문에, 콘택트 전극(81)에 인가된 직류 전압은, 도전 부재(82)를 거쳐서 포커스 링 FR에 인가된다. 이와 같이, 지지 어셈블리(1B)는, 장치에 큰 변경을 가하는 일 없이, 이상 방전을 억제하면서 포커스 링 FR에 직류 전압을 인가할 수 있다. 따라서, 지지 어셈블리(1B)는, 간단하고 쉬운 구성으로, 이상 방전을 억제하면서, 포커스 링 FR로의 직류 전압 인가를 실현할 수 있다.
지지 어셈블리(1B)에서는, 포커스 링 FR의 전체 둘레에 직류 전압이 인가되므로, 전기적 및 열적인 치우침을 저감할 수 있다.
[변형예]
이상, 다양한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상술한 실시 형태로 한정되는 일 없이 다양한 변형 태양을 구성 가능하다. 예컨대, 상술한 다양한 실시 형태와 관련되는 플라즈마 처리 장치는 용량 결합형의 플라즈마 처리 장치이다. 변형 태양에 있어서의 플라즈마 처리 장치는, 유도 결합형의 플라즈마 처리 장치이더라도 좋다. 또한, 포커스 링 FR은, 분할되어 있더라도 좋다. 이 경우, 분할된 포커스 링 FR마다 전압을 인가할 수 있다.
[실시예]
이하, 발명자가 확인한 실시 형태의 효과에 대하여 설명한다.
(포커스 링의 전체 둘레에 전압을 인가한 경우의 효과 확인)
포커스 링의 전체 둘레에 전압을 인가 가능한 실시예 1과, 포커스 링의 일부에 전압을 인가 가능한 실시예 2를 준비했다.
(실시예 1)
제 1 실시 형태의 지지 어셈블리(1)를 작성했다. 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)에 콘택트 전극(81)을 링 지지면(18b)의 전체 둘레에 걸쳐서 형성했다. 그 후, 전체 둘레에 도전 부재(82)가 매립된 절연 부재(80)를 이용하여, 링 지지면(18b)에 포커스 링 FR을 고정 배치했다.
(실시예 2)
실시예 2는, 실시예 1과 비교하면, 하부 전극(18)의 링 지지면(18b)에 콘택트 전극(81)을 링 지지면(18b)의 일부분에 형성한 점, 콘택트 전극(81)에 대응하는 위치에 절연 부재(80)를 배치한 점을 제외하면 동일하다. 둘레 방향으로 간격을 두고 4개소에 콘택트 전극(81) 및 절연 부재(80)를 배치했다.
(발열 평가)
실시예 1 및 실시예 2의 각각의 포커스 링 FR에 직류 전압을 인가하면서, 하부 전극(18)에 고주파를 인가하고, 포커스 링 FR의 온도 경과를 계측했다. 고주파는, 3.2㎒/1㎾로 했다. 결과를 도 8에 나타낸다. 도 8은 포커스 링의 발열량을 평가한 그래프이다. 가로축은, 고주파 인가 후의 경과 시간이고, 세로축은, 포커스 링 FR의 온도이다. 포커스 링 FR의 온도는, 계측 개소의 최고 온도를 플롯하고 있다. 실시예 1은 실선의 파형이고, 실시예 2는 파선의 파형이다.
도 8에 나타내어지는 바와 같이, 파선의 그래프로 나타내어지는 실시예 2는, 고주파 인가 후에 포커스 링 FR의 온도가 급격하게 상승하고, 개시로부터 약 100초 정도에 ΔT1(약 36.9℃)까지 상승했다. 또, 포커스 링 FR의 파손을 고려하여, ΔT1 상승한 시점에서 계측을 종료했다. 한편, 실선의 그래프로 나타내어지는 실시예 1은, 포커스 링 FR의 온도는 시간 경과와 함께 완만하게 상승하고, 개시로부터 약 250초 경과하더라도 ΔT2(약 5.4℃)밖에 상승하지 않았다. 이와 같이, 포커스 링 FR의 전체 둘레에 전압을 인가한 경우, 포커스 링 FR의 일부에 전압을 인가한 경우와 비교하여, 발열량이 억제되는 것이 확인되었다.
실시예 1 및 실시예 2의 각각의 포커스 링 FR에 직류 전압을 인가하면서, 하부 전극(18)에 고주파를 인가하고, 포커스 링 FR의 온도 분포를 계측했다. 도 9는 포커스 링의 온도 분포를 평가한 결과이다. 도 9의 (A)는, 실시예 1의 온도 분포이고, 도 9의 (B)는, 실시예 2의 온도 분포이다. 도 9에 나타내어지는 바와 같이, 실시예 1의 온도 분포가, 실시예 2의 온도 분포보다, 온도 기울기가 적은 것이 확인되었다. 이 때문에, 포커스 링의 전체 둘레에 전압이 인가됨으로써, 열적인 치우침을 저감할 수 있는 것이 확인되었다.
10 : 플라즈마 처리 장치
16 : 스테이지
18 : 하부 전극
18a : 척 지지면
18b : 링 지지면
20 : 정전 척
61 : 고주파 전원
70 : 가변 직류 전원
80 : 절연 부재
81 : 콘택트 전극
82 : 도전 부재
FR : 포커스 링

Claims (4)

  1. 정전 척과,
    상기 정전 척을 지지하는 척 지지면과, 상기 척 지지면을 둘러싸도록 형성되고, 포커스 링을 지지하는 링 지지면을 갖고, 상기 링 지지면 상에 콘택트 전극이 형성된 하부 전극과,
    상기 콘택트 전극과 상기 포커스 링을 전기적으로 접속하는 적어도 1개의 도전 부재와,
    상기 적어도 1개의 도전 부재를 둘러싸는 상태로 상기 하부 전극의 링 지지면과 상기 포커스 링의 사이에 개재되는 절연 부재
    를 갖는 지지 어셈블리와,
    상기 지지 어셈블리를 수용하는 챔버와,
    상기 하부 전극에 전압을 인가하는 제 1 전원과,
    상기 콘택트 전극에 전압을 인가하는 제 2 전원을 구비하는
    플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 콘택트 전극은, 상기 링 지지면의 전체 둘레에 걸쳐서 형성되고,
    상기 적어도 1개의 도전 부재는, 링 형상의 상기 절연 부재의 전체 둘레에 걸쳐서 배치되는
    플라즈마 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 그 상면이 상기 포커스 링에 접촉하고, 그 하면이 상기 하부 전극에 접촉하고,
    상기 적어도 1개의 도전 부재는, 상기 절연 부재의 두께 방향으로 연장되는 선 형상 부재인
    플라즈마 처리 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 링 지지면에 있어서의 상기 콘택트 전극에 대응한 위치에, 상기 하부 전극의 저부까지 연장하는 관통 구멍이 형성되고,
    상기 관통 구멍의 내부에는, 상기 콘택트 전극과 전원을 접속하는 배선이 수용되는
    플라즈마 처리 장치.
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