KR20080085764A

KR20080085764A - 플라즈마 처리 장치내 구조체 및 플라즈마 처리 장치

Info

Publication number: KR20080085764A
Application number: KR1020080025408A
Authority: KR
Inventors: 마사카즈 히구마; 신지 무토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-09-24
Also published as: KR100995203B1; CN101271859B; US8636873B2; JP2008235430A; TW200903627A; US20080230181A1; CN101271859A; JP5160112B2; TWI453815B

Abstract

본 발명은 고온으로 처리를 하는 경우이더라도, 용사피막에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 절연불량에 의한 방전의 발생 등을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 구조체 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는것을 목적으로 한다.

기재(100)에는, 원 구멍(101)이 형성되어 있고, 이 원 구멍(101)내에는, 절연성 세라믹 등으로부터 구성된 원통형상의 슬리브(120)가 마련되어 있다. 슬리브(120)는, 용사피막(110)과 접촉하지 않도록, 그 정상부(121)가, 원 구멍(101)의 상단부에서 소정거리 하측에 위치하도록 마련되어 있다. 또한, 정상부(121)보다 상측 부분의 원 구멍(101)의 측벽 부분에는, 절연체층(130)이 형성되어 있다. 그리고, 용사피막(110)과, 슬리브(120)와, 절연체층(130)에 의해, 기재(100)의 상면(제 1 면)과, 원 구멍(101) 내측면(제 2 면)을 덮는 절연면이 구성되어 있다.

Description

플라즈마 처리 장치내 구조체 및 플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND STRUCTURE THEREIN}

본 발명은, 반도체 웨이퍼나 LCD용 유리 기판 등의 피 처리 기판에, 플라즈마 에칭, 플라즈마 CVD 등의 플라즈마 처리를 실시하기 위한 플라즈마 처리 장치내 구조체 및 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.

종래부터, 반도체 장치나 액정 표시 장치(LCD) 등의 제조분야에서는, 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD를 행하는 플라즈마 처리 장치가 사용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 처리챔버내를 감압분위기로 하여 플라즈마를 발생시킨다. 이 때문에, 진공챔버내에서 피 처리 기판을 유지하는 기구로서 정전척이 다용되고 있다.

상기한 바와 같이 정전척으로서는, 절연막 안에, 전극을 마련한 구성으로 한 것이 알려져 있다. 또한, 절연막으로서 용사피막을 사용하는 것이 알려져 있다. 또한, 이러한 용사피막으로서, 마르텐사이트(martensite) 변태(변태)하는 동계(銅系)분말 등의 기재(基材)에 용사했을 때에 체적팽창이 가능한 물질을 포함하는 용사재 를 이용하여, 기재에 대한 밀착성을 높여 그 박리를 방지하도록 하는 기술이 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조.).

도 4는, 이러한 정전척의 요부구성을 확대하여 나타내는 것으로, 동 도면에 있어서 200은, 알루미늄 등으로 이루어지는 기재이다. 이 기재(200)의 상면(피 처리 기판을 탑재하는 탑재면)에는, 절연성 용사피막(210)이 형성되어 있고, 이 용사피막(210)내에 위치하도록 정전척용 전극(211)이 마련되어 있다. 또한, 기재(200)에는, 피 처리 기판을 탑재면 상에 지지하는 기판지지부재로서의 리프터 핀(도시하지 않음.)이 배치되는 원 구멍(201)이 형성되어 있고, 이 원 구멍(201)내에는, 절연성 세라믹 등으로 구성된 원통형상의 슬리브(220)가 마련되어 있다. 또한, 이 슬리브(220)는, 원 구멍(201)내를 절연피복함과 동시에, 리프터 핀을 상하운동시켰을 때에, 원 구멍(201) 내면과 스쳐서 진애 등이 발생하는 것을 억제하는 작용을 가진다.

상기한 도 4에 나타내는 구조의 기판탑재용의 플라즈마 처리 장치용 구조체에서는, 온도조정기구에 의해서 기재(200)의 온도를 제어하여, 그 위에 탑재된 피 처리 기판의 온도를 플라즈마 처리에 적합한 소망하는 온도로 제어하는 것이 행하여지고 있다. 최근, 이러한 플라즈마 처리에 있어서, 그 처리온도를, 예컨대 100℃ 이상 등의 고온으로 하는 것이 행하여지는 경우가 있다. 그리고, 이와 같이 고온으로 플라즈마 처리를 하면, 용사피막(210)에 손상이 발생하여, 정전척용 전극(211)이나, 기재(200)의 절연이 불량이 되어 방전 등이 발생하는 경우가 있다고 하는 문제가 발생하고 있었다.

본 발명은, 상기의 종래의 사정에 대처하여 이루어진 것으로, 고온에서 처리를 하는 경우이더라도, 용사피막에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 절연불량에 의한 방전의 발생 등을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 구조체 및 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

청구항 1의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 피 처리 기판에 플라즈마를 작용시켜 처리하는 처리챔버내에 배치되는 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 적어도 제 1 면과 제 2 면을 갖는 기재와, 상기 제 1 면을 덮는 절연성 용사피막과, 상기 제 2 면을 덮고 상기 기재와는 다른 선팽창계수를 가지는 재료로 이루어지는 절연 성 보호부재와, 상기 용사피막과 상기 보호부재의 접촉개소가 없도록, 상기 용사피막과 상기 보호부재의 사이에 개재하는 절연체층으로 피복된 완충면을 구비하고, 상기 용사피막과, 상기 보호부재와, 상기 절연체층에 의해, 상기 기재의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 피복하는 절연면이 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 2의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 1에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 절연체층이, 상기 기재의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

청구항 3의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 1 또는 2에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 제 1 면은, 상기 피 처리 기판을 탑재하는 탑재면인 것을 특징으로 한다.

청구항 4의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 3에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 제 2 면은, 상기 탑재면에 마련된 구멍의 내측면이고, 상기 보호부재는 상기 구멍의 내측면을 피복하는 통형상체인 것을 특징으로 한다.

청구항 5의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 4에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 구멍에는, 상하운동을 자유자재로 하고, 상기 탑재면의 상부에 상기 피 처리 기판을 지지하기 위한 기판지지부재가 배치되는 것을 특징으로 한다.

청구항 6의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 완충면은, 상기 제 2 면 위에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 7의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 용사피막내에, 상기 피 처리 기판을 정전흡착하기 위한 전극이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

청구항 8의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상기 기재는, 도전성재료로 구성되어, 플라즈마 처리를 위한 전극으로서 작용하는 것을 특징으로 한다.

청구항 9의 플라즈마 처리 장치내 구조체는, 피 처리 기판에 플라즈마를 작용시켜 처리하는 처리챔버내에 배치되는 플라즈마 처리 장치내 구조체로서, 상면을 상기 피 처리 기판이 탑재되는 탑재면으로 하고, 상기 탑재면에 상하운동을 자유자재로 하는 기판지지부재가 배치되는 투과 구멍을 가지는 도전성부재로 이루어지는 기재와, 상기 탑재면을 피복하는 절연성 용사피막과, 상기 투과 구멍 내측면을 피복하는 원통형상의 보호부재로서, 그 정상부가 상기 탑재면보다 소정거리 하측에 위치하도록 배치되고, 상기 기재와는 다른 선팽창계수를 가지는 재료로 이루어지는 절연성 보호부재와, 상기 투과 구멍 내측면의, 상기 보호부재의 정상부보다 상측 부분을 피복하는 절연체층을 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 10의 플라즈마 처리 장치는, 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체를 구비한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 고온에서 처리를 하는 경우이더라도, 용사피막에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 절연불량에 의한 방전의 발생 등을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 구조체 및 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치로서의 플라즈마 에칭 장치(1)의 단면개략구성을 모식적으로 나타내는 것이다.

플라즈마 에칭 장치(1)는, 전극판이 상하 평행하게 대향하고, 플라즈마형성용 전원이 접속된 용량 결합형 평행평판 에칭 장치로서 구성되어 있다.

플라즈마 에칭 장치(1)는, 예컨대 표면이 양극 산화 처리된 알루미늄 등으로 이루어지고 원통형형상으로 형성된 처리챔버(처리용기)(2)를 가지고 있고, 이 처리챔버(2)는 접지되어 있다. 처리챔버(2)내의 바닥부에는 세라믹 등의 절연판(3)을 거쳐서, 피 처리 기판, 예컨대 반도체 웨이퍼(W)를 탑재하기 위한 대략 원주형상의 서셉터지지대(4)가 마련되어 있다. 또한, 이 서셉터지지대(4) 위에는, 하부 전극을 구성하는 서셉터(5)가 마련되어 있다. 이 서셉터(5)에는, 하이 패스 필터(HPF)(6)가 접속되어 있다.

서셉터지지대(4)의 내부에는, 온도조절 매체실(7)이 마련되어 있고, 이 온도조절 매체실(7)에는, 온도조절 매체가 온도조절 매체 도입관(8), 온도조절 매체 배출관(9)에 의해서 순환하여, 그 열이 서셉터(5)를 거쳐서 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 열전도되고, 이에 의해 반도체 웨이퍼(W)가 소망하는 온도로 제어된다.

서셉터(5)는, 그 상측중앙부가 볼록 형상의 원판형상으로 형성되고, 그 위에 반도체 웨이퍼(W)와 대략 같은 형태의 정전척(10)이 마련되어 있다. 정전척(10)은, 절연층으로서의 용사피막(110)의 사이에 정전척용 전극(111)을 배치하여 구성되어 있다. 그리고, 정전척용 전극(111)에 접속된 직류 전원(13)으로부터 예컨대 1.5kV의 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 예컨대 쿨롱 힘에 의해서 반도체 웨이퍼(W)를 정전흡착한다.

절연판(3), 서셉터지지대(4), 서셉터(5), 정전척(10)에는, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에, 열전도 매체(예컨대 He 가스 등)를 공급하기 위한 가스통로(14)가 형성되어 있고, 이 열전도 매체를 거쳐서 서셉터(5)의 열이 반도체 웨이퍼(W)에 전달되어 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 유지되게 되어 있다.

서셉터(5)의 상단 주연부에는, 정전척(10) 상에 탑재된 반도체 웨이퍼(W)를 둘러싸듯이, 고리 형상의 포커스링(15)이 배치되어 있다. 이 포커스링(15)은, 예컨대, 실리콘 등의 도전성재료로 구성되어 있고, 에칭의 균일성을 향상시키는 작용을 가진다.

상기 절연판(3), 서셉터지지대(4), 서셉터(5), 정전척(10)을 관통하여, 복수(예컨대, 3개)의 리프터 핀(16)이 마련되어 있고, 이들 리프터 핀(16)은, 구동모터(17)에 의해서 상하운동이 가능하게 되어 있다. 이 리프터 핀(16)이 하강했을 때는, 그 정상부가 서셉터(5)의 내부에 매몰된 상태가 된다. 한편 리프터 핀(16)이 상승했을 때는, 도면에서 점선으로 도시하는 바와 같이, 그 정상부가 서셉터(5)의 위쪽으로 돌출한 상태가 되어, 반도체 웨이퍼(W)를 서셉터(5)의 위쪽으로 지지한 다. 이에 의해서, 도시하지 않는 반도체 웨이퍼(W)의 반송아암과의 사이에서 반도체 웨이퍼(W)의 수수가 가능하게 되어 있다.

서셉터(5)의 위쪽에는, 이 서셉터(5)와 평행하게 대향하여 상부 전극(21)이 마련되어 있다. 이 상부 전극(21)은, 절연재(22)를 거쳐서, 처리챔버(2)의 상부에 지지되어 있다. 상부 전극(21)은, 전극판(24)과, 이 전극판(24)을 지지하는 도전성재료로 이루어지는 전극지지체(25)에 의해 구성되어 있다. 전극판(24)은, 서셉터(5)와의 대향면을 구성하고, 다수의 토출 구멍(23)을 가진다. 이 전극판(24)은, 예컨대, 실리콘에 의해서 구성되거나, 또는, 표면에 양극산화 처리(알루마이트 처리)된 알루미늄에 석영커버를 마련하여 구성되어 있다. 서셉터(5)와 상부 전극(21)은, 그 간격을 변경 가능하게 되어 있다.

상부 전극(21)에 있어서의 전극지지체(25)의 중앙에는 가스도입구(26)가 마련되고, 이 가스도입구(26)에는, 가스 공급관(27)이 접속되어 있다. 또한 이 가스 공급관(27)에는, 밸브(28), 및 매스플로우컨트롤러(29)를 거쳐서, 처리 가스로서의 에칭 가스를 공급하기 위한 처리 가스 공급원(30)이 접속되어 있다.

처리챔버(2)의 바닥부에는 배기관(31)이 접속되어 있고, 이 배기관(31)에는 배기 장치(35)가 접속되어 있다. 배기 장치(35)는 터보분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있어, 처리챔버(2)내를 소정의 감압분위기, 예컨대 1 Pa 이하의 소정의 압력까지 진공배기 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리챔버(2)의 측벽에는 게이트밸브(32)가 마련되어 있어, 이 게이트밸브(32)를 연 상태에서 반도체 웨이퍼(W)가 인접하는 로드록실(도시하지 않음)과의 사이에서 반송되게 되어 있다.

상부 전극(21)에는, 제 1 고주파 전원(40)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 정합기(41)가 사이에 넣어져 있다. 또한, 상부 전극(21)에는 로우 패스 필터(LPF)(42)가 접속되어 있다. 이 제 1 고주파 전원(40)은, 50∼150 MHz의 범위의 주파수를 가지고 있다. 이와 같이 높은 주파수를 인가하는 것에 의해 처리챔버(2)내에 바람직한 해리 상태의 또한 고밀도의 플라즈마를 형성할 수 있다.

하부 전극으로서의 서셉터(5)에는, 제 2 고주파 전원(50)이 접속되어 있고, 그 급전선에는 정합기(51)가 사이에 넣어져 있다. 이 제 2 고주파 전원(50)은, 제 1 고주파 전원(40)보다 낮은 주파수의 범위를 가지고 있고, 이러한 범위의 주파수를 인가하는 것에 의해, 피 처리체인 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 데미지를 주는 일 없이 적절한 이온작용을 부여할 수 있다. 제 2 고주파 전원(50)의 주파수는 1∼20 MHz의 범위가 바람직하다.

상기 구성의 플라즈마 에칭 장치(1)는, 제어부(60)에 의해서, 그 동작이 통괄적으로 제어된다. 이 제어부(60)에는, CPU를 구비하여 플라즈마 에칭 장치(1)의 각부를 제어하는 프로세스컨트롤러(61)와, 사용자 인터페이스부(62)와, 기억부(63)가 마련되어 있다.

사용자 인터페이스부(62)는, 공정 관리자가 플라즈마 에칭 장치(1)를 관리하기 위해서 커맨드의 입력조작을 하는 키보드나, 플라즈마 에칭 장치(1)의 가동상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등으로 구성되어 있다.

기억부(63)에는, 플라즈마 에칭 장치(1)에서 실행되는 각종 처리를 프로세스컨트롤러(61)의 제어로써 실현하기 위한 제어 프로그램(소프트웨어)나 처리 조건 데이터 등이 기억된 레시피가 저장되어 있다. 그리고, 필요에 따라서, 사용자 인터페이스부(62)로부터의 지시 등으로 임의의 레시피를 기억부(63)로부터 불러내서 프로세스컨트롤러(61)에 실행시킴으로써 프로세스컨트롤러(61)의 제어하에서, 플라즈마 에칭 장치(1)에서의 소망하는 처리가 행하여진다. 또한, 제어 프로그램이나 처리 조건 데이터 등의 레시피는, 컴퓨터로 독해 가능한 컴퓨터 기억 매체(예컨대, 하드 디스크, CD, 플렉서블 디스크, 반도체 메모리 등) 등에 저장된 상태의 것을 이용하거나, 혹은, 다른 장치로부터, 예컨대 전용회선을 거쳐서 수시로 전송시켜 온라인에서 이용하거나 하는 것도 가능하다.

도 2는, 상기한 플라즈마 에칭 장치(1)의 서셉터(5)의 요부구성을 확대하여 나타내는 것이다. 동 도면에 있어서 100은, 도전성 재료, 예컨대 알루미늄 등으로 이루어지는 기재이다. 이 기재(100)의 상면(피 처리 기판을 탑재하는 탑재면)에는, 절연성 용사피막(110), 예컨대, 알루미나, 산화이트륨 등으로 이루어지는 용사피막(110)이 형성되어 있고, 이 용사피막(110)내에 위치하도록 정전척용 전극(111)이 마련되어 있다. 이 정전척용 전극(111)은, 도전성재료를 용사하는 것 등에 의해서 형성할 수 있다. 또한, 기재(100)에는, 도 1에 나타낸 피 처리 기판을 탑재면 상에 지지하는 기판지지부재로서의 리프터 핀(16)(도 2에는 도시하지 않음.)이 배치되는 원 구멍(101)이 형성되어 있고, 이 원 구멍(101)내에는, 절연성 세라믹(예컨대 알루미나, 질화알루미늄, 기타)이나 수지(예컨대 폴리이미드계 수지 등) 등으로 구성된 원통형상의 슬리브(120)가 마련되어 있다. 또한, 원 구멍(101)은, 도 3에 도시하는 바와 같이, 기재(100)에 복수, 예컨대 3개 마련되어 있다.

본 실시형태에 있어서, 이 슬리브(120)는, 용사피막(110)과 접촉하지 않도록, 그 정상부(121)가, 원 구멍(101)의 상단부로부터 소정거리 하측에 위치하도록 마련되어 있다. 또한, 정상부(121)보다 상측 부분의 원 구멍(101)내의 측벽 부분에는, 절연체층(130)으로서 예컨대 양극 산화막(알루마이트피막)이 형성되어 있다. 이 원 구멍(101)내 상단부부근의 절연체층(130)은, 슬리브(120)와, 용사피막(110)의 사이에 개재하는 완충면을 구성하는 것이다. 그리고, 용사피막(110)과, 슬리브(120)와, 절연체층(130)에 의해서, 기재(100)의 상면(제 1 면)과, 원 구멍(101)내 측면(제 2 면)을 피복하는 절연면이 구성되어 있다.

슬리브(120)는, 원 구멍(101)내를 절연피복함과 함께, 도 1에 나타낸 리프터 핀(16)을 상하운동시켰을 때에, 원 구멍(101) 내면과 리프터 핀(16)이 스쳐서 진애 등이 발생하는 것을 억제하는 작용을 가진다. 즉, 예컨대, 원 구멍(101) 내면을 양극 산화막 등으로 절연하여, 이 양극 산화막 등이 노출한 상태로 되어있으면, 리프터 핀(16)을 상하운동시켰을 때에, 리프터 핀(16)과 양극 산화막이 스쳐서 양극 산화막의 박리 등이 발생할 우려가 있다. 이 때문에, 슬리브(120)의 내경(D1)(예컨대 3.4mm)을, 절연층(130)이 형성된 완충면 부분의 내경(D2)(예컨대 4.0mm) 보다도 작게 설정하는 것에 의해, 절연층(130)과 리프터 핀(16)이 접촉하는 것을 방지하고 있다.

상기한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 용사피막(110)과 슬리브(120)가 접촉하는 일이 없도록, 절연체층(130)이 형성된 완충면이 마련되어 있다. 따라서, 기재(100)의 온도를, 예컨대, 100℃ 이상의 고온으로 한 경우라도,기재(100)와 슬리 브(120)의 선팽창율의 차이에 의해서, 용사피막(110)에 응력이 가해지는 일이 없다.

이에 대하여, 도 4에 나타낸 바와 같이, 슬리브(220)의 정상부(221)에까지 용사피막(210)이 형성된 구조의 경우, 기재(200)를 고온으로 하면, 기재(200)와 슬리브(220)의 선팽창율의 차로부터 이들 위에 형성된 용사피막(210)에 응력이 가해져, 용사피막(210)에 손상 등이 발생할 가능성이 발생한다. 또한, 기재(200)가 알루미늄의 경우 선팽창계수는, 23×10^-6, 슬리브(220)가 알루미나의 경우 선팽창계수는, 7×10^-6이며, 약 3배의 차가 있다.

도 2에 나타낸 구조의 실시예의 경우와, 도 4에 나타낸 비교예의 구조의 경우에 대하여, 실제로 기재의 온도를 상승시킨 후, 상온까지 냉각하여 용사피막에 크랙이 발생하는지 아닌지 시험을 했다. 이 시험 결과를, 이하의 표 1에 나타낸다. 온도는, 110℃에서 5℃씩 상승시켜, 실시예, 비교예와도 1∼6의 6개의 샘플에 대하여 시험을 했다. 또한 표 1 안에서 원 표시는 크랙의 발생이 없는 경우, ×는 크랙의 발생이 있는 경우를 나타내고 있고, 크랙이 발생한 샘플에 대해서는, 그 온도 이상의 시험은 행하지 않았다.

실시예

비교예

1

2

3

4

5

6

1

2

3

4

5

6

110℃

○

115℃

○

120℃

○

×

○

×

○

125℃

○

―

×

―

×

130℃

○

―

135℃

○

―

140℃

○

―

145℃

○

―

150℃

○

―

표 1에 표시되는 것과 같이, 실시예의 경우, 각 샘플과도, 150℃의 온도까지 크랙의 발생은 보이지 않았다. 이에 반하여, 비교예의 경우, 각 샘플과도 120℃에서 125℃에서 크랙이 발생했다. 상기의 시험 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에서는, 비교예의 경우에 비해서 고온에 대한 용사피막의 내성이 향상하고 있었다. 따라서, 고온으로 처리를 하는 경우이더라도, 용사피막에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 용사피막의 손상에 의한 절연불량에 의해, 방전 등이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 상기 구성의 플라즈마 에칭 장치(1)에 의해서, 반도체 웨이퍼(W)의 플라즈마 에칭을 하는 공정에 대하여 설명한다. 우선, 반도체 웨이퍼(W)는, 게이트밸브(32)가 개방된 후, 도시하지 않는 로드록실로부터 처리챔버(2)내로 반입되어, 리프터 핀(16) 상에 탑재된다. 다음으로, 리프터 핀(16)이 하강하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 정전척(10) 상에 탑재된다. 이어서, 게이트밸브(32)가 닫히고, 배기 장치(35)에 의해서, 처리챔버(2)내가 소정의 진공도까지 진공배기된다. 이 다음, 직류 전원(13)으로부터 정전척(10)에 직류 전압이 인가되는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(W)가 정전척(10) 상에 정전흡착된다.

그 후, 밸브(28)가 개방되어, 처리 가스 공급원(30)으로부터 소정의 처리 가스(에칭 가스)가, 매스플로우컨트롤러(MFC)(29)에 의해서 그 유량이 조정되면서, 가스 공급관(27), 가스도입구(26)를 통하여 상부 전극(21)의 중공부로 도입되고, 또한 전극판(24)의 토출 구멍(23)을 통하여, 도 1의 화살표로 도시하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)에 대하여 균일하게 토출된다.

그리고, 처리챔버(2)내의 압력이, 소정의 압력으로 유지된다. 그 후, 제 1 고주파 전원(40)으로부터 소정의 주파수의 고주파 전력이 상부 전극(21)에 인가된다. 이에 의해, 상부 전극(21)과 하부 전극으로서의 서셉터(5)와의 사이에 고주파전기장이 발생하여, 처리 가스가 해리하여 플라즈마화한다.

한편, 제 2 고주파 전원(50)으로부터, 상기의 제 1 고주파 전원(40)보다 낮은 주파수의 고주파전력이 하부전극인 서셉터(5)에 인가된다. 이에 의해, 플라즈마중의 이온이 서셉터(5)측으로 끌려들어가, 이온어시스트에 의해 에칭의 이방성이 높아진다.

그리고, 플라즈마 에칭이 종료하면, 고주파 전력의 공급 및 처리 가스의 공급이 정지되고, 상기한 순서와는 역의 순서로, 반도체 웨이퍼(W)가 처리챔버(2)내로부터 반출된다.

이상 설명한 대로, 본 실시형태에 의하면, 고온으로 처리를 하는 경우이더라도, 용사피막에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 절연불량에 의한 방전의 발생 등을 방지할 수 있는 플라즈마 처리 장치용 구조체 및 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 플라즈마 에칭 장치는, 도 1에 나타낸 평행평판형의 상하부고주파인가형에 한하지 않고, 하부 전극에 2주파의 고주파를 인가하는 타입이나 그 밖의 각종 플라즈마 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에서는, 본 발명을 서셉터의 탑재면과 리프터핀 용의 원 구멍 부분에 적용한 경우에 대하여 설명했지만, 이러한 실시형태에 한정되지 않고, 그 밖의 플라즈마 처리 장치용 구조체에 적용할 수 있는 것은 물론이다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 플라즈마 에칭 장치의 단면개략구성을 도시한 도면이고,

도 2는 도 1의 플라즈마 에칭 장치의 요부구성을 확대하여 도시한 도면이고,

도 3은 도 1의 플라즈마 에칭 장치의 요부구성을 도시한 도면이고,

도 4는 비교예의 플라즈마 에칭 장치의 요부구성을 확대하여 도시한 도면이다.

(도면의 주요부분에 관한 부호의 설명)

1: 플라즈마 에칭 장치 2: 처리 챔버

3: 서셉터 10: 정전척

16: 리프터 핀 101: 원 구멍

110: 용사피막 120: 슬리브

130: 절연체층 W : 반도체 웨이퍼

Claims

피 처리 기판에 플라즈마를 작용시켜 처리하는 처리챔버내에 배치되는 플라즈마 처리 장치내 구조체로서,

적어도 제 1 면과 제 2 면을 갖는 기재와,

상기 제 1 면을 덮는 절연성 용사피막과,

상기 제 2 면을 덮고 상기 기재와는 다른 선팽창계수를 가지는 재료로 이루어지는 절연성 보호부재와,

상기 용사피막과 상기 보호부재의 접촉개소가 없도록, 상기 용사피막과 상기 보호부재의 사이에 개재하는 절연체층으로 피복된 완충면을 구비하고,

상기 용사피막과, 상기 보호부재와, 상기 절연체층에 의해, 상기 기재의 상기 제 1 면과 상기 제 2 면을 피복하는 절연면이 구성되어 있는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항에 있어서,

상기 절연체층이, 상기 기재의 산화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 제 1 면은, 상기 피 처리 기판을 탑재하는 탑재면인 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 3 항에 있어서,

상기 제 2 면은, 상기 탑재면에 마련된 구멍의 내측면이고, 상기 보호부재는 상기 구멍의 내측면을 피복하는 통형상체인 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 4 항에 있어서,

상기 구멍에는, 상하운동을 자유자재로 하고, 상기 탑재면의 상부에 상기 피 처리 기판을 지지하기 위한 기판지지부재가 배치되는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 완충면은, 상기 제 2 면 위에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 용사피막내에, 상기 피 처리 기판을 정전흡착하기 위한 전극이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 기재는, 도전성재료로 구성되어, 플라즈마 처리를 위한 전극으로서 작용하는 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
피 처리 기판에 플라즈마를 작용시켜 처리하는 처리챔버내에 배치되는 플라즈마 처리 장치내 구조체로서,

상면을 상기 피 처리 기판이 탑재되는 탑재면으로 하고, 상기 탑재면에 상하운동을 자유자재로 하는 기판지지부재가 배치되는 투과 구멍을 가지는 도전성부재 로 이루어지는 기재와,

상기 탑재면을 피복하는 절연성 용사피막과,

상기 투과 구멍 내측면을 피복하는 원통형상의 보호부재로서, 그 정상부가 상기 탑재면보다 소정거리 하측에 위치하도록 배치되고, 상기 기재와는 다른 선팽창계수를 가지는 재료로 이루어지는 절연성 보호부재와,

상기 투과 구멍 내측면의, 상기 보호부재의 정상부보다 상측 부분을 피복하는 절연체층을 구비한 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치내 구조체.
제 1 항 또는 제 9 항에 기재된 플라즈마 처리 장치내 구조체를 구비한 것을 특징으로 하는

플라즈마 처리 장치.