KR102628181B1 - 반도체 제조 장치용의 부품 및 반도체 제조 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 에칭 레이트 또는 틸팅의 적어도 어느 하나의 제어성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
(해결 수단) 반도체 제조 장치용의 부품으로서, 전기를 통하게 하는 상기 부품의 일부에 절연 부재를 마련하는, 부품이 제공된다.

Description

반도체 제조 장치용의 부품 및 반도체 제조 장치{PART FOR SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS AND SEMICONDUCTOR MANUFACTURING APPARATUS}
본 발명은, 반도체 제조 장치용의 부품 및 반도체 제조 장치에 관한 것이다.
포커스 링은, 반도체 제조 장치의 처리실 내에 있어서 탑재대 상의 웨이퍼의 주연부에 배치되어, 처리실 내에서 플라즈마 처리가 행해질 때에 플라즈마를 웨이퍼 W의 표면으로 향해서 수속시킨다. 이때, 포커스 링은 플라즈마에 노출되어, 소모된다.
그 결과, 웨이퍼의 에지부에 있어서 이온의 조사 각도가 기울게 되고, 에칭 형상에 틸팅(tilting)이 생긴다. 또한, 웨이퍼의 에지부의 에칭 레이트가 변동되어, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서의 에칭 레이트가 불균일하게 된다. 그래서, 포커스 링이 소정 이상 소모되었을 때에는 신품의 것으로 교환하는 것이 행해지고 있다. 그런데, 그 때에 발생하는 교환 시간이 생산성을 저하시키는 요인의 하나가 되고 있다.
이것에 대하여, 직류 전원으로부터 출력되는 직류 전류를 포커스 링에 인가함으로써, 에칭 레이트의 면 내 분포를 제어하는 것이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 2009-239222호 공보
그렇지만, 특허문헌 1에서는, 포커스 링의 표면에 형성되는 시스의 변화가 크고, 플라즈마의 상태 변화가 커지기 때문에, 에칭 레이트 또는 틸팅의 제어성이 결여된다고 하는 과제가 있다.
마찬가지로, 포커스 링 이외의 반도체 제조 장치에 이용되는 부재로서, 플라즈마에 노출됨으로써 소모되는 부재에서는, 부재의 소모에 의해 부재의 표면에 형성되는 시스가 변화하고, 그에 따라 플라즈마의 상태가 변화된다.
상기 과제에 대하여, 일 측면에서는, 본 발명은, 에칭 레이트 또는 틸팅의 적어도 어느 하나의 제어성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 일 태양에 의하면, 반도체 제조 장치용의 부품으로서, 전기를 통하게 하는 상기 부품의 일부에 절연 부재를 마련하는, 부품이 제공된다.
일 측면에 의하면, 에칭 레이트 또는 틸팅의 적어도 어느 하나의 제어성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 일 실시 형태와 관련되는 반도체 제조 장치의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 포커스 링의 소모에 의한 에칭 레이트 및 틸팅의 변동을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시 형태와 관련되는 포커스 링의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시 형태와 관련되는 포커스 링의 상면의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 형태와 관련되는 절연 부재의 특성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 형태의 변형예와 관련되는 포커스 링의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.
[반도체 제조 장치]
우선, 본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 반도체 제조 장치(1)의 일례에 대하여, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 일 실시 형태와 관련되는 반도체 제조 장치(1)의 단면의 일례를 나타내는 도면이다. 본 실시 형태와 관련되는 반도체 제조 장치(1)는, RIE(Reactive Ion Etching)형의 반도체 제조 장치이다.
반도체 제조 장치(1)는, 금속제, 예컨대, 알루미늄 또는 스레인리스강 재질의 원통형의 처리 용기(10)를 갖고, 그 내부는, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD 등의 플라즈마 처리가 행해지는 처리실로 되어 있다. 처리 용기(10)는 접지되어 있다.
처리 용기(10)의 내부에는, 원판 형상의 탑재대(11)가 배치되어 있다. 탑재대(11)는, 피처리체의 일례로서의 반도체 웨이퍼 W(이하, "웨이퍼 W"라고 한다)를 탑재한다. 탑재대(11)는, 정전 척(25)을 갖는다. 탑재대(11)는, 알루미나(Al2O3)로 형성된 통 형상 유지 부재(12)를 통해서 처리 용기(10)의 바닥으로부터 수직 위쪽으로 연장되는 통 형상 지지부(13)에 지지되어 있다.
정전 척(25)은, 알루미늄으로 형성된 기대(25c)와, 기대(25c) 상의 유전층(25b)을 갖는다. 정전 척(25)의 주연부에는 포커스 링(30)이 탑재되어 있다. 정전 척(25) 및 포커스 링(30)의 외주는, 인슐레이터 링(32)에 의해 덮여 있다. 인슐레이터 링(32)의 내측면에는, 포커스 링(30) 및 기대(25c)에 접하도록 알루미늄 링(50)이 마련되어 있다.
유전층(25b)에는, 도전막으로 이루어지는 흡착 전극(25a)이 매설되어 있다. 직류 전원(26)은 스위치(27)를 거쳐서 흡착 전극(25a)에 접속되어 있다. 정전 척(25)은, 직류 전원(26)으로부터 흡착 전극(25a)에 인가된 직류 전류에 의해 쿨롱력 등의 정전력을 발생시키고, 그 정전력에 의해 웨이퍼 W를 흡착 유지한다.
탑재대(11)에는, 제 1 고주파 전원(21)이 정합기(21a)를 거쳐서 접속되어 있다. 제 1 고주파 전원(21)은, 플라즈마 생성 및 RIE용의 제 1 주파수(예컨대, 13㎒의 주파수)의 고주파 전력을 탑재대(11)에 인가한다. 또한, 탑재대(11)에는, 제 2 고주파 전원(22)이 정합기(22a)를 거쳐서 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(22)은, 제 1 주파수보다 낮은 바이어스 인가용의 제 2 주파수(예컨대, 3㎒의 주파수)의 고주파 전력을 탑재대(11)에 인가한다. 이것에 의해, 탑재대(11)는 하부 전극으로서도 기능한다.
또한, 직류 전원(28)은 스위치(29)를 거쳐서 급전 라인(21b)에 접속되어 있다. 직류 전원(28)과 급전 라인(21b)의 접속 포인트와 제 1 고주파 전원(21)의 사이에는 블로킹 콘덴서(23)가 마련되어 있다. 블로킹 콘덴서(23)는, 직류 전원(28)으로부터의 직류 전류를 차단하여, 직류 전류가 제 1 고주파 전원(21)에 흐르지 않도록 한다. 정전 척(25)은, 직류 전원(28)으로부터 인가된 직류 전류에 의해 쿨롱력 등의 정전력을 발생시키고, 그 정전력에 의해 포커스 링(30)을 흡착 유지한다.
기대(25c)의 내부에는, 예컨대, 원주 방향으로 연장되는 환상(環狀)의 냉매실(31)이 마련되어 있다. 냉매실(31)에는, 칠러 유닛으로부터 배관(33, 34)을 거쳐서 소정 온도의 냉매, 예컨대, 냉각수가 순환 공급되어, 정전 척(25)을 냉각한다.
또한, 정전 척(25)에는, 가스 공급 라인(36)을 거쳐서 전열 가스 공급부(35)가 접속되어 있다. 전열 가스 공급부(35)는, 전열 가스를 가스 공급 라인(36)을 거쳐서 정전 척(25)의 상면과 웨이퍼 W의 이면의 사이의 공간에 공급한다. 전열 가스로서는, 열전도성을 갖는 가스, 예컨대, He 가스 등이 적합하게 이용된다.
처리 용기(10)의 측벽과 통 형상 지지부(13)의 사이에는 배기로(14)가 형성되어 있다. 배기로(14)의 입구에는 환상의 배플판(15)이 배치됨과 아울러, 저부에 배기구(16)가 마련되어 있다. 배기구(16)에는, 배기관(17)을 거쳐서 배기 장치(18)가 접속되어 있다. 배기 장치(18)는, 진공 펌프를 갖고, 처리 용기(10) 내의 처리 공간을 소정의 진공도까지 감압한다. 또한, 배기관(17)은 가변식 버터플라이 밸브인 자동 압력 제어 밸브(automatic pressure control valve)(이하, "APC"라고 한다)를 갖고, APC는 자동적으로 처리 용기(10) 내의 압력 제어를 행한다. 또한, 처리 용기(10)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반입출구(19)를 개폐하는 게이트 밸브(20)가 설치되어 있다.
처리 용기(10)의 천정부에는 가스 샤워 헤드(24)가 배치되어 있다. 가스 샤워 헤드(24)는, 전극판(37)과, 그 전극판(37)을 탈착 가능하게 지지하는 전극 지지체(38)를 갖는다. 전극판(37)은, 다수의 가스 통기 구멍(37a)을 갖는다. 전극 지지체(38)의 내부에는 버퍼실(39)이 마련되고, 이 버퍼실(39)의 가스 도입구(38a)에는, 가스 공급 배관(41)을 거쳐서 처리 가스 공급부(40)가 접속되어 있다. 또한, 처리 용기(10)의 주위에는, 환상 또는 동심상(同心狀)으로 연장되는 자석(42)이 배치되어 있다.
반도체 제조 장치(1)의 각 구성 요소는, 제어부(43)에 접속되어 있다. 제어부(43)는, 반도체 제조 장치(1)의 각 구성 요소를 제어한다. 각 구성 요소로서는, 예컨대, 배기 장치(18), 정합기(21a, 22a), 제 1 고주파 전원(21), 제 2 고주파 전원(22), 스위치(27, 29), 직류 전원(26, 28), 전열 가스 공급부(35) 및 처리 가스 공급부(40) 등을 들 수 있다.
제어부(43)는, CPU(43a) 및 메모리(43b)를 구비하고, 메모리(43b)에 기억된 반도체 제조 장치(1)의 제어 프로그램 및 처리 레시피를 읽어내어 실행함으로써, 반도체 제조 장치(1)에 에칭 등의 소정의 처리를 실행시킨다. 또한, 제어부(43)는, 소정의 처리에 따라, 웨이퍼 W나 포커스 링(30)을 정전 흡착하기 위한 정전 흡착 처리 등을 제어한다.
반도체 제조 장치(1)에서는, 예컨대 에칭 처리 때, 먼저 게이트 밸브(20)를 열고, 웨이퍼 W를 처리 용기(10) 내에 반입하고, 정전 척(25) 상에 탑재한다. 직류 전원(26)으로부터의 직류 전류를 흡착 전극(25a)에 인가하여, 웨이퍼 W를 정전 척(25)에 흡착시키고, 직류 전원(28)으로부터의 직류 전류를 기대(25c)에 인가하여, 포커스 링(30)을 정전 척(25)에 흡착시킨다. 또한, 전열 가스를 정전 척(25)과 웨이퍼 W의 사이에 공급한다. 그리고, 처리 가스 공급부(40)로부터의 처리 가스를 처리 용기(10) 내에 도입하고, 배기 장치(18) 등에 의해 처리 용기(10) 내를 감압한다. 또한, 제 1 고주파 전원(21) 및 제 2 고주파 전원(22)으로부터 제 1 고주파 전력 및 제 2 고주파 전력을 탑재대(11)에 공급한다.
반도체 제조 장치(1)의 처리 용기(10) 내에서는, 자석(42)에 의해 일 방향으로 향하는 수평 자계가 형성되고, 탑재대(11)에 인가된 고주파 전력에 의해 연직 방향의 RF 전계가 형성된다. 이것에 의해, 가스 샤워 헤드(24)로부터 토출된 처리 가스가 플라즈마화하고, 플라즈마 중의 라디칼이나 이온에 의해 웨이퍼 W에 소정의 플라즈마 처리가 행해진다.
[포커스 링의 소모]
다음으로, 도 2를 참조하여, 포커스 링(30)의 소모에 의해 생기는 시스의 변화와, 에칭 레이트 및 틸팅의 변동에 대하여 설명한다. 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 포커스 링(30)이 신품인 경우, 웨이퍼 W의 상면과 포커스 링(30)의 상면이 동일한 높이가 되도록 포커스 링(30)의 두께가 설계되어 있다. 이때, 플라즈마 처리 중의 웨이퍼 W 상의 시스와 포커스 링(30) 상의 시스는 동일한 높이가 된다. 이 상태에서는, 웨이퍼 W 상 및 포커스 링(30) 상으로의 플라즈마로부터의 이온의 조사 각도는 수직이 되고, 이 결과, 웨이퍼 W 상에 형성되는 홀 등의 에칭 형상은 수직이 되어, 에칭 형상이 기울게 되는 틸팅(tilting)은 생기지 않는다. 또한, 웨이퍼 W의 면 내 전체에 있어서 에칭 레이트가 균일하게 제어된다.
그런데, 플라즈마 처리 중, 포커스 링(30)은 플라즈마에 노출되어, 소모된다. 그러면, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 포커스 링(30)의 상면은, 웨이퍼 W의 상면보다 낮아지고, 포커스 링(30) 상의 시스의 높이는 웨이퍼 W 상의 시스의 높이보다 낮아진다.
이 시스의 높이에 단차가 생기고 있는 웨이퍼 W의 에지부에 있어서 이온의 조사 각도가 기울게 되고, 에칭 형상의 틸팅(tilting)이 생긴다. 또한, 웨이퍼 W의 에지부의 에칭 레이트가 변동되고, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서의 에칭 레이트에 불균일이 생긴다.
이것에 대하여, 본 실시 형태에서는, 직류 전원(28)으로부터 출력되는 직류 전류를 포커스 링(30)에 인가함으로써, 에칭 레이트의 면 내 분포 및 틸팅을 제어한다. 그러나, 직류 전류가 포커스 링(30)의 상면 전면으로부터 플라즈마 공간에 통하면, 포커스 링(30)의 상면 전면의 시스가 변화되기 때문에, 플라즈마의 상태 변화가 커지고, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성이 결여되게 된다.
그래서, 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)에서는, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성을 향상시키기 위해, 포커스 링(30)의 상면의 일부의 시스가 변화되도록 포커스 링(30)을 구성한다.
[포커스 링의 구성]
이하에, 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)의 구성의 일례에 대하여, 도 3 및 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 3은 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30) 및 그 주변의 단면의 일례를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링의 상면의 일례를 나타내는 도면이다.
본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)은, 실리콘으로 형성된 2개의 링 형상의 부재(30a, 30b)로 분할되어 있다. 부재(30a)는, 포커스 링(30)의 내주측에서 상면으로 돌출하는 볼록부(30a1)를 갖는다. 포커스 링(30)은, 볼록부(30a1)가 웨이퍼 W의 주연부에 근접하도록 정전 척(25) 상에 배치된다. 부재(30a)의 볼록부(30a1)의 외주측은, 볼록부(30a1)보다 얇고, 플랫인 형상을 갖는다.
포커스 링(30)의 일부는 링 형상의 절연 부재(30c)에 의해 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 볼록부(30a1)의 외주측에서 부재(30a)의 상부에 링 형상의 절연 부재(30c)를 사이에 두고 부재(30b)가 탑재되어 있다.
절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)을 분할한 부재(30a)와 부재(30b)를 전기적으로 접속하지 않도록 접착시키는 접착제이더라도 좋다. 절연 부재(30c)는, 무기물의 SiO2, 유기물의 실리콘, 아크릴, 에폭시 중 어느 하나에 의해 형성되어 있다. 부재(30a)와 부재(30b)의 사이에는 극간(30d)이 있고, 절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 상면의 극간(30d)으로부터 링 형상으로 노출되어 있다.
이와 같이 하여 절연 부재(30c)와 극간(30d)에 의해 부재(30a)와 부재(30b)가 접촉하지 않는 구성으로 함으로써, 부재(30a)와 부재(30b)를 전기적으로 접속하지 않도록 할 수 있다.
단, 절연 부재(30c)의 형상은, 링 형상에 한하지 않는다. 예컨대, 절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 일부에, 슬릿 형상 또는 섬 형상으로 마련되더라도 좋다. 이 경우에 있어서도, 부재(30a)와 부재(30b)가 접촉하지 않도록 또는 부재(30a)와 부재(30b)가 가능한 한 접촉하지 않도록, 절연 부재(30c) 및 극간을 마련함으로써, 부재(30a)와 부재(30b)를 전기적으로 접속하지 않도록 하거나 또는 전기적인 접속을 최소한으로 할 수 있다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 포커스 링(30)의 외경은 φ360㎜이고, 내경은 φ300㎜이지만, 이것에 한하지 않는다. 예컨대, 포커스 링(30)의 외경은 φ380㎜이더라도 좋고, 그 이외이더라도 좋다. 또한, 예컨대, 포커스 링(30)의 내경은 φ302㎜이더라도 좋고, 그 이외이더라도 좋다. 도 3 및 도 4에 나타내는 볼록부(30a1)의 상면의 링 형상의 폭 L은, 0.5㎜ 이상이면 되고, 0.5㎜~30㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.
부재(30a)와 부재(30b)의 사이의 극간(30d)은, 100㎛ 이상이 되면, 포커스 링(30) 및 웨이퍼 W의 위쪽에서 생성되는 플라즈마가, 극간(30d)에 들어가, 이상 방전이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 극간(30d)은, 예컨대, 100㎛ 또는 그 이하로 관리된다.
절연 부재(30c)는, 체적 저항률이 1×1012~1×1017[Ωㆍ㎝]의 범위 내의 물질이더라도 좋다. 예컨대, 절연 부재(30c)는, 무기물의 SiO2나, 유기물의 실리콘, 아크릴, 에폭시 중 어느 하나의 막이더라도 좋다. 도 5를 참조하면, SiO2의 체적 저항률은 1×1017[Ωㆍ㎝]이다. 또한, 에폭시의 체적 저항률은 1×1012~1×1017[Ωㆍ㎝]이고, 아크릴의 체적 저항률은 1×1015[Ωㆍ㎝]이고, 실리콘의 체적 저항률은 1×1014~1×1015[Ωㆍ㎝]이다. 따라서, SiO2, 실리콘, 아크릴, 에폭시 중 어느 물질도 체적 저항률이 1×1012~1×1017[Ωㆍ㎝]의 범위 내의 물질이다.
도 3에 나타내는 절연 부재(30c)의 두께 H는, 2㎛~750㎛의 범위의 두께이더라도 좋다. 예컨대, 절연 부재(30c)가 SiO2인 경우, 절연 부재(30c)의 두께 H는, 2㎛~30㎛의 범위의 어느 두께이더라도 좋다. 절연 부재(30c)가 실리콘, 아크릴, 에폭시 중 어느 하나인 경우, 절연 부재(30c)의 두께 H는, 2㎛~750㎛의 범위의 어느 두께이더라도 좋다.
절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 내주측, 외주측 또는 그 사이의 소정의 높이에 1개 또는 복수 배치되더라도 좋다. 소정의 높이란, 포커스 링(30)의 상면이더라도 좋고, 포커스 링(30)의 내부이더라도 좋다.
[직류 전류의 경로]
정전 척(25)에는, 직류 전원(28)으로부터 직류 전류가 인가된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 포커스 링(30)과 기대(25c)는 알루미늄 링(50)을 통해서 전기적으로 안정하게 접속된다. 본 실시 형태에서는, 알루미늄 링(50)에 접촉하는 포커스 링(30)의 측면이, 직류 전류의 입구가 되는 접점이다. 단, 접점의 위치는 이것에 한하지 않는다.
직류 전류는, 기대(25c), 알루미늄 링(50), 포커스 링(30)의 순서로 흐른다. 포커스 링(30)의 내부에서는, 절연 부재(30c)가 저항층이 되고, 직류 전류는, 절연 부재(30c)에 의해 사이가 갈라져, 부재(30a)와 분리된 부재(30b)측으로는 흐르지 않는다.
따라서, 직류 전류는, 포커스 링(30)의 내부에 있어서, 직류 전류의 입구가 되는 접점으로부터 절연 부재(30c)의 배치에 의해 획정되는 경로로 통한다. 다시 말해, 직류 전류는, 부재(30a)의 외주측 면측으로부터 들어와, 내주측으로 향해서 흐르고, 직류 전류의 출구가 되는 내주 상면(링 형상의 볼록부(30a1)의 상면)으로부터 플라즈마 공간에 통한다. 직류 전류의 출구가 되는 링 형상의 볼록부(30a1)의 상면의 폭 L은 0.5㎜ 이상인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)에 의하면, 직류 전류의 경로가 되는 부재(30a)의 볼록부(30a1)가, 포커스 링(30)의 내주측에서 상부로 돌출하도록 마련되어 있다. 또한, 절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 외주측에서 부재(30a)와 부재(30b)를 분리한다. 또한, 내주측에서는, 부재(30a)와 부재(30b)가 접촉하지 않도록 극간(30d)이 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 도 4에 나타내는 포커스 링(30)의 상면 중, 내주측의 볼록부(30a1)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 직류 전류를 통하게 하고, 외주측의 부재(30b)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 직류 전류를 흘리지 않도록 할 수 있다.
직류 전류를 포커스 링(30)의 상면 전면으로부터 플라즈마 공간에 통하게 한 경우, 포커스 링 상에 형성되는 시스의 변화가 커진다. 이것에 의해, 플라즈마의 상태 변화가 커지고, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성이 나빠진다. 이것에 대하여, 본 실시 형태에 의하면, 직류 전류는, 절연 부재(30c)의 배치에 의해 획정되는 포커스 링(30)의 경로를 통해서, 포커스 링(30)의 상면의 일부로부터 플라즈마 공간에 통한다. 이것에 의해, 포커스 링(30) 상의 시스의 변화를 부분적이게 할 수 있고, 또한 시스를 변화시키고 싶은 영역만 변화시킬 수 있다. 이 때문에, 플라즈마의 상태 변화가 부분적이 되고 또한 작아지고, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 틸팅의 발생을 억제하고, 에칭 형상을 수직으로 할 수 있다. 또한, 웨이퍼 W의 면 내에 있어서의 에칭 레이트를 균일하게 할 수 있다.
또, 도 3에서는, 포커스 링(30)과 기대(25c)의 사이에 극간이 있고, 직류 전류는, 전기적으로 접속된 기대(25c), 알루미늄 링(50), 포커스 링(30)의 순서로 흐르도록 했지만, 이것에 한하지 않는다. 예컨대, 포커스 링(30)의 하면과 기대(25c)를 접촉시킴으로써, 포커스 링(30)의 하면이, 직류 전류의 입구인 접점이 된다.
또한, 예컨대, 알루미늄 링(50)과 포커스 링(30)을, 포커스 링(30)의 하면에서 접촉시킨 경우에는, 알루미늄 링(50)에 접촉하는 포커스 링(30)의 하면이, 직류 전류의 입구인 접점이 된다.
또한, 기대(25c)의 측면의 직류 전류를 통하게 하고 싶지 않은 개소는, 이트리아(Y2O3) 등을 용사한 용사막으로 코팅하는 것이 바람직하다.
[변형예]
마지막으로, 본 실시 형태의 변형예와 관련되는 포커스 링(30)에 대하여, 도 6을 참조하면서 설명한다. 도 6은 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)의 단면의 일례를 나타내는 도면이다.
(변형예 1)
도 6(a)의 변형예 1과 관련되는 포커스 링(30)은, 직류 전류의 출구가 되는 부재(30a)의 볼록부(30a1)가, 링 형상의 포커스 링(30)의 외주측에 마련되어 있다. 절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 내주측에서 부재(30a)와 부재(30b)를 분리한다. 외주측에서는, 부재(30a)와 부재(30b)가 접촉하지 않도록 극간(30d)이 마련되어 있다. 그 외의 구성은, 도 3의 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)과 동일하다.
변형예 1에 있어서, 직류 전류는, 부재(30a)의 외주측으부터 들어와 외주측을 흐르고, 직류 전류의 출구가 되는 링 형상의 볼록부(30a1)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 통한다.
(변형예 2)
도 6(b)의 변형예 2와 관련되는 포커스 링(30)은, 직류 전류의 출구가 되는 부재(30a)의 볼록부(30a1)가, 링 형상의 포커스 링(30)의 중앙에 마련되어 있다. 절연 부재(30c1, 30c2)는, 포커스 링(30)의 외주측과 내주측에서 부재(30a)와 부재(30b1), 및 부재(30a)와 부재(30b2)를 분리한다. 중앙에서는, 부재(30a)와 부재(30b1) 및 부재(30b2)가 접촉하지 않도록 극간이 마련되어 있다. 그 외의 구성은, 도 3의 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)과 동일하다.
변형예 2에 있어서, 직류 전류는, 부재(30a)의 외주측으로부터 들어와, 중앙으로 향해서 흐르고, 중앙의 링 형상의 볼록부(30a1)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 통한다.
(변형예 3)
도 6(c)의 변형예 3과 관련되는 포커스 링(30)은, 직류 전류의 출구가 되는 부재(30a)의 볼록부(30a1, 30a2)가, 링 형상의 포커스 링(30)의 외주측과 중앙의 사이 및 내주측과 중앙의 사이에 2개 마련되어 있다. 절연 부재(30c1, 30c2, 30c3)는, 포커스 링(30)의 외주측과 중앙과 내주측에서, 부재(30a)와 부재(30b1), 부재(30a)와 부재(30b2), 및 부재(30a)와 부재(30b3)를 분리한다. 부재(30a)와 부재(30b1), 부재(30a)와 부재(30b2) 및 부재(30a)와 부재(30b3)가 접촉하지 않도록 극간이 마련되어 있다. 그 외의 구성은, 도 3의 본 실시 형태와 관련되는 포커스 링(30)과 동일하다.
변형예 3에 있어서, 직류 전류는, 부재(30a)의 외주측으로부터 들어와, 중앙으로 향해서 흐르고, 외주측과 내주측과 중앙의 사이의 링 형상의 볼록부(30a1, 30a2)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 통한다. 변형예 3에서는, 볼록부(30a1) 및 볼록부(30a2)의 상면의 합계의 폭이 0.5㎜ 이상이면 되고, 0.5㎜~30㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.
(변형예 4)
도 6(d)의 변형예 4와 관련되는 포커스 링(30)은, 직류 전류의 출구가 되는 부재(30a)의 볼록부(30a1)가, 포커스 링(30)의 내주측에 마련되어 있다. 절연 부재(30c)는, 포커스 링(30)의 상면에 마련되어 있다. 이 경우, 절연 부재(30c)는, 시트 형상의 SiO2 등의 부재를 붙이더라도 좋고, 용사에 의해 SiO2 등의 용사막을 절연 부재(30c)로서 성막하더라도 좋다. 단, 이 경우, 절연 부재(30c)가 포커스 링(30)의 상면에서 플라즈마에 노출되기 때문에, 이트리아(Y2O3)에 의해 포커스 링(30)을 코팅하여, 플라즈마 내성을 높일 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 포커스 링(30)을 복수의 부재로 분할할 필요가 없다.
변형예 4에 있어서, 직류 전류는, 부재(30a)의 외주측으로부터 들어와, 내주측으로 향해서 흐르고, 링 형상의 볼록부(30a1)의 상면으로부터 플라즈마 공간에 통한다.
변형예 1~변형예 4의 어느 하나에 있어서도, 포커스 링(30)의 상면의 일부로부터 직류 전류를 플라즈마 공간에 통하게 함으로써, 포커스 링(30) 상에 형성되는 시스의 변화를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마의 상태 변화를 작게 함으로써, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성을 향상시킬 수 있다. 또, 반도체 제조 장치용의 부품은, 실리콘 등의 반도체인 것이 바람직하다.
이상, 반도체 제조 장치용의 부품 및 반도체 제조 장치를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명과 관련되는 반도체 제조 장치용의 부품 및 반도체 제조 장치는 상기 실시 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
상기 실시 형태 및 변형예에서는, 포커스 링(30)에 대하여 설명했지만, 본 발명과 관련되는 반도체 제조 장치용의 부품은, 이것에 한하지 않는다. 반도체 제조 장치용의 부품은, 고주파 전력 및 직류 전류를 인가하는 부품으로서, 반도체 제조 장치에 이용되는 부품이면 된다. 일례로서는, 고주파 전력 및 직류 전류를 인가하는 상부 전극에 적용할 수 있다. 이 경우에 있어서도, 본 발명에 의하면, 상부 전극이 플라즈마에 노출됨으로써 소모되더라도, 에칭 레이트 및 틸팅의 제어성을 향상시킬 수 있다. 단, 에칭 레이트 및 틸팅의 적어도 어느 하나의 제어성을 향상시킬 수 있으면 된다.
본 발명과 관련되는 반도체 제조 장치는, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입에도 적용 가능하다.
또한, 본 명세서에서는, 반도체 제조 장치(1)에서 처리되는 피처리체의 일례로서 웨이퍼 W를 들어 설명했다. 그러나, 피처리체는, 이것에 한하지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판, CD 기판, 프린트 기판 등이더라도 좋다.
1 : 반도체 제조 장치
10 : 처리 용기
11 : 탑재대
15 : 배플판
18 : 배기 장치
21 : 제 1 고주파 전원
22 : 제 2 고주파 전원
23 : 블로킹 콘덴서
25 : 정전 척
25a : 흡착 전극
25b : 유전층
25c : 기대
26 : 직류 전원
28 : 직류 전원
30 : 포커스 링
30a, 30b : 부재
30a1 : 볼록부
30c : 절연 부재
30d : 극간
31 : 냉매실
35 : 전열 가스 공급부
43 : 제어부
50 : 알루미늄 링

Claims (14)

  1. 반도체 제조 장치용의 포커스 링으로서,
    제 1 포커스 링과,
    상기 제 1 포커스 링의 하측에 배치되고, 전기를 통하게 하는 제 2 포커스 링과,
    상기 제 1 포커스 링과 상기 제 2 포커스 링 사이에 배치되는 절연 부재를 가지고,
    상기 제 2 포커스 링은 상기 제 2 포커스 링의 일부가 상부로 돌출하도록 마련된 볼록부를 구비하고, 상기 볼록부의 상면이 플라즈마 공간으로 노출되고,
    상기 제 2 포커스 링의 상기 볼록부와 상기 제 1 포커스 링 사이에 극간이 마련되어 있는
    포커스 링.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 포커스 링의 일부에 링 형상, 슬릿 형상 또는 섬 형상으로 마련되는 포커스 링.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 포커스 링으로부터 링 형상, 슬릿 형상 또는 섬 형상으로 노출되는 포커스 링.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 상기 절연 부재 이외의 부분을 구성하는 물질은, 반도체인 포커스 링.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 체적 저항률이 1×1012~1×1017[Ωㆍ㎝]의 범위 내의 물질인 포커스 링.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 실리콘 산화물, 실리콘, 아크릴 또는 에폭시 중 어느 하나인 포커스 링.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포커스 링은, 직류 전류의 입구가 되는 접점으로부터 상기 절연 부재의 배치에 의해 획정되는 상기 포커스 링의 경로에 직류 전류를 통하게 하는 포커스 링.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 포커스 링의 경로를 지나는 직류 전류의 출구가 되는 상기 포커스 링의 링 형상의 표면의 폭은, 0.5㎜ 이상인 포커스 링.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재의 두께는, 2㎛~750㎛의 범위인 포커스 링.
  10. 삭제
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 포커스 링의 내주측, 외주측 또는 그 사이에 있어서, 소정의 높이에 1개 또는 복수 배치되는 포커스 링.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 상기 포커스 링을 분할한 2 이상의 부재를 전기적으로 접속하지 않도록 접착하는 접착제인 포커스 링.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연 부재는, 용사에 의해 상기 포커스 링의 표면에 형성되는 용사막인 포커스 링.
  14. 처리실 내의 탑재대와,
    상기 탑재대의 위에 마련된 정전 척과,
    상기 정전 척의 위에 탑재되어, 피처리체의 주연부에 놓인 포커스 링
    을 갖고,
    상기 포커스 링은,
    제 1 포커스 링과,
    상기 제 1 포커스 링의 하측에 배치되고, 전기를 통하게 하는 제 2 포커스 링과,
    상기 제 1 포커스 링과 상기 제 2 포커스 링 사이에 배치되는 절연 부재를 가지고,
    상기 제 2 포커스 링은 상기 제 2 포커스 링의 일부가 상부로 돌출하도록 마련된 볼록부를 구비하고, 상기 볼록부의 상면이 플라즈마 공간으로 노출되고,
    상기 제 2 포커스 링의 상기 볼록부와 상기 제 1 포커스 링 사이에 극간이 마련되어 있는
    반도체 제조 장치.
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