KR20010071880A - 플라즈마 처리장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

에칭장치(100)의 처리실(102) 내부에 배치된 하부 전극(106)상에 정전 척(108)이 배치되고, 전도성 링체(112a)와 절연성 외측 링체(112b)가 척 표면상에 장착된 웨이퍼(W)의 외측 연부를 포위한다. 웨이퍼(W)와 내측 및 외측 링체(112a. 112b)의 온도는 제 1 ~ 제 3 온도 센서(142, 144, 146)에 의해 검출된다. 제어기(140)는 제 1 가스 배기 덕트(114)를 거쳐 웨이퍼(W)의 중심과 정전 척(106) 사이의 공간과, 제 2 가스 배기 덕트(116)를 거쳐 웨이퍼(W)의 외측 연부와 정전 척(108) 사이의 공간에 공급되는 He의 압력 레벨과, 외측 링체(112b) 내부의 히터(148)의 발열량을 제어하되, 온도 정보에 기초하여 웨이퍼(W)의 온도와 내측 링체(112a)의 온도가 서로 대략 동일하게 되도록 한다.

Description

플라즈마 처리장치 및 방법{METHOD AND APPARATUS FOR PLASMA PROCESSING}
종래 기술에서 반도체 장치의 제조 공정중에 플라즈마 에칭 장치가 사용된다. 플라즈마 에칭 장치의 처리실 내에는, 상부 전극 및 하부 전극이 서로 대향되게 배치된다. 이러한 구성을 채용한 플라즈마 에칭 장치에서는 하부 전극에 고주파 전력을 인가할 때 처리실내에 도입되는 처리 가스가 플라즈마화 되고 하부 전극상에 배치된 피처리체, 예컨대 반도체 웨이퍼(이하, "웨이퍼"라 칭함)를 에칭 처리한다. 또한, 하부 전극은 웨이퍼의 온도를 조정하는 온도 조절 기구를 내장하고 있다. 또한, 하부 전극에는 링체(ring body)가 설치되어 있다. 링체는 내측 링체 및 외측 링체로 구성되어 있다. 내측 링체는 하부 전극에 배치된 웨이퍼의 외측 연부를 포위하도록 배치되어 있다. 외측 링체는 내측 링체의 주위를 포위하도록 배치되어 있다.
내측 링체는 전도성 재료로 형성되어 있다. 따라서, 플라즈마 처리중에 웨이퍼의 외경을 플라즈마에 대해 전기적으로 크게 보이게 할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼의 중앙구역 뿐만아니라 그의 외측 연부를 포함하는 균일한 방식으로 전체의 웨이퍼에 플라즈마가 입사된다. 웨부 링체는 절연성 재료로 형성되어 있으므로, 웨이퍼 처리중에 플라즈마가 웨이퍼상에 집중되어 전체의 웨이퍼 표면 위로 균일하게 안내될 수 있다.
그러나, 전도성의 내측 링체는 웨이퍼에서와 같이 강한 이온 충돌이 발생하는 경우 매우 쉽게 가열된다. 또한, 내측 링체는 하부 전극에 직접 고정된 외측 링체와는 달리 하부 전극의 상부에 배치된다. 그 결과, 처리중에 감압 분위기하에서 내측 링체의 열이 하부 전극에 충분히 방열될 수 없으므로 내측 링체의 온도가 고온으로 된다. 그 결과, 내측 링체의 주변의 래디컬 밀도가 불균일하게 되고 내측 링체에 인접한 웨이퍼의 외측 연부의 에칭율이 저하된다. 또한, 웨이퍼의 중심과 웨이퍼의 외측 연부 사이에 처리의 차이가 발생하여 전체의 웨이퍼 표면에 균일한 처리를 달성하기가 어렵게 된다.
최근에는 직경이 약 300㎜ 정도로 큰 웨이퍼를 처리하는 기술이 제안되었다. 웨이퍼의 외측 연부의 처리 면적은 웨이퍼의 직경에 비례하여 증가한다. 따라서, 전술한 바와 같이 웨이퍼의 외측 연부에서 균일한 처리를 시행하지 않는 한 수율의 감소가 더욱 현저해진다. 또한, 반도체 소자의 생산성을 향상시키기 위해서는, 웨이퍼의 외측 연부에 가능한 한 가깝게 소자를 형성할 필요가 있다. 그러나, 웨이퍼의 외측 연부에 균일한 처리를 시행하지 않는 한 이러한 기술적 요건은 달성될 수 없다.
또한, 플라즈마중의 이온이 절연성의 외측 링체에서 서로 충돌하는 비율은 내측 링체에서의 충돌 비율보다 더 낮다. 따라서, 외측 링체의 온도는 내측 링체에서의 온도보다 더 느리게 상승한다. 그 결과, 연속 처리를 행하는 경우에, 웨이퍼의 처리 개시 이후에 소정 매수의 웨이퍼를 처리할 때까지 특히 외측 링체의 온도가 안정되지 않는다. 외측 링체의 온도가 불안정하면, 외측 링체의 주변, 예컨대 웨이퍼의 외측 연부 주위의 래디컬 밀도가 불균일하게 된다. 따라서, 웨이퍼의 중심과 그의 외측 연부에서 균일한 처리가 시행되지 않으며, 전체의 웨이퍼 표면에 걸쳐 균일한 처리를 시행하기가 어렵게 된다. 이 때문에, 외측 링체의 온도가 안정화될 때까지 소정 매수의 더미 웨이퍼(dummy wafer)를 처리해야할 필요가 있다. 따라서, 처리량이 감소된다.
발명의 요약
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하는 것을 그 목적으로 한다. 본 발명의 제 1 목적은 피처리체상에 또는 피처리체의 외측 연부에 균일한 래디컬을 발생시켜 피처리체의 전체 표면에서 균일한 처리를 실행하는 것이 가능한 신규하고 개량된 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 처리의 개시 직후에 피처리체에 대해 균일하고 안정된 처리를 수행하는 것이 가능한 신규하고 개량된 플라즈마 처리장치 및 이러한 플라즈마 처리장치에 이용되는 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제 1 관점에 있어서는, 처리실의내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 전극에 제공된 온도 조절 수단과, 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와, 전도성 링체와 전극의 사이의 공간에 열처리 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와, 전도성 링체의 온도와 피처리체의 온도가 서로 대략 동일하게 설정되도록 공급되는 열전달 가스의 압력을 조정하는 압력 조정 수단과, 압력 조정 수단을 제어하는 제 1 제어 수단을 포함하는, 플라즈마 처리장치가 제공된다.
이러한 구성에 있어서, 제 1 제어 수단은 압력 조정 수단을 조정하여 열전달 가스를 소정 압력으로 설정한다. 이러한 조정을 거친 후에, 열전달 가스는 제 1 가스 공급 경로를 거쳐 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 공급된다. 이런 방식으로 공급된 열전달 가스는 처리하는 동안 감압 분위기에서도 전도성 링체와 전극 사이의 열전도율을 증가시켜, 전도성 링체의 열이 전극에 의해 확실히 흡수될 수 있도록 한다. 따라서, 전도성 링체가 가열되더라도, 전도성 링체의 온도는 소정 수준으로 유지될 수 있다. 그 결과, 전도성 링체에 인접한 피처리체의 외측 연부의 부근에서 래디컬 밀도가 일정하게 되어, 피처리체의 외측 연부에 소정 유형의 처리를 시행하는 것이 가능하다. 또한, 열전달 가스의 압력은 가스 압력 조정 수단에 의해 적절하게 조정할 수 있다. 따라서, 전도성의 일체의 온도를 수행되는 특정 프로세스에 따라 적절하게 설정할 수 있다. 압력 조정 수단은 전도성 링의 온도와 피처리체의 온도가 대략 동일하게 되도록 제어된다. 이러한 구성에 의해, 피처리체와 전도성 링체의 주위에 분포된 래디컬의 밀도가 균일화된다. 그 결과, 피처리체의 중심과 피처리체의 외측 연부에 균일한 처리가 시행되고 피처리체의 전체 표면에 균일한 처리를 시행하는 것이 가능하다.
또한, 제 1 제어 수단으로 전도성 링체의 온도와 피처리체의 온도를 측정하는 온도 센서에 의해 검출된 온도 정보에 기초하여 압력 조정 수단을 제어하는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 전도성 링체의 온도를 처리중에 연속적으로 변화되는 피처리체의 온도에 따라 소정의 레벨로 설정할 수 있다.
또한, 피처리체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와는 별도로 독립적으로 하나 또는 다수의 제 2 가스 공급 경로를 전극에 제공할 수도 있다. 제 1 가스 공급 경로와 제 2 가스 공급 경로가 서로 개별적으로 독립적으로 형성되는 이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 피처리체와 전극 사이의 공간에 또 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 공듭될 열전달 가스의 유형 및 공급 압력을 개별적으로 선택할 수 있다. 피처리체와 전극 사이의 열전도율 및 전도성 링체와 전극 사이의 열전도율을 상호 독립적으로 설정하여 전도성 링체의 확실한 온도 조정을 확보할 수 있다.
플라즈마 처리장치는 전도성 링체의 주변을 포위한 절연성 링체와, 성기 절연성 링체에 배치된 가열 수단과, 상기 가열 수단을 제어하는 제 2 제어 수단을 추가로 구비할 수도 있다. 이러한 구성에서, 제 2 제어 수단이 가열 수단을 제어하여 절연성 링체를 처리 개시전에 미리 소정 온도로 가열할 수 있다. 그 결과, 처리하는 동안 발생하게 되는 절연성 링체의 온도 변화가 실질적으로 없어져 처리 개시 직후에도 피처리체에서 소정 유형의 처리를 시행할 수 있다. 따라서, 더미 피처리체를 예비 처리하는 것에 의해 절연성 링체의 온도를 안정화시킬 필요가 없으므로, 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한, 절연성 링체의 온도를 적절히 조절할 수 있으므로, 처리 전 후 뿐만아니라 처리중에 절연성 링체의 온도를 소정 수준으로 유지할 수 있다.
본 발명의 제 2 관점에서, 처리실 내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 시행하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 전극에 제공된 온도 조정 수단과, 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와, 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와, 상기 제 1 가스 공급 경로와 연통하여 피처리체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 경로와, 공급되는 열전달 가스의 압력을 조정하는 압력 조정 수단과, 상기 압력 조정 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는, 플라즈마 처리장치가 제공된다.
제 1 가스 공급 경로와 제 2 가스 공급 경로가 상호 연통하는 이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 제 1 가스 공급 경로와는 별도로 독립적인 가스 공급계를 접속할 필요 없이 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급할 수 있다. 그 결과, 장치의 구성이 단순해진다. 또한, 앞서 언급한 종래 기술의 장치를 대폭 개량할 필요 없이 달성될 수 있는 전술한 구성을 채용하는 것에 의해, 본 발명을 용이하게 실시할 수 있다.
본 발명의 제 3 관점에서는, 처리실 내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 전극에 제공된온도 조정 수단과, 전극상에 배치된 피처리체의 주의를 포위하는 전도성 링체와, 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와, 피처리체와 전극 사이의 공간에 제 1 압력 레벨의 열전달 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 경로와, 피처리체와 전극 사이의 공간에 제 2 압력 레벨의 열전달 가스를 공급하는 제 3 가스 공급 경로와, 제 1 가스 공급 경로와 제 2 가스 공급 경로를 연결하는 개폐 자재의 제 1 연결 경로와, 제 1 가스 공급 경로와 제 3 가스 공급 경로를 연결하는 개폐 자재의 제 2 연결 경로와, 전도성 링체의 온도와 피처리체의 온도를 서로 대략 동일하게 설정하도록 제 1 연결 경로의 개방 기간과 제 2 연결 경로의 개방 기간을 제어하는 제어 수단을 포함하는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 구성에서, 제 1 연결 경로가 개방되면 제 1 압력 레벨의 열전달 가스가 제 1 가스 공급 경로에 공급된다. 또한, 제 2 연결 경로가 개방되면 제 2 압력 레벨의 열전달 가스가 제 1 가스 공급 경로에 공급된다. 제 1및 제 2 연결 경로의 개방 기간은 제어 수단에 의해 적절하게 제어된다. 그 결과, 별도의 독립 가스 공급계를 제 1 가스 공급계에 접속할 필요 없이 피처리체 및 전도성 링체의 온도를 대략 동일하게 설정할 수 있다.
본 발명의 제 4 관점에서, 처리실 내측에 제공된 전극의 장착면상에 형성된 정전 척상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 시행하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 전극에 제공된 온도 조정 수단과, 정전 척상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와, 전극과 전도성 링체 사이의 열전도율과 전극과 피처리체 사이의 열전도율을 대략 서로 동일하게 설정하도록 전극과 전도성 링체의 사이에 제공된 열전도율 조정 부재를 포함하는, 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 구성에서, 열전도율 조정 부재가 전도성 링체와 전극의 사이에 제공된다. 따라서, 피처리체와 전극 사이와 전도성 링체와 전극 사이에 거의 균일한 열전도율이 달성된다. 그 결과, 전도성 링체의 온도와 피처리체의 온도를 비교적 간단한 구성을 통해 실질적으로 일치시킬 수 있다. 또한, 전도성 링체와 전극 사이에 열전도율 조정 부재를 제공하는 것에 의해 구성을 용이하게 실현할 수 있다. 또한, 처리장치의 제작 비용의 상승을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제 5 관점에서, 처리실 내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 시행하는 플라즈마 처리장치에 있어서, 전극에 제공된 온도 조정 수단과, 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와, 전극을 향해 전도성 링체를 가압하고 또 전도성 링체에 가해지는 압력 레벨을 조정하는 것이 가능한 가압 수단을 포함하는, 플라즈마 처리장치가 제공된다.
이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 전도성 링체를 가압 수단에 의해 전극과 완전히 접촉하여 배치할 수 있다. 그 결과, 전도성 링체와 전극 사이의 열전도율이 향상되어 전도성 링체의 열을 전극에 의해 흡수할 수 있다. 또한, 가압 수단은 전도성 링체에 인가되는 압력의 레벨을 조정하는 것이 가능하다. 따라서, 전도성 링체의 온도를 소정의 레벨에 적절히 설정할 수 있다. 또한, 전도성 링체를 가압 수단에 의해 전극에 가압하는 것만이 필요하므로, 장치의 구성을 단순화할 수 있다.
본 발명의 제 6 관점에서, 처리실 내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리방법에 있어서, 전극에 제공된 온도 조정 수단을 조정하여 전극의 온도를 소정 레벨로 설정하는 단계와, 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 단계와, 공급되는 열전달 가스의 압력 레벨을 조정하여 피처리체의 온도와 전도성 링체의 온도를 상호 대략 동일하게 설정하는 단계를 포함하는, 플라즈마 처리방법이 제공된다.
이 방법에서, 피처리체의 온도와 전도성 링체의 온도가 상호 대략 동일하게 설정되도록 전도성 링체와 전극 사이의 공간에 소정 공급 압력의 열전달 가스를 공급하여 전도성 링체의 온도를 조정할 수 있다. 그 결과, 전도성 링체와 전극 사이의 열전도율을 높일 수 있다. 또한, 열전달 가스의 공급 압력을 조정하여 전도성 링체의 온도를 적절히 조정할 수 있다. 이 공정에서, 전도성 링체의 온도와 피처리체의 온도를 측정하는 것에 의해 얻는 온도 정보에 기초하여 열전달 가스의 공급 압력을 조정하는 것이 바람직하다. 그러한 방법을 채용하는 것에 의해, 전도성 링체의 온도를 처리중에 연속적으로 변화되는 피처리체의 온도와 일치시킬 수 있다. 또한, 피처리체 및 전도성 링체 주위에 분포된 래디컬의 밀도가 상당히 균일하게 된다. 그 결과, 피처리체의 중심과 피처리체의 외측 연부간의 처리의 차이가 발생하지 않고 피처리체의 전체 표면에 걸쳐 균일한 처리를 실현할 수 있다.
피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 동안 전도성 링체의 주위를 포위하는 절연성 링체를 일정 온도에 유지하도록 열을 가하는 추가의 단계를 실시하는것이 바람직하다. 이것에 의해, 처리의 개시전에 절연성 링체의 온도가 일정 온도에 유지된다. 그 결과, 처리 개시 직후에도 피처리체에 대해 안정된 처리를 실시할 수 있다.
본 발명의 제 7 관점에서, 처리실 내측에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리방법에 있어서, 전극에 제공된 온도 조정 수단에 의해 조정되는 피처리체의 온도와 전극상에 탑재된 피처리체의 주위를 포위한 전도성 링체의 온도를 상호 대략 동일하게 설정하여 플라즈마 처리를 행하는 것을 특징으로 하는, 플라즈마 처리방법이 제공된다.
이 방법에 있어서, 소정 레벨로 조정되는 피처리체의 온도와 전도성 링체의 온도가 실질적으로 동일한 상태로 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 수행한다. 본 발명의 앞선 관점과 관련하여 앞서 설명한 바와 같이, 전도성 링체와 전극 사이의 공간 안에 열전달 가스를 공급하거나, 열 전도율 조정 부재를 제공하거나, 또는 전도성 링체를 전극에 대해 가압하는 것에 의해, 피처리체의 온도와 전도성 링체의 온도를 대략 상호 동일하게 설정할 수도 있다.
또한, 전도성 링체의 주위를 포위하는 절연성 링체를 일정 온도로 유지하도록 가열하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 절연성 링체의 온도가 실질적으로 변화되지 않고 균일한 처리를 달성할 수 있다.
본 발명은 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 적용가능한 에칭 장치의 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 압력 조정 유닛의 개략도,
도 3a는 웨이퍼의 중심으로부터 연장된 반경방향을 따라 도 1에 도시된 에칭 장치의 처리실의 내부를 도시한 개략적 단면도,
도 3b는 도 3a에 도시된 처리실 내부의 래디컬 분포를 도시한 개략적 다이아그램,
도 4는 도 1에 도시된 에칭 장치로 다수의 웨이퍼에 대해 연속적인 에칭 처리를 실시한 개별 웨이퍼 온도 변화를 도시하는 개략적 다이아그램,
도 5는 본 발명을 적용가능한 다른 에칭 장치의 개략적 단면도,
도 6은 본 발명을 적용가능한 또 다른 에칭 장치의 개략적 단면도,
도 7은 본 발명을 적용가능한 또 다른 에칭 장치의 개략적 단면도,
도 8은 본 발명을 적용가능한 또 다른 에칭 장치의 개략적 단면도.
이하에는, 에칭 장치에 채용되는 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리방법의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시예)
(1) 에칭 장치의 전체 구성
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명을 적용가능한 에칭 장치(100)의 전체 구성을 설명한다.
도 1의 에칭 장치(100)의 처리실(102)은 접지된 기밀 처리용기(104) 내측에형성되어 있다. 하부 전극(106)이 처리실(102)의 내부에 배치되어 있다. 또한, 하부 전극(106)은 웨이퍼(W)를 배치하는 탑재대를 겸비한다. 또한, 알루미늄 등의 고 열전도율을 달성하는 전도성 금속으로 구성된 하부 전극(106)은 대략 원통형으로 형성된다. 정전 척(108)이 하부 전극(106)의 장착면에 장착된다. 이 정전 척(108)은 예컨대 폴리아미드로 형성될 수도 있는 박막(108a)을 고정시켜 형성된다. 전술한 바와 같이 구성된 정전 척(108)상에 장착된 웨이퍼(W)는, 예컨대 고압 직류 전원(110)으로 1.5kV의 고압을 전극(108b)에 인가할 때 정전 척(108)상에 고정된다.
또한, 대략 원형의 링체(112)가 하부 전극(106)의 상부에 제공된다. 이 링체(112)는 내측 링체(전도성 링체)(112a)와 외측 링체(절연성 링체)(112b)로 구성되어 있다. 내측 링체(112a)는 정전 척(108)의 주위와 정전 척(108)의 척 표면상에 장착된 웨이퍼(W)의 외측 연부를 포위한다. 내측 링체(112a)는 Si, SiC 또는 C(탄소) 등의 전도성 재료(반도체를 포함함)로 형성된다. 외측 링체(112a)는 내측 링체(112a)의 주위를 포위하고 하부 저극(106)의 외측 연부와 그의 측부의 일부분을 덮는다. 외측 링체(112b)는 Al2O3또는 SiO2등의 절연성 재료로 형성된다. 내측 링체(112a) 및 외측 링체(112b)는 볼트 등의 고정 부재(도시 안됨)로 하부 전극(106)에 고정된다.
정전 척(108)의 척 표면에는 제 1 및 제 2 가스 공급 덕트(114, 116)가 제공된다. 제 1 가스 공급 덕트(114)가 열전달 가스, 예컨대 He를 웨이퍼(W)의 중심에공급하는 것을 허용하는 위치에 소정 간격으로 형성된다. 또한, 제 2 가스 공급 덕트(116)는 He을 웨이퍼(W)의 외측 연부에 공급하는 것을 가능하게 하는 위치에서 소정 간격으로 배치된다. 제 1 가스 공급 덕트(114) 및 제 2 가스 공급 덕트(116)는 제 1 가스 공급관(118)과 제 2 가스 공급관(120)에 각각 접속되어 있다. 제 1 압력 조정 유닛(164)과 제 2 압력 조정 유닛(166)이 제 1 가스 공급관(118)과 제 2 가스 공급관(120)에 각각 제공되어 있다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 제 1 개폐 밸트(121), 유량 조정 밸브(유량 조절기)(122) 및 제 2 개폐 밸브(124)가 제 1 압력 조정 유닛(164)에서 제 1 가스 공급 덕트(114)와 가스 공급원(138)의 사이에 제공된다. 또한, 압력계(커패시턴스 마노미터)(capacitance manometer)(168) 및 제 1 배기관(170)이 제 1 개폐 밸브(121)와 유량 조정 밸브(122)의 사이에 제공된다. 압력 조정 밸브(172) 및 제 3 개폐 밸브(174)가 제 1 배기관(170)에 제공된다. 압력계(168)는 압력 조정 밸브(172)에 접속된다. 유량 제어 밸브(122)와 압력 조정 밸브(172)에는 제어기(140)가 접속되어 있다. 도 2b에 도시된 제 2 압력 조정 유닛(166)은 제 1 압력 조정 유닛(164)과 동일한 구성으로 되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 내측 링체(112a)와 접촉하여 배치된 하부 전극(106)의 표면에는 본 실시예의 제 3 가스 공급 덕트(130)가 제공된다. 제 3 가스 공급 덕트(130)는 내측 링체(112a)의 바닥면에 He을 공급하는 것을 가능하게 하는 위치에서 소정 간격으로 배치된다. 또한, 내측 링체(112a)와 He이 공급되는 하부 전극(106) 사이의 공간은 O 링(184)으로 기밀 밀봉한다. 제 3 가스 공급 덕트(130)는 제 3 가스 공급관(132)과 접속되어 있다. 제 3 압력 조정 유닛(186)이 제 3 가스 공급관(132)에 제공되어 있다. 도 2c에 도시된 제 3 압력 조정 유닛(186)은 제 1 압력 조정 유닛(164)과 동일한 구성으로 되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제 1 내지 제 3 온도 센서(142, 144, 146)는 제어기(140)에 접속되어 있다. 제 1 내지 제 3 온도 센서(142, 144, 146)는 각각 파이버 접촉 온도계로 구성되어 있다. 제 1 온도 센서(142)는 웨이퍼(W)와 접촉하는 정전 척(108)의 척 표면에 노출되어 웨이퍼(W)의 온도를 검출한다. 제 2 온도 센서(144)는 내측 링체(112a)와 접촉하는 하부 전극(106)의 표면에 노출되어 내측 링체(112a)의 온도를 검출한다. 제 3 온도 센서(146)는 외측 링체(112b)와 접촉하는 하부 전극(106)의 전방 표면에 노출되어 외측 링체(112b)의 온도를 검출한다.
외측 링체(112b)의 내측에 본 실시예의 히터(148)가 제공된다. 히터(148)는 가변 전원(150)에 접속된다. 가변 전원(150)은 제어기(140)에 접속된다. 또한, 하부 전극(106)에는 온도 조절 기구를 구성하는 냉매 순환로가 내장되어 있다. 예컨대 20℃로 설정된 냉매가 냉매 순환로(152)를 통해 순환하여 하부 전극(106)의 온도를 적절히 조정한다. 또한, 하부 전극(106)에는 고주파 전원(156)이 정합기(154)를 거쳐 접속되어 있다. 고주파 전원(156)은, 예컨대 13.56MHz로 설정된 주파수로 1,700W의 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 출력한다.
하부 전극(106)의 장착면에 대향된 접지된 상부 전극(158)이 처리실(102)의 천정부에 제공된다. 상부 전극(158)에는 다수의 가스 배출구(158a)가 형성되어 있다. 가스 배출구(158a)는 처리 가스 공급관(160)을 거쳐 처리 가스공급원(도시 안됨)에 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 처리 가스, 예컨대 10sccm의 C4F8, 50sccm의 CO, 30sccm의 Ar, 5sccm의 O2로 이루어진 혼합 가스를 처리 가스 공급관으로부터 가스 배출구(158a)를 거쳐 처리실(102) 안으로 공급하는 것이 가능하다. 제 2 배기관(162)을 거쳐 처리 용기(104)의 하부에 진공 펌프(도시 안됨)가 접속된다. 이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 처리실(102) 내측의 분위기를 감압 레벨, 예컨대 40 Torr로 유지할 수 있다.
(2) 내측 링체의 온도와 플라즈마중의 래디컬 분포간의 관계
다음, 도 3을 참조하여 내측 링체(112a)의 온도와 처리실(102) 내에 생성되는 플라즈마중의 래디컬 분포간의 관계에 대해 설명한다. 도 3a는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 연장된 반경방향을 따라 처리실(102)의 내부를 도시한 개략적 단면도로서, 도면중의 화살표는 처리실(102) 내부의 가스 흐름을 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 3b는 도 3a에서 처리실(102) 내부의 래디컬 분포를 도시한 것이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 가스 배출구(158a)를 통해 웨이퍼(W)쪽으로 이송되는 가스는 먼저 웨이퍼(W)의 방향을 따라 흐른 다음 링체(112) 부근에서 흐름이 변화되고 배기된다. 또한, 전술한 종래 기술의 경우에서와 같이 열전달 가스가 공급되지 않으면, 내측 링체(112a)는 이온의 충돌로 인해 예컨대 약 250℃ 까지 가열된다. 그 결과, 도 3b에 실선으로 도시한 바와 같이 내측 링체(112a) 주위의 래디컬 밀도는 저하된다.
이러한 문제점은, 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하여 열전도율을 증가시키되 내측 링체(112a)에서 생성되는 열을 하부 전극(106)에 의해 확실하게 흡수하도록 하는 것에 의해 해결될 수도 있다.
(3) 열전달 가스의 공급 구성
그 다음, 도 1, 2, 4를 참조하여 He을 웨이퍼(W)와 정전 척(108) 사이의 공간과 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 공간에 공급하는 공급 구성에 대해 설명한다.
먼저, 도 1에 도시된 제어기(140)에는 플라즈마 생성 전에 정전 척(108)상의 웨이퍼(W)의 온도와 내측 링체(112a)의 온도가 통보된다. 이 때, 하부 전극(106)의 온도는 예컨대 -20℃로 유지된다. 제어기(140)는 개별 온도에 대한 정보에 따라 제 1 내지 제 3 압력 조정 유닛(164, 166, 186)을 조정한다. 따라서, 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 공간에 공급되는 He의 압력과 웨이퍼(W)와 웨이퍼(W)의 전체 표면 사이의 공간에 공급되는 He의 압력을 조정하여 웨이퍼(W)의 전체의 표면 온도를 내측 링체(112a)의 온도와 대략 동일하게 설정할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 온도와 내측 링체(112a)의 온도가 서로 대략 동일하게 설정된다.
각 He의 압력 레벨은 각각의 대응하는 제 1 내지 제 3 압력 조정 유닛(164, 166, 186)에 의해 항상 상기 설정치로 유지된다. 예를 들면, 도 2c에 도시한 제 3 압력 조정 유닛(186)을 예시적으로 설명한다. 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 He 압력 레벨은 항상 압력계(188)로 측정된다. 측정을 통해 얻는 압력 정보는 압력 조정 밸브(192)에 전달된다. 압력 조정 밸브(192)는 상기 측정된 실제의 압력값과 제어기(140)에 의해 설정된 압력값이 대략 일치하도록 개방도를 조정한다. 이 때, 실제의 압력값이 압력값 설정치보다 크면, 압력 조정 밸브(192)가 개방되어 제 3 가스 공급관(13) 내부의 He 가스를 제 1 배기관(190)을 거쳐 배기한다. He 가스를 이런 방식으로 배기하는 것에 의해, 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 공간내의 압력이 감소되어 압력값과 압력값 설정치를 일치시킨다. 또한, 제 1 및 제 2 압력 조정 유닛(164, 166)도 웨이퍼(W)와 정전 척(108) 사이의 압력값을 항상 압력값 설정치로 유지한다.
그 다음, 플라즈마 처리를 개시할 때, 웨이퍼(W)의 온도는 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이 상승하고 변화하기 시작한다. 도 4는 다수의 웨이퍼(W)에 대해 수행한 연속 에칭 처리를 가한 경우의 각 웨이퍼(W)에서 발생하는 온도 변화를 개략적으로 도시한 것이다. 또한, 도 4의 W-#1 내지 W-#n은 각 웨이퍼(W)에 지정된 참조 번호이다.
이제부터 웨이퍼(W)의 온도 변화에 대해 설명한다. 연속 처리를 개시한 직후의 웨이퍼(W-#1)의 온도는, 플라즈마의 생성 전에 하부 전극(106)의 온도와 대략 동일한 약 -20℃로 유지된다. 처리를 가한 웨이퍼(W-#1)의 온도는 처리 사간의 길이에 비례하는 수준으로 상승할 것이다. 예를 들면, 3분간의 처리가 종료된 직후에 웨이퍼(W-#1)의 온도는 약 70℃까지 상승할 것이다.
웨이퍼(W-#1)의 처리를 종료한 후에 웨이퍼(W-#2)의 처리를 개시할 때까지 웨이퍼(W)의 교체 등에 의해 약 30 내지 60초 정도의 시간 간격이 있다. 그러나,박막(108b)을 구성하는 폴리이미드의 열전도율은 낮다. 이 때문에, 정전 척(108)의 척 표면의 열은 하부 전극에(106)에 충분히 흡수되지 않는다. 그 결과, 후에 처리할 웨이퍼(W-#2)의 온도는 플라즈마 생성 전에 이미 웨이퍼(W-#1)의 대응 온도보다 높은 -10℃ 정도이다. 또한, 마찬가지 이유로, 처리중에 또 처리 직후의 웨이퍼(W-#2)의 온도는 웨이퍼(W-#1)의 대응 온도보다 높다. 그 결과, 처리 종료 직후의 웨이퍼(W-#2)의 온도는 약 80℃ 까지 상승할 것이다. 따라서, 웨이퍼(W-#5) 까지의 웨이퍼(W)의 예비 처리로부터 사후 처리의 온도는 처리 회수에 비례하여 상대적으로 상승한다. 또한, 웨이퍼(W-#5 ~ W-#n)의 온도는 도 4에 도시된 형상과 같이 대략 동일한 패턴으로 상승한다.
따라서, 소정 압력 레벨의 He 가스가 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 공간에 공급되어, 도 4에 도시된 바와 같이 변화되는 웨이퍼(W)의 온도를 내측 링체(112a)의 온도와 실질적으로 일치시킨다. 이것에 의해, 도 3b에 점선으로 도시된 바와 같이 내측 링체(112a) 상부의 래디컬의 밀도가 균일하게 된다.
또한, 웨이퍼(W)는 전술한 바와 같이 정전 척(108)에 의해 지지된다. 그러나, 웨이퍼(W)와 척 표면 사이의 공간에 공급되는 He 가스가 중심쪽을 향해서 보다는 외측 연부를 향해 더 용이하게 흐르기 때문에, 웨이퍼(W)의 외측 연부의 온도는 웨이퍼(W)의 중심부의 온도보다 더 높게 상승하기 쉽다. 따라서, 상이한 압력의 He 가스가 제 1 가스 공급 덕트(114) 및 제 2 가스 공급 덕트(116)를 통해 웨이퍼(W)의 중심과 웨이퍼(W)의 외측 연부에 각각 공급된다. 예를 들면, 압력이 약 7 Torr 정도인 He 가스가 웨이퍼(W)의 중심과 척 표면의 중심 사이의 공간에 공급된다. 압력이 약 40 Torr인 He이 웨이퍼(W)의 외측 연부와 척 표면의 외측 연부 사이에 공급된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면 온도는 약 110℃ 이하로 설정되어 웨이퍼의 표면에 형성된 포토레지스트가 손상되지 않도록 한다.
(4) 히터 제어 구성
다음, 도 1을 다시 참조하여 외측 링체(112b)에 내장된 히터(146)의 제어 구성에 대해 설명한다. 외측 링체(112b)는, 전술한 바와 같이 절연성 재료로 형성되어 있으므로, 플라즈마중의 이온이 서로 충돌하지 않는다. 이 때문에, 외측 링체(112b)의 온도는 연속 공정의 개시 후에 5 내지 10매의 웨이퍼(W)를 처리할 때까지 약 150℃ 내지 200℃의 범위 내에서 안정화되지 않는다.
따라서, 외측 링체(112b)는 처리 개시 전에 히터(148)에 의해, 예컨대 180℃ 정도까지 가열된다. 히터(148)는 제 3 온도 센서(146)에 의해 감지되는 외측 링체(112b)의 온도 정보를 기초로 제어기(140)에 의해 제어된다. 이러한 구성에서, 외측 링체(112b)의 온도는 소정 레벨에 도달한 후에 그러한 소정 레벨에 유지된다. 또한, 외측 링체(112b)의 열은 하부 전극(106)에 방열되기 쉽다. 따라서, 외측 링체(112b)의 온도를 히터(148)에 의해 생성된 열량의 조정을 통해 소정 레벨에 유지할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 상부와 내측 링체(112a) 주위의 래디컬의 밀도를 안정화시킬 수 있다.
전술한 구성의 실시예에서, 처리의 개시 직후에도 웨이퍼(W)의 상부와 링체(112) 주위의 래디컬의 밀도가 상당히 균일하다. 따라서, 웨이퍼(W)의 중심과 외측 연부 사이에 에칭율의 차이가 발생하지 않아 웨이퍼(W)의 전체 표면에 균일한처리를 하는 것이 가능하다.
(제 2 실시예)
다음, 도 5를 참조하여 본 발명을 적용가능한 제 2 실시예의 에칭장치(200)에 대해 설명한다.
에칭장치(200)의 하부 전극(202)은 제 3 가스 공급관(204)을 내장하고 있다. 제 3 가스 공급관(204)은 제 3 가스 공급 덕트(130) 및 제 2 가스 공급관(120)에 접속되어 있다. 이러한 구성을 이용하면, 가스 공급원(138)에 의해 공급되는 He은, 먼저 제 2 압력 조정 유닛(166)에 의해 소정 레벨, 에컨대 약 40 Torr 정도로 조정된다. 그 후에, He은 제 2 가스 공급관(120) 및 제 2 가스 공급 덕트(116)를 거쳐 웨이퍼(W) 외측 연부와 정전 척(108) 사이의 공간에 공급된다. 또한, He은 제 2 가스 공급관(120)과 제 3 가스 공급관(304) 및 제 3 가스 공급 덕트(130)를 거쳐 내측 링체(112a)와 하부 전극(202)의 사이의 공간에 공급된다. 에칭장치(200)의 다른 구성상 특징은 전술한 에칭장치(100)와 대략 동일하다.
전술한 구성의 실시예에서, 제 2 및 제 3 가스 공급 덕트(116, 130)를 통해 공급되는 He의 압력 레벨은 단일의 제 2 압력 조정 유닛(166)을 이용하여 개별적으로 조정할 수 있다. 그 결과, 장치의 구성이 단순화되어 장치 제작 비용을 감소시킬 수 있다. 또한, 제 2 가스 공급관(120) 및 제 3 가스 공급관(204)은 하부 전극(202)의 내부에 접속되어 있으므로, 전술한 종래 기술의 에칭 장치의 구성을 최소한으로 변경할 수 있다.
(제 3 실시예)
이하, 본 발명을 적용가능한 제 3 실시예의 에칭장치(500)에 대해 설명한다.
제 1 압력 레벨, 예컨대 7 Torr의 He을 제 1 압력 조정 유닛(164)을 거쳐 에칭장치(500)의 제 1 가스 공급관(118)에 공급한다. 제 2 압력 레벨, 예컨대 40 Torr의 He을 제 2 압력 조정 유닛(166)을 거쳐 제 2 가스 공급관(120)에 공급한다. 제 3 가스 공급관(502)은 제 3 가스 공급 덕트(130)에 접속되어 있다. 제 3 가스 공급관(502)은, 제 1 링크 관(521) 및 제 2 링크 관(522)을 거쳐 제 1 가스 공급관(118)과 제 2 가스 공급관(120)에 각각 접속되어 있다. 제 1 링크 관(521)은 제 1 개폐 밸브(511)를 구비하고 제 2 링크 관(522)는 제 2 개폐 밸브(512)를 구비한다. 제 1 개폐 밸브(511) 및 제 2 개폐 밸브(512)는 제어기(140)에 접속되어 있다.
이러한 구성에 의해, 제 1 개폐 밸브(511) 및 제 2 개폐 밸트(512)는 제어기(140)에 의해 적절히 개폐될 수 있다. 따라서, 제 1 개폐 밸브(511)가 개방되면, 제 3 가스 공급관(502)에 7 Torr의 He이 공급되는 한편, 제 2 개폐 밸브(512)가 개방되면 제 3 가스 공급관(502)에 40 Torr의 He이 공급된다. 제 1 개폐 밸브(511)의 개방 기간과 제 2 개폐 밸브(512)의 개방 기간을 조절하는 것에 의해, 웨이퍼(W)의 온도와 내측 링체(112a)의 온도를 동일하게 할 수 있다. 다른 구성상의 특징은 에칭장치(100)와 대략 동일하다.
전술한 구성의 실시예에서는, 에칭장치(200)에서와 동일하게 별도의 압력 조정 유닛을 제 3 가스 공급관(502)에 접속할 필요는 없다. 그 결과, 장치의 구성이 단순화된다.
(제 4 실시예)
다음, 도 7을 참조하여 제 4 실시예의 에칭장치(300)에 대해 설명한다.
에칭장치(300)의 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이에는, 열전도율 조정 부재를 구성하는 재료막(302)이 제공되어 있다. 이 재료막(302)은 다음의 식으로 표현되는 열전도율을 갖는다.
R = Q ×S1/S2
상기 식에서, R은 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 열전도율을 나타내고, Q는 정전 척(108)상에 장착된 웨이퍼(W)와 하부 전극(106) 사이의 열전도율을 나타낸다. S1은 내측 링체(112a)의 상부면[처리실(102)쪽으로 노출된 면]의 면적을 나타내고, S2는 내측 링체(112a)의 하부면[하부 전극(106)과 접촉하는 면]의 면적을 나타낸다. 이러한 구성을 채용하는 것에 의해, 정전 척(108)을 거친 웨이퍼(W)와 하부 전극(106) 사이의 열전도율과, 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이의 열전도율을 서로 대략 동일하게 설정할 수 있다. 다른 구성상의 특징은 에칭장치(100)와 대략 동일하다.
전술한 구성의 실시예에서는 내측 링체(112a)와 하부 전극(106) 사이에 열전달 가스를 공급하는 가스 공급 기구가 필요치 않다. 따라서, 에칭장치의 제작 비용 증가를 최소화할 수 있다.
(제 5 실시예)
본 발명을 적용가능한 제 5 실시예의 에칭장치(400)에 대해 도 8을 참조하여설명한다.
에칭장치(400)의 링체(402)는 본 실시예의 내측 링체(404)와 전술한 외측 링체(112b)로 구성되어 있다. 내측 링체(404)는 내측 링체(112a)와 유사한 재료로 형성되고, 대략 원형으로 형성되어 있다. 또한, 스크류(406)를 삽입할 수 있는 다수의 관통공(404a)이 내측 링체(404)에 형성되어 있다. 또한, 각 관통공(404a)의 처리실(102)측에는, 관통공(404a)과 연통하는 카운터보어(404b)가 형성되어 있다. 내측 링체(112a)와 하부 전극(106)의 사이에는, 예컨대 표면에 Al2O3막을 형성하는 것에 의해 고 전도율의 알루미늄 판(408)이 개재되어 있다. 또한, 알루미늄 판(408)에는, 개별 관통공(404a)에 대응하여 스크류(406)를 삽입가능한 관통공(408a)이 형성되어 있다.
내측 링체(404)를 장착할 때, 알루미늄 판(408) 및 하부 전극(106)은 열전도성 테입(시트)(도시 안됨)을 이용하여 서로 밀착 배치된다. 또한, 내측 링체(404) 및 알루미늄 판(408)은 접착제(도시 안됨)를 이용하에 접착된다. 내측 링체(404)가 스크류(406)로 고정되지 않은 이러한 구성에 의하면, 내측 링체(404)의 손상을 방지할 수 있다. 알루미늄 판(408)은 다수의 스크류(406)에 의해 하부 전극(106)과 밀착 고정된다. 알루미늄 판(408)을 고정하는 경우, 알루미늄 판(408)을 하부 전극(106)에 대해 가압하는 힘은, 개별 스크류(406)의 조임 토오크를 조정함으로써 적절히 조정된다. 따라서, 알루미늄 판(408)을 하부 전극(106)에 부착하는 정도는, 내측 링체(404)의 열전도율을 소정 레벨로 설정할 수 있도록 조정된다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 온도와 내측 링체(404)의 온도를 대략 서로 동일하게 설정할 수 있다. 또한, 스크류(406)를 장착한 후에, 스크류 커버(410)를 각 카운터보어(404b)에 끼워서 내측 링체(404)의 상부면을 평탄하게 한다. 스크류 커버(410)는 내측 링체(404)와 유사한 재료로 형성된다. 또한, 그밖의 구성상의 특징은 에칭장치(100)와 대략 동일하다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 정신, 범위 및 기술사상의 범주내에서 당업자가 각종 변경예 및 수정예를 착상할 수도 있을 것이다.
예를 들면, 에칭 장치가 외측 링체와 내측 링체로 구성된 링체를 채용하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성예에 한정되지 않으며, 단일의 전도성 링체를 구비한 에칭 장치에도 적용가능하다.
또한, 제어기가 온도 센서에 의해 감지되는 온도의 정보를 기초로 압력 조정 유닛을 조정하는 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예를 들면, 더미 웨이퍼에 대해 예비 에칭 처리를 실시하여 내측 링체와 외측 링체의 온도 변화를 나타내는 곡선을 제어기에 설정할 수도 있다. 그 후에, 통상의 처리시에, 미리 구한 온도 변화 곡선에 기초하여 압력 조정 유닛 및 히터에 의해 생성되는 열량을 조정할 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 실제의 처리중에 웨이퍼와 링체의 온도를 검출하는 온도 센서를 에칭 장치에 제공할 필요가 없다. 그 결과, 에칭 장치의 제작 비용을 감소시킬 수 있다.
또한, 열전달 가스를 웨이퍼와 정전 척 사이의 공간과 내측 링체와 하부 전극 사이의 공간에 공급하는 구성을 일예로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지 않으며, 웨이퍼와 정전 척 사이의 공간과 내측 링체와 하부 전극 사이의 공간 뿐만아니라 외측 링체와 하부 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 구성에도 적용가능하다.
정전 척이 폴리이미드로 형성된 구성을 일예로 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세라믹 정전 척을 구비한 에칭 장치에도 적용 가능하다.
또한, 외측 링체에 히터가 내장된 구성을 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성예에 한정되지 않는다. 본 발명은, 본 실시예에 채용된 히터 등의 가열 수단을 구비하지 않은 외측 링체를 갖는 에칭 장치에도 적용 가능하다.
고주파 전력을 하부 전극에만 인가하는 에칭장치를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명은 이러한 구성예에 한정되지 않는다. 본 발명은 고주파 전력을 하부 전극 또는 상부 전극의 양측 또는 상부 전극에만 인가하는 에칭 장치에도 적용 가능하다. 또한, 본 발명은 전술한 에칭장치 뿐만아니라 애싱 장치 및 CVD 장치를 포함하는 각종 플라즈마 처리장치에도 적용 가능하다.
본 발명에 따르면, 피처리체의 중심과 그의 외측 연부 주위의 래디컬 밀도를 균일화하는 것에 의해, 피처리체의 전체 표면에 균일한 처리를 실시할 수 있다. 그 결과, 특히 대형의 피처리체를 처리하는 경우에 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명은, 반도체 처리장치, 특히 에칭장치, 애싱 장치 및 CVD 장치 등의 각종 플라즈마 처리장치에 이용하는 것이 가능하다.

Claims (12)

  1. 처리실 내부에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 수행하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단과,
    상기 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와,
    상기 전도성 링체와 상기 전극의 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와,
    열전달 가스의 공급 압력을 조정하는 압력 조정 수단과,
    상기 전도성 링체의 온도와 상기 피처리체의 온도를 서로 대략 동일하게 설정하도록 상기 압력 조정 수단을 조정하는 제 1 제어 수단을 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 제어 수단은, 상기 전도성 링체의 온도와 상기 피처리체의 온도를 측정하는 온도 센서에 의해 수행하는 검출에 의해 얻은 온도 정보에 기초하여 상기 압력 조정 수단을 제어하는
    플라즈마 처리장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급 경로와는 별도로, 상기 피처리체와 상기 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 하나 또는 가수의 제 2 가스 공급 경로가 상기 전극에 제공되는
    플라즈마 처리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전도성 링체의 주위를 포위하는 절연성 링체와,
    상기 절연성 링체에 제공된 가열 수단과,
    상기 가열 수단을 제어하는 제 2 제어 수단을 추가로 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  5. 처리실 내부에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단과,
    상기 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와,
    상기 전도성 링체와 상기 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1가스 공급 경로와,
    상기 제 1 가스 공급 경로와 연통하고, 상기 피처리체와 상기 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 경로와,
    열전달 가스공급 압력을 조정하는 압력 조정 수단과,
    상기 압력 조정 수단을 제어하는 제어 수단을 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  6. 처리실 내부에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 제어 수단과,
    상기 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와,
    상기 전도성 링체와 상기 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 제 1 가스 공급 경로와,
    상기 피처리체와 상기 전극 사이의 공간에 제 1 압력의 열전달 가스를 공급하는 제 2 가스 공급 경로와,
    상기 피처리체와 상기 전극 사이의 공간에 제 2 압력의 열전달 가스를 공급하는 제 3 가스 공급 경로와,
    상기 제 1 가스 공급 경로를 상기 제 2 가스 공급 경로와 연결하는 개폐 자재의 제 1 링크 경로와,
    상기 제 1 가스 공급 경로를 상기 제 3 가스 공급 경로와 연결하는 개폐 자재의 제 2 링크 경로와,
    상기 제 1 링크 경로의 개방 기간과 상기 제 2 링크 경로의 개방 기간을 제어하여 상기 전도성 링체의 온도와 상기 피처리체의 온도를 서로 대략 동일하게 설정하는, 제어 수단을 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  7. 처리실 내부에 제공된 전극의 장착면에 형성된 정전 척상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단과,
    상기 정전 척상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와,
    상기 전극과 상기 전도성 링체 사이에 개재되어, 상기 전극과 상기 전도성 링체 사이의 열전도율과 상기 전극과 상기 피처리체 사이의 열전도율을 서로 대략 동일하게 설정하는 열전도율 조정 부재를 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  8. 처리실 내부에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리장치에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단과,
    상기 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와,
    상기 전극을 향해 상기 전도성 링체에 압력을 가하는 동시에 상기 전도성 링체에 가해진 압력 레벨을 조정 가능한 가압 수단을 포함하는
    플라즈마 처리장치.
  9. 처리실 내부에 제공된 전극에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리방법에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단을 조정하여 상기 전극의 온도를 소정 레벨로 설정하는 단계와,
    상기 전극상에 배치된 피처리체의 주위를 포위하는 전도성 링체와 상기 전극 사이의 공간에 열전달 가스를 공급하는 단계와,
    열전달 가스의 압력을 조정하여 상기 피처리체의 온도와 상기 전도성 링체의 온도를 대략 동일하게 설정하는 단계를 포함하는
    플라즈마 처리방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 플라즈마 처리중에 상기 전도성 링체의 주위를 포위하는 절연성 링체의온도를 일정 온도로 유지하도록 상기 절연성 링체에 열을 가하는 단계를 추가로 포함하는
    플라즈마 처리방법.
  11. 처리실 내부에 제공된 전극상에 배치된 피처리체에 대해 플라즈마 처리를 실행하는 플라즈마 처리방법에 있어서,
    상기 전극에 제공된 온도 조정 수단에 의해 조정되는 상기 피처리체의 온도와 상기 전극상에 장착된 피처리체 주위를 포위하는 전도성 링체의 온도를 서로 대략 동일하게 설정하여 상기 플라즈마 처리를 수행하는
    플라즈마 처리방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 전도성 링체의 주위를 포위하는 절연성 링체를 일정 온도에 유지하도록 가열하는
    플라즈마 처리방법.
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