KR20040066142A - 처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재 - Google Patents

처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재 Download PDF

Info

Publication number
KR20040066142A
KR20040066142A KR10-2004-7008215A KR20047008215A KR20040066142A KR 20040066142 A KR20040066142 A KR 20040066142A KR 20047008215 A KR20047008215 A KR 20047008215A KR 20040066142 A KR20040066142 A KR 20040066142A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat transfer
transfer gas
gas supply
target object
gas discharge
Prior art date
Application number
KR10-2004-7008215A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100554645B1 (ko
Inventor
히모리신지
엔도쇼스케
나가세키가즈야
구보타도모야
Original Assignee
동경 엘렉트론 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동경 엘렉트론 주식회사 filed Critical 동경 엘렉트론 주식회사
Publication of KR20040066142A publication Critical patent/KR20040066142A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100554645B1 publication Critical patent/KR100554645B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2001—Maintaining constant desired temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

열전달 가스의 방전을 막고 또한 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행하는 것이 가능한 처리 장치를 제공한다. 기밀한 처리 용기(102)내에 대향하여 설치된 1쌍의 전극 중 하부 전극(110)에 고주파 전력을 인가하고, 전극 사이에 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여, 피 처리체 표면에 소정의 처리를 실시하는 플라즈마 에칭 장치(100)에 있어서, 피 처리체를 흡착 유지하는 정전척(112)과 피 처리체와의 사이의 미소 공간(S)에 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급부(120)를 전극에 공급되는 고주파 전력에 의해서 생기는 전계 방향에 대하여 경사시킨 열전달 가스 공급관(162) 및 열전달 가스 공급관용 코마부(164)로 구성한다.

Description

처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재{PROCESSING DEVICE, AND GAS DISCHARGE SUPPRESSING MEMBER}
반도체 제조 공정에서는 기밀한 처리 용기내에서, 피 처리체를 소정의 온도로 제어하면서, 그 표면에 소정의 처리를 하는 처리 장치가 사용되고 있다. 도 20은 종래의 처리 장치의 처리 용기 내부를 도시하는 개략 단면도이며, 도 21은 열전달 가스 공급관용 코마의 개관도이다.
도 20에 도시하는 바와 같이, 종래의 처리 장치의 처리 용기내에는 피 처리체인 반도체 웨이퍼(W)를 탑재한 탑재대를 겸한 하부 전극(10)이 구비되어 있다. 하부 전극(10)의 상부에는 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 유지하는 정전척(12)이 설치되어 있다. 하부 전극(10)의 하부는 절연체(4)를 거쳐서, 접지된 부재(7)(예컨대, 처리 용기의 외벽 등)가 접속되어 있다.
정전 척(12)과 반도체 웨이퍼(W)와의 사이에는 반도체 웨이퍼(W)를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급할 수 있는 미소 공간(도시하지 않음)이 마련되고, 열전달 가스 압력 제어부(68)로부터 열전달 가스인 예컨대 He 가스를 공급한다.
처리를 할 때에는 하부 전극(10)에 고주파 전력이 인가되고, 반도체 웨이퍼(W)의 위쪽에 플라즈마(50)를 생성시킨다. 이 때, 하부 전극(10)과 부재(7)와의 사이에는 고주파 전력에 의해서, 하부 전극(10)과 플라즈마와의 사이에 생기는 전압과 동일한 예컨대 전압(V)이 생기게 된다.
이 전압(V)에 의해서, 열전달 가스 속의 전자가 열전달 가스 공급관내에서 가속되어 방전을 일으키는 일이 있어, 이것의 방지 등을 위해서 열전달 가스 공급관의 일부에 열전달 가스 공급관용 코마부(64)를 삽입하여, 열전달 가스 공급관(60), 열전달 가스 공급관용 코마부(64) 및 열전달 가스 공급관(62)을 거쳐서 열전달 가스를 공급하도록 하고 있다.
종래의 열전달 가스 공급관용 코마부(64)는 도 21에 도시하는 바와 같이 예컨대 테프론(등록상표) 등의 수지제로, 예컨대 번갈아 구멍이 형성된 3개의 열전달 가스 공급관용 코마(64-1, 64-2, 64-3)로 이루어진다. 이것에 의해서, 전압(V)은 열전달 가스 공급관용 코마의 수만큼 분압된다. 또한, 열전달 가스는 각 열전달 가스 공급관용 코마의 단부에 도달할 때마다 충돌하여 진행 방향이 변경되고, 가속된 전자의 에너지는 저하하기 때문에 방전을 막을 수 있다.
그런데, 최근의 반도체 장치의 고 집적화 등에 따라서, 전압(V)이 더욱 커지는 조건으로 처리를 할 필요성이 발생했다. 큰 전압이 걸리면, 종래의 열전달 가스 공급관용 코마(64-1, 64-2 및 64-3)로는 구멍의 수가 많고, 더구나 직선에 가까운 경로로 열전달 가스가 공급되기 때문에, 열전달 가스는 방전하기 쉬워질 가능성이 있었다.
이 문제를 해결하기 위해서, 종래에는 열전달 가스 공급관용 코마부(64)의 열전달 가스 공급관용 코마의 수를 증가시켜서 대응하고 있었다. 그러나, 열전달 가스 공급관용 코마의 수가 증가하면, 반도체 웨이퍼(W) 이면과 열전달 가스 압력 제어부(68)와의 차압이 커져, 열전달 가스의 응답성이 나빠지기 때문에, 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행할 수 없게 될 가능성이 있었다. 또한, 종래의 열전달 가스 공급관용 코마는 일반적으로 테프론 등의 수지제로, 한번 방전이 일어나면 용해해 버릴 가능성도 있었다.
본 발명은 종래의 처리 장치가 갖는 상기 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 열전달 가스의 방전을 막고 또한 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행하는 것이 가능한, 신규하고 개량된 처리 장치, 처리 장치에 사용하는 가스 방전 억제 부재를 제공하는 것이다.
본 발명은 처리 장치에 관한 것으로, 특히 피 처리체 이면에 온도 제어를 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급관에 있어서 열전달 가스의 방전을 억제할 수 있는 처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재에 관한 것이다.
발명의 개시
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 있어서의 한 관점에 의하면, 기밀한 처리 용기내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하고, 처리 용기내로 도입된처리 가스를 플라즈마화하여, 피 처리체 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서, 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 피 처리체와의 사이의 미소 공간으로 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로가 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여, 적어도 일부 경사하고 있는 처리 장치가 제공된다.
상기 열전달 가스 공급로는 열전달 가스 공급로내에 마련된 부재에 의해서, 실질적으로 상기 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여 적어도 일부 경사하도록 해도 좋다. 그 부재는 다공성 세라믹으로 형성할 수 있다. 또한, 열전달 가스 공급로는 지그재그 형상 또는 나선 형상으로 형성되도록 해도 좋다. 열전달 가스 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다도 작은 형상을 이루도록 해도 좋고, 그 전계 방향의 두께를 1mm 이하로 해도 좋다. 열전달 가스 공급로는 유전율이 4 이하인 부재내에 구성해도 좋고, 복수로 구성해도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 열전달 가스 공급로의 전계 방향의 거리가 짧아져, 열전달 가스중의 전자는 열전달 가스 공급로의 측벽 등에 충돌하여 에너지가 저하하기 때문에, 방전을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 열전달 가스의 실질적인 공급로를 전계 방향에 대하여 경사시키기 위한 부재를 다공성 세라믹으로 하면, 다수 사용할 필요가 없이, 열전달 가스의 압력 제어를 지장없이 실행할 수 있고, 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행할 수 있게 된다. 또한, 다공성 세라믹은 수지에 비교해서 내전압성 및 내열성이 높아, 다른 부재에서 방전이 발생하더라도 용이하게 용해해 버리는 일도 없다. 열전달 가스 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다도 작은 형상을 이루도록 함으로써, 전계 방향의 공간을 좁게 할 수 있기 때문에, 열전달 가스중의 전자는 벽에 의해서 가속이 억제되기 때문에 방전을 방지할 수 있다. 또한, 전계 방향의 두께를 1mm 이하로 함으로써 방전을 방지하면서, 가스 유량이나 제조의 용이성도 향상시킬 수 있다.
열전달 가스 공급로는 유전율이 4 이하인 부재의 내부에 구성해도 좋다. 유전율이 4 이하인 부재로서는, 예컨대 석영 외에, 테프론(등록상표), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 4불화에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르공중합수지(PFA), 4불화에틸렌-6불화프로필렌공중합수지(PFEP), 불화비닐리덴 수지(PVDF) 등의 불소 수지가 있다. 이것에 의해서, 열전달 가스 공급로에 걸리는 전압을 보다 낮게 할 수 있기 때문에, 열전달 가스 공급로의 두께를 보다 크게 잡을 수 있다. 이 때문에, 방전을 방지하면서 가스 유량이나 제조의 용이성도 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 기밀한 처리 용기내에 마련된 전극에 고주파 전력을 인가하고, 처리 용기내에 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여, 피 처리체 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서, 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 피 처리체와의 사이의 미소 공간으로 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로에, 열전달 가스의 공급로가 주연부에 설치된 대략 원통형상의 제 1 부재와, 열전달 가스의 공급로가 중심부에 설치된 대략 원통 형상의 제 2 부재를 교대로 적어도 하나씩 배치한 처리 장치라도 좋다.
이러한 구성에 의하면, 대략 원통 형상인 제 1 부재로 열전달 가스가 도달하면, 충돌에 의해서 거의 수직 방향으로 방향 전환시켜진 뒤, 주연부의 경로로 열전달 가스가 도달하여, 제 2 부재에 도달할 때까지 진행한다. 그래서, 다시 거의 수직 방향으로 방향 변환시켜진 뒤, 열전달 가스는 제 1 부재의 중심부의 경로를 진행한다. 이것에 의해서, 열전달 가스는 전계 방향에 대하여 수직 방향으로 있는 거리를 확실하게 진행하기 때문에, 열전달 가스중의 전자는 제 1 또는 제 2 부재의 단부로의 충돌에 의해서 확실하게 에너지가 저하하여, 방전을 방지할 수 있다.
또한, 열전달 가스가 실질적인 공급로를 전계 방향에 대하여 경사시키기 위한 부재를 다수 사용할 필요가 없기 때문에, 열전달 가스의 압력 제어를 지장 없이 실행할 수 있고, 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행하는 것이 가능한 처리 장치를 제공할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 기밀한 처리 용기내의 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 상기 피 처리체와의 사이의 미소 공간으로 상기 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로의 도중에 설치되고, 상기 열전달 가스 공급로의 일부를 갖는 가스 방전 억제 부재에 있어서, 상기 가스 방전 억제 부재내의 공급로는 나선 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가스 방전 억제 부재가 제공된다. 또한, 가스 방전 억제 부재내의 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다도 작은 형상을 이루도록 해도 좋다. 또한, 가스 방전 억제 부재내의 공급로의 단면은 전계 방향의 두께를 1mm 이하로 해도 좋고, 가스 방전 억제 부재는 유전율이 4 이하인 재료로 구성해도 좋다.
이러한 구성에 의해서도, 열전달 가스 공급로의 전계 방향의 거리가 짧아져, 열전달 가스중의 전자는 열전달 가스 공급로의 측벽 등에 충돌하여 에너지가 저하하기 때문에, 방전을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 열전달 가스의 실질적인 공급로를 전계 방향에 대하여 경사시키기 위한 부재를 다공성 세라믹으로 하면, 다수 사용할 필요가 없이, 열전달 가스의 압력 제어를 지장 없이 실행할 수 있고, 피 처리체의 온도 제어를 높은 정밀도로 실행할 수 있게 된다. 또한, 다공성 세라믹은 수지에 비교하여 내전압성 및 내열성이 높아, 다른 부재에서 방전이 발생하더라도 용이하게 용해해버리는 일도 없다. 열전달 가스 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다 작은 형상을 이루도록 함으로써, 전계 방향의 공간을 좁게 할 수 있으므로, 열전달 가스중의 전자는 벽에 의해서 가속이 억제되기 때문에 방전을 방지할 수 있다. 또한, 전계 방향의 두께는 1mm 이하로 함으로써, 방전을 방지하면서 가스 유량이나 제조의 용이성도 향상시킬 수 있다.
또한, 가스 방전 억제 부재는 열전달 가스의 입구측, 출구측 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 단부에 상기 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여 적어도 일부 경사한 열전달 가스의 통로를 형성한 접속 부재를 설치해도 좋다. 이것에 의하면, 예컨대 가스 방전 억제 부재와, 그 입구측, 출구측에 있는 도전성 부재, 하부 전극과의 경계에서의 전위의 등고선이 밀려나오는 공간을 없앨 수 있고, 전자의 가속도 방지할 수 있다. 이것에 의해서, 상기 경계 부분에서의 방전(특히, 스파크 방전)을 방지할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 플라즈마 에칭 장치(100)를 도시하는 단면 개략도,
도 2는 제 1 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치(100) 내부의 구성을 도시하는 개략 단면도,
도 3은 열전달 가스 공급관용 코마부(가스 방전 억제 부재)(164)의 구성을 도시하는 개략 사시도,
도 4는 상부 열전달 가스 공급관(162)의 구성예를 도시하는 개략 단면도,
도 5는 제 2 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(400)를 도시하는 개략도,
도 6은 가스 방전 억제 부재의 열전달 가스 공급로내의 작용을 설명하는 모식도,
도 7은 제 3 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(500)를 도시하는 개략도,
도 8은 열전달 가스 공급관의 두께(T)를 계산할 때의 모델을 도시하는 도면,
도 9는 파셴의 법칙에 의한 방전 개시 전압의 곡선을 도시한 도면,
도 10은 가스 방전 억제 부재의 도전성 부재와의 경계부의 작용을 설명하는 모식도,
도 11은 접속 부재의 일예를 도시하는 도면,
도 12는 접속 부재의 다른 예를 도시하는 도면,
도 13은 접속 부재의 다른 예를 도시하는 도면,
도 14는 접속 부재의 다른 예를 도시하는 도면,
도 15는 접속 부재의 다른 예를 도시하는 도면,
도 16은 접속 부재의 다른 예를 도시하는 도면,
도 17은 제 4 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(600)를 도시하는 단면 개략도,
도 18은 도 17의 A 부분의 확대도,
도 19는 제 4 실시예에 따른 코마(가스 방전 억제 부재)의 평면도,
도 20은 종래의 처리 장치의 처리 용기 내부를 도시하는 개략 단면도,
도 21은 종래의 열전달 가스 공급로용 코마의 개관도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 처리 장치의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여함으로써 중복설명을 생략한다.
(제 1 실시예)
도 1은 본 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치(100)를 도시하는 단면 개략도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 에칭 장치(100)는 예컨대 알루미늄으로 이루어지는 원통형 또는 직사각형 형상으로 형성된 처리 용기(102)를 갖고 있다. 처리 용기(102)의 바닥부에는, 예컨대 석영 또는 세라믹 등의 절연재(104)를 거쳐서, 피 처리체인 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하는 대략 원통형의 탑재대를 겸한 하부 전극(110)이 설치되어 있다.
하부 전극(110)은 예컨대 알루미늄 등에 의해서 형성된 복수의 부재를 볼트등에 의해서 조립하여 구성할 수 있고, 내부에는 피 처리체를 소정의 온도로 조정하기 위한 냉각 수단(도시하지 않음) 및 가열 수단(도시하지 않음) 등을 내부에 설치할 수 있다.
하부 전극(110)의 상면에는 반도체 웨이퍼(W)를 유지하기 위한 유지 수단인 정전척(112)이 설치된다. 정전척(112)은 반도체 웨이퍼(W)와 대략 동일 형태와 크기, 바람직하게는 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다도 약간 작은 직경으로 설치되어 있다. 정전척(112)은 폴리이미드 수지 등의 고분자 절연막으로 이루어지는 필름에 동박 등의 도전막(111)을 파지한 구성이다. 도전막(111)은 고압 직류 전원(108)에 접속되어 고 전압을 인가함으로써, 반도체 웨이퍼(W)를 흡착 유지한다. 또한, 정전척(112)은 기계적으로 반도체 웨이퍼(W)를 유지하는 미케니컬 척이라도 좋다.
정전 척(112)에는 복수의 열전달 가스 공급 구멍(114)이 마련되어 있다. 열전달 가스 공급 구멍(114)에는 열전달 가스 공급부(120)가 접속되고, 가스원(122), 유량 제어계(124), 온도 조절 유닛(126) 등으로 구성되는 열전달 가스 압력 제어부(168)로부터 열전달 가스 예를 들면 He 가스 등의 불활성 가스가 공급된다.
열전달 가스로서 He 등의 불활성 가스 외에는, SF6가스가 바람직하다. 또한, CHF3가스, CHF3가스와 CO 가스의 혼합 가스 등, 처리 가스와 동종의 가스를 사용하는 것도 가능하다. 유량 제어계(124)는 열전달 가스가 소망하는 유량이 되도록 제어하고, 온도 조절 유닛(126)은 열전달 가스가 소망하는 온도가 되도록 제어한다.
상기 열전달 가스 압력 제어부(168)로부터 열전달 가스 공급부(120)를 거쳐서 열전달 가스를 정전척(112) 상부의 미소 공간(S)으로 공급하여, 하부 전극(110)으로부터 반도체 웨이퍼(W)로의 열전달 효율을 높이는 것이 가능하다. 열전달 가스 공급부(120)의 구성에 대해서는 후술한다.
하부 전극(110)에는 정합기(116)를 거쳐서 고주파 전원(118)이 접속되어 있다. 피 처리체의 처리시에는 하부 전극(110)에 대하여 고주파 전원(118)에 의해서 예컨대 13.56MHz의 고주파 전력이 공급된다. 하부 전극(110) 상부에는 상부 전극(135)이 약 10 내지 20mm 떨어져서 대향하여 배치되어 있다. 상부 전극(135)은 중공으로 형성되고, 가스 공급관(136)으로부터 공급된 처리 가스를 복수의 구멍(140)으로부터 처리 용기(102)내로 도입하도록 구성되어 있다.
처리 용기(102)의 측벽에는 피 처리체 반입구(144)가 형성되어 있다. 피 처리체 반입구(144)로 피 처리체를 반입할 때에는 자동 개폐하는 게이트밸브(145)를 거쳐서 반출입된다. 처리 용기(102) 하부에는 진공 펌프 등의 배기계(도시하지 않음)에 접속된 배기구(142)가 형성되고, 여기로부터 배기가 실행됨으로써, 처리 용기(102)내를 소정의 진공도로 유지하고 있다.
처리 용기(102)와 하부 전극(110)의 사이에는 복수의 배플 구멍(143)을 갖는 배플판(148)이 하부 전극(110)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 배플판(148)은 배기류의 흐름을 조절하여, 처리 용기(102)로부터 처리 가스 등을 균일하게 배기하기 위한 것이다.
다음에, 플라즈마 에칭 장치(100)를 이용한 처리 동작에 대하여 설명한다. 피 처리체 반입구(144)로부터 피 처리체인 반도체 웨이퍼(W)가 반입되면, 정전척(112)으로 고압 직류 전원(108)으로부터 고전압이 인가되어, 반도체 웨이퍼(W)는 하부 전극(110)에 흡착 유지된다. 계속해서, 열전달 가스 압력 제어부(168)로부터 소정의 온도 및 유량으로 조절된 열전달 가스가 열전달 가스 공급부(120)를 거쳐서 미소 공간(S)으로 공급되어, 반도체 웨이퍼(W)는 소정의 온도로 조절된다.
그 후, 가스 공급구(136)로부터 예컨대 CHF3가스를 포함하는 혼합 가스 등의 처리 가스가 도입되고, 배기구(142)로부터 배기를 하여, 처리 용기(102)내를 소정의 진공도로 유지한다. 고주파 전원(118)으로부터 정합기(116)를 거쳐서 예컨대 13.56MHz의 전력이 하부 전극(110)에 공급되면, 반도체 웨이퍼(W) 상부의 공간에서 플라즈마가 형성되어, 반도체 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 실시된다. 처리가 끝나면, 고압 직류 전원(108) 및 고주파 전원(118)으로부터의 전력 공급은 정지되고, 반도체 웨이퍼(W)는 피 처리체 반입구(144)로부터 반출된다.
다음에, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 제 1 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(120)의 상세한 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 제 1 실시예에 따른 플라즈마 에칭 장치(100) 내부의 구성을 도시하는 개략 단면도, 도 3은 열전달 가스 공급관용 코마부(164)의 구성을 도시하는 개략 사시도, 도 4는 상부 열전달 가스 공급관(162)의 구성예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 제 1 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(120)는 열전달 가스 압력 제어부(168)에 접속되는 하부 열전달 가스 공급관(160), 그 상부에 배치된 열전달 가스 방전 억제 부재로서의 열전달 가스 공급관용 코마부(이하, 간단히 “코마부”라고도 말함)(164), 코마부(164)로부터 미소 공간(S)으로 통하는 상부 열전달 가스 공급관(162)으로 구성되어 있다. 또한, 도 2에 있어서 절연체(104)의 하부에 있는 도전성 부재(107)는 접지되어 있고, 도 1에 있어서의 처리 용기(102) 바닥부의 외벽에 상당한다.
도 3에 도시하는 바와 같이 코마부(164)는 도시의 예에서는 3개의 열전달 가스 공급관용 코마(이하, 간단히 “코마”라고도 말함)(164-1, 164-2, 164-3)를 갖고 있다. 이들 코마는 처리시에 생기는 전압의 값에 따라서 적절한 수로 할 수 있고, 반드시 3개가 아니더라도 좋다. 예컨대 하나 또는 2개라도 좋고, 또한 4개 이상이더라도 좋다. 코마(164-1, 164-2, 164-3)는 예컨대 다공성 세라믹으로 형성할 수 있다. 코마(164-1, 164-2, 164-3) 내부에는 각각 랜덤하게 공기 거품이 형성되어, 열전달 가스를 랜덤한 방향의 경로로 공급할 수 있다.
이와 같이 코마를 다공성 세라믹으로 함으로써, 랜덤한 경로로 열전달 가스를 공급할 수 있기 때문에, 종래의 수지제의 것에 비교하여, 열전달 가스의 전계 방향의 직선 경로를 짧게 할 수 있고, 열전달 가스중의 전자의 에너지를 낮게 억제할 수 있다. 따라서, 적은 코마의 수로 방전을 방지할 수 있다. 또한, 코마를 다수 사용할 필요가 없기 때문에 열전달 가스의 응답성이 좋고, 높은 정밀도로 피 처리체의 온도 제어를 할 수 있다. 또한, 수지제의 코마에 비교해서 내전압성, 내열성이 우수하여, 다른 부재에서 방전이 일어나더라도 용이하게는 용해하지 않는다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상부 열전달 가스 공급관(이하, “상부관”이라고도 말함)(162)과 같이 “＜”의 글자와 같이 형성하고, 또는 상부관(172)과 같이 전계 방향에 대하여 일방향으로 경사시키고, 또는 상부관(174)과 같이 지그재그형태로 형성함으로써, 열전달 가스내의 전자가 상부관의 측벽에 충돌하여 에너지를 저하시키도록 해도 좋다. 이것에 의해서, 열전달 가스의 방전을 방지할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같은 코마부(164) 및 상부관(162)은 도 2의 예에서는 조합하여 사용하고 있지만, 어느 한쪽만을 열전달 가스 공급부(120)로서 구비해도 좋다. 상부관(172, 174)도 마찬가지로 코마부(164)와 조합하여 사용할 수 있다. 어느쪽의 경우도 방전을 방지할 수 있고, 코마를 다수 사용할 필요가 없기 때문에 열전달 가스의 응답성이 좋고, 높은 정밀도로 피 처리체의 온도 제어를 할 수 있다.
(제 2 실시예)
다음에, 도 5를 참조하면서 제 2 실시예에 따른 처리 장치에 대하여 설명한다. 제 2 실시예에 따른 처리 장치는 제 1 실시예에 따른 장치(100)와는 열전달 가스 공급부만이 다른 구성이기 때문에, 중복 설명은 생략한다. 도 5a는 제 2 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(400)를 도시하는 단면 개략도, 도 5b는 열전달 가스 공급부(400)의 평면도이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 열전달 가스 공급부(400)는 대략 원통형의 외통(402)에 외벽면에 열전달 가스 공급관(406)을 나선형으로 형성한 내통(408)을갖는 가스 방전 억제 부재를 구비하고 있다. 내통(408)과 외통(402)은 용착되어 있다. 이 용착에 의해서 열전달 가스는 열전달 가스 공급관(406)으로부터 새는 일이 없게 된다. 또한, 용착이 아니라 내통(408)과 외통(402)과의 사이의 간극을 충분히 작게 유지한 감합으로 해도 좋다. 상부로부터 보면 도 5b와 같이 열전달 가스 공급관(406)의 출구(404)가 형성되어 있다. 이 내통(408) 및 외통(402)은 상하에 배치되는 다른 부품에서 방전이 발생하더라도 단숨에 용해하여 통로단락하지 않도록 석영 또는 테프론(등록상표) 등, 저유전율, 고내전압, 내열성을 가진 소재인 것이 바람직하다.
열전달 가스 공급부(400) 상부는 하부 전극(110)에 접하고, 하부는 접지된 도전성 부재(107)(예컨대, 처리 용기(102)외벽의 바닥부)에 접하고 있다. 이 열전달 가스 공급부(400)에 의해서 열전달 가스는 열전달 가스 압력 제어부(168)로부터 열전달 가스 공급관(406)을 지나고, 열전달 가스 공급부(400)내를 나선 형상으로 상승하여, 출구(404)로부터 정전척(112)에 마련된 열전달 가스 공급 구멍(114)을 거쳐서 미소 공간(S)으로 공급된다.
여기서, 열전달 가스 공급로의 단면에 있어서의 전계 방향의 두께는 전자의 평균 자유 행정의 값보다도 크더라도 방전이 발생하지 않는 정도의 두께인 것이 바람직하다. 이것은 전자와 He 분자의 충돌에 의해서 방전이 발생할 정도의 에너지가 전자에 축적되면 방전이 발생해 버리지만, 열전달 가스 공급로의 단면에 있어서의 전계 방향의 두께가 충분히 얇으면, 전자에 축적되는 에너지가 작아, 방전은 일어나지 않기 때문이다. 예컨대 열전달 가스가 He 가스인 경우에는, 1mm 이하가 바람직하고, 0.5 내지 1mm가 더욱 바람직하다. 이 경우의 열전달 가스 공급로의 단면에 있어서의 전계 방향의 두께의 산출예는 제 3 실시예에서 상술한다.
이상에 의해서, 열전달 가스 공급로의 전계 방향의 두께에 대응하는, 열전달 가스 공급관(406)의 단면의 두께(T)는 1mm 이하가 바람직하고, 가스 유량이나 제조의 용이성 등을 고려하면 0.5 내지 1mm 정도로 하는 것이 더욱 바람직하다. 또한, 열전달 가스의 응답성 또는 열전달 가스의 유량을 확보하기 위해서, 열전달 가스 공급관(406)의 폭(D)은 예컨대 5mm 이상으로 넓게 잡도록 한다.
이와 같이, 전계 방향에 대하여 경사시킨 열전달 가스 공급부(400)를, 도 2에 도시하는 하부 전극(110)과 도전성 부재(107)와의 사이의 전계 공간중의 전계 방향 전역(거리 l)에 설치함으로써, 열전달 가스중의 전자의 에너지를 저하시켜, 방전을 막을 수 있다. 예컨대, 종래에는 도 6a에 도시하는 바와 같이 전계 방향을 따라서 열전달 가스 공급로를 형성한 경우에는 전계 방향의 공간이 크기 때문에, 전자가 가속하기 쉽고 방전도 일어나기 쉽다. 이것에 대하여, 도 6b에 도시하는 본 발명과 같이 전계 방향에 대하여 경사시켜서 열전달 가스 공급로를 형성한 경우는 전계 방향의 공간이 좁기 때문에, 전자는 벽에 의해서 가속이 억제되기 때문에 방전을 방지할 수 있다.
또한, 열전달 가스 공급관(406)의 폭(D)을 넓게 확보했기 때문에 열전달 가스의 응답성이 좋고, 또한 유량도 충분히 확보할 수 있고, 높은 정밀도로 피 처리체의 온도 제어를 할 수 있다. 이와 같이, 열전달 가스 공급관의 폭 및 높이를 최적화하여, 사용하는 가스의 종류, 압력 범위에 적합한 처리 장치의 설계가 가능하다.
또한, 제 2 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(400)에 제 1 실시예에 따른 열전달 가스 공급관용 코마부(164)를 조합시켜서 사용하는 구성이라도 좋다. 또한, 열전달 가스 공급부(400)는 독립된 부품으로서 작성한 후에, 절연 부재(104)에 볼트 등으로 결합시켜서 조립하는 것이 가능하여, 제작을 간편하게 실행할 수 있는 효과가 있다.
(제 3 실시예)
다음에 도 7을 참조하면서 제 3 실시예에 따른 처리 장치에 대하여 설명한다. 제 3 실시예에 따른 처리 장치는 제 1 실시예에 따른 장치(100)와 비교하여 열전달 가스 공급부만이 다른 구성이기 때문에, 중복 설명은 생략한다. 도 7a는 제 3 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(500)를 도시하는 단면 개략도, 도 7b는 열전달 가스 공급부(500)의 평면도이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 열전달 가스 공급부(500)는 대략 원통형인 외통(502)에 내통(514)을 갖고 이루어지는 가스 방전 억제 부재(501)를 구비하고 있다. 내통(514)의 외벽면에는 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)이 각각 나선 형상으로 형성되어 있다. 상기 내통(514)과 외통(502)은 용착되어 있다. 이 용착에 의해서 열전달 가스는 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)으로부터 새는 일이 없어지고, 나선형의 열전달 가스 공급관을 따라서 확실하게 진행한다. 또한, 용착이 아니라 내통(514)과 외통(502)과의 사이의 간극을 충분히 작게 유지한 감합이더라도 좋다. 상부로부터 보면, 도 7b와 같이 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의출구(516, 518, 520)가 형성되어 있다.
이 내통(514) 및 외통(502)은 상하로 배치되는 다른 부품에서 방전이 발생하더라도 단숨에 용해하여 통로단락하지 않도록, 석영 또는 테프론(등록상표) 등 저유전율, 고내전압, 내열성이 있는 소재인 것이 바람직하다.
열전달 가스 공급부(500) 상부는 하부 전극(110)에 접하고, 하부는 접지된 도전성 부재(107)(예컨대 처리 용기(102) 외벽의 바닥부)에 접하고 있다. 이 열전달 가스 공급부(500)에 의해서 열전달 가스는 열전달 가스 압력 제어부(168)로부터 열전달 가스 공급관(512)을 지나고, 열전달 가스 공급부(500) 내부에서는 3경로로 분리되어 나선형으로 상승하고, 출구(516, 518, 520)로부터 열전달 가스 공급관(504) 및 정전척(112)에 마련된 열전달 가스 공급 구멍(114)을 거쳐서 미소 공간(S)으로 공급된다.
상기 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 단면에 있어서의 전계 방향의 두께(T)는 실용적으로는 열전달 가스 공급관내에서 방전이 발생하지 않는 정도로 하는 것이 바람직하다. 예컨대, 열전달 가스가 He 가스인 경우에는 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 두께(T)는 1mm 이하가 바람직하고, 가스 유량이나 제조의 용이성를 고려하면 0.5 내지 1mm가 더욱 바람직하다. 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 단면에 있어서의 폭(D)은 5mm 정도 이상이 바람직하다.
여기서 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 단면에 있어서의 전계 방향의 두께(T)의 산출예를 나타낸다. 계산을 간단히 하기 위해서, 도 7에 도시하는 가스 방전 억제 부재(501)를, 가령 도 8에 도시하는 바와 같이 나선형의 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)을 복수의 He층(532)으로 하고, 이 He층(532)의 사이의 유전층(530)이 적층된 N단의 직렬 콘덴서라고 생각한다. 유전층(530)의 두께를 S, He층(532)의 두께를 T, 가스 방전 억제 부재(501) 전체에 걸리는 전압을 V0, 하나의 유전층(530)에 걸리는 전압을 V1, 하나의 He층(532)에 걸리는 전압을 V2라고 하면 (1)식과 같이 된다.
V0= N(V1+V2) … (1)
또한, 상기 (1)식을 전하량(Q)과 정전 용량(C)과의 공식(Q=CV) 등을 이용하여 정리하면 (2)식과 같이 된다.
V2= V0[ε1/{N(S/T+ε1)}] …(2)
상기 (2)식에 있어서, ε1은 유전층(530)의 비유전율이다. 또한, He층(532)의 비유전율(ε2)은 1에 가깝기 때문에 ε2= 1 이라고 하고 있다.
상기 (2)식에 구체적인 수치를 적용시켜서 하나의 He층(532)에 걸리는 분압(V2)을 산출하고, 그 분압(V2)이 도 9에 도시하는 파셴의 법칙에 의한 방전 개시 전압을 넘지 않도록 He층(532)의 두께(T)를 결정하면 좋다.
도 9는 가로축에는 열전달 가스의 압력(P)에 전극간 거리가 되는 He층(532)의 두께(T)를 곱한 값을 로그 눈금으로 잡고, 세로축에는 방전 개시 전압을 로그 눈금으로 잡아, 파셴의 법칙에 의한 방전 개시 전압 곡선을 그린 것이다. 예컨대, 도 9에 도시하는 바와 같이 압력(P)×He층(532)의 두께(T)가 2.0 (cm×Torr)인 경우에는 방전 개시 전압은 약 200V가 된다. 이 때 상기 He층(532)의 두께(T), V0=2500V, N=17 등 소정의 수치를 (2)식에 대입하여 실제로 산출한 값이 예컨대 V2=54V가 된 경우에는 방전 개시 전압은 약 200V에 비교하여 작고, 또한 4배 정도의 마진이 있으므로, 방전은 발생하지 않는다.
실제로 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 두께(T)를 구하는 경우에는 상기 (2)식에 구체적인 수치를 적용시켜, 파셴의 법칙에 의한 방전 개시 전압을 넘지 않도록 He층(532)의 두께(T), 즉 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 두께(T)를 결정하면 좋다. 이러한 원리에 근거하여 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)의 두께(T)를 산출하면, 예컨대 열전달 가스가 He가스인 경우에는 1mm 이하가 바람직하고, 0.5 내지 1mm 정도가 더욱 바람직하다.
이와 같이, 전계 방향에 대하여 경사시킨 열전달 가스 공급부(500)를 도 2에 도시하는 하부 전극(110)과 도전성 부재(107)와의 사이의 전계 방향 전역(거리 l)에 설치함으로써, 열전달 가스중의 전자의 에너지를 저하시켜, 방전을 막을 수 있다. 또한, 열전달 가스의 공급로를 전계 방향에 대하여 경사시키고, 더구나 3개의 경로를 마련했기 때문에 열전달 가스의 응답성이 좋고, 또한 유량도 확보할 수 있고, 높은 정밀도로 피 처리체의 온도 제어를 할 수 있다. 또한, 제 3 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(500)에 추가로 제 1 실시예에 따른 열전달 가스 공급관용 코마부(164)를 조합시켜 이용하는 구성이라도 좋다.
또한, 열전달 가스 공급부(500)는 독립된 부품으로서 작성한 후에 절연부재(104)에 볼트 등으로 결합시켜 조립하는 것이 가능하여, 제작을 간편하게 실행할 수 있는 효과가 있다. 또한, 열전달 가스 공급부(500)의 경로 수를 여기서는 3개의 경로로 하고 있지만, 요구되는 콘덕턴스에 따라 몇 개로 해도 좋다.
상기 가스 방전 억제 부재(501)는 도 7에 도시하는 바와 같이 도전성 부재(107)와의 경계가 되는 열전달 가스 공급관(512)과의 접속 부분과 하부 전극(110)과의 경계가 되는 열전달 가스 공급관(504)과의 접속 부분에 각각 접속 부재(540, 550)를 개재시키고 있다. 접속 부재(540, 550)는 가스 방전 억제 부재(501)와의 경계 부분에 전계 방향에 대하여 경사시킨 열전달 가스 통로(542, 552)를 형성하고 있다.
상기 가스 방전 억제 부재(501)의 도전성 부재(107)와의 경계, 하부 전극(110)과의 경계에도 열전달 가스 통로(542, 552)를 형성한 경우의 작용 효과를 도면을 참조하면서 설명한다. 도 10a는 비교를 위해서, 도전성 부재(107)와의 경계에 전계 방향을 따라서 열전달 가스 통로를 형성한 경우를 도시하고, 도 10b는 도전성 부재(107)와의 경계에 전계 방향에 대하여 경사한 열전달 가스 통로를 형성한 경우를 도시한다.
도 10a에서는 가스 방전 억제 부재(501)는 하부 전극(110)이 인가되면, 접지된 도전성 부재(107)와의 사이에 전위차가 발생한다. 이 때문에, 가스 방전 억제 부재(501)와 도전성 부재(107)와의 경계에서의 전위의 등고선(점선으로 나타냄)은 전계 방향을 따른 열전달 가스 통로가 있기 때문에 이 열전달 가스 통로측으로 밀려나와 버린다. 이것에 의해서, 전위가 있는 공간(U)이 발생하고, 이 공간(U)에서전자가 가속하여 He 분자와 충돌하여, 방전(특히, 스파크 방전)이 발생할 가능성이 있다.
이것에 대하여, 도 10b와 같이, 도전성 부재(107)와 가스 방전 억제 부재(501)와의 경계에 열전달 가스 통로(542)를 형성한 접속 부재(540)를 마련함으로써, 가스 방전 억제 부재(501)와 도전성 부재(107)와의 경계에서의 전위의 등고선(점선으로 도시함)이 밀려나오는 공간을 최소한으로 억제할 수 있고, 전자의 가속도 방지할 수 있다. 이것에 의해서, 도전성 부재(107)와 가스 방전 억제 부재(501)와의 경계 부분에서의 방전(특히, 스파크 방전)을 방지할 수 있다. 가스 방전 억제 부재(501)와 하부 전극(110)과의 경계 부분도 마찬가지로 열전달 가스 통로(552)를 형성한 접속 부재(550)를 설치함으로써, 그 경계 부분에서의 방전(특히, 스파크 방전)을 방지할 수 있다.
상기 접속 부재(540)의 열전달 가스 통로로서는 예컨대 도 11에 도시하는 바와 같이 전계 방향에 대하여 경사한 1개의 열전달 가스 통로(542a)를 형성해도 좋고, 또한 도 12에 도시하는 바와 같이 복수개의 열전달 가스 통로(542b)를 형성해도 좋다. 또한, 도 13에 도시하는 바와 같이 통로에 폭을 갖게 하여 경사판 형상의 열전달 가스 통로(542c)를 형성해도 좋고, 도 14에 도시하는 바와 같이 절구 형상의 열전달 가스 통로(542d)를 형성해도 좋다. 이것들 중에서도 도 12 내지 도 14에 도시하는 열전달 가스 통로(542b 내지 542d)는 열전달 가스의 유량을 가능한 한 많게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 또한 도 14에 도시하는 열전달 가스 통로(542d)는 가공이 용이한 점에서도 바람직하다.
또한, 도 14에 도시하는 열전달 가스 통로를 열전달 가스가 지나가기 쉬워지도록 변형한 예를 도 15에 도시한다. 이 접속 부재(540e)의 열전달 가스 통로(542e)의 내측벽 및 절구 유닛(548e)의 외측벽은 절구 형상으로 형성한다. 또한, 열전달 가스 통로(542e)의 외측벽은 전계 방향에 대하여 내측벽을 따라 경사한 경사부(544e)와 전계 방향을 따른 수직부(546e)를 연달아 설치하여 형성한다.
이와 같이, 열전달 가스 통로(542e)의 가스 방전 억제 부재(501)측의 일부를 경사시키고, 도전성 부재(107)측을 전계 방향을 따라서 수직으로 함으로써, 열전달 가스 통로(542e)의 경사부(544e)에 의해서 전계의 튀어나옴을 최소한으로 할 수 있기 때문에 방전(특히, 스파크 방전)을 방지할 수 있고, 또한 도전성 부재(107)측을 넓게 할 수 있기 때문에 열전달 가스를 더욱 지나가기 쉽게 할 수 있다. 또한, 접속 부재(540e)와 같이, 도전성 부재(107)측을 넓게 하더라도 도전성 부재(107)측의 부분은 전계가 없으므로 전자가 진동하지 않기 때문에, 방전이 발생하는 일은 없다.
또한, 상기 접속 부재(550)의 열전달 가스 통로(552)에 대해서도 도 11 내지 도 15에 도시하는 것 같은 구성으로 해도 좋다. 도 11 내지 도 15에 도시하는 접속 부재(540)를 접속 부재(550)로서 사용하는 경우에는 각 도면에 도시하는 접속 부재(540)의 상하를 반대로 한 상태로 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 도 7에 도시하는 가스 방전 억제 부재(501)는 나선형의 3개의 열전달 가스 공급관(506, 508, 510)을 설치한 경우를 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니고, 열전달 가스 공급관은 2개 이하, 또는 4개 이상 설치해도 좋다. 도16에 나선형의 4개의 열전달 가스 공급관(566, 568, 570, 572)을 마련한 가스 방전 억제 부재(561)를 도시한다. 도 16a는 열전달 가스 공급부(500)를 도시하는 단면 개략도, 도 16b는 열전달 가스 공급부(500)의 평면도이다. 상부로부터 보면, 도 16b와 같이, 각 열전달 가스 공급관(566, 568, 570, 572)의 출구(574, 576, 578, 580)가 형성되어 있다. 또한, 가스 방전 억제 부재(561)는 접속 부재(550e)(접속 부재(550e)에 설치된 절구 유닛을 포함함)를 나사로 장착하고 있다.
상술한 가스 방전 억제 부재는 비유전률(ε1)이 4 이하인 재료로 구성하는 것이 바람직하다. 예컨대 석영 외에, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE), 4불화에틸렌퍼플루오로알킬비닐에테르공중합수지(PFA), 4불화에틸렌-6불화프로필렌공중합수지(PFEP), 불화비닐리덴 수지(PVDF) 등의 불소 수지로 구성해도 좋다. 이것에 의해서, 상술한 (2)식에 의하면, 하나의 He층(532)에 걸리는 전압(V2)을 낮게 할 수 있기 때문에, He층(532)의 두께(T), 즉 열전달 가스 공급로의 두께(T)를 보다 크게 할 수 있다.
(제 4 실시예)
다음에, 도 17을 참조하면서 제 4 실시예에 따른 처리 장치에 대하여 설명한다. 제 4 실시예에 따른 처리 장치는 제 1 실시예에 따른 장치(100)와는 열전달 가스 공급부(120)의 부분만이 다른 구성이기 때문에, 중복 설명은 생략한다. 도 17은 제 4 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(600)를 도시하는 단면 개략도, 도 18은 도 17의 A 부분의 확대도, 도 19는 제 4 실시예에 따른 코마의 평면도이다.
도 17에 도시하는 바와 같이, 제 4 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(600)는 직선 형상의 상부관(602)과 그것에 접속된 코마(604, 606, 608, 610 및 612)를 갖고 있다. 도 18에 도시하는 바와 같이, 코마(604, 606, 608, 610 및 612)는 열전달 가스 경로(614)와 같이, 열전달 가스 경로의 직선 부분을 짧게 하도록 작용한다.
즉, 도 19에 도시하는 바와 같이, 구조가 다른 두 종류의 코마를 교대로 배치하여, 코마(604, 608 및 612)에서는 열전달 가스는 주연부(616)를 지나고, 코마(606 및 610)에서는 중심부(618)를 지나도록 하고 있다. 이 때문에, 열전달 가스는 각 코마의 하부에 충돌할 때마다, 열전달 가스 경로(614)와 같이 거의 수직으로 방향을 변경시키고, 또한 코마의 중심부와 주연부의 거리만큼, 전계 방향과 수직 방향으로 열전달 가스가 확실하게 진행한다. 따라서, 열전달 가스 경로의 직선 부분을 확실하게 짧게 할 수 있고, 열전달 가스중의 전자는 현저히 에너지를 저하시키게 된다.
따라서, 제 4 실시예에 따른 열전달 가스 공급부(600)에 의하면, 열전달 가스중의 전자는 코마에 의해서 에너지를 저하시키기 때문에, 방전을 방지할 수 있다. 또한, 코마를 다수 사용할 필요가 없으므로 열전달 가스의 응답성이 좋고, 높은 정밀도로 피 처리체의 온도 제어를 할 수 있다.
또한, 코마는 도시의 예에서는 5개이지만, 이것에 한정되지 않고, 피 처리체의 처리 조건에 따라서 수를 바꾸어도 좋다. 또한, 제 1 실시예에 따른상부관(162, 172) 등과 조합하여 사용하는 것도 가능하다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 처리 장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주내에서 각종의 변경예 또는 수정예를 생각해낼 수 있는 것은 분명하고, 그것들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 양해된다.
예컨대, 본 발명에 따른 처리 장치의 예로서, 플라즈마 에칭 장치를 예로 하여 설명했지만 이것에 한정되지 않는다. 이외에도, 처리실내로 처리 가스를 도입하여 처리를 하는 각종 장치, 예컨대 CVD 장치, 스퍼터 장치, 애싱 장치 등에도 적용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 피 처리체를 소망하는 온도로 조절하기 위해서 피 처리체 이면의 미소 공간으로 열전달 가스를 공급하기 위한 열전달 가스 공급관을 고주파 전력에 의해서 발행하는 전계 방향에 대하여 경사시켜 마련한다. 또는, 직선 경로를 짧게 하는 코마를 설치함으로써, 열전달 가스중의 전자의 에너지를 저하시키고, 방전을 방지하고, 피 처리체의 온도 조절도 높은 정밀도로 실행할 수 있는 처리 장치가 제공된다.
본 발명은 반도체 장치의 제조공정에 있어서 사용되는 처리 장치에 적용 가능하고, 특히 피 처리체 이면에 온도 제어를 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달가스 공급관에 있어서의 열전달 가스의 방전을 억제할 수 있는 처리 장치, 가스 방전 억제 부재에 적용 가능하다.

Claims (15)

  1. 기밀한 처리 용기내에 설치된 전극에 고주파 전력을 인가하고, 상기 처리 용기내로 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여, 피 처리체 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서,
    상기 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 상기 피 처리체와의 사이의 미소 공간에 상기 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로가 상기 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여, 적어도 일부 경사하고 있는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로는 상기 열전달 가스 공급로내에 설치된 부재에 의해서, 실질적으로 상기 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여 적어도 일부 경사하고 있는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 부재는 다공성 세라믹인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로는 지그재그 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로는 나선형으로 형성되는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다도 작은 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로는 유전율이 4 이하인 부재내에 구성한 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 열전달 가스 공급로는 복수로 있는 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  10. 기밀한 처리 용기내에 설치된 전극에 고주파 전력을 인가하고, 상기 처리 용기내로 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여, 피 처리체 표면에 소정의 처리를 실시하는 처리 장치에 있어서,
    상기 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 상기 피 처리체와의 사이의 미소 공간으로 상기 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로에,
    상기 열전달 가스의 공급로가 주연부에 마련된 대략 원통 형상의 제 1 부재와, 상기 열전달 가스의 공급로가 중심부에 마련된 대략 원통 형상의 제 2 부재를 교대로 적어도 하나씩 배치한 것을 특징으로 하는
    처리 장치.
  11. 기밀한 처리 용기내의 피 처리체를 흡착 유지하는 유지 수단과 상기 피 처리체와의 사이의 미소 공간으로 상기 피 처리체를 소정의 온도로 제어하기 위한 열전달 가스를 공급하는 열전달 가스 공급로의 도중에 설치되고, 상기 열전달 가스 공급로의 일부를 갖는 가스 방전 억제 부재에 있어서,
    상기 가스 방전 억제 부재내의 공급로는 나선형으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    가스 방전 억제 부재.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 방전 억제 부재내의 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 폭보다도 작은 형상을 이루는 것을 특징으로 하는
    가스 방전 억제 부재.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스 방전 억제 부재내의 공급로의 단면은 전계 방향의 두께가 1mm 이하인 것을 특징으로 하는
    가스 방전 억제 부재.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 방전 억제 부재는 유전율이 4 이하인 재료로 구성한 것을 특징으로 하는
    가스 방전 억제 부재.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 가스 방전 억제 부재는 열전달 가스의 입구측, 출구측 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 단부에 상기 유지 수단의 유지면의 법선 방향에 대하여 적어도 일부 경사한 열전달 가스의 통로를 형성한 접속 부재를 마련한 것을 특징으로 하는
    가스 방전 억제 부재.
KR1020047008215A 2001-11-30 2002-11-27 처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재 KR100554645B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001366370 2001-11-30
JPJP-P-2001-00366370 2001-11-30
PCT/JP2002/012349 WO2003046969A1 (fr) 2001-11-30 2002-11-27 Dispositif de traitement et organe suppresseur de decharge gazeuse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040066142A true KR20040066142A (ko) 2004-07-23
KR100554645B1 KR100554645B1 (ko) 2006-02-24

Family

ID=19176278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020047008215A KR100554645B1 (ko) 2001-11-30 2002-11-27 처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7622017B2 (ko)
JP (2) JP4708705B2 (ko)
KR (1) KR100554645B1 (ko)
CN (1) CN1322557C (ko)
AU (1) AU2002355042A1 (ko)
TW (1) TW561515B (ko)
WO (1) WO2003046969A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100715012B1 (ko) * 2005-06-21 2007-05-09 주식회사 래디언테크 방전 억제 부재 및 플라즈마 처리 장치
KR20210095176A (ko) * 2019-01-24 2021-07-30 교세라 가부시키가이샤 정전 척

Families Citing this family (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW561515B (en) * 2001-11-30 2003-11-11 Tokyo Electron Ltd Processing device, and gas discharge suppressing member
JP2007095985A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置用電極
CN100394542C (zh) * 2005-12-02 2008-06-11 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 一种气体温度可控的等离子体刻蚀装置
JP5101059B2 (ja) * 2006-07-28 2012-12-19 東京エレクトロン株式会社 半導体装置の製造方法、半導体装置の製造装置、コンピュータ記憶媒体及び処理レシピが記憶された記憶媒体
JP2008117849A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Hitachi High-Technologies Corp ウエハ載置用電極
EP1953789A1 (en) * 2007-02-05 2008-08-06 FEI Company Method for thinning a sample and sample carrier for performing said method
WO2008099789A1 (ja) * 2007-02-15 2008-08-21 Creative Technology Corporation 静電チャック
JP4928991B2 (ja) 2007-03-12 2012-05-09 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
JP5660753B2 (ja) * 2007-07-13 2015-01-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマエッチング用高温カソード
US20090236214A1 (en) 2008-03-20 2009-09-24 Karthik Janakiraman Tunable ground planes in plasma chambers
US20090258162A1 (en) * 2008-04-12 2009-10-15 Applied Materials, Inc. Plasma processing apparatus and method
JP5659146B2 (ja) * 2008-04-12 2015-01-28 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ プラズマ処理装置及び方法
JP5198226B2 (ja) * 2008-11-20 2013-05-15 東京エレクトロン株式会社 基板載置台および基板処理装置
US9111731B2 (en) * 2011-11-29 2015-08-18 Lam Research Corporation Gas feed insert in a plasma processing chamber and methods therefor
JP6005579B2 (ja) * 2012-04-27 2016-10-12 日本碍子株式会社 半導体製造装置用部材
JP6017328B2 (ja) * 2013-01-22 2016-10-26 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
JP6178145B2 (ja) * 2013-07-19 2017-08-09 Ｓｐｐテクノロジーズ株式会社 プラズマ処理装置
JP6573252B2 (ja) * 2015-05-26 2019-09-11 サムコ株式会社 プラズマ処理装置用基板温度調整機構
CN106816352B (zh) * 2015-12-01 2019-03-12 北京北方华创微电子装备有限公司 下电极组件及半导体加工设备
KR101771667B1 (ko) * 2015-12-18 2017-08-28 한국과학기술원 유전체 장벽 방전용 전극 조립체 및 이를 이용한 플라즈마 처리장치
US10535505B2 (en) * 2016-11-11 2020-01-14 Lam Research Corporation Plasma light up suppression
KR20190128638A (ko) 2017-04-07 2019-11-18 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 에지 상의 플라즈마 밀도 제어
WO2019182709A1 (en) * 2018-03-23 2019-09-26 Applied Materials, Inc. Isolated backside helium delivery system
JP7149739B2 (ja) * 2018-06-19 2022-10-07 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置
WO2020004478A1 (ja) * 2018-06-29 2020-01-02 北陸成型工業株式会社 静電チャック
JP7402411B2 (ja) * 2018-10-30 2023-12-21 Toto株式会社 静電チャック
JP7002014B2 (ja) 2018-10-30 2022-01-20 Toto株式会社 静電チャック
JP2022512852A (ja) * 2018-11-01 2022-02-07 ラム リサーチ コーポレーション Ｈｅ孔着火／アーク放電を防止する特徴を有する高出力静電チャック
JP7441403B2 (ja) * 2019-03-05 2024-03-01 Toto株式会社 静電チャック、および処理装置
CN111668148A (zh) * 2019-03-05 2020-09-15 Toto株式会社 静电吸盘及处理装置
JP7441402B2 (ja) * 2019-03-05 2024-03-01 Toto株式会社 静電チャック、および処理装置
JP6729735B1 (ja) * 2019-03-05 2020-07-22 Toto株式会社 静電チャック
US11417556B2 (en) * 2019-03-05 2022-08-16 Toto Ltd. Electrostatic chuck and processing apparatus
JP7441404B2 (ja) * 2019-03-05 2024-03-01 Toto株式会社 静電チャック、および処理装置
JP7304799B2 (ja) * 2019-11-28 2023-07-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置および配管アセンブリ
JP2021141116A (ja) 2020-03-02 2021-09-16 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置
JP7394661B2 (ja) * 2020-03-09 2023-12-08 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6060060A (ja) * 1983-09-12 1985-04-06 株式会社日立製作所 鉄道車両の扉開閉装置
JPS6372877A (ja) * 1986-09-12 1988-04-02 Tokuda Seisakusho Ltd 真空処理装置
JPH0646627B2 (ja) * 1986-10-20 1994-06-15 東京エレクトロン株式会社 処理装置
ES2054357T3 (es) * 1989-05-08 1994-08-01 Philips Nv Aparato y metodo para tratar substratos planos bajo una presion reducida.
US5255153A (en) * 1990-07-20 1993-10-19 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck and plasma apparatus equipped therewith
JP3013446B2 (ja) 1990-12-28 2000-02-28 ソニー株式会社 ドライエッチング方法
US5376213A (en) * 1992-07-28 1994-12-27 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus
US5382311A (en) * 1992-12-17 1995-01-17 Tokyo Electron Limited Stage having electrostatic chuck and plasma processing apparatus using same
JP3050716B2 (ja) 1993-02-20 2000-06-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US5542559A (en) * 1993-02-16 1996-08-06 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Plasma treatment apparatus
US5625526A (en) * 1993-06-01 1997-04-29 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck
KR100264445B1 (ko) * 1993-10-04 2000-11-01 히가시 데쓰로 플라즈마처리장치
KR100302167B1 (ko) * 1993-11-05 2001-11-22 히가시 데쓰로 플라즈마처리장치및플라즈마처리방법
JPH07249586A (ja) * 1993-12-22 1995-09-26 Tokyo Electron Ltd 処理装置及びその製造方法並びに被処理体の処理方法
US5900103A (en) * 1994-04-20 1999-05-04 Tokyo Electron Limited Plasma treatment method and apparatus
JPH08225947A (ja) * 1994-12-16 1996-09-03 Canon Inc プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US5888413A (en) * 1995-06-06 1999-03-30 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Plasma processing method and apparatus
US5775416A (en) * 1995-11-17 1998-07-07 Cvc Products, Inc. Temperature controlled chuck for vacuum processing
US5835334A (en) * 1996-09-30 1998-11-10 Lam Research Variable high temperature chuck for high density plasma chemical vapor deposition
JP3417259B2 (ja) * 1997-07-10 2003-06-16 松下電器産業株式会社 基板のドライエッチング装置
JP3834958B2 (ja) * 1997-09-30 2006-10-18 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
JP3736103B2 (ja) * 1998-02-23 2006-01-18 松下電器産業株式会社 プラズマ処理装置およびその処理方法
JP3266567B2 (ja) * 1998-05-18 2002-03-18 松下電器産業株式会社 真空処理装置
US6502530B1 (en) * 2000-04-26 2003-01-07 Unaxis Balzers Aktiengesellschaft Design of gas injection for the electrode in a capacitively coupled RF plasma reactor
JP3792999B2 (ja) * 2000-06-28 2006-07-05 株式会社東芝 プラズマ処理装置
US6606234B1 (en) * 2000-09-05 2003-08-12 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Electrostatic chuck and method for forming an electrostatic chuck having porous regions for fluid flow
TW561515B (en) * 2001-11-30 2003-11-11 Tokyo Electron Ltd Processing device, and gas discharge suppressing member

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100715012B1 (ko) * 2005-06-21 2007-05-09 주식회사 래디언테크 방전 억제 부재 및 플라즈마 처리 장치
KR20210095176A (ko) * 2019-01-24 2021-07-30 교세라 가부시키가이샤 정전 척
CN113228496A (zh) * 2019-01-24 2021-08-06 京瓷株式会社 静电卡盘
US11842915B2 (en) 2019-01-24 2023-12-12 Kyocera Corporation Electrostatic chuck

Also Published As

Publication number Publication date
AU2002355042A1 (en) 2003-06-10
US7622017B2 (en) 2009-11-24
WO2003046969A1 (fr) 2003-06-05
CN1596462A (zh) 2005-03-16
US20050011456A1 (en) 2005-01-20
JP4708705B2 (ja) 2011-06-22
TW561515B (en) 2003-11-11
JP2009218607A (ja) 2009-09-24
JP4855497B2 (ja) 2012-01-18
KR100554645B1 (ko) 2006-02-24
JPWO2003046969A1 (ja) 2005-04-14
CN1322557C (zh) 2007-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100554645B1 (ko) 처리 장치, 및 가스 방전 억제 부재
US4358686A (en) Plasma reaction device
JP7355872B2 (ja) 改善したプロファイルを有するデュアルチャネルシャワーヘッド
US9190302B2 (en) System and method for controlling plasma with an adjustable coupling to ground circuit
KR100276093B1 (ko) 플라스마 에칭방법
US6916401B2 (en) Adjustable segmented electrode apparatus and method
US5647912A (en) Plasma processing apparatus
KR100598631B1 (ko) 임피던스가 감소된 챔버
US20150170943A1 (en) Semiconductor system assemblies and methods of operation
US6433484B1 (en) Wafer area pressure control
JP2002246368A (ja) ウェハー表面径方向均一プラズマを用いるウェハー処理システム
JPH0358171B2 (ko)
JPH057861B2 (ko)
JPH06244119A (ja) プラズマ処理装置
JPH0359573B2 (ko)
JPH11283940A (ja) プラズマ処理方法
WO2015094596A1 (en) Semiconductor system assemblies and methods of operation
JPS60126833A (ja) プラズマエツチング装置
JPS6345468B2 (ko)
KR100323598B1 (ko) 플라즈마에칭방법
US20230402258A1 (en) Plasma processing apparatus
WO2022070264A1 (ja) 半導体製造装置および半導体装置の製造方法
KR100715012B1 (ko) 방전 억제 부재 및 플라즈마 처리 장치
KR200269266Y1 (ko) 대기압 상온 플라즈마 에칭장치
KR100271773B1 (ko) 건식식각장치용 배기일렉트로드 및 이를 포함하는 반도체장치제조용 건식식각장치의 공정챔버

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130118

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140117

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150119

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160119

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170119

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180202

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190130

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 15