KR20180125432A - 플라스마 처리 장치 - Google Patents

Abstract

수율을 향상시킨 플라스마 처리 장치를 제공하기 위해서, 진공 용기(10)와 그 내부에 배치되어 플라스마(11)가 형성되는 처리실(40)과, 처리실 내에 배치되어 시료(3)가 재치되는 시료대(2)와, 시료대 내에 배치되어 시료를 흡착하기 위한 전력이 공급되어서 서로 다른 극성이 형성되는 막 형상의 2개의 전극(15)과, 2개의 전극과 각각의 전원(18, 19) 사이의 급전로(22) 상에 배치되어 2개의 전극 각각에 접속된 2개의 급전 선로가 동일한 축 주위에 병렬로 감긴 코일 형상 부분(17)과, 코일 형상 부분과 2개 전극 사이에 있어서 2개의 급전 선로를 접속하고 콘덴서(16)를 구비한 바이패스 선로(16')를 갖는 플라스마 처리 장치로 한다.

Description

플라스마 처리 장치

본 발명은, 진공 용기 내부의 처리실 내에 배치된 반도체 웨이퍼 등의 판 형상의 시료를 처리실 내에 형성한 플라스마를 이용하여 처리하는 플라스마 처리 장치에 관한 것이고, 특히, 처리실 내에 배치된 시료대 내에 배치한 전극에 전력을 공급해서 시료대 윗면 상에 시료를 정전 흡착해서 유지하면서 당해 시료를 처리하는 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.

진공 용기 등의 처리 용기 내부의 처리실에 배치한 반도체 웨이퍼 등의 시료를 플라스마를 이용하여 에칭하는 드라이 에칭에 대표되는 플라스마 처리는, 통상, 감압된 처리실 내에 처리용의 가스를 도입하여, 처리실 내에 전계 또는 자계를 공급해서 당해 가스의 원자 또는 분자를 여기해 플라스마를 형성하고, 이 플라스마를 이용하여 시료를 처리하는 기술이다. 이 기술에 있어서는, 처리실 내에서 형성된 플라스마를 시료의 표면에 노출시키고, 이 표면에 미리 형성된 마스크층을 포함하는 복수의 막층을 구비한 막 구조의 마스크부 이외의 처리 대상의 막층을 에칭함으로써 원하는 형상이 얻어진다.

이러한 플라스마가 내측에서 생성되어 시료가 처리되는 진공 용기를 포함하는 플라스마 처리 장치에 있어서, 플라스마를 형성하는 기술로서, 유도 전계에 의한 것, 평행하게 배치된 평판 형상의 전극 간의 공간의 전계에 의한 것(전극 간의 전계로서 마그네트론에 의한 것 포함)이나 소정의 공간에 방사된 전계의 파동에 의한 것(μ파의 전계와 자계에 의한 전자 사이클로트론 공명을 이용하는 것을 포함)이 주로 이용되고 있다. 또, 현재에서는, 유도 결합에 의한 방식에 있어서의 플라스마의 생성에 13.56MHz의 고주파의 전계가 이용되는 것이 일반적이다.

또한, 전자 사이클로트론 공명(Electron Cyclotron Resonance : ECR)에 의한 방식에서는, 예를 들면 2.45GHz의 보다 높은 주파수의 전계가 이용된다. 이들 유도 결합 및 전자 사이클로트론 공명에 의해 플라스마를 형성하는 플라스마 처리 장치에서는, 통상, 플라스마의 생성과는 별도로, 시료에 이온을 유인하는 전위를 형성해서 시료대 상에 놓여 유지되는 시료의 표면에 플라스마 중의 이온을 입사시켜서 플라스마와 전위를 형성하는 전력을 결합시킨다.

이러한 전력의 공급에 의해 형성된 전위로 유인된 전하를 가진 이온이 시료 표면과 충돌할 때의 에너지를 이용해서 이 시료 표면에 미리 형성되어서 배치된 처리 대상의 막의 에칭을 당해 충돌의 방향으로 촉진하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이러한 이온의 에너지 크기나 이온의 입사 방향을 제어해서 원하는 형상을 얻을 수 있는 에칭 처리를 실현하기 위해, 상기 플라스마를 형성하기 위해서 공급되는 것과는 다른(일반적으로는 보다 낮은) 주파수의 고주파 전력이 시료를 플라스마에 대하여 대면시켜서 지지하는 시료대의 내부에 배치된 전극에 그 크기가 조절되면서 공급된다.

한편, 평행 평판에 의한 플라스마를 이용한 플라스마 처리 장치에서는, 종래부터, 13.56MHz의 고주파의 전계가 평판 간에서의 플라스마의 생성에 이용되어 왔지만, 최근에는 VHF대(예를 들면, 30MHz 내지 300MHz)의 전계가 이용되도록 되고 있다. 이러한 플라스마를 생성하기 위해서 공급되는 전계의 주파수에 VHF대가 이용되도록 된 이유는, 플라스마의 밀도의 향상과 처리실 내의 압력이 상대적으로 낮은 조건에 있어서도 처리실 내에 안정되게 방전을 형성해서 플라스마를 생성할 수 있게 하기 위해서이다.

또한, 이러한 평행 평판을 이용한 플라스마 처리 장치에 있어서도, 이전의 유도 전계에 의한 것이나 ECR 등의 보다 높은 주파수의 전계의 파동에 의한 것과 마찬가지로, 플라스마를 생성하기 위한 것과는 별도로, 한쪽의 평판 형상의 전극인 시료가 재치되는 시료대의 내부에 배치된 전극에 공급하는 고주파 전력의 크기를 조절해서 플라스마로부터 시료의 표면에 입사하는 이온의 에너지를 조절하는 기술도 이용되도록 되어 오고 있다.

이러한 시료 윗면 상방에 플라스마와의 사이에서 형성되는 바이어스 전위의 분포를 조절하기 위해서 시료대 내의 전극에 공급되는 고주파의 전력은, 현재는, 예를 들면 몇백 kHz 내지 몇 MHz의 주파수의 것이 이용되고 있다. 이러한 입사하는 이온의 에너지의 조절에 이용하는 고주파의 전력도, 종래의 것보다 높은 MHz대 또는 그 이상의 주파수대의 것이 이용되는 경향이 있다.

또, 이러한 플라스마 처리 장치에서는, 처리중에 시료의 온도를 처리에 적합한 범위 내의 값으로 제어하기 위해서, 시료대의 내부에 그 내측을 냉매가 순환해서 통류(通流)하는 냉매 유로를 구비해서 시료대의 온도가 조절된다. 또한, 시료가 놓여지는 정전 흡착된 시료대 윗면과 시료 사이의 극간(隙間)에 He 가스 등의 열전달성을 가진 유체가 공급되어, 시료대(또는 냉매 유로 내의 냉매)와 시료 사이에서의 열전달을 촉진시키고 있다.

또한, 냉매에 의한 온도의 조절에 더해서, 시료대 상부의 내부에 배치된 히터를 이용하여 시료를 가열하는 것도 행해지고 있다. 상기와 같은 기술의 예로서는, 일본국 특개 2014-056706호 공보(특허문헌 1)에 개시된 것이 종래 알려져 있었다. 본 특허문헌 1에는, 금속제의 원통형 챔버의 내부에 배치되어서 반도체 웨이퍼(W)가 재치되는 서셉터와, 이 서셉터와 각각이 매칭 유닛을 통해 전기적으로 접속된 2개의 고주파 전원과, 서셉터의 상방에서 이것과 평행하게 마주 보고 배치되어 챔버의 천장을 구성하는 상부 전극을 겸한 샤워 헤드와, 서셉터 내부에 배치된 냉매 통로 및 정전 척 그리고 히터를 구비한 플라스마 에칭 장치가 개시되어 있다.

또한, 본 특허문헌 1이 개시하는 플라스마 처리 장치는, 서셉터에는 플라스마 형성용의 27MHz 이상의 주파수의 고주파 전력과 이온 인입에 적합한 13MHz 이하의 낮은 주파수의 고주파 전력이 공급되어서, 접지 전위로 된 상부 전극과의 사이의 처리실의 공간에 용량 결합형의 플라스마를 생성하는 음극 결합형의 것이다. 또한, 본 종래 기술에서는, 서셉터 내의 내측(중심부)과 외측(주변부)의 영역의 각각에 배치된 히터인 발열선과 각각의 히터용의 전원이 히터 회로용 필터를 통해 접속되고, 히터 회로용의 필터는, 플라스마의 생성이나 웨이퍼(W)에 인가되는 2개의 주파수의 고주파 전력의 노이즈가 히터 급전 회로에 유입되는 것을 차단해서 억제하고 있기 때문에, 히터를 이용한 웨이퍼(W)의 온도 제어의 정확성이나 플라스마의 생성 및 고주파 전력에 의한 바이어스 전위의 안정성이나 재현성이 향상된다.

일본국 특개 2014-056706호 공보

상기의 종래 기술은, 다음의 점에 대해 고려가 불충분했기 때문에 문제가 생기고 있었다.

즉, 상기의 플라스마의 생성과 당해 플라스마에 의한 시료의 처리중에 시료에의 이온의 입사 에너지의 각각을 다른 고주파 전원으로부터의 전력을 이용하여 조절하는 종래의 기술에 있어서, 시료를 지지하는 시료대 내부에 배치된 히터나 시료의 정전 흡착용의 전극에 접속된 급전 경로를 구성하는 케이블이나 그 위의 회로의 임피던스의 크기는, 플라스마를 형성하기 위한 고주파 전력이나 바이어스 전위 형성용의 고주파 전력이 이들 경로나 회로에 유입되는 것이나 이것에 따르는 악영향을 억제해서 원하는 처리의 결과가 얻어지도록 하는 범위 내의 적절한 값을 가지고 있을 필요가 있다. 이 때문에, 일반적으로, 급전 경로를 구성하는 케이블이나 급전 경로 상에 배치되는 회로를 구성하는 각 소자나 부품은, 통상은, 그들의 임피던스가 미리 설계의 때에 정해진 값을 가진 것으로서 당해 급전 경로 상에 장착되어 배치된다.

그러나, 바이어스 형성용의 전력의 크기가 커지거나, 또는 플라스마의 생성에 VHF대 이상의 주파수의 고주파를 사용했을 경우에는, 상기 히터 등의 전극 및 이것에 접속된 급전 경로나 회로를 구성하는 소자의 정전 용량이나 인덕턴스 등 회로 정수(定數)의 편차나 변화가 약간 생겨도, 이들의 경로나 회로에 누설되는 고주파 전력의 크기가 변동되어버린다. 이러한 편차는, 케이블의 길이나 형상, 각 소자에 고유한 성능이나 특성의 차이에 의해 생긴다. 이 때문에, 시료 표면에 형성되는 바이어스 전위, 또는 시료 윗면 상방의 플라스마의 밀도의 크기나 분포라고 하는 플라스마의 생성되는 상태, 나아가서는 시료의 처리 결과로서의 시료 표면의 처리 후의 형상의 편차 등 처리의 재현성에 영향을 미치게 하는 것이 판명되어 왔다.

또한, 이러한 편차는 동일한 구성을 구비한 복수의 장치끼리의 사이에 있어서 발생하여 장치 간 차이를 크게 해 버린다는 문제가 있었다. 또한, 경로나 회로에 유입되는 고주파 전력의 변화에 의해, 정전 흡착의 기능이나 가열에 의한 시료의 온도 조절의 정밀도가 손상되어 처리의 수율이 손상되어 버리는 문제가 생긴다는 점에 대해서, 상기 종래 기술에서는 고려되지 않고 있었다.

본 발명의 목적은, 이러한 문제를 고려하여, 수율을 향상시킨 플라스마 처리 장치를 제공하는 것에 있다.

상기 목적은, 진공 용기 내부에 배치되며 그 내측에서 플라스마가 형성되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 상기 플라스마를 이용하여 처리되는 시료가 그 위에 놓여지는 시료대와, 이 시료대 윗면을 구성하고 그 위에 상기 시료가 놓여지는 유전체제의 막 내에 배치되며 당해 시료를 흡착하기 위한 전력이 공급되어서 서로 다른 극성이 형성되는 막 형상의 2개의 전극과, 당해 2개의 전극과 각각의 전원 사이의 급전로(給電路) 상에 배치되며 상기 2개의 전극 각각에 접속된 2개의 급전 선로가 동일한 축 주위에 병렬로 감긴 코일 형상 부분과, 이 코일 형상 부분과 상기 2개 전극 사이에 있어서 상기 2개의 급전 선로를 접속하고 콘덴서를 구비한 바이패스 선로를 구비한 플라스마 처리 장치에 의해 달성된다.

본 발명에 의해, 특히 주파수가 높은 플라스마 생성용의 고주파 전력이 쌍극형의 정전 흡착 전극의 회로에 유입되거나 그 기차(機差)를 억제할 수 있고, 플라스마 생성의 변동 및 재현성의 저하나 장치 간 차이의 발생을 억제하는 것이 가능해지고, 수율을 향상시킨 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면.
도 3은 본 실시예의 비교예에 따른 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면.
도 4는 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면.
도 5는 본 실시예의 비교예에 따른 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면.
도 6은 도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치에 있어서의 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서의 공심권(空芯卷) 인덕턴스의 구조 설명도.

본 발명의 실시예를 도면을 사용하여 이하 설명한다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예를 도 1 내지 7을 사용하여 설명한다.

먼저, 도 1을 사용하여 본 실시예의 구성의 개요를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 플라스마 처리 장치의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다.

도 1에 나타내는 플라스마 처리 장치는, 측벽이 원통형을 가진 진공 용기(10)와 그 외주(外周)를 둘러싸며 또한 윗면을 덮어서 배치된 전자 코일(1), 진공 용기(10) 하방에서 그 하부와 접속된 관로인 배기구(27) 및 이것과 연결되어서 진공 용기(10) 하방에 배치된 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프(미도시)를 구비하고 있다. 또한, 진공 용기(10)의 내부에는, 처리 대상의 시료(3)가 배치되고 플라스마가 형성되는 공간인 처리실(40)이 배치되어 있다.

본 실시예의 플라스마 처리 장치에서는, 처리실(40)에는 시료(3)가 그 윗면에 놓여지며 이것을 지지하는 시료대(2)가 배치되어 있다. 또한, 시료대(2)의 상방이며 진공 용기(10)의 원통형의 내측 측벽에 의해 주위가 둘러싸여진 공간의 상하방의 개소(箇所)에는, 진공 용기(10) 내부에 배치된 원판 형상의 상부 전극(4)과 시료대(2)의 내부에 배치된 원판 형상을 가진 금속제의 하부 전극(2')이 각각 대향해서 구비되어 있다.

즉, 원통형을 가진 공간인 처리실(40) 상방에는, 반도체 웨이퍼 등의 원형 또는 이것과 동등한 형상을 가진 기판 형상의 시료(3)가 그 윗면 상에 재치되는 시료대(2)의 당해 윗면 상방에서 이것에 대향해서 배치되어 원판 형상을 가진 상부 전극(4)이 배치되어 있다. 또한, 당해 상부 전극(4) 아랫면 하방의 시료(3)의 측에는 당해 아랫면을 덮으며 극간을 두고 배치된 샤워 플레이트(5)가 배치되어 있다.

상부 전극(4)과 샤워 플레이트(5) 사이에 배치된 극간은, 가스 도입 라인(6)의 일단부와 연결되어 이것을 구성하는 배관 내부와 극간이 연통(連通)되어 배치된다. 가스 도입 라인(6)의 배관의 타단 측에는, 도시하고 있지 않지만, 내부에 처리실(40)보다 고압으로 된 가스가 저류된 용기를 구비한 가스원 및 이 가스원과 타단부 사이의 배관 상에 배치되어서 배관 내를 가스원으로부터 극간을 향해서 흐르는 가스의 유량을 증감해서 조절하는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)가 배치되어 있다.

이 구성에 의해, 가스원의 저류부로부터 배관을 지나서 MFC에 의해 유량이 조절된 가스가, 상부 전극(4)과 샤워 플레이트(5) 사이의 극간에 도입되어서 당해 극간 내를 확산해서 충만(充滿)한다. 그 후, 가스는 샤워 플레이트(5)의 중앙부에 배치된 복수의 관통 구멍인 가스 도입 구멍을 통해 시료대(2)의 상방으로부터 하방을 향해서 처리실(40)에 도입된다.

본 실시예에 있어서, 상부 전극(4)은 도전성 재료인 알루미늄 또는 스테인리스 등으로 형성되어 있다. 그 내부에는 통로가 배치되고 그 내부에 칠러 등의 온도 조절기를 포함하는 상부 전극 온도 제어 수단(7)에 있어서 소정의 범위 내의 온도로 된 냉매가 순환해서 공급된다. 이에 따라, 상부 전극(4)의 온도는, 시료(3)의 처리중에 그 처리에 적합한 범위 내의 값이 되도록 조절된다.

본 실시예의 샤워 플레이트(5)는, 석영이나 실리콘 등의 유전체 재료로 구성된 원판 형상을 가진 부재이다. 샤워 플레이트(5)는, 처리실(40)의 천장면의 중앙부를 구성하고, 처리실(40) 하부에 있어서 원통형을 가진 시료대(2)의 윗면 또는 이것에 놓여진 원판 형상을 가진 시료(3)와 대향하고, 그 중심축을 시료대(2), 시료(3)의 재치면 또는 처리실(40)의 상하 방향의 중심축과 위치를 합치 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 동등의 위치에 배치되어 있다. 또한, 샤워 플레이트(5)의 외주측이며 진공 용기(10)의 내주 벽면과의 사이에는, 샤워 플레이트(5)의 외주를 둘러싸서 석영 등의 유전체 재료로 구성되어 상부 전극(4) 또는 샤워 플레이트(5)를 진공 용기(10)로부터 절연하기 위한 링 형상의 부재인, 절연 링(13)이 배치되어 있다.

본 실시예의 상부 전극(4), 하부 전극(2') 각각은, 진공 용기(10)의 외부에 배치되어 서로 다른 주파수의 전력을 출력하는 각각의 고주파 전원과 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 시료(3)의 처리중에는, 각각의 고주파 전원으로부터 출력된 고주파 전력이 상부 전극(4) 및 하부 전극(2')에 공급되는 동시에, 전자 코일(1)에서 자장이 발생되어, 처리실 내(40)에 전계와 자계가 병행하여 공급된다.

즉, 상부 전극(4)은 방전용 고주파 전원(8)과 동축 케이블 등의 급전 경로를 통해 전기적으로 접속되어, 방전용 고주파 전력 정합기(9)를 통해 소정의 주파수의 고주파 전력이 공급된다. 본 실시예에서는, 방전용 고주파 전력으로서 200MHz의 고주파대의 주파수가 사용된다. 또한, 진공 용기(10)의 덮개를 구성하는 상부의 내부에 배치되는 상부 전극(4)은, 그 상방 및 주위가 석영, 테플론(등록상표) 및 공간 등으로 형성되는 상부 전극 절연체(12)에 의해 둘러싸여져서 내장되고, 상부 전극(4)이 진공 용기(10)로부터 전기적으로 절연된다.

시료대(2) 내부의 하부 전극(2')은, 시료대(2)에 놓여진 시료(3) 윗면 상방에 바이어스 전위를 형성하기 위한 소정의 주파수(본 실시예에서는 4MHz)의 고주파 전력을 출력하는 바이어스용 고주파 전원(20)과 동축 케이블 등의 급전 경로(29)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 시료(3)의 처리중에, 바이어스용 고주파 전원(20)으로부터 바이어스용 고주파 전력 정합기(21)를 통해 바이어스용의 4MHz의 고주파 전력이 하부 전극(2')에 공급된다.

시료(3)가 시료대(2) 윗면에 놓여져서 유지되고, 처리실(40)이 진공 용기(10)의 측벽 외측에 대하여 밀봉된 상태에서, 처리실(40)의 상부 전극(4) 및 하부 전극(2') 사이의 원통형의 공간에는, MFC에 의해 그 공급되는 유량 또는 속도가 조절되면서 샤워 플레이트(5)의 가스 도입 구멍으로부터 가스가 도입되는 동시에, 시료대(2) 하방의 처리실(40)의 밑면에 배치된 배기용의 개구와 연통된 배기구(27)로부터 처리실(40) 내의 가스의 원자, 분자 등의 입자가, 배기구(27) 내에 배치되어 그 유로 단면적을 당해 유로를 가로지르는 축 주위로 판 형상의 플랩을 회전시켜서 증감하는 배기 조절 밸브(26)에 의해 배기의 유량 또는 속도가 조절되면서 배기된다. 이 상태에서, 도시되지 않은 제어 장치로부터의 지령 신호에 기초하여 MFC 및 배기 조절 밸브(26)의 동작이 조절되어, 상기 처리실(40)에의 가스의 공급과 배기의 유량 또는 속도의 밸런스에 의해, 처리실(40) 내의 압력이 플라스마(11)의 방전과 그 유지 혹은 시료(3)의 처리에 적합한 범위 내의 값으로 된다.

이 상태에서, 상기 가스의 원자 또는 분자를 해리 혹은 전리시켜서 방전을 발생 가능하게 그 출력이 조절되어서 공급된 고주파 전력에 의해 형성된 전계 및 전자 코일(1)에 의한 자계가 공급되어, 이들 전계 및 자계에 의한 ECR이 발생되어서 처리실(40) 내에 플라스마(11)가 형성된다. 이와 같이, 본 실시예의 플라스마 처리 장치는, 전계와 함께 자계를 공급하는(유(有)자장의) 평행 평판형의 플라스마 처리 장치이다.

다음으로, 시료대(2)의 구성에 대해 설명한다. 본 실시예의 시료대(2)의 기재인 하부 전극(2')의 원형의 상부 윗면에는, 알루미나 혹은 이트리아 등의 세라믹스 재료로 구성된 유전체제의 정전 흡착 막(14)이 배치되어 있다. 정전 흡착 막(14)의 내부에는, 각각이 직류 전원(19)과 전기적으로 접속된 복수의 막 형상의 텅스텐 전극(15)이 배치되어 내장되어 있다. 또, 부호 23은 절연체, 부호 24은 서셉터, 부호 28은 시료 설치 수단의 유지 기구를 나타낸다.

시료대(2)의 하부 전극(2')의 내부에는, 그 상하 방향의 중심축 주위에 다중의 원호 형상 또는 나선 형상으로 배치된 냉매 통로(25)가 배치되어 있다. 당해 냉매 통로(25)는, 시료대(2)의 냉매 통로(25)의 출구 입구의 각각에 접속된 배관(25')을 사이에 두고, 본 실시예의 플라스마 처리 장치가 배치된 건물의 바닥면 하방의 층에 배치된 칠러 등의 온도 조절기를 포함하는 온도 제어용 냉매 도입 기구에 연결되어 있다. 시료(3)의 처리중에 온도 제어용 냉매 도입 기구에 있어서 미리 정해진 범위 내의 온도로 조절되어 배관(25')에 공급된 냉매는, 시료대(2)에 유입되어 냉매 통로(25)에 공급되어서 열교환하고 시료대(2)의 출구에 접속된 배관(25')을 지나 재차 온도 제어용 냉매 도입 기구로 돌아가 순환함으로써, 하부 전극(2') 혹은 시료대(2)가 처리하기에 적합한 허용 범위 내의 온도로 된다.

또한, 정전 흡착 막(14) 윗면에는, 적어도 하나의 개구와 이것에 연통해서 정전 흡착 막(14)을 관통하는 관로로서 내부에 전열성 가스가 공급되는 전열 가스 공급로(30')가 배치되어 있다. 전열 가스 공급로(30')는, 상단부가 개구인 전열 가스 공급 구멍과 연통하고, 하단부는 내부가 고압으로 된 헬륨 등의 전열 가스가 저류된 용기를 포함하는 헬륨 도입 기구(30)와 연통하고, 그 도중의 시료대(2) 외측에 있어서 전열 가스의 통류량 혹은 압력을 조절하는 조절 밸브(미도시)가 배치되어 있다. 이 구성에 의해, 헬륨 도입 기구(30)로부터 시료대(2)의 정전 흡착 막(14) 윗면과 그 상방에 놓여진 시료(3) 이면(裏面) 사이에, 조절 밸브에 의해 압력이 조정되어 시료대(2)와 시료(3) 사이의 열전달량을 크게 하는 전달 가스가 공급되어서, 이들의 열전달 효율이 높아져 시료(3)의 온도 제어의 응답성이나 정밀도가 향상된다.

텅스텐 전극(15)에는, 이것에 직류 전력을 공급하는 직류 전원(19)이 접속되어 있다. 이들 간을 접속하는 급전 선로(22) 상에는, 시료대(2)의 하방에 있어서, 텅스텐 전극(15)에 가까운 순서대로, 적어도 콘덴서(16), 공심권 인덕턴스(17), 및 저역 통과 필터(18)가 접속되어 있다.

본 실시예에 있어서, 정전 흡착 막(14) 내부에 복수 배치된 텅스텐 전극(15)에는, 시료(3)가 정전 흡착 막(14) 윗면 상방에 놓여진 상태에서, 각각이 접속된 직류 전원(19)으로부터의 직류 전력에 의해 서로 다른 극성이 형성되고 이들 극성에 의해 시료(3)를 정전 흡착 막(14)에 흡착하는 정전기력이 형성되는, 소위 쌍극성을 구비한 전극(쌍극형의 전극)이다. 또한, 본 실시예에 나타나 있는 복수의 텅스텐 전극(15)의 시료대(2) 상방으로부터 본 평면형 혹은 그 평면형의 정전 흡착 막(14) 윗면에 투영된 형상은, 이들 서로 다른 극성, 즉 양음 전위 각각이 부여되는 부분은, 동일한 또는 이것으로 간주할 수 있을 정도로 근사한 면적을 가진 것으로 형성되어 있다.

텅스텐 전극(15) 각각의 급전 선로(22)의 텅스텐 전극(15)과 공심권 인덕턴스(17) 사이의 개소는, 콘덴서(16)를 그 위에 구비한 바이패스 선로(16')에 의해 접속되어 있다. 콘덴서(16)를 그 위에 포함하는 바이패스 선로(16')는, 서로 다른 극성을 구비한 텅스텐 전극(15)과 직류 전원(19) 사이 각각을 접속하는 급전 선로(22)끼리의 사이를 교류적으로 단락해서 각각의 전극 간의 교류 전위차를 억제하는 역할을 갖는다. 본 실시예의 급전 선로(22)는, 바이패스 선로(16')와 2개의 급전 선로(22) 각각의 접속 부분과 2개의 텅스텐 전극(15) 및 공심권 인덕턴스(17) 사이에는 접지 전극 혹은 접지 전위로 되는 개소를 갖고 있지 않다.

본 실시예에서는, 콘덴서(16)로 1000pF의 용량의 것이 사용된다. 이 콘덴서(16)는, 특히 플라스마 생성용의 고주파 전력(본 실시예에서는 200MHz)인 고주파 전력에 대하여, 표면에 서로 다른 극성의 전위가 형성된 텅스텐 전극(15) 사이의 전위차를 억제할 수 있는 작용을 나타내도록 배치되어 있다.

저역 통과 필터(18)는, 바이어스용 고주파 전원(20)으로부터 하부 전극(2')에 공급되는 여러가지 형태의 주파수(본 실시예에서는 4MHz가 사용됨)의 고주파 전력이 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(22) 상을 통과하는 것을 억제 또는 차단하기 위해서 배치된다. 이들 직류를 통과하는 특성을 가진 저역 통과 필터(18)가 배치됨으로써, 바이어스 형성용의 고주파 전력이 직류 전원(19)에 유입되는 것이 억제된다.

양음의 전위 각각으로 되는 복수의 텅스텐 전극(15) 중 2개에 접속되어 직류 전압을 공급하는 급전 선로(22) 상에 배치된 2개의 공심권 인덕턴스(17)는, 각각이 절연성을 구비한 재료로 구성된 피막과 이것에 의해 피복되어 서로 직류적으로 절연된 코일 형상의 도체 재료로 구성되며, 각각의 코일 형상의 선로가 동일한 방향의 축의 주위에 당해 축을 공통으로 해서 감겨 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 도 1 내에 나타내는 공심권 인덕턴스(17)의 크기는, 각각이 코일 형상 부분의 직경은 40mm, 권수는 5, 길이는 70mm로 형성되고, 각각의 인덕턴스의 크기는 0.7∼0.9μH로 되어 있다.

이들 공심권 인덕턴스(17)는, 플라스마 생성용의 고주파 전력이 정전 흡착 막(14) 내의 텅스텐 전극(15)을 통해 급전 선로(22)에 유입되는 것을 저지할 목적으로 배치되어 있다. 처리실(40) 내에 플라스마(11)가 형성되어 있는 상태에서, 플라스마 생성용의 고주파 전력은, 상부 전극(4)으로부터 플라스마(11)를 사이에 두고 시료대(2)의 정전 흡착 막(14)에 내장된 텅스텐 전극(15)에 유입된다.

텅스텐 전극(15)에 유입된 고주파 전력은 이것에 접속된 급전 선로(22)에 유입된다. 이 유입의 양이 크면, 급전 선로(22) 상의 기생 용량이나 그 후단에 배치되는 저역 통과 필터(18)의 특성 편차에 의해, 시료대(2) 상방의 처리실(40) 내에 형성되는 플라스마(11)의 밀도나 강도의 크기 또는 그 분포의 시료(3) 윗면의 반경 방향 또는 원주 방향의 편차의 크기가 커져버린다.

이 때문에, 급전 선로(22)에의 플라스마 형성용의 고주파 전력이 유입되는 양을 작게 억제할 필요가 있다. 이를 위해서는, 텅스텐 전극(15)으로부터 본 직류 전원(19)의 측에 있어서의 플라스마 생성용의 200MHz의 고주파 전력에 대한 임피던스를 충분 이상으로 높게 할 필요가 있다.

본 실시예의 공심권 인덕턴스(17)는, 시료대(2)의 하부 전극(2') 아랫면 하방에 있어서 급전 선로(22)와 접속된 텅스텐 전극(15)에 가까운 위치에 배치됨으로써, 당해 급전 선로(22)의 기생 임피던스의 영향을 작게 억제하면서, 급전 선로(22)의 플라스마 생성용 고주파에 대한 임피던스를 높일 수 있다.

즉, 본 실시예에서는, 플라스마 생성용 고주파 전력의 주파수로서 200MHz가 사용되고 있고, 또한 공심권 인덕턴스(17)는 0.7∼0.9μH로 되어 있기 때문에, 텅스텐 전극(15)으로부터 본 급전 선로(22)의 플라스마 생성용의 고주파 전력에 대한 임피던스는 약 1000Ω 정도로 된다. 이 공심권 인덕턴스(17)에 의해, 플라스마 생성용의 고주파 전력이 급전 선로(22)를 흐르는 것이 억제되어, 급전 선로(22)의 기생 용량이나 후단의 저역 통과 필터(18)의 특성 편차에 기인하는 정전 흡착 막(14) 상방의 처리실(40)에 있어서의 플라스마의 생성의 상태, 강도나 분포의 변화나 편차를 억제할 수 있다.

다음으로, 콘덴서(16)와 공심권 인덕턴스(17)의 조합에 대해 설명한다. 상기와 같이 콘덴서(16)는, 쌍극형의 정전 흡착용의 복수(도 1 상에는 2개)의 텅스텐 전극(15)과 각각용의 가변전력 공급 가능하게 구성된 직류 전원(19) 사이를 접속해서 전류가 내부를 흐르는 바이패스 선로(16')끼리의 사이를 공심권 인덕턴스(17)보다 텅스텐 전극(15)에 가까운 위치에서 접속하는 선로 상에 배치되어 있다. 이 콘덴서(16)를 그 위에 구비한 바이패스 선로(16')에 의해, 급전 선로(22)끼리는 당해 선로를 흐르는 교류의 전류에 대하여는(교류적으로) 단락된다.

도 2, 4, 6은, 도 1에 나타내는 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서의 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 2에서는, 본 실시예에 있어서, 쌍극성 정전 흡착 전극인 텅스텐 전극(15)의 양음 각각의 극성을 가진 전극 각각에 동일 방향이면서 또한 동량인 고주파 전력의 전류(고주파 전류)(31, 32)가 유입되었을 경우를 나타낸다. 부호 31은 양 전위로 된 텅스텐 전극(15)과 이것에 접속된 급전 선로를 흐르는 고주파 전류를, 부호 32는 음 전위로 된 텅스텐 전극(15)과 이것에 접속된 급전 선로를 흐르는 고주파 전류를 나타낸다.

이 도면에 있어서, 공심권 인덕턴스(17)는, 각각이 동일하게 동작해서 당해 고주파 전력이 코일 형상 부분의 선로의 내부를 흐르면 임피던스를 발현하여 당해 고주파 전력의 전류가 흐르는 것을 차단하도록 기전력이 발생하여, 고주파 전력의 전류가 흘러서 직류 전원(19)에 향하는 것을 억제하는 작용을 나타낸다. 또한, 본 실시예와 같이, 양음 각각의 극성을 가진 2개의 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(22) 상의 2개의 공심권 인덕턴스(17)는, 그 코일 형상 부분의 선로의 권의 축이 공통으로 된(공통 권으로 한) 구성을 구비하고 있다. 이 구성에 의해, 공통 권으로 된 2개의 코일 형상 부분에 동일한 또는 동등한 크기의 고주파 전류가 흐른 결과, 특성이 맞춰진 인덕턴스가 2개의 공심권 인덕턴스(17)의 코일 형상의 부분에 발생되어, 직류 전원(19)에 흘러 들어오는 고주파 전류의 양의 선로마다에서의 불균일이 저감된다.

한편, 도 3은, 본 실시예의 비교예에 따른 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 비교예에서는, 도 2에 나타내는 구성과 달리, 콘덴서(16)는 2개의 텅스텐 전극(15)에 각각 접속된 급전 선로(22) 사이를 교류적으로 접속하는 선로 상에 배치되어 있지 않다.

예를 들면, 플라스마 생성용의 고주파 전력이 VHF대(본 실시예에서는 30 내지 300MHz) 이상의 초고주파대의 전계일 경우에는, 플라스마 중의 정재파(定在波) 분포에 의해 양극 및 음극에 유입되는 고주파의 위상이 서로 달랐던 결과, 2개의 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전류(31, 32)의 방향이 서로 다를 경우가 있다. 도 3에 나타내는 예에서는, 양 전위로 된 텅스텐 전극(15) 및 이것에 접속된 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전류(31)는 직류 전원(19)을 향해서, 음 전위로 된 텅스텐 전극(15) 및 이것에 접속된 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전류(32)는 텅스텐 전극(15)을 향해서 흐르고 있는 상태를 나타내고 있다.

도 3에 나타내는 비교예의 구성에서는, 콘덴서(16)가 공심권 인덕턴스(17)와 텅스텐 전극(15) 사이의 급전 선로(22)끼리를 접속하여, 말하자면 공심권 인덕턴스(17)의 전단에 교류적으로 배치되어 있지 않다. 이 때는, 도 3에 나타내는 각각의 급전 선로(22)에 고주파 전류(31, 32)가 반대 방향으로 흐를 경우에는, 이들 급전 선로(22)에 접속된 2개의 공통 권의 공심권 인덕턴스(17)의 코일 형상 부분에 생기는 인덕턴스에 의한 기전력은 서로 상쇄하게 된다. 이 때문에, 공심권 인덕턴스(17)를 구비하고 있어도 도 2에 나타낸 바와 같은 특성이 맞춰진 인덕턴스에 의한 고주파 전류의 불균일을 저감하는 작용이 손상되어, 도 2의 실시예가 구비하는 높은 임피던스의 효과의 효력이 저해된다.

또한, 도 4는, 도 1에 나타내는 실시예에 따른 플라스마 처리 장치에 있어서의 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 도면에서는, 도 3과 마찬가지로, 양 전위로 된 텅스텐 전극(15) 및 이것에 접속된 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전류(31)는 직류 전원(19)을 향해서, 음 전위로 된 텅스텐 전극(15) 및 이것에 접속된 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전류(32)는 텅스텐 전극(15)을 향해서 흐르고 있는 상태를 나타내고 있다.

이 도면에 있어서, 고주파 전류(31)는 양 전위로 된 텅스텐 전극(15)과 공심권 인덕턴스(17) 사이의 급전 선로(22)에 접속된 바이패스 선로(16')를 콘덴서(16)를 사이에 두고 바이패스 전류(33)로서 지나서, 급전 선로(22) 상을 통해 음 전위로 된 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(22)에 유입된다. 이 때문에, 콘덴서(16) 및 바이패스 선로(16')가 접속된 것에 의해, 고주파 전류(31)가 바이패스되기 때문에, 한쪽의 공심권 인덕턴스(17)의 코일 형상 부분에 고주파 전류(32)가 흐르고 있는 상태에서 위상이 다른 고주파 전류(31)가 다른 쪽의 공심권 인덕턴스(17)의 코일 형상 부분에 유입되는 것이 억제된다. 이에 따라, 위상이 다른 고주파 전류가 공통 권의 코일 형상 부분에 흐르는 것에 의해서 인덕턴스의 작용이 상쇄되거나 손상되거나 하는 것이 억제된다.

한편, 양음 전위의 각각으로 된 텅스텐 전극(15)의 각각에 유입되는 고주파 전류는 그들의 방향이 동일하고 그 크기, 예를 들면 진폭에 차이(전위차)가 있을 경우에 있어서도, 본 실시예의 구성에서는 상기와 마찬가지의 작용을 나타낼 수 있다.

도 5는, 본 실시예의 비교예에 따른 정전 흡착 전극, 직류 전원 및 이들 간의 급전 선로의 구성과 그 위를 흐르는 전류를 모식적으로 나타내는 도면이다. 본 도면에서는, 도 3과 마찬가지로, 콘덴서(16) 및 바이패스 선로(16')가 2개의 급전 선로(22)끼리의 사이를 접속하고 있지 않고, 양음 전위의 각각으로 된 텅스텐 전극(15) 및 이들 각각에 접속된 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전력은 그 위상이 동일하게 되는 한편 그 진폭이 서로 달라 전위차가 있을 경우를 나타내고 있다. 각 텅스텐 전극(15)과 공심권 인덕턴스 사이의 급전 선로를 흐르는 고주파 전류(31, 32)가 흐르는 방향은 도 2와 동일하고 고주파 전류(31)의 진폭이 고주파 전류(32)의 것보다 크게 되어 있다.

이 도면의 경우에는, 공심권 인덕턴스(17)를 흐른 진폭이 큰 고주파 전류(31)에 의해, 선로간 용량을 통해서 반대 방향 전류(34)가 생긴다. 이 반대 방향 전류(34)에 의해, 진폭이 작은 고주파 전류(32)가 흐르는 공심권 인덕턴스(17)의 작용이 억제되어, 공심권 인덕턴스(17)에서의 임피던스가 저하해서 고주파 전류(31) 또는 고주파 전류(32)가 흐르는 양을 증가시켜버린다.

한편, 도 6에 나타나 있는 바와 같이 본 실시예에서는, 콘덴서(16)를 구비하는 바이패스 선로(16')가 공심권 인덕턴스(17)의 전단에서 2개의 급전 선로(22)끼리의 사이에서 접속되어서 배치되어 있고, 진폭이 큰 고주파 전류(31)의 일부는 바이패스 선로(16')에 바이패스 전류(33)로서 분기되어 회로를 흐르고, 또한 음 전위로 된 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(22)와 바이패스 선로(16')의 접속부에서 고주파 전류(32)와 합류해서 공심권 인덕턴스(17), 저역 통과 필터(18) 및 직류 전원(19)을 향해서 흐르게 된다. 이 때문에, 바이패스 선로(16')의 콘덴서(16)의 분만큼 2개의 급전 선로(22) 사이의 전위차가 저감된다.

이에 따라, 공심권 인덕턴스(17)에 유입되는 고주파 전류의 양은 이들의 차이가 작게 되어서 동등한 것에 가깝게 된다. 이 때문에, 공심권 인덕턴스(17)의 특성이 맞춰진 인덕턴스가 2개의 공심권 인덕턴스(17)의 코일 형상의 부분에 발생되어, 이들을 흘러서 직류 전원(19)에 흘러 들어오는 고주파 전류의 양의 선로마다에서의 불균일이 저감된다는 작용·효과가, 2개의 급전 선로(22)를 흐르는 고주파 전력의 전류의 진폭에 차이가 있거나, 또는 고주파 전력의 전위차가 있는 경우에도, 나타난다.

이상 설명한 바와 같이, 콘덴서(16)를 공심권 인덕턴스(17) 전단에 배치함으로써, 양음 각각의 텅스텐 전극(15)에 유입되는 고주파 전류의 위상이나 진폭이 서로 달라도, 공심권 인덕턴스(17)의 임피던스가 손상되는 것이 억제된다. 이에 따라, 정전 흡착용의 전극에 유입되는 플라스마 형성용의 고주파 전력의 양의 변동에 의해, 시료대(2)의 정전 흡착 막(14) 윗면 상방에 형성되는 플라스마(11)의 밀도나 강도의 크기나 그 분포가, 불균일이 변동하는 것이 억제되어, 시료의 처리 수율이 손상되는 것이 억제된다.

상기 실시예에서는, 쌍극형의 정전 흡착용의 전극인 복수(도 2, 4, 6에서는 2개)의 텅스텐 전극(15)의 양음 전위로 된 각각에 접속된 급전 선로(22) 상에 각각의 선로가 공통의 축 주위에 감긴(공통 권이라고 했음) 코일 형상 부분을 구비한 2개의 공심권 인덕턴스(17)가 배치되어 있다. 고주파 전류가 흐르는 코일 형상 부분의 인덕턴스는, 그 내측의 심의 부분에 페라이트 등 투자율이 진공의 공간 또는 대기보다 높은 재료의 부재를 사용함으로써 높이는 것이 가능하다. 한편, 플라스마 생성용의 고주파 전력으로서 주파수가 VHF대 또는 그것보다 높은 것이 사용될 경우에서는, 이러한 높은 투자율의 재료의 부재가 저항체로서 작용해서 고주파 전력의 손실이 커져버리고, 결과적으로 보다 높은 임피던스와 이것에 의한 작용이 손상되어버릴 우려가 있다.

이 때문에, 본 실시예에서는 상기 정전 흡착용의 전극에 접속된 급전 경로 상에 배치되는 소자로서 공심권 인덕턴스(17)를 구비하고 있다. 또한, 공심권 인덕턴스(17)의 특성 안정화나 개체차를 억제하기 위해서, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE) 등의 손실이 작은 수지 등의 재료를 코일 형상의 선로 내측의 심 또는 선로의 고정 지그로서 사용해도 된다.

도 7은, 도 1에 나타내는 실시예의 공심권 인덕턴스의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 종단면도이다. 본 실시예에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이 공심권 인덕턴스(17)는, 복수의 급전 선로(22) 중 양 전위로 되는 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(양극측 선로)(35)와 음 전위로 되는 텅스텐 전극(15)에 접속된 급전 선로(음극측 선로)(36)의 일부가, 이들을 쌍으로 하여 인접해서 나란히 놓여져 원통형을 가진 고정 지그(37)의 상하 방향의 축 주위에 상하의 한쪽으로부터 다른 쪽을 향해서 원통면을 따라 둘러 감겨서 구성되어 있다. 플라스마 형성용의 고주파 전력의 전류는, 텅스텐 전극(15)을 통해서 이러한 구성을 갖는 코일 형상의 부분의 2개의 급전 선로(35, 36)를 공통의 심의 부재인 고정 지그(37)의 주위에 병행하여 흐름으로써, 특성이 맞춰진 인덕턴스가 형성되어 고주파 전류의 양의 선로마다에서의 불균일이 저감된다.

본 실시예의 급전 선로(35, 36)는, PTFE를 재료로 하여 구성된 원통형을 가진 고정 지그(37)의 원통면 상에서 상하 방향 축 주위에 상하 방향으로 연장되어 배치된 나선 형상의 홈의 내측에 삽입되어, 당해 홈을 따라서 고정 지그(37)에 둘러 감겨져 있다. 또한, 본 예에 있어서, 급전 선로(35)와 급전 선로(36)는 동심선(銅芯線)(38)의 표면을 절연성을 가진 수지 등의 재료로 구성된 절연 피막(39)에 의해서 피복되어 있다.

또, 콘덴서(16) 및 공심권 인덕턴스(17)는, 텅스텐 전극(15)으로부터 가능한 한 가까운 거리에 배치되는 것이 바람직하다. 콘덴서(16) 및 공심권 인덕턴스(17)의 개소와 텅스텐 전극(15) 사이의 급전 선로(22)의 길이가 고주파 전류의 파장 이상이 되면, 당해 급전 선로(22)의 기생 임피던스가 흐르는 고주파 전류의 특성에 영향을 주어서 변동이 커져 시료대(2) 상방의 처리실(40) 내에 형성되는 플라스마(11)의 밀도나 강도 및 그 분포의 변동이 커져서 처리의 재현성이 손상되어버릴 우려가 있다. 그래서, 플라스마 생성용의 고주파 전력의 주파수가 200MHz이므로, 텅스텐 전극(15)으로부터 콘덴서(16) 및 공심권 인덕턴스(17)까지의 급전 선로(22)의 길이가 고주파 전력의 전류의 파장(1.5m) 이하로, 특히는 0.3m로 되어 있다.

공심권 인덕턴스(17)는, 코일 형상 부분의 기생 임피던스 또는 기생 커패시턴스에 따르는 자기 공진 특성을 갖고, 통상 인덕턴스와 커패시턴스의 병렬 회로에서 나타나는 임피던스 특성을 갖고 있다. 급전 선로(22) 또는 급전 선로(35, 36)를 흐르는 고주파 전력의 주파수가 자기 공진 주파수와 동일하거나 또는 이것에 가까울 경우에는 병렬 공진이 생겨버려 공심권 인덕턴스(17)에 있어서 임피던스가 발생한다.

그러나, 이러한 공진에 의한 임피던스는, 코일 형상 부분을 포함하는 소자의 구조나 흐르는 고주파 전력의 주파수로부터 받는 영향이 커, 이들의 근소한 변동에 대하여 급격하게 변화되어버린다. 이 때문에 본 실시예에서는, 공심권 인덕턴스(17)의 자기 공진 주파수를 플라스마 생성용의 고주파 전력의 것에 대하여 1.1배 이상 또는 0.9배 이하로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면 본 실시예는, 고주파 전력의 주파수가 200MHz이기 때문에 공심권 인덕턴스(17)의 자기 공진 주파수를 240MHz 근방이 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

이상 본 실시예에 의하면, 주파수가 높은 플라스마 생성용의 고주파 전력이 쌍극형의 정전 흡착 전극의 회로에 유입되거나 그 기차를 억제할 수 있어, 플라스마 생성의 변동 및 재현성의 저하나 장치간 차이의 발생을 억제하는 것이 가능해지고, 수율을 향상시킨 플라스마 처리 장치를 제공할 수 있다.

또, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해서 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한, 어떤 구성의 일부에 대해서, 다른 구성의 추가·삭제·치환을 하는 것이 가능하다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 반도체 장치의 제조 장치, 특히 리소그래피 기술에 의해 그려진 패턴을 마스크로 반도체 재료의 에칭 처리를 행하는 플라스마 에칭 장치에 관한 것이다. 본 발명에서는, 광역 압력에서의 플라스마 생성 특성에서 우위한 VHF대 이상의 고주파에서 플라스마를 생성할 경우에, 플라스마 생성용 고주파가 시료 설치 수단 내에 마련되는 정전 흡착 기능부에의 유입을 효과적으로 저지하는 필터를 실현한다. 본 발명의 효과에 의해, VHF대 이상의 고주파를 플라스마 생성에 사용하는 플라스마 처리 장치에 있어서의 프로세스 재현성 저하나 장치간 차이의 발생을 대폭 억제하는 것이 실현 가능하다.

1…전자 코일, 2…시료대, 2'…하부 전극, 3…시료, 4…상부 전극, 5…샤워 플레이트, 6…가스 도입 라인, 7…상부 전극 온도 제어 수단, 8…방전용 고주파 전원, 9…방전용 고주파 전력 정합기, 10…진공 용기, 11…플라스마, 12…상부 전극 절연체, 13…절연 링, 14…정전 흡착 막, 15…텅스텐 전극, 16…콘덴서, 16'…바이패스 선로, 17…공심권 인덕턴스, 18…저역 통과 필터, 19…직류 전원, 20…바이어스용 고주파 전원, 21…바이어스용 고주파 전력 정합기, 22…급전 선로, 23…절연체, 24…서셉터, 25…냉매 통로, 25'…배관, 26…배기 조절 밸브, 27…배기구, 28…시료 설치 수단의 유지 기구, 29…급전 경로, 30…헬륨 도입 기구, 30'…전열 가스 공급로, 31…고주파 전류, 32…고주파 전류, 33…바이패스 전류, 34…반대 방향 전류, 35…급전 선로(양극측 선로), 36…급전 선로(음극측 선로), 37…PTFE제의 공심권 인덕턴스 고정 지그, 38…동심선, 39…절연 피막, 40…처리실

Claims (5)

1. 진공 용기 내부에 배치되며 그 내측에서 플라스마가 형성되는 처리실과, 이 처리실 내에 배치되며 상기 플라스마를 이용하여 처리되는 시료가 그 위에 놓여지는 시료대와, 이 시료대 윗면을 구성하고 그 위에 상기 시료가 놓여지는 유전체제의 막 내에 배치되며 당해 시료를 흡착하기 위한 전력이 공급되어서 서로 다른 극성이 형성되는 막 형상의 2개의 전극과, 당해 2개의 전극과 각각의 전원 사이의 급전로(給電路) 상에 배치되며 상기 2개의 전극 각각에 접속된 2개의 급전 선로가 동일한 축 주위에 병렬로 감긴 코일 형상 부분과, 이 코일 형상 부분과 상기 2개 전극 사이에 있어서 상기 2개의 급전 선로를 접속하고 콘덴서를 구비한 바이패스 선로를 구비한 플라스마 처리 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 처리실 내에 상기 플라스마를 형성하는 전계를 형성하는 고주파 전력을 공급하는 고주파 전원을 갖고, 상기 고주파 전력의 주파수가 30 내지 300MHz의 범위 내인 플라스마 처리 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 코일 형상 부분이 내부에 심(芯)을 갖지 않는 플라스마 처리 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 코일 형상 부분이 상기 2개의 급전 선로 상이며 당해 선로의 상기 2개 전극으로부터의 거리가 상기 고주파 전력의 1파장 이내에 배치된 플라스마 처리 장치.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 2개의 급전 선로 상의 상기 코일 형상 부분과 상기 각각의 전원 사이에 배치되며 상기 고주파 전력을 여과하는 필터를 구비한 플라스마 처리 장치.

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