KR20080104236A - 플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극 - Google Patents

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Abstract

전극 표면에 있어서의 전계분포의 불균일을 중심부에서 주연부에 걸쳐 넓은 범위에 걸쳐서 더욱 작게 하고, 극히 균일성이 높은 플라즈마를 생성 가능하게 한다. 상부 전극(300)은 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에 대향하는 전극판(310)과, 전극판의 하부 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 전극판을 지지하는 전극지지체(320)를 구비하고, 전극지지체에 있어서의 전극판과의 접합면에, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부(330)를 마련하였다.
플라즈마 처리 장치, 전극, 공동부

Description

플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND ELECTRODE USED THEREIN}
(종래기술의 문헌 정보)
(특허문헌 1) 일본 특허공개공보 제2001-298015호
(발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술)
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는 피처리 기판 예를 들면 반도체 웨이퍼(이하, 단지「웨이퍼」라고도 함)에 대해, 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학기상성장) 등의 플라즈마 처리가 다용되고 있다. 이러한 플라즈마 처리를 실행하기 위한 플라즈마 처리 장치로서는 용량 결합형 평행평판 플라즈마 처리 장치가 다용되고 있다.
이러한 종류의 플라즈마 처리 장치는 챔버내에 한쌍의 평행평판 전극(상부 전극 및 하부 전극)을 배치하고, 처리 가스를 처리실내에 도입함과 동시에, 전극의 적어도 한쪽에 고주파를 인가해서 전극간에 고주파 전계를 형성하고, 이 고주파전계에 의해 처리 가스의 플라즈마를 형성해서 웨이퍼에 대해 플라즈마 처리를 실시하도록 되어 있다.
그런데, 근래에는 ULSI에 있어서의 디자인룰의 미세화가 점점 진행하고, 홀형상의 애스펙트비보다 높은 것이 요구되고 있다. 이러한 실정을 감안해서, 인가하는 고주파 전력의 주파수를 종래 이상으로 높게 하여, 양호한 플라즈마의 해리 상태를 유지하면서, 고밀도 플라즈마를 형성하는 것이 시도되고 있다. 이것에 의해, 더욱 저압조건하에서 적절한 플라즈마를 형성할 수 있으므로, 가일층 디자인룰의 미세화에 적절히 대응하는 것이 가능하게 된다.
그러나, 상기한 바와 같은 플라즈마 처리 장치에서는 상부 전극이 도 전체 또는 반도체이기 때문에, 고밀도 플라즈마를 형성하기 위해 인가 주파수를 상승시키고자 하면, 고주파가 인가되는 전극에 있어서의 표면의 인덕턴스를 무시할 수가 없게 되어, 전극 중앙에서의 전계가 강하게 되어 직경 방향에서의 전계분포가 불균일하게 된다고 하는 문제가 있었다. 전계분포가 불균일하게 되면 플라즈마 밀도가 불균일로 되어 에칭 등의 균일성에도 영향을 준다.
이 점에서, 예를 들면 특허문헌 1에는 상부 전극의 전극판의 이면측 중앙부에 원판형상의 공동부를 마련하고, 상부 전극에 공급되는 고주파 전력에 의해서 공동부의 내부에 공진을 생기게 하고, 전극판에 대해 직교하는 전계를 생기게 하는 것에 의해, 전극판에 있어서의 공동부 바로 아래, 즉 전극중심부의 전계를 제어하는 기술이 기재되어 있다. 이것에 의하면, 상부 전극의 전극판의 이면측에 공동부를 마련하지 않는 경우에 비해, 그 공동부의 바로 아래인 전극 중심부의 전계의 불균일을 작게 할 수 있다.
그런데, 이와 같이 전극판의 이면측 중앙부에 1단의 공동부를 마련하는 것에서는 전극 중심부의 전계의 균일성을 대폭 향상시킬 수 있지만, 전극주연부에 대해서는 전극 중심부와 동일 정도로 전계의 균일성을 향상시키는데에는 한계가 있었다. 예를 들면 l단의 공동부의 치수(직경과 높이)를 조정해서 전극 주연부의 전계의 균일성을 더욱 향상시키고자 하면, 전극 중심부의 전계의 균일성이 저하하는 경향이 있다. 이 때문에, 전극 중심부의 균일성을 유지한 채, 전극 주연부의 전계의 균일성을 더욱 향상시키는 것은 곤란하다.
본 발명의 목적은 전극 표면에 있어서의 전계분포의 불균일을 중심부에서 주연부에 걸쳐 넓은 범위에 걸쳐서 더욱 작게 할 수 있어, 극히 균일성이 높은 플라즈마를 생성할 수 있는 플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극을 제공하는 것이다. 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 임의의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서, 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 유전체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지 지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 유전체부를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 지지체에 있어서의 전극판과의 접합면에 유전체부(예를 들면 공동부)를 마련하는 것에 의해, 전극에 고주파 전력이 공급되는 것에 의해서 유전체부내에 공진이 발생하고, 그 내에 전극판에 대해 직교하는 전계가 발생하면, 유전체부의 전계와 전극의 전계가 결합한다. 이 경우, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 유전체부이기 때문에, 이러한 유전체부에 의해서 생기는 전계에 의하면, 전극판에 있어서의 전계 강도, 즉 전극 중심부에서 전극 주연부에 걸치는 넓은 범위에서 전계를 제어할 수 있다. 이것에 의해, 전극 표면에 있어서의 전계분포의 불균일을 중심부에서 주연부에 걸쳐 넓은 범위에 걸쳐서 더욱 작게 할 수 있어, 극히 균일성이 높은 플라즈마를 생성할 수 있다.
또한, 상기 유전체부는 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높은 형상인 것이 바람직하다. 상기 유전체부는 예를 들면 직경이 다른 원판형상 유전체부를 복수단 적층한 형상이며, 원판형상 유전체부의 직경은 상기 전극판 측에서 먼 단의 직경일 수록 작도록 형성된다. 이것에 의하면, 지지체의 상기 전극판측에서 유전체부를 형성할 수 있으므로, 유전체부를 형성할 때의 가공을 용이하게 할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서, 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되는 유전체부를 갖고, 상기 유전체부는 상기 유전체부의 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높아지도록, 직경의 다른 제1, 제2, 제3 원판형상 유전체부를 상기 지지체의 상기 전극판측에서 그 반대측을 향해 적층한 형상인 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해서, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되는 유전체부를 갖고, 상기 유전체부는 상기 유전체부의 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높아지도록, 직경이 다른 제1, 제2, 제3 원판형상 유전체부를 상기 지지체의 상기 전극판측에서 그 반대측을 향해 적층한 형상인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
또한, 상기 제1 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 80% ∼120%이고, 상기 제2 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 60%∼80%이며, 상기 제3 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 40%∼60%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 피처리 기판을 향해서 가스를 공급하는 복수의 가스분출 구멍이 상기 전극판에 마련되고, 상기 원판형상 유전체부 중 가장 큰 직경은 적어도 상기 가스분출 구멍이 형성되는 범위보다 크게 해도 좋다. 이것에 의하면, 전극 표면에 있어서의 전계의 균일성을 중심부에서 주연부에 걸쳐 넓은 범위에 걸쳐서 향상할 수 있음과 동시에, 가스분출 구멍에 있어서의 지지체와 전극판의 경계면에서 발생할 수 있는 이상 방전을 억제할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 복수의 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서, 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 공동부를 각각 상기 복수의 가스도입부 중 하나에 속하는 복수의 영역으로 구획하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극이 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 복수의 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 처리실내에 2계통으로 가스를 도입하는 플라즈마 처리 장치에 적용 가능한 제1 전극(예를 들면 상부 전극)을 제공할 수 있다. 이 경우, 직경이 크고 복수의 가스도입부에 걸쳐 지지체에 마련되는 공동부의 경우에도, 가스도입부마다 공동부를 구획하는 격벽부재를 마련하기 때문에, 각 가스도입부에 공급되는 가스가 섞이는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상기 공동부를 구획하는 격벽부재는 금속 등의 도전체가 아닌, 절연체로 구성하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 전극에 고주파 전력을 인가했을 때에 그 격벽부재의 부분에 전계가 집중하여 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있 다.
또한, 상기 격벽부재는 단면이 대략 V자형상인 테이퍼면을 측면으로 하는 수지 링으로 구성해도 좋다. 이와 같이, 격벽부재를 수지로 구성하는 것에 의해, 이상 방전을 방지할 수 있음과 동시에, 격벽부재를 단면이 대략 V자형상인 테이퍼면을 측면으로 하는 링형상으로 형성하는 것에 의해, 수지링은 탄성변형되기 쉽고 그 반발력도 약하기 때문에, 예를 들면 지지체와 전극판의 체결력이 약한 경우에도, 전극판을 확실하게 지지체에 부착할 수 있다. 또한, 격벽부재는 세라믹스계 재료를 용사하여 형성해도 좋다. 이것에 의해서도, 이상 방전을 방지할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 제1, 제2 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해서, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 피처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급유로와, 상기 처리 가스 공급유로로부터 분기하여 상기 제1, 제2 가스도입부에 각각 접속하는 제1, 제2 분기유로와, 상기 처리 가스 공급유로로부터 상기 제1, 제2 분기유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 제1, 제2 분기유로내의 압력에 의거해서 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 상기 분류량 조정 수단보다 하류측에서 상기 제1 분기유로 또는 상기 제2 분기유로에 합류시키는 부가 가스 공급유로를 구비하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 제 1 및 제 2 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 피처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급로와, 상기 처리 가스 공급유로로부터 분기하여 상기 제1, 제2 가스도입부에 각각 접속하는 처리 가스용 제1, 제2 분기유로와, 상기 처리 가스 공급로로부터 상기 각 처리 가스용 제1, 제2 분기유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 처리 가스용 제1, 제2 분기유로내의 압력에 의거해서 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단과, 상기 부가 가스 공급 수단으로 부터의 부가 가스를 흘리는 부가 가스 공급로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류측에서 상기 처리 가스용 제1 분기유로에 접속되는 부가 가스용 제1 분기유로와, 상기 부가 가스 공급로로부터 분기하여 상기 분류량 조정 수단보다 하류측에서 상기 처리 가스용 제2 분기유로에 접속되는 부가 가스용 제2 분기유로와, 상기 부가 가스용 제1 분기유로와 상기 부가 가스용 제2 분기유로 중, 상기 부가 가스 공급로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하기 위한 유로 전환 수단을 구비하고, 상기 제l 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 별도의 관점에 의하면, 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 복수의 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 피처리 기판을 처리하는 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단과, 상기 처리 가스 공급 수단으로부터의 처리 가스를 흘리는 처리 가스 공급유로 와, 상기 처리 가스 공급유로로부터 분기하여 상기 복수의 가스도입부에 각각 접속하는 복수의 분기유로와, 상기 처리 가스 공급유로로부터 상기 각 분기유로로 분류되는 처리 가스의 분류량을 상기 각 분기유로내의 압력에 의거해서 조정하는 분류량 조정 수단과, 소정의 부가 가스를 공급하는 복수의 부가 가스 공급 수단과, 상기 각 부가 가스 공급 수단으로부터의 부가 가스를 상기 분류량 조정 수단보다 하류측에서 상기 각 분기유로에 합류시키는 부가 가스 공급유로를 구비하고, 상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이러한 본 발명에 의하면, 처리실내에 처리 가스 공급 수단으로부터 복수로 분류되어, 각각 복수의 가스도입부에서 가스를 도입하는 플라즈마 처리 장치에 적용 가능한 제1 전극을 제공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 전극 표면에 있어서의 전계분포의 불균일을 중심부에서 주연부에 걸쳐서 넓은 범위에 걸쳐서 더욱 작게 할 수 있어, 극히 균일성이 높은 플라즈마를 생성할 수 있다.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이는 것에 의해 중복설명을 생략한다.
(제1 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성예)
우선, 본 발명의 제1 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에 대해서여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 도 1에 나타내는 플라즈마 처리 장치(100)는 처리실내에 1계통으로 가스를 도입하기 위한 상부 전극을 구비하는 평행평판형의 플라즈마 에칭 장치이다.
플라즈마 처리 장치(100)는 대략 원통형상의 처리용기에 의해 구성되는 처리실(110)을 갖고 있다. 처리용기는 예를 들면 알루미늄합금에 의해 형성되며, 전기적으로 접지되어 있다. 또, 처리용기의 내벽면은 알루미나막(A12O3)또는 이트리아(yttria)(Y2O3)에 의해 피복되어 있다.
처리실(110)내에는 기판으로서의 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재대를 겸하는 제2 전극의 일예로서의 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)가 배치되어 있다. 구체적으로는 서셉터(116)는 처리실(110)내의 바닥부 대략 중앙에 절연판(112)을 거쳐서 마련된 원주형상의 서셉터 지지대(114)상에 지지된다. 서셉터(116)는 예를 들면 알 루미늄합금에 의해 형성된다.
서셉터(116)의 상부에는 웨이퍼 W를 유지하는 정전척(118)이 마련되어 있다. 정전척(118)은 내부에 전극(120)을 갖고 있다. 이 전극(120)에는 직류 전원(122)이 전기적으로 접속되어 있다. 정전척(118)은 직류 전원(122)으로부터 전극(120)에 직류 전압이 인가되어 발생하는 쿨롱력에 의해, 그 상면에 웨이퍼 W를 흡착할 수 있게 되어 있다.
또한, 서셉터(116)의 상면에는 정전척(118)의 주위를 둘러싸도록, 포커스링(124)이 마련되어 있다. 또, 서셉터(116) 및 서셉터 지지대(114)의 외주면에는 예를 들면 석영으로 이루어지는 원통형상의 내벽부재(126)가 부착되어 있다.
서셉터 지지대(114)의 내부에는 링형상의 냉매실(128)이 형성되어 있다. 냉매실(128)은 예를 들면 처리실(110)의 외부에 설치된 칠러(chiller)유닛(도시하지 않음)에, 배관(130a, 130b)을 거쳐서 연통되어 있다. 냉매실(128)에는 배관(130a, 130b)을 거쳐서 냉매(냉매액 또는 냉각수)가 순환 공급된다. 이것에 의해, 서셉터(116)상의 웨이퍼 W의 온도를 제어할 수 있다.
정전척(118)의 상면에는 서셉터(116) 및 서셉터 지지대(114)내를 통과하는 가스 공급 라인(132)이 통해져 있다. 이 가스 공급 라인(132)을 거쳐서 웨이퍼 W와 정전척(118)의 사이에 He가스 등의 전열가스(백사이드가스)를 공급할 수 있도록 되어 있다.
서셉터(116)의 위쪽에는 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)와 평행하게 대향하는 제1 전극의 일예로서의 상부 전극(300)이 마련되어 있다. 서셉터(116)와 상 부 전극(300)의 사이에는 플라즈마 생성공간 PS가 형성된다.
상부 전극(300)은 원판형상의 내측 상부 전극(302)과, 이 내측 상부 전극(302)의 외측을 둘러싸는 링형상의 외측 상부 전극(304)을 구비한다. 내측 상부 전극(302)은 서셉터(116)에 탑재된 웨이퍼 W상의 플라즈마 생성공간 PS를 향해서 소정의 가스를 분출하는 처리 가스 도입부로서의 기능도 겸비하며, 소위 샤워헤드를 구성한다.
구체적으로는 내측 상부 전극(302)은 다수의 가스분출 구멍(312)을 갖는 원형형상의 전극판(310)과, 전극판(310)의 상면측을 착탈자유롭게 지지하는 전극지지체(320)를 구비한다. 전극지지체(320)는 전극판(310)과 대략 동일한 직경의 원판형상으로 형성된다. 전극지지체(320)는 예를 들면 알루미늄으로 구성되며, 그 내부에는 원판형상의 공간으로 이루어지는 가스확산용의 버퍼실(322)이 형성되어 있다. 버퍼실(322)에는 가스 공급 장치(200)의 처리 가스가 도입되도록 되어 있다. 또한 버퍼실(322)의 하면에는 가스분출 구멍(312)이 연통되어 있다. 또한, 상부전극(300)의 구성예에 대해서는 후술한다.
내측 상부 전극(302)과 외측 상부 전극(304)의 사이에는 링형상의 유 전체(306)가 개재되어 있다. 외측 상부 전극(304)과 처리실(110)의 내주벽의 사이에는 예를 들면 알루미나로 이루어지는 링형상의 절연성 차폐부재(308)가 기밀하게 개재되어 있다.
외측 상부 전극(304)에는 급전(전기공급)통(152), 커넥터(150), 상부급전봉(148), 정합기(146)를 거쳐서 제1 고주파 전원(154)이 전기적으로 접속되어 있 다. 제1 고주파 전원(154)은 40㎒ 이상(예를 들면 60㎒)의 주파수의 고주파 전압을 출력할 수 있다.
급전통(152)은 예를 들면 하면이 개구된 대략 원통형으로 형성되고, 하단부가 외측 상부 전극(304)에 접속되어 있다. 급전통(152)의 상면 중앙부에는 커넥터(150)에 의해서 상부 급전봉(148)의 하단부가 전기적으로 접속되어 있다. 상부 급전봉(148)의 상단부는 정합기(146)의 출력측에 접속되어 있다. 정합기(146)는 제1 고주파 전원(154)에 접속되어 있고, 제1 고주파 전원(154)의 내부 임피던스와 부하 임피던스를 정합시킬 수 있다.
급전통(152)의 외측은 처리실(110)과 대략 동일한 직경의 측벽을 갖는 원통형상의 접지도체(111)에 의해 덮여져 있다. 접지도체(111)의 하단부는 처리실(110)의 측벽 상부에 접속되어 있다. 접지도체(111)의 상면 중앙부에는 상술한 상부 급전봉(148)이 관통하고 있으며, 접지도체(111)와 상부급전봉(148)의 접점부에는 절연부재(156)가 개재하고 있다.
전극지지체(320)의 상면에는 하부 급전봉(170)이 전기적으로 접속되어 있다. 하부 급전봉(170)은 상부 급전봉(148)에 커넥터(150)를 거쳐서 접속되어 있다. 하부 급전봉(170)와 상부 급전봉(148)은 상부 전극(300)에 제 1 고주파 전원(154)부터의 고주파 전력을 공급하기 위한 급전봉을 구성한다(이하, 단지 「급전봉(170)」이라고도 함). 하부급전봉(170)의 도중에는 가변 콘덴서(172)가 마련되어 있다. 이 가변 콘덴서(172)의 정전 용량을 조정하는 것에 의해, 제1 고주파 전원(154)으로부터 고주파 전압을 인가했을 때에 외측 상부 전극(304)의 바로 아래에 형성되는 전계 강도와, 내측 상부 전극(302)의 바로 아래에 형성되는 전계 강도의 상대적인 비율을 조정할 수 있다.
처리실(110)의 바닥부에는 배기구(174)가 형성되어 있다. 배기구(174)는 배기관(176)을 거쳐서 진공 펌프 등을 구비한 배기 장치(178)에 접속되어 있다. 이 배기 장치(178)에 의해서 처리실(110)내를 배기하는 것에 의해, 처리실(110)내를 원하는 진공도로 감압할 수 있다.
서셉터(116)에는 정합기(180)를 거쳐서 제2 고주파 전원(182)이 전기적으로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(182)은 예를 들면 2㎒∼20㎒의 범위, 예를 들면 2㎒의 주파수의 고주파 전압을 출력할 수 있다.
상부 전극(300)의 내측 상부 전극(302)에는 로우패스필터(LPF)(184)가 전기적으로 접속되어 있다. 로우패스필터(184)는 제1 고주파 전원(154)으로부터의 고주파를 차단하고, 제2 고주파 전원(182)으로부터의 고주파를 그라운드(ground)에 통과시키기 위한 것이다. 한편, 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에는 하이패스필터(HPF)(186)가 전기적으로 접속되어 있다. 하이패스필터(186)는 제1 고주파 전원(154)으로부터의 고주파를 그라운드(ground)에 통과시키기 위한 것이다.
상부 전극(300)에 가스를 공급하는 가스 공급 장치(200)는 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이 웨이퍼에 대해 성막이나 에칭 등의 소정의 처리를 실행하기 위한 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단(210)을 구비한다. 처리 가스 공급 수단(210)은 처리 가스 공급로를 구성하는 처리 가스 공급배관(202)이 접속되고, 처리 가스 공급배관(202)은 내측 상부 전극(302)의 버퍼실(322)에 접속된다.
플라즈마 처리 장치(100)에는 그 각 부를 제어하는 제어부(400)가 접속되어 있다. 제어부(400)에 의해, 예를 들면 가스 공급 장치(200)에 있어서의 처리 가스 공급 수단(210)등 이외에, 직류 전원(122), 제1 고주파 전원(154) 및 제2 고주파 전원(182) 등이 제어되도록 되어 있다.
(상부 전극의 구성예)
여기서, 상부 전극(300)의 구체적인 구성예에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 관한 상부 전극(300)의 내측 상부 전극(302)의 구성예를 나타내는 모식도이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 내측 상부 전극(302)은 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에 대향하도록 마련된 전극판(310)과, 전극판(310)의 서셉터(116)측과는 반대측의 면(여기서는 전극판의 이면)에 접합해서 전극판(310)을 착탈자유롭게 지지하는 전극지지체(320)를 구비한다.
또, 전극지지체(320)는 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이 상부부재(324)와 그 하측에 마련되는 냉각 플레이트(326)로 나누어 구성해도 좋다. 이 경우, 예를 들면 상부부재(324)는 그 내부에 냉매가 순환하는 냉각재킷(도시하지 않음)을 마련하고, 냉각 플레이트(326)를 거쳐서 전극판(310)을 원하는 온도로 제어하도록 구성해도 좋다. 또, 전극지지체(320)는 일체로 구성하도록 해도 좋다.
전극지지체(320)에는 전극판(310)의 이면측에 전극판(310)에 접하도록 중심부와 주연부에서 높이(두께)가 다른 형상의 유전체부의 일예로서의 공동부(비유전 률=1)(330)가 마련되어 있다. 공동부(330)는 그 주연부에서 중심부를 향해 높이가 서서히 높아지도록 구성된다. 예를 들면 직경이 다른 복수(예를 들면 3개)의 원판형상 공동부를 복수단 적층한 형상이며, 원판형상 공동부의 직경은 전극지지체(320)의 전극판(310)측으로부터 그 반대측(여기서는 이면측)을 향해 서서히 작아지도록 구성된다.
이러한 공동부(330)를 꺼내어 모식적으로 나타낸 것을 도 3에 도시한다. 공동부(330)는 예를 들면 도 3에 나타내는 바와 같이 3개의 원판형상 공동부(332, 334, 336)를 적층한 형상으로 구성한다. 여기서는 무엇보다도 전극판(310)측에 위치하는 것부터 순서대로 제1 원판형상 공동부(332), 제2 원판형상 공동부(334), 제3 원판형상 공동부(336)로 한다. 각 원판형상 공동부(332, 334, 336)의 직경을 각각 dl, d2, d3으로 하면, d1>d2>d3이다. 원판형상 공동부(332, 334, 336)의 두께(높이)를 각각 t1, t2, t3으로 한다. 공동부(330)는 유전체(비유전률=1)로서 기능하므로, t1, t2, t3은 예를 들면 유전율 ε의 배수로 나타내도록 해도 좋다.
즉, 공동부(330)는 유전체(비유전률=1)로서 기능하며, 상부 전극(300)에 공급되는 고주파 전력의 주파수에 있어서 공진이 발생하며, 또한 그 중에 전극판(310)에 대해서 직교하는 전계가 발생하도록 각 원판형상 공동부(332, 334, 336)의 치수(직경과 높이)가 결정된다. 이와 같이 공동부(330)에 공진이 발생하여 전극판(310)에 대해 직교하는 전계가 발생하는 경우에는 공동부(330)의 전계와 전극판(310)의 전계가 결합하여, 공동부(330)의 전계에 의해서 전극판(310)에 있어서의 공동부(330)의 바로 아래(예를 들면 전극 중심부에서 전극 주연부까지)의 전계를 제어할 수 있다.
또, 공동부(330)에 이것과 동일 형상의 유전체부재를 매립해서 유전체부를 구성하도록 해도 좋다. 이것에 의하면, 유전체부재의 유전율에 의해 유전체부의 유전율이 정해지므로, 유전체 부재를 선택하는 것에 의해서 유전체부의 유전율을 원하는 유전율로 할 수 있다. 유전체부재로서는 비유전률이 1∼10인 것이 바람직하다. 이 범위의 비유전률을 나타내는 것으로서, 석영(비유전률=3∼10), 알루미나나 질화알루미늄 등의 세라믹스(비유전률=5∼10), 테프론(등록상표)나 폴리이미드 등의 수지(비유전률=2∼3)를 들 수 있다. 또, 상기 유전체부재는 일체로 구성해도 좋고, 또한 예를 들면 각 원판형상 공동부(332, 334, 336)의 치수에 맞는 복수의 원판형상 유전체부재를 적층해서 구성해도 좋다.
또한, 전극판(310)으로서는 상술한 바와 같이 공동부(330) 또는 유전체부재 등으로 구성되는 유전체부의 전계와 전극판(310)의 전계를 결합시키기 위해, 전극판(310)에 있어서 고주파 전력이 공급되는 부분의 전극판 표면(전극판의 하면)으로부터의 두께, 즉 하기의 수학식 1로 나타내는 스킨깊이 δ가 전극판(310)의 두께보다 큰 것이 바람직하다.
[수학식 1]
δ=(2ρ/ωμ)l/2
상기 수학식 1에 있어서, ω는 고주파 전력의 각 주파수(=2πf(f: 주파수))이며, ρ는 전극판의 비저항이며, μ는 전극판의 투자율이다.
전극판(310)은 Si나 SiC 등의 도전체 또는 반도체로 구성되어 있고, 한편 상기 스킨깊이 δ는 전극판(310)의 저항이 클수록 커지므로, 스킨깊이 δ를 전극판(310)의 두께보다도 크게 하는 관점에서는 예를 들면 고주파 전력의 주파수가 60㎒인 경우에는 전극판(310)의 비저항은 0.5Ω·m 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.75Ω·m이다. 이와 같이 전극판(310)을 비교적 고저항으로 하기 위해서는 전극판(310)이 Si제인 경우에는 예를 들면 B의 도펀트량을 조정하고, SiC제인 경우에는 예를 들면 소결시의 압력을 조정한다.
이러한 스킨깊이(δ)가 전극판(310)의 두께보다도 커지면, 전계가 전극판(310)을 투과한다. 예를 들면 고주파 전력의 주파수가 60㎒, 전극판(310)의 두께가 10㎜인 경우, 비저항이 0.1Ω·m 이상으로 하면 스킨깊이 δ가 10㎜ 이상으로 된다. 이 때 공동부(유전체부재)(330)는 도전체로 둘러싸인 상태로 된다. 이와 같이 도전체로 둘러싸인 유전체가 존재하면 그 치수 및 유전율에 의해서 결정할 수 있는 주파수에서 공진이 발생한다. 또한, 공동부(330)의 경우는 비유전률 1의 유전체로서 기능하며, 그 치수에 의해서 결정되는 주파수에서 공진이 발생한다.
예를 들면 공동부(330)가 1단인 원판형상 공동부의 경우에는 공진의 주파수는 그 원판형상 공동부의 반경과 높이에 의해서 결정된다. 여기서, 전극판(310)의 이면측에 높이 L, 반경 r의 원통형의 공동부를 형성하는 경우를 고려하면, 공진에 있어서의 각 주파수 ωo는 하기 수학식 2에 의해서 구해진다.
[수학식 2]
(ωo/c)2= k1 2+ n2π2/L2
상기 수학식 2에 있어서, c는 매질중의 광속도, k1은 TE 모드시의 Jm′(k1r)=0, TM모드시의 Jm(k1r)=0의 근부터 구해진다. 여기서, Jm은 베슬(vessel) 함수이며, Jm′는 베슬 함수의 미분이다.
이것을 본 실시형태에 관한 복수단의 원판형상 공동부에 의해 구성되는 공동부(330), 예를 들면 도 2, 도 3에 나타내는 바와 같은 3단의 원판형상 공동부에 적용하면, 도 3에 나타내는 바와 같은 각 원판공동부(332, 334, 336)의 반경 r과 전극판(310)으로부터의 높이 L에 따라서 각각 공진이 발생하는 것으로 고려된다.
구체적으로는 예를 들면 제1 원판공동부(332)를 마련한 경우에 반경 r=d1/2과 전극판(310)으로부터의 높이 L=t1에서 발생하는 공진과, 제2 원판공동부(334)를 마련한 경우에 반경 r=d2/2과 전극판(310)으로부터의 높이 L= t1+t2에서 발생하는 공진과, 제3 원판공동부(336)를 마련한 경우에 반경 r= d3/2와 전극판(310)으로부터의 높이 L= t1+ t2+ t3에서 발생하는 공진이 발생하고 있는 것으로 고려할 수 있다.
이 때문에, 3단의 원판형상 공동부에 발생하는 전계는 상기 각 공진에 의해 서 발생하는 전계의 합성으로 된다. 그리고, 이러한 공진이 생겨 전극판(310)에 대해 직교하는 전계가 생기면, 공동부(330)의 전계와 전극판(310)의 전계가 결합한다. 따라서, 각 원판공동부(332, 334, 336)의 반경 r과 전극판(310)으로부터의 높이 L을 조정하는 것에 의해, 공동부(330)에 발생하는 전계를 더욱 세세하게 제어할 수 있으므로, 전극판(310)에 있어서의 공동부(330)의 바로 아래(예를 들면 전극 중심부에서 전극 주연부까지)의 넓은 범위로 전계를 제어할 수 있다.
(플라즈마 처리 장치의 동작)
다음에, 이상과 같은 상부 전극(300)을 구비한 플라즈마 처리 장치(100)의 동작에 대해서, 웨이퍼 W에 형성된 산화막을 에칭하는 경우를 예로 들어 설명한다. 우선, 웨이퍼 W는 도시하지 않은 게이트밸브가 개방된 후, 도시하지 않은 로드록실로부터 처리실(110)내로 반입되고, 정전척(118)상에 탑재된다. 그리고, 직류 전원(122)으로부터 직류 전압이 인가되는 것에 의해서, 웨이퍼 W가 정전척(118)상에 정전 흡착된다. 다음에, 게이트밸브가 닫혀지고, 배기 장치(178)에 의해서, 처리실(110)내가 소정의 진공도까지 진공배기된다.
그 후, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터 처리 가스가 예를 들면 매스플로 컨트롤러 등에 의해서 그 유량이 조정되면서, 처리 가스 공급배관(202)을 거쳐서 상부 전극(300)내의 버퍼실(322)에 도입된다. 버퍼실(322)에 도입된 처리 가스는 전극판(310)의 가스분출 구멍(312)으로부터 웨이퍼 W에 대해 균일하게 토출되고, 처리실(110)내의 압력이 소정의 값으로 유지된다.
그리고, 제1 고주파 전원(154)으로부터는 27∼150㎒ 예를 들면 60㎒의 고주파 전력이 상부 전극(300)에 인가된다. 이것에 의해, 상부 전극(300)과 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)의 사이에 고주파 전계가 발생하고, 처리 가스가 해리하여 플라즈마화된다. 한편, 제2 고주파 전원(182)으로부터는 1∼20㎒ 예를 들면 2㎒의 고주파가 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에 인가된다. 이것에 의해, 플라즈마중의 이온이 서셉터(116)측에 인입되고, 이온어시스트에 의해 에칭의 이방성이 높여진다. 이와 같이, 상부 전극(300)에 인가하는 고주파 전력의 주파수를 27㎒보다 높게 하는 것에 의해, 플라즈마 밀도를 올릴 수 있다.
그런데, 만약 전극판 이면측에 공동부(330)를 마련하지 않은 경우에는 인가 주파수를 상승시켰을 때의 전극 표면의 직경 방향의 인덕턴스의 영향을 받아 전극판(310) 하면에서의 전계의 불균일이 생긴다.
이러한 전계의 불균일이 생기는 원인에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 4는 전극지지체(320′)의 전극판 이면측에 공동부를 마련하지 않은 상부 전극에 있어서의 고주파 전력의 공급 경로를 모식적으로 나타내는 단면도이다. 전극판(310)은 예를 들면 비저항이 0.02Ω·m 정도이며, 급전봉(170)을 거쳐서 공급되는 고주파 전류가 고주파수화되면, 표피 효과에 의해 전극의 표면에만 전력이 공급되어, 도 4에 나타내는 바와 같이, 고주파 전력은 급전봉(170)의 표면, 전극지지체(320′)의 상면, 전극지지체(320′)의 측면, 전극판(310)의 측면을 통해서 플라즈마 접촉면인 전극판(310)의 하면에 도달한다.
이 경우, 급전봉(170)은 전극의 중심에 존재하고 있기 때문에, 전극판(310) 하면의 에지부에서는 어디나 전력이 동일한 위상이며, 또한 전극판(310)의 에지부로부터 동위상으로 중심 방향으로 서서히 전력이 공급되기 때문에, 전극판(310)의 중심과 에지부에서 위상차 r/λ(λ는 전극 표면파의 파장, r는 전극의 반경)이 생긴한다. 이 때문에, 인가 주파수가 높아지면, 전극판(310) 하면의 직경 방향의 인덕턴스를 무시할 수 없게 되어, 상기 위상차에 의한 간섭작용에 의해서, 전극판(130) 하면의 중심 부분의 전계 강도가 에지 부분의 전계 강도보다도 높아지는 현상이 발생한다. 또한, 전극판(310)의 중심위치는 플라즈마와 접해 있기 때문에, RF 등가 회로적으로는 개방단으로 되어 있다. 따라서, 전극판(310) 하면에 있어서 중심부의 전계가 강하게 되어 전계분포에 정재파(定在波) 형태의 불균일이 생긴다. 이것에 의해 플라즈마에 공급되는 전계분포가 불균일하게 되어, 불균일한 플라즈마가 형성된다.
이에 대해, 본 실시형태에 있어서의 상부 전극(300)은 도 5에도 나타내는 바와 같이 전극지지체(320)에 있어서의 전극판(310)과의 접합면에 공동부(330)를 마련하므로, 이 공동부(330)에 상부 전극(300)에 공급되는 고주파 전력의 주파수에 있어서 공진이 발생하고, 그 속에 전극판(310)에 대해 직교하는 전계가 생기는 것에 의해, 공동부(330)의 전계와 전극의 전계가 결합하고, 공동부(330)의 전계에 의해서 전극판(310)에 있어서의 공동부(330)의 하측의 전계를 제어할 수 있다.
이 경우, 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 공동부(330)를 마련하지 않은 경우의 전극판(310) 표면의 전계 강도를 E0으로 하고, 공동부(330)를 마련하는 경우의 전극판(310) 표면의 전계 강도를 E1로 하며, 공동부(330)에 발생하는 전계 강도를 E2로 하면, 대수적으로 E1= E0+E2로 나타낼 수 있다. 또, 공동부(330)에 발생하는 전계 강도 E2는 상술한 각 원판 공동부(332 334, 336)의 반경 r과 전극판(310)으로부터의 높이 L에 따라서 각각 발생하는 공진에 의해 발생하는 전계 강도 E21, E22, E23의 합성으로 된다.
이 공동부(330)에 발생하는 전계 강도 E2는 후술하는 바와 같이 공동부(330)의 형상에 의존한다. 본 실시형태에 관한 상부 전극(300)의 공동부(330)는 중심부와 주연부에서 높이가 다르고, 주연부에서 중심부를 향해 높이가 서서히 높아지는 형상이기 때문에, 전극판(310)에 있어서 공동부(330)의 하측의 전계 강도를 전극 중심부 뿐만 아니라, 전극 주연부까지 넓은 범위에 걸쳐 제어할 수 있다.
(전극판 이면측의 공동부의 형상과 전계 강도 분포의 관계)
*여기서, 전극판 이면측에 마련되는 공동부(330)의 형상과 전극 바로 아래에 있어서의 전계 강도 분포의 관계에 대한 실험을 한 결과를 설명한다. 여기서는 공동부(330)가 직경이 다른 3개의 원판형상 공동부를 적층한 형상(3단 공동부)의 경우(도 2, 도 3)와, 공동부(330)가 1개인 원판형상 공동부(1단 공동부)로 이루어지는 형상의 경우(도 6, 도 7)와, 공동부를 마련하지 않은 경우(도 4)를 비교하면서 설명한다.
이 실험에서는 1단 공동부인 경우에 대해서는 도 7에 나타내는 공동부(330″)의 높이 t가 0.2㎜, 직경 d가 240㎜인 상부 전극을 사용하였다. 또한, 3단 공동부의 경우에 대해서는 도 3에 나타내는 공동부(330)의 1단, 2단, 3단의 높이 t1, t2, t3가 각각 0.1㎜, 0.l㎜, 0.05㎜, 1단, 2단, 3단의 직경 d1, d2, d3이 각각 100㎜, 200㎜, 310㎜인 상부 전극을 사용하였다.
상기한 바와 같은 상부 전극에 고주파 전력을 인가한 실행한 실험 결과를 도 8에 나타낸다. 도 8에 나타내는 그래프 y11, y12, y13은 각각, 공동부를 마련하지 않은 경우, 1단 공동부인 경우, 3단 공동부인 경우에 있어서의 전계 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 8은 횡축에 전극중심으로부터의 거리를 취하고, 종축에 전극판의 전계 강도 E1의 균일성을 백분율로 나타낸 것을 취하고 있다.
도 8에 나타내는 실험 결과에 의하면, 1단 공동부의 경우(y12)에는 공동부를 마련하지 않은 경우(y11)에 비해, 공동부의 중심부의 바로 아래에 있어서의 전계가 낮아지고, 공동부의 주연부의 바로 아래의 전계가 높아지는 경향이 있기 때문에, 균일성이 향상하고 있는 것을 알 수 있다.
그런데, 1단 공동부의 경우(y12)의 전계의 균일성을 공동부(330″)의 중심부의 바로 아래와 주연부의 바로 아래에서 비교해 보면, 중심부(예를 들면 0∼60㎜ 정도의 범위)의 바로 아래에서는 ±1% 정도의 비교적 높은 균일성을 실현할 수 있지만, 주연부(예를 들면 60㎜∼120㎜ 정도의 범위)의 바로 아래에서는 ±3% 정도로 중심부에 비해 균일성이 낮은 것을 알 수 있다. 이것은 1단 공동부인 경우에는 전계 강도 분포 곡선에 복수의 변곡점이 존재하고, 특히 1단 공동부(330″)의 주연부 근방의 바로 아래에서는 그 변곡점에서의 경사가 비교적 커지는 경향에 있기 때문이다. 이러한 전계 강도 분포 곡선에 존재하는 변곡점에서의 기울기는 1단 공동부의 치수, 즉 높이 t와 직경 d를 바꾸는 것에 의해 변화하므로, 1단 공동부의 치수를 조정하는 것에 의해 상기 변곡점의 기울기를 조정하면 좋다고도 고려된다. 그런데, 높이 t와 직경 d를 바꾸면, 주연부에 있어서의 전계의 균일성 뿐만 아니라 중심부에 있어서의 전계의 균일성에도 영향을 주게 되어 버린다. 예를 들면 주연부에 있어서의 전계의 균일성을 더욱 높게 하고자 하면 중심부에 있어서의 전계의 균일성이 저하하는 경향이 있다. 이 때문에, 1단 공동부의 치수를 조정하는 것만으로는 전극 중심부의 전계의 균일성을 유지하면서, 전극 주연부의 전계의 균일성을 더욱 향상시키기 위해서는 한계가 있다.
이에 대해, 3단 공동부의 경우(y13)에는 전계 강도 분포 곡선에 변곡점이 거의 발생하지 않기 때문에, 공동부(330)의 중심부에서 주연부에 걸쳐서 넓은 범위에서 ±0.5% 정도의 극히 높은 균일성을 실현할 수 있다. 이와 같이, 공동부(330)의 형상을 상술한 공동부(예를 들면 3단 공동부)(330)와 같이 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상으로 하는 것에 의해, 전계 강도 분포 곡선에 있어서의 변곡점을 줄일 수 있음과 동시에, 변곡점에서의 기울기를 작게 할 수 있어, 변곡점의 영향을 극력 완화할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이것에 의하면, 전극판(310)에 있어서 공동부(330)의 하측의 전계분포를 전극 중심부 뿐만 아니라, 전극 주연부까지 넓은 범위에 걸쳐 제어할 수 있으므로, 넓은 범위에서 극히 균일성이 높은 플라즈마를 형성시킬 수 있다.
여기서, 상술한 바와 같은 상부 전극을 사용해서 실제로 웨이퍼에 대해 에칭을 실행한 경우의 실험 결과에 대해서 설명한다. 이 실험에서는 도 1에 나타낸 플라즈마 처리 장치(100)를 이용해서, 전극판(310)의 비저항값을 0.75Ω·m로 하고, 300㎜ 웨이퍼의 산화막을 C5F8가스와 Ar가스와 O2가스의 혼합가스로 에칭하였다. 고주파 전력의 주파수는 60㎒로 하였다.
도 9는 전극판 이면측에 1단 공동부를 마련한 상부 전극을 사용해서 웨이퍼에 대해 에칭 처리를 실행한 경우의 에칭레이트 분포를 나타내는 도면이다. 도 10은 전극판 이면측에 3단 공동부를 마련한 상부 전극을 사용해서 웨이퍼에 대해 에칭 처리를 실행한 경우의 에칭레이트 분포를 나타내는 도면이다. 이들에 의하면, 3단 공동부의 경우(도 10)에는 1단 공동부의 경우(도 9)보다 더욱 균일성이 향상되어 있는 것을 알 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 상부 전극(300)의 구성예에서는 전극지지체(320)에 3단의 공동부(330)를 형성한 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면 전극지지체(320)에 형성되는 공동부(330)의 단수는 2단이라도 좋고, 4단 이상이라도 좋다.
(전극판 이면측의 공동부의 단수와 전계 강도 분포의 관계)
여기서, 상부 전극(300)에 형성되는 공동부(330)의 단수와 전극 바로 아래에 있어서의 전계 강도 분포의 관계에 대한 실험을 한 결과를 설명한다. 여기서는 도 11에 나타내는 1단 공동부의 경우와, 도 12에 나타내는 2단 공동부의 경우와, 도 13에 나타내는 3단 공동부의 경우를 비교하면서 설명한다.
이 실험에서 사용한 상부 전극의 도 11, 도 12, 도 13에 있어서의 각 원판형상 공동부의 치수는 도 3에 나타내는 공동부(330)의 1단, 2단, 3단과 각각 마찬가지이다. 즉, 높이 t1, t2, t3은 각각 0.1㎜, 0.l㎜, 0.05㎜ 이며, 직경 d1, d2, d3은 각각 100㎜, 200㎜, 310㎜이다.
상기한 바와 같은 상부 전극에 고주파 전력을 인가해서 실행한 실험 결과를 도 14에 나타낸다. 도 14에 나타내는 그래프 y21, y22, y23은 각각, 1단 공동부의 경우, 2단 공동부의 경우, 3단 공동부의 경우에 있어서의 전계 강도 분포를 나타내는 그래프이다. 도 14는 횡축에 전극중심으로부터의 거리를 취하고, 종축에 전극판의 전계 강도 E1의 균일성을 백분율로 나타낸 것을 취하고 있다.
도 14에 나타내는 실험 결과에 의하면, 1단 공동부의 경우(y21), 2단 공동부의 경우(y22), 3단 공동부의 경우(y23)와 같이 공동부의 단수가 증가할수록, 전계 분포 곡선의 변곡점이 감소함과 동시에 그 변곡점에 있어서의 기울기도 작아지고, 전계의 균일성에 대해서도 각각 ±6%, ±2%, ±0.5%로 향상하고 있는 것을 알 수 있다. 이 경우의 각 단의 직경 d1, d2, d3이 전극판(310)측부터 서서히 작아지는 바와 같은 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 공동부의 형상을 중심부는 높고, 주연부는 낮게 되도록 하는 것에 의해서, 전계 분포 곡선의 변곡점의 영향을 작게 할 수 있다.
이와 같이 상부 전극에 형성하는 공동부(330)의 단수는 많게 한 쪽이 전극 바로 아래에 있어서의 전계분포를 더욱 세세하게 제어할 수 있으므로, 전계의 균일성도 향상시킬 수 있다. 단, 공동부(330)의 가공의 수고나 각 단의 공동부(330)의 치수(높이t, 직경 d)의 자유도 등을 고려하면, 공동부(330)는 3단으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
이러한 3단 공동부(330)의 직경 d1, d2, d3은 각각, 웨이퍼의 직경의 80%∼120%, 60%∼80%, 40%∼60%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 90%∼110%, 65%∼75%, 45%∼55%이다. 또한, 3단 공동부(330)의 높이 tl, t2, t3은 각각, 예를 들면 비유전률이 1인 공동부의 경우, 0.08㎜∼0.16㎜, 0.08㎜∼0.12㎜, 0.03㎜∼0.09㎜인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.10㎜∼0.12㎜, 0.09㎜∼0.11㎜, 0.05㎜∼0.07㎜이다.
(공동부의 1단째의 직경)
또, 본 실시형태에 관한 공동부(330)의 1단째의 직경은 웨이퍼(예를 들면 300㎜)의 직경보다 작아도 좋고, 또한 웨이퍼의 직경 정도 또는 그 이상으로 크게 해도 좋다. 이 점에서, 1단만인 공동부에서는 그 직경을 웨이퍼의 직경보다 크게 취하면, 중심부의 전계는 플러스 방향으로 이행하고, 주연부의 전계는 마이너스 방향으로 이행하는 경향이 있어, 오히려 전계의 균일성이 저하해 버린다. 예를 들 면, 전계 분포 곡선은 직경 240㎜인 경우에는 도 8에 나타내는 y12와 같이 되지만, 직경 310㎜인 경우에는 도 14에 나타내는 y21과 같이 되어, 전계 분포의 균일성이 저하하고 있다.
이에 대해, 복수단을 적층한 형상의 공동부에서는 그 1단째의 직경을 적어도 웨이퍼의 직경 이상으로 하는 것에 의해, 중심부로부터 주연부까지 폭넓게 전계분포를 제어할 수 있으므로, 웨이퍼상에 형성되는 플라즈마의 균일성을 더욱 향상시킬 수 있다.
그런데, 상부 전극의 가스분출 구멍(312)에서는 인가되는 고주파 전력이 커질수록, 전극판(310)과 전극지지체(320)의 경계부근에서 전계가 집중해서 이상 방전이 발생할 개연성이 높아진다. 이러한 이상 방전은 전극판(310)과 전극지지체(320)의 사이에 공동부(330)가 있으면 잘 발생하지 않는다. 이 때문에, 이상 방전 방지의 관점으로부터는 공동부(330)의 직경을 웨이퍼의 직경보다도 더욱 크게하여 가스분출 구멍(312)이 형성되어 있는 범위를 포함하는 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다. 이 점에서, 1단만의 공동부에서는 직경을 크게 하면, 오히려 전계 분포의 균일성이 저하해 버린다.
이에 대해, 복수단을 적층한 형상의 공동부(330)에서는 그 1단째의 직경을 가스분출 구멍(312)이 형성되어 있는 범위를 포함하는 정도까지 크게 해도, 중심부에서 주연부까지 폭넓게 전계 분포를 제어할 수 있으므로, 전계 분포의 균일성을 향상시키면서, 또한 이상 방전을 방지할 수 있다.
(제2 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성예)
다음에, 본 발명의 제2 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다. 도 15는 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 도 15에 나타내는 플라즈마 처리 장치(101)는 처리실내에 2계통으로 가스를 도입하기 위한 상부 전극을 구비하는 평행평판형의 플라즈마 에칭 장치이다.
제2 실시형태에 관한 상부 전극(301)은 내측 상부 전극(302)을 제1,제2 가스도입부(350, 360)로 나누어 구성된다. 제1, 제2 가스도입부(350, 360)는 각각 서셉터(116)에 탑재되는 웨이퍼 W면내상의 제1, 제2 영역을 향해서 가스를 도입하는 것이다. 제1 영역은 예를 들면 웨이퍼 W의 중심부 영역(이하, 「센터 영역」이라고도 함)이며, 제2 영역은 예를 들면 중심부 영역을 둘러싸는 주연부 영역(이하, 「에지 영역」이라고도 함)이다. 또, 상부 전극(301)의 구체적인 구성예는 후술한다.
이러한 상부 전극(301)에 가스를 공급하는 가스 공급 장치(201)에 있어서는 처리 가스를 처리실(110)내의 웨이퍼 W의 센터부 영역을 향해서 공급하는 제1 처리 가스(센터부 영역용 처리 가스)와, 웨이퍼 W의 에지부 영역을 향해서 공급하는 제2 처리 가스(에지부 영역용 처리 가스)의 2개로 분류한다. 또, 본 실시형태와 같이 처리 가스를 2개로 분류하는 경우에 한정되지 않으며, 3개 이상으로 분류하도록 해도 좋다.
가스 공급 장치(201)는 예를 들면 도 15에 나타내는 바와 같이 웨이퍼에 대 해 성막이나 에칭 등의 소정의 처리를 실시하기 위한 처리 가스를 공급하는 처리 가스 공급 수단(210)과, 소정의 부가 가스를 공급하는 부가 가스 공급 수단(220)을 구비한다. 처리 가스 공급 수단(210)은 처리 가스 공급유로를 구성하는 처리 가스 공급배관(202)이 접속되어, 부가 가스 공급 수단(220)은 부가 가스 공급유로를 구성하는 부가 가스 공급배관(208)이 접속되어 있다. 처리 가스 공급 배관(202)으로부터는 제1 분기유로를 구성하는 제1 분기배관(204) 및 제2 분기유로를 구성하는 제2 분기배관(206)이 분기하고 있다. 또, 제1, 제2 분기배관(204, 206)은 분류량 조정 수단(230)의 내부에서 분기하고 있어도 좋고, 또한 분류량 조정 수단(230)의 외부에서 분기하고 있어도 좋다.
이들 제1, 제2 분기배관(204, 206)은 각각, 예를 들면 내측 상부 전극(302)에 있어서의 제1, 제2 가스도입부(350, 360)에 접속되어 있다. 구체적으로는 제1 분기배관(204)은 제1 가스도입부(350)의 제1 버퍼실(352)에 접속되어 있고, 제2 분기배관(206)은 제2 가스도입부(360)에 있어서의 제2 버퍼실(362)에 접속되어 있다.
가스 공급 장치(201)는 또한, 제1, 제2 분기배관(204, 206)을 흐르는 제1, 제2 처리 가스의 분류량을 제1, 제2 분기배관(204, 206)내의 압력에 의거해서 조정하는 분류량 조정 수단(예를 들면 플로 스플리터(flow splitter))(230)을 구비한다. 또한, 상기 부가 가스 공급 수단(220)은 이 분류량 조정 수단(230)의 하류측에서 부가 가스 공급배관(208)을 거쳐서 제2 분기배관(206)의 도중에 접속된다.
이러한 가스 공급 장치(201)에 의하면, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스는 분류량 조정 수단(230)에 의해서 분류량이 조정되면서, 제1 분기배관(204)과 제2 분기배관(206)으로 분류된다. 그리고, 제1 분기배관(204)을 흐르는 제1 처리 가스는 제1 가스도입부(350)로부터 웨이퍼 W상의 센터 영역을 향해서 공급되며, 제2 분기배관(206)을 흐르는 제2 처리 가스는 제2 가스도입부(360)로부터 웨이퍼 W의 에지 영역상을 향해서 공급된다.
이 때, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스가 공급되면, 그 부가 가스는 부가 가스 공급배관(208)을 통해서 제2 분기배관(206)에 흐르고, 제2 처리 가스와 혼합해서 제2 가스도입부(360)로부터 웨이퍼 W의 에지부 영역을 향해서 공급된다.
(가스 공급 장치의 구체적인 구성예)
여기서, 상술한 가스 공급 장치(201)의 각 부의 구체적인 구성예에 대해서 설명한다. 도 16은 가스 공급 장치(201)의 구체적인 구성예를 나타내는 블럭도이다. 처리 가스 공급 수단(210)은 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이 복수(예를 들면 3개)의 가스 공급원(212a, 212b, 212c)이 수용된 가스박스에 의해 구성된다. 각 가스 공급원(212a∼212c)의 배관은 이들로부터의 각 가스가 합류하는 처리 가스 공급배관(202)에 접속된다. 각 가스 공급원(212a∼212c)의 배관에는 각각, 각 가스의 유량을 조정하기 위한 매스플로 컨트롤러(214a∼214c)가 마련되어 있다. 이러한 처리 가스 공급 수단(210)에 의하면, 각 가스 공급원(212a∼212c)으로부터의 가스는 소정의 유량비로 혼합되며, 처리 가스 공급 배관(202)으로 흘러 나와, 제1, 제2 분기배관(204, 206)에 분류된다.
가스 공급원(212a)에는 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이 에칭 가스로서의 플루오로카본계의 불소화합물인 CF4, C4F6, C4F8, C5F8 등의 CXFY가스가 봉입된다. 가스 공급원(212b)에는 예를 들면 CF계의 반응 생성물의 데포(퇴적물)를 제어하는 가스로서의 예를 들면 O2가스가 봉입되고, 가스 공급원(212c)에는 캐리어 가스로서의 희가스, 예를 들면 Ar가스가 봉입되어 있다. 또, 처리 가스 공급 수단(210)의 가스 공급원의 수는 도 16에 나타내는 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 1개라도, 2개라도 좋으며, 또한 4개 이상 마련해도 좋다.
한편, 부가 가스 공급 수단(220)은 예를 들면 도 16에 나타내는 바와 같이 복수(예를 들면 2개)의 가스 공급원(222a, 222b)이 수용된 가스박스에 의해 구성된다. 각 가스 공급원(222a, 222b)의 배관은 이들로부터의 각 가스가 합류하는 부가 가스 공급배관(208)에 접속된다. 각 가스 공급원(222a, 222b)의 배관에는 각각, 각 가스의 유량을 조정하기 위한 매스플로 컨트롤러(224a, 224b)가 마련되어 있다. 이러한 부가 가스 공급 수단(220)에 의하면, 각 가스 공급원(222a, 222b)으로부터의 가스는 선택되거나 또는 소정의 가스유량비로 혼합되어, 부가 가스 공급배관(208)에 흘러 나온다.
가스 공급원(222a)에는 예를 들면 에칭을 촉진 가능한 CXFY가스가 봉입되고, 가스 공급원(222b)에는 예를 들면 CF계의 반응 생성물의 데포를 제어 가능한 O2가스가 봉입되어 있다. 또, 부가 가스 공급 수단(220)의 가스 공급원의 수는 도 16에 나타내는 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 1개라도 좋고, 또한 3개 이상 마 련해도 좋다.
분류량 조정 수단(230)은 제1 분기배관(204)내의 압력을 조정하는 압력조정부(232)와, 제2 분기배관(206)내의 압력을 조정하는 압력조정부(234)를 구비한다. 구체적으로는 압력조정부(232)는 제1 분기배관(204)내의 압력을 검출하는 압력센서(232a)와 제1 분기배관(204)의 개폐도를 조정하는 밸브(232b)를 구비하고, 압력조정부(234)는 제2 분기배관(206)내의 압력을 검출하는 압력센서(234a)와 제2 분기배관(206)의 개폐도를 조정하는 밸브(234b)를 구비한다.
압력조정부(232, 234)는 압력콘트롤러(240)에 접속되어 있다. 압력콘트롤러(240)는 플라즈마 처리 장치(101)의 각 부를 제어하는 제어부(400)로부터의 지령에 따라서, 각 압력센서(232a, 234a)로부터의 검출압력에 의거해서 각 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정한다. 예를 들면 제어부(400)는 압력비 제어에 의해서 분류량 조정 수단(230)을 제어한다. 이 경우, 압력 콘트롤러(240)는 제1, 제2 처리 가스의 유량이 제어부(400)로부터의 지령에 의한 목표유량비가 되도록, 즉 제1, 제2 분기배관(204, 206)내의 압력이 목표압력비가 되도록, 각 밸브(232b, 234b)의 개폐도를 조정한다. 또, 압력콘트롤러(240)는 분류량 조정 수단(230)에 제어 보드로서 내장해도 좋고, 또한 분류량 조정 수단(230)과는 별개로 구성해도 좋다. 또한, 압력 콘트롤러(240)는 제어부(400)내에 마련하도록 해도 좋다.
또, 도 15에 나타내는 제어부(400)는 상기 분류량 조정 수단(230) 이외에, 가스 공급 장치(200)에 있어서의 처리 가스 공급 수단(210), 부가 가스 공급 수단(220)의 제어나, 제1 고주파 전원(154) 및 제2고주파 전원(182) 등의 제어를 실 행하도록 되어 있다.
(상부 전극의 구성예)
여기서, 상부 전극(301)의 구체적인 구성예에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 17은 본 실시형태에 관한 상부 전극(301)의 내측 상부 전극(302)의 구성예를 나타내는 모식도이다. 여기서는 전극지지체(320)의 전극판(310)과의 접합면에 다단 공동부 예를 들면 3단 공동부를 형성한 상부 전극을 예로 들어 설명한다.
도 17에 나타내는 상부 전극(301)은 내측 상부 전극(302)을 제1, 제2 가스도입부(350, 360)로 나누어 구성된다. 이들 제1, 제2 가스도입부(350, 360)의 구성은 다음과 같다. 전극지지체(320)의 내부에는 원판형상공간으로 이루어지는 버퍼실(322)이 형성되어 있고, 이 버퍼실(322)은 버퍼실용 환상 격벽부재(323)에 의해 원판형상공간으로 이루어지는 제1 버퍼실(352)과 이 제1 버퍼실(352)을 둘러싸는 링형상 공간으로 이루어지는 제2 버퍼실(362)로 구획되어 있다. 버퍼실용 환상 격벽부재(323)는 예를 들면 O링에 의해 구성된다.
여기서, 전극지지체(320)에 형성되는 공동부(330)의 직경이 크고, 복수의 가스도입부(예를 들면 가스도입부(350, 360))에 걸쳐 마련되는 경우, 예를 들면 도 17에 나타내는 바와 같이 전극지지체(320)에 형성되는 공동부(330)의 직경이 제1 버퍼실(352)의 직경을 넘는 경우에는 이 공동부(330)에 대해서도 예를 들면 공동부용 환상 격벽부재(340)에 의해 각 가스도입부(350, 360)마다 제1 영역부(354)와 제 2 영역부(364)로 구획한다. 공동부용 환상 격벽부재(340)의 직경은 버퍼실용 환상 격벽부재(323)의 직경과 대략 마찬가지이다. 이와 같이, 가스도입부(350, 360)마다 공동부를 구획하는 격벽부재를 마련하기 때문에, 각 가스도입부(350, 360)에 공급되는 가스가 섞이는 것을 방지할 수 있다. 공동부용 환상 격벽부재(340)의 구체적인 구성예에 대해서는 후술한다.
그리고, 제1 가스도입부(350)는 제1 버퍼실(352)과 그 하면에 마련되어 있는 다수의 가스분출 구멍(312)과 공동부(330)의 제1 영역부(354)로 구성되고, 제2 가스도입부(340)는 제2 버퍼실(362)과 그 하면에 마련되어 있는 다수의 가스분출 구멍(312)과 공동부(330)의 제2 영역부(364)에 의해 구성된다.
각 버퍼실(352, 362)에는 가스 공급 장치(201)로부터 소정의 가스가 공급되고, 웨이퍼 W상의 센터부 영역에는 제1 가스도입부(350)로부터 제1 버퍼실(352)을 거쳐서 소정의 가스가 분출되며, 웨이퍼 W상의 에지부 영역에는 제2 가스도입부(360)로부터 제2 버퍼실(362)을 거쳐서 소정의 가스가 분출된다.
이러한 상부 전극(301)에 있어서도 제1실시형태의 경우와 마찬가지로 제1 고주파 전원(154)으로부터 27∼150㎒, 예를 들면 60㎒의 고주파가 인가되면, 상부 전극(301)과 하부 전극으로서의 서셉터(116)의 사이에 고주파 전계가 발생한다.
이 경우, 공동부용 환상 격벽부재(340)를 금속 등의 도전체로 구성하면, 그 부분에 전계가 집중하여 이상 방전이 발생하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 예를 들면 도 18에 나타내는 바와 같이 도전체인 알루미늄으로 구성되는 전극지지체(320)의 하면을 가공해서 알루미늄의 격벽(342)을 형성하면, 상부 전극(301)에 인가하는 고주파 전력의 크기에 따라서는 이상 방전이 발생할 우려가 있다.
이 때문에, 공동부용 환상 격벽부재(340)는 이상 방전방지의 관점으로부터는 절연체(예를 들면 수지계 재료나 세라믹스계 재료)로 구성하는 것이 바람직하다. 예를 들면 공동부용 환상 격벽부재(340)는 도 19에 나타내는 것 같은 수지링(344)으로 구성한다. 수지링(344)은 예를 들면 테프론(등록상표) 등의 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 베스펠(Vespel)(등록상표) 등의 폴리이미드 등의 수지로 구성한다.
또, 수지링(344)은 전극지지체(320)와 전극판(310)의 체결력이 약한 경우에도 그 사이에서 공동부(330)를 구획할 수 있도록, 꽉 눌렀을 때에 탄성 변형되기 쉽고 반발력이 약한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시형태에서는 예를 들면 도 19에 나타내는 바와 같이 수지링(344)을 그 측면이 단면이 대략 V자형상인 테이퍼면으로 되는 바와 같은 형상으로 한다. 이것에 의해, 수지링(344)은 탄성변형되기 쉽고 그 반발력도 약하기 때문에, 예를 들면 실리콘재 등으로 구성되는 전극판(310)을 전극지지체(320)에 나사고정시키는 경우와 같이 체결력이 약한 경우에도, 충분히 공동부(330)를 구획하는 기능을 발휘할 수 있다.
또, 공동부용 환상 격벽부재(340)는 도 20에 나타내는 것 같은 O링(346)으로 구성해도 좋다. O링(346)에 대해서도, 상기 수지링(344)의 경우와 마찬가지로, 꽉 눌렀을 때에 탄성변형되기 쉽고 반발력이 약한 형상으로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 도 20에 나타내는 바와 같이 O링(346)은 단면이 타원형상인 것을 사용한다.
또한, 공동부용 환상 격벽부재(340)는 도 21에 나타내는 바와 같이 예를 들면 알루미나, 이트리아 등의 세라믹스계 재료를 전극지지체(320)의 하면에 용사하여 형성한 격벽(348)이어도 좋다. 이 경우, 예를 들면 전극지지체(320)의 하면에 공동부를 형성한 후에, 이 공동부의 면에 마스킹하고 나서 전극지지체(320)의 하면을 향해서 세라믹스계 재료를 용사한다. 그 후, 용사한 부분을 연마하는 것에 의해 면을 고르게 하고 나서, 전극판(310)을 부착한다. 또, 세라믹스계 재료를 전극지지체(320)의 하면에 용사하는 대신, 수지계 재료를 코팅해서 공동부용 환상 격벽부재(340)를 형성하도록 해도 좋다.
이러한 공동부용 환상 격벽부재(340)를 형성한 상부 전극에 대해 이상 방전이 발생하기 쉬운 조건에서 고주파 전력을 인가해서 실험을 한 결과에 대해서 설명한다. 예를 들면 상부 전극(301)과 하부 전극을 구성하는 서셉터(116)에 고주파 전력을 인가하는 경우, 그 인가 전압과 방전의 관계는 도 22에 나타내는 바와 같이 된다. 도 22는 종축에 상부 전극으로의 인가 전압을 취하고, 횡축에 하부 전극을 구성하는 서셉터에의 인가 전압을 취하고 있다. 도 22는 이들 인가 전압의 조합을 바꾸어 실험을 하고, 방전개시하는 고주파 전력을 그래프로 한 것이다. 이것에 의하면, 방전 개시하는 고주파 전력이 높을수록, 방전이 발생하지 않는 상태에서 인가하는 고주파 전력의 마진을 크게 취할 수 있으므로, 이상 방전이 잘 발생하지 않게 된다.
도 22에 있어서, y31은 공동부용 환상 격벽부재(340)를 알루미늄으로 구성한 경우(예를 들면 도 18 참조), y32는 공동부용 환상 격벽부재(340)를 O링으로 구성 한 경우(예를 들면 도 20 참조), y33은 공동부용 환상 격벽부재(340)를 알루미나로 용사해서 구성한 경우(예를 들면 도 21참조), y34는 공동부용 환상 격벽부재(340)를 테프론(등록상표)으로 구성한 경우(예를 들면 도 19 참조)이다.
도 22에 의하면, 공동부용 환상 격벽부재(340)를 알루미늄으로 구성한 경우(y31)에 이상 방전이 가장 발생하기 쉬운 것을 알 수 있다. 공동부용 환상 격벽부재(340)를 O링으로 구성한 경우(y32), 공동부용 환상 격벽부재(340)를 알루미나를 용사하여 구성한 경우(y33)에는 공동부용 환상 격벽부재(340)를 알루미늄으로 구성한 경우(y31)보다도 이상 방전이 잘 발생하지 않고, 공동부용 환상 격벽부재(340)를 테프론(등록상표)으로 구성한 경우(y34)가 가장 이상 방전이 잘 발생하지 않는다. 이와 같이, 공동부용 환상 격벽부재(340)를 수지계 재료나 세라믹스계 재료 등의 절연체로 구성하는 것에 의해, 이상 방전을 효과적으로 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
또, 처리실내에 2계통으로 가스를 도입하기 위한 상부 전극을 구비하는 플라즈마 처리 장치로서는 도 15에 나타내는 바와 같이 부가 가스를 제2 공급배관에 공급하는 타입의 가스 공급 장치(201)를 마련한 것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 도 23에 나타내는 바와 같이 부가 가스를 제1 공급배관과 제2 공급배관 중의 어느 하나에 선택해서 공급할 수 있는 타입의 가스 공급 장치(201)를 마련한 것에 적용해도 좋다.
구체적으로는 도 23에 나타내는 가스 공급 장치(201)의 부가 가스 공급배관(208)으로부터는 부가 가스용 제1 분기유로를 구성하는 부가 가스용 제1 분기배 관(254) 및 부가 가스용의 제2 분기유로를 구성하는 부가 가스용 제2 분기배관(256)이 분기하고 있다.
이들 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)은 각각, 분류량 조정 수단(230)의 하류측에서, 처리 가스용 제1, 제2 분기유로를 각각 구성하는 처리 가스용 제1, 제2 분기배관(204, 206)의 도중에 접속된다. 부가 가스용 제1 분기배관(254)에는 그 배관(254)을 개폐하는 개폐 밸브(264)가 마련되고, 부가 가스용 제2 분기배관(256)에는 그 배관(256)을 개폐하는 개폐밸브(266)가 마련되어 있다. 이 개폐밸브(264, 266)를 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터의 부가 가스를 제1, 제2 분기배관(254, 256)중의 어느 하나에 공급할 수 있다. 또, 이들 개폐밸브(264, 266)는 부가 가스용 분기유로의 유로 전환 수단을 구성한다.
이러한 가스 공급 장치(201)에 의하면, 처리 가스 공급 수단(210)으로부터의 처리 가스는 분류량 조정 수단(230)에 의해서 분류량이 조정되면서, 처리 가스용 제1 분기배관(204)과 처리 가스용 제2 분기배관(206)에 분류된다.
그리고, 처리 가스용 제2 분기배관(206)에 부가 가스를 공급하는 경우에는 부가 가스용 제1 분기배관(254)의 개폐밸브(264)를 닫은 채, 부가 가스용 제2 분기배관(256)의 개폐밸브(266)를 열고, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이것에 의해, 그 부가 가스는 부가 가스 공급배관(208), 부가 가스용 제2 분기배관(256)을 거쳐서 처리 가스용 제2 분기배관(206)에 흘러, 제2 처리 가스와 혼합된다. 그리고, 부가 가스는 제2 처리 가스와 함께, 제2 버퍼 실(362)을 거쳐서 웨이퍼 W의 에지부를 향해 공급된다.
한편, 처리 가스용 제1 분기배관(204)에 부가 가스를 공급하는 경우에는 부가 가스용 제2 분기배관(256)의 개폐밸브(266)를 닫은 채, 부가 가스용 제1 분기배관(254)의 개폐밸브(264)를 열고, 부가 가스 공급 수단(220)으로부터 부가 가스의 공급을 개시한다. 이것에 의해, 그 부가 가스는 부가 가스 공급배관(208), 부가 가스용 제1 분기배관(254)을 거쳐서 처리 가스용 제1 분기배관(204)에 흘러, 제1 처리 가스와 혼합된다. 그리고, 부가 가스는 제1 처리 가스와 함께, 제1 버퍼실(352)을 거쳐서 웨이퍼 W의 센터부를 향해 공급된다. 도 23에 나타내는 플라즈마 처리 장치(101)에 의하면, 부가 가스를 제1 처리 가스와 제2 처리 가스의 어느 쪽에 혼합시킬지를 선택해서 공급할 수 있다.
또, 도 23에 나타내는 가스 공급 장치(201)에서는 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)에 각각 개폐밸브(264, 206)를 마련하고, 이들 개폐밸브(264, 266)를 개폐 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급배관(208)으로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하도록 한 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)중의 어느 한쪽에 유로 전환 수단의 다른 예로서의 개폐밸브를 마련하고, 그 개폐밸브를 개폐 제어하는 것에 의해, 부가 가스 공급배관(208)으로부터의 부가 가스를 흘리는 유로를 전환하도록 해도 좋다.
또한, 도 23에 나타내는 가스 공급 장치(201)에서는 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)에 각각 개폐 밸브(264, 266)를 마련했으므로, 부가 가스용 제 1, 제2 분기배관(254, 256)의 양쪽으로부터 부가 가스를 처리 가스용 제1, 제2 분기배관(204, 206)으로 각각 공급할 수도 있다. 이 경우에는 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)에 예를 들면 매스플로 콘트롤러와 같은 유량 제어 수단을 마련해도 좋다. 이것에 의해, 부가 가스용 제1, 제2 분기배관(254, 256)을 흐르는 부가 가스의 유량을 정확하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시형태에 있어서, 처리 가스용 제2 분기배관(206)은 처리 가스 공급배관(202)으로부터 분기하는 3개 이상의 분기배관으로 구성하고, 이들 각 제2 분기배관에 부가 가스 공급 수단(220)으로부터의 부가 가스를 공급 가능하게 구성해도 좋다. 이것에 의하면, 상부 전극(301)을 3개 이상의 처리 가스 도입부로 나누고 각각에 처리 가스를 공급하도록 구성할 수 있으므로, 웨이퍼의 외주부 영역에 있어서의 처리의 균일성을 더욱 세세하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 제2 실시형태에서는 가스 공급 장치(201)로부터 공급된 처리 가스가, 처리실(110)의 상부에서 웨이퍼 W를 향해서 분출되는 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 처리실(110)의 다른 부분, 예를 들면 처리실(110)에 있어서의 플라즈마 생성공간 PS의 측면으로부터도 처리 가스가 분출되도록 해도 좋다. 이것에 의하면, 플라즈마 생성공간 PS의 상부와 측부로부터 각각 소정의 처리 가스를 공급할 수 있으므로, 플라즈마 생성공간 PS내의 가스농도를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 웨이퍼의 처리의 면내 균일성을 더욱 향상할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 실시형태에서는 전극판 이면에 마련하는 공동부를 3단 의 원판형상 공동부를 적층한 형상으로 한 상부 전극을 예로 들어 설명했지만, 공동부의 형상은 이것에 한정되는 것은 아니며, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부이면 어떠한 형상이라도 좋다. 예를 들면 공동부의 단수는 2단이라도, 4단 이상이라도 좋으며, 또한 주연부에서 중심부를 향해서 높이가 서서히 높아지는 바와 같은 단면이 테이퍼형상이나 단면이 곡선형상이어도 좋다.
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명백하며, 그들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면 상술한 제1, 제2 실시형태에서는 상부 전극과 하부 전극의 양쪽에 고주파를 인가하는 경우에 대해서 설명했지만, 반드시 이것에 한정되는 것은 아니며, 상부 전극에만 고주파를 인가하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 상부 전극에 27∼150㎒의 고주파를 인가하는 경우에 대해서 설명했지만, 이 범위에 한정되는 것은 아니다. 또한, 피처리 기판으로서는 반도체 웨이퍼를 이용하고, 이것에 에칭을 실시하는 경우에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 피처리 기판으로서는 액정 표시 장치(LCD) 기판 등의 다른 기판이어도 좋다. 또한, 플라즈마 처리도 에칭에 한정되지 않으며, 스퍼터링, CVD 등의 다른 처리라도 좋다.
본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 또한 이용되는 전극에 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성예를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 상부 전극의 구성예를 나타내는 단면도.
도 3은 도 2에 나타내는 공동부를 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 공동부를 형성하지 않은 경우의 상부 전극을 설명하는 도면.
도 5는 전극판 및 공동부의 전계 강도를 설명하기 위한 도면.
도 6은 공동부가 1단인 경우의 상부 전극을 설명하는 도면.
도 7은 도 6에 나타내는 공동부를 모식적으로 나타내는 도면.
도 8은 상부 전극의 아래쪽에 발생하는 전계 강도 분포를 나타내는 도면.
도 9는 전극판 이면측에 1단 공동부를 형성한 상부 전극을 사용해서 웨이퍼에 대해 에칭 처리를 한 경우의 에칭 레이트 분포를 나타내는 도면.
도 10은 전극판 이면측에 3단 공동부를 형성한 상부 전극을 사용해서 웨이퍼에 대해 에칭 처리를 한 경우의 에칭 레이트 분포를 나타내는 도면.
도 11은 도 3에 나타내는 3단 공동부 중의 1단째의 공동부만을 형성한 경우의 전극지지체를 나타내는 도면.
도 12는 도 3에 나타내는 3단 공동부중의 1단째와 2단째의 공동부만을 형성한 경우의 전극지지체를 나타내는 도면.
도 13은 도 3에 나타내는 3단 공동부중의 1단째와 2단째와 3단째의 공동부를 형성한 경우의 전극지지체를 나타내는 도면.
도 14는 공동부의 단수와 상부 전극의 아래쪽에 발생하는 전계 강도 분포의 관계를 나타내는 도면.
도 15는 본 발명의 제2 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 구성예를 나타내는 단면도.
도 16은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 가스 공급 장치의 구성예를 나타내는 블럭도.
도 17은 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 상부 전극의 구성예를 나타내는 단면도.
도 18은 공동부용 환상 격벽부재가 도전체의 알루미늄으로 구성되는 경우의 구성예를 나타내는 도면.
도 19는 공동부용 환상 격벽부재가 수지링으로 구성되는 경우의 구성예를 나타내는 도면.
도 20은 공동부용 환상 격벽부재가 O링으로 구성되는 경우의 구성예를 나타내는 도면.
도 21은 공동부용 환상 격벽부재가 세라믹스계 재료를 전극지지체의 하면에 용사해서 형성한 격벽부재로 구성되는 경우의 구성예를 나타내는 도면.
도 22는 상부 전극과 하부 전극에 인가되는 고주파 전력과 방전의 관계를 나타내는 도면.
도 23은 본 실시형태에 관한 플라즈마 처리 장치의 다른 구성예를 나타내는 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100,101; 플라즈마 처리 장치 110; 처리실
111; 접지도체 112; 절연판
114; 서셉터 지지대 116; 서셉터
118; 정전척 120; 전극
122; 직류 전원 124; 포커스링
126; 내벽부재 128; 냉매실
130; 전극판 130a, 130b; 배관
132; 가스 공급 라인 146; 정합기
148; 급전봉(상부급전봉) 150; 커넥터
152; 급전통 156; 절연부재
170; 급전봉(하부급전봉) 172; 가변 콘덴서
174; 배기구 176; 배기관
178; 배기 장치 180; 정합기
184; 로우패스필터(LPF) 186; 하이패스필터(HPF)
200, 201; 가스 공급 장치 202; 처리 가스 공급배관
204; 처리 가스용 제1 분기배관 206; 처리 가스용 제2 분기배관
208; 부가 가스 공급배관 210; 처리 가스 공급 수단
212a, 212b, 212c; 가스 공급원 214a∼214c; 매스플로 컨트롤러
220; 부가 가스 공급 수단 222a, 222b; 가스 공급원
224a, 224b; 매스플로 컨트롤러 230; 분류량 조정 수단
232, 234; 압력조정부 232a, 234a; 압력센서
232b, 234b; 밸브 234; 압력조정부
240; 압력 콘트롤러 254; 부가 가스용 제1 분기배관
256; 부가 가스용 제2 분기배관 264, 266; 개폐밸브
300, 301; 상부 전극 302; 내측 상부 전극
304; 외측상부 전극 306; 유전체
308; 절연성 차폐부재 310; 전극판
312; 가스분출 구멍 320; 전극지지체
322; 버퍼실 323; 버퍼실용 환상 격벽부재
324; 상부부재 326c; 냉각 플레이트
330; 공동부 332; 제1 원판형상 공동부
334; 제2 원판형상 공동부 336; 제3 원판형상 공동부
340; 공동부용 환상 격벽부재 342; 격벽
344; 수지링 346; O링
348; 격벽 350, 360; 가스도입부
352, 362; 버퍼실 400; 제어부

Claims (15)

  1. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서,
    상기 제2 전극에 대향하는 전극판과,
    상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와,
    상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 유전체부를 구비하며,
    상기 고주파 전력이 공급되는 부분의 상기 전극판 표면으로부터의 두께인 스킨깊이 δ가 상기 전극판의 두께보다 크고,
    상기 스킨깊이 δ는 수학식 δ=(2ρ/ωμ)l/2 을 만족하며, 상기 ω는 상기 고주파 전력의 각 주파수이며, ρ는 상기 전극판의 비저항이며, μ는 상기 전극판의 투자율을 나타내고,
    상기 전극판은 Si 또는 SiC로 구성된 것을 특징으로 하는 전극.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체부는 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높은 형상인 것을 특징으로 하는 전극.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유전체부는 직경이 다른 원판형상 유전체부를 복수단 적층한 형상이며, 상기 원판형상 유전체부의 직경은 상기 전극판 측에서 먼 단의 직경일수록 작은 것을 특징으로 하는 전극.
  4. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서,
    상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합하여 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되는 유전체부를 갖고,
    상기 유전체부는 상기 유전체부의 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높아지도록, 직경이 다른 제1, 제2, 제3 원판형상 유전체부를 상기 지지체의 상기 전극판측에서 그 반대측을 향해서 적층한 형상이며,
    상기 고주파 전력이 공급되는 부분의 상기 전극판 표면으로부터의 두께인 스킨깊이 δ가 상기 전극판의 두께보다 크고,
    상기 스킨깊이 δ는 수학식 δ=(2ρ/ωμ)l/2 을 만족하며, 상기 ω는 상기 고주파 전력의 각 주파수이며, ρ는 상기 전극판의 비저항이며, μ는 상기 전극판의 투자율을 나타내고,
    상기 전극판은 Si 또는 SiC로 구성된 것을 특징으로 하는 전극.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 80%∼120%이고, 상기 제2 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 60%∼80%이며, 상기 제3 원판형상 유전체부의 직경은 상기 피처리 기판의 직경의 40%∼60%인 것을 특징으로 하는 전극.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 향해서 가스를 공급하는 복수의 가스분출 구멍이 상기 전극판에 마련되고,
    상기 원판형상 유전체부 중 가장 큰 직경은 적어도 상기 가스분출 구멍이 형성되는 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 전극.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 향해서 가스를 공급하는 복수의 가스분출 구멍이 상기 전극판에 마련되고,
    상기 원판형상 유전체부 중 가장 큰 직경은 적어도 상기 가스분출 구멍이 형성되는 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 전극.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 피처리 기판을 향해서 가스를 공급하는 복수의 가스분출 구멍이 상기 전극판에 마련되고,
    상기 원판형상 유전체부 중 가장 큰 직경은 적어도 상기 가스분출 구멍이 형성되는 범위보다 큰 것을 특징으로 하는 전극.
  9. 제 1 항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체부는 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련된 공동부(空洞部)에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 전극.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체부는 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되는 공동부에 유전체부재를 매립하여 구성한 것을 특징으로 하는 전극.
  11. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 복수의 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부에서 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 상기 제1 전극으로서 이용되는 전극으로서,
    상기 제2 전극에 대향하는 전극판과,
    상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와,
    상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와,
    상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하여 상기 각 가스도입부에 공급되는 각각의 처리 가스가 서로 섞이는 것을 방지하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 전극.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 격벽부재는 절연체로 구성되는 것을 특징으로 하는 전극.
  13. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급하여 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 유전체부를 구비하며,
    상기 고주파 전력이 공급되는 부분의 상기 전극판 표면으로부터의 두께인 스 킨깊이 δ가 상기 전극판의 두께보다 크고,
    상기 스킨깊이 δ는 수학식 δ=(2ρ/ωμ)l/2 을 만족하며, 상기 ω는 상기 고주파 전력의 각 주파수이며, ρ는 상기 전극판의 비저항이며, μ는 상기 전극판의 투자율을 나타내고,
    상기 전극판은 Si 또는 SiC로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  14. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상에 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되는 유전체부를 갖고,
    상기 유전체부는 상기 유전체부의 중심부의 높이가 주연부의 높이보다 높아지도록, 직경의 다른 제1, 제2, 제3 원판형상 유전체부를 상기 지지체의 상기 전극판측에서 그 반대측을 향해 적층된 형상이며,
    상기 고주파 전력이 공급되는 부분의 상기 전극판 표면으로부터의 두께인 스 킨깊이 δ가 상기 전극판의 두께보다 크고,
    상기 스킨깊이 δ는 수학식 δ=(2ρ/ωμ)l/2 을 만족하며, 상기 ω는 상기 고주파 전력의 각 주파수이며, ρ는 상기 전극판의 비저항이며, μ는 상기 전극판의 투자율을 나타내고,
    상기 전극판은 Si 또는 SiC로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  15. 처리실내에 제1 전극과 제2 전극을 대향해서 배치하고, 상기 제1 전극을 복수의 가스도입부로 나누고 각 가스도입부에 복수의 가스분출 구멍을 형성하고, 상기 제2 전극에 지지된 피처리 기판상을 향해서 상기 각 가스도입부로부터 각각 처리 가스를 도입하면서 상기 전극의 한쪽 또는 양쪽에 고주파 전력을 공급해서 플라즈마를 생성하는 것에 의해, 상기 피처리 기판에 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치로서,
    상기 제1 전극은 상기 제2 전극에 대향하는 전극판과, 상기 전극판의 상기 제2 전극측과는 반대측의 면에 접합해서 상기 전극판을 지지하는 지지체와, 상기 지지체에 있어서의 상기 전극판과의 접합면에 마련되고, 중심부와 주연부에서 높이가 다른 형상의 공동부와, 상기 가스도입부마다 상기 공동부를 구획하여 상기 각 가스도입부에 공급되는 각각의 처리 가스가 서로 섞이는 것을 방지하는 격벽부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
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