KR20110076810A - 플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극 - Google Patents

플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극 Download PDF

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Abstract

플라즈마 처리 장치는 감압 가능한 처리용기내에 제 1 전극을 마련하고, 상기 처리용기내에 처리 가스를 도입해서 고주파 전력의 파워에 의해 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마에 의해서 피처리체에 원하는 플라즈마 처리를 실시한다. 플라즈마 처리 장치의 제 1 전극은 유전체로 형성된 상부 기재(105a)와, 그 기재와 동일 재질로 이루어지고 그 기재에 삽입되는 유전체(205)를 구비하되, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 사이는 도전성 접착층(210a)에 의해 접착 고정된다.

Description

플라즈마 처리 장치 및 그것에 이용되는 전극{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND ELECTRODE USED THEREIN}
본 발명은 플라즈마에 의해 피처리체에 원하는 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 플라즈마 처리 장치에 이용되는 전극의 구조에 관한 것이다．
플라즈마의 작용에 의해 피처리체상에 에칭이나 성막 등의 미세가공을 실시하는 장치로서는 용량 결합형(평행 평판형) 플라즈마 처리 장치, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치, 마이크로파 플라즈마 처리 장치 등이 실용화되어 있다. 이 중에서, 평행 평판형 플라즈마 처리 장치는 대향해서 마련된 상부 전극 및 하부 전극의 적어도 어느 한쪽에 고주파 전력을 인가하고, 그 전계 에너지에 의해 가스를 여기시켜 플라즈마를 생성하고, 생성된 방전 플라즈마에 의해서 피처리체를 미세 가공한다.
최근의 가일층의 미세화의 요청에 따라, 100㎒ 정도의 비교적 높은 주파수를 갖는 전력을 공급하여, 고밀도 플라즈마를 생성하는 것이 불가결하게 되고 있다. 공급되는 전력의 주파수가 높아지면, 고주파의 전류가, 표피 효과에 의해 전극의 플라즈마측의 표면을 단부측으로부터 중심측을 향해 흐른다. 이것에 의하면, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 전극(105)의 중심측의 전계 강도 E가 전극(105)의 단부측의 전계 강도E 보다 높아진다. 이 때문에, 전극의 중심측에서 플라즈마의 생성에 소비되는 전계 에너지는 전극의 단부측에서 플라즈마의 생성에 소비되는 전계 에너지보다 커지고, 전극의 단부측보다 전극의 중심측에서 가스의 전리나 해리가 촉진된다. 그 결과, 전극의 중심측의 플라즈마의 전자 밀도Ne는 단부측의 플라즈마의 전자 밀도Ne 보다 높아진다. 플라즈마의 전자 밀도Ne가 높은 전극의 중심측에서는 플라즈마의 저항율이 낮아지기 때문에, 대향 전극에서도 전극의 중심측에 고주파(전자파)에 의한 전류가 집중하여, 플라즈마 밀도가 불균일하게 된다.
이에 대해, 플라즈마 밀도의 균일성을 높이기 위해, 전극의 플라즈마쪽 면의 중심 부분에 세라믹스 등의 유전체를 매설하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 여기서는, 플라즈마의 균일성을 더욱 높이기 위해, 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 전극(105)에 매설하는 유전체(205)를 테이퍼 형상으로 형성하고, 유전체(205)의 주변의 두께를 경사를 따라 얇게 하는 방법도 제안되고 있다. 이 경우, 유전체(205)의 단부에서는 중심부보다 캐패시턴스 성분이 커지기 때문에, 플랫 구조의 유전체를 매설한 경우보다 유전체의 단부에서 전계 강도 E가 너무 저하하지 않고, 전계 강도가 보다 균일하게 된다.
일본 특허 공개 공보 제2004-363552호
그러나, 도 3(b)에 나타낸 전극(105)은 상부 기재(105a)가 금속으로, 유전체(205)가 세라믹스로 형성된다. 이 때문에, 상부 기재(105a)에 테이퍼 형상의 유전체(205)가 끼워 넣어진 상태에서 프로세스 중에 가열 및 냉각을 반복하는 것에 의해, 열팽창 차에 기인해 상부 기재와 유전체의 접합 부분에 응력이 발생하고, 전극(105)에서의 크랙 및 챔버내 오염이 발생해 버린다.
이것을 고려해서 유전체(205)와 상부 기재(105a)의 사이에 적당한 간극을 마련하는 것도 생각된다. 그러나, 유전체(205)가 테이퍼 형상이면, 기계 가공상의 정밀도에 의해 테이퍼 부분에서의 치수 정밀도가 나빠진다. 그 결과, 유전체(205)의 테이퍼 부분에 열팽창 차에 의한 응력 집중이 발생한다. 간극의 치수 공차의 편차나 유전체(205)의 두께의 차에 기인한 열전도차의 발생에 의해서도 응력 집중이 발생한다. 이 응력 집중은 전극의 크랙 및 챔버내 오염의 원인으로 된다.
상기한 문제를 감안해서, 본 발명은 안정하게 고주파의 전계 강도를 제어하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의하면, 감압 가능한 처리용기와, 상기 처리용기내에 마련된 전극과, 상기 처리용기내로 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 포함하되, 상기 전극은 유전체로 형성된 기재와, 상기 기재에 매설되고 상기 기재와 동일한 재질의 유전체와, 상기 기재와 상기 유전체 사이에 마련되어 상기 기재와 상기 유전체를 함께 접착 고정하는 도전성 접착층을 구비하는 플라즈마 처리 장치가 제공된다.
이것에 의하면, 종래에 금속으로 형성되었던 전극의 기재와 기재에 매설되는 유전체를 동일 소재로 형성하고, 양자를 도전성 접착층에 의해 접착해서 고정시킨다. 이것에 의해, 열팽창 차가 없는 안정된 구조의 전극을 구성할 수 있다. 즉, 기재와 유전체가 동일 소재이기 때문에, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 기인한 크랙이나 챔버내 오염의 문제는 발생하지 않는다. 또한, 동일 소재를 접착하기 때문에, 접착이 용이하고, 메탈라이즈에 의한 접합 등 이상적인 접합 방법을 채용할 수 있다.
또한, 이것에 의하면, 종래와 마찬가지로 고주파의 전류가 전극의 금속 표면을 흐를 때, 기재에 매설된 유전체를 따른 캐패시턴스에 의해 고주파의 에너지에 분산이 발생하고, 유전체의 중심부에서 고주파의 전계 강도를 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 제 1 전극의 플라즈마측 면의 고주파의 전계 강도를 균일하게 할 수 있다.
상기 도전성 접착층은 동일 전위이어도 좋다.
예를 들면, 상기 도전성 접착층을 원하는 전위로 하는 것에 의해, 상기 고주파 전력의 파워를 상기 유전체의 위치에 의거해서 변화시켜도 좋다.
또한, 예를 들면, 상기 도전성 접착층의 전위는 그라운드 전위로 하여도 좋다.
상기 도전성 접착층의 저항율은 10-6∼10-2Ω㎝이어도 좋다.
상기 기재 및 상기 유전체는 알루미나(Al2O3), 질화 규소(Si3N4), 질화 알루미늄(AlN) 중의 어느 하나로 형성되어도 좋다.
상기 전극은 상기 기재를 덮고, 상기 도전성 접착층과 전기적으로 접속되고, 상기 도전성 접착층과 대략 동일 전위의 금속층을 더 갖고 있어도 좋다.
상기 유전체는 플라즈마 밀도가 높아지는 위치에 패턴화되어 배치되어도 좋다.
상기 유전체는 그 중심이 상기 기재의 중심과 일치하도록 배치되어도 좋다.
상기 유전체의 두께는 내측이 두껍고 외측이 얇아도 좋다.
상기 유전체는 테이퍼 형상이어도 좋다.
상기 처리용기의 내부에서 상기 전극에 대향해서 배치되는 대향 전극을 더 구비하고, 상기 전극 및 상기 대향 전극 중의 어느 하나에 상기 고주파 전력이 공급되고, 상기 전극 및 상기 대향 전극 중의 어느 하나에 피처리체가 탑재되어도 좋다.
상기 전극의 플라즈마측의 면은 교환 가능한 소모 천판부에 의해 커버되어 있어도 좋다.
상기 전극은 상부 전극이고, 상기 상부 전극에는 복수의 가스 도입관이 관통되어 있어도 좋다.
상기 상부 전극의 유전체 위쪽에는 상기 복수의 가스 도입관과 연통하고, 가스를 확산하는 가스 확산부가 마련되어도 좋다.
상기 금속층은 기재의 상면 및 하면을 각각 덮고, 상기 기재를 관통하는 도전 기둥에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
상기 금속층은 기재의 상면 및 하면을 각각 덮고, 상기 기재의 외주측면측으로부터 상기 기재를 상기 처리용기에 고정시키는 클램프에 전기적으로 접속되어 있어도 좋다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 형태에 의하면, 감압 가능한 처리용기내에 처리 가스를 도입해서 고주파 전력의 파워에 의해 플라즈마를 생성하고, 상기 플라즈마에 의해서 피처리체에 원하는 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 이용되는 전극으로서, 상기 전극은 상기 처리용기내에 마련되고 유전체로 형성된 기재와, 상기 기재에 매설되고 상기 기재와 동일 재질로 형성되는 유전체와, 상기 기재와 상기 유전체의 사이에 마련되어 상기 기재와 상기 유전체를 함께 접착 고정하는 도전성 접착층을 구비하는 전극이 제공된다.
본 발명에 의하면, 안정하게 고주파의 전계 강도를 제어하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 각 실시형태에 따른 RIE 플라즈마 에칭 장치의 종단면도,
도 2는 각 실시형태에 따른 RIE 플라즈마 에칭 장치를 흐르는 고주파를 설명하기 위한 도면,
도 3의 (a) 내지 (c)는 상부 전극와 전계 강도의 관계를 나타낸 도면,
도 4는 제 1 실시형태에 따른 상부 전극의 단면도,
도 5는 제 2 실시형태에 따른 상부 전극의 단면도,
도 6은 제 2 실시형태의 변형예에 따른 상부 전극의 일부의 단면도,
도 7은 제 2 실시형태의 다른 변형예에 따른 상부 전극의 일부의 단면도,
도 8은 제 3 실시형태에 따른 상부 전극의 단면도,
도 9는 상부 전극의 다른 일예를 나타낸 단면도이다.
이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 각 실시형태에 대해 상세하게 설명한다. 또, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 부호를 붙이고, 중복하는 설명을 생략한다.
<제 1 실시형태>
우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 전극 구조를 가진 플라즈마 처리 장치에 대해 설명한다.
(플라즈마 처리 장치의 전체 구성)
도 1에 제 1 실시형태에 따른 전극을 이용한 RIE 플라즈마 에칭 장치(평행 평판형 플라즈마 처리 장치)를 나타낸다. RIE 플라즈마 에칭 장치(10)는 소정의 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치의 일예이다.
RIE 플라즈마 에칭 장치(10)는 감압 가능한 처리용기(100)를 갖는다. 처리용기(100)는 소직경의 상부 챔버(100a)와 대직경의 하부 챔버(100b)로 형성되어 있다. 처리용기(100)는, 예를 들면, 알루미늄 등의 금속으로 형성되고, 접지되어 있다.
처리용기의 내부에는 상부 전극(105)과 하부 전극(110)이 대향 배치되어 마련되고, 이것에 의해, 한 쌍의 평행 평판 전극이 구성되어 있다. 웨이퍼 W는 게이트 밸브 V로부터 처리용기(100)의 내부로 반입되어, 하부 전극(110)에 탑재된다. 처리용기(100)내에서는 처리 가스를 도입해서 고주파 전력의 파워에 의해 플라즈마가 생성된다. 하부 전극(110)의 웨이퍼 W는 그 플라즈마에 의해 에칭 처리된다. 본 실시형태에서는 상부 전극(105)이 제 1 전극, 하부 전극(110)이 제 2 전극으로 해서 설명을 계속하지만, 제 1 전극은 상부 전극(105)이어도 하부 전극(110)이어도 좋다.
상부 전극(105)은 상부 기재(105a)와, 상부 기재(105a) 바로 위에 위치하여 상부 기재(105a)와 함께 샤워헤드를 형성하는 가스 확산부(도전체의 베이스 플레이트)(105b)를 갖고 있다. 가스는 가스 공급원(116)으로부터 공급되어, 가스 확산부(105b)에서 확산된 후, 가스 확산부(105b)에 형성된 복수의 가스 통로로부터 상부 기재(105a)의 복수의 가스 구멍(105c)을 통해서 처리용기내에 도입된다.
하부 전극(110)은 알루미늄 등의 금속으로 형성된 하부 기재(110a)가 절연층(110b)을 사이에 두고 지지대(110c)에 지지되어 구성되고, 전기적으로 들뜬 상태로 되어 있다. 지지대(110c)의 아래쪽 부분은 커버(115)로 덮여 있다. 지지대(110c)의 하부 외주에는 배플판(120)이 마련되어 있어 가스의 흐름을 제어한다.
하부 전극(110)에는 냉매실(110a1)이 마련되어 있어, 냉매 도입관(110a2)의 인(IN)측으로 도입된 냉매가 냉매실(110a1)을 순환한 후, 냉매 도입관(110a2)의 아웃(OUT)측으로부터 배출된다. 이것에 의해, 하부 전극(110)을 원하는 온도로 제어한다.
하부 전극(110) 바로 위의 정전 척 기구(125)는 절연 부재(125a)에 금속 시트 부재(125b)가 매립되어 형성되어 있다. 금속 시트 부재(125b)에는 직류 전원(135)이 접속되고, 직류 전원(135)으로부터 출력된 직류 전압이 금속 시트 부재(125b)에 인가되는 것에 의해, 웨이퍼 W는 하부 전극(110)에 정전 흡착된다. 정전 척 기구(125)의 외주에는, 예를 들면, 실리콘으로 형성된 포커스 링(130)이 마련되어 있어, 플라즈마의 균일성을 유지하는 역할을 하고 있다.
하부 전극(110)은 제 1 급전봉(140)을 거쳐서 제 1 정합기(145) 및 제 1 고주파 전원(150)에 접속되어 있다. 처리용기내의 가스는 제 1 고주파 전원(150)으로부터 출력된 고주파의 전계 에너지에 의해 여기되고, 이것에 의해 생성된 방전형의 플라즈마에 의해 웨이퍼 W에 에칭 처리가 실시된다.
하부 전극(110)은 또한, 제 1 급전봉(140)으로부터 분기한 제 2 급전봉(155)을 거쳐서 제 2 정합기(160) 및 제 2 고주파 전원(165)에 접속되어 있다. 제 2 고주파 전원(165)으로부터 출력된, 예를 들면, 3.2㎒의 고주파는 바이어스 전압으로서 하부 전극(110)으로의 이온의 인입용으로 사용된다.
처리용기(100)의 저면에는 배기구(170)가 마련되고, 배기구(170)에 접속된 배기 장치(175)를 구동하는 것에 의해, 처리용기(100)의 내부를 원하는 진공 상태로 유지하도록 되어 있다.
상부 챔버(100a)의 주위에는 멀티폴 링 자석(180a, 180b)이 배치되어 있다. 멀티폴 링 자석(180a, 180b)은 복수의 이방성 세그먼트 주상 자석이 링형상 자성체의 케이싱에 부착되어 있고, 인접하는 복수의 이방성 세그먼트 주상 자석끼리 자극의 방향이 서로 역방향이 되도록 배치되어 있다. 이것에 의해, 자력선이 인접하는 세그먼트 자석간에 형성되고, 상부 전극(105)과 하부 전극(110) 사이의 처리공간의 주변부에만 자장이 형성되어, 처리공간에 플라즈마를 감금하도록 작용한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 고주파 전원(150)로부터, 예를 들면, 100㎒의 고주파 전력이 하부 전극(110)에 인가되면, 표피 효과에 의해 고주파의 전류는 하부 전극(110)의 표면을 전파해서, 하부 전극(110)의 상부 표면을 단부에서 중앙부를 향해 전파한다. 이것에 의하면, 하부 전극(110)의 중심측의 전계 강도가 그의 단부측의 전계 강도보다 높아지고, 하부 전극(110)의 중심측에서는 단부측보다 가스의 전리나 해리가 촉진된다. 그 결과, 하부 전극(110)의 중심측의 플라즈마의 전자 밀도 Ne는 단부측의 플라즈마의 전자 밀도 Ne보다 높아진다. 플라즈마의 전자 밀도 Ne가 높은 하부 전극(110)의 중심측에서는 플라즈마의 저항율이 낮아지기 때문에, 대향하는 상부 전극(105)에 있어서도 상부 전극(105)의 중심측에 고주파에 의한 전류가 집중하여, 더욱 플라즈마 밀도의 불균일이 높아진다. 그 결과, 도 3(c)에 나타낸 바와 같이, 상부 전극의 플라즈마측의 면의 전계 강도 E는 중심부가 주변부보다 높아진다.
이에 대해, 플라즈마 밀도의 균일성을 높이기 위해, 도 3(b)의 종래예에서는 상부 전극(105)의 플라즈마면의 중심 부분에 테이퍼 형상의 세라믹스 등에 의해 형성된 유전체(205)를 매설한다. 유전체(205)는 테이퍼 형상으로서, 중심의 두께가 외주측보다 두껍도록 형성되어 있다. 이것에 의하면, 유전체(205)의 단부에서는 중심부보다 캐패시턴스 성분이 커지기 때문에, 유전체(205)의 중심부에서는 단부보다 고주파의 에너지에 분산이 발생하고, 고주파의 전계 강도를 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 전계 강도 E가 더욱 균일하게 된다.
그러나, 금속의 상부 기재(105a)에 테이퍼 형상의 유전체(205)를 매설하는 구조에서는 상부 전극(105)의 가열 및 냉각의 반복에 의해서 열팽창 차가 생기고, 양자의 접합 부분에 응력이 발생해서 크랙이나 챔버내 오염이 발생한다. 이에 대해 유전체(205)와 상부 기재(105a)의 사이에 적당한 간극을 마련하는 것도 고려되지만, 특히 유전체(205)가 테이퍼 형상이기 때문에, 열팽창 차에 의한 간극의 관리는 곤란하다.
따라서, 본 실시형태에 따른 상부 전극(105)에서는 유전체의 상부 기재(105a)에 이 상부 기재(105a)와 동일 재질의 유전체(205)를 매설하고, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 사이를 도전성 접착층(210a)에 의해 접착 고정시켜, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 사이에 간극을 마련하지 않는 구성으로 한다.
이것에 의하면, 상부 기재(105a)와 유전체(205)가 동일 소재이기 때문에, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 의한 파괴는 발생하지 않는다. 또한, 동일 소재를 접착하기 때문에, 접착이 용이하고, 메탈라이즈의 접합제 등 이상적인 접합 방법을 채용할 수 있다.
(전극 구조)
이하, 본 실시형태에 따른 전극의 구조에 대해 도 3(a)를 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 상부 전극(105)은 상부 기재(105a), 유전체(205), 도전성 접착층(210a)을 갖는다. 상부 기재(105a)는 알루미나(Al2O3)로 형성되어 있다. 그러나, 상부 기재(105a)는 이것에 한정되지 않고, 질화 규소(Si3N4), 질화 알루미늄(AlＮ) 중의 어느 하나의 유전체라도 좋다. 상부 기재(105a)가 알루미나(Al2O3)인 경우, 열전도의 관점에서 열전도율은 약 30W/(ｍ·Ｋ) 이상이다．마찬가지로, 상부 기재(105a)가 질화 규소(Si3N4)인 경우, 열전도율은 30∼70W/(ｍ·Ｋ) 정도이고, 상부 기재(105a)가 질화 알루미늄(AlN)인 경우, 열전도율은 약 150W/(ｍ·Ｋ) 이상이다．
상부 기재(105a)의 중앙에는 테이퍼 형상의 오목부가 형성되어 있다. 유전체(205)는 상부 기재(105a)의 테이퍼 형상의 오목부에 매설할 수 있는 크기로 형성되어 있다. 유전체(205)에 대해서도 상부 기재(105a)와 동일 재료이며, 열전도율은 알루미나(Al2O3)인 경우 약 30W/(ｍ·Ｋ) 이상이고, 질화 규소(Si3N4)인 경우 30∼70W/(ｍ·Ｋ) 정도이며, 질화 알루미늄(AlN)인 경우 약 150W/(ｍ·Ｋ)이상이다.
상부 기재(105a)와 유전체(205)는 도전성 접착층(210a)에 의해 접합된다. 도전성 접착층(210a)은 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 접합부분에 도포되어, 상부 기재(105a)와 유전체(205)를 접착한다. 접합 방법은 고온 및 고압력 상태에서 도전성 접착층(210a)을 용해시키고, 용해된 도전성 접착층(210a)을 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 사이에 도포해서 맞붙인다(메탈라이즈). 잠시동안 두면, 도전성 접착층은 굳어지고, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 사이에서 메탈층인 도전성 접착층(210a)으로 되어 상부 기재(105a)와 유전체(205)를 일체 접합한다.
유전체(205)와의 접합부분 이외의 상부 기재(105a)의 하면 및 상면에는 도전성 접착층(210b)가 마련되고, 또한, 도전성 접착층(210b)의 상면 및 상부 기재(105a)의 측면에 금속층(215)이 마련된다. 상부 기재(105a)의 하면의 도전성 접착층(210b)은 도전성 접착층(210a)과 연결되어 있다. 금속층(215)과 도전성 접착층(210a)이 전기적으로 접속되는 것이면, 도전성 접착층(210b)은 생략하여도 좋다. 이 경우, 금속층(215)은 알루미늄 등의 금속 용사에 의해 형성되어 있어도 좋다.
금속층(215)의 두께는 상기 접합 부분에 형성된 도전성 접착층(210a)의 두께와 동일하면 좋지만, 두꺼운 쪽이 더욱 바람직하다. 도전성 접착층(210a, 210b)의 저항율은 10-6∼10-2Ω·㎝가 바람직하지만, 더욱 바람직한 것은 10-5Ω·㎝ 정도이다. 또한, 금속층(215)의 저항율은 5×10-5Ω·㎝ 정도가 바람직하다. 금속층(215)은, 상부 기재(105a)의 측면 및 도전성 접착층(210b)의 상면에 접속되고, 도전성 접착층(210b)는 접합 부분에 형성된 도전성 접착층(210a)과 확실하게 전기적으로 접속되고, 이것에 의해 도전성 접착층(210a, 210b)과 금속층(215)을 동일 전위로 할 수 있다.
본 실시형태에서, 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)은 처리용기(100)에 접속되고, 그들 표면은 그라운드면으로서 기능한다. 이러한 구성에 의하면, 유전체로 형성된 상부 기재(105a)의 표면이 그라운드면으로 기능하는 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)로 덮여 있기 때문에, 상부 기재(105a)의 유전체 부분은 표면에 나타나지 않고, 상부 기재(105a)는 마치 금속판으로서 기능한다. 따라서, 상부 전극(105) 중 유전체(205)만이 고주파의 에너지의 분산에 기여한다.
즉, 고주파의 전류가 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)의 표면을 흐를 때, 유전체(205)를 따른 캐패시턴스에 의해 고주파의 에너지에 분산이 생기고, 유전체 중심부에서 고주파의 전계 강도를 저하시킬 수 있다. 이것에 의해, 상부 전극(105)의 플라즈마측의 면으로부터 나오는 고주파의 전계 강도를 균일하게 할 수 있다.
(가스 경로)
다음으로, 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 마련된 가스 경로에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 상부 기재(105a) 및 유전체(205)를 일체 접합한 후, 상부 기재(105a) 및 유전체에 관통 경로를 형성한다. 그 관통 경로에 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)를 삽입한다. 여기서, 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 균일한 밀도로 복수 배치된다. 이것에 의해, 상부 전극(105)에 가스 도입관이 형성된다. 가스 도입관은 가스 확산부(105b)와 연통되어 있다. 가스 확산부(105b)에서 확산된 가스는 가스 도입관을 통과하여 복수의 가스 구멍(105c)으로부터 플라즈마측을 향해 균일하게 도입된다. 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에는 일체 접합 전에 관통 경로가 형성되어 있어도 좋다.
가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 석영(SiO2), 질화 규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 산화이트륨(Y2O3) 중 어느 것으로 형성되어 있어도 좋다. 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 상부 기재(105a) 및 유전체(205)와 동일 재질인 것이 바람직하지만, 다른 재질이어도 좋다.
가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 세라믹 튜브 접착층(310)을 사이에 두고 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 접착된다. 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 메탈라이즈에 의해 형성되어도 좋다. 세라믹 튜브 접착층(310)의 내(耐)래디컬 소모성은 중시되지 않지만, 상용에서 220℃, 순간에서 250℃ 정도의 내열성이 필요하다．
일체 접합된 상부 기재(105a) 및 유전체(205)의 플라즈마측의 면 및 상부 기재(105a)의 측면은 표면 용사층(315)에 의해 덮여 있다. 표면 용사층(315)은 상부 기재(105a) 및 유전체(205)의 플라즈마측의 표면 및 상부 기재(105a)의 측면의 감속층(215)의 위에 내(耐)플라즈마성이 높은 산화이트륨(Y2O3)의 용사 처리를 실시하는 것에 의해 형성된다. 표면 용사층(315)을 형성하는 용사 처리는 바람직하게는 세라믹 튜브의 접착 후에 실시된다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)을 그라운드 전위로 하는 것에 의해, 상부 기재(105a)를 마치 금속판으로서 기능시킬 수 있고, 이것에 의해 유전체(205)에 근거해서 고주파 전력의 파워를 변화시킬 수 있다. 그 결과, 상부 전극(105)의 하면(플라즈마측의 면)의 고주파 전계 강도를 균일하게 할 수 있다.
상부 전극(105)에는 복수의 가스 구멍(105c)이 처리용기 내부를 향해 균등하게 개구되어 있다. 이것에 의해, 복수의 가스 구멍(105c)으로부터 도입된 가스를 상부 전극(105) 아래의 균일한 고주파 전계에 의해 전리 및 분해시켜, 균일한 플라즈마를 생성한다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 상부 기재(105a)와 유전체(205)는 동일 소재이기 때문에, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 기인한 크랙이나 챔버내 오염의 문제를 해소할 수 있다. 또한, 상부 기재(105a)와 유전체(205)가 동일 소재이므로, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 접합이 용이하고, 이상적인 접합 방법을 채용할 수 있다.
<제 2 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 전극의 구조에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 제 1 실시형태와 다른 점은 본 실시형태에서는 표면 용사층(315)을 마련하지 않고, 상부전극의 플라즈마측의 표면에 천판 접착층(400)을 사이에 두고 소모 천판부(405)를 마련한 것이다. 본 실시형태에 따른 전극도, 제 1 실시형태에서 설명한 RIE 플라즈마 에칭 장치(10)의 상부 전극(105)에 적용할 수 있다.
(가스 경로)
본 실시형태에 있어서도, 상부 기재(105a)와 유전체(205)는 동일 소재로 형성되어 있다. 따라서, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 기인한 크랙이나 챔버내 오염은 발생하지 않는다. 또한, 도전성 접착층(210a, 210b)은 그라운드층으로서 기능하는 금속층(215)과 접속되어 있기 때문에 그라운드 전위로 되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 상부 기재(105a)를 마치 금속판으로서 기능시킬 수 있고, 이것에 의해 고주파 전력의 파워를 유전체(205)에 근거하여 변화시켜, 고주파 전계를 균일하게 하여 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.
도전성 접착층(210a, 210b)은 저항율이 10-6∼10-2Ω·㎝의 고전기 전송층인 점, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 접합면 이외에 마련되는 금속층(215)이 도전성 접착층(210a, 210b)과 확실하게 전기적으로 접속되어야 하는 점은 제 1 실시형태와 동일하다.
또한, 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)에 의해 관통 경로가 형성되는 점, 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 세라믹 튜브 접착층(310)을 사이에 두고 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 접착되는 점, 가스 경로 형성용 세라믹 튜브(305)는 메탈라이즈에 의해 형성되어도 좋은 점, 세라믹 튜브 접착층(310)은 상용의 경우 220℃, 순간의 경우 250℃ 정도의 내열성이 필요한 점도 제 1 실시형태와 동일하다.
한편, 제 2 실시형태에서는 일체 접합된 상부 기재(105a) 및 유전체(205)의 하면은 천판 접착층(400)을 사이에 두고 소모 천판부(405)에 의해 덮여 있다. 천판 접착층(400)은 착탈 가능한 접착제이다. 따라서, 소모 천판부(405)는 교환 가능하다.
도 5의 하부에 가스 구멍(105c) 근방의 확대도를 나타낸 바와 같이, 가스 구멍(105c)쪽을 향해 천판 접착층(400)을 노출시키지 않는 구조로 되어 있다. 소모 천판부(405)는 처리실내를 금속 오염시키지 않도록, 어느 정도의 내플라즈마성이 필요하게 된다. 소모 천판부(405)는, 예를 들면, 석영(SiO2), 사파이어, 질화 규소(Si3N4), 탄화규소(SiC), 알루미나(Al2O3), 질화 알루미늄(AlN), 산화이트륨(Y2O3) 등을 이용할 수 있다. 소모 천판부(405)를 석영 등으로 형성하면 열전도가 나쁘기 때문에, 소모 천판부(405)를 천판 접착층(400)에 의해 전극측에 접착 고정시키는 것에 의해, 나사 고정보다 밀착성을 높여서 열전도를 양호하게 할 수 있다.
소모 천판부(405)에는 가스 구멍(105c)과 연통하는 개구(405a)가 형성되어 있다. 소모 천판부(405) 교환시의 메인터넌스를 고려해서, 개구(405a)는 가스 구멍(105c)보다 약간 큰 직경을 갖고 있다. 즉, 소모 천판부(405)의 개구(405a)는 가스 구멍(105c)보다 약간 크기 때문에, 수리 교환시의 가스 경로의 위치 맞춤을 용이하게 할 수 있다.
본 실시형태에 의하면, 제 1 실시형태의 효과에 부가해서, 플라즈마에 의해 소모 천판부(405)에 소정 이상의 데미지가 부여되어 소모 천판부(405)가 소모되었을 때, 천판 접착층(400)을 분리 및 부착하는 것에 의해, 소모 천판부(405)를 분리하고, 새로운 소모 천판부(405)를 접착할 수 있다. 이것에 의해, 교환 곤란한 상부 전극 본체(상부 기재(105a) 및 유전체(205))의 플라즈마에 의한 손상으로부터 전극 본체를 효과적으로 보호할 수 있다. 이에 따라, 전극의 수명을 연장시켜 프로세스의 안정과 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는 세라믹 튜브 접착층(310)의 하단부 A가 내 플라즈마성이 있고, 또한 교환 가능한 소모 천판부(405)에 의해 덮여, 플라즈마에 노출되지 않기 때문에, 예를 들면, 플라즈마중의 산소 래디컬에 반응해서 세라믹 튜브 접착층(310)이 얇아져 버리는 것을 회피할 수 있다.
<제 2 실시형태의 변형예>
다음으로, 본 발명의 제 2 실시형태의 변형예에 따른 전극의 구조에 대해, 도 6을 참조하여 설명한다. 제 2 실시형태와 다른 점은, 본 변형예에서는 상부 기재(105a)의 측면과 플라즈마측의 표면의 주변부에는 금속층(215)이 마련되지 않고, 상부 기재의 플라즈마쪽의 면의 주변부를 제외한 부분과 상부 기재(105a)의 플라즈마측의 반대측면에 각각 금속층(215a, 215b)이 마련되고, 상기 금속층(215b)의 상면과, 상부 기재(105a)의 측면과 플라즈마측의 면의 주변부 및 상기 금속층(215a)의 외측면을 덮도록 용사층(470)이 형성되고, 또한, 상부 기재(105a)를 관통하는 도전 기둥(460)을 마련한 것이다. 본 변형예에 따른 전극의 도전성 접착층(210a, 210b)은 메탈라이즈에 의해 형성된다. 메탈라이즈에서는 땜납재를 상부 기재(105a)의 표면에 도포하고, 용광로에 넣어 형성한다. 용광로에 넣은 땜납재는 고온에 의해 용해된다. 그 때문에, 메탈라이즈에 의해 도전성 접착층(210a, 210b)을 형성하기 위해서는 땜납재를 어떤 부재 사이에 끼워 넣지 않으면 안 된다.
따라서, 본 변형예에서는 다음의 (1)∼(6)의 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 상부 전극(105)을 제조한다.
(1) 천판 접착층(400)에 의해 소모 천판부(405)를 금속층(215a)에 착탈 가능하게 접착한다.
(2) 금속층(215a)의 상면 및 유전체측 측면과, 유전체(205)의 테이퍼부분 및 중심부의 표면에 땜납재를 도포한다.
(3) 도포된 땜납재를 상부 기재(105a)로 덮는다. 여기서, 상부 기재(105a)에는, 기재의 외주의 둘레방향을 따라 미리 등간격으로 관통구가 마련되어 있다.
(4) 상부 기재(105a)에 마련된 관통구와 동일 형상의 도전 기둥(460)을 관통구에 삽입한다.
(5) 상부 기재(105a) 및 도전 기둥(460)의 상면에 땜납재를 도포한다.
(6) 땜납재 위를 금속층(215b)로 덮는다.
(7) 이 상태에서 용광로에 넣는다.
이것에 의해, 상부 기재(105a)의 상하면에서는 메탈라이즈된 땜납재가 도전성 접착층(210a, 210b)으로서 형성된다. 금속층(215a)과 금속층(215b)은 도전 기둥(460)에 의해 연결된다. 이것에 의해, 금속층(215a)과 금속층(215b)은 전기적으로 접속되고, 제 2 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또, 도전성 접착층(210a, 210b)은 동일 금속이어도 좋고, 다른 금속이어도 좋다.
상부 기재(105a)에 형성된 관통구는 가능한 한 상부 기재(105a)의 외주측에 마련되어 있는 쪽이 좋다. 또한, 도전 기둥(460)은 땜납재의 선팽창 계수에 가까운 선팽창 계수를 갖는 물질이 좋지만, 땜납재와 동일 금속이 아니어도 좋다. 또한, 예를 들면, 도전 기둥(460), 금속층(215a, 215b) 및 땜납재(도전성 접착층(210a, 210b))은 코발(kovar)(등록상표)로 형성되어 있어도 좋다. 도전 기둥(460)의 형상 및 배치의 일예로서는 직경 3㎜의 봉형상 부재가 균등하게 16개 배치되는 예를 들 수 있다. 금속층(215a, 215b)의 두께는, 예를 들면, 0.5㎜ 정도이어도 좋지만, 이것에 한정되지 않는다. 천판 접착층(400)의 두께는, 예를 들면, 0.1㎜∼0.2㎜ 정도이어도 좋지만, 이것에 한정되지 않는다. 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215a, 215b)의 두께는, 예를 들면, 0.01㎜ 정도이어도 좋지만, 이것에 한정되지 않는다.
본 실시형태에서는 상기 (1)∼(7)의 제조공정만으로 전극을 제조할 수 있기 때문에, 비용을 대폭 저감할 수 있다.
또, 상기 (1)∼(7)의 제조 공정 후, 상부 기재(105a)의 상면, 측면, 하면의 둘레에 산화이트륨 등을 용사하는 것에 의해 용사 표층(470)을 형성하여 플라즈마 내성을 강화해도 좋다. 용사 표층(470)의 두께는, 예를 들면, 0.01㎜ 정도이어도 좋지만, 이것에 한정되지 않는다.
또한, 그 밖의 변형예로는, 도전 기둥(460)에 의해 상부 기재(105a)의 상하에 마련된 금속층(215a, 215b)을 접속하는 대신에, 도 7에 나타낸 바와 같이, 상부 기재(105a)의 외주면측에 도전성의 L자형 클램프(600)를 적어도 하나 배치하고, 이 클램프(600)에 돌출부(600a)를 마련해서, 돌출부(600a)의 측벽을 상부 기재(105a)의 측면, 도전성 접착층(210b) 및 금속층(215a, 215b)에 접촉하도록 해도 좋다. 이것에 의해서도, 도전성 클램프(600)에 의해 상하의 금속층(215a, 215b)이 전기적으로 접속되고, 따라서, 금속층(215a, 215b) 및 도전성 접착층(210a, 210b)을 그라운드 전위로 할 수 있다.
또한, 클램프(600)는 나사(605) 및 탄성 링(610)을 이용해서 상부 전극(105)을 처리용기(100)의 천판에 밀착시켜 고정시킨다. 이것에 의하면, 탄성 링(610)의 탄성력에 의해, 클램프(600)의 조임을 직접 천판에 가하지 않고, 상부 전극(105)을 천장면에 고정시킬 수 있다. 또한, 클램프(600)의 표면에도 산화이트륨 등을 용사하는 것에 의해 용사 표층(470)이 형성되어 있다.
<제 3 실시형태>
다음으로, 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 전극의 구조에 대해, 도 8을 참조하여 설명한다. 제 2 실시형태와 다른 점은 금속층(215a, 215b) 대신에 제 1 실시형태와 마찬가지로 금속층(215)을 마련하고, 금속층(215)과 천판 접착층(400) 및 소모 천판부(405) 사이에 튜브 접착층(310) 및 튜브 일체 플레이트(500)를 마련한 것이다. 본 실시형태에 따른 전극도 제 1 실시형태에서 설명한 RIE 플라즈마 에칭 장치(10)의 상부 전극(105)에 적용할 수 있다.
(가스 경로)
본 실시형태에 있어서도, 상부 기재(105a)와 유전체(205)는 동일 소재로 형성되어 있다. 따라서, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 기인한 크랙이나 챔버내 오염은 발생하지 않는다. 또한, 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)은 그라운드 전위이다. 따라서, 고주파 전력의 파워를 유전체(205)의 위치에 근거하여 변화시켜, 상부 전극(105) 아래의 고주파 전계를 균일하게 할 수 있다.
도전성 접착층(210a, 210b)은 저항율이 10-6∼10-2Ω·㎝의 고 전기전송층인 점, 상부 기재(105a)와 유전체(205)의 접합면 이외에 마련된 금속층(215)은 알루미늄 등의 금속 용사이어도 좋지만 도전성 접착층(210a, 210b)과 확실하게 전기적으로 접속되어야 하는 점은 제 1 및 제 2 실시형태와 동일하다.
한편, 제 3 실시형태에서는 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 가스 경로 형성용 세라믹 튜브 일체 플레이트(500)가 끼워 넣어져 관통 경로가 형성되어 있다. 가스 경로 형성용 세라믹 튜브 일체 플레이트(500)는 복수의 세라믹 튜브(500a)가 세라믹판(500b)에 침봉 형상으로 배치된 상태에서, 세라믹 튜브(500a)와 세라믹판(500b)이 일체로 형성되어 있다.
각 세라믹 튜브(500a)는 상부 기재(105a) 및 유전체(205)에 마련된 각 관통 경로에 삽입되고, 세라믹 튜브 접착층(310)에 의해 상부 전극 본체의 관통 부분에 고정된다. 세라믹판(500)도 마찬가지로, 상부 전극 본체의 플라즈마측의 면에서 세라믹 튜브 접착층(310)에 의해 상부 전극 본체에 고정된다.
세라믹판(500)의 하면은 천판 접착층(400)을 사이에 두고 소모 천판부(405)에 의해 덮여 있다. 소모 천판부(405)는 착탈 가능한 천판 접착층(400)에 의해 교환 가능하다.
본 실시형태에 의하면, 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)은 침봉 형상의 가스 경로 형성용 세라믹 튜브 일체 플레이트(500)에 의해 덮여서 플라즈마 생성 공간에 노출되지 않는다. 이것에 의해, 본 실시형태에서는 소모 천판부(405)의 교환시, 천판 접착층(400)을 반복해서 접착 및 박리하는 것에 의해 금속층(215)으로부터 금속이 박리되어, 처리실내가 금속으로 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또, 본 실시형태에 의해서도 상부 기재(105a)와 유전체(205)가 동일 소재이기 때문에, 열팽창 차가 발생하지 않고, 응력에 의한 크랙이나 챔버내 오염의 문제를 해소할 수 있다.
상기 제 1∼제 3 실시형태에 의하면, 안정하게 고주파의 전계 강도를 제어하는 것이 가능한 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.
이상, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는 것은 물론이다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범주내에서, 각종의 변경예 또는 수정예를 생각해 낼 수 있음은 명확하며, 그들에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
예를 들면, 상기 각 실시형태에서는 금속층(215)이 도전성 접착층(210a, 210b)에 전기적으로 접속되어 있었다. 이 경우, 금속층(215)은 그라운드층으로서 기능하기 때문에, 금속층(215)에 전기적으로 접속된 도전성 접착층(210a, 210b)도 그라운드 전위가 된다. 그러나, 도전성 접착층(210a, 210b)이 확실하게 그라운드 전위가 되는 구성이면, 금속층(215)은 상부 기재(105a)의 전체 외주를 덮고 있지 않아도 좋고, 예를 들면, 측면측의 도전성 접착층은 불필요할 수 있다. 그러나, 하면의 외주 평면부의 도전성 접착층(210b)은 반드시 필요하다．
상기 각 실시형태에서는 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)은 그라운드 전위이었지만, 본 발명에 따른 전극은 이것에 한정되지 않고, 도전성 접착층(210a, 210b)을 원하는 전위로 하는 것에 의해 고주파 전력의 파워를 유전체(205)의 위치에 근거해서 변화시켜도 좋다. 단, 이 경우에도 도전성 접착층(210a, 210b) 및 금속층(215)은 대략 동일 전위이다.
또한, 상기 각 실시형태에서는 유전체의 형상으로서 테이퍼 형상을 예시했지만, 본 발명에 따른 유전체의 형상은 이것에 한정되지 않고, 플라즈마의 불균일을 균일하게 하는 형상이면 좋다. 예를 들면, 본 발명에 따른 유전체는 도 9에 나타낸 바와 같이 타원을 장축 방향으로 절단한 형상, 예컨대, 단면의 테이퍼면이 직선경사면이 아니라 곡면이어도 좋고, 이외에도 중앙부가 가장 두껍고 주변부를 향할수록 얇아지는 다른 형상이어도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 유전체는 그 중심이 상부 전극(105a)의 중심과 일치하도록 배치되어도 좋다. 또한, 본 발명에 따른 유전체는 플라즈마 밀도가 높아지는 위치에 패턴화되어 배치되어도 좋다.
또한, 본 발명에 따른 전극은 상부 전극에 한정되지 않고 하부 전극이어도 좋다. 상부 전극 및 하부 전극의 양쪽에 적용해도 좋다. 예를 들면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 처리용기의 내부에서 제 1 전극에 대향해서 배치되는 제 2 전극을 구비하고, 제 1 및 제 2 전극 중의 어느 하나에 고주파 전력이 공급되고, 제 1 및 제 2 전극의 어느 하나에 피처리체가 탑재되어도 좋다. 이 때, 제 1 전극은 상부 전극이어도 좋고 하부 전극이어도 좋다. 제 1 전극이 상부 전극인 경우, 제 2 전극은 하부 전극이 된다. 제 1 전극이 하부 전극인 경우, 제 2 전극은 상부 전극이 된다.
본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치에 한정되지 않는다. 본 발명에 따른 플라즈마 장치로서는 용량 결합형 (평행 평판형) 플라즈마 처리 장치 이외에, 유도 결합형 플라즈마 처리 장치, 마이크로파 플라즈마 처리 장치 등을 들 수 있다. 본 발명에 따른 전극은 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치뿐만 아니라, 다른 플라즈마 처리 장치 중의 어느것에도 이용할 수 있다. 또한, 본 발명이 적용되는 장치는 에칭 장치에 한하지 않고, 플라즈마를 이용하여 처리를 행하는 다른 플라즈마 처리장치 이어도 좋다.
또한, 피처리체는 실리콘 웨이퍼이어도 좋고, 기판이어도 좋다. 본 발명은 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display)에 사용되어도 좋다.
10 : RIE 플라즈마 에칭 장치 100 : 처리용기
105 : 상부 전극 105a : 상부 기재
105b : 가스 확산부 110 : 하부 전극
205 : 유전체 210a, 210b : 도전성 접착층
215, 215a, 215b : 금속층 305 : 가스 경로 형성용 세라믹 튜브
310 : 세라믹 튜브 접착층 315 : 표면 용사층
400 : 천판 접착층 405 : 소모 천판부
500 : 가스 경로 형성용 세라믹 튜브 일체 플레이트
500a : 세라믹 튜브 500b :세라믹판
E : 전계 강도

Claims (18)

  1. 감압 가능한 처리용기와,
    상기 처리용기내에 마련된 전극과,
    플라즈마를 생성하도록 상기 처리용기내로 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원
    을 포함하고,
    상기 전극은 유전체로 형성된 기재와, 상기 기재와 동일 재질로 이루어지고 상기 기재에 매설되는 유전체와, 상기 기재와 상기 유전체 사이의 접합부에 마련되어 상기 기재와 상기 유전체를 함께 접착하여 고정하는 도전성 접착층을 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전성 접착층은 동일 전위인 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 도전성 접착층을 원하는 전위로 하는 것에 의해, 상기 고주파 전력의 파워를 상기 유전체의 위치에 근거해서 변화시키는 플라즈마 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 도전성 접착층의 전위는 그라운드 전위로 하는 것인 플라즈마 처리 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도전성 접착층의 저항율은 10-6∼10-2Ω·㎝인 플라즈마 처리 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 및 상기 유전체는 알루미나(Al2O3), 질화 규소(Si3N4), 질화 알루미늄(AlN) 중의 어느 하나로 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  7. 제 2 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은, 상기 기재를 덮고, 상기 도전성 접착층과 전기적으로 접속되며, 상기 도전성 접착층과 대략 동일 전위의 금속층을 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체는 플라즈마 밀도가 높아지는 위치에 패턴화되어 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체는 그 중심이 상기 기재의 중심과 일치하도록 배치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체의 두께는 내측이 두껍고 외측이 얇은 플라즈마 처리 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체는 테이퍼 형상을 갖는 플라즈마 처리 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리용기의 내부에서 상기 전극에 대향해서 배치되는 대향 전극을 더 구비하고,
    상기 전극 및 상기 대향 전극 중의 어느 하나에 상기 고주파 전력이 공급되고,
    상기 전극 및 상기 대향 전극 중의 어느 하나에 피처리체가 탑재되는
    플라즈마 처리 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극의 플라즈마측의 면은 교환 가능한 소모 천판부에 의해 커버되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극은 상부 전극이며,
    상기 상부 전극에는 복수의 가스 도입관이 관통되어 있는
    플라즈마 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 상부 전극의 유전체 위쪽에는 상기 복수의 가스 도입관과 연통되고, 가스를 확산하는 가스 확산부가 마련되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  16. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속층은 기재의 상면 및 하면을 각각 덮고, 상기 기재를 관통하는 도전 기둥에 전기적으로 접속되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  17. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속층은 기재의 상면 및 하면을 각각 덮고, 상기 기재의 외주측면측으로부터 상기 기재를 상기 처리용기에 고정시키는 클램프에 전기적으로 접속되어 있는 플라즈마 처리 장치.
  18. 감압 가능한 처리용기내에 처리 가스를 도입하고 상기 처리 용기내로 고주파 전력를 공급함으로써 플라즈마를 생성하여, 상기 플라즈마에 의해 피처리체에 플라즈마 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 이용되는 전극으로서,
    상기 처리용기내에 마련되고, 유전체로 형성된 기재와,
    상기 기재와 동일 재료로 형성되고 상기 기재에 매설되는 유전체와,
    상기 기재와 상기 유전체의 사이에 마련되어 상기 기재와 유전체를 접착 고정시키는 도전성 접착층
    을 포함하는 전극.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210090268A (ko) * 2018-12-06 2021-07-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라스마 처리 장치

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009085163A1 (en) * 2007-12-19 2009-07-09 Lam Research Corporation A composite showerhead electrode assembly for a plasma processing apparatus
SG187387A1 (en) 2007-12-19 2013-02-28 Lam Res Corp Film adhesive for semiconductor vacuum processing apparatus
JP5683822B2 (ja) * 2009-03-06 2015-03-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極
JP5650479B2 (ja) * 2010-09-27 2015-01-07 東京エレクトロン株式会社 電極及びプラズマ処理装置
US20130189022A1 (en) * 2011-11-30 2013-07-25 Component Re-Engineering Company, Inc. Hermetically Joined Plate And Shaft Devices
JP5829509B2 (ja) * 2011-12-20 2015-12-09 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
CN103187224B (zh) * 2011-12-30 2015-09-09 中微半导体设备(上海)有限公司 一种用于等离子体处理装置的载片台
JP6144070B2 (ja) * 2013-02-27 2017-06-07 アクア株式会社 冷蔵庫
US10147610B1 (en) 2017-05-30 2018-12-04 Lam Research Corporation Substrate pedestal module including metallized ceramic tubes for RF and gas delivery
US20190393053A1 (en) * 2018-06-20 2019-12-26 Applied Materials, Inc. Etching apparatus
JP7162837B2 (ja) * 2018-12-06 2022-10-31 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理方法
JP7117734B2 (ja) 2018-12-06 2022-08-15 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7141061B2 (ja) * 2018-12-06 2022-09-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP7194937B2 (ja) * 2018-12-06 2022-12-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置、及び、プラズマ処理方法
KR102607686B1 (ko) 2018-12-06 2023-11-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 샤워 플레이트, 플라스마 처리 장치 및 플라스마 처리 방법
JP2021114568A (ja) * 2020-01-21 2021-08-05 東レエンジニアリング株式会社 プラズマ加工装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0223614A (ja) * 1988-07-13 1990-01-25 Mitsubishi Electric Corp エッチング装置
JP3580538B2 (ja) * 2000-09-12 2004-10-27 シャープ株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4472372B2 (ja) * 2003-02-03 2010-06-02 株式会社オクテック プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極板
JP4364667B2 (ja) * 2004-02-13 2009-11-18 東京エレクトロン株式会社 溶射部材、電極、およびプラズマ処理装置
US7446284B2 (en) * 2005-12-21 2008-11-04 Momentive Performance Materials Inc. Etch resistant wafer processing apparatus and method for producing the same
JP4707588B2 (ja) * 2006-03-16 2011-06-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びそれに用いられる電極
JP4943086B2 (ja) * 2006-08-10 2012-05-30 東京エレクトロン株式会社 静電チャック装置及びプラズマ処理装置
US8284538B2 (en) * 2006-08-10 2012-10-09 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck device
WO2008082978A2 (en) * 2006-12-26 2008-07-10 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Electrostatic chuck and method of forming
JP5683822B2 (ja) * 2009-03-06 2015-03-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極
JP5361457B2 (ja) * 2009-03-06 2013-12-04 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理装置用の電極

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210090268A (ko) * 2018-12-06 2021-07-19 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 플라스마 처리 장치

Also Published As

Publication number Publication date
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TW201135834A (en) 2011-10-16
JP5513104B2 (ja) 2014-06-04
US8877005B2 (en) 2014-11-04
JP2011138908A (ja) 2011-07-14
CN102110573A (zh) 2011-06-29
KR101780816B1 (ko) 2017-09-21

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